从研发到制造——粒度分析的有效应用（二）

激光衍射法简介

激光衍射粒度测量是基于激光束通过特定样品时，对所产生的光散射图案进行检测和分析的一种粒度测量方法。小颗粒对光线的散射相对较弱，角度也较宽；而较大的颗粒则以接近入射光束的角度对光线产生强烈的散射。采用米氏的光学理论，可以根据所获得的散射图案来对样本的整体粒度分布进行计算，而不需要进行任何仪表校正。

高效、非破坏性的激光衍射法本质上是一种快速的方法，主要因为它是一种集合粒度技术，亦即它直接测量样品的粒度分布，而不是通过不同单独颗粒的粒度测量来建立一种所需的粒度分布。样品制备非常简单，只需要符合样品适当分散的主要要求。对于咖啡而言，样品的基本粒度应当是单个咖啡研磨粉末的粒度，而不是任何团块尺寸的粒度，这对咖啡风味释放的行为十分重要；因此，测量过程中对样品进行高效分散成为了咖啡粒度测量的一个先决条件。

现代实验室用的激光衍射粒度仪功能多样，自动化程度高，同时效率极高。最新的测量系统由直观的软件驱动，量程范围可以达到0.01 至3500 微米，即便是新用户也能实现准确、可靠的粒度测量。同样重要的是，对于咖啡粒度测量的用户而言，上述系统带有功能极其强大而高效的干式分散系统，甚至对咖啡研磨颗粒中的粘性物质也能进行迅速高效的测量。

进入生产环境以后，凭借在线系统以每秒钟输出四个完整颗粒粒度分布的输出频率，激光衍射粒度测量在测试速度方面优势十分明显。系统提供的实时监控可以极大改进研磨工序的工艺及自动化控制，同时还可以用在生产线上，比如对研磨机的品控进行加强（参见下述案例分析）。同时通过该仪器可在分析人员和生产线之间构筑一种界面，以确保分析的相关性和可靠性，并以操作员易于理解和使用的方式将数据呈现出来。

以下的案例分析中包含了一些数据，说明了激光衍射法如何对从实验室研发到工厂日常生产周期中的每个环节提供有力的支持。

案例分析1：比较不同品种咖啡的粒度分布

图1 列出了三种市售研磨咖啡的粒度分布：滤泡式、香滑型、浓缩烘焙型。使用配有Aero S 干式分散单元的Mastersizer 3000（马尔文仪器，英国）对每种样本的粒度分析进行了表征。该仪器具有很宽的动态范围，在单次测量中即可成功测得样本内部的大颗粒，同时可对样品中的极精细颗粒进行精确的量化。

图1：意式浓缩咖啡、 香滑咖啡和滤泡式咖啡的粒度大小突显了咖啡精细度对风味的影响，其中精细颗粒含量高的意式浓缩咖啡释出独特的苦味。

测量的结果显示，意式浓缩咖啡产品中精细颗粒占了很大的比例，造成这种咖啡所具有的苦味特征。相反，香滑型咖啡，尤其是滤泡式咖啡中，精细颗粒所占的比例要小很多，口味因此也更加平滑。这种类型的实验室分析可以用于质量控制，同时也能帮助开发人员加深对于如何通过优化粒度分布的单个元素，从而获得美味的理解。这一点对于那些工作在行业前沿的人员来说尤其重要。