[发明专利]用于设定研磨粗糙度的装置和方法

说明书

本发明涉及一种确定大量的颗粒植物材料的特征的方法，该方法包括确定大量的颗粒植物材料的密度的步骤，其中优选地，大量的颗粒植物材料是由植物种子、咖啡豆和/或研磨的植物材料制备的。本发明还涉及一种用于测量大量的颗粒植物材料的密度的系统或装置，其中，该系统或装置包括：实验容器，其具有配置为在其中的保留大量的颗粒植物材料的空隙，配置为确定被放置在实验容器的空隙内的大量的颗粒植物材料所占据体积的体积确定单元。

技术领域

本发明总体上涉及从研磨的植物材料中制备饮料。特别地，但不限于此，本发明涉及在制备咖啡基饮料中限定研磨的咖啡豆的粗糙度。

背景技术

咖啡豆被用作饮料的主要成分已经有一千多年的历史了，咖啡豆起源于大约在10世纪时的北非。饮料在17世纪传入欧洲，如今几乎在世界范围内被大量饮用。

咖啡饮料可以用多种不同的方法制备，但是所有的咖啡饮料都是依靠破坏咖啡豆的物理完整性，将咖啡豆内部重要的风味和生物活性化合物提取到水中。许多咖啡饮料的制造是首先焙烧生豆，然后将咖啡豆研磨成多个颗粒。这些颗粒与水(通常是热水)接触，从而提取出咖啡化合物。将固相和液相分离并消耗掉液相。

提取方法一个示例是众所周知的浓缩咖啡的提取过程。该过程通过将加热的水强行通过准备好的咖啡颗粒床。咖啡颗粒被水渗透，引起膨胀，因为其中的糖和树脂被溶解，使其被水带出固体颗粒。通常情况下，将研磨好的咖啡放入一个较浅的过滤篮中，然后捣固(压缩)以减少颗粒之间的空隙体积。空隙体积的减少限制了水不受阻碍地通过颗粒床的能力，迫使水接触颗粒以增加咖啡化合物的提取量。捣固后，篮子手动地与浓缩咖啡机接合，浓缩咖啡机将加热后的水推送通过颗粒床，通过篮子中的过滤器，形成溶液，流入下面的咖啡杯中。

在零售环境中，咖啡饮料最好是用在冲泡前直接经过研磨的整粒咖啡豆制备。对研磨条件的控制是最重要的，因为不正确的研磨会对研磨后的咖啡豆的特性产生负面影响，从而影响到所得到的饮料的风味。在研磨过程中，咖啡豆材料的表面积会增加，从而增加了水可接触到的攻击表面积，这接着又使咖啡化合物更有效地转移到水中。在浓缩咖啡研磨中，每一颗咖啡豆被破碎成几千粒。研磨度(即咖啡豆被研磨成的颗粒数量和大小)与提取时间直接相关。提取时间是指水从研磨的颗粒中释放出所需内容物所需的时间；25至30秒为最佳时间。考虑到从咖啡豆中提取苦味化合物的倾向，应避免过度提取。

此外，非常精细的研磨剂太过紧密地包裹在一起，从而增加了水流通过咖啡块的阻力。这种阻力会使水在冲泡过程中无法通过磨浆，从而再次影响最终饮料的口感。

考虑到颗粒大小的重要性，现有技术提供了用于直接或间接确定颗粒大小分布的装置和方法，并因此决定研磨物的粗糙度或细度。一种常用的间接方法依赖于测量对给定体积的咖啡溶液进行提取的时间长度。较大的研磨尺寸通常导致较短的时间，因为粗研磨的空隙体积较大。然而，这种方法充满了不可靠，因为有可能的外在变量，如使用的捣固力，篮子的几何形状等。即使除去所有的变量，任何确定为最佳的时间段都只与所使用的特定的浓缩咖啡机、咖啡和研磨机有关。

一种更直接的确定颗粒大小的方法是基于一种筛分方法，如美国商务部在1940年代设计的筛分方法。该过程利用一种被称为RoTap的装置，由四个网孔大小递减的金属网筛组成，一个个叠在一起。当连接到振动机时，咖啡颗粒落在不同大小的网筛上产生颗粒分布。该过程涉及到将设定质量的研磨咖啡放置在最上面的网筛上，并允许机器摇动设定时间。完成后，除去所有网筛并称量每个滤网中的剩余的咖啡。通过这种方法，可以生成颗粒分布曲线。

虽然使用RoTap和类似的装置可以优化研磨过程，以产生所需的颗粒大小分布，但这种方法显然是费时费力的，浪费了咖啡，并且需要复杂的硬件。在任何情况下，都可能会产生不可靠的结果，尤其是在浓缩咖啡提取过程中的颗粒大小(通常是200皮米(pm)左右的中等颗粒大小)。