颗粒的大小和形状直接影响产品的外观、口感、流动yabo214性、溶解性和提取行为等性能。除了传统的粒子分析方法，如激光衍射和筛分，动态图像分析(DIA)在许多实验室中已经成为一种标准技术。
更高的信息内容、减少测量时间和减少工作负载是DIA提供的优势。然而，质量控制要求任何新的测量方法提供与已建立的方法可比较的结果，以确保产品规格保持不变。
二十多年来，Microtrac MRB的CAMSIZER仪器已有效应用于各种行业的高分辨率颗粒分析颗粒，粉末，悬浮液。这些测量系统用于不同类型食品的常规质量和过程控制，包括可流动的散装物料，如咖啡豆、糖、颗粒巧克力、盐、杏仁、茶、榛子、大米和早餐谷物。亚博网站下载通过使用压缩空气或湿分散，样品材料的范围扩大到更细和团聚的产品，如香料、面粉、可可粉、颗粒(流化床造粒或喷雾干燥，例如奶粉)亚博网站下载、咖啡粉或汤粉。
DIA还可用于药品和膳食补充剂的颗粒表征。
独特的测量原理
CAMSIZER仪器是通过直径测量散装固体颗粒尺寸和形状的最可靠和有效的设备。独特的双摄像头技术CAMSIZER P4(图1)允许从20µm到30 mm的宽测量范围，与任何其他光学分析仪相比，能够高度精确的颗粒形状识别，更高的分辨率，更快速的分析。这确保了在完整尺寸范围内的最佳测量条件，而不损害灵敏度或准确性。
CAMSIZER P4的硬件设置对于所有测量任务都是相同的，不需要为不同的样品材料而改变。亚博网站下载
样品通过振动溜槽输送到仪器中，两台CCD相机分别将自由落体中的粒子检测为阴影投影。yabo214大粒子由基本相机捕获和yabo214评价，小粒子由变焦相机精确检测。这两种不同的图像尺度的结合不仅提供了优秀的测量统计数据，通过分析大量的粒子，而且还提供了最高的精度，即使是细粒子。yabo214
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图1所示。CAMSIZER P4。变焦相机(蓝色)和基本相机(红色)同时分析样品。
的CAMSIZER X2，用于分析结块颗粒和细粉，使用相同的测量原理。yabo214X2模型的测量范围是0.8µm到8毫米，结合高度灵活的分散选项:一个自由落体单元和一个空气喷射分散模块，在检测空气流之前隔离粒子，这是最常用的。yabo214可以根据样品的性质来调节分散压力。当粒子在高速穿越yabo214探测区域时，使用喷气色散，CAMSIZER X2的相机有非常短的曝光时间和超过每秒300的高图像采集率。CAMSIZER X2具有分析湿样品的额外选项。
以下是食品工业的三个应用实例，其中DIA被认为是最适合颗粒分析的方法:
- 咖啡粉:使用CAMSIZER X2作为替代激光衍射进行粒度分析
- 冰糖:使用CAMSIZER P4作为筛析的替代来执行粒度测量
- 大米:使用CAMSIZER P4测量大米粒长，检测破碎粒
例1:冰糖
当糖被生产出来时，会产生粒度范围很广的晶体。大型生产筛用于根据糖晶体的大小对其进行分馏，所得馏分储存在不同的筒仓中。根据不同的应用，糖生产商和糖加工公司对糖的粒度分布有不同的需求。从筒仓中提取不同的馏分，并根据最终处理器的规格定制最终产品。例如，在蔗糖中，粉尘含量是不允许的，而在其他工业应用中，细颗粒的快速溶解是需要的。yabo214
在最终产品的生产和规范过程中，需要全面和持续的质量控制来监控筛选过程。传统上，劳动和时间密集的筛分分析是为此目的选择的技术。最近，越来越多的制造商已经用CAMSIZER仪器取代了他们的振动筛，因此DIA已经很大程度上被建立并接受为标准程序。
CAMSIZER P4为砂糖和冰糖的手动筛析提供了一种故障安全、相当快速的替代方案，从而能够更频繁和准确的生产监测。单筛分析通常需要15分钟以上，包括称重和清洗筛子。相比之下，CAMSIZER P4分析是自动运行的，通常在2-3分钟内完成。然而，CAMSIZER用于质量控制的一个必要条件是它应该提供与筛析相同的结果。
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图2。两种不同大小分布的糖样品，一种粗(蓝色)，一种双峰(绿色)。CAMSIZER P4和筛分分析(黑点)。
图2中的图表说明了使用CAMSIZER P4测量的两种不同糖样品的粒径分布。绿色曲线表示两种不同类型的糖来自不同的筒仓，蓝色曲线表示粗糖。黑点代表筛选分析的结果。可见，CAMSIZER P4的测量结果与筛分数据是完全一致的。
CAMSIZER P4优于筛析
| 筛分分析 |
CAMSIZER P4 |
| 时间密集:> 15分钟，包括称重，筛分和清洗 |
3分钟以内 |
| 结果视用户、筛动、进样量、筛差而定 |
始终可复制，独立于用户，位置等。 |
| 筛子容易磨损 |
免维护，校准在数秒内 |
| 没有形状分析 |
分析可能的形状 |
| 颗粒破损可能 |
无接触，无破坏，无交叉污染 |
| 自动化程度不 |
高度自动化 |
例子2:咖啡粉
咖啡粉的颗粒分析比较困难，因为它往往是高度结块，由于颗粒的油性，粒度分布宽，和不规则的颗粒形状。yabo214因此，材料很难传递，在评价光学或机械分析技术时，必须考虑到流动性差。
除了筛析外，激光衍射也被认为是表征咖啡粉的标准程序。筛析和激光衍射的结果在信息价值和意义上都是有限的。当使用筛分分析时，分布仅限于少量的数据点。此外，咖啡粉表现出一种结块的倾向，不容易用标准的振动筛分法“筛分”。因此，大多数小颗粒不会通过适当的筛，因此结果是不可靠的。yabo214解决这个问题的一种方法是使用喷气筛分。
但是，由于一次只能使用一个筛子，因此这个程序更加耗时。激光衍射通过压缩空气或湿法测量提供了更好的色散，更重要的是，分析时间非常短。然而，该方法的主要缺点是动态测量范围有限，灵敏度差，分辨率低，特别是对于超大颗粒。yabo214此外，这两种技术都不能提供与粒子形状相关的信息。
基于DIA原理，CAMSIZER X2光学粒子分析仪是激光衍射的优秀替代品，而不仅仅是咖啡粉。通常，咖啡粉的粒度分布很宽，从10µm到毫米范围，有明显的细粒和粗粒。对于这样的样品，双摄像机技术的优点变得显而易见:广泛的动态测量范围使整个分布能够在一次测量运行中可靠地检测到，而对细粒或粗粒的精度没有任何损失。yabo214磨成不同细度的五种咖啡样品的尺寸分布如图3所示。因此，CAMSIZER X2是监测磨削过程和找出轧机的最佳设置的理想工具。采用压缩空气弥散进行测量。
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图3。CAMSIZER X2对五种研磨成不同细度的咖啡样品的测量结果。
咖啡粉的颗粒形状
咖啡豆的脆性受到烘焙过程的影响。一般来说，由易碎咖啡豆制成的咖啡粉通常含有棱角分明的颗粒。颗粒形状不仅影响粉体的堆积密度，还影响粉体的渗透性和萃取性能。因此，饮料的味道也会受到颗粒形状的影响。yabo214
如图4和5所示CAMSIZER X2数字图像分析仪有能力同时确定粒径分布的长度，宽度，或面积当量直径的粒子。yabo214这些参数的结果有相当大的差异，这也是由于颗粒形状不规则造成的(在完美球形颗粒的情况下，三条曲线会重叠)。yabo214虽然激光衍射(一种所有粒子都被假定为球形的方法)的结果只显示了粒子的实际宽度和长度的平均分布，但它们在很大程度上与通过图像分析测量的yabo214等面积直径一致。从图4和图5中可以明显看出，激光衍射缺乏准确检测>1 mm范围内样品粗部分的能力。颗粒形状(纵横比)可以从长度和宽度的差值计算出来。
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图4。咖啡样本的大小分布。CAMSIZER X2宽度测量(绿色)，CMASIZER X2长度测量(紫色)，CAMSIZER X2等面积直径(红色)，激光衍射(蓝色)。
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图5。咖啡样本的大小分布。CAMSIZER X2宽度测量(绿色)，CMASIZER X2长度测量(紫色)，CAMSIZER X2等面积直径(红色)，激光衍射(蓝色)。
例子3:大米和碎米
ISO 7301 (EN)规定了大米的质量特性。除了确定气味、水分含量或杂质(如昆虫)外，颗粒破碎的百分比也很重要。与全谷物相比，碎谷物在煮熟时会释放更多的淀粉，从而使煮熟的大米更粘。大米进出口的成本和关税金额取决于碎米粒的数量。此外，粒长是优化米厂脱皮等生产参数的重要措施。
通常，米粒的长度是用尺子或卡尺，或用长孔筛手工测量的。这些技术是不准确的和时间密集型的，尤其是因为只有很少的颗粒被测量，使结果不具有代表性。CAMSIZER P4可以用来在几分钟内测量米粒的长度。由于在测量前有一个指导板精确地对准单个颗粒，所有的颗粒都被带入完美的方向来进行长度测量。yabo214ISO标准将小于整个样品平均颗粒长度四分之三的颗粒定义为破碎颗粒(图6)。
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图6。CAMSIZER P4测量米粒长度的结果(红色曲线，测量时间1分钟)。蓝色曲线表示用卡尺测量200个米粒(测量时间>1小时)。CAMSIZER P4提供相同的，可靠的，用户独立的结果。
总结
本文描述的应用实例表明，在高效、可靠地表征大块固体颗粒方面，DIA优于传统测量方法。同时测定颗粒形状和非常详细的粒度分析相结合使CAMSIZER系统食品工业中质量控制实验室的一个有吸引力的替代方案。它们可以用更少的工作量和更短的时间来执行度量，并提供其他技术所不能提供的丰富的附加信息。
这些信息已经从Microtrac MRB提供的材料中获得、审查和改编。亚博网站下载
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