(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 201665 PL 201665 B1

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12)
OPIS PATENTOWY
(19)
PL
(21) Numer zgłoszenia: 353374
(22) Data zgłoszenia: 21.07.2000
201665
(13) B1
(11)
(51) Int.Cl.
A23F 3/06 (2006.01)
(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:
21.07.2000, PCT/EP00/06990
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:
22.02.2001, WO01/11979
PCT Gazette nr 08/01
Czarna herbata liściasta
(54)
(73) Uprawniony z patentu:
(30) Pierwszeństwo:
UNILEVER NV,Rotterdam,NL
12.08.1999,EP,99306370.0
(72) Twórca(y) wynalazku:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
17.11.2003 BUP 23/03
Ruth Louisa Blair,Bedford,GB
Andrew David Parry,Bedford,GB
Peter Joseph Stabler,Bedford,GB
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.04.2009 WUP 04/09
(74) Pełnomocnik:
Jolanta Hawrylak, PATPOL Sp. z o.o.
PL 201665 B1
(57)
Przedstawiono czarną herbatę liściastą o wyglądzie czarnej herbaty obrabianej tradycyjnym
sposobem i o właściwościach naparu czarnej herbaty liściastej obrabianej sposobem CTC, w której
średnia długość herbacianego liścia wynosi, co najmniej dwie jego średnie szerokości.
2
PL 201 665 B1
Opis wynalazku
Wynalazek dotyczy herbaty, a bardziej dokładnie czarnej herbaty liściastej o wyglądzie czarnej
herbaty obrabianej tradycyjnym sposobem, ale o właściwościach naparu bardziej podobnych do herbat obrabianych sposobem CTC.
Stan techniki
Liście herbaty można przygotowywać jako zieloną albo czarną herbatę. Na ogół dla wytwarzania czarnej herbaty liściastej świeże, zielone liście rośliny Camellia sinensis doprowadza się do zwiędnięcia (przez poddawanie łagodnemu suszeniu), rozdrabniania, fermentuje (w tym procesie enzymy
w liściach herbaty używają tlen atmosferyczny do utleniania różnych substratów dla wytwarzania brązowo zabarwionych produktów), a następnie opala (dla wysuszenia herbacianych liści). Liściasta zielona herbata nie jest poddawana procesowi fermentacji. Częściową fermentację można stosować do
wytwarzania pośrednich typów herbat, znanych jako herbata „oolong".
Zgodnie z tradycyjną wiedzą dla wytworzenia czarnej herbaty, herbaciane liście muszą być macerowane w pewien sposób dla uwolnienia enzymów fermentacyjnych i występujących w liściach substratów dla nich. Herbatę można macerować wieloma sposobami, ale ogólnie są dwa główne mechaniczne sposoby prowadzania.
Pierwszy, zwany „wytwarzanie tradycyjne" obejmuje walcowanie zwiędniętych liści przed etapami fermentacji, opalania i suszenia. Tak zwana „tradycyjna herbata" zazwyczaj charakteryzuje się
zwiędniętymi liśćmi o przyjemnym dla wielu wyglądzie, ale daje jaśniejszy napój z powodu mniej intensywnej fermentacji.
Drugi sposób jest najbardziej popularnym z wielu nietradycyjnych ciągłych sposobów i obejmuje
stosowanie urządzenia przypominającego kalander, które tnie, rozrywa i zwija liście herbaty. Oryginalne urządzenie zostało wynalezione przez W. McKercher'a w 1930 i jest powszechnie określane jako
maszyna CTC (cut-tear-curl - ciąć-rozrywać-zwijać). Drobno pocięty produkt jest znany jako „herbata
CTC" i charakteryzuje się dużą szybkością naparzania i silnym kolorem/barwą. Ta metoda daje herbatę, która jest bardziej zgodna i jednorodna w jakości niż otrzymana sposobem tradycyjnym.
Oba urządzenia, tradycyjne i CTC, są często stosowane w połączeniu z urządzeniem Rotorvane,
które sieka zwiędnięte liście herbaty. Te sposoby, ich historia i rola w procesie wytwarzania herbaty zostały opisane w publikacji „Tea: Cultivation to Consumption" wydanej przez K. C. Willson i M. N. Clifford,
Chapman&Hall, 1992.
Ogólnie mówiąc, preferencja konsumentów dla herbaty tradycyjnej lub herbaty CTC jest cechą
narodową, albo wynika z regionalnej kultury. W niektórych krajach i wizualny wygląd i tekstura liści herbacianych są ważnymi wskaźnikami jej jakości, a większe cząstki liści są związane z lepszą jakością.
Na rynkach zachodu herbata jest coraz częściej kupowana w torebkach z papieru filtracyjnego,
a kolor naparzonego produktu jest ważny.
Niektóry konsumenci żądają najlepszych cech herbaty z obu światów, tj. liści herbacianych
o estetycznym wyglądzie i teksturze tradycyjnie wytwarzanej herbaty, ale dających charakterystyki
napoju całkowicie sfermentowanej herbaty obrabianej sposobem CTC. Niestety nie są znane żadne
handlowo dostępne urządzenia do wytwarzania herbaty, które mogą dawać taką herbatę liściastą.
Starając się odpowiedzieć na te potrzeby twórcy wynalazku opracowali czarną herbatę liściastą,
która przypomina czarną herbatę liściastą obrabianą tradycyjnym sposobem, ale naparza się jak czarna herbata obrabiana sposobem CTC.
W naszym równoległym międzynarodowym zgłoszeniu patentowym PCT/EP99/00775 całe
liście herbaciane poddaje się szokowi termicznemu w temperaturze i przez czas, który jest wystarczający do zainicjowania fermentacji i umożliwienia fermentacji herbaty przez czas i w temperaturze, które są wystarczające do osiągnięcia pożądanych właściwości napoju. W naszym równoległym zgłoszeniu o patent europejski EP-98306543 całe liście herbaciane są liśćmi herbacianymi
impregnowanymi ciekłym dwutlenkiem węgla w ciśnieniowym naczyniu, naczynie rozhermetyzowuje się z szybkością wystarczającą do zamrożenia ciekłego dwutlenku węgla, i stosuje się ilość
ciepła wystarczającą do spowodowania sublimacji zamrożonego dwutlenku węgla, a w konsekwencji inicjuje fermentację w liściach, pozwalając herbacie fermentować przez czas wystarczający do uzyskania żądanych właściwości naparu, i suszy sfermentowany produkt dla otrzymania
całych liści herbacianych.
Obie metody mogą być stosowane do przygotowywania czarnej herbaty liściastej, która przypomina czarną herbatę obrabianą tradycyjnym sposobem, ale ma właściwości naparu czarnej herbaty
PL 201 665 B1
3
obrabianej sposobem CTC. Trzecia metoda jest opisana w naszym równoległym zgłoszeniu o patent
w Wielkiej Brytanii GB-0010315.0.
Twórcy wynalazku badali parametry pewnych najbardziej korzystnych produktów otrzymanych
zgodnie z wyżej wspomnianymi metodami i stwierdzili, że mogą one być scharakteryzowane jako sam
produkt, to jest niezależnie od sposobu jego wytwarzania.
Przedmiotem wynalazku jest czarna herbata liściasta o wyglądzie herbaty obrabianej tradycyjnym sposobem i o właściwościach naparu czarnej herbaty liściastej obrabianej sposobem
CTC, przy czym średnia długość herbacianego liścia wynosi co najmniej dwie jego średnie szerokości, bardziej korzystnie średnia długość herbacianego liścia wynosi co najmniej trzy jego
średnie szerokości.
Tradycyjny wygląd można określać przy pomocy eksperta, degustatora herbat, przeszkolony
zespół oceniający lub przez analizę obrazu. Korzystnie, herbaciane liście obejmują gatunki całych liści
lub połamanych liści.
Średnia długość herbacianego liścia stanowi co najmniej trzykrotność średniej szerokości,
zwłaszcza lub co najmniej około 5% cząstek herbacianych ma współczynnik średnicy równoważnej
okręgu 1,6 lub więcej.
Właściwości naparu CTC mogą być określane przez eksperta degustatora herbat, zarówno dla
napoju z mlekiem jak i bez mleka, w obu przypadkach ilościowo i jakościowo w odpowiedniej przemysłowej skali.
Czarna herbata liściasta według wynalazku przy naparzaniu w świeżo gotowanej dejonizowanej
wodzie w stężeniu 10 g/l przez 3 minuty korzystnie dostarcza naparu, który ma wartość a* 12 lub więcej i wartość b* 75 lub więcej, bardziej korzystnie ma wartość a* 14 lub więcej i wartość b* 80 lub więcej, a zwłaszcza ma wartość a* 16 lub więcej i wartość b* 85 lub więcej.
Czarna herbata liściasta korzystnie naparza się w świeżo gotowanej wodzie z szybkością przekraczającą szybkość dla ekwiwalentnej masy tej samej herbaty o porównywalnym wymiarze, która
była obrabiana tradycyjnym sposobem, ale korzystnie co najmniej tak szybko jak ekwiwalentna masa
tej samej herbaty, która była obrabiana sposobem CTC.
„Herbata" dla celów niniejszego wynalazku oznacza liściasty materiał z Camellia sinensis, lub
Camellia assamica. Obejmuje również herbatę rooibos otrzymywaną z Aspalathus linearis jednak
wydaje się, że jest ona słabym źródłem endogennych enzymów fermentacyjnych. „Herbata" oznacza
również produkt zmieszania dwóch lub więcej niż dwóch z tych herbat.
„Liściasta herbata" oznacza herbatę która zawiera jedną lub więcej herbat w niezaparzonej postaci.
„Czarna herbata liściasta" oznacza zasadniczo sfermentowaną herbatę liściastą.
„Całe liście herbaciane" obejmują liście herbaciane które są zasadniczo nienaruszone, to jest liście które nie były zmacerowane przez cięcie itp. rozrywanie przez walcowanie albo za pomocą innych środków. Mogą to być pojedyncze liście, wiązki liści lub tradycyjnie dwa listki i pączek. Zasadniczo fragmenty liści które są niezmacerowane mogą zachowywać się jak nietraktowane liście i dlatego
dla celów niniejszego wynalazku powinny być uznane również za „całe liście herbaty".
Dla uniknięcia wątpliwości słowo „zawiera" oznacza zawieranie ale niekoniecznie „składanie się
z" lub „składająca się z". Innymi słowy wymienione etapy lub możliwości nie muszą być wyczerpujące.
Szczegółowy opis wynalazku
Niniejszy wynalazek dotyczy pewnych czarnych herbat liściastych które przypominają czarne herbaty obrabiane tradycyjnym sposobem ale naparzają się szybko jak herbata obrabiana sposobem CTC.
Wydaje się że, całe liście herbaty, zwiędnięte lub nie, nie będą spontanicznie fermentowały. Fermentacja musi być wywołana. Zgłaszający stwierdzili, że można to osiągnąć sposobem opisanym w wyżej wspomnianym międzynarodowym zgłoszeniu patentowym PCT/EP99/00775, europejskim zgłoszeniu patentowym EP-98306543 i zgłoszeniu o patent Wielkiej Brytanii GB-0010315.0. Opisy każdej z tych publikacji są włączone do niniejszego zgłoszenia jako odnośniki literaturowe.
Twórcy niniejszego wynalazku badali parametry kilku najbardziej korzystnych produktów wytworzonych wyżej wspomnianymi sposobami i stwierdzili, że mogą one być charakteryzowane jako sam
produkt, niezależnie od sposobu jego wytwarzania.
Czarna herbata liściasta według wynalazku może być charakteryzowana w odniesieniu do tradycyjnego wyglądu i właściwości naparu CTC, co zostanie dalej opisane w połączeniu z załączonymi
rysunkami. Na rysunkach:
Figura 1 przedstawia przeważające kształty liści herbacianych, które stosowaliśmy do szkolenia
zespołu oceniającego rozróżnianie wyglądu różnych liści. Jest to opisane szczegółowo w Przykładzie 2.
4
PL 201 665 B1
Figura 2a do 2d przedstawiają histogramy pokazujące rozkład częstotliwości występowania wartości współczynnika średnicy równoważnej okręgu (D-circle perimeter ratio - DCPR) dla
różnych herbat badanych w Przykładzie 3. Ten rozkład może być stosowany do rozróżniania
tradycyjnego i po obróbce CTC wyglądu liści. Figura 2a przedstawia rozkład częstotliwości występowania wartości DCPR poniżej 1,2. Figura 2b przedstawia rozkład częstotliwości występowania wartości DCPR pomiędzy 1,2 a 1,39. Figura 2c przedstawia rozkład częstotliwości występowania wartości DCPR pomiędzy 1,4 a 1,59. Figura 2d przedstawia rozkład częstotliwości
wartości DCPR 1,6 lub powyżej.
Figura 3a przedstawia próbkę, którą stosowano w Przykładzie 4 do analizy wyglądu herbat i wytwarzanych wykresów identyfikujących („fingerprints") za pomocą których można także odróżnić herbaty tradycyjną i wytwarzaną metodą CTC.
Figura 3b ilustruje ustawienie urządzenia używanego w Przykładzie 4 do analizowania wyglądu
herbat i wytwarzania wyżej wspomnianych wykresów „fingerprints".
Figury 4a do 4c przedstawiają wykres fingerprint trzech próbek znanych, tradycyjnie wytwarzanych herbat, wykresy uzyskano metodą opisaną w Przykładzie 4.
Figury 5a do 5c przedstawiają wykres fingerprint trzech próbek znanych, wytwarzanych metodą
CTC herbat, wykresy uzyskano metodą opisaną w Przykładzie 4.
Figura 6 przedstawia wykres fingerprint próbki czarnej herbaty liściastej według wynalazku, wykres uzyskano metodą opisaną w Przykładzie 4.
Figura 7 przedstawia wykres wartości barwy a* w stosunku do b* dla różnych herbat porównywalnych wielkości zmierzonych w Przykładzie 5, wykres pokazuje że czarne herbaty liściaste według
wynalazku dają napary które są bardziej typowe dla herbat wytwarzanych metoda CTC niż dla tradycyjnie wytwarzanych herbat.
Figura 8 przedstawia wykres jakości herbaty w stosunku do wartości barwy nie zabielanych
mlekiem naparów z różnych herbat, określony przez eksperta degustatora herbat w Przykładzie 6.
Figura 9 przedstawia wykres jakości herbaty w stosunku do wartości barwy zabielonych mlekiem naparów różnych herbat, określony przez eksperta degustatora herbat w Przykładzie 7.
Tradycyjny wygląd określony przez eksperta degustatora herbat
Ekspert degustator herbat może łatwo rozróżnić herbaty, które mają tradycyjny wygląd i herbaty
które mają wygląd herbat obrabianych metodą CTC (patrz Przykład 1). Stosując określenia Layman'a,
tradycyjna herbata jest bardziej spłaszczona, zrolowana i skręcona a herbata obrabiana metodą CTC
ma wygląd bardziej granulowany. Chociaż określenie smaku herbaty (z uwzględnieniem gatunku)
wydaje się być bardziej sztuką niż techniką, to fachowa precyzja z którą doświadczeni degustatorzy
herbat mogą oceniać i klasyfikować herbaty, nie powinny być niedoceniane.
Tradycyjny wygląd określony przez przeszkolony zespół oceniający
Zgłaszający stwierdzili, że zespół osób może zostać wyszkolony do ilościowego oceniania
herbat z opisu wyglądu liści. W tej metodzie opisanej szczegółowo w Przykładzie 2, znane herbaty tradycyjne i obrabiane metodą CTC poddano analizie obrazu. Identyfikowano liczbę przeważających kształtów liści (patrz Figura 1), które stosowano do charakterystyki wyglądu czarnych herbat liściastych tradycyjnych i obrabianych metodą CTC. Zespół oceniający wygląd liści
przeszkolono do rozpoznawania kształtu liści używając różnych handlowo dostępnych herbat.
Praca zespołu była monitorowana dla zapewnienia spoistości oceniania i zgodności między
członkami zespołu.
Tradycyjny wygląd określony przez wymiar cząstek
Herbata jest zazwyczaj klasyfikowana pod względem wielkości cząstek mierzonej przez przejście przez sita maszyny sortującej. Jak wyjaśniono w publikacji „Tea: Cultivaton to Consumption" wydanej przez K. C. Willson i M. N. Clifford, Chapman & Hall, 1992, strona 502, nie ma międzynarodowych standardów. Gatunki podano w Tabeli 1, jednak degustator herbat lub klasyfikator patrzy także
na inne czynniki. Na przykład, herbata która przechodzi przez sito 8 lub 10 mesh i powyżej 14 mesh
może być określana jako BOP lub BP według delikatności dhool z którego pochodzi, albo tego czy
pochodzi z ciętych liści czy nie.
5
PL 201 665 B1
Tabela 1
Gatunki herbaty uszeregowane pod względem zmniejszającego się wymiaru
Gatunek
Skrót
Źródło
Całe liście
GFOP
Tylko wytwarzana tradycyjnie
FOP
OP
Połamane
FBOP
Głównie produkty obrabiane tylko rotorvanem
BOP
BP
Odsiew
BOPF
Głównie produkty z obróbki CTC
OF
PF
Pył
PD
RD
Urządzenie Rotorvan było pomyślane jako próba wytworzenia tradycyjnej herbaty w ciągłym
procesie. Tak obrabiana herbata powinna zatem być uważana za herbatę tradycyjną. Powszechnie
urządzenie rotorvan jest stosowane jako wstępny etap obróbki przed obróbką CTC. Zatem, w nieobecności doświadczonego degustatora herbat lub przeszkolonego zespołu, można charakteryzować
herbaty które mają wygląd herbaty tradycyjnej jako korzystnie zawierające całe liście lub połamane
(zwłaszcza liście połamane), szczególnie gatunki połamane gatunku orange pekoe (broken orange
pekoe = BOP) lub z dalszych liści.
Bardziej szczegółowy system klasyfikacji podano w Tabelach 2 do 4. Zgodnie z tym systemem
opis liści ma postać prostego kodu trzyliterowego dotyczącego sposobu wytwarzania /wymiaru liści/
rodzaju liści, jak poniżej;
Wytwarzanie: C - CTC; O - tradycyjny; M - mieszany
Tabela 2
Klasyfikacja wymiaru liści
Wymiar liści
CTC
Gatunek producenta
Wymiar liści
ORTH
Gatunek producenta
A
D2 / CD
O
CD / D3
B
D1
P
D
C
D
Q
PD / SF
D
PD
R
BOPF / PF
E
SMALL FINGS/ PF/ PF1
S
FNGS /FNGS2
F
PF1
T
BOP / LEAFY POBF / BT
G
LEAFY FNGS/SMALL BP
U
LEAFY BOP / SMALL PEKOE / FBOP
H
BP1/BOP
V
PEKOE
I
BOLP/BP
W
/BPS
J
BM
X
OP
K
BMF
Y
BP/BP2
Z
BT2/BM
6
PL 201 665 B1
Tabela 3
Klasyfikacja pod względem rodzaju liści
Kształt
Opis liścia
1
sproszkowany
2
bardzo łodygowy / włóknisty
3
łodygowy / włóknisty
4
mieszany / niewiele włókien
5
raczej mieszany
6
średni
7
dobry
8
bardzo dobry
9
szczególny / doskonały rodzaj
Ekwiwalentne pod względem wymiaru gatunki herbat wytwarzanych za pomocą dwóch konwencjonalnych metod zestawiono w poniższej Tabeli 4.
Tabela 4
Zgodność gatunku określanego wymiarem
Wymiar liści CTC
Wymiar liści tradycyjnych
C
P
D
(P/Q)
E
Q
F
R
G
S
H
T
I
U
-
V
Zgłaszający przygotowywali czarne herbaty liściaste zgodnie ze sposobem opisanym w zgłoszeniu o patent Wielkiej Brytanii GB-0010315.0 które zostały ocenione przez eksperta degustatora
herbat pod względem jakości w następującym trzyliterowym kodzie: OT5 i OT5 dla herbat o średniej
wielkości liści (ML) i OV4 i OV5 dla herbat o dużych liściach (LL).
Tradycyjny wygląd określony przez kształt cząstek
Operacje spłaszczania, zwijania i skręcenia, które są typowe dla wytwarzania herbaty tradycyjnej dają rozszczepione fragmenty liści, podczas gdy bardziej rozrywające działanie maszyn CTC daje
fragmenty granulek herbacianych które są bardziej jednorodne pod względem wielkości i kształtu.
Można zatem charakteryzować herbaty o wyglądzie tradycyjnym jako mające średnią długość która
jest korzystnie co najmniej dwukrotnością średniej szerokości liścia herbacianego (tj. mają współczynnik kształtu 2/:1), bardziej korzystnie co najmniej trzykrotnością średniej szerokości (tj. mają współczynnik kształtu 3:1).
Jako dalszą próbę określenia tradycyjnego wyglądu zgłaszający obmyślił sposób skutecznego
pomiaru okrągłości fragmentów herbaty, lub raczej ich odchylenia od regularnego okręgu (patrz Przykład 3). Sposób obejmuje przygotowywanie obrazów fragmentów liści herbacianych i pomiaru współczynnika średnicy równoważnej okręgu (DCPR). CDPR jest definiowane jako wyrażenie:
DCPR =
P
2. ( A.π )
7
PL 201 665 B1
gdzie P oznacza obserwowany perymetr cząstki, A oznacza jej zaobserwowany obszar. Jest to
stosunek pomiędzy aktualnym perymetrem obiektu a perymetrem jego D-okręgu tj. hipotetycznego
koła które ma taki sam obszar jak obiekt. Ten parametr ma wartość minimalną DCPR = 1 (dla okręgu).
Wszystkie inne kształty mają wartość DCPR większą niż 1. Jest ona niezależna od wielkości.
Współczynnik kształtu i DCPR liczone na regularny okrąg mogą być porównane następująco.
Oczywiście w praktyce nieregularne kąty rzeczywistych cząstek liści herbaty będą nieznacznie zwiększały wartość DCPR.
Tabela 5
Zgodność współczynnika kształtu i DCPR
Współczynnik kształtu
DCPR
1:1
1,128
2:2
1,197
3:1
1,303
4:1
1,410
5:1
1,514
6:1
1,612
7:1
1,706
8:1
1,795
9:1
1,881
10:1
1,962
Czarna herbata liściasta według wynalazku jest herbatą w której korzystnie co najmniej około
5% cząstek herbaty ma współczynnik DCPR 1,6 lub powyżej, bardziej korzystnie co najmniej około
10% cząstek herbaty ma współczynnik DCPR 1,6 lub powyżej, a nawet bardziej korzystnie co najmniej
około 15% cząstek herbaty ma współczynnik DCPR 1,6 lub powyżej. Odpowiada to współczynnikowi
kształtu, dla odpowiednich procentów, w przybliżeniu 6:1.
Tradycyjny wygląd określony wykresem „fingerprint"
W dalszej próbie zdefiniowania tradycyjnego wyglądu zgłaszający obmyślili bardziej rygorystyczną metodę rozróżniania pomiędzy wyglądem herbaty tradycyjnej a obrabianej sposobem CTC,
za pomocą techniki analizy obrazu (patrz Przykład 4).
Ta metoda obejmuje pomiary różnych aspektów kształtu próbek czarnej herbaty liściastej i matematyczną analizę rozkładu tych cech.
Metoda może być stosowana do określania dobrze zdefiniowanego charakterystycznego opisowego wektora lub wykresu „fingerprint" dla każdej próbki która reprezentuje gatunek czarnej herbaty
liściastej. Zgłaszający stwierdzili że wykresy fingerprint tradycyjnych herbat mają pewne typowe cechy
które nie występują na wykresach fingerprint herbat wytwarzanych sposobem CTC, i odwrotnie. Bardziej dokładnie, histogram 1D odnoszący się do spłaszczenia przypomina zasadniczo symetryczną
odwróconą hiperbolę gdy herbata jest herbatą obrabiana sposobem CTC, a ukośnie odwróconą hiperbole lub „klin" gdy herbata jest obrabiana sposobem tradycyjnym.
Właściwości naparu CTC określane przez naparzanie
Czarna herbata liściasta według wynalazku może przypominać tradycyjnie wytwarzaną
czarną herbatę, co najmniej na poziomie makroskopowym, ale nie wykazuje właściwości naparu
charakterystycznych dla tradycyjnie wytwarzanej herbaty. Czarna herbata liściasta według wynalazku wykazuje właściwości naparu normalnie występujące tylko dla herbat obrabianych sposobem CTC. Te właściwości obejmują szybkość i stopień naparzenia co widać z barwy wytworzonej w określonym czasie.
Naparzanie jest częściowo określone przez rozmiar liści. Małe liście lub kawałki liści mają większy stosunek powierzchni do objętości niż większe liście lub kawałki liści, a zatem będą miały tendencję do szybszego naparzania niż większe liście. Zgłaszający wykazali w Przykładzie 5 że gdy stosowano napary z porównywalnych rozmiarów liści to napary tradycyjnych herbat były mniej czerwone
8
PL 201 665 B1
i bardziej żółte niż napary herbat obrabianych CTC oraz herbat według wynalazku, wytworzonych
sposobem według zgłoszenia o patent Wielkiej Brytanii GB-0010315.0, naparzającej się bardziej jak
herbata liściasta obrabiana sposobem CTC niż jak tradycyjna herbata liściasta.
Z wyników Przykładu 5 można wyciągnąć wniosek że 3 minutowe napary 10 g/l herbat obrabianych sposobem CTC w dejonizowanej wodzie mogą być charakteryzowane tym że mają wartości a*
12 lub powyżej 12 a wartości b* 75 lub powyżej. Korzystne napary herbaty typu CTC mają wartości a*
14 i powyżej a wartości b* 80 i powyżej, podczas gdy szczególnie korzystne napary herbat typu CTC
mają wartości a* 16 i powyżej a wartości b* 85 i powyżej.
Idealnie czarna herbata liściasta według wynalazku korzystnie naparza się z szybkością która
jest co najmniej taka jak dla ekwiwalentnej masy tej samej herbaty lub herbaty o porównywalnym rozmiarze liści którą obrabiano sposobem CTC. Czarna herbata liściasta może być mieszana z tradycyjnie wytwarzaną czarną herbatą lub granulatem herbacianym dla uzyskania wcześniej określonych
właściwości napoju.
Charakter naparu CTC określony przez jakość napoju
Charakter naparu z herbaty obrabianej sposobem CTC może być określony przez eksperta degustatora herbat, zarówno dla herbaty z mlekiem jak i bez mleka, zarówno pod względem jakościowym jak i ilościowym na odpowiednią skalę przemysłową. Ekspert degustator herbaty może stopniować jakość napoju (tj. mierząc cechy smakowe, w tym ulatujący aromat), barwę, jasność i zawiesistość stosując skalę taką jak przedstawiona w Przykładach 6 i 7.
Czarna herbata liściasta według wynalazku naparzana bez mleka (co jest powszechne w kontynentalnej Europie i USA), albo z dodanym mlekiem (co jest powszechne w Wielkie Brytanii) dostarcza jakości napoju który przypomina raczej jakość napoju z herbaty obrabianej sposobem CTC niż
herbaty wytwarzane sposobem tradycyjnym. Rozróżnienie jest bardziej ostre, gdy porównuje się zabielone mlekiem napary. W rzeczywistości stwierdzono, że zabielony mlekiem napar czarnej herbaty
liściastej według wynalazku jest tak samo dobrze zabarwiony jak bardziej zabarwiane napary z herbat
obrabianych sposobem CTC. Można nawet zdefiniować czarne herbaty według wynalazku jako te
które naparzają się w kranowej wodzie (Crawley, Wielka Brytania) przez 2 minuty i 15 sekund w stężeniu 13,3 g/l potem zabielane mlekiem przez dodanie 10 ml mleka do 235 ml naparu, dają jakość
napoju pomiędzy od 4 do 6, ale korzystnie pomiędzy 5 a 6.
Przykłady
Czarna herbata liściasta według wynalazku zostanie teraz opisana w odniesieniu do następujących przykładów.
Przykład 1
Rozróżnienie pomiędzy wyglądem herbat wytwarzanych tradycyjnie a obrabianych sposobem
CTC z wykorzystaniem eksperta degustatora herbat
Twórcy wynalazku poprosili eksperta degustatora herbat o wybranie 17 herbat z herbat świata,
niektóre były wytwarzane tradycyjnie a niektóre obrabiane sposobem CTC. Następnie poprosili eksperta o sklasyfikowanie tych herbat, jak też dwóch rodzajów z każdych pięciu czarnych herbat liściastych według wynalazku wytworzonych sposobem opisanym w naszym równoległym zgłoszeniu
o patent Wielkiej Brytanii GB-0010315.0, i określenie czy są to herbaty tradycyjne czy CTC. Wyniki
przedstawiono w Tabeli 6.
Tabela 6
Porównanie znanych i nowych herbat, ocena eksperta degustatora herbat
Oznaczenie
Typ
Pochodzenie
Rozmiar
Liść
1
2
3
4
5
ODX1
Tradycyjna
Indonezja
BOPE
T5
ODX2
Tradycyjna
Chiny
BOP
T3
ODX3
Tradycyjna
Assam
FBOP
U5
ODX4
Tradycyjna
Cejlon
EBOP
U8
ODX5
Tradycyjna
Cejlon
BOP
T5
ODX6
Tradycyjna
Indonezja
BOP
T6
9
PL 201 665 B1
cd. tabeli 6
5
1
2
3
4
ODX7
Tradycyjna
Cejlon
BOP
T5
CTC1
CTC
Siongo
BP1
H6
CTC2
CTC
Ekwador
BP1
H3
CTC3
CTC
Kavuzi
BP1
H4
CTC4
CTC
Indonezja
BP1
H3
CTC5
CTC
Wietnam
BOP
13
CTC6
CTC
Malawi
BP1
14
CTC7
CTC
Kenia Rukuriri
BP1
H7
CTC8
CTC
Kenia Bondet
BP1
H4
CTC9
CTC
Cejlon
BP1
H4
CTC10
CTC
Assam
BP
H5
ML143
-
Kenia, Kechicho
ML
T4
ML146
-
Kenia, Kechicho
ML
T4
ML147
-
Kenia, Kechicho
ML
T4
ML149
-
Kenia, Kechicho
ML
T4
ML152
-
Kenia, Kechicho
ML
T5
LL143
-
Kenia, Kechicho
LL
V4
LL146
-
Kenia, Kechicho
LL
V5
LL147
-
Kenia, Kechicho
LL
V4
LL149
-
Kenia, Kechicho
LL
V4
LL152
-
Kenia, Kechicho
LL
V4
Ocenę przeprowadzono na bazie kilku czynników w tym rozmiaru liści, skręcenie, obszaru powierzchni i barwy. W każdym przypadku degustator herbat zaklasyfikował czarne herbaty liściaste
według wynalazku jako mające wygląd tradycyjnej herbaty.
Przykład 2
Rozróżnienie pomiędzy wyglądem herbat wytwarzanych tradycyjnie a obrabianych sposobem
CTC z wykorzystaniem przeszkolonego zespołu
Zgłaszający opracowali metodę z wykorzystaniem przeszkolonego zespołu otrzymania jakościowego opisu wyglądu herbacianych liści.
Znane herbaty tradycyjne i obrabiane sposobem CTC poddano analizie obrazu. Określano liczbę przeważającego kształtu liści którą używano do charakterystyki wyglądu czarnych herbat liściastych tradycyjnych i obrabianych sposobem CTC. Zespół oceniający wygląd liści był szkolony dla rozpoznawania kształtu liści na podstawie różnych handlowo dostępnych herbat. Pracę zespołu monitorowano dla zapewnienia zgodności oceny i zgodności pomiędzy członkami zespołu.
Przeważające kształty liści przedstawiono na Figurze 1 i opisano w sposób następujący:
A otwarty - odróżnialny jako część otwartego liścia
B mocno skręcony - i/lub zwinięty
C kanciasty - lekko zakrzywiony
D kulisty - 3-wymiarowy kształtu kuli
E prostokątny - 2-wymiarowy / płaski
F pałeczkowaty - prosty i wąski
Jakiekolwiek włókna lub łodygi są wykluczone z tej oceny.
Po przeszkoleniu proszono zespół o ocenę 17 herbat tj. siedmiu porównawczych herbat tradycyjnych stosowanych w Przykładzie 1, dziesięciu porównawczych herbat obrabianych sposobem CTC
10
PL 201 665 B1
stosowanych w Przykładzie 1 i czterech czarnych herbat liściastych według wynalazku przygotowanych sposobem opisanym w naszym równoległym zgłoszeniu patentowym GB-0010315. Próbki oceniano w izolowanych boksach a osoby oceniające nie mogły naradzać się ze sobą.
Było także wymaganie aby każda osoba oceniająca oceniała każdy produkt trzykrotnie w ciągu
badania, sumarycznie przeprowadzono 63 oddzielne oceny. To badanie potem podzielono na siedem
sesji oceniania, każda z 14 osób oceniających oceniała 9 różnych z 21 produktów w każdej sesji. Takie ustawienie „niepełnego bloku" daje lepsze porównanie pomiędzy produktami niż byłoby w przypadku gdy każda osoba oceniająca otrzymuje ten sam podzestaw produktów w danej sesji.
Kolejność w której produkty były prezentowane do oceny jest zawsze ważna w badaniach sensorycznych. Zatem dobór próbek zapewniał zrównoważoną kolejność prezentacji tj. dla zespołu
14 osób, każdy produkt pojawiał się cztery lub pięć razy w każdej pozycji w ciągu całego badania.
Kolejność prezentacji również była zrównoważona jak to tylko było możliwe dla prawa pierwszeństwa lub „przeniesienia", tak że żadna pojedyncza ocena produktu nie wpływała nadmiernie na
bezpośrednio oceniany produkt.
Każda próbka herbaty była oceniana „na ślepo" pod względem kształtu liści w trzykrotnych powtórzeniach dla każdej osoby oceniającej. Wartości dla każdego kształtu wskazują ile razy próbka
była oceniona jako określony kształt liścia. Próbki herbaty obrabianej sposobem CTC były przeważające oceniane jako liście o wyglądzie sferycznym, podczas gdy próbki tradycyjnej herbaty były połączeniem kształtów liści prostokątnych, pałeczkowatych, kanciastych i dużych/szerokich. Wyniki przestawiono w tabeli 7.
Tabela 7
Porównanie znanych i nowych herbat, ocena przeszkolonego zespołu
Próbka
Przeważający kształt liścia
A
B
C
D
1
E
F
20
1
22
1
ODX1 Indonezyjska Cibuni BOPF
4
ODX2 Chińska BOP
3
ODX3 Assam Gingia FBOP
3
3
6
1
12
ODX4 Cejlońska TOTW EBOP
3
3
12
3
4
ODX5 Cejlońska Diyagama West BOP
4
18
2
ODX6 Indonezyjska Gunung Dempo BOP
2
2
15
5
ODX7 Cejlońska Bulk BOP
6
1
16
4
1
CTC1 Kenijska Siongo BP1
18
7
CTC2 Ekwador Sangay BP1
23
3
15
7
22
4
23
2
23
2
21
4
19
5
CTC3 Malawi Kavuzi BP1
1
1
CTC4 Indonezyjska Kondang BP1
CTC5 Wietnam Phu Ben BOP
1
CTC6 Malawi Gotha BP1
CTC7 Kenijska Rukuriri
1
CTC8 Kenijska Bondet BP1
CTC9 Cejlońska Duża BP1
1
19
4
CTC10 Assam Dekorai BP
1
18
7
1
LL51
6
3
2
6
6
LL9
6
5
4
9
4
LL23
3
3
11
2
9
LL26
1
8
10
5
4
PL 201 665 B1
11
Wyniki wyraźnie pokazują że wygląd liści czarnych herbat liściastych według wynalazku (modyfikowany rotorvan) bardziej przypominają wygląd liści tradycyjnych typów herbat niż próbki herbaty
obrabianej sposobem TCT. Wyraźnie widać że (testowane) czarne herbaty według wynalazku zostały
ocenione wysoko dla kształtów A, B, C i F powszechnie spotykanych w tradycyjnie wytwarzanej czarnej herbacie liściastej a żaden kształt D nie wystąpił jako przeważający w czarnej herbacie liściastej
wytwarzanej sposobem CTC.
Przykład 3
Rozróżnienie pomiędzy wyglądem herbat wytwarzanych tradycyjnie a obrabianych sposobem
CTC przez określenie współczynnika DCPR obrazów herbat
Jak wcześniej wspomniano operacje spłaszczania, zwijania i skręcania które są typowe dla tradycyjnego sposobu wytwarzania czarnej herbaty dają łuskowate fragmenty liści herbacianych podczas
gdy bardziej rozrywające cięcie przez maszyny CTC daje fragmenty granulowanej herbaty. Zgłaszający obmyślili sposób skutecznego mierzenia okrągłości fragmentów liści herbacianych, a raczej ich
odchylenia od regularnej okrągłości.
Sposób obejmuje przygotowywanie obrazów fragmentów herbacianych liści i pomiar współczynnika perymetru D-okrąg (DCPR). Współczynnik DCPR jest definiowany wyrażeniem:
DCPR =
P
2. ( A.π )
gdzie P oznacza obserwowany perymetr cząstki, A oznacza jej zaobserwowany obszar. Jest to
stosunek pomiędzy aktualnym perymetrem obiektu a perymetrem jego D-okręgu tj. hipotetycznego
koła które ma taki sam obszar jak obiekt.
Ten parametr ma wartość minimalną DCPR = 1 (dla okręgu). Wszystkie inne kształty mają wartość DCPR większą niż 1. Jest ona niezależna od wielkości.
Próbki herbat wybrano z 21 „herbat świata" stosowanych w Przykładzie 1 i porównywano
z próbkami herbat o średnio długich liściach i herbat o długich liściach przygotowanych sposobem
opisanym w naszym równoległym zgłoszeniu o międzynarodowy patent PCT/EP99/00775. W każdym
przypadku małe próbki pobierano statystycznie szpatułką.
Tylko wymienione kształty cząstek (tj. sylwetki) cząstek muszą być obrazowane, a nie szczegóły powierzchni. Ważne jest także unikanie powstawania cieni. Zatem próbki liści rozkładano na szklanej płycie od dołu podświetlonej mikroskopem o małej mocy WILD M8™. Dobierano takie powiększenie które umożliwia widzenie w polu tak wielu cząstek jak to jest możliwe, ale takie które jednocześnie
pozwala aby każda cząstka była wystarczająco duża do zrobienia pomiarów w pełnym sensie. Wybrane powiększenie dało rozmiar pola 21 x 15,75 mm.
Obrazy zbierano za pomocą kamery JVC KY 55™ i ramki NEOTECH™. Rozkład pikseli wynosił
768 x 576. W każdym mikrografie pozostawiano pewne widoczne tło, dla zapewnienia, że cząstki nie
zostały zniekształcone przez prześwietlenie. Dla każdej próbki przygotowywano dwanaście do piętnastu pól pomiarowych, co dało sumarycznie liczbę cząstek zazwyczaj 300-400. Wszystkie obrazy sukcesywnie przechowywano.
Do pomiaru binarnego obrazu (tj. takiego gdzie wszystkie piksele były albo czarne albo białe)
stosowano analizator obrazu (KONTRON KS 300™). Mierzone obszary pozostawiano białe a tło czarne. „Segmentacja" jest procesem w którym binarny obraz jest wytwarzany z oryginału.
Oryginalne obrazy zachowały monochromatyczność. Jako poziom progowy wybrano taki poniżej którego wszystko pozostawało czarne (wartość pikseli = 0) i powyżej którego wszystko pozostawić
białe (tj. wartość pikseli = 255). Poziom progowy zmieniał się nieznacznie od obrazu do obrazu, i był
wybrany dla uniknięcia rozszerzania lub żłobienia zarysowanych cząstek, na ogół wynosił około 140.
Dawało to obraz w którym cząstki były czarne a tło białe.
Obraz odwracano (tj. powstawały białe cząstki na czarnym tle) i usuwano jakiekolwiek cząstki
dotykające do krawędzi obrazu (a zatem częściowo zasłonięte). Końcowym rezultatem tego etapu jest
binarne podzielenie maski. Było to archiwizowane.
Przed pomiarem każdy obraz przepuszczano przez procedurę „otwierania", która na przemian
żłobiła i rozszerzała cząstki trzy razy. Dało to efekt nieznacznego wygładzenia powierzchni i usunięcia
małych wykończeń które nie przyczyniały się do całkowitego kształtu lub rozmiaru obiektu, ale które
mogą zawyżać ocenę perymetru. Tą część procedury prowadzono na wyżej wspomnianym analizatorze obrazu KONTRON KS 300(TM).
12
PL 201 665 B1
Mierzono cząstki i łączono dane ze wszystkich obrazów w każdym zestawie próbek. Otrzymane
wyniki przedstawiono w tabeli 8.
Tabela 8
Porównanie znanych i nowych herbat przez pomiar częstotliwości występowania cząstek
mających określone współczynniki DCPR
Próbka
% DCPR
< 1,2
% DCPR
1,2-1,39
% DCPR
1,4-1,59
% DCPR
≥1,6
Ctc1
12,5
68,0
16,7
2,9
Ctc3
25,0
61,9
9,5
3,7
Ctc6
20,3
65,6
9,7
4,4
Ctc8
12,4
66,0
19,5
2,1
Ctc10
19,7
66,3
12,2
1,8
Odx1
8,1
53,4
24,3
14,3
Odx2
21,5
56,2
13,6
8,7
Odx3
4,3
34,2
36,2
25,3
Odx4
3,2
33,7
33,0
30,2
Odx5
12,6
48,8
28,0
10,6
Odx7
11,4
40,5
29,6
18,5
ML152
4,9
53,3
27,5
14,2
ML143
6,3
54,5
26, 9
12,3
ML147
12,1
55,0
20,9
11,9
ML152
4,9
42,2
28,0
24,9
ML143
6,1
43,9
29,7
20,3
ML147
6,9
43,7
24,2
25,1
Te wyniki przedstawiono jako histogram częstotliwości na Fig. 2.
Histogramy częstotliwości DCPR wyraźnie pokazują różnice między różnymi rodzajami produktów. Herbaty obrabiane sposobem CTC wykazują znacznie większą ilość cząstek w klasie < 1,2
DCPR (10-25%) niż w klasie > 1,6 (3-4%); tj. są zgodne z małym współczynnikiem kształtu materiału.
Tradycyjne herbaty były bardziej różnorodne. ODX2 była bardziej jak CTC w charakterze, podczas
gdy ODX3 i ODX4 wykazały tylko 3-4% w klasie < 1,20 ale 25% i 30% w klasie > 1,6. Ale na ogół, co
najlepiej widać na Fig. 2d, znane tradycyjnie wytwarzane herbaty zawierają znacznie więcej cząstek
mających DCPR większe lub równe 1,6 niż znane herbaty wytwarzane sposobem CTC.
Czarna herbata liściasta według wynalazku, przygotowana sposobem opisanym w naszym
równoległym zgłoszeniu o patent Wielkiej Brytanii GB-0010315.0 wyraźnie różni się od frakcji
o dużych liściach i średnich liściach: frakcje o dużych liściach mają 20-25% częstotliwości występowania, podobnie do próbek ODX3 i 4, a frakcje średnich liści mają częstotliwość 12-14%, porównywalną do ODX1, 5 i 7.
Przykład 4
Rozróżnienie pomiędzy wyglądem herbat wytwarzanych tradycyjnie a obrabianych sposobem
CTC przez ocenę analizą obrazów opisowymi wektorami lub wykresami „fingerprint"
Zgłaszający przyczynili się do rozwoju metody rozróżniania pomiędzy wyglądem tradycyjnej
herbaty a herbaty obrabianej sposobem CTC używając innej techniki analizy obrazu. Można ją opisać
w bardzo prosty sposób jako automatycznego eksperta degustatora herbat.
Metoda zakłada, że co najmniej część konsumentów odbiera jakość czarnej herbaty przez jej
wygląd, zwłaszcza barwę, wymiar i kształt. Można spróbować określać ilościowo ogólny wygląd danych liści herbacianych przez określenie próbki tych liści.
PL 201 665 B1
13
W danej czarnej herbacie występuje znaczne zróżnicowanie populacji pod względem kształtu,
tekstury i barwy liści. Rozkład tych cech daje możliwość określenia pewnych właściwości herbaty
w tym naparzania i barwy.
Analiza kształtu może być ilościowym wykorzystaniem wysoko precyzyjnej techniki analizy obrazu. Główne charakterystyki kształtu to długość liścia, całkowity rozmiar, regularność kształtu, chropowatość powierzchni, „falistość", zwinięcie i stopień rozgałęzienia. Dane powtarzalne próbki i ich
zobrazowanie można używać do analizy obrazu dla dokładnie mierzalnych parametrów, które określają ilościowo kształt i inne miary wyglądu. Połączenia tych różnych parametrów mogą być matematycznie sumowane w taki sposób że prowadzą do dobrze zdefiniowanych właściwości wykres „fingerprint"
(identyfikujący odcisk kciuka).
Stwierdzono że wykresy fingerprint tradycyjnych herbat mają pewne typowe cechy które nie występują na wykresach fingerprint herbat obrabianych sposobem CTC, i odwrotnie.
Dla każdego liścia określa się jego miary dla wybranych parametrów. Połączone pomiary każdego z liści w próbce tworzą wektor który definiuje ich rozkład punktów dla każdego z parametrów.
Przez rutynowe ponowne próbkowanie dla tej samej próbki herbaty można skonstruować profil rozkładu populacji herbaty. Stopień podobieństwa pomiędzy tymi opisowymi wektorami dla różnych próbek
herbaty można określić metodami statystycznymi (na przykład rozkład chi kwadrat). Takie podejście
umożliwia wyprowadzenie konkluzji czy próbka pochodzi z tej samej populacji czy nie.
Aparatura
Przygotowanie próbki jest krytyczne. Taką próbkę przedstawiono na Fig. 3a jako próbkę 1.
Próbka 1 jest przygotowana przez utworzenie maski 2 za pomocą oprogramowania MICROSOFT
POWERPOINT™. Została ona odbita na octanowym materiale ze względu na jego przezroczystość.
Maska 2 jest następnie umieszczana na pokrywce szalki petriego 3 za pomocą kleju 3M SPRAY MOUNT™. Dolna część szalki petriego była potem stosowana do ochrony próbki i umożliwiała zestawianie próbek w stos. Powierzchnię maski 2 spryskiwano tym samym klejącym sprayem. Potem małą
ilością herbacianych liści 4 posypywano maskę i ręcznie rozdzielano za pomocą skalpela. W każdej
próbce stosowano od 400 do 1000 pojedynczych liści herbacianych w zależności od gatunku herbaty.
Użycie sprayu pozwala uniknąć problemów związanych ze statyką i zapobiega przemieszczaniu się
liści herbacianych podczas przenoszenia próbki i umieszczania jej w aparaturze do obrazowania. Maska 2 ma okienko 5 dla identyfikacji próbki.
Aparatura do obrazowania była ustawiona tak jak przedstawiono na Fig. 3b. Zestaw obejmował
kamerę 6, statyw 7 i źródła światła 8 i 9. Kamerą 6 była cyfrowa kamera NIKON COOLPIX 950™
o rozdzielczości 2,1 megapikseli. Była ustawiona następująco: kompresja -JPEG (czysta); odmierzanie - matryca; zrównoważenie bieli - ręczne; długość ogniskowej - 18 mm; szybkość migawki - 1/2001
F stop - 10,5.
Stosowano dwa źródła światła 8 i 9, dla zapewnienia przedniego i tylnego oświetlenia. Głównym
źródłem było oświetlenie przednie. Tylne oświetlenie pomagało w usuwaniu cieni na krawędziach liści.
Pierwszym źródłem światła 8 była jednostka KAISER RB5004/HF™ składająca się z lamp fluorescencyjnych o dużej częstotliwości 4 x 5400 K (CRI > 98). Drugim źródłem światła było FOSTEC DCR II™
składające się ze stabilizowanych prądem stałym 150 W halogenowych lamp wolframowych doprowadzanych przez światłowód przeciwoświetleniowej jednostki (Model A08927).
Dla wszystkich świateł stosowano 60 minutowy okres stabilizacji. Po tym czasie próbki umieszczano centralnie pod kamerą i obrazowano. Potem obrazy przenoszono komputerowo przez czytnik CD.
Wszystkie obrazy następnie sprawdzano pod względem rozdzielenia liści i analizowano za pomocą analizującego obraz oprogramowania (OPTIMAS 6™). Na koniec wszystkie obrazy przenoszono na CD.
Analiza matematyczna
Wyżej opisaną aparaturę stosowano do zebrania informacji o ogólnym kształcie liści który może być
wyrażony przez topologiczny szkielet i odwzorowanie odległości za pomocą szczegółowego algorytmu opublikowanego w publikacji „Determination and characterisation of the structure of a pore space from 3D volume
images" C.A. Baldwin, A.J. Sederman, M.D. Mantle, Przykład Alexander i L.F. Gladden, Colloid and Interfaze
Sci., 181, 79-92, 1996 oraz „Aplications of Nuclear Magnetic Resonance Imaging in Process Engineering",
L.F. Gladden i Przykład Alexander, Measurement Science and Technology, 7, 423-435, 1996.
Szkielet można rozumieć jako zmniejszenie struktury na obrazie do jej minimalnej postaci która
zachowuje podstawową spójność z oryginalnym obrazem; na przykład dla liści herbacianych oczekiwaliśmy długiego szkieletu obrazującego podstawowy „kręgosłup" kształtu liścia razem z pewnymi
rozgałęzieniami w obszarach gdzie liść grubieje lub wykazuje nadmiernie chropowatą powierzchnię.
14
PL 201 665 B1
Odwzorowanie odległości stanowi bezpośredni pomiar jak daleko każdy piksel w binarnym obrazie
liścia jest oddalony od powierzchni liścia.
Z tych obrazów można obliczyć różne dane statystyczne takie jak: całkowita długość szkieletu,
względna długość szkieletu w porównaniu do zobrazowanej powierzchni liścia, maksymalna odległość
od końca do końca oraz jak rozgałęziony jest szkielet, a z odwzorowania odległości można zmierzyć
„płaskość" obrazu liścia.
Wektor opisowy lub wykres „fingerprint"
Ponieważ technika pozwala na stosowanie różnych danych statystycznych, dla celów niniejszego wynalazku zostały wybrane następujące dane statystyczne dla kształtu:
1) zobrazowany obszar liścia (a)
2) zobrazowany perymetr liścia (p)
3) zwartość (c = p/a)
4) płaskość (o = /Ixx - Iyy//(Ixx + lyy))
5) długość szkieletowa (l)
6) znormalizowana długość szkieletowa (n = l/a)
7) maksymalna odwzorowana odległość (d = maks. odwzorowanych odległości).
Zatem dla każdego liścia w próbce obliczano siedem liczb które go opisują. Te liczby mają wymiar w pikselach. Naturalnie nie każdy liść z herbacianej próbki był obrazowany, ale podgrupa liści
i w tej podgrupie występują naturalne odchylenia pomiędzy pojedynczymi liśćmi. Odzwierciedla to
odchylenia które charakteryzują herbatę. Zatem herbata może być charakteryzowana przez rozkład
punktów w siedmiowymiarowej przestrzeni (lub w przestrzeni o większej liczbie wymiarów jeżeli przyjęto więcej danych statystycznych).
Ten rozkład można przedstawić przez stworzenie liczbowego przedstawienia na którym można
podzielić przestrzeń na paczki o skończonym wymiarze w każdym kierunku i określić względną częstotliwość występowania danego liścia w każdej paczce; tj. przez utworzenie N-wymiarowego histogramu. Taki N-wymiarowy histogram może oczywiście być przedstawiony liczbowo, jednak takie
przedstawienie nie jest bez błędów wynikających z małej liczby danych statystycznych użytych w analizie. Dla paczki w której stwierdziliśmy występowanie pewnej liczby punktów błędnych do liczby statystycznej prawdziwego rozkładu jest równy pierwiastkowi kwadratowemu liczby zmierzonej.
Zatem trzeba się upewnić, że w każdej paczce znajduje się duża liczba wartości wyników z analizy. Stosując pełny N-wymiarowy układ przestrzenny należy analizować dużą liczbę obrazów herbacianych liści dla otrzymania wystarczająco dobrej statystyki. Zamiast tego można stworzyć serię jednowymiarowych histogramów dla każdej statystyki. Takie podejście minimalizuje błędy, ale usuwa
informacje o skorelowanych właściwościach pojedynczych liści; na przykład czy liść jest jednocześnie
cienki i duży lub płaski i mały. Ta kolejność jednowymiarowych (1D) histogramów tworzy opisowy wektor lub wykres „fingerprint" gdzie piki odpowiadają wybranym charakterystykom kształtu - od lewej do
prawej: zobrazowany obszar (a), zobrazowany perymetr (p), zwartość (c), płaskość (o), długość szkieletowa (l), znormalizowana długość szkieletowa (n) i maksymalna odwzorowana odległość (d).
Wyniki
Przygotowano wykresy fingerprint trzech próbek znanych tradycyjnie wytwarzanych herbat (odx3,
odx5 i odx7 z herbat świata stosowanych w Przykładzie 1), wyżej określoną metodą. Te wykresy przedstawiono, odpowiednio na Fig 4a do 4c. Przygotowano widma trzech próbek znanych herbat obrabianych
sposobem CTC (ctc3, ctc5 i ctc9 z herbat świata stosowanych w Przykładzie 1), wyżej opisaną metodą. Te
wykresy fingerprint przedstawiono odpowiednio na Fig. 3a do 5c. Przygotowano także wykres fingerprint
dla próbki czarnej herbaty liściastej według wynalazku. Jej wykres fingerprint przedstawiono na Fig. 6.
Z tych wyników, widać że wykresy fingerprint tradycyjnych herbat mają pewne cechy wspólne które nie występują na wykresach fingerprint herbat obrabianych sposobem CTC i odwrotnie.
Bardziej dokładnie histogram 1D pomiędzy 300 a 375 odnosi się do spłaszczenia (tj. stopnia do
którego pozioma średnica jest większa niż pionowa średnica) ma tendencję do przypominania
zasadniczo symetrycznej odwróconej hiperboli gdy herbata jest obrabiana sposobem CTC a skośnej odwróconej hiperboli lub „klina" gdy herbata jest wytwarzana tradycyjnie. Wykres fingerprint
czarnej herbaty liściastej według wynalazku bardziej przypomina wykres dla tradycyjnej herbaty
jak widać z kąta kształtu piku spłaszczenia.
Przykład 5
Rozróżnienie pomiędzy naparzaniem herbat wytwarzanych tradycyjnie a obrabianych sposobem CTC przez naparzanie
15
PL 201 665 B1
Tradycyjnie wytwarzane herbaty na ogól naparzają się wolniej niż herbaty obrabiane sposobem
CTC. Odzwierciedla to stopień maceracji. Zatem można oczekiwać, że czarna herbata liściasta która
przypomina tradycyjną herbatę będzie naparzała się tak jak herbata tradycyjna.
Twórcy wynalazku wybrali 17 herbat z herbat świata stosowanych w Przykładach 1 do 4 i porównali
naparzanie tych herbat w stosunku do herbat wytworzonych sposobem opisanym w naszym równoległym
zgłoszeniu o patent Wielkiej Brytanii GB-0010315.0 herbaty wybrano jednie w oparciu o porównywalny
wymiar liści. Było to konieczne, ponieważ małe liście mające większy stosunek powierzchni do objętości
niż duże liście a zatem będą miały tendencję do szybszego naparzania niż większe liście.
W każdym przypadku 200 ml wrzącej dejonizowanej wody dodawano do wstępnie ogrzanego
termosu zawierającego 2 g (+/- 0,05 g) liści herbacianych. Termos zamykano i szybko odwracano,
potem pozostawiano do naparzania przez 3 minuty. Termos odwracano ponownie, i napój filtrowano
przez filtr papierowy WHATMAN 541™ na lejku Buchnera z próżnią.
Mierzono barwę naparów kolorymetrem HUNTERLAB ULTRASCAN Xe™ stosując standardowe metody analityczne (określone przez wytwórcę). Zebrane w Tabeli 9 wyniki są podane dla 1 cm
ścieżki z iluminantem D65 przy kącie obserwacji 10°.
Tabela 9
Naparzanie herbat liściastych porównywalnej wielkości
Próbka
L*
a*
b*
ODX1
83,1
8,5
69,7
ODX2
81,9
8,3
61,2
ODX5
82,2
11,2
79,9
ODX6
82,5
9,3
74,2
ODX7
79,1
11,9
72,5
CTC01
80,8
12,8
82,8
CTC02
79,7
13,5
80,7
CTC03
77,9
19,1
91,9
CTC04
80,4
12,5
80,4
CTC07
77,3
12,0
75,3
CTC08
75,4
14,7
80,4
CTC09
74,3
17,5
85,3
CTC10
74,3
18,7
91,2
ML143
80,45
14,12
82,92
ML147
78,55
16,9
86,95
Wartości a* i b* przedstawiono na wykresie na Fig.7. Każdy punkt wykresu przedstawia pozycję
barwy napoju w przestrzeni barw. Punkty najbliższe górnego prawego rogu wykresu przedstawiają
napoje o silnym żółtym lub czerwonym składniku, odpowiednio.
Z Fig. 7 widać że liście herbaciane według wynalazku (ML143 i ML147) mieszczą się raczej
w grupie wyników dla herbat obrabianych sposobem CTC niż w grupie wyników dla herbat tradycyjnych. Wyraźnie widać że czarna herbata liściasta według wynalazku naparza się jak herbata obrabiana sposobem CTC a nie jak tradycyjnie wytwarzana herbata.
Przykład 6
Rozróżnienie pomiędzy naparzaniem herbat wytwarzanych tradycyjnie a obrabianych sposobem CTC przez naparzanie bez mleka
Twórcy wynalazku parzyli każdą z 17 herbat z herbat świata stosowanych w Przykładach 1 do 4
i porównywali naparzanie tych herbat z naparzaniem herbat przygotowanych sposobem opisanym
w naszym równoległym zgłoszeniu o patent Wielkiej Brytanii GB-0010315.0.
W każdym przypadku dla imitacji sposobu przygotowywania herbaty jak na kontynentalnej Europie, 2,0 g (+/- 0,05 g) herbaty naparzano 250 ml świeżo gotowanej wody kranowej (Crawley, Wielka
16
PL 201 665 B1
Brytania) przez 1,5 minuty i ekspert degustator herbaty oceniał jakość napoju w odniesieniu do jakości, barwy, jasności i zawiesistości.
Jakość napoju była mierzona w skali od 0,6 do 9,4 jak podano w Tabeli 10.
T a b e l a 10
Ocena jakości napoju
Q - jakość
0,6 (zwykła)
9,4 (aromatyczna)
C - barwa
0,6 (żółta)
9,4 (czerwona)
B - jasność
0,6 (matowa)
9,4 (jasna)
T - zawiesistość
0,6 (cienka)
9,4 (zawiesista)
Wyniki przedstawiono w Tabeli 11.
T a b e l a 11
Ocena jakości napoju po naparzaniu bez mleka
Próbka
Q
C
B
T
ODX01
4,0
3,0
4,2
3,0
ODX02
2,6
2,6
2,8
2,6
ODX03
4,4
2,2
4,0
4,0
ODX04
4,0
4,4
4,4
4,6
ODX05
5,2
2,2
5,4
3,0
ODX06
4,6
2,0
5,6
2,6
ODX07
4,4
3,0
5,2
4,0
CTC1
5,0
4,0
6,0
3,6
CTC2
3,0
4,2
5,0
3,4
CTC3
4,0
4,2
5,0
3,0
CTC4
3,4
4,6
5,0
3,0
CTC5
2,8
4,4
4,6
3,6
CTC6
2,6
3,2
4,0
3,0
CTC7
5,6
2,0
6,0
2,8
CTC8
4,6
4,6
5,8
4,6
CTC9
3,6
4,4
5,6
4,0
CTC10
4,8
4,0
5,8
5,0
LL143
5,0
3,8
5,2
4,0
LL146
4,6
4,2
5,2
4,2
LL147
5,2
4,0
5,4
4,0
LL149
5,0
4,2
5,2
4,2
LL152
5,4
3,6
5,4
4,0
ML143
4,8
4,4
5,2
4,4
ML146
4,4
4,8
5,4
4,6
ML147
4,6
4,4
5,4
4,4
ML149
4,8
4,4
5,4
4,4
ML152
5,0
4,0
5,4
4,0
17
PL 201 665 B1
Wartości Q (jakość) i C (barwa) przedstawiono na wykresie na Fig. 8. Widać że znane herbaty wytwarzane sposobem CTC mają tendencję do dawania bardziej zabarwionych naparów niż znane herbaty
wytwarzane tradycyjnie. Z Fig. 8 wyraźnie widać że herbata według wynalazku naparza się w sposób podobny do bardziej barwnych herbat wytwarzanych sposobem CTC niż do tradycyjnie wytwarzanych herbat.
Przykład 7
Rozróżnienie pomiędzy naparzaniem herbat wytwarzanych tradycyjnie a obrabianych sposobem CTC przez naparzanie z mlekiem
Twórcy wynalazku parzyli każdą z 17 herbat z herbat świata stosowanych w Przykładach 1 do 4
i porównywali naparzanie tych herbat z naparzaniem herbat przygotowanych sposobem opisanym
w naszym równoległym zgłoszeniu o patent Wielkiej Brytanii GB-0010315.0. W każdym przypadku dla
imitacji sposobu przygotowywania herbaty jak w Wielkiej Brytanii, 3,125 g (+/- 0,05 g) herbaty naparzano 235 ml świeżo gotowanej wody kranowej (Crawley, Wielka Brytania) i ekspert degustator herbaty oceniał jakość napoju w odniesieniu do jakości, barwy, jasności i zawiesistość. Jakość napoju była
mierzona w skali od 0,6 do 9,4 jak podano w powyższej Tabeli 10 Wyniki przedstawiono w Tabeli 12.
T a b e l a 12
Ocena jakości napoju po naparzaniu z mlekiem
Próbka
Q
C
B
T
ODX01
4,2
3,2
4,4
3,6
ODX02
2,4
2,0
2,0
2,6
ODX03
4,2
2,6
4,6
3,8
ODX04
3,8
2,8
4,0
4,6
ODX05
5,6
3,6
5,8
3,2
ODX06
4,4
3,2
5,4
3,0
ODX07
4,0
2,8
4,6
4,0
CTC1
4,6
4,0
6,0
3,6
CTC2
2,8
4,2
4,4
3,0
CTC3
3,8
6,6
4,2
2,2
CTC4
3,2
5,0
4,0
2,8
CTC5
2,8
4,2
4,4
3,8
CTC6
3,0
5,8
4,0
3,0
CTC7
5,6
4,0
6,4
3,0
CTC8
3,6
7,2
3,6
4,2
CTC9
4,0
4,0
5,0
4,0
CTC10
4,6
4,0
6,0
4,6
LL143
4,6
5,6
4,0
4,0
LL146
4,2
5,6
4,2
4,0
LL147
5,0
5,2
4,8
4,2
LL149
4,6
5,4
4,4
4,0
LL152
5,2
5,0
5,0
4,2
ML143
4,4
5,8
4,0
4,4
ML146
4,2
6,0
4,0
4,4
ML147
4,6
5,6
4,4
4,4
ML149
4,4
5,8
4,2
4,6
ML152
5,0
5,0
5,0
4,2
18
PL 201 665 B1
Wartości Q (jakość) i C (barwa) przedstawiono na wykresie na Fig. 9. Widać że wszystkie znane herbaty wytwarzane sposobem CTC dają bardziej zabarwione napoje z mlekiem niż wszystkie
znane herbaty wytwarzane tradycyjnie. Z Fig. 9 wyraźnie widać, że czarne herbaty według wynalazku
dają napary z mlekiem takie jak najlepsze znane herbaty wytwarzane sposobem CTC.
Zastrzeżenia patentowe
1. Czarna herbata liściasta o wyglądzie czarnej herbaty obrabianej tradycyjnym sposobem
i o właściwościach naparu czarnej herbaty liściastej obrabianej sposobem CTC, znamienna tym, że
średnia długość herbacianego liścia wynosi co najmniej dwie jego średnie szerokości.
2. Czarna herbata liściasta według zastrz. 1, znamienna tym, że średnia długość herbacianego
liścia wynosi co najmniej trzy jego średnie szerokości.
Rysunki
PL 201 665 B1
19
20
PL 201 665 B1
PL 201 665 B1
21
22
PL 201 665 B1
PL 201 665 B1
23
24
PL 201 665 B1
Departament Wydawnictw UP RP
Cena 4,00 zł.