JP2004301690A - Method for detecting foreign object and impurities in food - Google Patents

Method for detecting foreign object and impurities in food Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detection method of foreign objects and impurities for precisely removing the foreign objects and impurities contained in food, such as fruits. <P>SOLUTION: In the detection method of foreign objects and impurities, first, the visible light of reflection light obtained by irradiating food containing fruit, or the like, and foreign objects and impurities contained in the food with light, and the absorption spectrum of near infrared rays are measured. Then, a second-order differential processing is applied to the absorption spectrum, and a wavelength band for indicating a different, second-order differential spectrum between the food and foreign object and/or impurities is selected. Then, a second-order differential spectral image of the selected wavelength band is created for the food, thus detecting the foreign objects and impurities contained in the food. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可視光・近赤外光を利用して食品中に混入する異物や夾雑物を検出する方法に関するものである。本発明は、クロロフィルを含む異物および/または夾雑物が混入している可能性のある食品に特に好適に利用される。
【0002】
【従来の技術】
加工食品の製造工程においては、その工程中の多くの段階で、毛髪、石、糸、虫、石、金属、ガラス、プラスチック、ビニール、紙などの異物が混入する危険がある。このような、異物が含まれた状態で食品の加工が行われれば、加工食品中に当該異物が含まれた状態で出荷されてしまい、食品衛生上問題となる。
【0003】
また、フルーツのシロップ漬け、ゼリー、ジャム、フルーツヨーグルト、フルーツアイスクリームなどのようなフルーツを含む加工食品を製造する場合には、ブルーベリー、ストロベリー、プラム、プルーンなどといったフルーツの果肉が混合使用される。このフルーツの果肉は、フルーツプレパレーションとも呼ばれるが、収穫された果実から、葉、軸、果柄、枝、種子、外皮、内皮、果芯、がく片などといった夾雑物を取り除いて加工処理される。このような夾雑物が含まれたまま、フルーツの果肉の加工処理が行われると、それを使用して製造される加工食品中にこのような夾雑物が残留してしまうこととなり、食品の品質を低下させたり、異物混入品となったりして、食品の品質保持の観点から好ましくない。
【0004】
そこで、このような異物や夾雑物は食品の加工処理段階で除去しなければならない。この除去方法として、以前は食品の製造ライン中に配置された作業員が目視によって異物を選別し、除去するという方法が採用されていた。しかしながら、この方法では、常時ライン中に異物を除去するための作業員を配置しなければならないため、高い人件費を要し、コスト的に不利である。さらに、人手による目視の異物除去では、異物を見落とす危険性も高く、必ずしも確実な異物の除去を実施できるわけではないため、異物除去の精度にも問題がある。
【0005】
そこで、この問題を解決すべく特許文献1〜3には、食品(あるいは食品原料)中に含まれる異物を自動で除去する装置および方法が開示されている。また、特許文献4には、果実(特にプルーン)中から、虫食い、斑点、割れ、腐敗などを有する欠陥品を自動的に識別する方法が開示されている。
【0006】
また、特許文献5には、異物の除去を目的としたものではないが、可視領域のうちクロロフィルに特徴のある吸光帯の光の吸光度を検出することによって、米の食味評価を行う方法が記載されている。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−99783号公報(平成13年4月13日公開)
【0008】
【特許文献2】
特開2002−205019号公報(平成14年7月23日公開)
【0009】
【特許文献3】
特開2000−157936号公報(平成12年6月13日公開)
【0010】
【特許文献4】
特表2001−502804号公報(平成13年2月27日公表)
【0011】
【特許文献5】
特開2001−59815号公報(平成13年3月6日公開)
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1〜4に記載の方法は、何れも異物と食品との色差を利用して異物を検出するものであるため、食品と色合いの類似した異物あるいは欠陥品については、異物として検知することが不可能であると考えられ、異物除去の精度は必ずしも高くない。
【0013】
また、食品中に果実が含まれる場合、当該食品の加工処理段階で、食品中には葉、軸、果柄、枝、種子、外皮、内皮、果芯、がく片などの夾雑物が完全に除去されずに混入している可能性が非常に高い。しかしながら、上記の特許文献1〜4に記載の方法(あるいは装置)では、果実中に含まれるこのような夾雑物を検出することはできない。
【0014】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、食品中に含まれる異物や夾雑物を、従来法よりも高精度に除去することを可能にする異物・夾雑物の検出方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本願発明者等は、上記の問題点について鋭意検討した結果、食品とそれに混入する異物および/または夾雑物それぞれの近赤外光の吸収スペクトルを測定し、当該吸収スペクトルに対して2次微分処理を行ったところ、各2次微分スペクトル間では、特定の波長帯で大きく異なるスペクトル特性を示すことを確認した。そして、当該特定の波長帯の2次微分分光画像を撮影すれば、食品中の異物および/または夾雑物を検出することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0016】
すなわち、本発明の異物および/または夾雑物の検出方法は、食品と、該食品に含まれる異物および/または夾雑物とに光を照射することによって得られる反射光の可視光および近赤外光の吸収スペクトルを測定し、当該吸収スペクトルに対して2次微分処理を行い、上記食品と上記異物および/または夾雑物との間で異なる2次微分スペクトルを示す波長帯を選定し、上記食品に対して、上記波長帯の2次微分分光画像を作成することによって、上記食品に含まれる異物および/または夾雑物を検出することを特徴とするものである。
【0017】
この異物および/または夾雑物の検出方法では、先ず、食品と、当該食品中に含まれる可能性のある異物あるいは夾雑物とについて予め吸収スペクトルを測定し、当該吸収スペクトルに対して2次微分処理を行う。次に、上記食品の2次微分スペクトルと異物および/または夾雑物の2次微分スペクトルとを比較し、異なる2次微分スペクトルを示す波長帯を見つけ出す。そして、検出対象となる上記食品(すなわち、異物や夾雑物が混入している可能性のある食品)について、その波長帯の2次微分分光画像を作成して、得られた画像から異物および/または夾雑物を検出するものである。
【0018】
上記の方法によれば、食品と異物および/または夾雑物との間で異なる2次微分スペクトルを示す波長帯に限定して2次微分分光画像を作成するため、得られた2次微分分光画像では、食品と異物および/または夾雑物とを容易に判別することができる。そのため、従来法と比べてより高精度で確実な異物および/または夾雑物の検出が実施でき、食品製造過程において、異物および夾雑物の混入の危険性を低下させることができる。
【0019】
なお、上記分光画像の作成には、例えば、対象物からの反射光を分光する分光手段と、特定の波長の光を用いて画像を作成する画像形成手段とを備えた装置を使用することができる。
【0020】
本発明の異物および/または夾雑物の検出方法は、上記の方法に加えて、上記2次微分分光画像をさらに2値化処理することが好ましい。
【0021】
上記の方法によれば、2次微分分光画像を2値化処理することによって、食品中の成分と、それ以外の異物や夾雑物とを明確に区別することができ、より高精度な異物および/または夾雑物の検出を行うことができる。
【0022】
また、本発明の異物および/または夾雑物の検出方法では、上記波長帯は、600nm以上700nm以下の範囲内に存在することが好ましい。特に、検出対象となる上記食品に、クロロフィルを含有する異物および/または夾雑物が混入している可能性がある場合に、上記の方法を適用することが好ましい。
【0023】
種々の食品中には、クロロフィルを含有する葉、軸、枝、がく片などが夾雑物として含まれている可能性が高い。このクロロフィルは、600nm以上700nm以下の範囲内の波長において、特有の2次微分スペクトルを示す。上記の方法によれば、600nm以上700nm以下の範囲内の波長について、2次微分分光画像を作成するため、クロロフィルを含む上記の夾雑物を高精度に検出することができる。そのため、種々の加工食品の製造段階において夾雑物の混入の危険性を低下させることができ、食品の品質を向上させることができる。
【0024】
本発明の異物および/または夾雑物の検出方法は、上述のように、果実、野菜を含む食品中に混入してしまう可能性の高い葉、軸、果柄、枝、種子、外皮、内皮、果芯、がく片などの夾雑物を高精度に検出することができる。それゆえ、本発明の異物および/または夾雑物の検出方法において、上記食品は、果実や野菜を含むものであることが好ましい。
【0025】
なお、本発明の異物および/または夾雑物の検出方法を実施するための検出装置としては、以下に示すようなものを挙げることができる。
【0026】
すなわち、食品に光を照射する照射手段と、上記食品と該食品中に含まれる異物および/または夾雑物との間で異なる2次微分スペクトルを示す波長帯の光を分光する分光フィルターと、上記波長帯の光によって得られる分光画像を撮像する撮像手段と、上記撮像手段によって撮像された分光画像を2次微分処理して2次微分分光画像を作成し、当該2次微分分光画像について2値化処理する画像処理手段とを備える異物および/または夾雑物の検出装置である。
【0027】
上記の検出装置は、食品中の成分と、当該食品中に混入している異物および/または夾雑物との間で、2次微分スペクトルの異なる波長帯を予め確認しておき、その波長帯の光によって得られる分光画像を撮像手段が撮像する。続いて、画像処理手段が上記分光画像を2次微分処理して2次微分分光画像を作成し、当該2次微分分光画像について2値化処理して、食品成分であるか、異物および/または夾雑物であるかを判別するものである。
【0028】
上記の構成によれば、食品中に含まれる異物および/または夾雑物を確実に検出することができ、本発明の検出方法を実施することができる。
【0029】
なお、果実を含む食品中に混入する可能性の高い葉・枝などに含まれるクロロフィルは、600nm以上700nm以下の範囲内の波長帯の光に対して、特有の吸光スペクトルを示す。そのため、上記の検出装置は、上記波長帯として600nm以上700nm以下の範囲内を選択することによって、検出対象となる食品が特に果実を含む場合に、それに混入する葉・枝などの夾雑物を高精度に検出することができる。
【0030】
また、種々の果実の中でも特にブルーベリーについては、675nmの波長に関して、2次微分分光画像を作成することによって、その食品中に混入する葉・枝などの夾雑物を確実に検出することができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についてより具体的に説明するが、本発明はこの記載に限定されるものではない。
【0032】
本発明の異物および/または夾雑物の検出方法は、食品中に混入する異物や夾雑物を検出するためのものであるが、ここでは、上記食品の一例として特に果実を含むものを例に挙げて説明する。
【0033】
上記果実を含む食品とは、具体的には、フルーツのシロップ漬け、ジャム、あるいは、ゼリー、ヨーグルト、アイスクリームなどのフルーツを含む加工食品を製造する場合の原料の一つとして用いられるブルーベリー、ストロベリー、プラム、プルーン、ラズベリー、クランベリー、ブラックベリー、カシス、オレンジ、ネーブル、グレープフルーツ、スウィーティー、レモン、夏みかん、桃、アップル、パイン、マンゴ、バナナ、パパイヤ、メロン、アロエ、チェリー、ぶどう、梨、洋梨、カリン、柿、びわ、キウイ、アプリコット、ライチ、レーズンなどといったフルーツの果肉を一種または多種含んでなるフルーツプレパレーションなどである。しかしながら、本発明の検出方法の対象となる食品には、上記の果実にとどまらず、2次微分スペクトルに差異が表れるあらゆる食品が含まれる。
【0034】
食品は、その製造の各過程において、毛髪、石、糸、虫、あるいは、金属ガラス、プラスチック等の小片が異物として混入してしまう危険性がある。このような異物が混入したまま食品が製造されると、異物混入品となり品質の低下を招くとともに、上記異物に付着している雑菌による二次汚染の危険性もあり、食品衛生上好ましくない。
【0035】
また、上述のような果実の果肉を含むような食品は、収穫された果実に付着している葉、軸、果柄、枝、種子などの夾雑物が取り除かれることなく食品中に混入することがしばしば起こり得るが、このような夾雑物は食品の風味や食感を損ねることになるため、除去されることが好ましい。
【0036】
本発明の異物および/または夾雑物(以下、異物・夾雑物と記載する)の検出方法は、上述のような食品中に混入し、残留することが望ましくない、異物・夾雑物を除去することができるように検出する方法であり、食品と、該食品に含まれる異物および/または夾雑物とに光を照射することによって得られる反射光の可視光および近赤外光の吸収スペクトルを測定し、当該吸収スペクトルに対して2次微分処理を行い、上記食品と上記異物および/または夾雑物との間で異なる2次微分スペクトルを示す波長帯を選定し、上記食品について、上記波長帯の2次微分分光画像を作成することによって、上記食品に含まれる異物および/または夾雑物を検出することを特徴としている。
【0037】
図1には、本発明の異物・夾雑物の検出方法を実施するための異物・夾雑物の検出装置の構成の一例を示す。上記検出装置は、果実を特に主成分とする食品中に含まれる異物・夾雑物を検出するための検出装置であり、検出対象となる果実1・果汁2(食品)、および、それに混入している異物・夾雑物3に対して白色光5(光)を照射する照明4(照射手段)と、検出対象から反射された反射光を分光する液晶チューナブルフィルター6(分光フィルター)と、上記液晶チューナブルフィルター6によって分光された光によって得られる画像を撮影するCCDカメラ7(撮像手段)と、上記CCDカメラ7によって得られた画像について、2次微分処理、2値化処理などの画像処理を行う画像処理手段(図示せず)とを備えている。そして、上記液晶チューナブルフィルター6は、上記果実1・果汁2と、上記異物・夾雑物3との間で異なる2次微分スペクトル特性を示す波長帯の光を分光することを特徴とするものである。
【0038】
図1に示すような検出装置を用いれば、本発明の異物・夾雑物の検出方法を実施することができる。続いて、上記検出装置を用いた本発明の異物・夾雑物の除去方法の各工程について、以下に詳しく説明する。
【0039】
上記異物・夾雑物の除去方法では、先ず、食品と、該食品中に含まれる異物・夾雑物とに光を照射することによって得られる反射光の可視光および近赤外光の吸収スペクトルをそれぞれ測定する。ここで、上記可視光および近赤外光とは、340〜2500nmの波長を有する光のことである。この吸収スペクトルの測定工程においては、検出対象となる食品と、それに混入する可能性のある異物・夾雑物をいくつかピックアップし、それらについて、吸収スペクトルの測定を行う。
【0040】
続いて、測定された各吸収スペクトルに対して2次微分処理を行い、上記食品と上記異物および/または夾雑物との間で異なる2次微分スペクトルを示す波長帯を選定する。
【0041】
ここで、上述の2次微分処理を行う工程と、波長帯を選定する工程とを、ブルーベリーを主成分として含む食品に対して実施した例について、図3を用いて説明する。図3は、食品であるブルーベリー(A)、および、夾雑物である葉(B)・枝(C)、並びに、異物である石(D)、毛髪(E)、虫(F)について、得られた吸収スペクトルに対して2次微分処理を行った結果のグラフである。
【0042】
図3に示すように、吸収スペクトル測定の結果、葉(B)・枝(C)については、675nm付近の波長帯でブルーベリー(A)とは異なる2次微分スペクトル特性を示すことがわかる。それゆえ、波長帯を選定する工程において、675nm付近の波長帯が上記波長帯として選定される。
【0043】
このようにして、上記波長帯が選定されると、続いて、検出対象となる食品について、2次微分分光画像が作成される。この2次微分分光画像の作成は、図1に示す検出装置で行うことができる。
【0044】
すなわち、上記検出装置において、液晶チューナブルフィルター6が上述の波長帯の光を分光し、CCDカメラ7が上記波長帯の光によって得られる画像を撮像し、上記画像処理手段がCCDカメラ7によって撮像された画像を2次微分処理して2次微分分光画像を作成して、当該2次微分分光画像について2値化処理を施すこともできる。
【0045】
これによって、食品と異物・夾雑物との吸収スペクトル間に差がないような場合でも、2次微分スペクトル間には差がある場合があるため、単なる各吸収スペクトルの比較では検出できないような異物・夾雑物を検出することが可能となる。すなわち、より多くの種類の異物および/または夾雑物を検出することができる。
【0046】
例えば、図3に示すブルーベリー(A)とそれに含まれる葉(B)・枝(C)について、波長675nm付近の2次微分分光画像を作成し、2値化処理すれば、図4(c)、(d)に示すように、食品中に含まれる葉・枝が白色で明示され、それ以外の食品成分が黒色で表現されるため、夾雑物である葉・枝を高精度に検出することができる。
【0047】
このように、葉・枝・がく片などの果実や野菜などを含む食品中に含まれる夾雑物は、クロロフィルを含んでいる。クロロフィルは600nm以上700nm以下の範囲内の波長において、特有の2次微分スペクトルを示す。
【0048】
それゆえ、上記波長帯は、600nm以上700nm以下の範囲内に存在することが好ましい。
【0049】
また、種々の果実の中でも、特にブルーベリーを主として含む食品の場合は、上記波長帯として、波長675nm付近(すなわち、660nm〜690nm)の波長帯を選定することが好ましい。
【0050】
これによれば、後述の実施例にも示すように、食品中に夾雑物として混入する葉・枝などを明確に検出することができる。
【0051】
また、本発明の異物・夾雑物の検出方法においては、より多種の異物・夾雑物を検出するために、上述の検出方法において、上記吸収スペクトルの測定を行ったときに、上記食品と上記異物および/または夾雑物との間で異なる吸収スペクトルを示すもう一つの波長帯を選定し、上記食品に対して、上記もう一つの波長帯の分光画像をさらに作成してもよい。
【0052】
すなわち、本発明の異物・夾雑物の検出方法において、上記吸収スペクトルの測定工程の後に、食品および異物・夾雑物の各吸収スペクトルについて比較を行い、上記食品と上記異物・夾雑物との間で異なる吸収スペクトルを示すもう一つの波長帯を選定する工程がさらに含まれるとともに、上記2次微分分光画像の作成工程時に、上記もう一つの波長帯の分光画像をさらに作成してもよい。
【0053】
ここで、上述の吸収スペクトルの測定工程と、上記もう一つの波長帯を選定する工程とを、ブルーベリーを主成分として含む食品に対して実施した例について、図2を用いて説明する。図2は、食品であるブルーベリー(A)、および、夾雑物である葉(B)・枝(C)、並びに、異物である石(D)、毛髪(E)、虫(F)について、吸収スペクトルの測定を行った結果のグラフである。
【0054】
図2に示すように、吸収スペクトル測定の結果、石(D)・毛髪(E)については、440nm以上460nm以下の波長帯(図2において、斜線を付している波長帯)で、ブルーベリー(A)とは異なる吸収スペクトル特性を示すことがわかる。それゆえ、もう一つの波長帯を選定する工程において、440nm以上460nm以下の波長帯が上記もう一つの波長帯(第2の波長帯)として選定される。
【0055】
続いて、上記検出方法においては、選定されたもう一つの波長帯の分光画像が作成される。この分光画像の作成においては、図1に示す検出装置を利用することができる。
【0056】
上記分光画像の作成工程において、作成される分光画像の一例を図4(e)、(f)に示す。この図は、図2に示す吸収スペクトルの測定が行われた異物・夾雑物を含むブルーベリーにおいて、図1に示す検出装置を用いて、440nm以上460nm以下の波長帯を第2の波長帯として選定し、その分光画像を作成し、さらに当該分光画像について2値化処理を施した場合の図である。
【0057】
上記分光画像に2値化処理を施すことによって、図4(e)、(f)に示すように、食品中に含まれる石が白色で明示され、それ以外の食品成分が黒色で表現されるため、異物である石を高精度に検出することができる。
【0058】
図2のグラフにも示されるように、食品および異物・夾雑物に対して吸収スペクトルの測定した場合、波長400nm以上500nm以下の範囲内で、毛髪や石などの異物と、果実などの食品とが、異なる吸光度を示す。それゆえ、本発明の異物・夾雑物の検出方法において、上記もう一つの波長帯は、400nm以上500nm以下の範囲内に存在することが好ましい。これによって、食品中に混入する石や毛髪などの異物を検出することができると考えられる。
【0059】
本発明の異物および/または夾雑物の検出方法においては、上述のように、異なる吸収スペクトルを示すもう一つの波長帯について分光画像を作成するという工程をさらに含むことによって、より多くの異物や夾雑物をさらに検出することができると考えられる。
【0060】
なお、本発明の異物・夾雑物の検出方法においては、以上のように得られた分光画像あるいは2次微分分光画像をさらに2値化処理することが好ましい。
【0061】
これによれば、食品中の成分と、それ以外の異物や夾雑物とを黒白2色の画像として明確に区別することができる。
【0062】
また、本発明において、上記異物とは、食品の製造過程で混入する食品成分以外のものであり、具体的には、毛髪、石、糸、虫、金属、ガラス、プラスチック、ビニール、紙、木片、ゴムなどが挙げられる。また、上記夾雑物とは、食品の原材料に含まれるが、製品完成時には除去されているべきもののことを言う。上記夾雑物として、より具体的には、収穫時の果実や野菜に付着している葉、軸、果柄、枝、種子、外皮、内皮、果芯、がく片、じょうのう膜、蔕、未熟果などを挙げることができる。
【0063】
本実施の形態では、果実を主成分として含む食品中に含まれる異物・夾雑物の検出方法、検出装置について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その他の食品中の異物・夾雑物の検出にも利用することができる。その場合、各食品中の成分の2次微分スペクトルと、異物あるいは夾雑物の2次微分スペクトルとの間で異なる特徴を示す波長帯の2次微分分光画像を作成すればよい。
【0064】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこの記載の限定されるものではない。
【0065】
本実施例では、食品としてブルーベリーの果肉を主成分とするフルーツプレパレーションを用い、当該フルーツプレパレーションに異物・夾雑物としてブルーベリーの葉・ブルーベリーの枝・石・毛髪・虫を混在させたものを食品試料とした。また、本実施例では、本発明の異物および/または夾雑物の検出装置として、図1に示すものを用いた。
【0066】
(1)吸収スペクトルの測定
本実施例では、先ず、上記食品試料に光を照射して得られる吸収スペクトルを測定した。この吸収スペクトルの測定は、図1に示す検出装置を用いて、上記食品試料(果実1・果汁2)に照明4から白色光5を照射し、液晶チューナブルフィルター6を通して得られる各波長における吸光度を測定することによって実施された。
【0067】
その結果を図2に示す。図2では、横軸に波長(nm)を、縦軸に吸光度を示す。また、図2のグラフ中で、Aの太線は果実を、Bの細い破線は葉を、Cの一点鎖線は枝を、Dの太い破線は石を、Eの2点鎖線は毛髪を、Fの細線は虫をそれぞれ示している。
【0068】
図2に示すように、グラフ中で斜線を付している440nm〜460nmの範囲の波長では、ブルーベリー(A)と石(D)とが明らかに異なる吸光度を示し、ブルーベリー(A)と毛髪(E)もまたやや異なる吸光度を示すという結果が得られた。この結果から、440nm〜460nmの範囲の波長において、ブルーベリー(A)と石(D)とは、異なる吸収スペクトルを示すという可能性が高いと考えられる。また、同じ440nm〜460nmの範囲の波長では、ブルーベリー(A)と毛髪(E)もまた異なる吸収スペクトルを示す可能性が考えられる。
【0069】
(2)吸収スペクトルの2次微分処理
続いて、上記(1)で得られた各吸収スペクトルについて2次微分処理を行った。その結果を図3に示す。図3では、横軸に波長(nm)を、縦軸に吸光度を示す。また、図3のグラフ中で、Aの太線は果実を、Bの細い破線は葉を、Cの一点鎖線は枝を、Dの太い破線は石を、Eの2点鎖線は毛髪を、Fの細線は虫をそれぞれ示している。
【0070】
図3に示すように、675nm付近の波長において、果実(A)と、葉(B)・枝(C)とが大きく異なるスペクトルを示すことが確認された。
【0071】
(3)画像の撮影および2値化処理
次に、上記食品試料について、図1に示す検出装置を用いて画像の撮影を行った。その結果を図4(a)〜(f)に示す。
【0072】
図4(a)および(b)は、上記食品試料を分光なしでCCDカメラ7にて撮影した場合に得られる画像である。図4(c)および(d)は、CCDカメラ7にて675nmを含む前後の波長の分光画像を撮影し、さらに図示しない画像処理手段にて2次微分分光画像を作成し、当該2次微分分光画像について2値化処理した場合に得られる画像である。また、図4(e)および(f)は、CCDカメラ7にて450nm付近の波長の分光画像を撮影し、図示しない画像処理手段にて2値化処理を行った場合に得られる画像である。
【0073】
なお、図4の各図において、(a)・(c)・(e)が同じ食品試料を撮影したものであり、(b)・(d)・(f)が同じ食品試料を撮影したものである。
【0074】
図4(c)および(d)において、黒色の部分が果実および果汁であり、白色の部分が葉および枝である。また、図4(e)および(f)において、黒色の部分が果実および果汁であり、白色の部分が石である。
【0075】
以上のように、675nm付近あるいは450nm付近の各分光画像について、適当な画像処理を施すことによって、食品試料中に混在する葉・枝および石を明確に検出することができた。
【0076】
【発明の効果】
以上のように、本発明の異物および/または夾雑物の検出方法は、食品と、該食品に含まれる異物および/または夾雑物とに光を照射することによって得られる反射光の可視光および近赤外光の吸収スペクトルを測定し、当該吸収スペクトルに対して2次微分処理を行い、上記食品と上記異物および/または夾雑物との間で異なる2次微分スペクトルを示す波長帯を選定し、上記食品について、上記波長帯の2次微分分光画像を作成することによって、上記食品に含まれる異物および/または夾雑物を検出することを特徴とするものである。
【0077】
上記の方法によれば、食品と異物および/または夾雑物との間で異なる2次微分スペクトルを示す波長帯に限定して2次微分分光画像を作成するため、得られた2次微分分光画像では、食品と異物および/または夾雑物とを容易に判別することができる。そのため、従来法と比べてより高精度で確実な異物および/または夾雑物の検出が実施でき、食品製造過程において、異物および夾雑物の混入の危険性を低下させることができるという効果を奏する。
【0078】
本発明の異物および/または夾雑物の検出方法は、上記の方法に加えて、上記2次微分分光画像をさらに2値化処理することが好ましい。
【0079】
上記の方法によれば、2次微分画像を2値化処理することによって、食品中の成分と、それ以外の異物や夾雑物とを明確に区別することができ、より高精度な異物および/または夾雑物の検出を行うことができるという効果を奏する。
【0080】
本発明の異物および/または夾雑物の検出方法は、上記の方法に加えて、検出対象となる上記食品に、クロロフィルを含有する異物および/または夾雑物が混入している可能性のある場合に、上記波長帯は、600nm以上700nm以下の範囲内に存在することが好ましい。
【0081】
特に果実や野菜などを含む食品中に混入する可能性の高い葉・枝などに含まれるクロロフィルは、600nm以上700nm以下の範囲内の波長帯の光に対して、特有の2次微分スペクトルを示す。そのため、上記の方法によれば、検出対象となる上記食品に、クロロフィルを含有する異物および/または夾雑物が混入している可能性のある場合に、混入している葉・枝などの夾雑物を高精度に検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の異物および/または夾雑物の検出装置の一例の構成を示す模式図である。
【図2】本実施例において、果実(ブルーベリー)および異物・夾雑物に対して光を照射した場合に、得られる吸収スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図3】本実施例において、果実(ブルーベリー)および異物・夾雑物に対して光を照射した場合に、得られる吸収スペクトルを2次微分処理した結果を示すグラフである。
【図4】(a)〜(f)は、本実施例において、果実(ブルーベリー)と異物・夾雑物とを含む食品試料に光を照射して得られる画像を示す。なお、(a)および(b)は分光なしの画像であり、(c)および(d)は675nm付近の波長帯の2次微分分光画像を2値化処理して得られる画像であり、(e)および(f)は450nm付近の波長帯の分光画像を2値化処理して得られる画像である。
【符号の説明】
1 果実(食品・果実)
2 果汁(食品・果実)
3 異物・夾雑物
4 照明(照射手段)
5 白色光(光)
6 液晶チューナブルフィルター(分光フィルター)
7 CCDカメラ(撮像手段)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for detecting foreign substances and foreign substances mixed in foods using visible light and near-infrared light. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is particularly suitably used for foods that may contain foreign substances and / or contaminants including chlorophyll.
[0002]
[Prior art]
In the process of manufacturing processed foods, there is a risk that foreign substances such as hair, stones, threads, insects, stones, metal, glass, plastic, vinyl, and paper are mixed in many stages in the process. If the food is processed in a state in which such foreign matter is contained, the food is shipped with the foreign matter included in the processed food, which is a problem in food hygiene.
[0003]
In addition, when producing processed foods containing fruits such as fruit syrup pickles, jelly, jam, fruit yogurt, fruit ice cream, etc., fruit pulp such as blueberries, strawberry, plums, prunes, etc. is mixed and used . The fruit pulp, also called fruit preparation, is processed by removing contaminants such as leaves, stems, peduncles, branches, seeds, hulls, endothelium, pulp and sepals from the harvested fruits. . If the processing of fruit pulp is performed while such impurities are contained, such impurities will remain in the processed food manufactured using the same, and the quality of the food will be reduced. From the viewpoint of maintaining the quality of food.
[0004]
Therefore, such foreign substances and impurities must be removed during the food processing stage. As a removal method, a method has been employed in which an operator arranged in a food production line visually selects and removes foreign matter. However, in this method, a worker for removing foreign matter must be always arranged in the line, which requires high labor costs and is disadvantageous in cost. Further, in the manual removal of foreign matter, there is a high risk of overlooking the foreign matter, and it is not always possible to surely remove the foreign matter. Therefore, there is a problem in the accuracy of foreign matter removal.
[0005]
In order to solve this problem, Patent Documents 1 to 3 disclose apparatuses and methods for automatically removing foreign substances contained in food (or food raw materials). Further, Patent Literature 4 discloses a method of automatically identifying a defective product having insect eating, spots, cracks, decay, and the like from fruits (particularly, prunes).
[0006]
Patent Literature 5 describes a method for evaluating the taste of rice by detecting the absorbance of light in an absorption band characteristic of chlorophyll in the visible region, which is not intended for removing foreign substances. Have been.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-99783 A (released on April 13, 2001)
[0008]
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-20501 (published on July 23, 2002)
[0009]
[Patent Document 3]
JP-A-2000-157936 (released on June 13, 2000)
[0010]
[Patent Document 4]
JP-T 2001-502804 (published on February 27, 2001)
[0011]
[Patent Document 5]
JP 2001-59815 A (released on March 6, 2001)
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
All of the methods described in Patent Documents 1 to 4 detect a foreign substance by using a color difference between the foreign substance and the food, and therefore detect a foreign substance or a defective product similar in color to the food as a foreign substance. It is considered impossible to do so, and the accuracy of foreign matter removal is not always high.
[0013]
In addition, when the food contains fruits, at the stage of processing the food, impurities such as leaves, stems, stalks, branches, seeds, hulls, endothelium, pulp, and sepals are completely contained in the food. It is very likely that they have been mixed in without being removed. However, the methods (or devices) described in Patent Documents 1 to 4 cannot detect such contaminants contained in fruits.
[0014]
The present invention has been made in view of the above problems, and a foreign matter / contaminant detection method capable of removing foreign matter and contaminants contained in food with higher accuracy than conventional methods. The purpose is to provide.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies on the above problems, the inventors of the present application measured the absorption spectra of the food and the near-infrared light of each of the foreign substances and / or contaminants mixed therein, and performed the second derivative processing on the absorption spectrum. As a result, it was confirmed that each of the second derivative spectra exhibited significantly different spectral characteristics in a specific wavelength band. Then, they have found that by capturing a second-order differential spectral image in the specific wavelength band, it is possible to detect foreign substances and / or foreign substances in food, and have completed the present invention.
[0016]
That is, the method for detecting foreign matter and / or contaminants according to the present invention uses visible light and near-infrared light of reflected light obtained by irradiating light to a food and foreign matter and / or contaminants contained in the food. Is measured, and a second derivative process is performed on the absorption spectrum to select a wavelength band showing a different second derivative spectrum between the food and the foreign substance and / or contaminant. On the other hand, a foreign substance and / or a foreign substance contained in the food is detected by creating a second derivative spectral image in the wavelength band.
[0017]
In this method for detecting foreign matter and / or foreign matter, first, an absorption spectrum is measured in advance for a food and a foreign matter or foreign matter that may be contained in the food, and a second differentiation process is performed on the absorption spectrum. I do. Next, the second derivative spectrum of the food is compared with the second derivative spectrum of a foreign substance and / or a foreign substance, and a wavelength band showing a different second derivative spectrum is found. Then, for the above-mentioned food to be detected (that is, food in which foreign matter or foreign matter may be mixed), a second derivative spectral image in the wavelength band is created, and the foreign matter and / or Or to detect foreign substances.
[0018]
According to the above method, since the second derivative spectral image is created limited to the wavelength band showing the second derivative spectrum different between the food and the foreign matter and / or the foreign matter, the obtained second derivative spectral image is obtained. Thus, the food can be easily distinguished from foreign substances and / or contaminants. For this reason, foreign substances and / or foreign substances can be detected more accurately and reliably than the conventional method, and the risk of foreign substances and foreign substances being mixed in the food production process can be reduced.
[0019]
In order to create the spectral image, for example, it is possible to use an apparatus including a spectral unit that splits reflected light from an object and an image forming unit that creates an image using light of a specific wavelength. it can.
[0020]
In the method for detecting foreign matter and / or impurities according to the present invention, in addition to the above-described method, it is preferable that the second-order differential spectral image is further subjected to a binarization process.
[0021]
According to the above method, by binarizing the second-order differential spectral image, the components in the food can be clearly distinguished from other foreign substances and impurities, and more accurate foreign substances and And / or detection of contaminants.
[0022]
Further, in the method for detecting foreign matter and / or contaminants according to the present invention, it is preferable that the wavelength band exists in a range of 600 nm to 700 nm. In particular, it is preferable to apply the above-described method when there is a possibility that foreign substances and / or contaminants containing chlorophyll are mixed in the food to be detected.
[0023]
It is highly likely that various foods contain chlorophyll-containing leaves, stems, branches, sepals, and the like as impurities. This chlorophyll exhibits a unique second derivative spectrum at a wavelength within a range from 600 nm to 700 nm. According to the above method, since the second derivative spectroscopic image is created for the wavelength within the range of 600 nm or more and 700 nm or less, the above-mentioned impurities including chlorophyll can be detected with high accuracy. Therefore, it is possible to reduce the risk of contamination by contaminants at the stage of manufacturing various processed foods, and to improve the quality of foods.
[0024]
As described above, the method for detecting foreign matter and / or contaminants according to the present invention uses leaves, stems, stalks, branches, seeds, hulls, endothelium, and the like that are likely to be mixed into foods including fruits and vegetables. Impurities such as fruit cores and sepals can be detected with high accuracy. Therefore, in the method for detecting foreign matter and / or contaminants according to the present invention, the food preferably contains fruits and vegetables.
[0025]
In addition, as a detection apparatus for performing the foreign substance and / or foreign substance detection method of the present invention, the following apparatuses can be exemplified.
[0026]
That is, an irradiating means for irradiating the food with light, a spectral filter for spectrally separating light in a wavelength band showing a different second derivative spectrum between the food and a foreign substance and / or an impurity contained in the food, Imaging means for capturing a spectral image obtained by light in a wavelength band; and second-order differentiation processing of the spectral image taken by the image-capturing means to create a second-order differential spectral image. And a foreign matter and / or contaminant detection device provided with an image processing means for performing a conversion process.
[0027]
The above-described detection device previously confirms a wavelength band having a different second derivative spectrum between a component in a food and a foreign substance and / or a foreign substance mixed in the food, and An imaging unit captures a spectral image obtained by light. Subsequently, the image processing means performs a second differentiation process on the spectral image to create a second differential spectral image, and performs a binarization process on the second differential spectral image to be a food component, a foreign substance, and / or This is to determine whether the substance is a foreign substance.
[0028]
According to the above configuration, foreign substances and / or contaminants contained in food can be reliably detected, and the detection method of the present invention can be performed.
[0029]
Note that chlorophyll contained in leaves, branches, and the like, which are highly likely to be mixed into foods including fruits, exhibits a unique absorption spectrum with respect to light in a wavelength band in a range of 600 nm to 700 nm. Therefore, the above-mentioned detection device can select the wavelength band within the range of 600 nm or more and 700 nm or less so that when the food to be detected particularly contains fruits, it can reduce impurities such as leaves and branches mixed therein. It can be detected with high accuracy.
[0030]
Also, among the various fruits, particularly for blueberries, by creating a second derivative spectroscopic image at a wavelength of 675 nm, it is possible to reliably detect impurities such as leaves and branches in the food.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described more specifically, but the present invention is not limited to this description.
[0032]
The method for detecting foreign matter and / or foreign matter according to the present invention is for detecting foreign matter and foreign matter mixed in a food. Here, an example of the above-mentioned food, particularly one containing a fruit, will be described. Will be explained.
[0033]
The above-mentioned foods containing fruits are, specifically, blueberries and strawberry used as one of the raw materials when manufacturing processed foods containing fruits such as fruit syrup, jam, or jelly, yogurt, and ice cream. , Plum, prune, raspberry, cranberry, blackberry, cassis, orange, navel, grapefruit, sweetie, lemon, summer orange, peach, apple, pine, mango, banana, papaya, melon, aloe, cherry, grape, pear, pear, Fruit preparations containing one or more kinds of fruit pulp such as karin, persimmon, loquat, kiwi, apricot, litchi, raisin and the like. However, the foods to be subjected to the detection method of the present invention include not only the above-mentioned fruits but also any foods having a difference in the second derivative spectrum.
[0034]
There is a risk that hair, stones, threads, insects, or small pieces of metal glass, plastic, or the like may be mixed as foreign substances in each step of the production of foods. If the food is manufactured with such foreign matter mixed therein, it becomes a foreign matter mixed product, resulting in a deterioration in quality and a risk of secondary contamination by bacteria adhering to the foreign matter, which is not preferable in food hygiene.
[0035]
In addition, foods containing the fruit pulp as described above should be mixed into the food without removing impurities such as leaves, stems, stalks, branches, and seeds attached to the harvested fruits. Can often occur, but such contaminants impair the flavor and texture of the food, and thus are preferably removed.
[0036]
The method of the present invention for detecting foreign matter and / or contaminants (hereinafter referred to as foreign matter / contaminants) is intended to remove foreign matter / contaminants that are not desirably mixed into and left in food as described above. And measuring the absorption spectrum of visible light and near-infrared light of reflected light obtained by irradiating light to a food and a foreign substance and / or contaminant contained in the food. Performing a second derivative process on the absorption spectrum, selecting a wavelength band showing a different second derivative spectrum between the food and the foreign substance and / or contaminant, The method is characterized in that foreign substances and / or contaminants contained in the food are detected by creating a second derivative spectral image.
[0037]
FIG. 1 shows an example of a configuration of a foreign matter / contaminant detection device for implementing the foreign matter / contaminant detection method of the present invention. The above-mentioned detection device is a detection device for detecting foreign substances and foreign substances contained in foods whose main component is fruits, in particular, fruit 1 / juice 2 (food) to be detected, and a mixture thereof. Illumination 4 (irradiation means) for irradiating white light 5 (light) to foreign matter / contaminants 3 present, liquid crystal tunable filter 6 (spectral filter) for dispersing reflected light reflected from a detection target, A CCD camera 7 (imaging means) for photographing an image obtained by the light dispersed by the tunable filter 6, and an image processing such as a second differentiation process and a binarization process on the image obtained by the CCD camera 7. And an image processing means (not shown) for performing the processing. The liquid crystal tunable filter 6 is characterized in that it separates light in a wavelength band showing a second derivative spectral characteristic different between the fruit 1 / juice 2 and the foreign matter / contaminant 3. is there.
[0038]
If the detection device as shown in FIG. 1 is used, the method for detecting foreign matter / contaminants according to the present invention can be performed. Subsequently, each step of the method for removing foreign matter / contaminants of the present invention using the above detection device will be described in detail below.
[0039]
In the method for removing foreign matter and impurities, first, the absorption spectrum of visible light and near-infrared light of the reflected light obtained by irradiating the food and the foreign matter and impurities contained in the food with light, respectively. Measure. Here, the visible light and the near-infrared light refer to light having a wavelength of 340 to 2500 nm. In the step of measuring the absorption spectrum, a food to be detected and some foreign substances / contaminants that may be mixed in the food are picked up, and the absorption spectrum is measured for them.
[0040]
Subsequently, a second derivative process is performed on each of the measured absorption spectra, and a wavelength band showing a different second derivative spectrum between the food and the foreign substance and / or contaminant is selected.
[0041]
Here, an example in which the step of performing the above-described second derivative processing and the step of selecting a wavelength band are performed on a food containing blueberry as a main component will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the results for the blueberry (A) as a food, the leaves (B) and branches (C) as contaminants, and the stones (D), hair (E) and insects (F) as foreign substances. 10 is a graph showing a result obtained by performing a second-order differentiation process on the obtained absorption spectrum.
[0042]
As shown in FIG. 3, as a result of the absorption spectrum measurement, it can be seen that the leaves (B) and the branches (C) show a second-order differential spectrum characteristic different from that of the blueberries (A) in a wavelength band around 675 nm. Therefore, in the step of selecting a wavelength band, a wavelength band near 675 nm is selected as the above-mentioned wavelength band.
[0043]
When the wavelength band is selected in this manner, subsequently, a secondary differential spectral image is created for the food to be detected. The creation of the second derivative spectral image can be performed by the detection device shown in FIG.
[0044]
That is, in the detection device, the liquid crystal tunable filter 6 disperses the light in the above-mentioned wavelength band, the CCD camera 7 captures an image obtained by the light in the above-mentioned wavelength band, and the image processing means captures an image using the CCD camera 7. It is also possible to create a second-order differential spectral image by performing a second-order differential process on the obtained image, and to perform a binarization process on the second-order differential spectral image.
[0045]
As a result, even if there is no difference between the absorption spectra of the food and the foreign substance / contaminant, there may be a difference between the second derivative spectra. -It becomes possible to detect impurities. That is, more types of foreign substances and / or contaminants can be detected.
[0046]
For example, for the blueberry (A) shown in FIG. 3 and the leaves (B) and branches (C) contained therein, a second derivative spectral image around a wavelength of 675 nm is created and binarized, and as shown in FIG. As shown in (d), the leaves and branches contained in the food are clearly indicated in white, and the other food components are expressed in black. Therefore, it is necessary to accurately detect the contaminant leaves and branches. Can be.
[0047]
As described above, impurities contained in foods including fruits and vegetables such as leaves, branches and sepals contain chlorophyll. Chlorophyll exhibits a unique second derivative spectrum at a wavelength within the range of 600 nm to 700 nm.
[0048]
Therefore, it is preferable that the wavelength band exists in a range of 600 nm or more and 700 nm or less.
[0049]
Also, among various fruits, particularly in the case of foods mainly containing blueberries, it is preferable to select a wavelength band around 675 nm (that is, 660 nm to 690 nm) as the above-mentioned wavelength band.
[0050]
According to this, as shown in the examples described later, it is possible to clearly detect leaves, branches, and the like mixed in the food as impurities.
[0051]
Further, in the method for detecting foreign matter / contaminants of the present invention, in order to detect more kinds of foreign matter / contaminants, in the above-described detection method, when the absorption spectrum is measured, the food and the foreign matter are detected. And / or another wavelength band showing an absorption spectrum different from that of impurities may be selected, and a spectral image of the another wavelength band may be further created for the food.
[0052]
That is, in the method for detecting foreign matter / contaminants of the present invention, after the step of measuring the absorption spectrum, a comparison is made for each absorption spectrum of food and foreign matter / impurities, and between the food and the foreign matter / impurities. The method may further include a step of selecting another wavelength band showing a different absorption spectrum, and may further create a spectral image of the other wavelength band in the step of creating the second-order differential spectral image.
[0053]
Here, an example in which the above-described step of measuring the absorption spectrum and the step of selecting the other wavelength band are performed on a food containing blueberry as a main component will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the absorption of blueberries (A) as food, leaves (B) and branches (C) as impurities, and stones (D), hair (E) and insects (F) as foreign substances. It is a graph of the result of having measured the spectrum.
[0054]
As shown in FIG. 2, as a result of the absorption spectrum measurement, for the stone (D) and the hair (E), blueberries (wavelengths hatched in FIG. 2) in the wavelength band of 440 nm or more and 460 nm or less (FIG. 2). It can be seen that it exhibits an absorption spectrum characteristic different from that of A). Therefore, in the step of selecting another wavelength band, a wavelength band of 440 nm to 460 nm is selected as the another wavelength band (second wavelength band).
[0055]
Subsequently, in the above-described detection method, a spectral image of another selected wavelength band is created. In creating this spectral image, the detection device shown in FIG. 1 can be used.
[0056]
FIGS. 4E and 4F show an example of the spectral image created in the spectral image creating step. In this figure, the wavelength band of 440 nm or more and 460 nm or less is selected as the second wavelength band using the detection device shown in FIG. 1 in the blueberry containing the foreign substance and the contaminant for which the absorption spectrum shown in FIG. 2 was measured. FIG. 3 is a diagram illustrating a case where the spectral image is created, and a binarization process is performed on the spectral image.
[0057]
By performing binarization processing on the spectral image, as shown in FIGS. 4E and 4F, the stones contained in the food are expressed in white, and the other food components are expressed in black. Therefore, it is possible to detect a stone as a foreign matter with high accuracy.
[0058]
As shown in the graph of FIG. 2, when the absorption spectrum is measured for foods and foreign substances / contaminants, foreign substances such as hair and stones and foods such as fruits within a wavelength range of 400 nm or more and 500 nm or less. Show different absorbances. Therefore, in the foreign matter / contaminant detection method of the present invention, it is preferable that the another wavelength band exists in a range from 400 nm to 500 nm. Thus, it is considered that foreign substances such as stones and hair mixed in food can be detected.
[0059]
As described above, the method for detecting foreign matter and / or contaminants of the present invention further includes a step of creating a spectral image for another wavelength band showing a different absorption spectrum, so that more foreign matter and / or contaminants are contained. It is believed that the object can be further detected.
[0060]
In the foreign matter / contaminant detection method of the present invention, it is preferable to further binarize the spectral image or the second derivative spectral image obtained as described above.
[0061]
According to this, it is possible to clearly distinguish the components in the food from the other foreign substances and impurities as black and white two-color images.
[0062]
Further, in the present invention, the foreign substance is a substance other than food ingredients mixed in the process of manufacturing food, and specifically, hair, stone, thread, insect, metal, glass, plastic, vinyl, paper, wood chips. , Rubber and the like. In addition, the above-mentioned contaminants refer to those which are contained in the raw materials of food but should be removed when the product is completed. As the impurities, more specifically, leaves, stems, stems, branches, seeds, hulls, endothelium, fruit cores, sepals, carcinomas, cartilage, which are attached to fruits and vegetables at the time of harvesting, Examples include immature fruits.
[0063]
In the present embodiment, the method and apparatus for detecting foreign substances / contaminants contained in food containing fruit as a main component have been described. However, the present invention is not limited to this. It can also be used to detect foreign substances. In this case, a second derivative spectral image in a wavelength band showing different characteristics between the second derivative spectrum of the component in each food and the second derivative spectrum of a foreign substance or an impurity may be created.
[0064]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the description.
[0065]
In the present embodiment, a fruit preparation containing blueberry pulp as a main component is used as a food, and a mixture of blueberry leaves, blueberry branches, stones, hair, and insects as foreign matter and impurities in the fruit preparation is used. Food samples. In this example, the apparatus shown in FIG. 1 was used as the foreign matter and / or foreign matter detection device of the present invention.
[0066]
(1) Measurement of absorption spectrum
In this example, first, an absorption spectrum obtained by irradiating the food sample with light was measured. The absorption spectrum is measured by irradiating the food sample (fruit 1 / juice 2) with white light 5 from the illumination 4 using the detection device shown in FIG. Was performed by measuring
[0067]
The result is shown in FIG. In FIG. 2, the horizontal axis indicates wavelength (nm), and the vertical axis indicates absorbance. In the graph of FIG. 2, the thick line of A indicates fruits, the thin broken line of B indicates leaves, the dashed line of C indicates a branch, the thick broken line of D indicates a stone, the two-dot chain line of E indicates hair, and F The thin lines indicate insects.
[0068]
As shown in FIG. 2, at wavelengths in the range of 440 nm to 460 nm, which are shaded in the graph, blueberry (A) and stone (D) show clearly different absorbances, and blueberry (A) and hair ( E) also showed a slightly different absorbance. From these results, it is considered that there is a high possibility that blueberry (A) and stone (D) show different absorption spectra at wavelengths in the range of 440 nm to 460 nm. At the same wavelength in the range of 440 nm to 460 nm, it is possible that blueberry (A) and hair (E) also show different absorption spectra.
[0069]
(2) Second derivative processing of absorption spectrum
Subsequently, a secondary differentiation process was performed on each of the absorption spectra obtained in the above (1). The result is shown in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the wavelength (nm), and the vertical axis indicates the absorbance. In the graph of FIG. 3, the thick line of A represents fruit, the thin broken line of B represents leaves, the dashed line of C represents a branch, the thick broken line of D represents a stone, the two-dot chain line of E represents hair, and F represents the hair. The thin lines indicate insects.
[0070]
As shown in FIG. 3, it was confirmed that the fruit (A) and the leaves (B) / branches (C) exhibited significantly different spectra at a wavelength around 675 nm.
[0071]
(3) Image shooting and binarization processing
Next, an image of the food sample was taken using the detection device shown in FIG. The results are shown in FIGS.
[0072]
FIGS. 4A and 4B are images obtained when the food sample is photographed by the CCD camera 7 without spectral analysis. FIGS. 4C and 4D show that the CCD camera 7 captures a spectral image of wavelengths before and after 675 nm, and a second-order differential spectral image is created by image processing means (not shown). This is an image obtained when binarizing a spectral image. FIGS. 4E and 4F are images obtained when a CCD camera 7 captures a spectral image having a wavelength of about 450 nm and performs binarization processing by image processing means (not shown). .
[0073]
In each figure of FIG. 4, (a), (c), and (e) are images of the same food sample, and (b), (d), and (f) are images of the same food sample. It is.
[0074]
In FIGS. 4C and 4D, black portions are fruits and fruit juices, and white portions are leaves and branches. In FIGS. 4E and 4F, black portions are fruits and juice, and white portions are stones.
[0075]
As described above, by performing appropriate image processing on each of the spectral images around 675 nm or around 450 nm, leaves, branches and stones mixed in the food sample could be clearly detected.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for detecting foreign matter and / or contaminants of the present invention, visible light and near-reflection light obtained by irradiating a food and foreign matter and / or contaminants contained in the food with light are obtained. Measure the absorption spectrum of infrared light, perform a second derivative process on the absorption spectrum, and select a wavelength band showing a different second derivative spectrum between the food and the foreign substance and / or contaminant, The method is characterized in that foreign substances and / or contaminants contained in the food are detected by creating a second derivative spectral image in the wavelength band for the food.
[0077]
According to the above method, since the second derivative spectral image is created limited to the wavelength band showing the second derivative spectrum different between the food and the foreign matter and / or the foreign matter, the obtained second derivative spectral image is obtained. Thus, the food can be easily distinguished from foreign substances and / or contaminants. For this reason, the detection of foreign substances and / or contaminants can be performed more accurately and more reliably than the conventional method, and the effect of reducing the risk of contamination of foreign substances and contaminants in the food production process can be achieved.
[0078]
In the method for detecting foreign matter and / or impurities according to the present invention, in addition to the above-described method, it is preferable that the second-order differential spectral image is further subjected to a binarization process.
[0079]
According to the above method, by binarizing the secondary differential image, the components in the food can be clearly distinguished from other foreign substances and impurities, and more accurate foreign substances and / or Alternatively, there is an effect that foreign substances can be detected.
[0080]
The method for detecting a foreign substance and / or a foreign substance according to the present invention includes, in addition to the above-described method, a case in which a foreign substance and / or a foreign substance containing chlorophyll may be mixed in the food to be detected. Preferably, the wavelength band exists in a range of 600 nm or more and 700 nm or less.
[0081]
In particular, chlorophyll contained in leaves and branches that are highly likely to be mixed into foods including fruits and vegetables shows a unique second-order differential spectrum for light in a wavelength band in a range of 600 nm to 700 nm. . Therefore, according to the above-mentioned method, when there is a possibility that a foreign substance and / or a foreign substance containing chlorophyll is mixed in the food to be detected, the foreign substance such as a leaf or a branch is mixed. Can be detected with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an example of a foreign matter and / or foreign matter detection device of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the results of measuring absorption spectra obtained when light was applied to fruits (blueberries) and foreign substances / contaminants in this example.
FIG. 3 is a graph showing the result of second-order differentiation of an absorption spectrum obtained when a fruit (blueberry) and a foreign substance / impurity are irradiated with light in this example.
FIGS. 4A to 4F show images obtained by irradiating a food sample containing fruits (blueberries) and foreign substances / contaminants with light in this example. (A) and (b) are images without spectrum, and (c) and (d) are images obtained by binarizing a second derivative spectral image in a wavelength band around 675 nm. (e) and (f) are images obtained by binarizing a spectral image in a wavelength band around 450 nm.
[Explanation of symbols]
1 fruit (food, fruit)
2 fruit juice (food / fruit)
3 Foreign matter / contaminants
4 Lighting (irradiation means)
5 White light (light)
6 Liquid crystal tunable filter (spectral filter)
7 CCD camera (imaging means)

Claims (3)

食品と、該食品に含まれる異物および/または夾雑物とに光を照射することによって得られる反射光の可視光および近赤外光の吸収スペクトルを測定し、当該吸収スペクトルに対して2次微分処理を行い、上記食品と上記異物および/または夾雑物との間で異なる2次微分スペクトルを示す波長帯を選定し、
上記食品について、上記波長帯の2次微分分光画像を作成することによって、上記食品に含まれる異物および/または夾雑物を検出することを特徴とする異物および/または夾雑物の検出方法。
A visible light and a near-infrared light absorption spectrum of reflected light obtained by irradiating a food and a foreign substance and / or a foreign substance contained in the food with light are measured, and a second derivative of the absorption spectrum is measured. Performing a process, selecting a wavelength band showing a different second derivative spectrum between the food and the foreign substance and / or contaminant,
A method for detecting a foreign substance and / or a foreign substance, comprising detecting a foreign substance and / or a foreign substance contained in the food by creating a second derivative spectroscopic image of the wavelength band with respect to the food.
上記2次微分分光画像をさらに2値化処理することを特徴とする請求項1記載の異物および/または夾雑物の検出方法。The method for detecting foreign matter and / or contaminants according to claim 1, wherein the second derivative spectral image is further subjected to binarization processing. 検出対象となる上記食品に、クロロフィルを含有する異物および/または夾雑物が混入している可能性のある場合に、上記波長帯は、600nm以上700nm以下の範囲内に存在することを特徴とする請求項1または2記載の異物および/または夾雑物の検出方法。When there is a possibility that foreign substances and / or contaminants containing chlorophyll are mixed in the food to be detected, the wavelength band exists in a range of 600 nm or more and 700 nm or less. The method for detecting foreign matter and / or contaminants according to claim 1 or 2.
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