JP2733163B2 - 焼き色量検出方法 - Google Patents

焼き色量検出方法

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JP2733163B2
JP2733163B2 JP4053036A JP5303692A JP2733163B2 JP 2733163 B2 JP2733163 B2 JP 2733163B2 JP 4053036 A JP4053036 A JP 4053036A JP 5303692 A JP5303692 A JP 5303692A JP 2733163 B2 JP2733163 B2 JP 2733163B2
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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は加熱焼成されている食
品の焼け具合を検出する方法に関するものであり、より
詳しくは、パンなどの表面の焦げ色の度合いを検出する
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】被検出体に光を照射し、被検出体の表面
からの反射光をレンズ系により受光面上に集め、赤、
緑、青にそれぞれ感度ピークを有する受光素子により3
つの電気信号に変換し、3つの電気信号の比率により被
検出体の表面の色の判定をオンライン非接触で行う工業
用機器、いわゆるカラーセンサがある。
【0003】しかし、図1に示すように、食品2、たと
えばパンのばあい、調理器l内で加熱焼成され始める
と、まずパン生地が膨張する。続いてバターなどの油脂
分がその表面に浮き出てくる。やがてその表面が乾いた
ようになり、徐々に色付き始め、適当な色が全体に付き
焼き上がりとなる。この状態を最初からカラーセンサで
パン生地の表面を検出すると、まず、調理器内にパン生
地を入れたとき、たとえ同一のパン生地であっても姿勢
や距離などが微妙に異なるのでセンサの判定色が毎回異
なる。さらに、調理器1内で加熱焼成されてはじめパン
生地が膨張するところから、パン生地表面が乾いたよう
になるところまでは色の変化は認められないにもかかわ
らず、カラーセンサは色が大きく変わったように捉え
る。すなわち、パン生地のように個々の形状が微妙に異
なり、調理器1内に置かれる位置や姿勢が一定でないこ
と、パン生地の膨張によりカラーセンサとパン生地の距
離が変わる、パン生地の姿勢が変わること、生地の表面
に生地内にあったバターなどの油脂分が表面に浮き出て
くること、ならびに、パン生地表面が乾いたようになる
ことで、パン生地表面の光の正反射成分と乱反射成分が
変わり、結果として、カラーセンサはパン生地に色変化
が生じたとして捉えてしまう。したがってパンなど調理
器内で加熱焼成されている食品の表面の焼き色をカラー
センサではうまく検出できない。そもそも食品の焦げ目
は、人間の感覚に委ねられているばあいが多く、とくに
パンの焼き上げは熟練者の感覚に頼っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】加熱焼成されている食
品の表面の色が変わる前に、加熱焼成されている食品の
大きさや姿勢が変わったり、表面の艶が変わる等の現象
が起こると加熱焼成される食品の表面の焼き色を正しく
検出できない。
【0005】この発明の目的のlつは、調理器内に置か
れた食品の個々の形状がわずかではあるが異なっても、
またその姿勢がたがいに異なっていても、あるいは加熱
焼成されている食品の表面の色が変わる前にその姿勢が
変っても、さらにその食品の表面の艶が変わる等の現象
が起こっても加熱焼成される食品の表面の焼き色を正し
く検出することを目的とするものである。またこの発明
の他の目的は、特殊な受光素子を必要としないことであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】調理器内で加熱焼成され
ている食品の表面に光を照射し、食品の表面よりの反射
光をレンズにより集め受光面上に集光し、互いに異なる
光の波長にピーク感度を有する受光素子により受光面上
に集まる光を2つの電気信号に変換し、2つの電気信号
の比率を求めるもので、第lの発明の手段は、上記比率
の経時的変化の極値を基準として食品の表面の焼き色量
を演算するものである。第2の発明の手段は、その比率
の値の時間的な変化率がもっとも小さくなったときの比
を基準として食品の表面の焼き色量を演算する。第3
の発明の手段は、比率の極小値が存在しないばあい、上
記比率の値の時間的な変化率がもっとも小さくなったと
きの比率を基準として食品の表面の焼き色量を演算す
る。第4の発明の手段は、受光素子の少なくとも一方の
感度ピークは、波長lミクロン以下の近赤外線領域に存
在する。
【0007】
【作用】調理器内で加熱焼成されている食品の表面に光
を照射すると、その食品の表面からの反射光がレンズに
より受光面上に集光される。たがいに異なる光の波長に
ピーク感度を有する受光素子により受光面上に集められ
た光を2つの電気信号に変換し、2つの電気信号の比率
を求める。この比率は、加熱焼成されている食品の表面
の焼き色の情報に加え、個々の形状が微妙に異なること
による誤差、調理器内に置かれたとき毎回姿勢が異なる
ことによる誤差、加熱焼成されている食品の表面の色が
変わる前に、加熱焼成されている食品の姿勢が変わるこ
とによる誤差、表面の艶が変わることによる誤差、等が
加わっている。これら、食品の表面の焼き色の情報以外
のものをノイズ成分とする。ノイズ成分を推定して、こ
のノイズ成分により比率の信号を補正することにより焼
き色量に関わる信号を取り出す。上記ノイズ成分を推定
する本発明の作用について示す。
【0008】第1の発明の作用は、比率の経時的変化の
極値を基準として上記食品の表面の焼き色量を演算す
る。
【0009】第2の発明の作用は、上記比率の値の時間
的な変化率がもっとも小さくなったときの比率を基準と
して食品の表面の焼き色量を演算する。
【0010】第3の発明の作用は、上記比率の極小値が
存在しない場合には上記比率の時間的な変化率が最も小
さくなったときの比率を基準として食品の表面の焼き色
量を演算する。
【0011】第4の発明の作用は、上記受光素子の少な
くとも一方の感度ピークは、波長lミクロン以下の近赤
外線領域に存在することで人間が感じる色信号と同一で
はなくなるが、人間の感じる色信号と相関があるので、
焼き色量を演算できる。
【0012】
【実施例】図2には、加熱調理器内の食品2たとえばパ
ン生地と炉の外部に設けた検出手段が一部断面をもって
示されている。そこで以下食品2としてパン生地を用
い、その焼き上げ過程におけるその色量検出方法の具体
例について説明する。すなわちこの図において、高温の
調理器1の内部10にパン生地2を入れ、高温の調理器
外部より調理器壁llに設けられた覗き窓12を通して
パン生地表面に光を照射する。パン生地の表面に当たっ
た光をレンズにより受光面に集光し、互いに異なる光の
波長にピーク感度を有する受光素子15により光を2つ
の電気信号に変換する。この2つの電気信号の比率を信
号処理部16において求める。
【0013】焼成開始から焼き上げまで焼成時間に対し
てこの比率をグラフとすると図3のようになった。図3
および図4において縦軸の比率は(長波長側にピーク感
度を有する受光素子からの電気信号)/(短波長側にピ
ーク感度を有する受光素子からの電気信号)を表す。パ
ン生地の挙動を観察して図3の信号と比べると、焼成が
開始されるとパン生地が膨張し光の当たる位置が変わ
り、この時に上記比率が変動する。パン生地の表面に油
脂分が浮き出してきて艶が増すことでパン生地表面の正
反射成分が変わり、これによって上記比率が変わる。さ
らにパン生地の表面が乾いていき、表面が堅くなってい
く。この時にパン生地の表面の姿勢変動が止まり、上記
比率は変動しなくなる。やがて、表面に焼き色がつき始
め、上記比率が徐々に変化していく。そして焼き上がり
まで徐々に焼き色が増し、上記比率も変化を続ける。こ
のような実験を繰り返したところ、同一のバン生地を同
様な焼き色に焼き上げても上記比率は毎回同一値になら
なかった。
【0014】そこで、パン生地の表面が乾いて、表面が
堅くなっていく時にパン生地の表面の姿勢変動が止ま
り、上記比率は変動しなくなる点に着目し、時間と比率
のグラフ、すなわち図3において、極小値からの偏差X
を一定にしてパン生地の焼き上げを終了してみると、そ
の焼き色加減は、同種のパン生地において、目で見てき
わめて揃うことを発見した。すなわち極小値をノイズ成
分として捉え、この値と比率より焼き色に関わる信号が
演算できることを意味する。
【0015】また調理器の内部が全て黒いばあい、ある
いはステンレス鋼飯による鏡面等調理器内の光学的条件
が変わったばあいのパン生地を焼成したときの比率の、
時間に対するグラフを示すと図4のようになる。このよ
うに調理器の内部の光学的条件により上記比率の時間に
対する挙動が変わるが、パン生地の表面が乾いていき表
面が堅くなっていく時にパン生地の表面の姿勢変動が止
まり、上記比率は変動しなくなる、または、変動がもっ
とも小さくなることを発見した。この地点をノイズ成分
の大きさとして、この値と比率より焼き色に関わる信号
が演算できることを意味する。
【0016】パンの表面の分光反射率と焼け具合の関係
を測定したものが図5である。バンの表面の焦げ具合
を、R−G−Bに感度ピークを持つ人の目はその比率の
違いとして捉えているが、図5に示されるように、人の
目の持っているR−G−Bの感度ピークと異なった波長
であっても、焼き色の判定が可能なこと、および、3つ
の異なる光波長領域の代わりに2つの異なる光の波長対
域の比であってもとの程度の焦げ目なのかを判定できる
ことを示している。また、光センサの一方の感度ピーク
が900nm近傍まであっても十分なので、多量に生産
されている単結晶シリコンフォトダイオードが使えるこ
とは工業的に有利である。すなわち人間が感じる色信号
と同一では無くなるが、人間の感じる色信号と相関があ
るので、焼き色量を演算できる。
【0017】以上、焼き色の検出方法についてのみ述べ
たが、たとえば、焼き色が所定値となるように調理器側
を制御してもよい。このばあい、焼き色の目標があり、
かつそれに応じた比率の目標値が有り、この目標値に対
して、現在の比率がどの程度かを表示してもよい。この
表示は、焼き色は目標値に対して例えばパーセント表示
であってもよい。また、現在の比率と現在の比率の時間
に対する変化率を使って、比率の目標値までの到達残り
時間を表示してもよい。さらに、残り時間がわずかとな
ったときから音などを発し、完了を予告してもよい。
【0018】
【発明の効果】以上示したように、本発明によれば、従
来、人の感覚に頼っていた焼き色の判定が正しくでき、
加熱焼成されている食品の表面を加熱調理中に同時に計
測でき、必要に応じて加熱調理の制御を行える。 (l)加熱焼成されている食品の姿勢が毎回同一でない
ことによる誤差、 (2)加熱焼成されている食品の距離が毎回同一でない
ことによる誤差、 (3)加熱調理中、焼き色がつく前に起こる食品の姿勢
変化、 (4)加熱調理中、焼き色がつく前に起こる食品の表面
の艶の変化、 (5)加熱調理器の違いによる誤差の影響を実用上問題
ない程度にできた。 (6)大量に生産されている単結晶シリコンフォトダイ
オードの感度ピークを利用できる。 以上、パン生地の焼き上げについて説明したが、本発明
の方法によれば、パン生地にかかわらず、上記(1)か
ら(6)の中のいずれかが障害となっていた色の判別に
ついて適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 加熱調理器内で食品を調理するばあいの概要
図である。
【図2】 加熱調理器内の食品とその外部に設けた検出
手段との関係を一部断面をもって示す構成図である。
【図3】 焼成開始から焼き上げまでの、焼成時間に対
する比率のグラフ図である。
【図4】 調理器内部の光学的条件が変わったばあいの
それぞれの比率のグラフ図である。
【図5】 パンの表面の分光反射率と焼け具合の関係を
示す特性図である。
【符号の説明】
1 調理器 2 食品 10 調理器内部 11 調理器壁 12 窓 13レンズ 14 光源 15 受光素子 16 信号処理部。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 調理器内で加熱焼成されている食品の表
    面に光を照射し、上記食品の表面からの反射光をレンズ
    を通して受光面上に集光するとともに、この、受光面上
    に配設され、たがいに異なる光の波長にピーク感度を有
    する受光素子により上記受光面上に集まる光を2つの電
    気信号に変換し、かつこの2つの電気信号の比率を求め
    ることにより、上記食品の焼き色量を検出する焼き色量
    検出方法において、上記比率の経時的変化の極値を基準
    として上記食品の表面の焼き色量を演算することを特徴
    とする焼き色量検出方法。
  2. 【請求項2】 調理器内で加熱焼成されている食品の表
    面に光を照射し、上記食品の表面からの反射光をレンズ
    を通して受光面上に集光するとともに、この受光面上に
    配設され、たがいに異なる光の波長にピーク感度を有す
    る受光素子により上記受光面上に集まる光を2つの電気
    信号に変換し、かつこの2つの電気信号の比率を求め
    ことにより、上記食品の焼き色量を検出する焼き色量検
    出方法において、所定の時間帯域において、上記比率の
    値の時間的な変化率がもっとも小さくなったときの比率
    を基準として上記食品の表面の焼き色量を演算すること
    を特徴とする焼き色量検出方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の焼き色量検出方法におい
    て、比率の極小値が存在しないばあい、上記比率の値の
    時間的な変化率がもっとも小さくなったときの比率を
    準として上記食品の表面の焼き色量を演算することを特
    徴とする焼き色量検出方法。
  4. 【請求項4】 請求項1、2または3のうちのいずれか
    1項記載の焼き色量検出方法において、上記受光素子の
    少なくとも一方の感度ピークは、波長1ミクロン以下の
    近赤外線領域に存在することを特徴とする焼き色量検出
    方法。
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