JP7002721B2 - Optimal freshness control system for fruits and vegetables - Google Patents
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Description
本発明は、生鮮食品のうち特に青果物の最適鮮度制御方法とその方法を実施するシステムに関するものである。 The present invention relates to an optimum freshness control method for fresh foods, especially fruits and vegetables, and a system for implementing the method.
青果物（野菜、果物）、魚介類、肉類等の生鮮食品については、近年の消費者の鮮度志向に対応して、産地では、洗浄施設、低温保存施設と言った鮮度保持施設が数多く導入され、流通段階では、機能性フィルム等の利用等、鮮度保持対策が積極的に採られている。特許文献１には、低温保存施設の一例が紹介されている。
従って、鮮度を保持したままの広域販売が可能になって、生産量が拡大した産地も増加している。
For fresh foods such as fruits and vegetables (vegetables, fruits), fish and shellfish, meat, etc., many freshness maintenance facilities such as washing facilities and low temperature storage facilities have been introduced in the production areas in response to consumers' tendency toward freshness in recent years. At the distribution stage, measures to maintain freshness, such as the use of functional films, are being actively taken. Patent Document 1 introduces an example of a low temperature storage facility.
Therefore, wide-area sales while maintaining freshness have become possible, and the number of production areas where production has expanded is increasing.
而して、鮮度保持対策は未だ万全であるとは言えない。生鮮食品は人工品と異なり、種別が同じでも生育環境等に由来して大きさ、色具合等に違いがあり、これらの違いに細やかに対応してこそ、その施設を有効に活用することになるからである。
しかも、出荷時期に品質を最適な状態にもってくることで、市場での商機に合わせて商品としての価値を最大限に高めることができるが、生鮮食品のうち特に青果物は、他と異なり、収穫後も１個の生命体として生命を維持するために呼吸をはじめとする様々な生理作用を続けており、特別な配慮が必要になっている。
Therefore, it cannot be said that the measures for maintaining freshness are still perfect. Unlike artificial products, fresh foods differ in size, color, etc. due to the growing environment, etc., even if they are of the same type. Because it becomes.
Moreover, by bringing the quality to the optimum state at the time of shipment, the value as a product can be maximized according to the business opportunity in the market, but fresh foods, especially fruits and vegetables, are harvested unlike others. Even after that, various physiological actions such as breathing are continued in order to maintain life as one living body, and special consideration is required.
それ故、本発明は、上記課題を解決するために、青果物を希望出荷時期に最適な鮮度にもってくることができる最適鮮度制御方法と、その方法を効率良く実施できるコンピュータを利用したシステムを提供することを、その目的とする。 Therefore, in order to solve the above problems, the present invention provides an optimum freshness control method capable of bringing fruits and vegetables to the optimum freshness at a desired shipping time, and a system using a computer capable of efficiently implementing the method. The purpose is to do.
青果物を鮮度保持すると共に希望の出荷時期に最適な品質状態とするには、［温度・湿度］と、［ガス組成］の観点からの検討が必要である。 In order to maintain the freshness of fruits and vegetables and to obtain the optimum quality condition at the desired shipping time, it is necessary to consider from the viewpoints of [temperature / humidity] and [gas composition].
［温度・湿度］
低温で保存すれば、大部分の青果物については、呼吸を遅らせ、蒸散作用を抑制できることから、効果的な鮮度保持手法として以前から採用されており、更に、葉菜類等、一部の蒸散作用が抑制されない種別については包装した上で保存したり、湿度を高めに設定したりする等の工夫を加えることも既に提案されている。
しかしながら、葉菜類にも様々なものがあり、結球性のものの方が非結球性のものより蒸散作用が抑制される。また、果菜類は概して厚いクチクラ層を持っているが、きゅうり、なすなどのような比較的生育期間の短いもののクチクラ層は薄く、クチクラ層を介しての蒸散が低温になっても激しい。
更に、同じ種別でも、全体のサイズが大きくなることで表面積が拡大すれば、蒸散が急速に進む。
[temperature humidity]
For most fruits and vegetables, if stored at low temperature, breathing can be delayed and transpiration can be suppressed, so it has been used for a long time as an effective method for maintaining freshness, and some transpiration such as leafy vegetables is suppressed. It has already been proposed to add measures such as packaging and storing the types that are not used, or setting the humidity higher.
However, there are various kinds of leafy vegetables, and the transpirational action is suppressed in the head lettuce than in the non-head lettuce. In addition, fruits and vegetables generally have a thick cuticle layer, but although the growth period is relatively short such as cucumber and eggplant, the cuticle layer is thin and transpiration through the cuticle layer is intense even at low temperatures.
Furthermore, even with the same type, if the surface area increases due to the increase in overall size, transpiration will proceed rapidly.
［ガス組成］
ガス組成についても、酸素濃度を低くし二酸化炭素濃度を高くすることでも呼吸を遅くできるとして、以前からガス組成の調整も鮮度保持に利用されている。
しかしながら、呼吸をはじめとする代謝系は変動する。例えば、果実類では肥大期までは減少傾向にあった呼吸が成熟期に入ると急激に増加傾向に転じる。
エチレンの化学式はＣ2Ｈ4と極めて単純で、常温では気体の物質があるが、この単純な物質が、青果物の老化・成熟に関与する植物ホルモンになっている。
果実類では上記のように成熟への転換期に呼吸量が増加するが、それに伴い、エチレンの排出量も増大するので、老化・成熟が加速する。
[Gas composition]
As for the gas composition, it has been used for a long time to maintain freshness because it is possible to slow down breathing by lowering the oxygen concentration and increasing the carbon dioxide concentration.
However, the metabolic system, including respiration, fluctuates. For example, in fruits, respiration, which had been decreasing until the hypertrophy period, suddenly turns to increasing when it enters the maturity period.
The chemical formula of ethylene is as simple as C 2 H 4 , and there is a gaseous substance at room temperature, but this simple substance is a plant hormone involved in the aging and maturation of fruits and vegetables.
As described above, in fruits, the respiratory volume increases during the transition period to maturity, and the amount of ethylene emitted also increases, so that aging and maturation are accelerated.
一方、オゾンはその強い酸化力でエチレンを分解することができる。また、オゾンは、保存中に発生し易いカビを殺菌することができる。しかも、オゾンはどのような食品にも制約なく使用でき、自然に消滅して残留しないため、殺菌後に洗浄等の必要がなく、人体に毒性のない低濃度で十分な殺菌効果が得られる。
なお、上記ではエチレンを老化の点から捕えているが、成熟のトリガーとして利用することも考えられる。例えば、果実類に対してエチレンを外から与えると、それが引き金となって内成エチレンが急激に増加し、成熟を早めることができる。
On the other hand, ozone can decompose ethylene by its strong oxidizing power. In addition, ozone can sterilize mold that tends to be generated during storage. Moreover, ozone can be used in any food without restriction, and since it naturally disappears and does not remain, there is no need for cleaning after sterilization, and a sufficient sterilizing effect can be obtained at a low concentration that is not toxic to the human body.
In the above, ethylene is captured from the viewpoint of aging, but it is also possible to use it as a trigger for maturation. For example, when ethylene is given to fruits from the outside, it triggers a rapid increase in endogenous ethylene, which can accelerate maturation.
本発明では、上記を考慮して、収穫した青果物の最適な鮮度制御方法を効果的に実現できるシステムを提案する。
すなわち、請求項１の発明は、保存する青果物の種別および大きさ、色具合等の特異内容と、保存温度及び湿度と、希望出荷時期を入力情報として利用し、温度と湿度を静的制御し、ガス組成を動的制御することで、青果物を保存した保存庫の内部環境を、温度・湿度・ガス組成の点から制御して、前記青果物を前記希望出荷時期に最適な鮮度にもってくる青果物の最適鮮度制御システムにおいて、活性化ガスとしてエチレンガスとオゾンガスが噴出するようになっており、システムコントロール部が、過去の保存実績による最適な保存条件をルール化し、知識化した保存知識ベースと、エチレンガスを含むガス代謝量に関する計測情報により、希望出荷時期に合わせて、前記活性化ガスの発生量を、以下の回帰モデルに従って、推論し、これに基づいて前記活性化ガスを発生させることを特徴とする最適鮮度制御システムである。
鮮度維持期間＝
切片＋オゾン濃度×回帰係数１＋エチレン濃度×回帰係数２＋観測誤差
In consideration of the above, the present invention proposes a system that can effectively realize an optimum freshness control method for harvested fruits and vegetables.
That is, the invention of claim 1 uses the peculiar contents such as the type and size of fruits and vegetables to be stored, the color condition, the storage temperature and humidity, and the desired shipping time as input information, and statically controls the temperature and humidity. By dynamically controlling the gas composition, the internal environment of the storage where the fruits and vegetables are stored is controlled in terms of temperature, humidity, and gas composition, and the fruits and vegetables are brought to the optimum freshness at the desired shipping time. In the optimum freshness control system of, ethylene gas and ozone gas are ejected as activation gas, and the system control unit rules the optimum storage conditions based on the past storage results, and the storage knowledge base is made into knowledge. Based on the measurement information on the gas metabolism amount including ethylene gas, the amount of the activated gas generated is inferred according to the desired shipping time according to the following regression model, and the activated gas is generated based on this. It is a featured optimum freshness control system .
Freshness maintenance period =
Section + ozone concentration x regression coefficient 1 + ethylene concentration x regression coefficient 2 + observation error
請求項２の発明は、請求項１に記載した最適鮮度制御システムにおいて、システムコントロール部が、環境計測情報を学習用に取り込んで知識ベースのデータを更新最適化することを特徴とする最適鮮度制御システムである。 The invention of claim 2 is the optimum freshness control system according to claim 1 , wherein the system control unit takes in environmental measurement information for learning and updates and optimizes knowledge-based data. It is a system.
請求項３の発明は、請求項１または２に記載した最適鮮度制御システムにおいて、システムコントロール部が希望出荷時期の変更要求を受けると、許容範囲内であれば変更することを特徴とする最適鮮度制御システムである。
The invention of
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載した最適鮮度制御システムにおいて、保存庫の庫内に１または２以上の複数の観測機が移動可能に設置されており、前記観測機からの環境計測情報を、無線受信によりシステムコントロール部が受け取ることで一元的なモニタリングを実現していることを特徴とする最適鮮度制御システムである。 According to the invention of claim 4 , in the optimum freshness control system according to any one of claims 1 to 3 , one or two or more observation machines are movably installed in the storage, and the observation is described. It is an optimal freshness control system characterized by realizing unified monitoring by receiving environmental measurement information from the machine by the system control unit by wireless reception.
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載した最適鮮度制御システムにおいて、システムコントロール部がネットワークを介してクラウドサーバと接続されており、前記クラウドサーバ上に知識ベースのデータベース部が存在していることを特徴とする最適鮮度制御システムである。
According to the invention of
本発明の最適鮮度制御方法によれば、収穫した青果物を最適に保存でき、希望出荷時期に最適な品質で出荷することができる。
また、システム化できるので、その方法を効果的に実現できる。
According to the optimum freshness control method of the present invention, the harvested fruits and vegetables can be optimally stored, and can be shipped with the optimum quality at the desired shipping time.
Moreover, since it can be systematized, the method can be effectively realized.
本発明の実施の形態に係る青果物の最適鮮度制御方法では、保存する青果物の種別および大きさ、色具合等の特異内容と、保存温度・湿度と、出荷時期を入力情報として利用し、温度・湿度を静的制御し、ガス組成を動的制御しており、青果物を保存した保存庫の内部環境を、温度・湿度・ガス組成の点から制御することを特徴とする。
この最適鮮度制御方法は、コンピュータを利用してシステム化することで効率良く実現できる。
In the method for controlling the optimum freshness of fruits and vegetables according to the embodiment of the present invention, the specific contents such as the type and size of fruits and vegetables to be stored, the color condition, the storage temperature / humidity, and the shipping time are used as input information, and the temperature / fruit is used. Humidity is statically controlled, gas composition is dynamically controlled, and the internal environment of the storage where fruits and vegetables are stored is controlled in terms of temperature, humidity, and gas composition.
This optimum freshness control method can be efficiently realized by systematizing using a computer.
本発明の最適鮮度制御システムは、保存庫に青果物を入れて保存する際に、保存庫の内部環境をコンピュータ制御するようになっている。図１は本発明の最適鮮度制御システム１の構成図であり、システムコントロール部３は、インターフェース、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えており、記憶された制御プログラムを実行することで、システム全体の制御を行う。
青果物の種別及び特異内容（大きさ、色具合）と、保存条件（温度、湿度、期間）を入力情報として利用しており、この入力は、図２に示すように、画面に予め決められた内容を表示させ、プルダウン方式で選択することで促すようになっている。
また、インターフェースを介して環境計測センサ５から、温度・湿度の計測情濃度報と、二酸化炭素・酸素・エチレンなどのガスの計測情報を取得する。
The optimum freshness control system of the present invention is adapted to computer-control the internal environment of the storage when the fruits and vegetables are stored in the storage. FIG. 1 is a configuration diagram of the optimum freshness control system 1 of the present invention. The
The type and peculiar content (size, color condition) of fruits and vegetables and storage conditions (temperature, humidity, period) are used as input information, and this input is predetermined on the screen as shown in FIG. It is designed to prompt by displaying the contents and selecting by the pull-down method.
In addition, the temperature / humidity measurement information and the measurement information of gas such as carbon dioxide, oxygen, and ethylene are acquired from the
データベース部７には、長年の研究及び実験により蓄積されたデータ（例えば、岩田隆１９９３「収穫後の生理と品質保持、鈴木芳夫ほか著、新疏菜園芸学（１８８－２０６））（図３参照）に基づいて、種別毎に保存条件が登録されている。このデータベース部７と上記したシステムコントロール部３はパソコン２１を利用して構成されている。
保存庫９の内部には、上記した環境計測センサ５と共に、冷水噴霧装置１１が配設されており、この冷水噴霧装置１１からの冷水の噴霧により温度と湿度を調整するようになっている。また、活性化ガスとして使用するオゾンガスとエチレンガスのそれぞれの噴出ノズル１３、１５も入り込んでおり、この噴出ノズル１３、１５からオゾンガスとエチレンガスが噴出するようになっている。
Data accumulated through many years of research and experiments in the database section 7 (for example, Takashi Iwata 1993, Post-harvest physiology and quality maintenance, by Yoshio Suzuki et al., Shin-Shosai Horticulture (188-206)) (Fig. 3). The storage conditions are registered for each type based on (see). The
A cold
冷水の供給機構としては種々のものが提案されているが、特開２００１－２２１４６８の「氷蓄熱式冷水供給システム」では、冷却水槽に蓄氷槽を付設して両者の間に冷水の循環経路を形成しているが、冷却水槽で利用された冷水が直接蓄氷槽に戻ってこれから冷却水槽へ供給される冷水と直接混じることが無いよう工夫されたり、水の循環を停止したときにブラインと静止した水とが配管を介して長時間接触して配管内の水が凍結したりしないよう工夫されており、これの利用が推奨される。 Various cold water supply mechanisms have been proposed, but in the "ice heat storage type cold water supply system" of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-22146, an ice storage tank is attached to the cooling water tank and a cold water circulation path is provided between the two. However, when the cold water used in the cooling water tank returns directly to the ice storage tank and is not directly mixed with the cold water supplied to the cooling water tank, or when the water circulation is stopped, the brine is formed. It is devised so that the water in the pipe does not freeze due to long-term contact between the water and the stationary water through the pipe, and it is recommended to use this.
システムが稼働すると、保存庫９の内部では環境計測センサ５で温度・湿度が逐次監視されており、システムコントロール部３が入力条件を維持するために冷水噴霧装置１１を適宜動作させて、静的に制御する。
When the system operates, the temperature and humidity are sequentially monitored by the
また、活性化ガスについては、オゾンガスとエチレンガスをそれぞれのボンベの開閉電磁弁を適宜動作させて、動的に制御する。活性化ガスの取り扱いは、従来は人間の勘に任せていたが、このシステムでは、推論エンジン１７を利用している。
すなわち、過去の保存実績による最適な保存条件をルール化し、知識化した保存知識ベースと、環境計測センサ５からの温度・湿度・ガス代謝量に関するリアルタイムの環境計測情報により、特異内容と希望出荷時期に合わせて活性化ガスの発生量を推論し、これに基づいて活性化ガスの噴出ノズル１３、１５から活性化ガスを噴出させる。この保存知識ベースとして上記したデータベース部７が利用されている。
なお、動作の実行毎にそのデータは学習用に取り込まれて知識ベースが更新最適化しており、この更新された知識ベースが次回の保存に利用されるので、保存精度が逐次向上している。
As for the activated gas, ozone gas and ethylene gas are dynamically controlled by appropriately operating the on-off solenoid valves of the respective cylinders. Conventionally, the handling of the activated gas was left to human intuition, but in this system, the
That is, the peculiar content and the desired shipping time are based on the storage knowledge base, which is based on the knowledge of the optimum storage conditions based on the past storage results, and the real-time environmental measurement information on the temperature, humidity, and gas metabolism from the
It should be noted that the data is taken in for learning and the knowledge base is updated and optimized every time the operation is executed, and the updated knowledge base is used for the next storage, so that the storage accuracy is gradually improved.
活性化ガスの発生量の推論には、機械学習の手法である回帰分析を用いたソフトウェア処理が一例として利用されている。内容としては、予め設定された規約規制に基づくルールベースにより確信度を求め、その確信度を利用して活性化ガス発生量を確定するものである。
具体的には、確信度とその確信度の算出に影響を及ぼす要因情報とを互いに対応付けた計測行列に当てはめ、この計測行列を回帰分析することで求めた回帰係数と、蓄積された保存知識ベースから取得したデータから抽出された要因情報の実測値である抽出情報とに基づいて確信度を算出している。
Software processing using regression analysis, which is a machine learning method, is used as an example for inferring the amount of activated gas generated. The content is to obtain the degree of certainty based on the rule base based on the preset rules and regulations, and to determine the amount of activated gas generated by using the degree of certainty.
Specifically, the regression coefficient obtained by applying the certainty and the factor information that influences the calculation of the certainty to the measurement matrix that is associated with each other and performing regression analysis on this measurement matrix, and the accumulated stored knowledge. The certainty is calculated based on the extracted information, which is the measured value of the factor information extracted from the data acquired from the base.
回帰モデルは、「目的変数」として鮮度維持期間、「予測したい変数」を「説明する変数」であるオゾン濃度とエチレン濃度として構築しており、式にすると以下のものである。
鮮度維持期間＝切片＋オゾン濃度×回帰係数１＋エチレン濃度×回帰係数２＋観測誤差
The regression model is constructed with the freshness maintenance period as the "objective variable" and the ozone concentration and ethylene concentration as the "explaining variables" for the "variable to be predicted". The formula is as follows.
Freshness maintenance period = section + ozone concentration x regression coefficient 1 + ethylene concentration x regression coefficient 2 + observation error
故に、庫内は恒温・恒湿状態を保ち、湿り気のある冷気で満たされることになり、青果物は瑞々しさそのままで保存される。また、当該青果物は希望出荷時期に最適な鮮度で活性化される。
なお、市場での商機に合わせようとすれば、最初に設定した希望出荷時期が途中でずれることもあるが、その場合には、図２のメニューを表示させ、変更することが可能である。但し、変更が可能か否かは、推論エンジン１７を利用して推論した上で判断している。
Therefore, the inside of the refrigerator is kept at a constant temperature and humidity, and is filled with moist cold air, and the fruits and vegetables are preserved as they are fresh. In addition, the fruits and vegetables are activated with the optimum freshness at the desired shipping time.
In addition, if it is attempted to match the business opportunity in the market, the initially set desired shipping time may shift in the middle, but in that case, the menu shown in FIG. 2 can be displayed and changed. However, whether or not the change is possible is determined after inferring using the
保存庫９の内部には、図４に示すように、環境計測センサ５に無線通信機能を持たせた観測機１９、１９、……を複数設置し、観測機１９、１９、……からの環境計測情報を、無線受信によりパソコン２１の中継器２３が受け取り、一元的なモニタリングを実現することも可能である。
また、図５に示すように、パソコン２１やスマートフォン２５側にシステムコントロール部３を備えさせ、クラウドサーバ２７側にデータベース部を備えさせ、ネットワークを介して保存庫９の内部環境を制御するように構成することも可能である。
As shown in FIG. 4, a plurality of
Further, as shown in FIG. 5, the
以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、オゾンガスを、人間の立入らない夜間に比較的高濃度で供給して、除菌・殺菌を効率良く行うことも考えられる。
Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, the specific configuration is not limited to this embodiment, and the invention may be changed even if there is a design change within a range not deviating from the gist of the present invention. included.
For example, it is conceivable to supply ozone gas at a relatively high concentration at night when humans do not enter to efficiently disinfect and sterilize.
１…最適鮮度制御システム ３…システムコントロール部 ５…環境計測センサ
７…データベース部 ９…保存庫 １１…冷水噴霧装置
１３、１５…噴出ノズル １７…推論エンジン １９…観測機
２１…パソコン ２３…中継器 ２５…スマートフォン
２７…クラウドサーバ
1 ... Optimal
Claims (5)
活性化ガスとしてエチレンガスとオゾンガスが噴出するようになっており、
システムコントロール部が、過去の保存実績による最適な保存条件をルール化し、知識化した保存知識ベースと、エチレンガスを含むガス代謝量に関する計測情報により、希望出荷時期に合わせて、前記活性化ガスの発生量を、以下の回帰モデルに従って、推論し、これに基づいて前記活性化ガスを発生させることを特徴とする最適鮮度制御システム。
鮮度維持期間＝
切片＋オゾン濃度×回帰係数１＋エチレン濃度×回帰係数２＋観測誤差 Using the peculiar contents such as the type and size of fruits and vegetables to be stored, the color condition, the storage temperature and humidity, and the desired shipping time as input information, statically control the temperature and humidity, and dynamically control the gas composition. In the optimum freshness control system for fruits and vegetables, which controls the internal environment of the storage where the fruits and vegetables are stored from the viewpoint of temperature, humidity, and gas composition, and brings the fruits and vegetables to the optimum freshness at the desired shipping time.
Ethylene gas and ozone gas are ejected as activation gas,
The system control unit rules the optimum storage conditions based on past storage results, and based on the knowledge base of storage knowledge and the measurement information on the amount of gas metabolism including ethylene gas, the activated gas can be adjusted to the desired shipping time. An optimum freshness control system characterized in that the generated amount is inferred according to the following regression model and the activated gas is generated based on the inference.
Freshness maintenance period =
Section + ozone concentration x regression coefficient 1 + ethylene concentration x regression coefficient 2 + observation error
システムコントロール部が、環境計測情報を学習用に取り込んで知識ベースのデータを更新最適化することを特徴とする最適鮮度制御システム。 In the optimum freshness control system according to claim 1,
An optimal freshness control system characterized by the system control unit taking in environmental measurement information for learning and updating and optimizing knowledge-based data .
システムコントロール部が希望出荷時期の変更要求を受けると、許容範囲内であれば変更することを特徴とする最適鮮度制御システム。 In the optimum freshness control system according to claim 1 or 2.
An optimal freshness control system characterized in that when the system control unit receives a request to change the desired shipping time, it changes if it is within the permissible range .
保存庫の庫内に１または２以上の複数の観測機が移動可能に設置されており、
前記観測機からの環境計測情報を、無線受信によりシステムコントロール部が受け取ることで一元的なモニタリングを実現していることを特徴とする最適鮮度制御システム。 In the optimum freshness control system according to any one of claims 1 to 3 .
Multiple observation aircraft of 1 or 2 or more are movably installed in the storage.
An optimum freshness control system characterized in that centralized monitoring is realized by receiving environmental measurement information from the observation aircraft by the system control unit by wireless reception .
システムコントロール部がネットワークを介してクラウドサーバと接続されており、前記クラウドサーバ上に知識ベースのデータベース部が存在していることを特徴とする最適鮮度制御システム。 In the optimum freshness control system according to any one of claims 1 to 4.
An optimum freshness control system characterized in that a system control unit is connected to a cloud server via a network and a knowledge-based database unit exists on the cloud server .
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