JPH03176645A - 食品の成分測定装置 - Google Patents
食品の成分測定装置Info
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- JPH03176645A JPH03176645A JP1317168A JP31716889A JPH03176645A JP H03176645 A JPH03176645 A JP H03176645A JP 1317168 A JP1317168 A JP 1317168A JP 31716889 A JP31716889 A JP 31716889A JP H03176645 A JPH03176645 A JP H03176645A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は食品の成分測定装置に関する。
［従来の技術］
青果物等の食品の測定装置としては超音波を利用する装
置、画像処理技術を利用する装置、及び赤外線の吸収を
利用する装置等が種々研究され、又１部実用化も計られ
ている。
置、画像処理技術を利用する装置、及び赤外線の吸収を
利用する装置等が種々研究され、又１部実用化も計られ
ている。
そのうち、本発明と関係があるのは赤外線の吸収を利用
して、糖分を計測する装置である。
して、糖分を計測する装置である。
従来の赤外線装置は、波長２．５μ以上１６μ以下の中
赤外線の部分で使用していた。
赤外線の部分で使用していた。
赤外線は、可視光線とマイクロ波の中間領域にある。こ
の内でも、特に中赤外線の光線が物質に衝突すると、そ
の波長に対応して分子中の特定原子あるいは原子団は、
これを吸収して振動が著しくなる。それに伴ない、赤外
線スペクトル中の吸収された位置（波長）が特定の原子
や原子団の存在を示すこととなり、原子及び原子団の分
析が出来る。この原理により、従来の赤外線装置は、食
品成分の基準振動に合わせた中赤外線を食品に照射して
、その吸光度より成分濃度を判定していた。
の内でも、特に中赤外線の光線が物質に衝突すると、そ
の波長に対応して分子中の特定原子あるいは原子団は、
これを吸収して振動が著しくなる。それに伴ない、赤外
線スペクトル中の吸収された位置（波長）が特定の原子
や原子団の存在を示すこととなり、原子及び原子団の分
析が出来る。この原理により、従来の赤外線装置は、食
品成分の基準振動に合わせた中赤外線を食品に照射して
、その吸光度より成分濃度を判定していた。
［発明が解決しようとする課題］
従来の赤外線装置には、次のような欠点がある。
その欠点を第４図に基づいて説明する。
（１） 従来の赤外線装置では、水分の少ない食品成
分を分析する場合、成分の基準振動に、合わせた中赤外
線を照射して、その吸光度から、濃度を７Ｉｐｊ定して
いた。しかし、成分のうち青果物のように水分が数１０
％も含まれてくると、第４図（ａ：に示す様に、水の、
吸光度が広い範囲にわたり、かつ強い吸光度を持つため
青果物の水以外の成分による吸光度が水の吸光度に含ま
れてしまい、青果物の水以外の成分と水の分離が困難で
あった。
分を分析する場合、成分の基準振動に、合わせた中赤外
線を照射して、その吸光度から、濃度を７Ｉｐｊ定して
いた。しかし、成分のうち青果物のように水分が数１０
％も含まれてくると、第４図（ａ：に示す様に、水の、
吸光度が広い範囲にわたり、かつ強い吸光度を持つため
青果物の水以外の成分による吸光度が水の吸光度に含ま
れてしまい、青果物の水以外の成分と水の分離が困難で
あった。
（２）前述の問題を解決するために本発明では、近赤外
線領域の光を出す半導体レーザを用いるが、これに伴な
い次の問題が生ずる。
線領域の光を出す半導体レーザを用いるが、これに伴な
い次の問題が生ずる。
■ 分光器として、近赤外線域で出せる光の半値幅は、
従来の方法であるフィルター及び回折格子の半値幅の調
査、及び試験の結果、１０μｍ以上である。
従来の方法であるフィルター及び回折格子の半値幅の調
査、及び試験の結果、１０μｍ以上である。
■ しかし近赤外線域で食品成分あるいは青果物の成分
の濃度を測定するために、アルコール、糖、酢酸、タン
パク、脂質等を表わす官能基である、ＣＨ，０ＨＳＮＨ
の２倍音、３倍音及び結合音の波長の調査および試験の
結果、その波長は、ＣＨの２倍音は１７５９〜１７７２
ｎｍ％３倍音は１１８５〜１１９３ｎａ＋ＳＮＨの２倍
音は１５１８〜１５４１ｎｍ、ＲＯＭの２倍音は１３９
８〜１４２１ｎ１１であり、波長の幅は１０〜２０μ１
１程度である。
の濃度を測定するために、アルコール、糖、酢酸、タン
パク、脂質等を表わす官能基である、ＣＨ，０ＨＳＮＨ
の２倍音、３倍音及び結合音の波長の調査および試験の
結果、その波長は、ＣＨの２倍音は１７５９〜１７７２
ｎｍ％３倍音は１１８５〜１１９３ｎａ＋ＳＮＨの２倍
音は１５１８〜１５４１ｎｍ、ＲＯＭの２倍音は１３９
８〜１４２１ｎ１１であり、波長の幅は１０〜２０μ１
１程度である。
■ 以上の結果から、１０〜２０μｍの間にある倍音、
結合音を調べるのに、従来の方法であるフィルター及び
回折格子では半値幅が１０μｍ以上であり、その波の拡
がりとしては、２０μｍ以上となるので、その倍音、及
び結合音のみを感知しようとしても、光そのもののもつ
波長の幅が広いため、その横にある他の成分の倍音、結
合音の影響を受け、計測したい成分の吸光度のみを感度
よく計測出来ない。すなわち従来の赤外分光では、半値
幅は１０μｍ程度（広がり幅は２０ｒｖ程度）と広いた
め、水の吸収帯とその他成分の吸収帯が分離していても
、両方の吸収借を含んでしまう。
結合音を調べるのに、従来の方法であるフィルター及び
回折格子では半値幅が１０μｍ以上であり、その波の拡
がりとしては、２０μｍ以上となるので、その倍音、及
び結合音のみを感知しようとしても、光そのもののもつ
波長の幅が広いため、その横にある他の成分の倍音、結
合音の影響を受け、計測したい成分の吸光度のみを感度
よく計測出来ない。すなわち従来の赤外分光では、半値
幅は１０μｍ程度（広がり幅は２０ｒｖ程度）と広いた
め、水の吸収帯とその他成分の吸収帯が分離していても
、両方の吸収借を含んでしまう。
本発明は、これらの問題を解決した食品の成分の測定装
置を提供することを目的とする。
置を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
水の赤外線の吸収度は、水の基準振動よりも、２倍音、
３倍音あるいは結合音の基準振動領域（近赤外線領域）
の方が弱くなる。
３倍音あるいは結合音の基準振動領域（近赤外線領域）
の方が弱くなる。
そこで本発明装置は、水分が多く含まれる食品の水分以
外の成分濃度を分析する方法として、２倍音、３倍音及
び結合音頭域に於いて、半導体レーザを用い、強力でシ
ャープな光を照射する事により、Ｓ／Ｎ比を向上させ、
感度の低い２倍音、３倍音及び結合音について食品成分
と水分とを分離する。
外の成分濃度を分析する方法として、２倍音、３倍音及
び結合音頭域に於いて、半導体レーザを用い、強力でシ
ャープな光を照射する事により、Ｓ／Ｎ比を向上させ、
感度の低い２倍音、３倍音及び結合音について食品成分
と水分とを分離する。
すなわち本発明に係る食品の成分測定装置は、レーザダ
イオード（１）と電源（２）からなるレーザ発生手段と
、レーザ光を平行にするコリメータレンズ（１５）と、 前記コリメータレンズからのレーザ光を被測定物に照射
することにより被ｉ１？Ｊ定物からの反射光又は透過光
を集める集光レンズ（７）と、受光素子（８）とプリア
ンプ（９）と濃度演算処理部（１７）からなる濃度分析
手段を有する食品の成分測定装置において、前記レーザ
ダイオード（１）は近赤外線領域のレーザ光を発生し、
前記レーザ光は、温度コントローラ（１４）により波長
がコントロールされる、 ことを特徴とする。
イオード（１）と電源（２）からなるレーザ発生手段と
、レーザ光を平行にするコリメータレンズ（１５）と、 前記コリメータレンズからのレーザ光を被測定物に照射
することにより被ｉ１？Ｊ定物からの反射光又は透過光
を集める集光レンズ（７）と、受光素子（８）とプリア
ンプ（９）と濃度演算処理部（１７）からなる濃度分析
手段を有する食品の成分測定装置において、前記レーザ
ダイオード（１）は近赤外線領域のレーザ光を発生し、
前記レーザ光は、温度コントローラ（１４）により波長
がコントロールされる、 ことを特徴とする。
［作用］
波長が０．８〜２．５ｎの近赤外線についての水分の吸
収帯は、０６７６μ＋ｓ、０．９７１ｍ、１．２０μ、
１．４３ハ、１．９４．にあるので、０．７６〜０．９
７ｍ、０．９７〜１．２０ｇ１１゜１．２０．〜１．４
３ＩＩＲ，１，４３μ〜１．９４μの範囲で、シャープ
な波長（半値幅４ｎｍ以下）の光として、半導体レーザ
を食品に照射し、その透過又は反射した光の量から吸光
度を測定し食品の成分濃度を計測する。
収帯は、０６７６μ＋ｓ、０．９７１ｍ、１．２０μ、
１．４３ハ、１．９４．にあるので、０．７６〜０．９
７ｍ、０．９７〜１．２０ｇ１１゜１．２０．〜１．４
３ＩＩＲ，１，４３μ〜１．９４μの範囲で、シャープ
な波長（半値幅４ｎｍ以下）の光として、半導体レーザ
を食品に照射し、その透過又は反射した光の量から吸光
度を測定し食品の成分濃度を計測する。
試験結果より成分濃度と吸光度は、比例する事が明らか
となった。
となった。
［実施例］
水の吸収帯である、１．２ハ、１，４３μｍ１１．９４
μの波長以外の範囲で、かつ食品成分の２倍音、３倍音
及び結合音という弱い吸収帯に、半導体レーザを用いて
、強くかつシャープ（半値幅が０．１’ｎｆｆ１から４
ｔｖ程度と狭い）な光を照射する２Ｊｆにより、水分が
数１０９６以上含まれる食品の糖分を水と分離して分析
する。
μの波長以外の範囲で、かつ食品成分の２倍音、３倍音
及び結合音という弱い吸収帯に、半導体レーザを用いて
、強くかつシャープ（半値幅が０．１’ｎｆｆ１から４
ｔｖ程度と狭い）な光を照射する２Ｊｆにより、水分が
数１０９６以上含まれる食品の糖分を水と分離して分析
する。
本発明の実施例を第１図〜第４図に示す。
第１図は、本発明装置の実施例のブロック図である。第
１図においてレーザダイオード］は、電源２から定電流
を送られ、レーザを発信する。
１図においてレーザダイオード］は、電源２から定電流
を送られ、レーザを発信する。
発信されたレーザは、コリメータレンズ１５により平行
光にされ、レーザ３をメロン５に照射される。メロン５
の内部で拡散反射されたレーザ光６は、集光レンズ７に
より集光され、受光素子８に導かれる。
光にされ、レーザ３をメロン５に照射される。メロン５
の内部で拡散反射されたレーザ光６は、集光レンズ７に
より集光され、受光素子８に導かれる。
内部温度コントローラ１０により冷却素子１６が冷却さ
れ、その冷却された冷却索子１６の上に、受光素子８が
あるので冷却され、高感度で光を電気に変えられる。そ
の微弱電流１８は、プリアンプ９に送られｊ曽幅された
後、０〜ＩＯＶの電位で、濃度演算処理部１７に送られ
、濃度が演算される。
れ、その冷却された冷却索子１６の上に、受光素子８が
あるので冷却され、高感度で光を電気に変えられる。そ
の微弱電流１８は、プリアンプ９に送られｊ曽幅された
後、０〜ＩＯＶの電位で、濃度演算処理部１７に送られ
、濃度が演算される。
第２図は、食品としてメロンを例にとり、本発明に係る
レーザを魚射し、その内部拡散反射光の量を計ＪＰＩ
Ｌ、メロンの糖分が吸収する光の量を計算する事により
、糖度を推定する装置の配置図である。
レーザを魚射し、その内部拡散反射光の量を計ＪＰＩ
Ｌ、メロンの糖分が吸収する光の量を計算する事により
、糖度を推定する装置の配置図である。
レーザダイオード１の出力は、レーザダイオード電源２
により安定化されており、レーザ３がメロン５に対して
、穴明きミラー４の穴から照射される。メロン５に照射
されたレーザ３は、ゴム製バッド１３により他からの光
は遮られ、メロン５の内部に透過しその１部の光は反ｌ
・工されて、穴明きミラー４に達する。穴明きミラー４
で反射した光は集光レンズ７により集められ、受光素子
８に当てられる。
により安定化されており、レーザ３がメロン５に対して
、穴明きミラー４の穴から照射される。メロン５に照射
されたレーザ３は、ゴム製バッド１３により他からの光
は遮られ、メロン５の内部に透過しその１部の光は反ｌ
・工されて、穴明きミラー４に達する。穴明きミラー４
で反射した光は集光レンズ７により集められ、受光素子
８に当てられる。
受光素子８では、光を電気に変換され、その後プリアン
プ９に流れて増輻される。
プ９に流れて増輻される。
なお、受光素子８は、用いる光の波長の範囲によりＰｂ
５ＳＧｅ、Ｓ ｉあるいはＩｎＳｂ等が選定される。
５ＳＧｅ、Ｓ ｉあるいはＩｎＳｂ等が選定される。
又、受光素子８は内部温度コントローラ１０により、受
光索子８の温度を低く一定に、たとえば−２０〜Ｏ℃に
保たれる。
光索子８の温度を低く一定に、たとえば−２０〜Ｏ℃に
保たれる。
さらに、レーザダイオード１は、第２図に示す様に、温
度により発信するレーザの波長が変化する為、レーザダ
イオード１及び受光素子８の温度を外置き冷却器１２に
より内部冷却基板を低温に保つ事により内部温度コント
ローラ１０単独によるよりもさらに低い温度に保つ様な
機構になっている。
度により発信するレーザの波長が変化する為、レーザダ
イオード１及び受光素子８の温度を外置き冷却器１２に
より内部冷却基板を低温に保つ事により内部温度コント
ローラ１０単独によるよりもさらに低い温度に保つ様な
機構になっている。
受光素子８は冷却することにより感度が上げられる。本
実施例では内部温度コントローラ１０としては、電子冷
却方式を用いた。
実施例では内部温度コントローラ１０としては、電子冷
却方式を用いた。
以上の方法により、１２００ｎｆｆｉ、１３１０ｎｍ及
び１５５０ｎＩｍの３波長のレーザを発信する事により
、メロン５の糖度の側窓誤差を、０．２糖度以下にする
ことが出来た。
び１５５０ｎＩｍの３波長のレーザを発信する事により
、メロン５の糖度の側窓誤差を、０．２糖度以下にする
ことが出来た。
測定時間は、１個０．１秒以内であった。又、その時に
用いた検量線を（１）式に示す。
用いた検量線を（１）式に示す。
メロンの糖度
−１３，６９−１６３吸光度（λ−１２００ｎＩ）＋１
ｔ２吸光度（λ−１３１０ｒ＋ｍ）＋１２６吸光度（λ
−１５５０ｒ＋ｍ） ・・・（１）半導体レー
ザの半値幅は、たとえば、波長が１３１０ｎａ＋から１
３３０ｎｉ及び１５３０ｎｍから１５７０ｎｌｌのもの
に対しては０．Ｉｎｍと極端に狭い。半導体レーザとし
て発信可能な波長で、７８０〜９０５ｎＩＢのものはＧ
ａＡｓおよびＧａＡＪ７Ａｓ系で、１．１．ｘ〜１．６
４のものはＩｎＧａＡｓＰ系で製造出来る。また第３図
に示す様に、本発明の実施例のセンサは、温度制御を行
う事により±２〜３ｎｍの範囲で制御出来る。
ｔ２吸光度（λ−１３１０ｒ＋ｍ）＋１２６吸光度（λ
−１５５０ｒ＋ｍ） ・・・（１）半導体レー
ザの半値幅は、たとえば、波長が１３１０ｎａ＋から１
３３０ｎｉ及び１５３０ｎｍから１５７０ｎｌｌのもの
に対しては０．Ｉｎｍと極端に狭い。半導体レーザとし
て発信可能な波長で、７８０〜９０５ｎＩＢのものはＧ
ａＡｓおよびＧａＡＪ７Ａｓ系で、１．１．ｘ〜１．６
４のものはＩｎＧａＡｓＰ系で製造出来る。また第３図
に示す様に、本発明の実施例のセンサは、温度制御を行
う事により±２〜３ｎｍの範囲で制御出来る。
前述の実施例では被測定物が固体（メロン）の場合につ
き説明したが、本発明装置は被測定物が液体（アルコー
ル等）の場合にも適用できる。そして固体の場合は反射
光により、液体の場合は透過光により測定される。
き説明したが、本発明装置は被測定物が液体（アルコー
ル等）の場合にも適用できる。そして固体の場合は反射
光により、液体の場合は透過光により測定される。
［発明の効果〕
本発明は前述のように構成されているので、以下に述べ
るような効果を奏する。
るような効果を奏する。
１、水分が主成分である食品成分の濃度計測も迅速にで
きる。
きる。
２、計７１１時間は、１秒以内にできるためオンライン
センサとして使用出来る。（従来の前処理後グラフィで
計測した場合よりも良い。
センサとして使用出来る。（従来の前処理後グラフィで
計測した場合よりも良い。
４、半導体レーザで発信可能な波長、たとえば７４０〜
７５０ｒｖ、７７０〜７９０ｒｖ、８２０〜８６０ｎｍ
ｓ１１８０〜１２２０ｎｓ、１２９０〜１３２０ ｎａ
ｐ％及び１５２０〜１５７０ｔｖ等に於いて、食品成分
濃度と吸光度が相関よく比例出来る様になった。
７５０ｒｖ、７７０〜７９０ｒｖ、８２０〜８６０ｎｍ
ｓ１１８０〜１２２０ｎｓ、１２９０〜１３２０ ｎａ
ｐ％及び１５２０〜１５７０ｔｖ等に於いて、食品成分
濃度と吸光度が相関よく比例出来る様になった。
第１図は、本発明の実施例のブロック図、第２図は本発
明の実施例に係るセンサの配置図、第３図は本発明の実
施例に係るセンサの波長制御時の温度依存性を示す図、 第４図は、水および食品成分に対する赤′外線の吸光度
を示す図である。 １・・・レーザダイオード、２・・・レーザダイオード
電源、３・・・レーザ、４・・・穴明きミラー ５・・
・メロン、６・・・メロンより反射したレーザ、７・・
・集光レンズ、８・・・受光素子、９・・・プリアンプ
、１０・・・内部温度コントローラ、１１・・・内部冷
却基板、１２・・・外賓キ冷却器、１３・・・ゴム製パ
ッド、１４・・・温度コントローラ、１５・・・コリメ
ータレンズ、１６・・・冷却素子、１７・・・濃度演算
処理部、１８・・・微弱電流、１９・・・冷却マウント
明の実施例に係るセンサの配置図、第３図は本発明の実
施例に係るセンサの波長制御時の温度依存性を示す図、 第４図は、水および食品成分に対する赤′外線の吸光度
を示す図である。 １・・・レーザダイオード、２・・・レーザダイオード
電源、３・・・レーザ、４・・・穴明きミラー ５・・
・メロン、６・・・メロンより反射したレーザ、７・・
・集光レンズ、８・・・受光素子、９・・・プリアンプ
、１０・・・内部温度コントローラ、１１・・・内部冷
却基板、１２・・・外賓キ冷却器、１３・・・ゴム製パ
ッド、１４・・・温度コントローラ、１５・・・コリメ
ータレンズ、１６・・・冷却素子、１７・・・濃度演算
処理部、１８・・・微弱電流、１９・・・冷却マウント
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 レーザダイオード（１）と電源（２）からなるレーザ発
生手段と、レーザ光を平行にするコリメータレンズ（１
５）と、 前記コリメータレンズからのレーザ光を被測定物に照射
することにより被測定物からの反射光又は透過光を集め
る集光レンズ（７）と、受光素子（８）とプリアンプ（
９）と濃度演算処理部（１７）からなる濃度分析手段を
有する食品の成分測定装置において、前記レーザダイオ
ード（１）は近赤外線領域のレーザ光を発生し、前記レ
ーザ光は、温度コントローラ（１４）により波長がコン
トロールされる、 ことを特徴とする食品の成分測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1317168A JPH03176645A (ja) | 1989-12-06 | 1989-12-06 | 食品の成分測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1317168A JPH03176645A (ja) | 1989-12-06 | 1989-12-06 | 食品の成分測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03176645A true JPH03176645A (ja) | 1991-07-31 |
Family
ID=18085220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1317168A Pending JPH03176645A (ja) | 1989-12-06 | 1989-12-06 | 食品の成分測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03176645A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06186159A (ja) * | 1991-10-04 | 1994-07-08 | Natl Food Res Inst | 近赤外透過スペクトルによる果実糖度の非破壊測定法 |
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| US5844678A (en) * | 1995-06-29 | 1998-12-01 | Sumitomo Metal Mining Co. Ltd. | Non-destructive taste characteristics measuring apparatus and tray used in the apparatus |
| EP1150115A2 (en) * | 2000-04-24 | 2001-10-31 | Sumitomo Metal Mining Company Limited | Non-destructive sugar content measuring apparatus |
| JP2003035669A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-02-07 | Japan Science & Technology Corp | 果実の非破壊熟度判定方法及びその装置 |
| JP2006226775A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Toyohashi Univ Of Technology | 果実の食味成分評価方法及び評価装置 |
| JP2017083425A (ja) * | 2016-07-19 | 2017-05-18 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 植物水分量評価装置及び植物水分量評価方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62185147A (ja) * | 1986-02-12 | 1987-08-13 | Fujitsu Ltd | 赤外線ガス検出器 |
| JPS639843A (ja) * | 1986-06-30 | 1988-01-16 | Fujitsu Ltd | ガス検出装置 |
| JPS63167240A (ja) * | 1986-12-29 | 1988-07-11 | Shimadzu Corp | 分光光度計 |
| JPH01301147A (ja) * | 1988-05-28 | 1989-12-05 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 青果物の品質測定法およびその装置 |
-
1989
- 1989-12-06 JP JP1317168A patent/JPH03176645A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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| EP1150115A3 (en) * | 2000-04-24 | 2004-01-02 | Sumitomo Metal Mining Company Limited | Non-destructive sugar content measuring apparatus |
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| JP2017083425A (ja) * | 2016-07-19 | 2017-05-18 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 植物水分量評価装置及び植物水分量評価方法 |
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