JPH04104041A - 柑橘果実の糖度測定方法およびその装置 - Google Patents

柑橘果実の糖度測定方法およびその装置

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JPH04104041A
JPH04104041A JP21998890A JP21998890A JPH04104041A JP H04104041 A JPH04104041 A JP H04104041A JP 21998890 A JP21998890 A JP 21998890A JP 21998890 A JP21998890 A JP 21998890A JP H04104041 A JPH04104041 A JP H04104041A
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intensity
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vegetables
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木村 美紀夫
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Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/02Food
    • G01N33/025Fruits or vegetables

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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、青果物の品質測定方法およびその装置に関し
、詳しくは被検体である青果物に光を照射し、その透過
光を計測することにより、青果物の糖度なとその内部品
質を決定する種々の属性値を算出することのできる青果
物の品質測定方法およびその装置に関する。
[従来技術] 青果物の品質は、外部品質および内部品質に分けること
ができる。
外部品質は、例えば青果物の形状、色、または大きさな
どの属性に関する品質である。外部品質は、目視により
、テレビカメラやカラーセンサなどを用いて画像処理を
行うことにより、あるいは重量センサや果径センサを用
いた計量装置により、非破壊で測定することができる。
内部品質は、例えば青果物の糖度、酸度、硬度、または
果肉の質などの属性に関する品質である。
内部品質は通常は破壊検査である。例えば青果物の糖度
や酸度の測定は、測定しようとする青果物から果汁をと
り、糖度計やPHメータを用いてその果汁を測定するこ
とにより行われる。
ところで、外部品質と同様に内部品質も非破壊で測定し
たいという要求がある。青果物の内部品質を非破壊で測
定する方法としていわゆるΔOD法がある。ΔOD法と
は、青果物に光を照射し、適当な2つの波長にて透過光
の光学的密度(光学的濃度)すなわちOD (opti
cal density )を測定し、それら2つの波
長のODの差を求めて、青果物の糖度その他の内部品質
を測定する方法である。
ΔOD法を柑橘果実に適用した例として、特開昭52−
63397号公報に開示された方法がある。この方法で
は、例えば柑橘果実に光を照射し、その透過光のうち4
50nmと740nmの波長の光の強度の差を測定する
ことにより、糖または酸含有量を測定する。
また、反射光を利用した例として、特開昭52−722
89号または特開平1−235850号公報に開示され
た方法がある。これらの方法は、果実に光を投光しその
反射光を測定することにより、果実の成熟度を測定する
[発明が解決しようとする課題] 柑橘果実の糖度などの青果物の内部品質を測定する方法
としてのΔOD法は、測定する透過光の波長についての
スペクトル幅が狭く、青果物の大きさなど種々のノイズ
の影響がある。すなわち、S/N比が悪い。そのため、
測定を正確に行うため、外光を遮断して暗室内で測定し
たり、1つの青果物に対して多数回の測定を行いその積
分を取って最終的な結果を求めなければならなかった。
さらに、多数回の測定を行なうため測定時間ががかり、
ライン上を流れる青果物をリアルタイムに測定すること
はできなかった。
また、反射光を用いて測定する方法では、青果物の表皮
の影響が大きく、正確に内部品質を測定することができ
ないという問題点があった。
本発明は、上述の従来例における問題点に鑑み、短い測
定時間でリアルタイムに、かつ高いS/N比で、青果物
の内部品質を測定することができる青果物の品質測定方
法およびその装置を提供することを目的とする。さらに
本発明は、非破壊かつ非接触で青果物の内部品質を測定
することができる青果物の品質測定方法およびその装置
を提供することを目的とする。
口課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するため、本発明に係る青果物の品質
測定方法は、青果物に光を照射する照射工程と、該照射
工程により青果物を透過した透過光の所定の波長域にお
ける強度を計測する計測工程と、該計測工程により得ら
れた計測値に基づいて上記青果物の品質を決定する種々
の属性値を算出する算出工程とを具備することを特徴と
する。
また、本発明に係る青果物の品質測定装置は、青果物に
光を照射する照射手段と、該照射手段による照射の結果
、青果物を透過した透過光の所定の波長域における強度
を計測する計測手段と、該計測手段により得られた計測
値に基づいて上記青果物の品質を決定する種々の属性値
を算出する算出手段とを具備することを特徴とする。
上記の本発明に係る青果物の品質測定方法および装置に
おいて、所定の波長域における透過光の強度の計測に加
えて、その所定の波長域を含みさらにその波長域よりも
広い波長域における透過光の強度をαj定するようにし
、この所定の波長域における透過光の強度計測値と広い
波長域における透過光の強度計測値との比を算出して、
この比の値に基づいて青果物の品質を決定する種々の属
性値を算出するようにするとよい。
このとき、測定する青果物の品質か柑橘果実の糖度であ
るとするとミ所定の波長域としてはほぼ波長500乃至
740nmを、広い波長域としてはほぼ波長”500乃
至1000n’mを用いるとよい。
上記の本発明に係る青果物の品質測定方法および装置に
おいて、所定の波長域における透過光の強度の計測に加
えて、所定の一波長における透過光の強度を測定するよ
うにし、上記所定の波長域における透過光の強度計測値
と所定の一波長における透過光の強度計測値との比を算
出して、この比の値に基づいて青果物の品質を決定する
種々の属性値を算出するようにするとよい。    ″
このとき、測定する青果物の品質が柑橘果実の糖度であ
るとすると、所定の波長域としてはほぼ波長500乃至
740nmを、所定の一波長としてはほぼ波長700乃
至740nmの範囲内の一波長を用いるとよい。
[作 用] 上記の本発明の構成によれば、青果物に光を照射して、
青果物を透過してくる透過光を測定する。
透過光の強度の測定は、所定の波長域で行われる。
ΔOD法のように2波長のみで測定するのでなく、一定
の範囲の波長域で測定するため、透過光のスペクトルの
特性はある程度高いS/N比で捕えることができる。あ
らかじめその波長域における透過光の強度と青果物の内
部品質(例えば、糖度、果肉の色、酸度など)との相関
関係を調べておけば、透過光の強度から内部品質を知る
ことができる。
[実施例] 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
なお、ここではみかんの糖度を測定する例を挙げて説明
するが、本発明はみかんの糖度に限らず青果物の品質を
決定する種々の属性値を測定する場合に適用することが
できる。ただし、測定すべき青果物の品質を決定する属
性値と透過光のスペクトルとの関係を、あらかじめ調べ
ておくことが必要である。
本発明者らは、みかんに光を照射し、その透過光のスペ
クトルを調べた。第6図は、みかんの透過光のスペクト
ルを示す。同図において、61は透過光の強度のビーク
、62はビーク61より波長λが長い範囲の透過光の強
度を示すグラフ、63A、63Bはビーク61より波長
λが短い範囲の透過光の強度をを示すグラフである。
ここで測定に用いた一群のみかんでは、透過光の強度の
ビーク61が740nm付近であった。
また、波長λがビーク61よりも長い範囲の透過光の強
度を示すグラフ62は、どのみかんを用いてもほとんど
差がなかった。なお、ビーク61よりも長い波長の透過
光の強度を示すグラフ62は、測定に用いた受光器の特
性により、その形状を変える。しかし、同時期に採集さ
れた同種類のみかんを同じ光源および受光器を用いて測
定する場合は、グラフ62にはほとんど差がない。また
、みかんではビーク61の波長もほぼ700nm乃至7
4.0nmの範囲で変動するが、やはり同時期に採集さ
れた同種類のみかんを同じ光源および受光器を用いて測
定する場合はほとんど同じビーク波長を示す。
ビーク61より波長λが短い範囲の透過光の強度を示す
グラフ53A、63Bは、みかんの糖度の高いものと低
いものとで顕著な相違が表れる。
糖度が高いものはグラフ63Aのように、この範囲(5
00、n m乃至700nm)で全体として強度が低い
ほうにシフトする。反対に、糖度が低いものはグラフ6
3Bのように、この範囲で全体として強度が高いほうに
シフトする。
この違いを以下のように数式化する。具体的には、50
0nm乃至700nmの波長域における上記グラフ(6
3Aや63B)の積分値(面積)と糖度(BRIX)と
の相関に着目した。
jT(λ)dλ A = teaa         ・・・・・・(1
)tTcλ)dλ 上記(1)式の分子は糖度の差が表れる所定の範囲(5
00nm乃至70On、m)の光量を、分母はほぼ総光
量(50’o n m乃至10 C1’On m)を表
す。総光量との比を取るのは、測定する青果物の大きさ
による差などを補正するために正規化するためである。
すなわち、みかんの大きさや受光器と測定するみかんと
の距離などによって透過光の光量が変化し、上記の第6
図のグラフに影響するため、測定した値(式(1)の分
子)を総光量(式(1)の分母)で割り算し正規化した
値とし、この値Aに基いて糖度を算出する。これにより
、被検体であるみかんの大きさによらず、またみかんと
光源や受光器との距離の差などによらない、正確な糖度
の算出が行える。
正規化の方法はこれに限らない。以下のように所定の一
波長例えばビークとなる波長(740nm)の透過光強
度で割るようにしてもよい。
り611 第7図は、上記(2)式による値Aと糖度(BRIX)
との相関を示す。相関係数は−0,8930となり、値
Aと糖度との間に強い相関があることが分かる。なお、
第7図では(2)式で値Aを求めるときに、何点か(例
えば1点)複数のλi(lで近似した。
上記の(1)式あるいは(2)式のいずれを用いてもよ
いか、値Aと糖度との相関関係を求め、以下のように推
定糖度BRIXの計算式(3)を求めておく。
BRIX−α・A+β ・・・・・・(3)この・推定
式(3)を求めておくことにより、あるみかんの透過光
を測定し値Aを算出して、糖度BRIXを得ることがで
きる。
第1図は、本発明の第1の実施例に係る青果物の品質測
定装置(みかんの糖度測定装置)の概略構成を示す。こ
の装置は、上記の(1)式を用いたものである。
同図において、1はみかんを載せて移動するコンベア、
2はコンベア1に載せられ矢印のように移動するみかん
である。コンベア1の後端部には、糖度の高いみかんを
運ぶコンベアIAと、糖度の低いみかんを運ぶコンベア
IBとが、備えられている。2Aは糖度の高いみかん、
2Bは糖度の低いみかんを示す。3は白色光源、4は5
00nm乃至700nmの波長域の光のみを通すフィル
タ(バンドパスフィルタ)、5は充電変換素子である受
光器、6は500nm乃至11000nの波長域の光を
通すフィルタ、7は受光器を示す。
また、8は受光器5からの出力を増幅する増幅器、9は
受光器7からの出力を増幅する増幅器、10は除算器、
11は計算機(マイクロコンピュータ)、12は計算機
11からの指令に基づき糖度の高いみかんと低いみかん
とを選別する選別装置、13は選別装置12により駆動
される選別駆動機構を示す。
次に、第2図のフローチャートを参照して、第1図の装
置の動作を説明する。
第1図の装置において、みかん2はコンベア1に載せら
れて移動し、光源3から照射されている光の光路に交差
する。これにより、みかんが検出される(ステップ51
1)。
光源1から照射されみかん2に当たって、透過した光は
フィルタ4およびフィルタ6の2か所にて受光される。
フィルタ4は500nri乃至700nmの波長域の光
のみを通し、フィルタ6は500nm乃至11000n
の波長域の光を通す。
したが1て、受光器5は透過光のうち500nm乃至7
00nmの波長域の光を受光し、受光器7は透過光のう
ち500nm乃至11000nの波長域の光を受光する
(ステップ512)。
受光器5および受光器7の受光の結果出力される電気信
号は、増幅器8および増幅器9でそれぞれ増幅される。
増幅器8の出力は上記の式(1)の分子、増幅器9の出
力は上記の式(1)の分母を示して・いる。除算器10
にて式(1)の値Aを計算する(ステップ513)。
次に、計算機11は、あらかじめ求めである糖度の推定
式(3)に値Aを代入して、いま測定したみかんの推定
糖度BRIXを算出する。さらに、計算機11は算出し
た推定糖度BRIXに基づき、選別装置12に選別信号
を送出する(ステップ514)。
計算機11から送まされた選別信号に基づき、推定糖度
BRIXが一定値よりも大きい場合、選別装置12は、
そのみかんが選別駆動機構13の位置に至るときに、選
別駆動機構13が実線の位置13Aになるように駆動す
る。反対に、推定糖度BRIXか一定値よりも大きくな
い場合、選別装置12は、そのみかんが選別駆動機構1
3の位置に至るときに、選別駆動機構13が点線の位置
13Bになるように駆動する。以上より、推定糖度BR
IXか一定値よりも大きいみかん2人はコンベアIAへ
と移され、推定糖度BRIXが一定値よりも大きくない
みかん2BはコンベアIBへと移されて、糖度による自
動選別がなされる(ステップ515)。
以上の処理をみかんごとに繰り返し行い、みかんの糖度
を測定し、みかんを自動選別する。
なお、フィルタ6として、所定の一波長例えば740n
mを通すバンドパスフィルタを用いてもよい。このとき
は式(1)の代わりに式(2)を用いることとなる。
第3図は、本発明の第2の実施例に係るみかんの糖度測
定装置の概略構成を示す。この装置は、上記の(2)式
を用いたものである。
同図において、21−1.21−2..21−3゜・・
・、21−nはn個の光源制御装置、22−1゜22−
2.22−3.・・・、22−nはn個の光源を示す。
n個の光源22−1.22−2.22−3、・・・、2
2−nは、それぞれ500nm乃至700nmの範囲の
いずれかの波長(それぞれλ1゜λ2.・・・、λnと
する)の光を発生する光源である。例えば、500nm
乃至700nmの範囲を適当な間隔で等分して各波長を
設定すればよい。
21− verは光源制御装置21−1.・・・ 21
−nと同様の光源制御装置、22− rerは所定の一
波長(λrefm740nmとする)の光を発生する光
源である。光源22−1.22−2.22−3、−.2
2−nおよび22− rerの点灯や消灯は、それぞれ
光源制御装置21−1.21−2゜21−’3.・−・
 21−nおよび2l−rerにより制御される。
23は測定すべきみかん、24はみかん23を透過して
くる光を受光して電気信号に変換する受光器、25は受
光器24の出力信号を増幅する増幅器、27は所定の間
隔のクロックパルス信号を発生するクロック発生回路で
ある。26はクロック発生回路27からのクロックパル
ス信号に基いて各波長λ1.λ2.・・・、λn、λr
efの透過光の強度を得る同期化回路、28は同期化回
路26の出力である各波長の透過光の強度を正規化する
基準化回路、29は基準化回路28の出力である各波長
の透過光の強度を正規化した値を加算する加算器、30
は計算機である。
なお、この第2の実施例において、みかんを載せるコン
ベア、および計算機の指令に基いてみかんを選別する機
構などは、第1の実施例と同様であるので図示しない。
次に、第一4図のフローチャートを参照して、第3図の
装置の動作を説明する。
第3図の装置において、みかん23は不図示のコンベア
に載せられて移動し、各光源22−1などからの光が照
射される位置にて検出される(ステップ521)。
みかんの検出と同時に、クロック発生回路27は所定の
間隔のクロックパルス信号を発生する。
185図(a)はこのクロックパルス信号を示す。
このクロックパルス信号は、パルスP1〜PnおよびP
 rerを有する。このクロックパルス信号を入力した
各光源制御回路21−1.21−2.・・・21−n、
  2l−refはそれぞれパルスP1.P2、−、P
n、Prerのタイミングで光源22−1.22−2.
・・・、、 22−n、  22−ref’を点灯する
。すなわち、パルスP1のタイミングで光源22−1が
点灯し、パルスP2のタイミングで光源22−2が点灯
し、同様にパルスPnのタイミングで光源22−nが点
灯し、パルスP verのタイミングで光源22− r
efが点灯する。各光源は、対応するパルスが出力され
るタイミング以外では消灯されている。これにより、波
長λ1.λ2゜・・・、λn、λref’の光が順次み
かんに照射される(ステップ522)。
これらの光源から照射されみかん23に当たって透過し
た光は受光器24で受光され、電気信号に変換される。
この電気信号は増幅器25にて増幅され、同期化回路2
6に入力する。同期化回路26は増幅器25から受光結
果を入力すると共に、クロック発生器27からクロック
パルス信号を入力する。そして、クロックパルス信号に
同期して、各光源に対応する受光信号をサンプリングす
る。
具体的には、第5図(b)に示すような増幅器25から
の出力信号OTを、各パルスPL、  P2・・・Pn
、Prefの中点付近のタイミングで、サンプリングす
る。これにより、波長λ1の透過光の強度の値xi(増
幅された値、以下も同様)、波長λ2の透過光の強度の
値x2、・・・、波長λnの透過光の強度の値x、n、
波長λrer−の透過光の強度の値x rerが得られ
る(ステップ523)。
次に、基準化回路28は、同期化回路26の出力である
各波長λi (i=1〜n)の透過光の強度の値xiを
正規化する。具体的には、各波長λ1(i−1〜n)の
透過光の強度の値xiを所定の一波長λrer=740
nmの強度の値x refで割る。
I この基準化回路28からの出力すなわち正規化された各
波長λi  (i=1〜n)の透過光の強度の値Xiは
、加算器29に入力し加算される。
X−XI+X2+−+Xn 計算機30は、この加算結果Xに基き、あらかじめ求め
である糖度の推定式(3)に値Xを代入して測定したみ
かんの推定糖度BRIXを算出する。
BRIX−α・X+β さらに、計算機30は第1の実施例と同様に、算出した
推定糖度BRIXに基づき、不図示の選別装置に選別信
号を送出してみかんを自動選別する(ステップ524)
以上の処理をみかんごとに繰り返し行い、みかんの糖度
を測定し、みかんを自動選別する。
なお、所定の一波長λrefの光源を用いる代わりに、
白色光を発生する光源を用いてもよい。このときは式(
2)の代わりに式(1)を用いることとなる。
なお、上記の第1および第2の実施例では、みかんを被
検体とし、その糖度を測定する例を挙げたが、本発明は
これに限ることなく種々の青果物の品質を決定する種々
の属性値の測定に適用することができる。
[発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、青果物に光を照
射し、青果物を透過した透過光の所定の波長域における
強度を計測し、その計測値に基づいて青果物の品質を決
定する種々の属性値を算出するようにしているので、非
破壊、かつ非接触で青果物の内部品質を測定することが
できる。また、ΔOD法のように2波長のみの計測値か
ら品質を判定するのでなく、透過光の所定の波長域にお
ける計測値に基いて品質を判定しているので、外光を完
全に遮断せずとも、S/N比を高くすることができ、測
定時間も短くてよい。そのため、リアルタイムに処理す
ることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の実施例に係る青果物の品質測
定装置(みかんの糖度測定装置)の概略構成図、 第2図は、第1図の装置の動作を説明するためのフロー
チャート、 第3図は、本発明の第2の実施例に係る青果物の品質測
定装置の概略構成図、 第4図は、第3図の装置の動作を説明するためのフロー
チャート、 第5図は、第3図の装置のクロック発生器から発生する
クロックパルス信号および受光器の出力の増幅信号を示
すグラフ、 第6図は、みかんの透過光のスペクトルを示すグラフ、 第7図は、正規化された透過光の強度値Aと糖度との相
関を示すグラフである。 1・・・コンベア、2・・・みかん(被検体)、3・・
白色光源、4・バンドパスフィルタ(500nm乃至7
00nm) 、5.7・・・受光器、6・・・バンドパ
スフィルタ(500nm乃至101000n 、8゜9
・・・増幅器、10・・・除算器、11・・・計算機(
マイクロコンピュータ)、12・・・選別装置、13・
・・選別駆動機構。 特許出願人 三井金属鉱業株式会社 代理 人 弁理士 伊東辰雄 代理 人弁理士 伊東哲也 第 図

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)青果物に光を照射する照射工程と、 該照射工程により青果物を透過した透過光の所定の波長
    域における強度を計測する計測工程と、該計測工程によ
    り得られた計測値に基づいて上記青果物の品質を決定す
    る種々の属性値を算出する算出工程と を具備することを特徴とする青果物の品質測定方法。
  2. (2)前記計測工程は、前記所定の波長域における透過
    光の強度の計測に加えて、前記所定の波長域を含みさら
    にその波長域よりも広い波長域における透過光の強度を
    測定する工程を有し、かつ、前記算出工程は、前記計測
    工程により得られた所定の波長域における透過光の強度
    計測値と前記広い波長域における透過光の強度計測値と
    の比を算出する工程を有するとともに、該比の値に基づ
    いて前記青果物の品質を決定する種々の属性値を算出す
    る 請求項1に記載の青果物の品質測定方法。
  3. (3)前記所定の波長域が、ほぼ波長500乃至740
    nmであり、 前記広い波長域が、ほぼ波長500乃至1000nmで
    あり、かつ、 算出すべき前記青果物の品質が、柑橘果実の糖度である 請求項2に記載の青果物の品質測定方法。
  4. (4)前記計測工程は、前記所定の波長域における透過
    光の強度の計測に加えて、所定の一波長における前記透
    過光の強度を測定する工程を有し、かつ、 前記算出工程は、前記計測工程により得られた所定の波
    長域における透過光の強度計測値と前記所定の一波長に
    おける透過光の強度計測値との比を算出する工程を有す
    るとともに、該比の値に基づいて前記青果物の品質を決
    定する種々の属性値を算出する 請求項1に記載の青果物の品質測定方法。
  5. (5)前記所定の波長域が、ほぼ波長500乃至740
    nmであり、 前記所定の波長が、ほぼ波長700乃至740nmの範
    囲内の一波長であり、かつ、 算出すべき前記青果物の品質が、柑橘果実の糖度である 請求項4に記載の青果物の品質測定方法。
  6. (6)青果物に光を照射する照射手段と、 該照射手段による照射の結果、青果物を透過した透過光
    の所定の波長域における強度を計測する計測手段と、 該計測手段により得られた計測値に基づいて上記青果物
    の品質を決定する種々の属性値を算出する算出手段と を具備することを特徴とする青果物の品質測定装置。
  7. (7)前記計測手段は、前記所定の波長域における透過
    光の強度の計測に加えて、前記所定の波長域を含みさら
    にその波長域よりも広い波長域における透過光の強度を
    測定する手段を有し、かつ、前記算出手段は、前記計測
    手段により得られた所定の波長域における透過光の強度
    計測値と前記広い波長域における透過光の強度計測値と
    の比を算出する手段を有するとともに、該比の値に基づ
    いて前記青果物の品質を決定する種々の属性値を算出す
    る 請求項6に記載の青果物の品質測定装置。
  8. (8)前記所定の波長域が、ほぼ波長500乃至740
    nmであり、 前記広い波長域が、ほぼ波長500乃至1000nmで
    あり、かつ、 算出すべき前記青果物の品質が、柑橘果実の糖度である 請求項7に記載の青果物の品質測定装置。
  9. (9)前記計測手段は、前記所定の波長域における透過
    光の強度の計測に加えて、所定の一波長における前記透
    過光の強度を測定する手段を有し、かつ、 前記算出手段は、前記計測手段により得られた所定の波
    長域における透過光の強度計測値と前記所定の一波長に
    おける透過光の強度計測値との比を算出する手段を有す
    るとともに、該比の値に基づいて前記青果物の品質を決
    定する種々の属性値を算出する 請求項6に記載の青果物の品質測定装置。
  10. (10)前記所定の波長域が、ほぼ波長500乃至74
    0nmであり、 前記所定の波長が、ほぼ波長700乃至740nmの範
    囲内の一波長であり、かつ、 算出すべき前記青果物の品質が、柑橘果実の糖度である 請求項9に記載の青果物の品質測定装置。
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