JPH0454441A - 異物検出除去方法とその装置 - Google Patents

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） この発明は、液体状原料中の異物または包装前の液体状
の製品中の異物を検出し、これを除去するための方法と
、そのために使用する装置に関するものである。さらに
詳しくは、この発明は、液体である原′ｆ４または包装
前の製品や、固形物を定常成分として含む液体である原
料または包装前の製品、さらには液状乳化物である原料
または包装前の製品、もしくは固形物を定常成分として
含む液状乳化物である原ｆｌまたは包装前の製品（以下
、これらを総称して「液体」と記載することがある）中
に存在する異物をこれらの液体を移送する流路の途中に
おいて精度良く検出し、効率的に除去する方法と、この
方法に使用する装置に関するものである。

（従来の技術とその課題） 食品あるいは医薬品に異物が含まれるべきでないことは
言うまでもない。しかしながら、現実的には製品への異
物の混入が絶対にないとは言いきれず、特に食品にあっ
ては原料に天然材料を使用することから、原料由来の異
物の混入や、加熱処理等により生じるコゲや凝集物等の
加工工程由来の異物の混入、あるいは加工環境からの異
物の混入等の可能性を否定することはできない。そのな
め、このような異物を検出し除去することは、食品製造
・医薬品製造において極めて重要な要件となっている。

一般に、均一な液体の工業的な製造ラインにおける異物
除去にはしばしばフィルターが用いられる。目の細かい
フィルターを用いることにより微小な固体の異物を除去
することができる。しかしながら、濃度、粘性の高い液
体にフィルターを用いると目づまりを起こし易く、結果
的にあまり目の細かいものを用いることはできない。

また、固体粒子を定常成分として含む液体の場合、その
粒子の大きさよりも目の紺かいフィルターを用いること
ができないため、その固体粒子よりも小さい異物は除去
することができない。

このようなフィルター除去方法以外にも、たとえは製品
と異物の比重の差を利用して遠心分離によって異物を除
去する方法がある。この方法では、製品と異物との間に
比重差が無いと分離できないし、また、その比重が近接
している場合には分離は必ずしも容易ではない。殊に、
さまざまな種類の異物が混入する可能性がある場合には
完璧な除去法と言うことはできない。また乳化物の場合
は、これに強い遠心分離をかけると水相・油相の分離等
、製品の物性に変化を与えてしまう可能性があり、慎重
に行う必要がある。

また、以上の異物除去は、あらかじめ異物の有無の検出
を行うことなく、液体の全量をフィルターに通し、ある
いは遠心分Ｍｆｍにかけるか、これとは異って、あらか
じめ製品について異物の有無を検出し、異物を検出した
ときにのみその部分またはその物品を排除する方法も広
く採用されている。

このような食品または医薬品中の異物、あるいはそれら
の包材の異常の検出方法としては、■　目視による方法 ■　金属検出機による方法 ■　エックス線検査装置による方法 ■　光学的手段（光透過率、散乱等）による方法■　テ
レビカメラによる方法 等が知られている。

このうちの、■目視による方法は、異物の種類状態を問
わず一度に数項目の情報を判断して検査することができ
るという特徴がある反面、表面のみの検査であり、処理
速度にも限界がある。眼の疲労や集中力といった生理的
負担が大きく、信頼性にバラツキがある等、その問題点
も多い。

■金属検出機による方法は包装された商品の内部まで検
査できるが、検出する対象物が金属に限られ、電解質を
含むものについては調整がむづかしい等の問題がある。

■エックス線検査装置による方法は包装された商品の内
部まで検査でき、かつ対象とする買物も金属、石、骨、
プラスチック片、木片、気泡、水泡と広範であるが、装
置自体が複雑高価で、しかも取扱いに有資格専門家を配
備しなければならない等の問題がある。

また、■光学的手段（光の透過率、散乱等の測定）によ
る方法は被検流体そのものの透明度が低い場合、あるい
はこの流体と買物とのコントラストがはっきりしていな
い場合には適用することができない。

■テレビカメラによる方法は、これまでにも（１）ガラ
スボトル、ＰＥＴボトル等の空ビンの付着ゴミ、ガラス
片、プラスチックの焼け、成型異常あるいは内部気泡の
検出、 （２）内容物充填前のチューブ内面の異物の検出、（３
）薬品錠剤の表面に付着した異物の検出、錠剤の異形の
検出、 （４）アンプルまたは透明容器に充填された透明液体中
の異物の検出（ゴミを舞い上がらせて、その動きをテレ
ビカメラでとらえモニターして異物と判定させる）、 （５）ＩＴＶカメラでシュータ−上を落下する小麦粉、
粉乳を監視し、粉体中に存在する異物による光学的な反
射または吸収量の変化を検出する異物の検査、 （６）ＣＣＤシャッターカメラで検査対象（添付物品封
入の有無、ラベル貼付の有無、ナンバーリングの有無、
シールした譬のズレ、液面等）の画像をとりこみ、画像
の２値化処理を行って検査対象に対応したビクセル（画
素）数をカウントすることによる判別、 等に使用された例かある（たとえば（１）〜（６）にツ
イテハ、「食品と開発」２１巻Ｎ０ＩＩ、２８〜３０頁
、「食品工業、　１９８９年−９，３０，３０〜３２頁
、（１）については特開昭５５−７６９４２号公報、（
４）については特開平１−９６５４０号公報、特開平１
−２７２９４８号公報、（５）については特開昭６１−
１９５３３３号公報）が、これらの方法は被検査対象物
が透明容器の場合に限られている。不透明容器の表面や
、固形物製品・物品の表面、透明容器に充填した透明液
体でありあるいは商品の外装の表面であって、移送中の
液体を、その流路内において異物検出し、除去した例は
知られていない。また、上記特開昭６１−１９５３３３
号公報に開示されている方法および装置においては、開
放系であるため被検試料はタバコのような微粒子状物に
限られ、かつ重力よる自然落下であるため試料の密度や
層の厚さが一定にならず、結果として感度を一定にでき
ないため′に検出が不確実になるという問題点がある。

この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、従来の異物の検出・除去方法の欠点を解消し、フ
ィルターを用いることが困離であるような、あるいは遠
心分ＮＷｉにかけることが困離であるような液体、特に
粘度の高い液体、液状乳化物（たとえば互いに溶解しな
い２相以上の成分からなる乳化物およびホイップ）、定
常成分として固形物を含む液体あるいは液状乳化物中の
異物をその移送流路途中において高精度で検出し、効率
的に除去する方法を提供することを目的としている。ま
た、この発明は、構造か複雑でなく取扱いが容易で、し
かも作動が確実な異物検出除去装置を提供することを目
的としてもいる。

（課題を解決するための手段） この発明は、上記の課題を解決するものとして、液体流
路の管路の一部を偏平とし、偏平部において液体の流れ
る方向とほぼ直角にかつ流路巾全体をカバーするように
透明部を設け、透明部巾全体を１次元イメージセンサ−
カメラにより監視して流路内を流れる液体と液体に含ま
れる異物の光学的差異を検出し、１次元イメージセンサ
−カメラからの異物検出信号によって流路透明部より下
流において異物を含む液体部分を除去することを特徴と
する異物検出除去方法、および液体流路の管路の一部を
偏平とし、かつ偏平部において液体の流れる方向とほぼ
直角方向に流路巾全体をカバーするように透明部を設け
た管と、この透明流路巾全体が１次元イメージセンサ−
カメラ画素線上に重なり像を結ぶように配置した画素を
一直線に配した１次元イメージセンサ−カメラと、１次
元イメージセンサ−カメラから発信される液体中異物検
出の信号によって異物を含む液体部分を透明部より下流
において流路から排出する液体排出ｍ構からなることを
特徴とする異物検出除去装置を提供する。

以下、この発明の異物検出除去方法とその装置について
詳しく説明する。

この発明の異物検出除去方法および装置が適用される対
象物には、液体および液状乳化物（以下、これらを総称
して「液体」と呼ぶ）、あるいは固形物を定常成分とし
て含む液体である食品もしくは医薬品等の原料、あるい
は包装前の製品が含まれる。

この発明の方法は、これらの検査対象物が流路内を移送
される間に異物の検出、除去を行なうことを特徴として
いる。

液体としては、無色のもの、着色しているもの、透明度
の高いもの、透明度の低いもの、粘度の高いもの、粘度
の低いものの、いずれにもこの発明の方法を適用するこ
とができる。固形物を定常成分として含む液体とは、液
体に異物としてではなく検査対象物の定常の成分として
固形物を含むものであって、これらにも適用することが
できる。

１次元イメージセンサ−カメラ（以下「センサーカメラ
」と呼ぶ）としては光量を判別する単色の（モノクロー
ム）センサーカメラ、または光量および色調を判別する
カラーセンサーカメラが使用できる。液体中の異物は、
異物の色調が被検査試料と同じ場合でも、可視光の透過
率が異なれば（例えばクリーム中の乳固形分凝集物等）
光を透過させることによりコントラストが発生するため
、これをセンサーカメラで検知することができる。

また透過率が同じであっても異物の色調が被検査試料と
異なる場合にはカラーセンサーカメラにより検出するこ
とができる。

異物の検出を行うために、この発明においては、流路の
一部を偏平し、この偏平部において液体の流れる方向と
ほぼ直角に、かつ流路巾全体をカバーするように透明部
を設ける。この透明部の配設については ■　偏平部の片面のみに設ける場合、 ■　偏平部の上下両面に上下透明部が相対するように設
ける場合、および ■　偏平部の上下両面に上下透明部が相対するように、
２対の透明部を平行に設ける場合かある。

このうち、上記■偏平部片面配設の場合には、センサー
カメラ側から光を照明し、散乱光をセンサーカメラでモ
ニターする６■偏平部上下両面への配設の場合には、透
明部の一方の側（センサーカメラと反対の側）から光を
照明し、透明部の他方の側からの透過光をセンサーカメ
ラでモニターする。また■偏平部上上両面への２対の配
設の場合には、２台のセンサーカメラを偏平流路の両面
に置き、かつ２台のセンサーカメラが互いに他の透明部
を監視するように配置し、それぞれのセンサーカメラの
反対側から光を照明して、それぞれの透過光をそれぞれ
のセンサーカメラでモニターする。検査対象物の種類、
性状によって、あるいは流路偏平透明部における液体の
厚さによって、上記■■■のいずれかを採用することが
できる。

なお、上記■の場合には、偏平流路の透明部と相対する
部分の流路内面を白色系にすることが推奨される６■の
ように、透明部を平行に２本設け、互いに反対側からセ
ンサーカメラによりモニターするときは、それぞれのセ
ンサーカメラの役割を表面から中心部までの半分に減ら
すことができるため、光の透過度の低い被検査試料に対
して有効である。もちろん光の透過度の高い被検査試料
にも適用でき、その場合はさらに高い感度を得ることが
できる。いずれの場合においても、透明部における液体
の層の厚さが一定であるので常に一定の感度で検査をす
ることができる。なお、透明部の透明体表面の反射光が
測定に影響を及ぼすおそれのある場合はセンサーカメラ
の前面あるいは透明体表面上に開光フィルターをとりつ
けると有効である。照明としてはセンサーカメラの走査
周期に悪い影響を及ぼさないような種類のものを使用す
る。具体的には、たとえば高周波蛍光灯が好適なものと
して例示される。流路偏平透明部における液体の厚さは
、散乱光をモニターするか、透過光をモニターするかに
よって、あるいは被検査試料の着色度、透明度によって
最適の範囲が選択されるが、検出の確実性の観点から１
０ｍ＋以下であることが望ましい。

透明部を形成する透明体は、流路内面において流体への
抵抗を生ぜしめないように流路に配設する。透明体の材
質は、化学的Ｊ二変化を受けないもの、また摩耗し難く
キズがつき難いものがよく、衛生上安全なものでなけれ
ばならない。具体的には、たとえば硬質ガラス、ガラス
、アクリル樹脂等の透明プラスチックを用いることがで
きるが、表面のきれいさ、傷がつきにくいこと、耐熱性
等の点から硬質ガラスが最適なものとして例示される。

センサーカメラは上記透明部を通過する液体を連続的に
監視し、異物の透明部通過による画像の変化をモニター
する。センサーカメラと透明部分とは、センサーカメラ
画素線上に流路巾全体をカバーする透明部における液体
の像を結ぶような相互の関係位１に設置する。被検査試
料である液体中の異物が透明部を通過すると、異物によ
り素子の光電出力が変化する。これを２値化処理するこ
とによりパルス化する。パルス信号は、必要に応じ適宜
変換されて、下記の排出Ｓ楕を作動させる。

なお透明部とセンサーカメラとの間に、内側を黒色とし
た遮光カバーを設けることが推奨される。

この遮光カバーは外部からの光の入射を防止し、結果的
にノイズを少なくし、感度を向上させるのに有効である
。

流路の透明部よりも下流（液体の流れの下流）には前記
のパルス信号、またはその変換された信号によって作動
する、液体を流路から流路外に一時的に出す排出Ｓ楕を
設ける。排出機構としては、異物通過のパルス信号によ
って作動するエア電磁弁、エア電磁弁からパージされる
エアにより作動する流路切り替えバルブ、およびエア電
磁弁の作動を一定時間後に停止させるタイマーからなる
が、これらは既知の機器あるいは方式を適用することが
できる。

異物検出の感度は被検査液体の流量（流速）、透明部に
おける液体の厚さ、透明部の長さと画素数とが関係する
分解能等によって決まる。これらを選択することにより
、種々の混合物を含む被検査液体中の異物を適確に検出
することができる。

以下、添付した図面に沿って、この発明の異物検出除去
方法とそのための装置についてさらに具体的に説明する
。

第１図（ａ）は、この発明の方法に用いる異物検出除去
装置の検出部の一実施例を示した側断面図であり、第１
図（ｂ）および第１図（ｃ）は、各々、そのＸ−Ｘ断面
およびＹ−Ｙ断面を示したものである。

たとえばこの第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）に例示したよう
に、この発明の異物検出除去装置においては、液体の流
れる管路（１）に偏平部（２）を設け、この偏平部（２
）に、流れ方向と直角に流路巾全体にわたる透明部（３
）を配設している。

この透明部（３）の上方にセンサーカメラ（４）を、ま
た下方には照明（５）を設置し、透明部（３）を照明（
５）で透光させ、その透過光をセンサーカメラ（４）で
写し出し、管路（１）を流れる液体をモニターする、 また、第２図は、この第１図に例示したこの発明の検出
部における、透明部（３）、センサーカメラ（４）およ
び照明（５）の位置関係を示した断面図である。センサ
ーカメラ（４）は画素（６）を−直線に配したものを用
い、透明部（３）がカバーする偏平部（２）の流路巾全
体がセンサーカメラ（４）のレンズ（７）を介して画素
（６）上に像を結ぶように配設する。

第３図は、この発明の異物検出除去装置の別の実施例を
示した側断面図である。

この例では、偏平部（２）の透明部（３）の上下に、各
々センサーカメラ（４＞（４”　）および照明（５）（
５′）を配置しており、管路（１）内を図中の実線矢印
方向（Ａ）に流れる液体を、透明部（３）の両側がらセ
ンサーカメラ（４）と照明（５）、およびセンサーカメ
ラ（４′）と照明（５′）とによりモニターしている。

さらに、この第３図には、管Ｎ（１）の検出部の管路下
流に、切替えバルブ（８）を設けたａ楕を例示している
。この切替えバルブ（８）は、センサーカメラ（４）（
４’）の異物検出信号により作動し、液体中に異物が存
在した場合、流れ方向を切替えて、異物の混入した液体
を図中の点線矢印方向（Ｂ）へ排出する。

なお、この第３図に例示したように、２台のセンサーカ
メラ（４）（４′）を用いる場合には、光の透過度の低
い液体を的確にモニターすることができる。また、前記
第１図に示した例においても、透明部（３）の厚みを薄
くすることにより光の透過度の低い液体にも適用するこ
とができる。

第４図は、この発明の異物検出除去装置の検出部の一例
を示した斜視図である。

管路の偏平部（２）には透明部（３）を２個所平行に配
置しており、第３図に示したような、２台のセンサーカ
メラ（４）（４’　）を設置するのに適した構造を有し
ている。

第５図（ａ）（ｂ）は、各々この発明の買物検出除去装
置における検出部のさらに別の例を示した断面図である
。

この第５図（ａ）（ｂ）に示した例は、いずれも偏平部
（２）の透明部（３）とセンサーカメラ（４）（４′）
の間に、内側を黒色とした遮光カバー（９）を配設して
おり、照明（５）（５′）からの透過光に外部からのノ
イスが混入するのを防止している。

なお、この第５図（ａ）の例は、第１図に例示した装置
に、また第５図（ｂ）の例は第３図に例示した装置に、
遮光カバー（９）を配設した例を示してもいる。

さらに第６図は、センサーカメラ（４）と照明（５）の
設置位置の別の例を示した断面図である。

この例では、センサーカメラ（４）と照明（５）とをい
ずれも透明部（３）の上方に設置し、照明（５）の光を
透明部（３）に照射し、その反射光をセンサーカメラ（
４）に写し出している。

第７図は、センサーカメラ（４）における異物検出信号
の処理を示した模式図である。

液体中に異物（１０）が存在する場合、その異物（１０
）による透過光量の変化はセンサーカメラ（４）のレン
ズ（７）を通して画素（６）に像を結び、その結果受信
部アナログ電圧（１１）が変化する。このアナログ電圧
（１１）の変化量があらかじめ設定した「しきい電圧」
　（図中点線で示す）より大きい場合、アナログ信号（
１１）は２値化され、パルス信号（１２）となって異物
（１０）の存在が検出される。

第８図は、この発明の異物検出除去装置を用いた液体中
の異物除去法の一例を示した模式図である。

すなわち、異物を含む被験液体が管路（１）を通じて矢
印方向に透明部（３）を通過すると、照明（５）からの
透過光の変化として、その異物に対応してセンサーカメ
ラ（４）の素子に電圧の変化が発生する。この電圧変化
の信号（アナログ信号（１１））を変換器（１３）でパ
ルス信号（１２）に変換し、このパルス信号（１２）に
よりエア電磁弁（１４）を作動させ、パーシトエア（１
５）によって切替えバルブ（８）を切替え作動させ、異
物を含む液体を回収タンク〈１６）へ排出する。タイマ
ー（図示せず）で予め設定した時間が過ぎると、変換器
（１３）からのパルス信号（１２）が停止し、エア電磁
弁（１４）が止まり、切替えバルブ（８）は元の状態に
復帰する。

なお、タイマーの設定時間は透明部（３）と切替えバル
ブ（８）との距離、あるいは液体の流速等によって調節
することは言うまでもない。

次にこの発明の実施例を具体的に説明する。

実施例１ く柑橘類さのう入りゼリー中の異物除去〉さのう入りゼ
リー（加温溶解物）の移送管路途中にこの発明の異物検
出除去装置を取り付けた。

透明部における液体の厚み・・・・・・・・・７閣透明
部スリット中・・・・・・・・・・・・・・・・・・１
０園透明部スリット長さ・・・・・・・・・・・・・・
・３００　ｍ検出方式・・・・・・流路両面から透過光
監視（第３図に図示の流路使用） 透明部における液体の線速度・・・・・・３θ、　／　
Ｓｅｃセンサーカメラ走査周期・・・・・・・・・・・
・４■ｓｅｃ上記の条件により、種子、果実の果皮の切
片、内皮の切片が検出され、自動的に除去されて、直径
０．５　ｗｓｎ以上の異物は確実に除去された。

実施例２ くクリーム中の異物除去〉 加熱処理したクリームの移送管路途中にこの発明の異物
検出除去装置を取り付けな。

透明部における液体の厚み・・・・・・・・・７圓透明
部スリット中・・・・・・・・・・・・・・・・・・１
０＋ｍ＋透明部スリット長さ・・・・・・・・・・・・
・・・３００面検出方式・・・・・・流路両面から散乱
光監視（第３図に図示の流路使用） クリームの粘度・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・１ｏｏｃｐ透明部におけるクリームの線速度・−
・３０＋ｍ＋　／　ＳｅＣ上記の条件により、コゲ、た
んばく質凝固片が検出され、自動的に除去された。クリ
ーム類はかなり高い濁度を示すにもかかわらず、この発
明の装置によれば確実に異物を検出し除去できることが
わかった。

（発明の効果） 以上詳しく説明した通り、この発明の方法と装置とによ
って、 （１）被検査対象物が固形物を含む液体、高粘度液体等
、通常の手段（フィルター、遠心分離等トでは異物除去
が困難であった液体中の異物を検出し除去することがで
きる。

（２）異物が非金属であったり、比重差が小さい場合等
、従来技術（金属検出機、遠心分離機等）では異物除去
が困難であった液体中の異物を検出し除去することがで
きる。

（３ン被検査液体が密閉系の流路を流れ、外部環境にさ
らされることがないので、衛生的に異物の検出および除
去を行うことができる。

（４）流路の途中に配設でき、液体の流れの角度は上方
、下方、横方向、斜め方向等のいずれにも対応すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）は各々、この発明の異物検出
除去装置の検出部の一実施例を示した断面図である。第
２図はその装置の検出部における透明部、センサーカメ
ラおよび照明の位１関係を示した断面図である。 第３図は、この発明の装置の別の実施例を示した断面図
である。 第４図はこの発明の装置の検出部の一例を示した要部斜
視図である。 第５図（ａ）（ｂ）は、各々、この発明の装置における
検出部のさらに別の例を示した断面図である。 第６図は、この発明の装置におけるセンサーカメラと照
明の設置位１の別の一例を示した断面図である。 第７図は、センサーカメラにおける異物検出信号の処理
を示した模式図である。 第８図は、この発明の装置を用いた、液体中の異物除去
法の一例を示した断面模式図である。 １・・・管　路 ２・・・偏平部 ３・・・透明部 ４・・・センサーカメラ ５・・・照　明 ６・・・画素 ７・・・レンズ ８・・・切替えパルプ ９・・・遮光カバー 〇・・・異　物 １・・・アナログ信号 ２・・・パルス信号 ３・・・変換器 ４・・・エア電磁弁 ５・・・パーシトエア ６・・・回収タンク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体流路の管路の一部を偏平とし、偏平部におい
   て液体の流れる方向とほぼ直角にかつ流路巾全体をカバ
   ーするように透明部を設け、透明部巾全体を１次元イメ
   ージセンサーカメラにより監視して流路内を流れる液体
   と液体に含まれる異物の光学的差異を検出し、１次元イ
   メージセンサーカメラからの異物検出信号によつて流路
   透明部より下流において異物を含む液体部分を除去する
   ことを特徴とする異物検出除去方法。
2. （２）液体流路の管路の一部を偏平とし、かつこの偏平
   部において液体の流れる方向とほぼ直角方向に流路巾全
   体をカバーするように透明部を設けた管路と、この透明
   部巾全体が１次元イメージセンサーカメラ画素線上に重
   なり像を結ぶべく配置した画素を一直線に配した１次元
   イメージセンサーカメラと、１次元イメージセンサーカ
   メラから発信される液体中異物検出の信号によつて異物
   を含む液体部分を、透明部より下流において流路より排
   出する液体排出機構からなることを特徴とする異物検出
   除去装置。