JPH0763674A - 青果物の糖度測定方法 - Google Patents

青果物の糖度測定方法

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JPH0763674A
JPH0763674A JP23537293A JP23537293A JPH0763674A JP H0763674 A JPH0763674 A JP H0763674A JP 23537293 A JP23537293 A JP 23537293A JP 23537293 A JP23537293 A JP 23537293A JP H0763674 A JPH0763674 A JP H0763674A
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temperature
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Hisami Miyamoto
久美 宮本
Shinya Nakao
進哉 中尾
Yoshinobu Kitano
欣信 北野
Shigeyoshi Yamashita
重良 山下
Yutaka Nakanishi
豊 中西
Hiroyuki Honda
博之 本田
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SAIKA GIJUTSU KENKYUSHO
WAKAYAMA PREF GOV
Wakayama Prefecture
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SAIKA GIJUTSU KENKYUSHO
WAKAYAMA PREF GOV
Wakayama Prefecture
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 青果物の糖度を、近赤外線を利用して、非破
壊、瞬時、かつ、高精度に測定する。 【構成】 波長が700〜1100nmの近赤外線を青
果物に照射し、その透過光を受光する。受光部では、品
温に帰属する波長と、糖に帰属する波長と、大きさに帰
属する波長との各波長でのスペクトルデータをそれぞれ
求め、これらの2次微分値を、1次結合式の検量線に当
て嵌めて糖度を割り出す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ミカンやモモなどの青
果物の糖度を、非破壊で、かつ、瞬時に計るための糖度
測定方法に関し、特に、温度補償を行ったことにより高
精度で糖度を測定できる方法に係る。
【0002】
【従来の技術】近赤外線の透過光を利用して、青果物の
糖度を、非破壊で測定する方法は、既に本発明者によっ
て提案(特願平5−26198)されている。この測定
方法の概要は、青果物に、近赤外線を照射し、その透過
光を受光して、糖によって影響を受ける波長での吸光度
を計測し、この計測値から演算にて糖度を割り出すもの
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の糖度
測定方法では、測定値に対する温度補償がされていな
い。赤外線は一般に熱線とも呼ばれている如く、温度と
の関係が深く、青果物を透過した近赤外線の分光スペク
トルは品温による影響を強く受け、品温が変わると計測
吸光度値が変化する。従って、この計測値から単純に糖
度を割り出したのでは、誤差が大きくて、精度の高い糖
度測定ができない。特にミカンでは、その収穫期や出荷
期が長期に互り、品温も5〜30℃程度まで変化するの
で、この品温による誤差は無視できない。
【0004】これを解消するには、青果物の品温を常に
一定にして測定すればよいのであるが、品温を一定に揃
えることは実験室的には容易であるが、産業上での実用
という点では非常に難しく、特に、コンベアーで移動中
の青果物を対象として、連続的に糖度測定する場合など
には利用できない。
【0005】本発明はこのような点に鑑み、測定時に温
度補償を行うことにより、品温の如何にかかわらず、常
に高精度で糖度を求めることのできる測定方法を提供せ
んとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の糖度測定方法の
技術的手段は、被測定物に近赤外線を照射し、被測定物
を透過した光を受光して、糖に帰属する波長における吸
光度から糖度を測定する糖度測定方法において、品温に
帰属する波長における吸光度を計測し、その計測値を検
量線に当て嵌めて糖度を割り出すようにすることにあ
る。
【0007】また、透過光に代え、被測定物からの拡散
反射光を利用することも可能である。
【0008】被測定物の品温と、糖と、透過方式では、
大きさとにそれぞれ帰属する各波長における吸光度を求
め、これらの2次微分値を1次結合式の検量線で糖度を
割り出すようにしてもよい。
【0009】
【作用】本発明の糖度測定方法では、近赤外線(波長は
700〜1100nm)を、被測定物である青果物に照
射する。照射光線は、青果物内で吸収されるものを除
き、一部は青果物から反射し、他は青果物を透過する。
なお、反射光には、単に青果物の表面で反射する表面反
射光の他、青果物の内部にある程度侵入した上で、内部
から反射する拡散反射光が含まれる。
【0010】透過光や拡散反射光は、青果物の内部を通
るので、その間に青果物の成分や品温などによる影響を
受ける。青果物の成分、例えば、水、糖、酸、繊維質、
たんぱく質などの吸収スペクトルは、各成分ごとに波長
が異なる。従って、波長を選択することによって糖に係
るものだけを抽出でき、これから糖度を割り出すことが
できる。
【0011】また、透過光や拡散反射光は、青果物の品
温による影響を大きく受ける。この為、品温を無視して
糖度を割り出すと、精度が低下する。青果物の品温は、
温度に帰属する波長の吸光度から割り出すことができ
る。従って、測定時に糖に帰属する波長の他に、品温に
帰属する波長での吸光度を求め、これらを検量線に当て
嵌めれば、品温の如何にかかわらず、常に高精度での糖
度測定ができる。なお、透過方式の場合には、青果物の
大きさに帰属する波長での吸光度を同時に求めて、大き
さの補償を行えば、精度を一層高めることができる。反
射方式では、大きさによる影響は小さいので、無視して
も充分である。
【0012】
【実施例】本発明の糖度測定方法の実施例を図面につい
て説明する。図1は透過式による糖度測定の実施時に用
いた装置の概要である。1は光源で、近赤外領域の波長
(700〜1100nm)を含む光線の出るもの、例え
ばハロゲンランプなどを用いる。2は暗室、3は集光レ
ンズ、4はスリット、5はフラットフィールド凹面型の
回折格子、6はラインセンサである。
【0013】光源1から照射された近赤外線は、測定対
象物である青果物Aを透過し、その間に青果物の性状に
よる影響を受ける。この性状には、青果物の実の成分物
質、例えば、水、糖、酸、繊維質、たんぱく質などの
他、品温なども含まれる。ただし、各性状ごとに影響を
受けるスペクトルの波長は異なる。
【0014】青果物の透過光は、集光レンズ3で収束さ
せられ、スリット4を通り、回折格子5に達する。スリ
ット4の開口幅は感度と分解能とに影響を与える。通常
は50〜200ミクロンとするのが適当である。また、
回折格子5はフラットフィールド凹面型であるので、回
折格子5を回転させることなく、全波長の分光を同時に
ラインセンサー6上に焦点を結ばせることができ、ライ
ンセンサー6で同時に全波長のスペクトルデータ(70
0〜1100nmの吸光度)を読み取ることができる。
また、以上の測定は、通常の場合、0.2秒程度で可能
である。
【0015】ラインセンサー6での計測データは、信号
処理装置7に送られて演算処理される。この演算では、
所定の数波長におけるスペクトルデータの2次微分値を
算出し、これを検量線に当て嵌めて糖度値を求める。な
お、以上説明した透過方式による測定法は、ミカンなど
の皮の厚い青果物の糖度測定に特に有利である。
【0016】図2は、反射方式による糖度測定時の実施
装置の概要である。11は同軸グラスファイバーであ
り、中央部が投光側で、外側部が受光側である。投光側
は光源に連結され、受光側は検出器に連結されている。
被測定物Aはグラスファイバー11の上端面にセットす
る。中央の投光側から出た光は、青果物の表面及び内部
で反射し、その表面反射光及び拡散反射光は受光側に入
る。
【0017】この受光時には両方の反射光を同時に受光
するが、後の演算処理(スペクトルデータの2次微分)
の際に、表面反射光は消去される。なお、図2におい
て、12は暗室、13は被測定物支持部材である。ま
た、受光した近赤外線の分光処理は図1の場合と同様に
行う。以上の反射方式は、モモなどの皮の薄い青果物の
糖度測定に有利である。
【0018】ところで、本発明者による多くの実験によ
って判明したことであるが、近赤外線の透過光や拡散反
射光を利用した糖度測定の場合、測定糖度と青果物の品
温との間に特定の関係が存在する。図3は、ミカンを測
定対象とし、図1の透過方式の装置を用い、先ず品温2
0℃で測定し、そのスペクトルデータを基に検量線(数
1)を作成し、他の品温(10,15,25℃)で測定
したデータをその検量線に代入し、測定糖度と真の糖度
との関係を示したグラフである。
【0019】
【数1】
【0020】図4は、モモを測定対象とし、図2の反射
方式の装置を用い、前記の透過方式の場合と同じ実験に
よって得た、測定糖度と真の糖度との関係を示したグラ
フである。なお、ここでの検量線には数2のものを用い
ている。
【0021】
【数2】
【0022】前記の方式で糖度を求めた場合には、品温
を無視しているので、測定糖度値と真の糖度値との間に
誤差の出るのは当然であるが、その誤差は無秩序に出る
のではなく、図3や図4に示されるように全体的に上下
にシフトするのである。そしてこのシフトのバイアス量
は数3の1次式(一般式)で表すことができ、かつ、ミ
カンの場合には数4の具体式で表すことができる。
【0023】
【数3】
【0024】
【数4】
【0025】本発明は以上の事実を利用して、糖度測定
における温度補償を行っている。即ち、糖度測定と同時
に青果物の品温を求め、その糖度測定値に、品温に相当
するバイアスを加えるのである。具体的には、後記する
バイアスを考慮した検量線を用いて糖度を算出するので
ある。そして、これにより品温の如何にかかわらず、常
に正確な糖度値を得ることができるようになる。
【0026】青果物の品温の測定法としては、近赤外線
を用いて内部温度を測定する方法を本発明者は既に開発
しており、別途特許出願している。この測定方法の概要
は、被測定物に近赤外線を照射し、その透過光或いは拡
散反射光を受光して、品温との単相関の高い波長(78
3、830、899、1031nm付近)におけるスペ
クトルデータを求め、これから品温を割り出すものであ
る。
【0027】この品温の測定には、図1や図2の装置を
用いることができる。従って、糖度測定と同時に品温を
測定し、バイアスを加味した検量線で、温度補償した糖
度値を一度に割り出すことができるのである。この検量
線としては、透過方式の場合には、数5の一次式(一般
式)でよい。また、反射方式の場合には、被測定物の大
きさは考慮する必要がないので、数5の式から大きさに
係る項を除去した検量線を用いる。
【0028】
【数5】
【0029】ミカンを図1の透過方式で糖度測定した際
の検量線には数6の具体式を用いた。また、モモを図2
の反射方式で測定した際には、数7の検量線を用いた。
【0030】
【数6】
【0031】
【数7】
【0032】前記の検量線を用いて糖度を算出した結果
が図5,図6に示されている。図5はミカンについての
透過方式のもので、図6はモモについての反射式のもの
である。いずれの場合でも、品温による誤差が無くな
り、全ての品温において、測定糖度値が真の糖度値に接
近している。これにより、本発明方法で、青果物の糖度
を、品温の如何にかかわらず、正確に測定できることが
分かる。
【0033】なお、本発明は前記の実施例に限定される
ものではなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で自由に
変形実施可能である。特に測定装置の詳細な構造、分光
処理の方式、波長の採択、検量線の数式などは自由であ
る。また、本発明はミカンやモモの他、全ての青果物に
対して利用可能である。
【0034】
【発明の効果】本発明の糖度測定方法では、近赤外線の
透過光を利用するので、非破壊で青果物の糖度を求める
ことができる。更に、青果物の品温による補償がされて
いるので、品温の如何にかかわらず、常に高精度での糖
度測定が可能である。また、本発明は測定を瞬時に行え
るので、コンベアーで移送中の青果物でも連続的に糖度
測定でき、実用性が高い。
【0035】請求項2のものでは、演算処理が容易で、
簡単かつ高精度で糖度値を得ることができる。
【0036】請求項3のものでは、反射方式により、前
記の透過方式と同じ糖度測定ができる。反射方式では、
透過方式に比べ、受光量が大きいので、受光処理が容易
である。また、この反射方式は皮の薄い青果物に対して
好適である。
【0037】請求項4のものでは、反射方式に於いて簡
単かつ高精度で糖度値を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】透過方式における、近赤外線の吸光度測定装置
の概要を示す図。
【図2】反射方式における、近赤外線の照射・受光部の
断面図。
【図3】ミカンでの、品温無視の測定糖度のグラフ。
【図4】モモでの、品温無視の測定糖度のグラフ。
【図5】ミカンでの、温度補償済の測定糖度のグラフ。
【図6】モモでの、温度補償済の測定糖度のグラフ。
【符号の説明】
1 光源 2 集光レンズ 5 凹面型の回折格子 6 ラインセンサ 7 信号処理装置 11 グラスファイバー 12 暗室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 重良 和歌山県那賀郡桃山町調月1875 (72)発明者 中西 豊 和歌山市紀三井寺740−13 (72)発明者 本田 博之 和歌山県那賀郡岩出町森180

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定物に近赤外線を照射し、被測定物
    を透過した光を受光して、糖に帰属する波長における吸
    光度から糖度を測定する糖度測定方法において、品温に
    帰属する波長における吸光度を計測し、その計測値を検
    量線に当て嵌めて糖度を割り出すようにする青果物の糖
    度測定方法。
  2. 【請求項2】 被測定物の品温と、糖と、大きさとにそ
    れぞれ帰属する各波長における吸光度を求め、これらの
    2次微分値を1次結合式の検量線に当て嵌めて糖度を割
    り出すようにする請求項1記載の青果物の糖度測定方
    法。
  3. 【請求項3】 被測定物に近赤外線を照射し、被測定物
    からの拡散反射光を受光して、糖に帰属する波長におけ
    る吸光度から糖度を測定する糖度測定方法において、品
    温に帰属する波長における吸光度を計測し、その計測値
    を検量線に当て嵌めて糖度を割り出すようにする青果物
    の糖度測定方法。
  4. 【請求項4】 被測定物の品温と、糖とにそれぞれ帰属
    する波長における吸光度を求め、これらの2次微分値を
    1次結合式の検量線に当て嵌めて糖度を割り出すように
    する請求項3記載の青果物の糖度測定方法。
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