JPH11230902A - 茶葉成分分析方法並びにその装置 - Google Patents

茶葉成分分析方法並びにその装置

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JPH11230902A
JPH11230902A JP4877498A JP4877498A JPH11230902A JP H11230902 A JPH11230902 A JP H11230902A JP 4877498 A JP4877498 A JP 4877498A JP 4877498 A JP4877498 A JP 4877498A JP H11230902 A JPH11230902 A JP H11230902A
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tea leaf
infrared
infrared rays
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Fumio Tomita
文雄 富田
Koji Yoda
光司 依田
Naotake Ito
尚武 伊藤
Kenji Yamada
健二 山田
Katsuyoshi Wada
克善 和田
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Kawasaki Kiko Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 生茶葉に近赤外線を照射し、その反射光を計
測することで算出される特定周波数成分の減衰から、生
茶葉の含有成分を特定する手法について、その測定精度
を高めながら且つ現実的に製茶工場に適用することがで
きるようにした新規な茶葉成分分析方法並びにその装置
の開発を技術課題とした。 【解決手段】 分散させた試料に対して近赤外線を照射
し、試料から反射された近赤外線を測定して、特定波長
成分の減衰量から試料に含まれる成分を特定するにあた
り、前記近赤外線を照射する分散状態の試料の面積を、
試料単体の片側面積の５０倍以上とすることを特徴とし
て成り、葉の表裏、茎等、成分分布の相違する茶葉等の
試料を、裁断等の前処理またはセル４０への詰め替えを
要することなく、測定誤差の僅少な成分分析を行うこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は茶葉等の成分分析に
関するものであって、特に試料に近赤外線を照射し、そ
の反射光を計測することで算出される特定周波数成分の
減衰量から、試料の含有成分を特定するにあたり、その
精度を向上させる方法並びに装置に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】製茶工場においては、茶農家が持ち込ん
だ生茶葉を格付けしてその後の加工状態の設定を行った
り、生茶葉の買取価格の決定を行っている。この格付け
は生茶葉群の一部をサンプルとして採取し、これを生茶
葉格付判定員が五感による官能検査によって比較、検討
して行っている。しかし、このような生茶葉格付判定員
による格付けは主観が入り込む余地が多くなり、また生
茶葉格付判定員が代わった場合には判定結果が異なる場
合もある等、公平性に欠ける点があった。また今日、熟
練した生茶葉格付判定員は高齢化等によって減少傾向に
あり、更に後継者の育成も困難な状況となっている。
【０００３】そこで近時、前記人間の五感による生茶葉
の格付け手法に代えて、客観的な数値データに基づいた
格付けが行われている。具体的には各種の測定器を用い
て嵩密度、電気伝導度、近赤外線の反射光等を測定し、
生茶葉の熟度（みる芽、硬葉）、外観要素である葉色並
びに生茶葉の含有成分である水分量、全窒素量、総繊維
量（中性デタージェント繊維）等を求め、この値に基づ
いて客観的に格付けを行うというものである。
【０００４】このうち、前記近赤外線の反射光を測定す
る方法の原理は、試料（生茶葉）に対して近赤外線を照
射すると、試料内に含まれる成分毎に特定の周波数成分
が吸収されるため、その反射光を測定することで特定周
波数成分の減衰量を求め、試料内に含まれる成分及びそ
の量を認識するというものである。
【０００５】従って上記原理に基づいて測定精度を向上
するために、生茶葉を裁断してみじん切り状態とし、試
料の粒度、密度、表面状態を均一にして、このものを直
径３〜１０ｃｍ程度のセルに収容し、試料に対して近赤
外線を照射し、試料によって反射された近赤外線を測定
している。
【０００６】しかしながら、上述の手法によると裁断の
ための機器と工数とが必要となり、収穫時期が集中する
繁忙期には搬入者の待ち時間が長くなってしまう。また
いったん裁断されてしまった生茶葉は製茶加工が不可能
であり、またその他の利用価値が乏しいため廃棄されて
しまう。
【０００７】そこで裁断等の前処理を施さない原形状態
の生茶葉を、前記セルに収容して測定を行えば上記問題
は解消できるものの、この手法では葉の表裏、茎等、成
分分布の相違に起因する測定誤差が生じてしまう。この
測定誤差を低減することは可能であるが、そのためには
試料をセルから取り出し、かき混ぜた後再びセルに収容
し、再度データを収集して、複数回の測定データを平均
するという手間の掛かる作業が必要となってしまう。
【０００８】ところで本出願人は、裁断等の前処理を施
さない原形状態の生茶葉に対して前記近赤外線の反射光
を測定する方法を適用するのに好適なプローブを発明
し、すでに特開平７−３０１５９８号「光センサープロ
ーブ」として出願に及んでおり、このものを実際の製茶
工場等に適用する検討を行ってきた。
【０００９】
【開発を試みた技術的課題】本発明はこのような背景か
らなされたものであって、茶葉等の試料に近赤外線を照
射し、その反射光を計測することで算出される特定周波
数成分の減衰量から試料の含有成分を特定する手法につ
いて、その測定精度を高めながら且つ現実的に製茶工場
に適用することができるようにした新規な茶葉成分分析
方法並びにその装置の開発を試みたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわち請求項１記載の
茶葉成分分析方法は、分散させた試料に対して近赤外線
を照射し、試料から反射された近赤外線を測定して、特
定波長成分の減衰量から試料に含まれる成分を特定する
にあたり、前記近赤外線を照射する分散状態の試料の面
積を、試料単体の片側面積の５０倍以上とすることを特
徴として成る。この発明によれば、葉の表裏、茎等、成
分分布の相違する茶葉等の試料を、裁断等の前処理また
はセルへの詰め替えを要することなく、測定誤差の僅少
な成分分析を行うことができる。
【００１１】また請求項２記載の茶葉成分分析方法は、
前記要件に加え、前記分散状態の試料または近赤外線の
照射装置のいずれか一方または双方を移動させ、分散状
態の試料の広範囲にわたって近赤外線を照射することを
特徴として成る。この発明によれば、分散状態にある茶
葉等の表面に対して広範囲にわたって近赤外線を照射す
ることで、多量のデータを収集することができ、これら
データの平均を採ることで測定誤差を僅少とすることが
できる。
【００１２】更にまた請求項３記載の茶葉成分分析方法
は、前記請求項２記載の要件に加え、前記分散状態の試
料または近赤外線の照射装置のいずれか一方または双方
の移動は、分散状態の試料を収容したセル等の容器また
は近赤外線の照射装置のいずれか一方または双方を回転
させることで行うことを特徴として成る。この発明によ
れば、分散状態の茶葉等の試料の表面全域に対して近赤
外線を照射することができ、試料をより広範囲にわたっ
て測定することで、測定誤差をより僅少とすることがで
きる。
【００１３】更にまた請求項４記載の茶葉成分分析方法
は、前記要件に加え、曇りガラス状に加工した透光性部
材を底板とする皿状のセルに前記試料を分散状態に収容
し、このセルの下方から近赤外線を照射して近赤外線を
散乱させることで、試料に対して不特定の入射角で近赤
外線を照射することを特徴として成る。この発明によれ
ば、茶葉等の試料への近赤外線の浸透が安定して吸光度
のバラツキが減少し、安定した測定を行うことができ
る。
【００１４】更にまた請求項５記載の茶葉成分分析方法
は、前記請求項４記載の要件に加え、前記試料を前記透
光性部材に対して押し付け、試料同士の隙間を軽減した
状態で近赤外線を照射することを特徴として成る。この
発明によれば、茶葉等の試料同士の隙間の軽減により試
料への近赤外線の浸透が安定して吸光度のバラツキが減
少し、安定した測定を行うことができる。
【００１５】更にまた請求項６記載の茶葉成分分析方法
は、前記請求項５記載の要件に加え、前記透光性部材に
対する試料の押し付けは、表面を弾性部材とした中空状
部材に対して空気を注入し、この弾性部材を膨張させて
行うことを特徴として成る。この発明によれば、分散状
態の茶葉等の試料の表面全域に対して均一な押圧を行う
ことができ、茎等による茶葉間の隙間を無くすことで試
料への近赤外線の浸透が安定して吸光度のバラツキが減
少し、安定した測定を行うことができる。
【００１６】また請求項７記載の茶葉成分分析装置は、
近赤外線照射装置と、試料単体の片側面積の５０倍以上
の底面積を有する茶葉収容部とを具え、前記近赤外線照
射装置による茶葉収容部への近赤外線の照射位置を可変
とする機構を具えたことを特徴として成る。この発明に
よれば、分散状態にある葉の表裏、茎等、成分分布の相
違する茶葉の表面に対して広範囲にわたって近赤外線を
照射することで、多量のデータを収集することができ、
これらデータの平均を採ることで測定誤差を僅少とする
ことができる。また葉の表裏、茎等、成分分布の相違す
る茶葉を、裁断等の前処理またはセルに対して詰め替え
作業を行わなくとも充分な測定精度を得られる。
【００１７】更にまた請求項８記載の茶葉成分分析装置
は、前記請求項７記載の要件に加え、前記近赤外線の照
射位置を可変とする機構は、前記茶葉収容部を回転させ
る機構であることを特徴として成る。この発明によれ
ば、分散状態の茶葉の表面全域に対して近赤外線を照射
することができ、多数のデータを採取できるので測定誤
差をより僅少とすることができる。
【００１８】更にまた請求項９記載の茶葉成分分析装置
は、前記請求項７記載の要件に加え、前記近赤外線の照
射位置を可変とする機構は、前記近赤外線照射装置を移
動させる機構であることを特徴として成る。この発明に
よれば、分散状態の茶葉の表面全域に対して近赤外線を
照射することができ、多数のデータを採取できるので測
定誤差をより僅少とすることができる。
【００１９】更にまた請求項１０記載の茶葉成分分析装
置は、前記請求項７、８または９記載の要件に加え、前
記茶葉収容部の底面を透光性部材によって構成し、茶葉
収容部に収容された試料を、透光性部材に対して押圧す
るための機構を具えることを特徴として成る。この発明
によれば、茶葉同士の隙間の軽減により茶葉への近赤外
線の浸透が安定して吸光度のバラツキが減少し、安定し
た測定を行うことができる。
【００２０】更にまた請求項１１記載の茶葉成分分析装
置は、前記請求項１０記載の要件に加え、前記試料を透
光性部材に対して押圧するための機構は、エアバッグで
あることを特徴として成る。この発明によれば、分散状
態の茶葉の表面全域に対して均一な押圧を行うことがで
き、茎等による茶葉間の隙間を無くすことで茶葉への近
赤外線の浸透が安定して吸光度のバラツキが減少し、安
定した測定を行うことができる。
【００２１】更にまた請求項１２記載の茶葉成分分析装
置は、前記請求項１０または１１記載の要件に加え、前
記透光性部材は試料の収容面または近赤外線の照射面の
いずれか一方または双方を曇りガラス状に加工したこと
を特徴として成る。この発明によれば、茶葉への近赤外
線の浸透が安定して吸光度のバラツキが減少し、安定し
た測定を行うことができる。そしてこれら各請求項記載
の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下本発明の「茶葉成分分析方法
並びにその装置」について、まず茶葉成分分析装置１に
ついて構成を説明し、続いてその作動状態を説明しなが
ら併せて茶葉成分分析方法について説明する。本発明の
茶葉成分分析装置１は、図１、図２及び図３に示すよう
に鋼材を適宜矩形状に組んだ機枠Ｆに対して近赤外線照
射装置２、茶葉収容部４、押圧機構７及び制御盤８を具
えて成り、前記茶葉収容部４に収容した試料の一例であ
る生茶葉Ａに対し近赤外線照射装置２から近赤外線を照
射し、判定波長成分の減衰量から生茶葉Ａの成分分析を
行うのである。この分析を行うため、前記近赤外線照射
装置２は照射装置移動機構３によって測定エリアにおけ
る照射位置を移動自在に構成される。また前記茶葉収容
部４はセル回転機構５によって実質的な収容部であるセ
ル４０を測定エリアにおいて回転可能に構成し、更にこ
のセル４０は収容した生茶葉Ａを排出できるように、こ
のものを支持する透光板フレーム４１と一体的に、収容
面を反転するように回動機構６によって回動可能に構成
されて成る。
【００２３】以下上述した諸部材について更に詳細に説
明する。まず近赤外線照射装置２は、試料内に含まれる
成分は個々の成分毎に近赤外線領域の特定の波長成分を
吸収するという特性を利用し、試料で反射された拡散反
射光の特定波長成分の減衰量を算出し、試料に含まれる
成分情報（成分の特定、成分の量）を認識するようにし
たものである。
【００２４】そしてその構成は、図７のブロック図に示
すように、近赤外線を輻射するハロゲン光源等を適用し
た光源１１からの近赤外線を、複数のレンズを組み合わ
せて成るレンズ系１２によって集光し、チョッパ１３に
よって光変調をかけ、フィルタ１４によって特定波長域
の成分のみを通過させ、後述するヘッド２０に送り込む
ための系を構成して成る。また前記フィルタ１４は、成
分毎に吸収される周波数帯域が異なることに因み、複数
枚を具えるとともに、使用するフィルタ１４を切り替え
る機構を具えるものとする。
【００２５】ヘッド２０は図４に拡大して示すように空
洞球内壁に拡散反射率の高い白色塗料を塗布するかある
いは金メッキした積分球２１の中心軸の両端に、投光部
２５と検出窓２２とを具えて成るものであり、この検出
窓２２は積分球２１の表面を窓枠状に切除するとともに
この部分に一例として石英ガラスを嵌め込んで成るもの
である。そして前記投光部２５には前記フィルタ１４の
後段の伝播経路となる投光ファイバ２３が挿入されると
ともに、その先端は前記検出窓２２に対して密接状態に
臨ませて位置させる。
【００２６】更に前記投光部２５側の半球部分に受光部
２６を設けるものであって、ここには後述する受光ファ
イバ２４の先端が前記積分球２１内に臨むようにして接
続される。因みに本実施の形態では上述したヘッド２０
の構成は、一例として本出願人による出願である特開平
７−３０１５９８号「光センサープローブ」に開示した
ものを採用した。
【００２７】前記受光ファイバ２４の他端は、一例とし
てＰｂＳ薄膜を酸化しながら基板上に形成したｐｎ型の
半導体を素子とする赤外線センサ１５に臨ませて成り、
この赤外線センサ１５の出力は適宜増幅装置を経由する
等して制御盤８内に具えた演算部に伝送される。
【００２８】また前記赤外線センサ１５は、ｐｎ接合部
に光が照射されると光伝導現象が生じて抵抗値が低下す
るという原理を応用したものであり、前記抵抗値の変化
量は極めて少ないため、チョッパ１３を併用して抵抗変
化を暗抵抗と比較して測定するように構成したものであ
る。従って赤外線センサ１５として前記ＰｂＳタイプ以
外のものを採用する場合には、前記チョッパ１３は不要
となる。
【００２９】また詳細な説明は後述するが、前記測定原
理に因みこの実施の形態の装置は、標準反射板１６を機
枠Ｆに対して具えて成るものであり、この設置位置は後
ほど定義する近赤外線照射装置２の退却位置において、
前記ヘッド２０における検出窓２２と対向する位置とす
る。
【００３０】次に照射装置移動機構３について説明す
る。このものは前記近赤外線照射装置２を機枠Ｆの長手
方向（図３における左右方向）に沿って平行移動させる
ための装置であって、図４に示すように前記機枠Ｆの下
部の鋼材に対して送りガイド３０を敷設し、この送りガ
イド３０に対して前記近赤外線照射装置２を搭載した送
りステージ３１を摺動可能に嵌合させて成る。この送り
ステージ３１の側面にはスクリューブロック３２が装着
されるとともに、このスクリューブロック３２にはスク
リューシャフト３３が螺合される。このスクリューシャ
フト３３の一端は適宜の減速機構３４を介在させてモー
タＭ1 の出力軸に接続される。また前記近赤外線照射装
置２を搭載した送りステージ３１の進行方向の面には、
進行方向に向かって下降する斜面を形成するシュート９
を取り付ける。
【００３１】因みに上記照射装置移動機構３による近赤
外線照射装置２の移動について、モータＭ1 から遠ざか
る移動を進行と定義し、モータＭ1 に近づく移動を退却
と定義する。また近赤外線照射装置２の可動範囲のう
ち、退却方向の終端を退却位置と定義する。
【００３２】次に本発明の特徴的構成である茶葉収容部
４について説明するのであるが、構造上関連の深いセル
回転機構５及びセル回動機構６についても同時に説明す
る。まず茶葉収容部４は実質的な生茶葉Ａ等の試料の収
容部材となるセル４０を有するのであり、図５に示すよ
うに円管状の透光板フレーム４１の底部に対して一例と
して石英ガラスから成る透光板４２を嵌め込んで構成さ
れる。この茶葉収容部４の底面積（透光板４２の面積）
は、請求項７で定義したように試料単体の片側面積の５
０倍以上とするのであり、本実施の形態では試料として
裁断等の前処理を施していない原形状態（摘採した状
態）の生茶葉Ａ（片側面積約６ｃｍ2 ）を用いるため、
一例として透光板４２の直径を２７ｃｍとし、茶葉収容
部４の底面積を生茶葉Ａの片側面積の約９５倍とした。
ここで片側面積とは、生茶葉Ａのような薄板状の試料は
表裏いずれかの面を下方にして堆積し、このときの下方
面が被測定面となるため、この被測定面の面積を指すも
のである。因みに前記茶葉収容部４の底面積は、測定精
度を向上するためには広ければ広いほど好ましいのであ
るが、茶葉成分分析装置１の大型化を招かないようにす
るのが好ましく、半径約１０〜２０ｃｍ程度とし、試料
単体の片側面積の５０〜２００倍に設定するのが好適で
ある。
【００３３】また前記透光板フレーム４１は断面形状を
図５に拡大して示すように、Ｆ字形に形成し、近赤外線
の反射を防ぐために少なくとも内周部分を黒色に塗装し
ておくことが好ましい。
【００３４】また前記透光板４２は請求項１２で定義し
たように、一例としてサンドブラスト加工等により曇り
ガラス状に加工したものとする。
【００３５】そして前記透光板フレーム４１の底面に対
しては後述するセル回転機構５の構成要素の一つである
従動ギヤ５３が装着されるのであり、このものは一例と
して外周にギヤを刻設した円環状の部材である。
【００３６】前記セル４０は、このものより大きめの内
径寸法の円環状部材であるセル支持フレーム５０の内側
に支持されるのであって、セル支持フレーム５０の内周
部分の下面には支持ローラ５１ａを水平方向に軸を設定
して、セル支持フレーム５０の同一円周上の複数個所に
装着し、更に支持ローラ５１ｂを垂直方向に軸を設定し
て、セル支持フレーム５０の同一円周上の複数個所に装
着して成る。またセル支持フレーム５０の外周部分の適
宜の位置には、ブラケット等を用いて軸が下方に位置す
るようにしてモータＭ2 を具えるものであり、この軸に
は駆動ギヤ５２が取り付けられる。
【００３７】そして前記セル４０とセル支持フレーム５
０とを組み合わせることでセル回転機構５を構成するの
であり、前記支持ローラ５１ａを透光板フレーム４１の
Ｆ字形断面の水平部分に当接するようにして組み付け、
また前記支持ローラ５１ｂを透光板フレーム４１のＦ字
形断面の垂直部分に当接するようにして組み付ける。更
に前記駆動ギヤ５２と前記従動ギヤ５３との間に歯付ベ
ルト５４を巻回する。
【００３８】因みに本実施の形態では、前記照射装置移
動機構３による近赤外線照射装置２の移動軌跡を、前記
セル４０の直径と重なるように設定することで、後述す
る図９に示す透光板４２上の近赤外線の照射ポイントの
中心が描く軌跡が透光板４２の中心を通るものとした。
【００３９】次にセル回動機構６について説明する。セ
ル回動機構６は前記セル４０を一体的に具えたセル支持
フレーム５０を機枠Ｆに対して回動自在に保持する機構
であって、ここでいう回動とは水平に設けた回転軸６０
を中心とした回転運動を意味するものである。まず図５
に示すように前記セル支持フレーム５０に対しては、直
径延長線上の外周側面にそれぞれ回転軸６０を取り付け
る。一方、機枠Ｆに対しては上部に対向して位置する一
対の鋼材に対してそれぞれ軸受６１を取り付けるととも
に、一方の軸受６１の側方に位置するようにラック６３
を摺動自在に具え、このラック６３を鋼材に固定された
シリンダ６４のロッドに接続する。そして前記軸受６１
に対して前記セル支持フレーム５０に具えた回転軸６０
を軸支するとともに、一方の回転軸６０に対してピニオ
ン６２を取り付け、このピニオン６２を前記ラック６３
に対して噛み合わせる。
【００４０】次に押圧機構７について説明する。このも
のは前記セル４０内に収容された試料を透光板４２に対
して押圧するための機構であって、直接的に押圧作用部
となる押圧盤７０を具えて成る。この押圧盤７０は図６
に示すように前記セル４０を構成する透光板フレーム４
１の内径よりもやや小さめに直径寸法を設定した非通気
性の円盤状部材であって、下面に対してゴム等、非通気
性の伸縮可能な弾性部材から成る拡張膜７１を、一例と
して円環状の保持枠７２を用いて拡張膜７１の外周部分
を密着状態に取り付けて、中空状のエアバッグを形成し
て成る。また押圧盤７０の上面中心部には孔を穿設する
とともにパイプ７３が取り付けられ、更にこのパイプ７
３に対してエアホース７３ａを取り付ける。
【００４１】一方、機枠Ｆに対しては図２に示すように
垂直状態の鋼材に沿ってリニアガイド７４を取り付ける
のであり、このリニアガイド７４には摺動片７４ａを具
えて成る。また前記摺動片７４ａには直角にアーム７５
を取り付けるのであり、このアーム７５の先端には接合
部が回転可能なカプラ７３ｂを具えて成る。そしてこの
カプラ７３ｂに対して前記エアホース７３ａが接続され
る。また前記アーム７５の基端部にはその下面にシリン
ダ７６のロッド７６ａが取り付けられる。そして機枠Ｆ
上の適宜の位置にコンプレッサ７７を具えるものであっ
て、ホースを用いて前記カプラ７３ｂと接続する。
【００４２】また測定終了後に、透光板４２に付着した
試料を吹き飛ばすための空気を噴出するノズル７８を設
けるものであって、このものは図２に示すように機枠Ｆ
に対して一例として適宜のシリンダ７８ａによって駆動
されるリンク機構によって回動自在に取り付けて成る。
このノズル７８は適宜切り替えバルブを具えたホースに
よって前記コンプレッサ７７に接続される。
【００４３】本発明の茶葉成分分析装置１は上述のよう
にして構成されるのであり、一例として製茶工場におけ
る受入工程に設置される。以下このものを用いた本発明
の「茶葉成分分析方法」について説明するが、本実施の
形態では製茶工場に搬入された摘採後未処理の生茶葉Ａ
を試料とする。
【００４４】（１）標準反射板の測定 茶葉成分分析装置１の始発状態は、図８（ａ）に示すよ
うに近赤外線照射装置２が退却位置に位置し、セル４０
は収容面を上方にした水平状態であり、更に押圧盤７０
は上昇した状態である。この状態で近赤外線照射装置２
のヘッド２０は標準反射板１６に臨んでいるのであり、
光源１１から輻射された近赤外線は、レンズ系１２によ
って集光され、チョッパ１３によって光変調がかけら
れ、更にフィルタ１４によって特定波長域の成分のみが
投光ファイバ２３内を伝播し、検出窓２２を通過して標
準反射板１６に至る。
【００４５】標準反射板１６で反射した近赤外線は再び
検出窓２２を通過して積分球２１内に進行し、ここで拡
散反射をして平均化された後に受光ファイバ２４に侵入
し、赤外線センサ１５に至るのであって、光伝導現象で
生じた抵抗値変化量は制御盤８内のデータ処理装置によ
って処理される。つまり上述の標準反射板１６を用いた
測定によって、検出目的の成分が存在しない場合の抵抗
値変化量を把握するものであって、このため検出対象の
成分に応じたフィルタ１４を切り替えて、標準反射板１
６を用いた測定を複数回行うことになる。また測定結果
の信頼性を向上するために同一のフィルタ１４を用いた
測定を複数回行い、その平均値を採ることが好ましい。
なお上述した標準反射板１６を用いた測定は、試料の測
定後再び近赤外線照射装置２が退却位置に位置した際に
行ってもよいし、更に試料の測定前後二回にわたって行
ってもよい。
【００４６】（２）生茶葉の投入 そして製茶工場に持ち込まれた生茶葉Ａをサンプリング
し、１ｋｇ程度をセル４０内に均等に投入する。もちろ
んこの際、雨滴等の付着した生茶葉Ａの場合には適宜露
引き等を行い、余剰な水分を除去しておく。
【００４７】（３）押圧盤の下降及び拡張膜の拡張 次いで押圧機構７を起動するものであり、まずシリンダ
７６を収縮して押圧盤７０を降下させ、このものをセル
４０内のあらかじめ設定された空間に位置させる。そし
てコンプレッサ７７を起動して圧搾空気を供給するもの
であり、これによって押圧盤７０の拡張膜７１がエアバ
ッグ状に膨らむため、この拡張膜７１によって生茶葉Ａ
を透光板４２に対して押し付けて生茶葉Ａ同士の隙間を
軽減した状態とする。
【００４８】（４）測定 （ａ）セルの回転 次にセル回転機構５を起動するのであり、モータＭ2 を
駆動してセル４０を一例として６０ｒｐｍの回転速度で
回転させる。
【００４９】（ｂ）近赤外線照射装置の移動及び測定デ
ータの収集 次いでモータＭ1 を駆動して照射装置移動機構３を起動
し、近赤外線照射装置２を進行させるのであり、一例と
して３ｃｍ／ｓの進行速度とする。この移動によって近
赤外線照射装置２におけるヘッド２０が、セル４０にお
ける透光板４２に臨んだときに、近赤外線照射装置２を
起動して測定データの収集を開始する。
【００５０】このとき透光板４２上での近赤外線照射ポ
イントの中心が描く軌跡は図９（ａ）に示す様にスパイ
ラル状になるものであり、図９（ｂ）に示すような近赤
外線照射装置２の進行時の往路（透光板４２の直径の一
端から他端に至る経路）で二本の照射軌跡Ｌ1 及び照射
軌跡Ｌ2 を描き、また退却時の復路（透光板４２の直径
の一端から他端に至る経路）でも二本の照射軌跡Ｌ1 及
び照射軌跡Ｌ2 を描く。
【００５１】上述のように近赤外線照射装置２の一回の
往復で、近赤外線照射ポイントの中心は四本のスパイラ
ル状の軌跡を描くため、広範囲にわたってデータを収集
することができるのであり、各軌跡毎に検出対象の成分
に応じたフィルタ１４を切り替えることで複数の成分を
対象とした測定を行うことができる。また、複数の軌跡
で同一のフィルタ１４を用いた測定を行い、その平均値
を採るようにしてもよい。
【００５２】そして測定データは制御盤８内のデータ処
理装置に伝送され、標準反射板１６を用いた時の測定デ
ータと比較することで含有成分量を算出し、生茶葉Ａの
等級が決定される。そしてこれらデータと、トラックス
ケール等により別途測定された母集団全体の重量値とか
ら受入金額が決定されるものであり、適宜精算機等によ
って伝票等をプリントアウトする。因みに前記生茶葉Ａ
の等級の決定には、一定の基準値毎に等級付けする絶対
評価方法と、例えばその日に受け入れた全生茶葉Ａをあ
らかじめ決めた割合で等級付けする相対評価方法とがあ
る。
【００５３】（５）生茶葉の排出 （ａ）押圧盤の上昇 上述のようにして測定が終了したらモータＭ2 を停止し
てセル４０の回転を停止し、シリンダ７６を伸長させて
押圧盤７０を上昇させる。
【００５４】（ｂ）セルの回動 次いで近赤外線照射装置２が退却位置に戻ったことを適
宜のセンサあるいはモータＭ1 の回転等によって検知し
たら、セル回動機構６を起動するのであって、シリンダ
６４を伸長させてラック６３を駆動し、ピニオン６２を
取り付けた回転軸６０に回転力を与えて、図８（ｄ）に
示すようにセル支持フレーム５０に保持されたセル４０
の収容面側を下方に設置したコンテナ１０に臨ませる。
セル４０内に収容されていた生茶葉Ａは直接あるいはシ
ュート９に導かれて、機枠Ｆの下部に置かれたコンテナ
１０内に落下するのであり、透光板４２に付着した生茶
葉Ａについては、シリンダ７８ａを起動してノズル７８
の噴出口を透光板４２に臨ませ、セル回転機構５を起動
してセル４０を回転させながらエアを噴出して吹き飛ば
す。コンテナ１０内に収容された生茶葉Ａは再び母集団
に戻され、以降製茶工場において加工されるのである。
【００５５】
【他の実施の形態】本発明は上述の実施の形態を基本の
実施の形態とするものであるが、本発明の技術的思想に
基づき、以下に示すような実施の形態を採ることもでき
る。まずセル４０は、その構成を図１０に示すように透
光性部材によって構成した円筒状とすることもできるも
のであり、円筒内部にエア注入によって膨張する中空状
のゴム柱体４３を配し、このゴム柱体４３によって生茶
葉Ａを円筒側周に対して押し付け、生茶葉Ａ同士の隙間
を軽減した状態とするものである。この場合、セル回転
機構５は前記円筒状のセル４０を断面形状である円の中
心を軸として回転するように構成し、また照射装置移動
機構３は近赤外線照射装置２をセル４０の高さ方向に移
動するような構成とすることで、近赤外線の照射ポイン
トの中心の軌跡を、円筒に巻かれたコイル状にすること
ができ、分散状態の生茶葉Ａの表面全域に対して近赤外
線を照射することができる。
【００５６】またセル回転機構５ついては、図１１に示
すような構成を採ることができる。まず図１１（ａ）に
示すものは、透光板フレーム４１の底部に装着した従動
ギヤ５３と、モータＭ2 に具える駆動ギヤ５２とを噛み
合わせるようにしたものである。また図１１（ｂ）に示
すものは、前記駆動ギヤ５２と従動ギヤ５３とをスプロ
ケットとし、従動ギヤ５３と駆動ギヤ５２にチェーン５
５を巻回するようにしたものである。
【００５７】また先の実施の形態では、生茶葉Ａを透光
板４２に対して押し付けるにあたっては押圧盤７０を用
いたが、適宜複数のエアノズルを透光板４２に対して臨
ませた状態で具え、このエアノズルから噴出する空気流
によって行うようにしてもよい。
【００５８】また前記押圧盤７０に圧力センサを具える
ことで、等級付けの他の判断要素である嵩密度を計るこ
ともできる構成とすることができる。
【００５９】また先の実施の形態においては、製茶工場
に搬入された摘採後未処理の生茶葉Ａを試料として成分
分析を行ったが、本発明は製茶工場における各工程で加
工中の茶葉に対しても適用することができる。すなわち
例えば蒸し工程においては蒸し葉をサンプリングしてそ
のままの状態で試料とし、成分分析終了後に再びライン
に戻すことで、以降の加工を施し、最終的に製品茶とす
ることができる。
【００６０】更にまた本発明の茶葉成分分析方法並びに
茶葉成分分析装置１は、米、たばこの葉、木材チップ、
加工食品等、製品品質の管理において含有成分及び水分
の測定が行われるすべての分野に適用することができ
る。
【００６１】
【発明の効果】本発明によれば、試料たる生茶葉Ａに近
赤外線を照射し、その反射光を計測することで算出され
る生茶葉Ａに吸収された周波数成分から生茶葉Ａの含有
成分を特定する手法を、より正確に行うことができる新
規な茶葉成分分析方法並びにその装置を提供することが
でき、これによって生茶葉Ａの等級決定を公平に行うこ
とができる。また成分分析に用いた試料は、裁断等の前
処理を一切行っていないので、このものを製茶加工する
ことができ、試料を無駄にしなくて済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の茶葉成分分析装置を示す斜視図であ
る。
【図２】同上側面図である。
【図３】同上正面図である。
【図４】近赤外線照射装置並びに照射装置移動機構を示
す斜視図である。
【図５】茶葉収容部、セル回転機構並びにセル回動機構
を示す斜視図である。
【図６】押圧盤を示す斜視図及び縦断側面図である。
【図７】本発明の茶葉成分分析装置の原理を示すブロッ
ク図である。
【図８】本発明の茶葉成分分析装置の作動状態を段階的
に示す説明図である。
【図９】透光板上に照射された近赤外線の軌跡を示す平
面図及び透光板と近赤外線照射装置との位置関係を示す
縦断側面図である。
【図１０】セルの他の実施の形態を示す斜視図及び正面
図である。
【図１１】セル回転機構の他の実施の形態を示す平面図
である。
【符号の説明】
１ 茶葉成分分析装置 ２ 近赤外線照射装置 ３ 照射装置移動機構 ４ 茶葉収容部 ５ セル回転機構 ６ セル回動機構 ７ 押圧機構 ８ 制御盤 ９ シュート １０ コンテナ １１ 光源 １２ レンズ系 １３ チョッパ １４ フィルタ １５ 赤外線センサ １６ 標準反射板 ２０ ヘッド ２１ 積分球 ２２ 検出窓 ２３ 投光ファイバ ２４ 受光ファイバ ２５ 投光部 ２６ 受光部 ３０ 送りガイド ３１ 送りステージ ３２ スクリューブロック ３３ スクリューシャフト ３４ 減速機構 ４０ セル ４１ 透光板フレーム ４２ 透光板 ４３ ゴム柱体 ５０ セル支持フレーム ５１ａ 支持ローラ ５１ｂ 支持ローラ ５２ 駆動ギヤ ５３ 従動ギヤ ５４ 歯付ベルト ５５ チェーン ６０ 回転軸 ６１ 軸受 ６２ ピニオン ６３ ラック ６４ シリンダ ７０ 押圧盤 ７１ 拡張膜 ７２ 保持枠 ７３ パイプ ７３ａ エアホース ７３ｂ カプラ ７４ リニアガイド ７４ａ 摺動片 ７５ アーム ７６ シリンダ ７６ａ ロッド ７７ コンプレッサ ７８ ノズル ７８ａ シリンダ Ａ 生茶葉 Ｆ 機枠 Ｌ1 照射軌跡 Ｌ2 照射軌跡 Ｍ1 モータ Ｍ2 モータ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 分散させた試料に対して近赤外線を照射
    し、試料から反射された近赤外線を測定して、特定波長
    成分の減衰量から試料に含まれる成分を特定するにあた
    り、前記近赤外線を照射する分散状態の試料の面積を、
    試料単体の片側面積の５０倍以上とすることを特徴とす
    る茶葉成分分析方法。
  2. 【請求項２】 前記分散状態の試料または近赤外線の照
    射装置のいずれか一方または双方を移動させ、分散状態
    の試料の広範囲にわたって近赤外線を照射することを特
    徴とする請求項１記載の茶葉成分分析方法。
  3. 【請求項３】 前記分散状態の試料または近赤外線の照
    射装置のいずれか一方または双方の移動は、分散状態の
    試料を収容したセル等の容器または近赤外線の照射装置
    のいずれか一方または双方を回転させることで行うこと
    を特徴とする請求項２記載の茶葉成分分析方法。
  4. 【請求項４】 曇りガラス状に加工した透光性部材を底
    板とする皿状のセルに前記試料を分散状態に収容し、こ
    のセルの下方から近赤外線を照射して近赤外線を散乱さ
    せることで、試料に対して不特定の入射角で近赤外線を
    照射することを特徴とする請求項１、２または３記載の
    茶葉成分分析方法。
  5. 【請求項５】 前記試料を前記透光性部材に対して押し
    付け、試料同士の隙間を軽減した状態で近赤外線を照射
    することを特徴とする請求項４記載の茶葉成分分析方
    法。
  6. 【請求項６】 前記透光性部材に対する試料の押し付け
    は、表面を弾性部材とした中空状部材に対して空気を注
    入し、この弾性部材を膨張させて行うことを特徴とする
    請求項５記載の茶葉成分分析方法。
  7. 【請求項７】 近赤外線照射装置と、試料単体の片側面
    積の５０倍以上の底面積を有する茶葉収容部とを具え、
    前記近赤外線照射装置による茶葉収容部への近赤外線の
    照射位置を可変とする機構を具えたことを特徴とする茶
    葉成分分析装置。
  8. 【請求項８】 前記近赤外線の照射位置を可変とする機
    構は、前記茶葉収容部を回転させる機構であることを特
    徴とする請求項７記載の茶葉成分分析装置。
  9. 【請求項９】 前記近赤外線の照射位置を可変とする機
    構は、前記近赤外線照射装置を移動させる機構であるこ
    とを特徴とする請求項７記載の茶葉成分分析装置。
  10. 【請求項１０】 前記茶葉収容部の底面を透光性部材に
    よって構成し、茶葉収容部に収容された試料を、透光性
    部材に対して押圧するための機構を具えることを特徴と
    する請求項７、８または９記載の茶葉成分分析装置。
  11. 【請求項１１】 前記試料を透光性部材に対して押圧す
    るための機構は、エアバッグであることを特徴とする請
    求項１０記載の茶葉成分分析装置。
  12. 【請求項１２】 前記透光性部材は試料の収容面または
    近赤外線の照射面のいずれか一方または双方を曇りガラ
    ス状に加工したことを特徴とする請求項１０または１１
    記載の茶葉成分分析装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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