KR100434741B1 - 갑각류 잔여 껍질의 검출후 제거방법 과 이를 수행하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 껍질을 제거항 새우 및 게 등의 갑각류에 있어서, 잔여 껍질의 존재 여부를 검사하기 위한 검출방법 및 배제방법과 이를 수행하는 장치에 관한 것이다.

껍질을 제거한 갑각류(20)에 특정파장대의 빛을 조사하는 조사수단(1)과, 당해 갑각류를 향하여 배치된 CCD 카메라(40)와, 당해 CCD 카메라를 통하여 받아들여지는 화상으로부터 얻어진 형광강도 정보에 기초하여, 갑각류에 잔여 껍질의 존재 여부를 판단하는 수단(41)을 포함하여 구성되고, 당해 판정수단(41)로부터 얻어진 정보에 의하여 잔여 껍질이 존재하는 갑각류는, 제거수단(5, 6, 7)에 의해 제거된다.

Description

갑각류 잔여 껍질의 검출후 제거방법 과 이를 수행하는 장치{Method and device fo detecting/removing crustacean with untorn shell}

본 발명에서 사용된 '새우'라는 용어는 새우뿐만 아니라 랍스터(lobster) 및 새우와 유사한 갑각류를 포함하는 것으로 한다.

외식산업의 번성과 함께 다양한 종류의 식재료가 식품공장에서 대량으로 동시에 획일적인 방법에 의하여 처리되게 되었다. 새우 및 게 등의 갑각류도 마찬가지여서 껍질 벗겨낸 상태의 갑각류가 식품 공장에 대량으로 반입되어 각종 가공식품 및 레토르트식품의 일 재료로 사용되고 있다.

갑각류는 일반적으로 어장 근처에서 이루어지는 껍질 벗기는 작업을 거쳐 냉동된 후, 살 부분만이 식품공장에 반입된다. 껍질 벗기는 작업은 수작업에 의해 행해지는 경우가 많으며, 이 과정에서 살과 껍질의 분리는 비교적 양호하게 행해진다. 그러나, 작업에 완벽을 기하는 것이 어렵고 살에 껍질이 남아있는 상태로 또는 제거된 껍질과 다리가 혼입된 상태로 식품공장에 반입될 가능성을 배제할 수 없다. 따라서, 종래에는 꾸러미 상태로 반입된 껍질을 제거한 갑각류를 꾸러미를 풀어서 껍질이 혼입되어 있는지의 여부와 살 부분에 제거되지 않은 껍질이 남아있는지의 여부를 육안으로 관찰하여 판별하고 만약 껍질이 존재하는 경우에는 이를 사람의 손으로 제거하는 방법이 사용되어 왔다.

대부분의 갑각류는 열처리를 행하면 껍질이 변색하므로 육안으로 껍질과 살을 식별하는 것은 비교적 용이하다. 그러나 열처리 전에는 살과 껍질이 모두 백색계열의 색을 띠는 경우가 많고, 또한 잔존하는 껍질이 매우 작은 경우가 대부분이기 때문에 살과 껍질을 육안으로 분별하기가 어렵기 때문에 잔여 껍질이 간과되는 경우도 종종 발생한다. 껍질이 가공식품이나 레토르트식품에 혼입되면 소비자의 입맛을 상하게 하므로 상품가치가 저하되는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 껍질을 제거한 갑각류에 잔여 껍질이 존재하는지의 여부를 용이하고 확실하게 식별할 수 있을 뿐만 아니라, 껍질이 존재하는 경우에는 그것을 제거하도록 하는 갑각류 잔여 껍질의 검출후 제거방법 과 이를 수행하는 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 갑각류 잔여 껍질의 검출후 제거방법 과 이를 수행하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 껍질을 제거한 새우, 게 등의 갑각류에 분리되지 않은 잔여 껍질이 존재하는지의 여부를 검사하는 데에 적합한 검출후 제거방법과 이를 수행하는 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 껍질을 제거한 갑각류 잔여 껍질의 검출후 제거방법 과 이를 수행하는 장치의 일 실시예를 설명한 그림이다.

도 2는 본 발명에 의한 껍질을 제거한 갑각류 잔여 껍질의 검출후 제거방법 과 이를 수행하는 장치의 다른 실시예를 설명한 그림이다.

도 3은 새우에 파장이 다른 광선을 조사하고 흑백 CCD 카메라로 수확한 화상을 화상처리장치로 이원화 처리하여 표시장치 상에 나타낸 그림이다.

도 4a는 흑백 CCD 카메라로 수확한 화상을 화상처리장치로 이원화 처리한 경우의 조도와 검출 화소수와의 관계를, 도 4b는 컬러 CCD 카메라로 수확한 화상을 껍질이 발하는 형광의 색을 지정하여 화상처리한 경우의 조명과 검출화소수의 관계를 표시한 그래프이다.

도 1에 나타낸 바와 같이 껍질을 제거한 갑각류 잔여 껍질의 검출후 제거방법 과 이를 수행하는 장치 10은 새우 20에 빛을 조사하는 광조사수단으로서 광원 1 및 해당 광원에서 방출되는 빛 중의 특정 파장대에 속하는 빛을 선택하여 투과시키는 제 1필터 2, 새우 20으로부터 발생하는 빛 중의 특정 파장대에 속하는 빛을 선택적으로 투과시키는 제 2필터 3, 제 2필터 3을 투과한 빛을 감지하고 그 강도를 판정하는 판정수단 4, 당해 판정수단의 신호에 따라 개폐 동작을 하는 노멀 클로즈 밸브(normal closed valve) 5, 새우 20에 대하여 분출구를 향하게 한 에어노즐 6, 공기탱크 7 및 상기 노멀 클로즈 밸브 5를 사이에 두고 에어노즐 6과 공기탱크 7을 연결시키는 배관 8로 구성된다.

상기 실시예에 있어서, 상기 제 1 필터 2는 피크가 254nm 전후인 빛을 투과시키고 제 2 필터 3은 400nm 이하의 빛을 투과시키도록 되어 있다. 판정수단 4는 제 2 필터 3을 투과한 빛의 강도가 특정치를 초과하는 경우에 노멀 클로즈 밸브 5를 열게 하는 신호를 방출하도록 되어 있고 노멀 클로즈 밸브 5가 열리면 공기탱크 7 내의 압축 공기가 에어노즐 6을 통하여 분출되어 새우 20을 날려보내게 된다.

이 장치에 있어서, 새우 20은 연속적으로 광원 1로부터 빛의 조사범위 내로이송된다. 제 1필터 2를 투과한 254nm 전후의 빛(여기광)은 새우 20에 조사되고 새우 20에 껍질 21이 남아있지 않는 경우에는 판정수단 4는 노멀 클로즈 밸브 5를 열게 하는 신호를 보내지 않고 당해 새우 20은 그대로 본래의 이송경로를 따라서 이송된다. 반면, 껍질 21이 남아 있는 새우 20이 운반되어 들어오는 경우에는 껍질 21로부터 발생되는 형광이 제 2필터 3을 투과하여 판정수단 4에서 검출된다. 판정수단 4는 검출광의 강도가 특정치를 초과한다고 판단되면 노멀 클로즈 밸브 5를 열게 하는 신호를 발한다. 이로 인하여, 에어노즐 6으로부터 방출되는 압축공기에 의하여 새우 20은 이송경로로부터 제거되어 진다.

상기의 예에서는 빛의 강도를 판단하는 판정수단 4를 이용하지만 제 2필터 3을 투과한 빛을 측정자가 관측하여 그 결과에 기초하여 측정자가 직접 노멀 클로즈 밸브 5를 조작하거나 손으로 당해 새우를 제거할 수도 있다. 또한, 제 2 필터 3을 사용함으로써 여기광과 동일한 파장의 빛을 흡수하는 작용을 통하여 조사광선이 산란되어 판정 수단 4와 사용자에 입사하는 것을 방지할 수 있다.

빛의 강도를 판정하는 판정수단 4 대신 흑백 CCD 카메라 혹은 컬러 CCD 카메라를 사용하는 것도 가능하다. 도 2는 CCD 카메라 40을 사용한 경우의 잔여 껍질의 검출장치 및 제거장치에서의 광원 10의 일 예이고 도 1에 나타난 장치에 사용된 부재와 동일한 부재에는 동일 부호를 사용하고 있다. 새우 20으로부터 발생된 빛은 CCD 카메라 40에 의하여 화상신호로서 포착되고 당해 신호는 화상처리장치 41에서 적절한 처리가 이루어진 후 바람직하게는 처리 후의 화상이 표시장치 42에 표시됨과 동시에 화상처리장치 41로부터 발생된 신호에 의하여 상기 노멀 클로즈 밸브 5가 개폐작용을 행하게 된다.

전술한 바와 같이 흑백 CCD 카메라의 경우에는 예를 들어, 살이 흑색처럼 보이는 범위내에서 껍질이 최대한 백색처럼 보이게 되는 임계치를 설정하여 화상신호를 이원화 처리하고 영상영역(화소수)이 특정치를 초과하는 경우에는 화상처리장치 41로부터 노멀 클로즈 밸브 5를 열게 하는 신호를 발생시키게 된다. 컬러 CCD 카메라의 경우에는 전술한 바와 같이, 껍질이 발하는 형광색을 지정하여 화상처리하고 해당하는 영상영역(화소수)이 특정치를 초과하는 경우에는 마찬가지로 화상처리장치 41로부터 노멀 클로즈 밸브 5를 열게 하는 신호를 발생시킨다. 이 경우에도 표시장치 42에 표시되는 영상을 보고 측정자가 노멀 클로즈 밸브 5를 조작할 수도 있고 직접 손으로 당해 새우를 제거할 수도 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 껍질을 제거한 갑각류 잔여 껍질의 검출후 제거방법 과 이를 수행하는 장치에 의하면 육안으로는 용이하지 않은 갑각류 살과 껍질과의 준별을 살에서는 발광하지 않지만 껍질에서는 발광하는 특정한 파장대의 여기광을 조사하고 특정 파장대의 형광이 관측되는지의 여부에 의하여 잔여 껍질이 존재하는 경우에는 그 식별을 용이하면서도 확실하게 행할 수 있으며 또한 껍질을 용이하게 라인으로부터 제거할 수 있다. 따라서, 처리의 자동화 및 신속화가 도모될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명자들은 많은 연구와 실험을 통하여새우 및 게에 특정 파장대의 빛을 조사하면 껍질 부분에서만 특정 파장대의 형광이 발생하는 것을 발견하였다. 본 발명은 이러한 사실을 예의 검토한 결과로서, 껍질을 제거한 갑각류에 특정 파장대의 빛을 조사하고 당해 갑각류로부터 얻은 형광강도 정보에 기초하여 갑각류에 잔여 껍질이 존재하는지의 여부를 판단하고 존재하는 경우에는 그것을 제거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 또 하나의 갑각류 잔여 껍질의 검출후 제거방법 과 이를 수행하는 장치는 껍질을 벗겨낸 상태 갑각류에 특정 파장대의 빛을 조사하고 CCD 카메라(Charge Coupled Device Camera)를 이용하여 얻은 당해 갑각류 화상으로부터 획득된 형광강도 정보에 기초하여 갑각류에 잔여 껍질이 존재하는지의 여부를 판단하고 존재하는 경우에는 그것을 제거하는 것을 특징으로 한다.

여기에서 말하는 '특정 파장대의 빛'이란 갑각류 살 부분보다도 껍질 부분에서 많은 형광을 발하도록 하는 파장대의 빛을 말하고 갑각류가 새우인 경우에는 400nm 이하, 특히 250nm 전후의 파장대의 빛이 이에 해당하며 갑각류가 게인 경우에는 400nm 이하의 파장대의 빛이 여기에 해당된다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 갑각류 잔여 껍질의 검출후 제거방법 과 이를 수행하는 장치는 상기의 방법을 실시하는 데에 적합한 장치로서 껍질을 제거한 갑각류에 특정 파장대의 빛을 조사하는 조사수단과 당해 갑각류로부터 발생하는 형광을 검출하는 수단과 당해 검출 수단에 의하여 얻어진 형광강도 정보에 기초하여 갑각류에 잔여 껍질이 존재하는지의 여부를 판단하는 수단과 당해 판정수단의 정보에 의거하여 당해 갑각류를 제거하는 수단을 포함하여 구성된다.

여기에서 말하는 빛의 조사수단은 상기 파장대의 여기광을 조사하는 수단을 말한다. 광검출수단은 상기 광조사수단에 의해 발생되는 파장대의 빛을 흡수하고 적어도 상기 갑각류가 발하는 형광은 통과시키는 필터가 구비된 것이 좋으며 판정수단은 상기 광검출수단으로부터 획득된 형광강도가 특정치를 넘어서는 경우에는 껍질이 있다고 판단하는 수단이 적합하다. 제거 수단은 상기 판정수단의 껍질이 존재한다는 판단에 기초하여 동작하는 것으로서 예를 들어 껍질 혹은 잔여 껍질이 붙어있는 갑각류를 압축공기를 이용하여 날려보냄으로써 제거하는 것과 같은 수단이 적합하다.

상기 방법을 실시하는 데에 적합한 또 다른 장치는 껍질을 제거한 갑각류에 특정 파장대의 빛을 조사하는 조사수단과 당해 갑각류를 향하도록 배치된 CCD 카메라와 당해 CCD 카메라를 통하여 얻어진 화상으로부터의 형광강도 정보에 기초하여 갑각류에 잔여 껍질이 존재하는지의 여부를 판단하는 수단과 당해 판정수단으로부터의 정보에 의거하여 당해 갑각류를 제거하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 장치에서 빛을 조사하는 수단은 상기 장치에서의 광조사수단과 동일한 것이 좋다. CCD카메라는 공지의 것이어도 좋으며 흑백 CCD 카메라, 컬러 CCD 카메라 모두 사용할 수 있다. 흑백 CCD 카메라를 판정수단으로 사용하는 경우에는 얻어진 화소신호를 각각 이원화 처리하여 갑각류 껍질이 발하는 형광에 의한 화소수가 특정 임계치를 넘어서는 경우에 껍질이 있다고 판단하는 것이 적절하다. 컬러 CCD 카메라를 판정수단으로 사용하는 경우에는 화상처리장치에 있어서 껍질이 발하는 형광의 색을 지정하여 지정된 부분의 화소수가 특정 임계치를 초과하는 경우에는 껍질이 존재한다고 판단하는 것이 적절하다. 제거수단은 상기 장치에서의 제거수단과 동일한 것을 사용한다.

이하, 껍질을 제거한 새우에 잔여 껍질이 존재하는지의 여부를 검사하고 존재하는 경우에는 그것을 제거하는 방법의 구체적인 태양에 대하여 실제의 실험결과와 함께 설명한다. 실험에는 시료로 껍질이 붙어있는 냉동 상태의 새우(욘(yon) 새우)를 해동하고 꼬리의 바로 위쪽 마디의 껍질을 남기고 손으로 껍질을 벗겨내어 사용하였다. 실험에 사용된 냉동 새우의 크기는 1 파운드 당 100~200 마리 정도의 것으로 살 부분에 남아있는 껍질의 크기는 평균 8 mm ×6 mm 정도이었다.

먼저, 광조사수단을 이용하여 440nm, 550nm, 670nm의 3개의 피크 파장을 갖는 통상의 광원으로부터 발생하는 빛(백색광에 근사함)을 광량 1000 μw/cm²전후로 하여 시료에 조사하고 육안으로 살 부분과 껍질 부분의 식별여부를 조사하였으나 육안으로의 식별은 불가능하다는 것을 알 수 있었다. 흑백 CCD 카메라 및 컬러 CCD 카메라에 의해 얻어진 화상을 이용하여 식별가능성을 실험하였으나 이를 통해서도 살 부분과 껍질 부분을 식별하는 것은 불가능하다는 것을 알 수 있었다. 도 3a는 흑백 CCD 카메라를 통하여 얻어진 시료의 화상을 화상처리장치를 거쳐 이원화 처리된 상을 표시장치상에 표시한 것으로서 살과 껍질의 식별이 곤란한 것을 알 수 있다.

한편, 광조사수단을 조정하여 피크 파장이 302nm인 빛(여기광)을 동일한 조건하에 조사한 경우에는 살 부분과 껍질 부분에서 다른 발광특성이 있다는 것을 육안에 의해서 조금이나마 인식할 수 있었다. 시료로부터 발광되는 빛을 피크가 302nm 전후의 파장(즉, 여기광)을 흡수하는 필터를 통과시킨 경우 껍질 부분과 살부분을 구별할 수 있었다. 흑백 CCD 카메라를 이용하여 얻은 시료의 화상자료를 화상처리장치로 이원화 처리하여 표시장치 상에 표시하면 도 3b에 나타난 바와 같이 껍질부분의 살을 어느 정도 인식할 수 있는 경우도 있었다. 그리고 컬러 CCD 카메라를 이용하여 얻어진 화상을 껍질이 발하는 형광색의 3원색(RGB) 각 성분에 대해서 그 상·하한치를 지정하여 화상처리하면 껍질 부분과 살 부분을 명확히 식별할 수 있었다.

실험에서는, 촬영범위를 10 cm ×9.4cm 로 조정한 61200 화소(255×240)의 흑백 CCD 카메라와 촬영범위를 10 cm ×9.6cm 로 조정한 240000 화소(500×480)의 컬러 CCD 카메라를 사용하였다. 도 4a는 당해 흑백 CCD 카메라를 이용하여 얻은 화상을 이원화처리한 경우의 조도와 검출 화소수와의 관계를 도 4b는 당해 컬러 CCD 카메라를 이용하여 얻은 화상을 껍질이 발하는 형광색을 지정하여 화상처리한 경우의 조도와 검출 화소수의 관계를 그래프를 이용하여 나타낸 것이다. 흑백 카메라와 컬러 카메라에서의 해상도비는 약 1 : 2이고, 인식할 수 있는 화소수는 1 : 4 정도일 것으로 예측되었지만 두 그래프를 비교하여 알 수 있는 바와 같이 실제는 10 : 1100(10 μw/cm²의 조건 하에 비교함) 정도이고 컬러 화상을 이용하여 식별하는 편이 껍질과 살의 식별능 면에서 현저히 우월함을 알 수 있었다.

또한, 동일한 조건하에서 피크 파장이 254nm인 빛을 조사한 경우 껍질 부분으로부터 보다 강한 형광이 감지되었다. 또한, 흑백 CCD 카메라를 통하여 인식된 화소수는 도 3c에 나타낸 바와 같이 피크 파장이 320nm인 빛을 조사한 경우에 비하여 크게 증가하였다. 컬러 CCD 카메라를 이용하여 얻은 화상에서도 동일한 경향을 나타내었다. 동일한 조건하에서 피크파장이 352nm인 빛을 조사한 경우 형광의 검출강도는 피크파장이 254 nm인 경우와 거의 동일하였지만 도 3d에 나타낸 바와 같이 흑백 CCD 카메라를 이용하여 얻은 화상을 이원화 처리한 경우에 살 부분과 껍질부분과의 화소수의 차이가 적기 때문에 껍질부분만을 식별해 낼 수 없는데 이는 흑백 카메라가 명도만을 식별할 수 있고 색도를 식별할 수 없기 때문인 것으로 추정된다. 그러나 컬러 CCD 카메라를 이용하여 얻은 화상에서는 껍질 부분과 살 부분을 명확히 식별할 수 있었다.

이상의 실험 결과로부터 새우는 살 부분과 껍질 부분에서의 특정 파장대(예를 들어, 피크파장이 254nm, 302nm, 352nm)의 여기광에 대한 형광의 발광태양이 다르므로 광선택성 필터를 이용하거나 CCD 카메라로부터의 화상정보를 적절히 처리하는 방법에 의하여 당해 여기광에 대하여 껍질 부분으로부터 발생하는 형광을 살 부분으로부터의 형광과 구별하여 선택적으로 추출해 낼 수 있는 것을 알 수 있었다. 광선택성 필터로서는 대개 400nm 이하의 파장을 통과시키거나 또는 흡수하는 필터를 사용하는 것이 적절하다.

중하, 홋코쿠(hokkoku) 붉은 새우, 시아(shia) 새우, 보탄(botan) 새우, 붉은 새우, 우시(ushi) 새우, 코라이(korai) 새우에 대해 동일한 실험을 행한 경우에도 상기 욘새우의 경우와 거의 동일한 결과를 나타내었다. 즉, 어느 것이나 피크가 254nm인 파장의 빛에서 가장 잘 식별할 수 있었다. 따라서 새우에 있어서는 피크가 254nm 전후인 여기광이 껍질의 검출에 가장 적합한 것으로 추정된다. 또한 냉동 바다참게 및 꽃게를 해동시킨 후 새우에 대해 행한 것과 동일한 실험을 행하면 백색광을 조사한 경우에는 살과 껍질을 식별하는 것이 곤란하지만 피크가 254nm, 302nm, 352nm 중 어느 하나의 여기광에서도 명확히 살과 껍질을 식별해 낼 수 있었지만 400nm이상의 파장의 빛에서는 식별이 곤란하였다. 따라서, 게에 있어서는 400 nm이하의 파장대의 빛을 조사하는 것이 껍질의 검출에 가장 적합한 것을 알 수 있었다.

이하, 상기 실험에서 얻어진 결과에 기초하여 실제로 껍질을 제거한 새우(혹은 게)로부터 잔여 껍질의 존재여부를 판단하고 존재하는 경우에는 그것을 제거하는 방법 및 장치에 관하여 설명한다.

Claims (8)

1. 껍질을 제거한 갑각류에 특정 파장대의 빛을 조사하고, 당해 갑각류로부터 얻어지는 형광강도 정보에 기초하여, 잔여 껍질의 존재 여부를 판단하고, 잔여 껍질이 존재하는 경우에는 이를 제거하는 것을 특징으로 하는 갑각류 잔여 껍질의 검출 후 제거방법.
2. 껍질을 제거한 갑각류에 특정 파장대의 빛을 조사하고, CCD 카메라로 당해 갑각류 화상을 받아들여, 이 화상으로부터 얻어진 형광강도 정보에 기초하여, 잔여 껍질의 존재 여부를 판단하고, 잔여 껍질이 존재하는 경우에는 이를 제거하는 것을 특징으로 하는 갑각류 잔여 껍질의 검출 후 제거방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 갑각류가 새우이고, 400nm 이하, 특히 250nm 전후의 파장대의 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 갑각류 잔여 껍질의 검출 후 제거방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 갑각류가 게이고, 400nm 이하의 파장대의 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 갑각류 잔여 껍질의 검출 후 제거방법.
5. 껍질을 제거한 갑각류에 특정 파장대의 빛을 조사하는 조사수단과, 당해 갑각류로부터 발생하는 형광을 검출하는 수단과, 당해 검출수단으로부터의 형광강도 정보에 기초하여, 잔여 껍질의 존재 여부를 판단하는 수단과, 당해 판정수단으로부터의 정보에 의거하여 당해 갑각류를 제거하는 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 갑각류 잔여 껍질의 검출 후 제거장치.
6. 껍질을 제거한 갑각류에 특정 파장대의 빛을 조사하는 조사수단과, 당해 갑각류를 향하도록 배치된 CCD 카메라와, 당해 CCD 카메라를 통하여 수확된 영상으로부터 얻어진 형광강도 정보에 기초하여, 당해 갑각류를 제거하는 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 갑각류 잔여 껍질의 검출 후 제거장치.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 갑각류가 새우이고, 빛의 조사수단은, 400nm 이하, 특히 250nm 전후의 파장대의 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 갑각류 잔여 껍질의 검출 후 제거장치.
8. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 갑각류가 게이고, 빛의 조사수단은, 400nm 이하의 파장대의 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 갑각류 잔여 껍질의 검출 후 제거장치.