KR102523846B1 - A device for quality evaluation and measurement of major components of black tea using near-infrared spectroscopy and a method thereof - Google Patents

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KR102523846B1 KR1020210070395A KR20210070395A KR102523846B1 KR 102523846 B1 KR102523846 B1 KR 102523846B1 KR 1020210070395 A KR1020210070395 A KR 1020210070395A KR 20210070395 A KR20210070395 A KR 20210070395A KR 102523846 B1 KR102523846 B1 KR 102523846B1
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Abstract

본 발명은 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치 및 방법을 공개한다. 이 장치는 일정한 시료 이력을 가진 홍차 시료의 성분을 분석하여 분석 측정값을 출력하는 시료 성분 분석부; 상기 분석 측정값을 인가받아 근적외선 분광 분석기를 이용해 홍차 시료의 흡수 스펙트럼을 측정하여 근적외선 분광 분석값을 출력하는 스펙트럼 측정부; 상기 분석 측정값 및 상기 근적외선 분광 분석값을 인가받아 홍차의 주요 성분에 대한 검량식을 산출하고, 상기 분석 측정값과 상기 흡수 스펙트럼 간의 상관관계로 상기 산출된 검량식의 적합도를 검증하는 검량식 산출 및 검증부; 및 상기 적합도가 검증되어 선택된 검량식을 인가받아 상기 근적외선 분광 분석기에 적용하여 홍차의 주요 성분들의 개별 함량을 동시에 측정하는 검량식 적용부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의할 경우, 홍차의 품질관리가 쉬워지고 제품화 의사결정이 명확해져 고품질 홍차 제품의 대량 생산이 가능하게 되고, 홍차의 품질을 신속 간편하고 환경 친화적으로 평가하게 되어 홍차의 재배 및 가공생산 농가의 소득증대에 기여할 수 있게 된다.The present invention discloses an apparatus and method for evaluating the quality of black tea and measuring major components using a near-infrared spectrometer. The apparatus includes a sample component analysis unit that analyzes components of a black tea sample having a certain sample history and outputs an analysis measurement value; a spectrum measurement unit receiving the measured analysis value and measuring an absorption spectrum of the black tea sample using a near-infrared spectrometer and outputting a near-infrared spectroscopic analysis value; A calibration equation for the main components of black tea is calculated by receiving the analysis measurement value and the near-infrared spectroscopy analysis value, and a calibration equation calculation to verify the suitability of the calculated calibration equation with the correlation between the analysis measurement value and the absorption spectrum and verification unit; and a calibration equation application unit for simultaneously measuring individual contents of major components of black tea by receiving the calibration equation selected after the suitability is verified and applying the calibration equation to the near-infrared spectrometer. It is characterized in that it includes. According to the present invention, the quality control of black tea becomes easy and the decision-making for commercialization becomes clear, enabling mass production of high-quality black tea products, and the quality of black tea can be evaluated quickly, simply, and environmentally friendly, thereby cultivating and processing black tea It can contribute to increase the income of farmers.

Description

근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치 및 방법{A device for quality evaluation and measurement of major components of black tea using near-infrared spectroscopy and a method thereof}A device for quality evaluation and measurement of major components of black tea using near-infrared spectroscopy and a method thereof}

본 발명은 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 근적외선 분광 분석기를 이용하여 홍차의 품질 특성을 나타내는 주요 성분을 개별 함량별로 동시에 측정하고, 홍차 시료의 흡수 스펙트럼을 측정하여 홍차의 신속 정확한 품질평가 및 품질관리를 할 수 있는 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for evaluating the quality of black tea and measuring its main components, and more particularly, by using a near-infrared spectrometer to simultaneously measure the main components representing the quality characteristics of black tea by individual content, and measuring the absorption spectrum of the black tea sample It relates to an apparatus and method for quality evaluation of black tea and measurement of major components using a near-infrared spectrometer capable of rapid and accurate quality evaluation and quality control of black tea by measurement.

홍차(紅茶)는 차의 한 종류로서, 차는 커피 및 코코아와 더불어 세계인들이 가장 즐겨 마시는 3대 기호 음료이다.Black tea (紅茶) is a type of tea, and tea is one of the three most popular beverages enjoyed by people around the world along with coffee and cocoa.

차는 차나무의 찻잎으로 만든 것으로, 차나무는 식물학적 형태 및 화학적 성분면에서 소엽종인 중국 차(Camellia sinensis)와 대엽종인 아쌈 차(Camellia assamica)로 분류된다.Tea is made from tea leaves of the tea tree, and the tea tree is classified into a small leaf species, Camellia sinensis, and a large leaf species, Camellia assamica, in terms of botanical morphology and chemical composition.

또한, 이들 찻잎을 산화 발효정도 등 가공 방법에 따라서 비발효차인 녹차(綠茶), 약발효차인 백차(白茶), 부분발효차인 청 차(靑茶), 완전발효차인 홍차(紅茶), 후발효차인 황차(黃茶), 흑차(黑茶)가 있어 차를 우린 물의 색에 따라 6대 다류(茶類)로 분류를 하고 있으며, 6대 다류의 특성을 나타내는 성분들이 각기 다르다. In addition, depending on the processing method such as the degree of oxidation and fermentation, these tea leaves are classified into non-fermented green tea, weakly fermented white tea, partially fermented green tea, fully fermented black tea, and post-fermented tea. There are yellow tea and black tea, and they are classified into six major types of tea according to the color of the water in which tea is brewed, and the ingredients that represent the characteristics of the six major types of tea are different.

최근에, 국내 차 주산지인 보성, 하동, 제주 지역에서 발효차인 홍차 생산량이 증가하고, 국내 소비량도 증가하고 있으며, 호주, 싱가폴, 러시아 등 해외 수출까지 이루어지고 있어 향후 국내 홍차 생산량은 지속적으로 증가할 것으로 예측된다. Recently, production of black tea, a fermented tea, has increased in Boseong, Hadong, and Jeju, which are the main tea producing areas in Korea, and domestic consumption is also increasing. predicted to be

국내 홍차의 대부분은 황금빛 또는 주황빛의 붉은색을 띄며, 보성 홍차의 맛은 상쾌하고 단 맛과 신 맛, 떫은 맛이 조화를 잘 이루며, 봄 홍차는 단 맛이 더하고, 여름 홍차는 떫은 맛이 더하면서 상쾌한 사과향이 나는 특징이 있다. Most of domestic black teas have a golden or orange-red color, and the taste of Boseong black tea is refreshing and has a good balance of sweet, sour, and astringent tastes. It has a refreshing apple scent.

국내 홍차의 생산량은 2018년 식품의약품안전처 생산실적보고서(수입물량 포함)를 참조하면, 6,470 톤(침출차 98 톤, 고형차 6,372 톤)으로 2016년 3,790 톤(침출차 71 톤, 고형차 3,719 톤)에 비해 171.2% 증가해 지속적으로 생산은 증가하고 있는 상황이다.According to the 2018 Ministry of Food and Drug Safety production performance report (including imports), domestic black tea production was 6,470 tons (98 tons of leached tea, 6,372 tons of solid tea) and 3,790 tons (71 tons of leached tea, 3,719 tons of solid tea) in 2016. production increased by 171.2% compared to

또한, 국내 홍차 제조 및 생산 현장에서 홍차 제품은 찻잎의 재배환경, 수확시기, 제다(製茶) 방법 등 다양한 요인으로 품질이 달라질 수 있어서, 천차만별의 품질을 균일하게 관리하는 것은 중요하다.In addition, in domestic black tea manufacturing and production sites, the quality of black tea products may vary due to various factors such as the cultivation environment of tea leaves, harvest time, and brewing method, so it is important to uniformly manage the quality of all kinds of tea.

따라서, 완전 발효차인 홍차가 지속적으로 생산량이 증가할 것으로 예측되는 현 상황에서, 다양한 품질로 생산되는 국내 홍차를 일정비율 블렌딩(blending)하여 품질을 일정 규격으로 균일하게 생산하는 기술을 적용하기 위해 한국 홍차 고유의 품질을 신속 정확하게 평가하고 관리하는 기술이 절실한 실정이다.Therefore, in the current situation where production of fully fermented tea, black tea, is expected to continuously increase, in order to apply a technology that uniformly produces quality to a certain standard by blending domestic black tea produced in various qualities in a certain ratio, Korea There is an urgent need for a technology to quickly and accurately evaluate and manage the unique quality of black tea.

이에, 본 발명자들은 홍차를 생산 및 판매하는 농가 및 산업체, 연구 개발하는 국내외 연구소에서 홍차의 품질관리를 위해 주요 성분의 함량을 측정하고, 간편하고 신속하게 개별성분 함량을 정확하게 분석 및 검증함으로써, 한국산 고품질 홍차의 대량생산에 필요한 품질관리에 활용할 수 있는 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치 및 방법을 발명하기에 이르렀다. Therefore, the present inventors measure the content of major components for quality control of black tea at farmhouses and industries producing and selling black tea, domestic and foreign research institutes conducting research and development, and by accurately analyzing and verifying individual component contents simply and quickly, An apparatus and method for evaluating the quality of black tea and measuring major components using a near-infrared spectrometer, which can be used for quality control required for mass production of high-quality black tea, has been invented.

KRKR 10-2141154 10-2141154 B1B1

본 발명의 목적은 홍차의 신속 정확한 품질평가 및 품질관리를 위해, 전처리 과정이 없고 화학약품을 사용하지 않는 근적외선 분광 분석기를 이용하여 홍차의 품질 특성을 나타내는 주요 성분을 개별 함량별로 동시에 측정하고, 홍차 시료의 흡수 스펙트럼을 측정하여 최적의 검량식을 산출 및 검증할 수 있는 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치를 제공하는 데 있다.The purpose of the present invention is to simultaneously measure the main components representing the quality characteristics of black tea by individual content using a near-infrared spectrometer that does not require a pretreatment process and does not use chemicals for rapid and accurate quality evaluation and quality control of black tea. It is an object of the present invention to provide a black tea quality evaluation and major component measuring device using a near-infrared spectrometer capable of calculating and verifying an optimal calibration equation by measuring the absorption spectrum of a sample.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for evaluating the quality of black tea and measuring major components using a near-infrared spectrometer to achieve the above object.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치는 일정한 시료 이력을 가진 홍차 시료의 성분을 분석하여 분석 측정값을 출력하는 시료 성분 분석부; 상기 분석 측정값을 인가받아 근적외선 분광 분석기를 이용해 홍차 시료의 흡수 스펙트럼을 측정하여 근적외선 분광 분석값을 출력하는 스펙트럼 측정부; 상기 분석 측정값 및 상기 근적외선 분광 분석값을 인가받아 홍차의 주요 성분에 대한 검량식을 산출하고, 상기 분석 측정값과 상기 흡수 스펙트럼 간의 상관관계로 상기 산출된 검량식의 적합도를 검증하는 검량식 산출 및 검증부; 및 상기 적합도가 검증되어 선택된 검량식을 인가받아 상기 근적외선 분광 분석기에 적용하여 홍차의 주요 성분들의 개별 함량을 동시에 측정하는 검량식 적용부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an apparatus for evaluating the quality of black tea and measuring major components using the near-infrared spectrometer of the present invention includes a sample component analysis unit that analyzes components of a black tea sample having a certain sample history and outputs an analysis measurement value; a spectrum measurement unit receiving the measured analysis value and measuring an absorption spectrum of the black tea sample using a near-infrared spectrometer and outputting a near-infrared spectroscopic analysis value; A calibration equation for the main components of black tea is calculated by receiving the analysis measurement value and the near-infrared spectroscopy analysis value, and a calibration equation calculation to verify the suitability of the calculated calibration equation with the correlation between the analysis measurement value and the absorption spectrum and verification unit; and a calibration equation application unit for simultaneously measuring individual contents of major components of black tea by receiving the calibration equation selected after the suitability is verified and applying the calibration equation to the near-infrared spectrometer. It is characterized in that it includes.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치의 상기 검량식 산출 및 검증부는, 상기 분석 측정값 및 상기 근적외선 분광 분석값을 인가받아 홍차의 주요 성분 동시 분석을 위한 상기 복수개의 검량식을 산출하는 검량식 산출부; 및 상기 산출된 복수개의 검량식을 인가받아 함량 특정 검증용 스펙트럼을 이용하여 상기 분석 측정값과 상기 흡수 스펙트럼 간의 상관관계로 교차 검증하여 각 검량식의 적합도를 검증하는 검량식 검증부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the calibration formula calculation and verification unit of the black tea quality evaluation and main component measuring device using the near infrared spectrometer of the present invention receives the analysis measurement value and the near infrared spectroscopic analysis value, and simultaneously the main components of black tea a calibration equation calculation unit for calculating the plurality of calibration equations for analysis; and a calibration equation verifier for verifying the suitability of each calibration equation by receiving the calculated plurality of calibration equations and cross-verifying the correlation between the analysis measurement value and the absorption spectrum using a content-specific verification spectrum. It is characterized in that it includes.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치의 상기 일정한 시료 이력은, 홍차의 생산 년도, 수확 시기, 생산지 및 다원인 것을 특징으로 한다.The constant sample history of the black tea quality evaluation and major component measuring device using the near-infrared spectrometer of the present invention to achieve the above object is characterized in that the black tea production year, harvest time, production area and tea plantation.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치의 상기 근적외선 분광 분석기는, 400 내지 2,500 nm 파장 범위에서 상기 흡수 스펙트럼을 측정하는 것을 특징으로 한다.The near-infrared spectrometer of the black tea quality evaluation and main component measurement apparatus using the near-infrared spectrometer of the present invention to achieve the above object is characterized by measuring the absorption spectrum in the wavelength range of 400 to 2,500 nm.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치의 상기 복수개의 검량식은, 수학식 Y = a X + b 로 표현되고, 상기 a 는 상기 근적외선 분광 분석기의 예측값 변화 대비 측정된 상기 분석 측정값의 변화 비율인 기울기(Slope) 값이며, 상기 b 는 바이어스(Bias) 값인 것을 특징으로 한다.The plurality of calibration equations of the black tea quality evaluation and main component measuring device using the near-infrared spectrometer of the present invention to achieve the above object are expressed by the equation Y = a X + b, wherein a is the NIR spectrometer It is characterized in that a slope value, which is a change ratio of the measured analysis value to a change in the predicted value, and b is a bias value.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법은 (a) 시료 성분 분석부가 일정한 시료 이력을 가진 홍차 시료의 성분을 분석하여 분석 측정값을 출력하는 단계; (b) 스펙트럼 측정부가 상기 분석 측정값을 인가받아 근적외선 분광 분석기를 이용해 홍차 시료의 흡수 스펙트럼을 측정하여 근적외선 분광 분석값을 출력하는 단계; (c) 검량식 산출 및 검증부가 상기 분석 측정값 및 상기 근적외선 분광 분석값을 인가받아 홍차의 주요 성분에 대한 검량식을 산출하고, 상기 분석 측정값과 상기 흡수 스펙트럼 간의 상관관계로 상기 산출된 검량식의 적합도를 검증하는 단계; 및 (d) 검량식 적용부가 상기 적합도가 검증되어 선택된 검량식을 인가받아 상기 근적외선 분광 분석기에 적용하여 홍차의 주요 성분들의 개별 함량을 동시에 측정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above other object, a method for evaluating the quality of black tea and measuring major components using the near-infrared spectrometer of the present invention is (a) a sample component analyzer analyzes components of a black tea sample having a certain sample history and outputs analysis measurement values step; (b) outputting a NIR spectroscopic analysis value by measuring an absorption spectrum of a black tea sample using a NIR spectrometer after receiving the analysis measurement value by a spectrum measuring unit; (c) The calibration equation calculation and verification unit receives the analysis measurement value and the near-infrared spectroscopic analysis value to calculate the calibration equation for the main component of black tea, and the calibration equation calculated by the correlation between the analysis measurement value and the absorption spectrum verifying the goodness of fit of the equation; and (d) simultaneously measuring individual contents of main components of black tea by applying the calibration equation applied by the calibration equation application unit to the near-infrared spectrometer after receiving the calibration equation selected after verifying the suitability. It is characterized in that it includes.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법은 상기 (a) 단계에서, 상기 시료 성분 분석부는 홍차 시료의 품질 특성을 나타내는 수분, 회분, 총질소, 총아미노산, 데아닌, 환원당, 총산도, 비타민C, 폴리페놀, 탄닌 및 플라보노이드를 화학적 습식 분석하는 것을 특징으로 한다.In step (a), the sample component analysis unit measures moisture, ash, and total nitrogen representing the quality characteristics of the black tea sample in step (a). , total amino acids, theanine, reducing sugars, total acidity, vitamin C, polyphenols, tannins and flavonoids are characterized by chemical wet analysis.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법은 상기 시료 성분 분석부가 수분은 상압 가열 건조법, 회분은 직접 회화법, 총질소는 킬달 분석법, 총아미노산은 닌히드린법을 이용하여 함량을 측정하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above other object, the quality evaluation and main component measurement method of black tea using the near-infrared spectrometer of the present invention includes the sample component analysis unit for water by atmospheric pressure heating and drying method, ash by direct incineration method, total nitrogen by Kjeldahl analysis method, and total amino acid It is characterized in that the content is measured using the ninhydrin method.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법은 상기 시료 성분 분석부가 환원당은 DNS 비색법, 총산도는 산-염기 적정법, 탄닌은 주석산비색법, 폴리페놀은 폴린-데니스(Folin-Denies)법을 이용하여 함량을 측정하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above other object, the quality evaluation and main component measurement method of black tea using the near-infrared spectrometer of the present invention is a DNS colorimetric method for reducing sugar, an acid-base titration method for total acidity, a tartaric acid colorimetry for tannin, and a polyphenol. is characterized in that the content is measured using the Folin-Denies method.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법은 상기 (a) 단계에서, 상기 시료 성분 분석부는 홍차 시료의 색도 명도, 적색도 및 황색도에 대하여 색도계를 이용해 측정하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above other object, in step (a) of the present invention, the method for evaluating the quality of black tea and measuring the main components using the near-infrared spectrometer of the present invention, the sample component analysis unit for the chromaticity brightness, redness and yellowness of the black tea sample It is characterized in that it is measured using a colorimeter.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법은 상기 (a) 단계에서, 상기 시료 성분 분석부는 홍차 시료의 총카테킨과 카페인 함량에 대하여 고성능 액체 크로마토그래피 분석법을 이용해 측정하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the other object, in step (a), the method for evaluating the quality of black tea and measuring major components using the near-infrared spectrometer of the present invention, the sample component analysis unit performs high-performance liquid chromatography on the total catechin and caffeine content of the black tea sample. Characterized in that it is measured using a graphic analysis method.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법의 상기 (c) 단계는, 상기 검량식 산출 및 검증부 내 검량식 산출부가 상기 분석 측정값 및 상기 근적외선 분광 분석값을 인가받아 홍차의 주요 성분 동시 분석을 위한 상기 복수개의 검량식을 산출하는 단계; 및 상기 검량식 산출 및 검증부 내 검량식 검증부가 상기 산출된 복수개의 검량식을 인가받아 함량 특정 검증용 스펙트럼을 이용하여 상기 분석 측정값과 상기 흡수 스펙트럼 간의 상관관계로 교차 검증하여 각 검량식의 적합도를 검증하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the step (c) of the black tea quality evaluation and main component measurement method using the near-infrared spectrometer of the present invention for achieving the other object, the calibration equation calculation unit in the calibration equation calculation and verification unit calculates the analysis measurement value and the Calculating the plurality of calibration equations for simultaneous analysis of major components of black tea by receiving near-infrared spectroscopy analysis values; And the calibration equation verification unit in the calibration equation calculation and verification unit receives the plurality of calibration equations calculated and cross-verifies the correlation between the analysis measurement value and the absorption spectrum using the content-specific verification spectrum to obtain each calibration equation verifying suitability; It is characterized in that it includes.

기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in "Specific Contents for Carrying Out the Invention" and the accompanying "Drawings".

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and/or features of the present invention, and methods of achieving them, will become apparent upon reference to the various embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시예는 본 발명의 게시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.However, the present invention is not limited only to the configuration of each embodiment disclosed below, but may also be implemented in various other forms, and each embodiment disclosed herein only makes the disclosure of the present invention complete, and this It is provided to completely inform the scope of the present invention to those skilled in the art to which the invention belongs, and it should be noted that the present invention is only defined by the scope of each claim of the claims.

본 발명에 의할 경우, 국내 생산된 홍차의 품질평가 후 신속하게 규격화하고 등급화함으로써, 품질관리가 쉬워지고 제품화 의사결정이 명확해져 고품질 홍차 제품의 대량 생산이 가능하게 된다.According to the present invention, by quickly standardizing and grading after quality evaluation of domestically produced black tea, quality control becomes easy and decision-making for commercialization becomes clear, enabling mass production of high-quality black tea products.

또한, 전처리 과정이 없고 화학약품을 사용하지 않는 근적외선 분광분석법을 이용하여 홍차의 품질을 신속 간편하고 환경 친화적으로 평가하게 되어, 상품적 가치를 상승시키고 품질을 차별화함으로써, 홍차의 재배 및 가공생산 농가의 소득증대에 기여할 수 있게 된다.In addition, by using near-infrared spectroscopy that does not require a pretreatment process and does not use chemicals, the quality of black tea can be assessed quickly, easily and environmentally friendly, thereby increasing the commercial value and differentiating the quality. can contribute to increasing the income of

또한, 근적외선 분광 분석기를 이용하여 홍차의 개별성분의 함량을 동시에 측정이 가능함에 따라, 종래의 습식 분석법과 비교할 때 분석 소요 시간이 단축되고, 유해성 화학약품을 사용하지 않기 ‹š문에 품질관리의 어려운 문제점을 극복할 수 있게 된다.In addition, since the content of individual components of black tea can be simultaneously measured using a near-infrared spectrometer, the analysis time is shortened compared to the conventional wet analysis method, and quality control is improved because no harmful chemicals are used. You can overcome difficult problems.

또한, 4차 산업혁명 시대에 향후 온 라인 검사로도 홍차의 품질 평가에 적용할 수 있고, 국산 홍차의 품질평가 및 품질관리에 대한 빅데이터가 구축되어, 생산 비용이 절감되고 품질이 균일한 홍차의 대량생산이 가능해진다.In addition, in the era of the 4th industrial revolution, online inspection can be applied to the quality evaluation of black tea in the future, and big data on quality evaluation and quality control of domestic black tea is built, reducing production costs and black tea with uniform quality. mass production becomes possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법의 전반적인 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)의 세부적인 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S100)에서 사용된 국산 홍차 시료의 생산 년도별, 수확 시기별, 생산지별 및 다원 이력에 대한 표이다.
도 5는 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 산출된 복수개의 검량식 대상인 국산 홍차 시료 210 개의 주요성분 의 각종 통계에 대한 표이다.
도 6은 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 산출된 복수개의 검량식 중 폴리페놀류 및 카테킨류의 통계에 대한 표이다.
도 7은 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 산출된 복수개의 검량식 중 질소 화합물류의 통계에 대한 표이다.
도 8은 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 산출된 복수개의 검량식 중 가용성 고형분의 통계에 대한 표이다.
도 9는 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 산출된 복수개의 검량식 중 수분, 회분, 총질소 및 색도의 통계에 대한 표이다.
도 10은 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 산출된 복수개의 검량식 중 카테킨류를 제외한 홍차의 주요성분에 대한 분석 측정값과 근적외선 예측값의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도 11은 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 산출된 복수개의 검량식 중 카테킨류에 대한 분석 측정값과 근적외선 예측값의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도 12는 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 측정된 흡수 스펙트럼에 대한 그래프이다.
도 13은 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 검증된 적합도를 종래의 화학적 습식 분석값과 비교하여 산출한 상대오차 범위에 대한 표이다.
1 is a block diagram of a black tea quality evaluation and major component measurement apparatus using a near-infrared spectrometer according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating overall operations of a method for evaluating quality of black tea and measuring major components using a near-infrared spectrometer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart for explaining the detailed operation of step S300 of the method for evaluating the quality of black tea and measuring the main components shown in FIG. 2 .
FIG. 4 is a table showing the history of domestic black tea samples by production year, harvest time, production area, and tea plantation used in step (S100) of the black tea quality evaluation and main component measurement method shown in FIG. 2.
FIG. 5 is a table of various statistics of 210 main components of domestic black tea samples, which are targets of a plurality of calibration formulas, calculated in step S300 of the method for evaluating the quality of black tea and measuring the main components shown in FIG. 2.
FIG. 6 is a table of statistics of polyphenols and catechins among a plurality of calibration formulas calculated in step S300 of the method for evaluating the quality of black tea and measuring major components shown in FIG. 2 .
FIG. 7 is a table of statistics of nitrogen compounds among a plurality of calibration formulas calculated in step S300 of the method for evaluating the quality of black tea and measuring major components shown in FIG. 2 .
FIG. 8 is a table of statistics of soluble solids among a plurality of calibration equations calculated in step S300 of the method for evaluating the quality of black tea and measuring major components shown in FIG. 2 .
FIG. 9 is a table of statistics of moisture, ash, total nitrogen, and color among a plurality of calibration equations calculated in step S300 of the method for evaluating the quality of black tea and measuring major components shown in FIG. 2 .
FIG. 10 shows the correlation between the analysis measurement values for the main components of black tea excluding catechins and the predicted value of near-infrared rays among the plurality of calibration equations calculated in step S300 of the method for evaluating the quality of black tea and measuring the main components shown in FIG. is the graph shown.
FIG. 11 is a graph showing a correlation between an analysis measurement value for catechins and an predicted near-infrared ray predicted value among a plurality of calibration equations calculated in step S300 of the method for evaluating quality and measuring major components of black tea shown in FIG. 2 .
FIG. 12 is a graph of the absorption spectrum measured in step S300 of the method for evaluating the quality of black tea and measuring the main components shown in FIG. 2 .
FIG. 13 is a table of relative error ranges calculated by comparing the suitability verified in step S300 of the black tea quality evaluation and main component measurement method shown in FIG. 2 with conventional wet chemical analysis values.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있다.Before explaining the present invention in detail, the terms or words used in this specification should not be construed unconditionally in a conventional or dictionary sense, and in order for the inventor of the present invention to explain his/her invention in the best way Concepts of various terms can be appropriately defined and used.

더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.Furthermore, it should be noted that these terms or words should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다.That is, the terms used in this specification are only used to describe preferred embodiments of the present invention, and are not intended to specifically limit the contents of the present invention.

이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.It should be noted that these terms are terms defined in consideration of various possibilities of the present invention.

또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있다.Also, in this specification, a singular expression may include a plurality of expressions unless the context clearly indicates otherwise.

또한, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.In addition, it should be noted that similarly, even if expressed in a plurality, it may include a singular meaning.

본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.Throughout this specification, when a component is described as "including" another component, it does not exclude any other component, but further includes any other component, unless otherwise stated. It can mean you can do it.

더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있다.Furthermore, when a component is described as "existing inside or connected to and installed" of another component, this component may be directly connected to or installed in contact with the other component.

또한, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있다.In addition, it may be installed at a certain distance, and in the case of being installed at a certain distance, a third component or means for fixing or connecting the corresponding component to another component may exist. .

한편, 상기 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.Meanwhile, it should be noted that the description of the third component or means may be omitted.

반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.On the other hand, when it is described that a certain element is "directly connected" to another element, or is "directly connected", it should be understood that no third element or means exists.

마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.Similarly, other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "directly between", or "adjacent to" and "directly adjacent to" have the same meaning. should be interpreted as

또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용된다.In addition, in the present specification, terms such as "one side", "the other side", "one side", "the other side", "first", and "second" refer to one component with respect to another component. It is used to make it clearly distinguishable from the elements.

하지만, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.However, it should be noted that the meaning of a corresponding component is not limitedly used by such a term.

또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 한다.In addition, in this specification, terms related to positions such as “upper”, “lower”, “left”, “right”, etc., if used, are to be understood as indicating relative positions of corresponding components in the drawing.

또한, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니 된다.In addition, unless an absolute location is specified for these locations, these location-related terms should not be understood as referring to an absolute location.

더욱이, 본 발명의 명세서에서는, " ~ 부", " ~ 기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미한다.Moreover, in the specification of the present invention, terms such as "~unit", "~group", "module", and "device", if used, mean a unit capable of processing one or more functions or operations.

이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.It should be noted that this may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software.

본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.In the drawings accompanying this specification, the size, position, coupling relationship, etc. of each component constituting the present invention is partially exaggerated, reduced, or omitted in order to sufficiently clearly convey the spirit of the present invention or for convenience of explanation. may be described, and therefore the proportions or scale may not be exact.

또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.In addition, in the following description of the present invention, a detailed description of a configuration that is determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, for example, a known technology including the prior art, may be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치의 블록도로서, 시료 성분 분석부(100), 스펙트럼 측정부(200), 검량식 산출 및 검증부(300) 및 검량식 적용부(400)를 구비한다.1 is a block diagram of a black tea quality evaluation and major component measurement apparatus using a near-infrared spectrometer according to an embodiment of the present invention, comprising a sample component analysis unit 100, a spectrum measurement unit 200, calibration formula calculation and verification It has a part 300 and a calibration formula application part 400.

검량식 산출 및 검증부(300)는 검량식 산출부(310) 및 검량식 검증부(320) 를 포함한다. The calibration equation calculation and verification unit 300 includes a calibration equation calculation unit 310 and a calibration equation verification unit 320 .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법의 전반적인 동작을 설명하기 위한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating overall operations of a method for evaluating quality of black tea and measuring major components using a near-infrared spectrometer according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)의 세부적인 동작을 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 3 is a flowchart for explaining the detailed operation of step S300 of the method for evaluating the quality of black tea and measuring the main components shown in FIG. 2 .

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법의 동작을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. Referring to FIGS. 1 to 3, the operation of the black tea quality evaluation and main component measurement method using the near-infrared spectrometer according to an embodiment of the present invention will be described schematically as follows.

먼저, 시료 성분 분석부(100)가 일정한 시료 이력을 가진 홍차 시료의 성분을 분석하여 분석 측정값을 출력한다(S100).First, the sample component analyzer 100 analyzes components of a black tea sample having a certain sample history and outputs an analysis measurement value (S100).

스펙트럼 측정부(200)가 상기 분석 측정값을 인가받아 근적외선 분광 분석기(250)를 이용해 홍차 시료의 흡수 스펙트럼을 측정하여 근적외선 분광 분석값을 출력한다(S200).The spectrum measurement unit 200 receives the measured analysis value, measures the absorption spectrum of the black tea sample using the near-infrared spectrometer 250, and outputs a near-infrared spectroscopic analysis value (S200).

검량식 산출 및 검증부(300)가 상기 분석 측정값 및 상기 근적외선 분광 분석값을 인가받아 홍차의 주요 성분에 대한 복수개의 검량식을 산출하고, 상기 분석 측정값과 상기 흡수 스펙트럼 간의 상관관계로 상기 산출된 검량식의 적합도를 검증하여 최적의 검량식을 선정한다(S300). The calibration equation calculation and verification unit 300 receives the analysis measurement value and the near-infrared spectroscopic analysis value, calculates a plurality of calibration equations for the main components of black tea, and calculates the calibration equation based on the correlation between the analysis measurement value and the absorption spectrum. The suitability of the calculated calibration equation is verified to select the optimal calibration equation (S300).

즉, 검량식 산출 및 검증부(300) 내 검량식 산출부(310)가 상기 분석 측정값 및 상기 근적외선 분광 분석값을 입력받아(S310) 홍차의 주요 성분 동시 분석을 위한 복수개의 검량식을 산출한다(S320).That is, the calibration equation calculation unit 310 in the calibration equation calculation and verification unit 300 receives the analysis measurement value and the near-infrared spectroscopic analysis value (S310) and calculates a plurality of calibration equations for simultaneous analysis of major components of black tea. Do (S320).

검량식 산출 및 검증부(300) 내 검량식 검증부(320)가 상기 산출된 복수개의 검량식을 입력받아(S330) 함량 특정 검증용 스펙트럼을 이용하여 상기 분석 측정값과 상기 흡수 스펙트럼 간의 상관관계로 교차 검증하여(S340) 각 검량식의 적합도를 검증한다(S350).The calibration equation verification unit 320 in the calibration equation calculation and verification unit 300 receives the calculated plurality of calibration equations (S330) and uses the content-specific verification spectrum to correlate the analysis measurement value with the absorption spectrum. By cross-validating (S340), the goodness of fit of each calibration equation is verified (S350).

검량식 적용부(400)가 상기 적합도가 검증되어 선택된 검량식을 인가받아 상기 근적외선 분광 분석기(250)에 적용하여 홍차의 주요 성분들의 개별 함량을 동시에 측정한다(S400). The calibration equation application unit 400 receives the calibration equation selected after the suitability is verified, and applies the calibration equation to the near-infrared spectrometer 250 to simultaneously measure the individual contents of the main components of black tea (S400).

도 4는 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S100)에서 사용된 국산 홍차 시료의 생산 년도별, 수확 시기별, 생산지별 및 다원 이력에 대한 표이다.FIG. 4 is a table showing the history of domestic black tea samples by production year, harvest time, production area, and tea plantation used in step (S100) of the black tea quality evaluation and main component measurement method shown in FIG. 2.

도 5는 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 산출된 복수개의 검량식 대상인 국산 홍차 시료 210 개의 주요성분 의 각종 통계에 대한 표이다.FIG. 5 is a table of various statistics of 210 main components of domestic black tea samples, which are targets of a plurality of calibration formulas, calculated in step S300 of the method for evaluating the quality of black tea and measuring the main components shown in FIG. 2.

도 6은 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 산출된 복수개의 검량식 중 폴리페놀류 및 카테킨류의 통계에 대한 표이다.FIG. 6 is a table of statistics of polyphenols and catechins among a plurality of calibration formulas calculated in step S300 of the method for evaluating the quality of black tea and measuring major components shown in FIG. 2 .

도 7은 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 산출된 복수개의 검량식 중 질소 화합물류의 통계에 대한 표이다.FIG. 7 is a table of statistics of nitrogen compounds among a plurality of calibration formulas calculated in step S300 of the method for evaluating the quality of black tea and measuring major components shown in FIG. 2 .

도 8은 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 산출된 복수개의 검량식 중 가용성 고형분의 통계에 대한 표이다.FIG. 8 is a table of statistics of soluble solids among a plurality of calibration equations calculated in step S300 of the method for evaluating the quality of black tea and measuring major components shown in FIG. 2 .

도 9는 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 산출된 복수개의 검량식 중 수분, 회분, 총질소 및 색도의 통계에 대한 표이다.FIG. 9 is a table of statistics of moisture, ash, total nitrogen, and color among a plurality of calibration equations calculated in step S300 of the method for evaluating the quality of black tea and measuring major components shown in FIG. 2 .

도 10은 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 산출된 복수개의 검량식 중 카테킨류를 제외한 홍차의 주요성분에 대한 분석 측정값과 근적외선 예측값의 상관관계를 나타낸 그래프이다.FIG. 10 shows the correlation between the analysis measurement values for the main components of black tea excluding catechins and the predicted value of near-infrared rays among the plurality of calibration equations calculated in step S300 of the method for evaluating the quality of black tea and measuring the main components shown in FIG. is the graph shown.

도 11은 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 산출된 복수개의 검량식 중 카테킨류에 대한 분석 측정값과 근적외선 예측값의 상관관계를 나타낸 그래프이다.FIG. 11 is a graph showing a correlation between an analysis measurement value for catechins and an predicted near-infrared ray predicted value among a plurality of calibration equations calculated in step S300 of the method for evaluating quality and measuring major components of black tea shown in FIG. 2 .

도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법의 유기적인 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to FIGS. 1 to 11, the organic operation of the black tea quality evaluation and main component measurement method using the near-infrared spectrometer according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 실시예는 한국 홍차의 특성을 나타내는 주요 성분의 함유하는 정도가 대표성을 갖도록 국내 차 주산지인 보성, 하동, 제주 세 지역에서 대표적인 다원별, 찻잎의 수확시기별 봄차, 여름차 및 가을차를 2017년부터 2020년까지 4년간 제조 년도별로 시료를 채취하여 수행되었다. In an embodiment of the present invention, spring tea, summer tea, and autumn tea by harvest time of tea leaves are representative of the three regions of Boseong, Hadong, and Jeju, which are the main domestic tea production areas, so that the degree of content of the main components representing the characteristics of Korean black tea is representative. The car was sampled by manufacturing year for 4 years from 2017 to 2020.

특히, 제조년이 2020년인 경우, 찻잎, 시들리기, 비비기, 발효, 건조 등 제조 공정의 단계별로 시료를 채취하여 수행되었고, 한국 홍차의 특성을 대표하는 주요 성분들의 함량 범위가 크도록 국산 홍차 시료 70 종을 수집하여 3회 반복 210 개의 근적외선 분광 분석(NIRS)기로 400~2,500 nm 파장 범위에서 분광 흡수 스펙트럼을 얻어서 예측모델의 개발에 사용하였다.In particular, when the year of manufacture was 2020, samples were taken at each stage of the manufacturing process, such as tea leaves, withering, rubbing, fermentation, and drying. Species were collected and spectral absorption spectra were obtained in the wavelength range of 400 to 2,500 nm with 210 near-infrared spectroscopy (NIRS) machines repeated three times and used for the development of a predictive model.

근적외선 스펙트럼은 근적외선 분광 광도계와, 석영으로 제작된 반사 용기 (reflectance vessel)에 순금으로 도금된 깊이 1mm 산광기(diffuser)를 사용하여 2nm 간격으로 측정되었다.Near-infrared spectra were measured at intervals of 2 nm using a near-infrared spectrophotometer and a diffuser with a depth of 1 mm plated with pure gold in a reflectance vessel made of quartz.

먼저, 시료 성분 분석부(100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 생산 년도별, 수확 시기별, 생산지별 및 다원(茶原) 시료 이력을 가진 발효차인 국산 홍차 시료를 1번~40번으로 기재된 40종을 1차로, 41번~70번으로 기재된 30 종을 2차로 나누어서 성분을 분석한다.First, as shown in FIG. 4, the sample component analysis unit 100 assigns domestic black tea samples, which are fermented teas by production year, harvest time, production area, and multi-origin sample history, to Nos. 1 to 40. The components are analyzed by dividing the 40 species described in the first, and the 30 species described in Nos. 41 to 70 in the second.

이때, 국산 홍차 시료의 산화도는 80 내지 100 %로서 완전산화 수준이고, 성분 분석부(100)는 홍차 시료의 품질 특성을 나타내는 수분, 회분, 총질소, 총아미노산, 데아닌, 환원당, 총산도, 비타민C, 폴리페놀, 탄닌, 플라보노이드를 화학적 습식 분석한 분석 측정값을 출력한다.At this time, the oxidation degree of the domestic black tea sample is 80 to 100%, which is the level of complete oxidation, and the component analysis unit 100 indicates the quality characteristics of the black tea sample: moisture, ash, total nitrogen, total amino acid, theanine, reducing sugar, and total acidity. , Vitamin C, polyphenols, tannins, and flavonoids are analyzed by wet chemical analysis and output.

예를 들어, 수분은 건조 감량법인 상압 가열 건조법, 회분은 직접 회화법, 총질소는 킬달 분석법, 총아미노산은 닌히드린법을 이용하여 함량을 측정한다.For example, the water content is measured using the atmospheric pressure heat drying method, which is a loss-of-drying method, the direct incineration method for ash, the Kjeldahl analysis method for total nitrogen, and the ninhydrin method for total amino acids.

또한, 환원당은 DNS 비색법, 총산도는 산-염기 적정법, 탄닌은 주석산비색법, 폴리페놀은 폴린-데니스(Folin-Denies)법을 이용하여 함량을 측정한다.In addition, reducing sugar content is measured using the DNS colorimetric method, total acidity using the acid-base titration method, tannin using the tartaric acid colorimetric method, and polyphenol using the Folin-Denies method.

또한, 홍차 시료의 색도 명도(L 값), 적색도(a 값), 황색도(b 값)는 색도계를 이용하여 측정하고, 총카테킨과 카페인 함량은 고성능 액체 크로마토그래피 분석법을 이용해 단일물질로서 GA(gallic acid), GC(gallatecatechin), EGC(epigallochatetin), C(catechin), EC(epicatechin), EGCG(epigallocatechingallate), GCG(gallocatechingallate), ECG(epicatechingallate), CG(catechingallate) 등의 개별 카테킨을 각각 개별적인 단일 성분 함량 측정값으로 분석한다.In addition, the chromaticity lightness (L value), redness (a value), and yellowness (b value) of the black tea sample were measured using a colorimeter, and the total catechin and caffeine content was determined as a single substance by high-performance liquid chromatography analysis. (gallic acid), GC (gallatecatechin), EGC (epigallochatetin), C (catechin), EC (epicatechin), EGCG (epigallocatechingallate), GCG (gallocatechingallate), ECG (epicatechingallate), and CG (catechingallate). It is analyzed as an individual single component content measurement.

여기에서, 고성능 액체 크로마토그래피 분석법(high-performance liquid chromatography, HPLC)은 적절한 정지상과 이동상을 사용하여 시료들이 섞여 있는 혼합물을 이동속도 차이를 이용하여 분리하는 방법인 크로마토그래피 분석법의 일종으로서, 충진제를 미세하고도 입도가 고른 수형으로 하여 고도의 분리가 가능하기 때문에 흐름에 대한 저항이 높아져 분리할 용액을 고압으로 보내고 분리가 신속한 분석법이다.Here, high-performance liquid chromatography (HPLC) is a type of chromatographic analysis method in which a mixture of samples is separated using a difference in movement speed using an appropriate stationary phase and a mobile phase, and is a type of chromatography analysis method using a filler. Since it is fine and has a uniform particle size, high-level separation is possible, so the resistance to flow increases, so the solution to be separated is sent at high pressure and separation is rapid.

스펙트럼 측정부(200)는 시료 성분 분석부(100)로부터 분석 측정값을 인가받아 근적외선 분광 분석기(250)(near infrared spectroscopy, NIRS)를 이용해 국내 생산 홍차의 주요 성분 특성 자료를 기반으로 한 홍차 시료의 흡수 스펙트럼을 측정하여 근적외선 분광 분석값을 출력한다.The spectrum measurement unit 200 receives the analysis measurement value from the sample component analysis unit 100 and uses a near infrared spectroscopy (NIRS) to obtain a black tea sample based on the main component characteristic data of domestically produced black tea. By measuring the absorption spectrum of the near-infrared spectroscopy analysis value is output.

이때, 본 발명은 근적외선 분광 분석기(250)를 이용하므로, 총질소, 회분, 카테킨, 데아닌, 아미노산 등 개별성분의 함량을 동시에 측정이 가능함에 따라, 종래의 습식 분석법의 분석 소요 시간이 길고, 유해성 화학약품 사용으로 인한 품질관리의 어려운 문제점을 극복할 수 있게 된다.At this time, since the present invention uses the near-infrared spectrometer 250, it is possible to simultaneously measure the contents of individual components such as total nitrogen, ash, catechin, theanine, and amino acids, so the analysis time of the conventional wet analysis method is long, It is possible to overcome difficult problems in quality control due to the use of hazardous chemicals.

검량식 산출 및 검증부(300) 내 검량식 산출부(310)는 시료 성분 분석부(100)로부터 성분 분석된 분석 측정값을 인가받고, 스펙트럼 측정부(200)로부터 근적외선 분광 분석값을 인가받아 홍차의 품질평가를 위한 주요 성분 동시 분석을 위한 복수개의 검량식을 산출한다.The calibration formula calculation unit 310 in the calibration equation calculation and verification unit 300 receives the component analysis measurement value from the sample component analysis unit 100, and receives the near-infrared spectroscopy analysis value from the spectrum measurement unit 200. A plurality of calibration equations for simultaneous analysis of major components for quality evaluation of black tea are calculated.

이때, 복수개의 검량식은 공통적으로 Y = a X + b 의 수학식 형식으로 표현되고, a 는 근적외선 분광 분석기(250)의 예측값 변화 대비 시료 성분 분석부(100)에서 측정된 분석 측정값의 변화 비율인 기울기(Slope) 값이며, b 는 y 축 절편인 바이어스(Bias) 값이다.At this time, the plurality of calibration equations are commonly expressed in the formula of Y = a X + b, and a is the ratio of the change in the measured value measured by the sample component analysis unit 100 to the change in the predicted value of the near-infrared spectroscopy analyzer 250 is the slope value, and b is the bias value, which is the y-axis intercept.

즉, 도 6의 표 우측에 도시된 바와 같이, 수확 시기별 및 주산지별로 국내 생산 홍차의 탄닌, 총페놀 화합물(폴리페놀), 플라보노이드, 총카테킨류와, GA(gallic acid), GC(gallatecatechin), EGC(epigallochatetin), C(catechin), EC(epicatechin), EGCG(epigallocatechingallate), GCG(gallocatechingallate), ECG(epicatechingallate), CG(catechingallate) 등의 개별 카테킨 성분을 동시에 측정하여 산출한 기울기 및 바이어스의 값은 도 10 및 도 11의 그래프에 기재된 해당 검량식에서의 기울기(Slope) 및 바이어스(Bias)의 값과 일치한다.That is, as shown on the right side of the table in FIG. 6, tannins, total phenolic compounds (polyphenols), flavonoids, total catechins, GA (gallic acid), and GC (gallatecatechin) , EGC (epigallochatetin), C (catechin), EC (epicatechin), EGCG (epigallocatechingallate), GCG (gallocatechingallate), ECG (epicatechingallate), CG (catechingallate), etc. The values coincide with the slope and bias values in the corresponding calibration equations described in the graphs of FIGS. 10 and 11 .

도 10 및 도 11에서, 기울기(Slope)는 근적외선 분광 분석값의 예측값 변화 대비 측정된 분석 측정값의 변화 비율을 의미하고, R2 은 회귀분석 기법에서의 결정계수(coefficient of determination)를 의미한다.In FIGS. 10 and 11, Slope means the ratio of change in the predicted value of the NIR spectroscopy analysis value to the change in the measured analysis value, and R 2 means the coefficient of determination in the regression analysis technique. .

예를 들어, 홍차의 탄닌 성분, 총카테킨 성분, GA 성분, GC 성분의 검량식은 각각 아래의 수학식 1 내지 수학식 4와 같이 표현된다.For example, calibration equations for the tannin component, total catechin component, GA component, and GC component of black tea are expressed as Equations 1 to 4 below, respectively.

[수학식 1][Equation 1]

탄닌 Y=1.007X-0.044 Tannin Y=1.007X-0.044

[수학식 2][Equation 2]

총카테킨 Y=1.015X-0.056Total catechins Y=1.015X-0.056

[수학식 3][Equation 3]

GA Y=1.013X-0.003 GAY=1.013X-0.003

[수학식 4][Equation 4]

GC Y=0.726X-0.038GC Y=0.726X-0.038

또한, 도 7의 표 우측에 도시된 바와 같이, 수확 시기별 및 주산지별로 국내 생산 홍차의 감칠맛과 상쾌한 쓴 맛을 나타내어 차의 기호성을 향상시키는 질소를 함유하는 주요 성분인 총질소, 총아미노산, 데아닌, 카페인 함량을 동시에 측정하여 산출한 기울기 및 바이어스의 값 역시 도 10 및 도 11의 그래프에 기재된 해당 검량식에서의 기울기(Slope) 및 바이어스(Bias)의 값과 일치한다.In addition, as shown on the right side of the table in FIG. 7, total nitrogen, total amino acids, and nitrogen-containing main components that improve the palatability of tea by showing the umami and refreshing bitterness of domestically produced black tea by harvest time and main production area. However, the slope and bias values calculated by simultaneously measuring the caffeine content also coincide with the slope and bias values in the corresponding calibration equations described in the graphs of FIGS. 10 and 11 .

예를 들어, 홍차의 총질소 성분, 총아미노산 성분, 데아닌 성분, 카페인 성분의 검량식은 각각 아래의 수학식 5 내지 수학식 8과 같이 표현된다.For example, calibration equations for the total nitrogen component, total amino acid component, theanine component, and caffeine component of black tea are expressed as Equations 5 to 8 below, respectively.

[수학식 5][Equation 5]

총질소 Y=0.964X-0.022Total Nitrogen Y=0.964X-0.022

[수학식 6][Equation 6]

총아미노산 Y=0.991X-0.010Total Amino Acids Y=0.991X-0.010

[수학식 7][Equation 7]

데아닌 Y=0.937X-0.005Theanine Y=0.937X-0.005

[수학식 8][Equation 8]

카페인 Y=0.999X-0.001Caffeine Y=0.999X-0.001

또한, 도 8의 표 우측에 도시된 바와 같이, 수확 시기별 및 주산지별로 국내 생산 홍차의 단 맛과 신 맛을 나타내는 가용성 고형분의 성분인 환원당, 총산도, 비타민C 함량을 동시에 측정하여 산출한 기울기 및 바이어스의 값 역시 도 10 및 도 11의 그래프에 기재된 해당 검량식에서의 기울기(Slope) 및 바이어스(Bias)의 값과 일치한다.In addition, as shown on the right side of the table in FIG. 8, the slope calculated by simultaneously measuring reducing sugar, total acidity, and vitamin C content, which are components of soluble solids representing sweetness and sourness of domestically produced black tea, by harvest time and main production area The values of and bias also coincide with the values of slope and bias in the corresponding calibration equations described in the graphs of FIGS. 10 and 11 .

예를 들어, 홍차의 환원당 성분, 총산도 성분 및 비타민C 성분의 검량식은 각각 아래의 수학식 9 내지 수학식 11과 같이 표현된다.For example, calibration equations for the reducing sugar component, total acidity component, and vitamin C component of black tea are expressed as Equations 9 to 11 below, respectively.

[수학식 9][Equation 9]

환원당 Y=0.985X-0.077Reducing sugar Y=0.985X-0.077

[수학식 10][Equation 10]

총산도 Y=0.968X-0.003Total acidity Y=0.968X-0.003

[수학식 11] [Equation 11]

비타민C Y=1.069X-3.410Vitamin C Y=1.069X-3.410

또한, 도 9의 표 우측에 도시된 바와 같이, 수확 시기별 및 주산지별로 국내 생산 홍차의 주요 특징을 나타내는 품질평가 항목으로 홍차 시료의 색도 명도 L값과, 적색도 a값과, 황색도 b값을 동시에 측정하고, 홍차의 품질 평가시 중요한 성분인 수분, 회분, 총질소 함량을 동시에 측정하여 산출한 기울기 및 바이어스의 값 역시 도 10 및 도 11의 그래프에 기재된 해당 검량식에서의 기울기(Slope) 및 바이어스(Bias)의 값과 일치한다.In addition, as shown on the right side of the table in FIG. 9, the quality evaluation items representing the main characteristics of domestically produced black tea by harvest time and main production area include the color lightness L value, the redness a value, and the yellowness b value of the black tea sample. and the values of the slope and bias calculated by simultaneously measuring the contents of moisture, ash, and total nitrogen, which are important components in evaluating the quality of black tea, are also the slope (Slope) and It matches the value of Bias.

예를 들어, 홍차의 수분 성분, 회분 성분, 색도 명도, 적색도 성분의 검량식은 각각 아래의 수학식 12 내지 수학식 14와 같이 표현된다.For example, the calibration equations for the moisture component, ash component, chromaticity lightness, and redness component of black tea are expressed as Equations 12 to 14 below, respectively.

[수학식 12][Equation 12]

수분 Y=1.003X-0.004 Moisture Y=1.003X-0.004

[수학식 13][Equation 13]

회분 Y=0.997X+0.009Ash content Y=0.997X+0.009

[수학식 14][Equation 14]

색도 명도, 적색도 Y=XChromaticity Lightness, Redness Y=X

한편, 검량식 산출 및 검증부(300) 내 검량식 검증부(320)는 검량식 산출부(310)로부터 산출된 복수개의 검량식을 인가받아 함량 특정 검증용 스펙트럼을 이용하여 시료 성분 분석부(100)에서 측정된 분석 측정값과 스펙트럼 측정부(200)에서 측정된 흡수 스펙트럼 간의 상관관계로 각각의 검량식을 교차 검증하여 검량식의 적합도를 검증하여 최적의 검량식을 선정한다.On the other hand, the calibration equation verification unit 320 in the calibration equation calculation and verification unit 300 receives the plurality of calibration equations calculated from the calibration equation calculation unit 310 and uses the content-specific verification spectrum to analyze the sample components ( 100) cross-verify each calibration equation based on the correlation between the analysis measurement value and the absorption spectrum measured in the spectrum measuring unit 200 to verify the fit of the calibration equation to select an optimal calibration equation.

즉, 회기 분석 기술을 이용하여 수정된 PLS(modified partial least squre, MPLS) 및 PCA(principal component analysis) 등 다양한 회기 모형식을 적용한 후에 결정 계수(Coefficient of determination, R2) 값이 높은 최적의 검량식을 선정한다.In other words, after applying various regression model equations such as modified partial least square (MPLS) and PCA (principal component analysis) modified using regression analysis technology, the optimal calibration with a high coefficient of determination (R 2 ) value select an expression

또한, 검량식 적용부(400)는 검량식 검증부(320)로부터 검증되어 선택된 최적의 검량식을 인가받아 근적외선 분광 분석기(250)에 적용하여 홍차의 주요 성분들의 개별 함량을 신속 정확하게 동시에 측정한다.In addition, the calibration equation application unit 400 receives the optimal calibration equation verified and selected from the calibration equation verification unit 320 and applies it to the near-infrared spectrometer 250 to quickly and accurately measure the individual contents of the main components of black tea at the same time. .

도 12는 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 측정된 흡수 스펙트럼에 대한 그래프이다.FIG. 12 is a graph of the absorption spectrum measured in step S300 of the method for evaluating the quality of black tea and measuring the main components shown in FIG. 2 .

도 13은 도 2에 도시된 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법 중 단계(S300)에서 검증된 적합도를 종래의 화학적 습식 분석값과 비교하여 산출한 상대오차 범위에 대한 표이다.FIG. 13 is a table of relative error ranges calculated by comparing the suitability verified in step S300 of the black tea quality evaluation and main component measurement method shown in FIG. 2 with conventional wet chemical analysis values.

도 1 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법의 실험 결과를 간략하게 설명하면 다음과 같다.Referring to FIGS. 1 to 13, the experimental results of the method for evaluating the quality of black tea and measuring the main components of the present invention are briefly described as follows.

본 발명의 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법을 실험해 본 결과, 도 12에서 보는 바와 같이, 근적외선 흡수 스펙트럼은 400~2,500 nm의 파장 범위에서 2nm 간격으로 측정되었다.As a result of testing the method for evaluating the quality of black tea and measuring major components of the present invention, as shown in FIG. 12, the near-infrared absorption spectrum was measured at 2 nm intervals in the wavelength range of 400 to 2,500 nm.

또한, 종래의 화학적 습식 분석값과 비교하여 본 발명의 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법에서 산출된 상대오차 범위는 도 13에서 보는 바와 같이, 수분, 회분, 총질소, 총아미노산, 데아닌, 환원당, 총산도, 탄닌, 폴리페놀, 플라보노이드, 카페인, 색도 L값, a값, b값은 ±5 % 범위 이내였고, 비타민 C와 총카테킨류 등은 ±20 % 범위임을 확인할 수 있었다.In addition, as shown in FIG. 13, the relative error range calculated in the black tea quality evaluation and main component measurement method of the present invention compared to the conventional chemical wet analysis value is moisture, ash, total nitrogen, total amino acid, theanine, Reducing sugar, total acidity, tannin, polyphenol, flavonoid, caffeine, color L value, a value, and b value were within the range of ±5%, and vitamin C and total catechins were within the range of ±20%.

이와 같이, 본 발명은 홍차의 신속 정확한 품질평가 및 품질관리를 위해, 전처리 과정이 없고 화학약품을 사용하지 않는 근적외선 분광 분석기를 이용하여 품질 특성을 나타내는 주요 성분을 개별 함량별로 동시에 측정하고, 홍차 시료의 흡수 스펙트럼을 측정하여 최적의 검량식을 산출 및 검증할 수 있는 근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치 및 방법을 제공한다.As described above, the present invention simultaneously measures the main components representing quality characteristics by individual content using a near-infrared spectrometer that does not require a pretreatment process and does not use chemicals for rapid and accurate quality evaluation and quality control of black tea, and black tea samples To provide an apparatus and method for evaluating the quality of black tea and measuring major components using a near-infrared spectrometer capable of calculating and verifying an optimal calibration equation by measuring the absorption spectrum of.

이를 통하여, 본 발명은 국내 생산된 홍차의 품질평가 후 신속하게 규격화하고 등급화함으로써, 품질관리가 쉬워지고 제품화 의사결정이 명확해져 고품질 홍차 제품 생산이 가능하게 된다.Through this, the present invention quickly standardizes and grades after quality evaluation of domestically produced black tea, thereby facilitating quality management and clear decision-making for commercialization, enabling production of high-quality black tea products.

또한, 전처리 과정이 없고 화학약품을 사용하지 않는 근적외선 분광분석법을 이용하여 홍차의 품질을 신속 간편하고 환경 친화적으로 평가하게 되어, 상품적 가치를 상승시키고 품질을 차별화함으로써, 홍차의 재배 및 가공생산 농가의 소득증대에 기여할 수 있게 된다.In addition, by using near-infrared spectroscopy that does not require a pretreatment process and does not use chemicals, the quality of black tea can be assessed quickly, easily and environmentally friendly, thereby increasing the commercial value and differentiating the quality. can contribute to increasing the income of

또한, 근적외선 분광 분석기를 이용하여 홍차의 개별성분의 함량을 동시에 측정이 가능함에 따라, 종래의 습식 분석법과 비교할 때 분석 소요 시간이 1분 이내로 단축되고, 유해성 화학약품을 사용하지 않기 ‹š문에 품질관리의 어려운 문제점을 극복할 수 있게 된다.In addition, since the content of individual components of black tea can be simultaneously measured using a near-infrared spectrometer, the analysis time is shortened to less than 1 minute compared to the conventional wet analysis method, and no harmful chemicals are used. You can overcome the difficult problems of quality control.

또한, 4차 산업혁명 시대에 향후 온 라인 검사로도 홍차의 품질 평가에 적용할 수 있고, 국산 홍차의 품질평가 및 품질관리에 대한 빅데이터가 구축되어, 생산 비용이 절감되고 품질이 균일한 홍차의 대량생산이 가능해진다.In addition, in the era of the 4th industrial revolution, online inspection can be applied to the quality evaluation of black tea in the future, and big data on quality evaluation and quality control of domestic black tea is built, reducing production costs and black tea with uniform quality. mass production becomes possible.

이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것임을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 잘 이해하고 있을 것이다.In the above, several preferred embodiments of the present invention have been described with some examples, but the description of various embodiments described in the "Specific Contents for Carrying Out the Invention" section is only illustrative, to which the present invention belongs. Those of ordinary skill in the technical field will understand.

또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.In addition, since the present invention can be implemented in various other forms, the present invention is not limited by the above description, and the above description is intended to complete the disclosure of the present invention and is common in the technical field to which the present invention belongs. It is only provided to completely inform those skilled in the art of the scope of the present invention, and it should be noted that the present invention is only defined by each claim of the claims.

100: 시료 성분 분석부
200: 스펙트럼 측정부
250: 근적외선 분광 분석기
300: 검량식 산출 및 검증부
310: 검량식 산출부
320: 검량식 검증부
400: 검량식 적용부
100: sample component analysis unit
200: spectrum measuring unit
250: near-infrared spectrometer
300: calibration formula calculation and verification unit
310: calibration formula calculation unit
320: calibration formula verification unit
400: calibration formula application

Claims (12)

일정한 시료 이력을 가진 홍차 시료의 성분을 분석하여 분석 측정값을 출력하는 시료 성분 분석부;
상기 분석 측정값을 인가받아 근적외선 분광 분석기를 이용해 홍차 시료의 흡수 스펙트럼을 측정하여 근적외선 분광 분석값을 출력하는 스펙트럼 측정부;
상기 분석 측정값 및 상기 근적외선 분광 분석값을 인가받아 홍차의 주요 성분에 대한 복수개의 검량식을 산출하고, 상기 분석 측정값과 상기 흡수 스펙트럼 간의 상관관계로 상기 산출된 검량식의 적합도를 검증하는 검량식 산출 및 검증부; 및
상기 적합도가 검증되어 선택된 검량식을 인가받아 상기 근적외선 분광 분석기에 적용하여 홍차의 주요 성분들의 개별 함량을 동시에 측정하는 검량식 적용부;를 포함하며,
상기 시료 성분 분석부는 홍차 시료의 색도 명도, 적색도 및 황색도에 대하여 색도계를 이용해 측정하는 것을 특징으로 하는,
근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치.
a sample component analysis unit that analyzes components of a black tea sample having a certain sample history and outputs an analysis measurement value;
a spectrum measurement unit receiving the measured analysis value and measuring an absorption spectrum of the black tea sample using a near-infrared spectrometer and outputting a near-infrared spectroscopic analysis value;
Calibration for calculating a plurality of calibration equations for the main components of black tea by receiving the analysis measurement value and the near-infrared spectroscopy analysis value, and verifying the suitability of the calibration equation calculated by the correlation between the analysis measurement value and the absorption spectrum. formula calculation and verification unit; and
A calibration equation application unit for simultaneously measuring the individual contents of the main components of black tea by receiving the calibration equation selected after the suitability is verified and applying it to the near-infrared spectrometer,
Characterized in that the sample component analysis unit measures the chromaticity brightness, redness and yellowness of the black tea sample using a colorimeter,
A device for quality evaluation and major component measurement of black tea using a near-infrared spectrometer.
제1항에 있어서,
상기 검량식 산출 및 검증부는,
상기 분석 측정값 및 상기 근적외선 분광 분석값을 인가받아 홍차의 주요 성분 동시 분석을 위한 상기 복수개의 검량식을 산출하는 검량식 산출부; 및
상기 산출된 복수개의 검량식을 인가받아 함량 특정 검증용 스펙트럼을 이용하여 상기 분석 측정값과 상기 흡수 스펙트럼 간의 상관관계로 교차 검증하여 각 검량식의 적합도를 검증하는 검량식 검증부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는,
근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치.
According to claim 1,
The calibration formula calculation and verification unit,
a calibration equation calculation unit receiving the analysis measurement value and the near-infrared spectroscopy analysis value to calculate the plurality of calibration equations for simultaneous analysis of major components of black tea; and
a calibration equation verification unit that receives the plurality of calibration equations calculated and cross-verifies the correlation between the analysis measurement value and the absorption spectrum using a content-specific verification spectrum to verify the suitability of each calibration equation;
Characterized in that it includes,
A device for quality evaluation and major component measurement of black tea using a near-infrared spectrometer.
제1항에 있어서,
상기 일정한 시료 이력은,
홍차의 생산 년도, 수확 시기, 생산지 및 다원인 것을 특징으로 하는,
근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치.
According to claim 1,
The constant sample history,
Characterized by the production year, harvest time, production area and tea plantation of black tea,
A device for quality evaluation and major component measurement of black tea using a near-infrared spectrometer.
제1항에 있어서,
상기 근적외선 분광 분석기는,
400 내지 2,500 nm 파장 범위에서 상기 흡수 스펙트럼을 측정하는 것을 특징으로 하는,
근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치.
According to claim 1,
The near-infrared spectrometer,
Characterized in measuring the absorption spectrum in the wavelength range of 400 to 2,500 nm,
A device for quality evaluation and major component measurement of black tea using a near-infrared spectrometer.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 검량식은,
수학식 Y = a X + b 로 표현되고, 상기 a 는 상기 근적외선 분광 분석기의 예측값 변화 대비 측정된 상기 분석 측정값의 변화 비율인 기울기(Slope) 값이며, 상기 b 는 바이어스(Bias) 값인 것을 특징으로 하는,
근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 장치.
According to claim 1,
The plurality of calibration equations,
It is expressed by the equation Y = a X + b, wherein a is a slope value that is a ratio of change in the measured analysis value to change in the predicted value of the near-infrared spectrometer, and b is a bias value. to do,
A device for quality evaluation and major component measurement of black tea using a near-infrared spectrometer.
(a) 시료 성분 분석부가 일정한 시료 이력을 가진 홍차 시료의 성분을 분석하여 분석 측정값을 출력하는 단계;
(b) 스펙트럼 측정부가 상기 분석 측정값을 인가받아 근적외선 분광 분석기를 이용해 홍차 시료의 흡수 스펙트럼을 측정하여 근적외선 분광 분석값을 출력하는 단계;
(c) 검량식 산출 및 검증부가 상기 분석 측정값 및 상기 근적외선 분광 분석값을 인가받아 홍차의 주요 성분에 대한 복수개의 검량식을 산출하고, 상기 분석 측정값과 상기 흡수 스펙트럼 간의 상관관계로 상기 산출된 검량식의 적합도를 검증하는 단계; 및
(d) 검량식 적용부가 상기 적합도가 검증되어 선택된 검량식을 인가받아 상기 근적외선 분광 분석기에 적용하여 홍차의 주요 성분들의 개별 함량을 동시에 측정하는 단계;를 포함하며,
상기 (a) 단계에서 상기 시료 성분 분석부는 홍차 시료의 색도 명도, 적색도 및 황색도에 대하여 색도계를 이용해 측정하는 것을 특징으로 하는,
근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법.
(a) analyzing components of a black tea sample having a certain sample history by a sample component analyzer and outputting an analysis measurement value;
(b) outputting a NIR spectroscopic analysis value by measuring an absorption spectrum of a black tea sample using a NIR spectrometer after receiving the analysis measurement value by a spectrum measuring unit;
(c) The calibration equation calculation and verification unit receives the analysis measurement value and the near-infrared spectroscopic analysis value to calculate a plurality of calibration equations for the main components of black tea, and calculates the calibration equation with the correlation between the analysis measurement value and the absorption spectrum verifying the goodness of fit of the calibration equation; and
(d) simultaneously measuring the individual contents of the main components of black tea by applying the calibration equation applied by the calibration equation application unit to the near-infrared spectrometer after receiving the calibration equation selected by verifying the suitability;
In the step (a), the sample component analysis unit measures the chromaticity, brightness, redness, and yellowness of the black tea sample using a colorimeter,
A method for quality evaluation and major component measurement of black tea using a near-infrared spectrometer.
제6항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
상기 시료 성분 분석부는
홍차 시료의 품질 특성을 나타내는 수분, 회분, 총질소, 총아미노산, 데아닌, 환원당, 총산도, 비타민C, 폴리페놀, 탄닌 및 플라보노이드를 화학적 습식 분석하는 것을 특징으로 하는,
근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법.
According to claim 6,
In step (a),
The sample component analysis unit
Characterized by chemical wet analysis of moisture, ash, total nitrogen, total amino acids, theanine, reducing sugar, total acidity, vitamin C, polyphenols, tannins and flavonoids representing the quality characteristics of black tea samples,
A method for quality evaluation and major component measurement of black tea using a near-infrared spectrometer.
제7항에 있어서,
상기 시료 성분 분석부가
수분은 상압 가열 건조법, 회분은 직접 회화법, 총질소는 킬달 분석법, 총아미노산은 닌히드린법을 이용하여 함량을 측정하는 것을 특징으로 하는,
근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법.
According to claim 7,
The sample component analysis unit
Characterized in that the content is measured using the atmospheric pressure heating and drying method for moisture, the direct incineration method for ash, the Kjeldahl analysis method for total nitrogen, and the ninhydrin method for total amino acids.
A method for quality evaluation and major component measurement of black tea using a near-infrared spectrometer.
제7항에 있어서,
상기 시료 성분 분석부가
환원당은 DNS 비색법, 총산도는 산-염기 적정법, 탄닌은 주석산비색법, 폴리페놀은 폴린-데니스(Folin-Denies)법을 이용하여 함량을 측정하는 것을 특징으로 하는,
근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법.
According to claim 7,
The sample component analysis unit
Reducing sugar is characterized by measuring the content using DNS colorimetry, total acidity by acid-base titration, tannin by tartaric acid colorimetry, and polyphenol by Folin-Denies method,
A method for quality evaluation and major component measurement of black tea using a near-infrared spectrometer.
삭제delete 제6항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
상기 시료 성분 분석부는
홍차 시료의 총카테킨과 카페인 함량에 대하여 고성능 액체 크로마토그래피 분석법을 이용해 측정하는 것을 특징으로 하는,
근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법.
According to claim 6,
In step (a),
The sample component analysis unit
Characterized in that the total catechin and caffeine content of the black tea sample is measured using a high-performance liquid chromatography analysis method,
A method for quality evaluation and major component measurement of black tea using a near-infrared spectrometer.
제6항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 검량식 산출 및 검증부 내 검량식 산출부가 상기 분석 측정값 및 상기 근적외선 분광 분석값을 인가받아 홍차의 주요 성분 동시 분석을 위한 상기 복수개의 검량식을 산출하는 단계; 및
상기 검량식 산출 및 검증부 내 검량식 검증부가 상기 산출된 복수개의 검량식을 인가받아 함량 특정 검증용 스펙트럼을 이용하여 상기 분석 측정값과 상기 흡수 스펙트럼 간의 상관관계로 교차 검증하여 각 검량식의 적합도를 검증하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는,
근적외선 분광 분석기를 이용한 홍차의 품질평가 및 주요성분 측정 방법.
According to claim 6,
In step (c),
Calculating a plurality of calibration equations for simultaneous analysis of major components of black tea by receiving the analytical measurement value and the near-infrared spectroscopy analysis value from a calibration equation calculation unit in the calibration equation calculation and verification unit; and
The calibration equation verification unit in the calibration equation calculation and verification unit receives the plurality of calibration equations calculated above, and cross-verifies the correlation between the analysis measurement value and the absorption spectrum using the content-specific verification spectrum to cross-verify the fitness of each calibration equation. verifying;
Characterized in that it includes,
A method for quality evaluation and major component measurement of black tea using a near-infrared spectrometer.
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