KR20070046989A - 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란신선도측정시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 계란의 신선도를 측정하기 위하여 일부 계란을 선택하여 신선도를 비파괴적으로 신속하게 측정할 수 있도록 한 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 본 신선도측정시스템은 계란을 안착할 수 있는 수용홈을 가지고 상기 수용홈의 소정영역에 상기 계란을 향하여 적외선광원을 발생하는 발광부와 상기 적외선광원이 계란으로부터 확산 및 반사되는 적외선광을 수집하는 수광부를 갖는 광프로브부와, 상기 광프로브부로부터 수집된 적외선광을 전기적신호로 변환하여 하나의 계란스펙터럼데이터로 출력하는 분광 및 검출부와, 상기 계란스펙터럼데이터를 부분 최소 제곱 회귀곡선(Partial Least Squares Regression, PLSR)과 일상분석 값으로 신선도의 그레이드를 판정하는 데이터처리 및 수집부와, 상기 데이터처리 및 수집부에서 판정된 신선도의 그레이드와 계란스펙터럼 중 어느 하나이상을 외부에 시각적으로 표시하는 디스플레이부를 포함한다.
적외선, 휴대용, 분광분석, 계란, 비파괴, 신선도, 측정
Description
도 1은 본 발명에 따른 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정시스템의 외관을 나타낸 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정시스템의 내부를 나타낸 사시도이고,
도 3는 본 발명에 따른 광프로브를 나타낸 단면절개 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정시스템을 나타낸 플록도이고,
도 5는 본 발명에 따른 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정방법을 나타낸 플로우차트이다.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-
11 ; 광프로브부 13 ; 분광 및 검출부
15 ; 데이터처리 및 수집부 17 ; 디스플레이부
본 발명은 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 계란의 신선도를 측정하기 위하여 일부 계란을 선택하여 신선도를 비파괴적으로 신속하게 측정할 수 있도록 한 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
기존의 계란의 품질 관리 방법은 크게 내부품질과 외부품질 기준으로 이루어지고 있다. 외부품질은 난각의 오염정도 및 강도 등으로 육안 판정에 의하여 이루어지고 있으며 내부품질은 계란무게와 계란을 할란(파괴)하여 난백높이를 고려한 Haugh unit(이하 HU) 방식으로 지수화한 방법이 이용되고 있다. HU 신선도 측정방식은 계란등급제도 및 상업용 등 범용적으로 이용되고 있으며, 계란을 일일이 깨어서 판정하기 때문에 조사기기가 설치된 일정한 장소에서 실시해야 하는 장소제한과 조사 개수 역시 한정되어 있다.
그리고 계란의 유통과정에서의 신선도 저하여부 역시 현재 상태에서는 판정하기가 어려운 실정이다.
또한, 그룹에 해당하는 무수히 많은 계란을 일일이 파괴하여 신선도를 판정할 수 없으므로 이들 중 표본치에 해당하는 소수만을 파괴하여 신선도를 판정하고, 이에 따라서 그 표본치 만으로 그 그룹 전체의 신선도를 판정한다. 이 때문에 신선도 평가 및 판정에 대한 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 유통 중에 보관상태 및 환경에 따라 신선도의 저하가 발생함에도 불구하고 그 상태에 대한 신선도를 판정하기 어렵기 때문에 신선도에 대한 평가 및 판정을 전혀 하지 않는 문제점이 있다.
따라서, 계란을 파괴하지 않고도 그 신선도를 평가 및 판정하여 신선한 계란에 대한 신뢰성을 확보할 수 있는 시스템 및 그 방법이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로, 할란 및 샘플링 하지 아니하고 계란의 신선도를 측정하여 근적외선 분광분석 시스템을 계란의 신선도 검사용 측정에 적합하도록 휴대용 시스템 구성 및 계란 신선도에 맞는 소프트웨어를 사용하므로 언제 어디서든 신속하고 편리하게 신선도 평가를 할 수 있도록 한 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정시스템 및 그 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 계란을 안착할 수 있는 수용홈을 가지고 상기 수용홈의 소정영역에 상기 계란을 향하여 적외선광원을 발생하는 발광부와 상기 적외선광원이 계란으로부터 확산 및 반사되는 적외선광을 수집하는 수광부를 갖는 광프로브부와, 상기 광프로브부로부터 수집된 적외선광을 전기적신호로 변환하여 하나의 계란스펙터럼데이터로 출력하는 분광 및 검출부와, 상기 계란스펙터럼데이터를 부분 최소 제곱 회귀곡선(Partial Least Squares Regression, PLSR)과 일상분석 값으로 신선도의 그레이드를 판정하는 데이터처리 및 수집부와, 상기 데이터처리 및 수집부에서 판정된 신선도의 그레이드와 계란스펙터럼 중 어느 하나이상을 외부에 시각적으로 표시하는 디스플레이부를 포함하는 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정시스템에 의해 달성된다.
여기서, 상기 광프로브부의 발광부와 수광부 간에 이루어지는 광원각도는 계란을 중심으로 적어도 40도이상의 입체각인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 분광 및 검출부와, 데이터처리 및 수집부, 디스플레이부는 일체화가능한 모듈형상으로 이루어지는 것이 바림직하다.
상기 목적은, 본 발명의 다른분야에 따라, 수용홈의 소정영역에 안착된 계란을 향하여 적외선광원을 발생하고, 상기 적외선광원이 계란으로부터 확산 및 반사되는 적외선광을 수집하는 단계와, 상기 적외선광을 전기적신호로 변환하여 하나의 계란스펙터럼데이터로 출력하는 단계와, 상기 계란스펙터럼데이터를 부분 최소 제곱 회귀곡선(Partial Least Squares Regression, PLSR)과 일상분석 값으로 신선도의 그레이드를 판정하는 단계와, 상기 신선도의 그레이드와 계란스펙터럼 중 어느 하나이상을 외부에 시각적으로 표시하는 단계를 포함하는 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정방법에 의해 달성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정시스템 및 그 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에 따른 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정시스템의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정시스템의 내부를 나타낸 사시도이고, 도 3는 본 발명에 따른 광프로브를 나타낸 단면절개 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정시스템을 나타낸 플록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정방법을 나타낸 플로우차트이다.
본 신선도 측정시스템의 외관은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 분광 및 검출부(13), 데이터 처리 및 수집부(15)를 수용하고 그 일측이 개구가 형성되어 있는 본체(1)와, 상기 본체(1)의 측면에 위치하여 데이터 처리 결과를 사용자에게 알려주는 모니터형 디스플레이부(17)가 마련되어 있다. 상기 본체(1)의 개구에는 덮개(3)가 마련되어 있고, 본체(1)의 대형되는 측면에는 본 시스템을 이동가능하게 하는 손잡이부(5)가 마련되어 있다. 그리고, 상기 디스플레이부(17)와 인접한 본체(1)의 소정영역에는 상기 분광 및 검출부(13)와 케이블연결되어 있는 광프로브부(11)가 마련되어 있으며, 광프로브부(11)는 상기 계란을 향하여 적외선광원을 발생하는 발광부와 상기 적외선광원이 계란으로부터 확산 및 반사되는 적외선광을 수집하는 수광부를 가지고 있다.
분광 및 검출부(13)에서 계란으로부터 수집된 적외선 광을 받아 시스템이 인지할 수 있는 전기적인 신호로 변환하여 계란을 측정하고 판단할 수 있는 데이터로 출력하고, 그 출력된 데이터를 상기 데이터 처리 및 수집부(15)에서 받아 계란 스펙터럼데이터로 변환하면서 계란의 신선도의 그레이드를 판정하게 된다. 이와 같이 판정되면 상기 디스플레이부(17)에서 그 판정 결과를 사용자가 인식할 수 있는 문자 및 숫자와 언어로 알려준다.
이와 같은 상기 분광 및 검출부(13)에게 적외선 광을 제공하는 광프로브부(11)는 도 3에 도시된 바와 같이, 계란을 안착할 수 있는 반구형상의 수용홈(8)이 상부에 위치하고, 상기 수용홈(8)의 내경면 소정영역에 안착된 상기 계란을 향하여 하방에서 적외선광원을 발생하는 발광부(9)가 노출가능하게 매설되어 있으며, 상기 발광부(9)와 인접한 위치에 상기 적외선광원이 계란으로부터 확산 및 반사되는 적외선광을 수집하는 수광부(10)가 노출가능하게 매설되어 있다.
즉, 발광부(10)에서 계란을 향하여 발광된 적외선광원을 계란 내부로 확산되어 반사되는 적외선광을 수광부(11)에서 감지한다. 이 때, 상기 발광과 수광의 방향은 반사된 부분의 계란으로부터 적외선광을 수광할 수 있는 입체각 90도 이하로 이루어져 있으며, 바람직하게는 그 입체각이 40도에서 90도 사이에서 판정된 계란의 신선도가 가장 높은 신뢰성을 갖는다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 근적외선 분광분석 기법을 이용한 비파괴 계란 신선도측정시스템은 도 4에 도시된 바와 같이, 광프로브부(11), 분광 및 검출부(13), 데이터처리 및 수집부(15), 디스플레이부(17)를 가지고 있다. 그리고, 이를 동작시키기 위한 전원을 공급하는 전원공급부(19)가 마련되어 있다.
상기 광프로브부(11)는 계란을 안착할 수 있는 수용홈(8)을 가지고 상기 수 용홈의 소정영역에 상기 계란을 향하여 적외선광원을 발생하는 발광부(9)와 상기 적외선광원이 계란으로부터 확산 및 반사되는 적외선광을 수집하는 수광부(10)를 가지고 있다. 상기 발광부(9)와 수광부(10)는 상호 동시에 동작하며, 계란을 향하여 적외선광원을 발생하고 상기 적외선광원이 계란으로부터 확산 및 반사와 투과 중 어느 하나로 나타나는 적외선광을 수집하기 위한 것이다. 발광부(10)에서 적외선광원이 계란을 향하여 조사되면 계란 내부의 내용물(시료)에 확산되거나 반사되는 적외선광을 수광부(11)에서 수집한다.
상기 분광 및 검출부(13)는 상기 발광 및 수광부(10,11)로부터 수집된 적외선광을 전기적신호로 변환하여 하나의 계란스펙터럼데이터로 출력하는 것으로, 특히 분광부는 1100에서부터 1750nm의 파장 영역과 15nm의 분해능을 가진 근적외선용 분광기로 구성되어 있으며, 이 분광기와 데이터처리 및 수집부(15)는 케이블로 연결되어 있다. 그리고, 상기 검출부는 전기적인신호를 계란스펙터럼데이터로 변환한다.
상기 광프로브부(11)와 상기 분광 및 검출부(13) 사이에는 적외선광원을 실시가으로 전송하기 위한 광파이버가 마련되어 있다.
상기 데이터처리 및 수집부(15)는 상기 계란스펙터럼데이터를 부분 최소 제곱 회귀곡선(Partial Least Squares Regression, PLSR)과 일상분석 값으로 신선도의 그레이드를 판정하는데, 부분 최소 제곱 회귀곡선(Partial Least Squares Regression, PLSR)방법을 사용하여 초기에 계란의 스펙트럼데이터와 계란의 HU 간의 상관관계를 데이터화시키고, 그 부분 최소 제곱 회귀곡선으로 제작된 상관계데 이터를 삽입한 후 그 상관관계데이터로 모델링을 구성하고, 그 구성된 모델에 의해서 각 개별의 계란에 대해서 일상 분석을 하게 되고, 그 일상 분석을 통해서 계란의 신선도 값(이하, "그레이드"라 함)을 나타낼 수 있다.
이와 같은 모델은 60 HU부터 90 HU 값까지의 계란 23개의 시료를 사용하여 측정을 하고 난 다음 활란하여 신선도 값을 측정하고, 측정해본 결과는 각 모델의 예측 성능인 교정부 오차 (SEC, Standard error of calibration)와 검증부 오차 (SEP,Standard error of prediction) 및 상관계수(R)를 이용하는데, (SEC와 SEP는 최소화이며, 상관계수(R)는 1에 가까울수록 좋은 상관성을 유지한다) SEC는 3.23 이고 SEP는 5.27 그리고 상관계수(R)값은 0.81로 좋은 상관성을 보인다.
상기 디스플레이부(17)는 상기 데이터처리 및 수집부(15)에서 판정된 신선도의 그레이드와 검출부의 계란스펙터럼 중 어느 하나이상을 외부에 시각적으로 표시한다.
여기서, 상기 분광 및 검출부(13)와, 데이터처리 및 수집부(15), 디스플레이부(17)는 일체화가능한 모듈형상으로 이루어져 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 근적외선 분광분석 기법을 이용한 비파괴 계란 신선도측정시스템의 동작방법은 도 5에 도시된 바와 같다.
우선, 작업자 및 사용자가 광프로브부(11)의 수용홈(8)에 계란을 안착시키면 광프로브부(11)의 발광부(9)와 수광부(10)에 의해서 계란을 감지한다(S1). 상기 적외선광이 수광부(10)에 감지될 때까지 상기 제2단계를 반복적으로 수행한다.
동시에 발광부(10)에 의해서 적외선광원을 받아 그 광원을 확산하고 반사시킨다. 그러면 수광부(11)에서 확산 및 반사된 적외선광을 수광한다(S2).
수광부(11)에서 확산 및 반사된 적외선광이 수광되면 분광 및 검출부(13)에서 전기적인 신호로 변환하면서 계란스펙터럼데이터로 변환하여 데이터처리 및 수집부(15)로 출력한다.
그러면 데이터처리 및 수집부(15)는 상기 계란스펙터럼데이터를 이용하여 부분 최소 제곱 회귀곡선(Partial Least Squares Regression, PLSR)과 일상분석 값으로 계란 신선도의 그레이드를 판정한다. 즉, 부분 최소 제곱 회귀곡선(Partial Least Squares Regression, PLSR)방법을 사용하여 초기에 계란의 스펙트럼데이터와 계란의 HU 간의 상관관계를 데이터화시키고, 그 부분 최소 제곱 회귀곡선으로 제작된 상관계데이터를 삽입한 후 그 상관관계데이터로 모델링을 구성한다(S3). 그 구성된 모델에 의해서 각 개별의 계란에 대해서 일상 분석을 하게 되고, 그 일상 분석을 통해서 계란의 신선도 값(이하, "그레이드"라 함)을 나타낼 수 있다(S4). 여기서, 일상분석이 완료되지 않으면, 상기 제2단계에서 제3단계를반복적으로 수행한다.
이와 같은 모델은 60 HU부터 90 HU 값까지의 계란 23개의 시료를 사용하여 측정을 하고 난 다음 활란하여 신선도 값을 측정하고, 측정해본 결과는 각 모델의 예측 성능인 교정부 오차 (SEC, Standard error of calibration)와 검증부 오차 (SEP,Standard error of prediction) 및 상관계수(R)를 이용하는데, (SEC와 SEP는 최소화이며, 상관계수(R)는 1에 가까울수록 좋은 상관성을 유지한다) SEC는 3.23 이고 SEP는 5.27 그리고 상관계수(R)값은 0.81로 좋은 상관성을 보인다.
상기와 같은 계란의 신선도 그레이드와 계란스펙터럼데이터는 디스플레이부(17)에서 관리자 및 사용자가 알아볼 수 있도록 디스플레이된다(S5)
본 발명은 할란 및 샘플링 하지 아니하고 계란의 신선도를 측정하여 근적외선 분광분석 시스템을 계란의 신선도 검사용 측정에 적합하도록 휴대용 시스템 구성 및 계란 신선도에 맞는 소프트웨어를 사용하므로 언제 어디서든 신속하고 편리하게 신선도 평가를 할 수 있기 때문에 이동하면서 전수검사가 가능하고, 계란 신선도에 대한 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 계란을 파괴 하지 아니하고 어느 장소에서도 계란의 신선도의 측정이 가능한 휴대용 근적외선 분광 분석 시스템과 측정 방법은 기존의 할란하여 신선도 측정방식에 달리 파괴하지 아니하고 신선도 값을 측정할 수 있는 점이 우수하다. 그러므로 계란의 샘플링 검사에서 전수 검사를 하여 계란 하나 하나의 신선도 값으로 인한 품질 관리를 할 수 있다.
이상에서는, 본 발명의 일실시예에 따란 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서는 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗지 않는 범위 내에서 변경 및 변형 한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.
Claims (4)
- 계란을 안착할 수 있는 수용홈을 가지고 상기 수용홈의 소정영역에 상기 계란을 향하여 적외선광원을 발생하는 발광부와 상기 적외선광원이 계란으로부터 확산 및 반사되는 적외선광을 수집하는 수광부를 갖는 광프로브부와;상기 광프로브부로부터 수집된 적외선광을 전기적신호로 변환하여 하나의 계란스펙터럼데이터로 출력하는 분광 및 검출부와;상기 계란스펙터럼데이터를 부분 최소 제곱 회귀곡선(Partial Least Squares Regression, PLSR)과 일상분석 값으로 신선도의 그레이드를 판정하는 데이터처리 및 수집부와;상기 데이터처리 및 수집부에서 판정된 신선도의 그레이드와 계란스펙터럼 중 어느 하나이상을 외부에 시각적으로 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정시스템.
- 제1항에 있어서;상기 광프로브부의 발광부와 수광부 간에 이루어지는 광원각도는 계란을 중심으로 적어도 40도이상의 입체각임을 특징으로 하는 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정시스템.
- 상기 분광 및 검출부와, 데이터처리 및 수집부, 디스플레이부는 일체화가능한 모듈형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정시스템.
- 수용홈의 소정영역에 안착된 계란을 향하여 적외선광원을 발생하고, 상기 적외선광원이 계란으로부터 확산 및 반사되는 적외선광을 수집하는 단계와;상기 적외선광을 전기적신호로 변환하여 하나의 계란스펙터럼데이터로 출력하는 단계와;상기 계란스펙터럼데이터를 부분 최소 제곱 회귀곡선(Partial Least Squares Regression, PLSR)과 일상분석 값으로 신선도의 그레이드를 판정하는 단계와;상기 신선도의 그레이드와 계란스펙터럼 중 어느 하나이상을 외부에 시각적으로 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란 신선도측정방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050102131A KR20070046989A (ko) | 2005-10-28 | 2005-10-28 | 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란신선도측정시스템 및 그 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020050102131A KR20070046989A (ko) | 2005-10-28 | 2005-10-28 | 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란신선도측정시스템 및 그 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20070046989A true KR20070046989A (ko) | 2007-05-04 |
Family
ID=38272025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020050102131A KR20070046989A (ko) | 2005-10-28 | 2005-10-28 | 근적외선 분광분석 기법을 이용한 휴대용 비파괴 계란신선도측정시스템 및 그 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20070046989A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100901293B1 (ko) * | 2007-10-02 | 2009-06-08 | 대한민국 | 우유 내 항생제의 농도를 측정하기 위한 노출형 근적외선 분광분석장치 |
| KR102071613B1 (ko) * | 2019-07-29 | 2020-01-30 | 농업회사법인 (주) 에이라이프 | 스마트 계란 트레이 및 이를 이용한 계란 주문방법 |
-
2005
- 2005-10-28 KR KR1020050102131A patent/KR20070046989A/ko not_active Application Discontinuation
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