(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する皮の厚い果実類に３種（波長λA、λB、λC）のレーザ光を照射し、それぞれのレーザ光の吸光度を求め、得られた各吸光度より果実類の糖度を求める方法において、
移動する果実類の表面に、移動中の異なる３箇所の位置Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、位置Ａでは波長λAのレーザ光のみ、位置Ｂでは波長λBのレーザ光のみ、位置Ｃでは波長λCのレーザ光のみを以下の時間照射すると共に、位置Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞれ設けられた各検出装置によりレーザ光を検出することを特徴とする果実類の糖度測定方法。
（Ａ）使用する電気が５０Ｈｚの場合には（１／５０）×１０００×ｋ（但し、ｋは１以上の整数）ミリ秒
（Ｂ）使用する電気が６０Ｈｚの場合には（１／６０）×１０００×ｋ（但し、ｋは１以上の整数）ミリ秒
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、果実類の糖度の非破壊測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、果実類の糖度を非破壊で測定する方法として、近赤外光あるいは赤外光を照射し、その反射光、あるいは透過光を検出するものが知られている（特開平１−２１６２６５号、特開平１−２３５８５０号、特開平２−１４７９４０号、特開平４−１０４０４１号、特開平４−２０８８４２号、特開平５−３４２８１号、特開平５−１７２５４９号、特開平６−１５２３６号公報）。
【０００３】
しかし、これらの方法は、いずれも光源としてハロゲンランプを使用しているため、例えばメロンのような特に皮の厚い果実類に対しては光の強度が足りず、光が内部の果肉層に達せず、糖度の測定は困難である。
【０００４】
この欠点を解消し、メロンのような特に皮の厚い果実類の糖度を測定するための方法が特開平３−４８１３８号公報に開示されている。この方法は、複数の波長の異なる単一波長レーザ光を光ファイバーなどを用いて同一箇所で順次被測定物に照射し、その透過光を検出するものである。
【０００５】
しかし、多量の果実類を短時間で測定するためには上記方法では必ずしも十分ではない。というのは、同一箇所で複数の波長のレーザ光を照射するためには被測定物である果実類を静止させるか、各波長のレーザ光の照射時間をごく短時間としなければならない。果実類を静止させることは測定速度の増加を妨げることになり、短時間で複数のレーザ光を照射すると測定精度が低下し、例えば２個／秒の処理速度ではほとんど十分な測定精度は得られない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、例えば２個／秒の処理速度でも十分な測定精度が得られる皮の厚い果実類の糖度測定方法の提供を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは種々の検討を重ねた結果、皮の厚い果実類の糖度を測定するための測定時間が、５０Ｈｚの電流を使用する系では（１／５０）×１０００×ｋ（但し、ｋは１以上の整数）ミリ秒であれば良く、６０Ｈｚの電流を使用する系では（１／６０）×１０００×ｋ（但し、ｋは１以上の整数）ミリ秒であれば良いことを見い出し本発明に至った。
【０００８】
すなわち、上記課題を解決する本発明の方法は、移動する皮の厚い果実類に３種（波長λA、λB、λC）のレーザ光を照射し、それぞれのレーザ光の吸光度を求め、得られた各吸光度より果実類の糖度を求める方法において、移動する果実類の表面に、果実類の移動中の異なる３箇所の位置Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、位置Ａでは波長λAのレーザ光のみ、位置Ｂでは波長λBのレーザ光のみ、位置Ｃでは波長λCのレーザ光のみを以下の時間照射すると共に、位置Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞれ設けられた各検出装置によりレーザ光を検出することを特徴とするものである。（Ａ）使用する電気が５０Ｈｚの場合には（１／５０）×１０００×ｋ（但し、ｋは１以上の整数）ミリ秒、（Ｂ）使用する電気が６０Ｈｚの場合には（１／６０）×１０００×ｋ（但し、ｋは１以上の整数）ミリ秒。好ましくは果実類に照射される各レーザ光の照射面を一辺が１〜４ｃｍの正方形とし、さらに好ましくは果実類の最長径と照射されたレーザ光の光軸とが一致したときの、一致点を中心とする一辺を１〜４ｃｍの正方形となる果実類表面内に各波長のレーザ光をそれぞれ果実類の移動中の異なる位置で照射するものである。そして、より好ましくは果実類に照射されるレーザ光の形状を長方形、長楕円形とするものである。
【０００９】
更に、具体的には、各レーザ光をそれぞれ（１／５０）×１０００×ｋ（但し、ｋは１以上の整数）ミリ秒、あるいは、（１／６０）×１０００×ｋ（但し、ｋは１以上の整数）ミリ秒照射し、果実類に照射されるレーザ光の形状を縦１〜４ｃｍとし、幅をＸｃｍとしたとき、Ｘが、果実類と果実類の中心間間隔をＳとし、１秒あたりの測定果実類数をｎとし、レーザ光の照射時間ｔを（１／６０）×１０００×ｋ（但し、ｋは１以上の整数）ミリ秒としたとき、０．１＜Ｘ＜４−（１／６０）・ｎ・ｋ・Ｓ、好ましくは、０．１＜Ｘ＜３−（１／６０）・ｎ・ｋ・Ｓとするものであり、レーザ光の照射時間ｔを（１／５０）×１０００×ｋ（但し、ｋは１以上の整数）ミリ秒としたとき、０．１＜Ｘ＜４−（１／５０）・ｎ・ｋ・Ｓ、好ましくは、０．１＜Ｘ＜３−（１／５０）・ｎ・ｋ・Ｓとするものである。
【００１０】
【作用】
果実類には多量の水分が含まれているため、単一波長のレーザ光のみで糖度を測定することは困難である。このような場合、通常２波長で吸収を測定し、糖度と水との吸光度と水のみの吸光度とを求め、この比較より糖度を算出することが行われる。しかし、レーザ光では必ずしも任意の波長を選択できないため、３種以上の波長のレーザ光を用い、各波長に対応した吸光度を求め、各吸光度の関係より糖度を求めている。
【００１１】
ところで、短時間で多くの果実類の糖度を高精度で測定するための手段として、果実類を移動コンベア上に積載し、移動させる手段が一般的である。この場合、果実類の糖度を感度良く測定するためには、照射されたレーザ光が可能な限り果実類の内部に進入することが望ましい。そのためには、照射される面がレーザ光に対して垂直であることが好ましい。
【００１２】
よって、照射されるレーザ光の光軸がメロンの最長径と一致する点でレーザ光が果実類に照射されることが好ましい。この条件をはずれると検出口に入射する果実類表面での乱反射光が増加し、検出器のノイズが増加し、測定感度が低下するからである。
【００１３】
このような制限条件から、レーザー光を照射しうる面積は、むろん被測定物である果実類の大きさや表面状態にもよるが、果実類の最長径と照射されるレーザ光の光軸とが一致したときの、一致点を中心とする高々１〜４ｃｍ角の正方形程度（以下照射部位という）とすることが好ましい。
【００１４】
また、上記コンベア上に積載し、果実類を移動させつつ糖度を測定する場合には、一つ一つ糖度計により糖度を測定する場合より、果実類がレーザ光を照射される時間は短い時間となり、かつ装置の構造などにより限定されることになる。
【００１５】
例えば、球状の果実類を例にとると、移送時の安定性を確保するために、ホルダーを設け、ホルダーの上に果実類を積載し、ホルダーごと移送することが便利である。こうすると、ホルダーに積載された果実類がレーザ光の照射源と透過光の検出口との間を通過することになる。果実類の大きさなどを考慮した場合、果実類と果実類との間隔は、中心間間隔Ｓが果実類の平均半径ｒの２．５〜３．５倍程度とすることが好ましい。例えば、メロンでは最低３０ｃｍは必要となる。
【００１６】
今、ｎ個／秒の割合で果実類の糖度を測定しようとすれば、果実類自体の移動速度はｎ・Ｓｃｍ／秒となる。よって、果実類１個の糖度測定のためのレーザー光の照射時間は、前述の４ｃｍ角の照射部位を考慮すれば、４／（ｎ・Ｓ）秒となる。
【００１７】
ところで、果実類の糖度を感度良く測定できているとするためには、５０Ｈｚの電気を使用する系では照射時間を（１／５０）×１０００×ｋ（但し、ｋは１以上の整数）ミリ秒とすることが、６０Ｈｚの電気を使用する系では（１／６０）×１０００×ｋ（但し、ｋは１以上の整数）ミリ秒とすることが必要とされる。以下議論を簡単にするために５０Ｈｚの電気を使用する系であること仮定し、説明する。
【００２０】
ところで、高感度を維持しつつ糖度を測定するためには、果実類表面に照射されるレーザ光の好ましい範囲が一辺１〜４ｃｍの照射部位であることは上記した通りである。そして、（１／５０）×１０００×ｋ（但し、ｋは１以上の整数）ミリ秒照射されるレーザ光の全量がこの範囲にはいることが効率上必要となる。
【００２１】
また、果実類の表面状態の影響を避けるためには、果実類表面のレーザ光の照射面積をある程度大きくすることが必要であり、例えばメロンのように表面に編み目構造を持つものの場合には、１ｃｍ角以上の照射面積をとることが望ましい。照射するレーザ光は光学系により絞るため、任意の形状にすることができるが、照射する形状を長さ１〜４ｃｍ程度の帯状とする場合には、１ｃｍ角にこだわることなく任意の幅に設定できる。
【００２３】
なお、このような帯状のレーザ光の照射面での形状は矩形でもよく、長楕円形でもよい。必要なことは、（１／５０）×１０００×ｋ（但し、ｋは１以上の整数）ミリ秒の時間に照射される帯状レーザ光が前記照射部位内にはいることである。
【００２４】
なお、本発明の方法を適用できる果実類とは、例えば、メロン、スイカ、カボチャなどである。
【００２５】
【実施例】
次に本発明の実施例について述べる。
【００２６】
（実施例１）
暗室内にレーザ光を照射し、検出する照射検出装置を３組持ち、照射検出装置間をローラーコンベアでホルダーに積載されたメロンが順次移動するように構成されている照射・検出装置と、メロンに照射するレーザ光を発するＬＤと、ＬＤを励起するための電源と、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）と、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）とディスプレー付きコンピューター（ＣＰＵ）とを組み合わせた本発明の１例である図１に示した装置を用いて以下の試験を行った。
【００２７】
図１の暗室内に連続的に糖度未知のメロン５０個を搬送し、各メロンの糖度（Ｄｎ）を本発明の方法に従い測定した。次いで下記従来例で糖度を測定した後、各メロンより果汁を採取し、屈折率を用いた糖度計を用いて果汁の糖度（Ｄ’ｎ）を求めた。次いでＤｎ／Ｄ’ｎの値を求めた。なお、使用した電気は５０Ｈｚである。
【００２８】
図１の装置はメロンとメロンとの間隔が３０ｃｍ、レーザ光の照射口と検出口とが４０ｃｍ間隔で、３カ所（Ａ，Ｂ，Ｃ）に設けられている。照射位置Ａでは８８０ｎｍのレーザ光を、照射位置Ｂでは９１０ｎｍのレーザ光を、照射位置Ｃでは９３０ｎｍのレーザ光をメロンに照射し、対応する波長の透過レーザ光をそれぞれの検出位置で検出し、各波長に対応する吸光度を求めるようになっている。また、メロンを２個／秒で測定するため、メロンの搬送速度は６０ｃｍ／秒となっている。
【００２９】
図１の暗室内にはいったメロンは、照射位置Ａで波長８８０ｎｍのレーザ光を２０ミリ秒間照射され、照射位置Ｂで波長９１０ｎｍのレーザ光を２０ミリ秒間照射され、照射位置Ｃで波長９３０ｎｍのレーザ光を２０ミリ秒間照射され、暗室外に搬送される。
【００３０】
照射するレーザ光の形状は縦２ｃｍ、幅０．８ｃｍとし、メロンの最長径と照射されるレーザ光の光軸とが一致したときの、一致点を中心とする２ｃｍ角の正方形内にレーザ光全量が照射されるようにした。
【００３１】
最初のメロンの波長８８０ｎｍのレーザ光に対する吸光度（ＡＢ１）は１．４６２１、波長９１０ｎｍのレーザ光に対する吸光度（ＡＢ２）は１．４９８０、波長９３０ｎｍのレーザ光に対する吸光度（ＡＢ３）は１．５９３５であった。これらの吸光度より糖度を求めるには以下のようにする。
【００３２】
糖度をＺとしたとき、Ｚは以下の実験式より求められる。
【００３３】
Ｚ＝−２７．３９・ＡＢ１＋６８．５０・ＡＢ２−４１．１２・ＡＢ３＋１２．９２  各値を代入すれば、糖度は１０．０となる。
【００３４】
なお、これらの実験式はあらかじめ、メロンの果汁より、屈折式の糖度計を用いて得た糖度と果汁に各レーザ光照射し、得られた吸光度と糖度との関係より求めたものである。
【００３５】
Ｄｎ／Ｄ’ｎの値は全て１．０５〜０．９５の範囲内に入っていた。
【００３６】
（実施例２）
照射するレーザ光の形状は縦４ｃｍ、幅０．８ｃｍとした以外は実施例１と同様にして糖度未知の新たな５０個のメロンの糖度（Ｄｎ）を測定し、次いでメロンの果汁を採取し、屈折法による糖度計を用いて果汁の糖度（Ｄ’ｎ）を測定し、Ｄｎ／Ｄ’ｎを求めた。その結果、全数が１．０５〜０．９５の範囲に入っていた。
【００３７】
なお、最初のメロンの波長８８０ｎｍのレーザ光に対する吸光度（ＡＢ１）は１．６５３１、波長９１０ｎｍのレーザ光に対する吸光度（ＡＢ２）は１．６９６６、波長９３０ｎｍのレーザ光に対する吸光度（ＡＢ３）は１．８１８８であった。これらの吸光度より求めた糖度は９．１であり、このメロンの果汁より得られた糖度は８．８であった。
【００３８】
（実施例３）
照射するレーザ光の形状は縦１ｃｍ、幅１．２ｃｍとした以外は実施例１と同様にして糖度未知の新たな５０個のメロンの糖度（Ｄｎ）を測定し、次いでメロンの果汁を採取し、屈折法による糖度計を用いて果汁の糖度（Ｄ’ｎ）を測定し、Ｄｎ／Ｄ’ｎを求めた。その結果、全数が１．０５〜０．９５の範囲に入っていた。
【００３９】
なお、最初のメロンの波長８８０ｎｍのレーザ光に対する吸光度（ＡＢ１）は１．６１１３、波長９１０ｎｍのレーザ光に対する吸光度（ＡＢ２）は１．６８００、波長９３０ｎｍのレーザ光に対する吸光度（ＡＢ３）は１．７８４８であった。これらの吸光度より求めた糖度は１０．５であり、このメロンの果汁より得られた糖度は１０．９であった。
【００４０】
（実施例４）
照射するレーザ光の形状は縦３ｃｍ、幅１．２ｃｍとした以外は実施例１と同様にして糖度未知の新たな５０個のメロンの糖度（Ｄｎ）を測定し、次いでメロンの果汁を採取し、屈折法による糖度計を用いて果汁の糖度（Ｄ’ｎ）を測定し、Ｄｎ／Ｄ’ｎを求めた。その結果、全数が１．０５〜０．９５の範囲に入っていた。
【００４１】
なお、最初のメロンの波長８８０ｎｍのレーザ光に対する吸光度（ＡＢ１）は１．７２２５、波長９１０ｎｍのレーザ光に対する吸光度（ＡＢ２）は１．７９０１、波長９３０ｎｍのレーザ光に対する吸光度（ＡＢ３）は１．８３３２であった。これらの吸光度より求めた糖度は１３．０であり、このメロンの果汁より得られた糖度は１２．７であった。
【００４２】
（実施例５）
照射するレーザ光の形状は縦２ｃｍ、幅２ｃｍとした以外は実施例１と同様にして糖度未知の新たな５０個のメロンの糖度（Ｄｎ）を測定し、次いでメロンの果汁を採取し、屈折法による糖度計を用いて果汁の糖度（Ｄ’ｎ）を測定し、Ｄｎ／Ｄ’ｎを求めた。その結果、全数が１．０５〜０．９５の範囲に入っていた。
【００４３】
なお、最初のメロンの波長８８０ｎｍのレーザ光に対する吸光度（ＡＢ１）は１．８１３５、波長９１０ｎｍのレーザ光に対する吸光度（ＡＢ２）は１．８８４２、波長９３０ｎｍのレーザ光に対する吸光度（ＡＢ３）は１．９８２１であった。これらの吸光度より求めた糖度は１０．８であり、このメロンの果汁より得られた糖度は１１．３であった。
【００４４】
（従来例）
実施例１で測定した５０個のメロンの糖度を従来の３種の波長のレーザ光を一カ所で逐次照射各波長につき２０ミリ秒照射して吸光度を求める非連続式測定器を用いて一つづつ糖度（Ｄｎ）を測定した。
【００４５】
次いで、各メロンより果汁を得、屈折率を用いた糖度計により果汁の糖度（Ｄ’ｎ）を測定した。そして、Ｄｎ／Ｄ’ｎを求めたが、実施例と同じであった。このことより本発明の方法でも従来通りの精度が得られることがわかった。
【００４６】
（比較例１）
図１の暗室内の照射位置Ｂより３種の波長のレーザ光を逐次、各波長毎に９ミリ秒づつ照射した以外は実施例１と同様に５０個のメロンの糖度を測定し、Ｄｎ／Ｄ’ｎを求めた。
【００４７】
その結果、Ｄｎ／Ｄ’ｎは１．０５〜０．９５の範囲内となるものは３２個であり、１．１〜１．０５、または０．９５〜０．９０の範囲内となるものは１０個であり、残りは１．２〜１．１、または０．９０〜０．８０の範囲内となっていた。
【００４８】
（比較例２）
照射するレーザ光を４．５ｃｍ角の正方形とした以外は実施例１と同様にして５０個のメロンの糖度を測定し、Ｄｎ／Ｄ’ｎを求めた。
【００４９】
その結果、Ｄｎ／Ｄ’ｎが１．０５〜０．９５の範囲にはいるものは３８個であり、１２個は１．１０〜１．０５、または０．９５〜０．９０の範囲内となっていた。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の方法に従えば、各レーザ光の照射時間を（１／５０）×１０００×ｋ（但し、ｋは１以上の整数）ミリ秒、あるいは、（１／６０）×１０００×ｋ（但し、ｋは１以上の整数）ミリ秒とすることができるため、高精度で果実類の糖度の測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に用いた装置の１例を示す構成説明図である。
【図１】
0003648776.tif 000002