(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酒造原料米における精米歩合７０〜４０％の精米時の音響パワーのスペクトル分析を行い、精米歩合と相関の高い周波数を同定し、この結果に基づいて精米歩合を推定するか、あるいは、砕米率と相関の高い周波数を同定し、この結果に基づいて砕米率を推定する方法であって、精米時における音響データの収録工程、高速フーリエ変換による音響データのパワースペクトルの取得工程、特定周波数の音圧レベルの抽出工程、重回帰式による精米歩合又は砕米率の算出工程からなること、を特徴とする酒造原料米の精米歩合又は砕米率を推定する方法。
【請求項２】
精米時に発生する音について、精密騒音計、コンデンサー型マイクロフォン等通常のサンプリング装置によって音響データのサンプリングを行い、低ノイズ型録音装置で録音し、得られた音響データについて高速フーリエ変換が可能なソフトウエアを備えたコンピュータを用いて処理し、音響データをパワースペクトルに分解すること、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
精米歩合と相関の高い周波数が１００〜１２，０００Ｈｚの範囲であること、を特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
砕米率と相関の高い周波数が１００〜１２，０００Ｈｚの範囲であること、を特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法にしたがって推定し、更にその結果に基づいて精米機の制御を行う方法。
【請求項６】
精米機の制御が、金剛ロールの回転数、排出口の負荷抵抗、排出口の開度から選ばれる要因の少なくともひとつの制御であること、を特徴とする請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酒造原料米を精米する際の音響パワーのスペクトル分析を行うことにより、原料の精米度や砕米率、並びに精米機の稼動状態などを推定して制御を行い、製品の品質を高めかつ効率的に精米を行う技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、酒造原料米の精米は精米歩合７０％の白米を得るのに１０〜１３時間、吟醸酒用の精米歩合４０％の白米を得るのに５０〜７０時間を必要とする。この間の精米歩合の推定は精米機をいったん停止して精米途中の白米を集め、その全重量をロードセル等により測定して見かけの精米歩合を計算する方法がとられる。この重量計測によって知ることができるのは見かけの精米歩合であって、砕け米を除いた真精米歩合を知るためには精米途中で白米の整粒を肉眼により選別して精密天秤などにより計測するほかはない。この操作はきわめて煩雑であるため、真精米歩合を測定することはほとんど行われない。
【０００３】
また、精米操作の巧拙の基準として、白米の形状が玄米により近いことと割れや砕米の発生率が少ないことがあげられるが、これらの条件を決定する操作方法としては精米機内部の金剛ロールの回転数と、排出口の負荷抵抗及び排出口の開度を調整することが行われる。これらは原料米の性質と精米室内の温度や湿度などの要因によっても異なることが普通であるため、長時間にわたる精米工程では一定ではなく精米の都度調整する必要がある。
【０００４】
しかし、現状では精米過程における米質の変化を、精米操作を中断することなく連続的に、モニターすることは不可能であるため、米質にあわせて精米を行うことや、精米の巧拙を精米途中で判断することはほとんど不可能であり、精米機の操作は熟練者の経験と勘に依存しているのが実情である。さらに、吟醸酒用原料などの高度精白を行う必要がある場合には徹夜で精米機の監視を行う必要があるため、清酒製造場では労務上の問題から精米の熟練技術者と技術後継者が不足し、外部への委託精米を余儀なくされ、酒造適性のよい原料米を安定して入手することが困難となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、酒造原料米など原料穀類の酒造適性を高めかつ効率的に搗精を行う技術を提供することを目的とする。本発明は、従来熟練者の経験と勘で行われてきた精米機の制御をコンピュータによりリアルタイム状態で行うことを可能とするものであって、本発明によって精米機の運転を中断することなく精白度を測定できる。また、従来測定が困難であった酒造原料米の精米途中の砕米率及び真精米歩合を測定することができ、精米操作の適否や精米機の稼動状態をリモートで判断することを可能とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した目的を達成するため各方面から各種の検討を行ったが、結局、成功に至らなかった。そこで発想の大転換の必要に迫られ、広範且つ鋭意、検討、研究を行い、精米時の「音」に着目した。
【０００７】
そして、本発明者らは、酒造原料米の精米時に発生する音を精密騒音計でサンプリングし、ＤＡＴによりディジタル録音した。この音響データは高速フーリエ変換を行ってパワースペクトルに分解した。０〜１２，０００Ｈｚまで５０Ｈｚ刻みの周波数における音圧レベル（ｄＢ）について精米歩合と相関の高い周波数成分の抽出を行った。さらに重回帰分析によってこれらの周波数の中から精米歩合及び砕米率と特に相関の高い周波数を選び出し、この周波数における音圧レベルに基づく精米歩合及び砕米率の予測式を作成した。さらに主成分分析に基づいて主成分の抽出を行い、原料米の精米歩合によるグルーピング・マップを作成して原料米の性質を判断する方法を見出した。
【０００８】
すなわち、本発明は精米時の音響データを解析することにより、リアルタイムで精米歩合及び醸造原料米の酒造適性を推定し、この結果に基づいて精米機の制御を行うことを可能とする全く新しい方法である。
以下、本発明を、醸造原料米の精米を例にとって説明する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明において用いられる音響データのサンプリング装置は通常のコンデンサー型マイクロフォンで十分である。また録音装置は低ノイズのものであればどのようなものでもよい。また、音響データをパワースペクトルに分解するための演算は高速フーリエ変換が可能な汎用ソフトウエアを備えたものであれば通常のパーソナル・コンピュータで十分である。
【００１０】
酒造原料米の精米時において精米歩合及び砕米率をリアルタイムで推定する場合には、あらかじめ予測式を作成しておく必要がある。酒造原料米の精米においては、精米歩合の変化に応じて精米途中の音響をいくつか収録し、これをパワースペクトルに分解して精米歩合と相関の高い周波数を同定する。このときの周波数の測定範囲は０〜２０，０００Ｈｚ、周波数の刻み幅は５０〜数百Ｈｚが適当である。一般的には精米の進行とともに５，０００Ｈｚ以上の高周波帯域の音圧レベルが相対的に増加し、周波数が小さい帯域の音圧レベルが相対的に減少する傾向が見られる。精米歩合及び砕米率と相関の高いいくつかの波長を用いてそれぞれ重回帰式を作成し、予測式とする。精米時においては（１）音響データの収録、（２）高速フーリエ変換による音響データのパワースペクトルの取得、（３）特定周波数の音圧レベルの抽出、（４）重回帰式による精米歩合又は砕米率の計算、の操作を行う。
【００１１】
精米歩合と相関の高い周波数としては、例えば５００〜１５００Ｈｚ、好適には７００〜１２００Ｈｚ、更に好適には９００Ｈｚ前後の周波数が例挙される。また、砕米発生率と相関の高い周波数としては、例えば３０００〜６０００Ｈｚ、好適には３５００〜５５００Ｈｚ、更に好適には４０００〜５２００Ｈｚ、例えば４７５０Ｈｚ前後の周波数が例挙される。なお、これらの周波数は１例示として示したものであって、本発明はこれらの周波数のみに限定されるものではないし、これらを組合せてもよい。
【００１２】
本発明においては、上記したところによって音響データを解析することにより精米歩合を推定ないし測定し、更にその結果に基づいて精米機の制御を行うことができる。
【００１３】
このとき、精米機の制御要因は金剛ロールの回転数、排出口の負荷抵抗、排出口の開度などである。これらの値は一般的に精米歩合７０％までは比較的大きな値とするが、目標精米歩合が７０％以下の場合や原料米が割れやすい場合などは比較的小さな値とする。精米音の計測により精米途中において砕米率が大きいと判断された場合、精米歩合が標準経過と大きく違った場合、その他精米機の異常運転と判断された場合には金剛ロールの回転数、排出口の負荷抵抗、排出口の開度などの少なくともひとつを自動的に変更して精米を継続するプログラムを作成することが可能である。
【００１４】
次に実施例により本発明を更に説明する。
【００１５】
【実施例１】
テストミルによる精米音のパワースペクトル分析による精米歩合の推定
（株）佐竹製作所製のテストミルにより酒造用原料米の精米を行い、見かけの精米歩合３０〜９０％の白米を調製した。テストミルによる精米では通常は１５０ｇ程度の玄米をサンプルとするが精米の進行に伴い白米重量が減少し、精米歩合４０％では初発重量の１／２．５となる。そこで、白米重量の減少による音圧レベルヘの影響を除くためにあらかじめ精米歩合を行い、それぞれ精米歩合の異なる白米サンプルを調製したのちに一定量（重量５０ｇ）を取り出して再度テストミルで精米を行って、発生する音響パワーのスペクトル分析を行った。テストミルによる精米時の音響パワースペクトルは全体的にフラットな音圧レベル分布を示し、１１，０００Ｈｚを超える周波数領域では急激に減少する。またモーターの回転により発生する音圧レベルは１，５００Ｈｚを超える周波数領域では急速に減少するため、米に由来する音の成分の抽出に大きな影響を与えない。
【００１６】
砕米を含む見かけの精米歩合と、砕米を除いた整粒のみによる真精米歩合についてそれぞれ相関の高い周波数を抽出したところ、両者ともに９００Ｈｚの音圧レベルが最も相関が大きく（いずれも相関係数＝０．９５、サンプル数＝１８）、回帰式により高い精度で精米歩合の推定を行うことができた（図１）。この結果から、テストミルによる精米時に発生する音の成分の中に精米による白米の形状変化とともに音圧レベルが変化する特定の周波数が存在し、パワースペクトル分析による回帰式から見かけの精米歩合及び真精米歩合を推定できると結論できる。なお実施例では厳密さを期するためにあらかじめ精米を行った試料から一定重量の白米を取り出して再度精米したが、通常の精米を行った場合においても高い精度で精米歩合の推定を行う回帰式を作成することができる。
【００１７】
【実施例２】
精米音のパワースペクトル分析による砕米率の推定
酒造原料米に含まれる砕米の割合は酒造原料米の酒造適性を決定するきわめて重要な因子であって、精米操作の巧拙を判定する指標でもある。そこで砕米率を音響パワー計測で推定することが可能かどうかを調べた。精米歩合７０％の白米と砕米をいろいろな割合で混合して実施例１と同様に（株）佐竹製作所製のテストミルにより重量１００ｇの白米を精米し、発生する音響パワーのスペクトル分析を行って砕米率との相関係数の大きな周波数を同定した。このとき砕米率と最も相関の大きかった４，７５０Ｈｚの音圧レベルにより回帰式を作成したところ、高い精度で砕米率の推定が可能であった（図２、相関係数＝０．９５、サンプル数＝８４）。この結果から、テストミルによる精米時に発生する音の成分の中に砕米の含有率とともに音圧レベルが変化する特定の周波数が存在し、精米時の音圧レベルを測定することにより砕米率の推定が可能と結論できる。
【００１８】
【実施例３】
実用精米機の精米音パワースペクトル分析による精米歩合の推定
実用精米機による精米時の音響パワースペクトル分析により精米操作を中断することなく、リアルタイムで精米の進行をモニタリングできる。実施例ではチヨダエンジニアリング（株）製の小型精米機を用いて酒造用玄米重量６０ｋｇの精米を行い、精米歩合４０％に至るまで約２％刻みで精米音を収録し高速フーリエ変換によるパワースペクトルを得た。通常の精米操作では精米の進行とともに金剛ロールの回転数を減少させるが、正確を期すために金剛ロール回転数を一定（１，０００ｒｐｍ）とした。図３（図面代用写真）に見られるように実用精米機の精米時の音響パワースペクトルはテストミルによる精米時と同様に全体的にフラットな音圧レベル分布を示し、１１，０００Ｈｚを超える周波数領域では急激に減少する。周波数成分の音圧レベルと精米歩合との相関分析によれば、精米歩合の低下とともに低周波数領域の音圧レベルが減少し、逆に高周波領域の音圧レベルが増大することがわかった。
【００１９】
そこで重回帰分析によりいくつかの周波数を抽出して回帰式を作成すると精度良く精米歩合を推定することができる。７，３５０Ｈｚと８，６５０Ｈｚの２波長の音圧レベルによって重回帰式を作成して見かけの精米歩合を計算すると、実測値との相関係数は０．９６という高い値が得られた。なお、通常の精米操作では金剛ロールの回転数は最初に１，４００ｒｐｍ程度とし、精米の進行とともに金剛ロールの回転数を減少させて最終的には９００ｒｐｍ程度とするが、通常の回転数の範囲では音響パワースペクトル解析への影響は無視できる（図４）。
【００２０】
【実施例４】
精米音パワースペクトルによる原料米の組織構造または物理化学的性質の分析
精米音パワースペクトルの主成分分析を行うと精米による原料米の物理化学的性質を調ベることができる。実施例３のパワースペクトルデータの主成分分析を行い、２つの主成分を抽出して精米歩合ごとのそれぞれの主成分スコアをプロットした結果を図５に示した。図５では精米歩合７２％以上と精米歩合７０％以下とで明確に２つのグループに分けられ、精米歩合７０％付近を境として米の物理化学的性質が大きく変化することがわかる。このことは精米速度が精米歩合７０％付近で急激に低下する事実と一致し、原料米の物理化学的性質がこの値を境として大きく変化することを示すものである。従って精米音パワースペクトルの変化により精米過程における原料米の組織構造または物理化学的性質の違いを調べることができ、醸造適性の新規な判別指標とすることができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は従来熟練者の経験と勘で行われてきた酒造用精米機の制御をコンピュータによりリアルタイム状態で行うことを可能とするものであって、本発明によって精米を中断することなく精米歩合を測定できる。また、測定が困難であった精米途中の真精米歩合の測定も可能であって、砕米発生率その他の醸造適性判別のほか、精米操作の適否や精米機の稼動状態をリモートで判断できるなど、清酒等の醸造用原料白米の酒造適性を高めかつ効率的に精米操作を行うことを可能にする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  同一の酒造用玄米からテストミルにより異なる精米歩合の白米を調製し、これらを再度テストミルで精米したときに発生する音響パワーの高速フーリエ変換を行って得られたパワースペクトルにおいて、見かけの精米歩合または真精米歩合と相関の大きい周波数が存在することを示した図である。９００Ｈｚの音圧レベルとの相関係数は両者ともに０．９５である。
【図２】  砕米を含む白米をサンプルとしてテストミルにより精米を行った時に発生する音響パワーの高速フーリエ変換を行い、得られたパワースペクトルのなかから最も相関の大きかった４，７５０Ｈｚの音圧レベルによって砕米率を推定する式を示した図である。砕米率と４，７５０Ｈｚの音圧レベルとの相関係数は０．９５である。
【図３】  実用精米機により酒造用玄米重量６０ｋｇを用いて精米歩合４０％に至るまで精米を行い、発生する音響パワーの高速フーリエ変換を行って得られたパワースペクトルのうち精米歩合９４％と４０％のデータ、並びにモーターのみを動かした無負荷時のデータを示した図である（図面代用写真）。
【図４】  実用精米機による精米過程で精米歩合４０％に至るまで約２％刻みで収録した精米音のパワースペクトルの重回帰分析を行い、２つの周波数を抽出して作成した回帰式によって得られた精米歩合の計算値と実測値との偏差を示した図である。計算値と実測値との相関係数は０．９６である。
【図５】  実用精米機による精米過程で精米歩合４０％に至るまで約２％刻みで収録した精米音のパワースペクトルの主成分分析を行い、２つの主成分を抽出してそれぞれの精米歩合の主成分スコアをプロットした図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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