食品中的灰分測定方法及其裝置的製作方法
2023-05-15 22:38:41
專利名稱：食品中的灰分測定方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及可以通過用光照射樣品時所獲得的光吸收度和預先確定的測量線測定食品灰分量的灰分測定裝置，特別涉及到利用使作為灰分的無機成分與類黃酮類色素、肌醇六磷酸、粘膠質等等的有機成分良好結合的灰分測定裝置。
灰分的定義為除去了食品中的有機成分和水分後的殘餘成分，即食品中的無機成分總量。原有的灰分分析方式是將食品加熱至比如說550℃以除去有機成分和水分直至沒有殘存碳素，將樣品灰化後所殘餘的總量作為其灰分。換句話說就是，利用原有的方法進行灰分測定時必須要有除去有機成分和水分所需的足夠的時間。
在期望能夠有一種可以在短時間裡進行灰分量測定的裝置的期待過程中，人們研製出了下述的一種灰分測定裝置。它是使通過用近紅外線照射灰分含量為未知數的樣品所獲得的光吸收度，和用近紅外線照射灰分量為預先已知的樣品所獲得的光吸收度作為已知值確定的測量線，而在短時間裡測定出作為樣品中的特定成分的灰分量。比如說在對食品中的灰分量實施的測定中，現有的灰分測定裝置可以確保與實際灰分相關的測定精度在±0.03％左右，故可以用來測定對品質影響比較大的灰分含有量的小麥粉灰分測定等等。而且即使為其他的食品，也可以用其顯示出灰分含有量，而在整個食品中灰分的含有量佔有重要的位置。
然而，對於對麵粉的成分純度有著嚴格規定的日本，還需要有測定精度更高的測定裝置。換句話說就是，在日本國內，麵粉的等級和用途是用其灰分含有量更精細確定的，比如說它將麵粉細分為，～0.34％為特等粉，0.34％～0.44％為一等粉，0.44％～0.56％為二等粉，0.56以上為三等粉。
這樣，灰分的實際值和由測定裝置給出的計量值之間產生的差，可能會使麵粉等級產生一個等級的變化，這不僅會大大影響到製品的單價，而且還會大大影響到製品的品質。因此，如果將測定精度比較低的灰分測定裝置組裝在制粉工序中，並不能對麵粉製品的等級進行管理。這種制粉工序所需要的測定精度為±0.01％左右。目前往往要根據工作人員的經驗並依賴其敏銳的感覺進行確定。
本發明所面臨的技術問題是，如何針對上述情況，獲得某種對於使用在食品、具體的講就是使用在小麥粉的制粉生產線上的場合和作為分析裝置使用的場合，均可以進行快速的測定並提高其測定精度的灰分測定方法及其裝置。
為了能解決前述問題，本發明採用了下述的方式。這也就是說，如果採用權利要求1，則由於對於灰分含量為已知的樣品，可以發現有與作為灰分的無機成分良好結合在一起的有機成分，所以可以用至少包含有與該有機成分相關聯的紫外線的特定波長的光進行照射，進而根據照射樣品所獲得的光吸收度和已知樣品的灰分含量，利用非線性解析方法製作出測量線。該測量線為測定有機成分含量所用的計算灰分含量的測量線。在製作出該測量線後，可通過用前述特定波長的光照射灰分含量為未知的樣品照射所獲得的光吸收度和前述測量線推導出未知樣品的灰分含量。
在樣品內與作為灰分的無機成分良好結合的有機成分，例如小麥灰分大多遍布在麥粒的表面部，而與小麥灰分相類似，在小麥的表面部存在有有機成分，如果採用權利要求2，該有機成分可以為類黃酮類色素、肌醇六磷酸、粘膠質和其它的蛋白質等等。
為了能進一步提高測定精度，還可以採用權利要求3至5所限定的方法，即使特定波長的光為紫外線、可見光線和近紅外線中的至少一種的組合形式。因此即可以僅用紫外線進行測定，也可以用紫外線與可見光線的組合形式、或紫外線與近紅外線的組合形式、以及紫外線和可見光線及近紅外線構成的組合形式進行測定，從而可以進一步提高測定精度。這種裝置對於食品的灰分測定精度要求高的技術領域是相當有效的，特別是對於被測定物為麵粉的灰分測定可以作出相當大的貢獻。
而且如果採用權利要求6，還可以利用在近紅外線區域的特定波長照射所獲得光吸收度的變化，對隨著粉體顆粒的水分、溫度、粒度的變化的測定精度的影響實施補償，從而可以進一步提高其測定精度。
如果採用權利要求7，還可以用神經元網絡進行非線性解析，從而可以簡單的實施解析。
權利要求8給出了具有下述結構的灰分測定裝置。即一種灰分測定裝置，它具有1、可發射出至少包含有可檢測與作為灰分的無機成分良好結合的有機成分的紫外線的特定波長的光的光源部，2、用於檢測用該光源給出的特定波長的光照射樣品時由前述有機成分給出的反射光或透射光的光檢測部，3、存儲有利用非線性解析方法，通過向灰分量為已知的樣品照射前述特定波長的光所獲得的有機成分的光吸收度和已知樣品的灰分含量，用神經元網絡製作出的測量線的存儲部，4、用於由光測定部獲得的灰分量為未知的樣品的反射或透射光量計算出光吸收度，並且由該光吸收度和前述存儲部中的測量線計算出未知樣品的灰分量的運算部，5、與這些光源部、光檢測部、存儲部相連接並進行控制用的控制部。
圖1為表示用由紫外線到近紅外線的光照射小麥粉時的光吸收度曲線。
圖2為表示制粉系統的生產作業圖。
圖3為表示灰分測定裝置的測定原理的示意圖。
圖4為表示粉體成分測定裝置的構成的示意圖。
圖5為表示設置在測定元處的樣品供給通路和支路的示意圖。
圖6為測定元的局部剖開的正視圖。
圖7為測定元的局部剖開的頂視圖。
圖8為表示測定元的主要部分的側視圖。
圖9為表示測定裝置和成分運算控制裝置的方框圖。
圖1 0為表示神經元網絡的概略性示意圖。
附圖中的參考標號的含義為1 粉碎機2 粉碎機3 粉碎機4 粉碎機5 篩選機6 篩選機7 篩選機
8 旋風分離器9 氣閘泵10切換閥用泵11測定部12大顆粒子排出口13中粒子排出口14小粒子排出口15旋風分離器16氣閘泵17切換閥用泵18測定部19大粒子排出口20中粒子排出口21小粒子排出口22旋風分離器23旋風分離器24氣閘泵25切換閥用泵26測定部27大粒子排出口28中粒子排出口29小粒子排出口30旋風分離器31旋風分離器32鼓風機33旋風分離器34鼓風機35旋風分離器36袋式過濾器37氣閘泵
38氣閘泵39氣閘泵40氣閘泵41氣閘泵42粉體接收容器43粉體接收容器44粉體接收容器50粉體成分測定裝置51測定裝置52成分運算控制裝置53外部裝置(制粉系統)54吸風風扇55旋風分離器56吸風裝置57樣品測定控制裝置58測定元59光學處理裝置60傳送通路61樣品供給通路62開閉裝置63筒64開閉閥65驅動裝置66開閉閥裝置67測定窗口68擠壓部件69驅動裝置70擠壓裝置71空氣噴射口72噴射裝置
73樣品取樣支路74連通通路75粉體檢測傳感器76存儲部77運算部78控制部79溫度檢測傳感器81光源部82鎢燈83氘燈84反射鏡85濾光器86狹縫87衍射光柵88光檢測部89可見光·紫外光接收元件90近紅外光接收元件91基準光92檢測光93鏡面下面參考附圖，以測定食品中的小麥粉灰分為例說明本發明的優選實施形式。
對於小麥的灰分量為明確已知的樣品，在樣品顆粒中，即在呈未加工狀態的樣品顆粒內可發現與作為灰分的無機成分良好結合著的有機成分。如舉例來說，類黃酮類色素與灰分間的關聯較深，如果檢測該色素，便可以獲得了解作為麥夫皮混入比率的麵粉的顏色或品質所需要的重要資料，從而還可以獲得灰分和比率關係。而且包含在小麥粉中的無機成分可以為鈣、鐵、磷、鉀、鈉、鎂、碘等等，含量最多時它們可佔整體的大約50％。應該提醒注意的是，在小麥顆粒中與作為有機成分的肌醇六磷酸良好結合形式存在的機率相當高。當其為小麥時，它們大多存在在小麥顆粒的皮部。
與這種作為灰分的無機成分良好結合的有機成分可以為類黃酮類色素、肌醇六磷酸、粘膠質、蛋白質等等。在這兒，作為灰分的無機成分為全部無機成分中與類黃酮類色素、肌醇六磷酸、粘膠質等等的有機成分相結合的無機成分，這些有機成分與灰分的相關度相當高。本發明對這種有機成分給予了特別注意，並確定出其光吸收度與該有機成分的成分量成比例地變化的特定波長。這一特定波長可以使用各種不同的波帶，如果不能根據有機成分對其進行唯一的確定，則照射用的光線可為紫外線、可見光線、近紅外線的波帶，而紫外線或由紫外線至可見光線的波帶為主要波帶。
在這兒，用由紫外線至近紅外線的波帶的光照射小麥粉時的光吸收度特性如圖1所示。由圖中可見，照射前述有機成分而發生特別顯著變化的為波長在紫外線區域的光，它為光吸收度的差比較明顯的波帶。該波長區域的光吸收度在後述的由光吸收度製作計算灰分用的測量線時佔據相當大的比重。
在確定了紫外線區域或可見光線區域和近紅外線區域中的特定波長後，向灰分量已知的樣品照射各波帶的特定波長的光。根據由照射樣品所獲得的光吸收度和已知的樣品灰分量，可以由神經元網絡利用非線性解析方法製作成測量線。在這兒，為進行灰分計算所構造的網絡由如圖10所示的輸入層—中間層—輸出層三層構成。向輸入層的九個單元分別輸入由照射小麥粉的九種特定波長所獲得的光吸收度值x1、x2、...x9並由中間層的四十五個單元進行數據處理。由中間層給出的輸出t1、t2、...t45輸入至一個輸出層單元，以最終輸出該小麥粉的灰分值y。如果具體地說就是，在第k(k＝1～9)個輸入層單元和第a(a＝1～45)個中間層單元中間，設定了用網絡修正(テ亻-テ亻ング)方式求解的結合權重wka，把輸入至輸入層單元的光吸收度值Xk乘以結合權重wka所獲得的值wka·xk輸入到第a個中間層單元。在第a個中間層單元處，用式1計算出由各輸入層單元輸入的wka·xk的總和Sa。Sa=k=1dWkaxk+a(1)]]>其中，θa為第a個中間層單元的偏置，為用預定的テ亻-テ亻ング求出的值。
下面用式2對Sa進行反曲變換，以求出第a個中間層單元的輸出ta。ta=11+exp(-SaT)(2)]]>其中，T為網絡溫度或增益(常數)。在輸出層單元和第a個中間層單元中間設定有採用テ亻-テ亻ング進行求解用的結合權重va，將中間層單元計算出的輸出ta乘以結合權重va，作為值va·ta輸入至輸出層單元。
在輸出層單元處用式3計算出由各中間層單元輸入的va·ta的總和u。u=a=1Avata+(3)]]>其中，η為輸出層單元的偏置，為用預定的テ亻-テ亻ング求出的值。最後用式4對u進行反曲變換，以輸出作為灰分值的y。y=11+exp(-uT)(4)]]>在網絡的構造中需使用灰分量為已知的若干種小麥粉的、比如說為數百種小麥粉的光吸收度和灰分值。「若光吸收度值為值x則灰分值為y」一語意味著可利用網絡中的若干個給定的圖案結構進行網絡修正。可將藉助如上所述的神經元網絡利用非線性解析方式製作成的測量線作為解析軟體(ROM)組裝在灰分測定裝置中。
在製作出這種測量線後，可以利用向灰分量為未知的樣品照射前述特定波長的光所獲得的光吸收度和前述測量線，導出未知樣品的灰分量。
上述的說明是以用九種特定波長的光實施照射的情況為例進行說明的，但也可以僅採用波長在紫外線區域的光，還可以使用由紫外線至可見光線區域的光。而且如果採用有助於修正近紅外線區域波長的波帶製作測量線的方式，還可以進一步提高其精度。而且特定波長並不僅限於九種，它可以為任意種。
如上所述，本申請人對用各種不同波長區域的光實施照射所獲得的結果進行了推導，下面對其一部分實驗結果進行說明。「表1」示出了照射由紫外線區域至可見光線區域的特定波長的光所獲得的光吸收度，以及由該光吸收度計算灰分時的相關係數和測定精度。
表1
如上所述，這和原有的僅採用近紅外線區域的波長相比可以大大提高其測定精度，並可以將測定精度保持在0.01％左右。而且如表2所示，附加上近紅外線區域時可以進一步提高其測定精度。可以用近紅外線區域修正由於水分、溫度、粒度等等的變化所產生的對測定精度的影響。
下面具體的說明其實施例。
圖2示出了本發明所涉及的一般性的小麥等等的制粉系統。該系統由作為主要要素的四臺粉碎機1、2、3、4和三臺篩選機5、6、7構成。第一粉碎機1與作為空氣傳送組件的旋風分離器8相連通，在旋風分離器8的下部設置有氣閘泵9，後者通過切換閥用泵10以向測定部11適當供給一部分粉碎顆粒的方式與其相連通，並且與第一篩選機5的供給口相連通，其中的測定部11用於對粉碎後的粉碎顆粒的灰分等進行測定。篩選機5依據顆粒的大小進行三個等級的篩選分離，它具有大顆粒排出口12、中顆粒排出口13、小粒顆排出口14，而且大顆粒排出口12與第一粉碎機1的供給口相連通，中顆粒排出口13與第二粉碎機2的供給口相連通，小顆粒排出口14與旋風分離器15相連通。
第二粉碎機2與旋風分離器15空氣傳送性連通，在旋風分離器15的下部設置有氣閘泵16，後者通過切換閥用泵17以向測定部18適當供給一部分粉碎顆粒的方式與其相連通，並且與第二篩選機6的供給口相連通，其中的測定部18用於對粉碎後的粉碎顆粒進行灰分等的測定。篩選機6依據顆粒的大小進行三個等級的篩選分離，它具有大顆粒排出口19、中顆粒排出口20、小顆粒排出口21，而且大顆粒排出口19與第二粉碎機2的供給口相連通，中顆粒排出口20與第三粉碎機3的供給口相連通，小顆粒排出口21與旋風分離器22相連通。
第三粉碎機3與旋風分離器23空氣傳送性連通，在旋風分離器23的下部設置有氣閘泵24，後者通過切換閥用泵25以向測定部26適當供給一部分粉碎顆粒的方式與其相連通，並且與第三篩選機7的供給口相連通，其中的測定部26用於對粉碎後的粉碎顆粒進行灰分等的測定。篩選機7依據顆粒的大小進行三個等級的篩選分離，它具有大顆粒排出口27、中顆粒排出口28、小顆粒排出口29，而且大顆粒排出口27與第四粉碎機4的供給口相連通，中顆粒排出口28與旋風分離器30相連通，小顆粒排出口29與旋風分離器31相連通。而且第四粉碎機4還與旋風分離器23空氣傳送性連通。
旋風分離器8、15、23排出的氣體通過鼓風機32與旋風分離器33相連通，旋風分離器22、31、30排出的氣體通過鼓風機34與旋風分離器35相連通，而旋風分離器33、35排出的氣體再經由袋式過濾器36排出至外部。在旋風分離器22、30、31、33、35的下部設置有氣閘泵37、38、39、40、41，並與存儲粉碎生成物用的粉體接收容器42、43、44的供給口相連通。上述的為一般性的小麥等的制粉系統。
下面參考圖3和圖9具體說明本發明的灰分測定裝置。
能夠發出可以檢測與作為灰分的無機成分良好結合的有機成分的特定波長的光的光源部81，最好能夠進行由紫外線區域至近紅外線區域的照射，在這兒是採用鎢燈82和氘燈83發射出波長範圍為190nm～2500nm的光。具體地說就是，由於鎢燈82能夠發射出190nm～350nm的光，故可在紫外線區域使用，而由於氘燈83能夠發射出330nm～2500nm的光，故可在可見光線區域和近紅外線區域使用。而且在紫外線區域可以利用這兩個燈，通過切換的方式而發射出由300nm～380nm的紫外線區域的光。這也就是說，可以利用反射鏡84的角度切換來實現兩個燈的切換。由反射鏡84切換後的光通過濾光器85和狹縫86，由衍射光柵87形成單位波長的光。該衍射光柵87為表裡不一樣的光柵，可利用波長進行其表裡的切換。
照射在試樣上的由該光源部81發出的照射光，到達檢測前述有機成分的透射光(或反射光)用的光檢測部88，該透射光可以由光接收元件直接接收，也可以將透射光引導到積分球進行光量檢測。光接收元件配置有可見光·紫外光接收元件89和近紅外光接收元件90，用鏡面93切換透射過試樣(樣品)的檢測光92和基準光91，並由各光接收元件進行光接收檢測。
本實施例示出了包含在光學處理裝置59(參見圖7)中的光接收元件的一種形式。具有光接收元件的光學處理裝置59的信號由樣品測定控制裝置57換算成光吸收度(參見圖9)。
利用預先將向灰分量已知的試樣照射前述特定波長的光所獲得的有機成分的光吸收度，以及已知的試樣灰分量，利用非線性解析方式由神經元網絡製作出測量線，並將其存儲在成分運算控制裝置52的存儲部76中(參見圖9)。
如前所述，成分運算控制裝置52配置有運算部77，後者可以在由從光檢測部88獲得的未知試樣的反射或透射光量計算出其光吸收度的同時，根據該光吸收度和前述存儲部中的測量線計算出未知試樣的灰分量。
而且成分運算控制裝置52還具有與各部分相連接並進行控制用的控制部78。從使裝置小型化的角度考慮，還可以使樣品測定控制裝置57與成分運算控制裝置52合為一體。
下面參考圖4至圖8更詳細的說明本發明的實施例。圖4示出了粉體成分測定裝置50的整體概括性示意圖。粉體成分測定裝置50包括有由參考標號51表示的測定裝置，以及接收該測定裝置51的輸出信號並進行運算的、與可利用成分值進行其他處理的外部裝置53相連接的成分運算控制裝置52。測定裝置51還與由吸風風扇54和旋風分離器55等構成的吸風裝置56相連接。
測定裝置51除樣品測定控制裝置57之外，還包括有測定元58和光學處理裝置59，且樣品檢測是對由測定元58上方供給的粉體樣品進行檢測，並在檢測後由下方排出。下面先由測定元58進行詳細的說明。正如圖5所示，由制粉系統的粉體傳送通路60向測定元58供給粉體樣品用的樣品供給通路61設置在測定元58的上下遊側，該上遊側的樣品供給通路61通過由樣品測定控制裝置57控制的開閉裝置62與傳送通路60相連接。測定元58設置在樣品取樣支路73(如後所述)處。
下面參考圖6至圖8說明測定元58。測定元58配置在具有任意長度的筒63的上下方向處，在該筒63的下方設置有開閉閥裝置66，後者由可對粉體進行分批處理的開閉閥64和驅動該開閉閥64進行開閉動作的驅動裝置65構成。在該開閉閥裝置66的上部筒壁處開設有測定窗口67，以將光照射到測定元58筒內的粉體上並測定其反射光。而且測定元58包括有擠壓裝置70，後者由可相對於該測定窗口67進退自由的擠壓測定元58筒內的粉體的擠壓部件68，和可進退自由的驅動該擠壓部件68的驅動裝置69構成。它與空氣壓縮機等空氣壓送裝置(未示出)相連通，在測定窗口67的上部還設置有具有若干個空氣噴射口71、且可清掃測定元58內部的粉體的噴射裝置72。前述噴射裝置72的若干個空氣噴射口71按至少可向前述測定窗口67和擠壓裝置70的擠壓部件68噴射的方式設置。前述測定窗口67最好為光學處理裝置59，它可以接收照射在粉體上的光的反射光，並可以將該光接收信號輸入至樣品測定控制裝置57(參見圖4)。前述測定窗口67最好由無水石英玻璃等不會影響分光分析的板形材料構成，並且其形狀最好為可以使入射光和反射光呈直角通過的平面形，而沿著測定元的內周形狀為可將其影響限定為最小的曲面形狀。
在測定元58處還設置有樣品取樣支路73。該樣品取樣支路73的一側與前述開閉閥裝置66的下方相連接，另一側與吸風裝置56相連接，而且與前述測定元58的筒63並行設置，以與設置在測定元58的測定窗口67上部的連通通路74相連通。在樣品取樣支路73處連接有吸風裝置56，它由支路73上方實施吸入，由測定元58溢出的粉體樣品將通過連通通路74被吸入到支路73，隨後靠自重落至支路73的下方。如果吸風裝置56的吸入力相當強，將會把所需要的粉體樣品全部向吸風裝置56方沿吸入至支路73，所以需要與傳送通路60的吸入力進行平衡。
在測定窗口67附近沒置有粉體檢測傳感器75。粉體檢測傳感器75僅在任意時間，比如說5秒鐘連續輸出粉體檢測信號的場合，使擠壓裝置70做閉合開閉裝置62的動作。通過以擠壓測定元的筒63內粉體樣品的方式進行的控制，可以可靠地向測定元供給粉體樣品，並在適當時停止供給。
粉體成分測定裝置的控制方框圖如圖9所示。測定元58的擠壓裝置70、開閉閥裝置66、噴射裝置72、開閉裝置62全部與樣品測定控制裝置57相連接以實施控制。由粉體檢測傳感器75輸出的粉體檢測信號、和由光學處理裝置59輸出的檢測信號輸入至樣品測定控制裝置57。將由樣品測定控制裝置57獲得的光信號變換為光吸收度，並將該光吸收度作為測定裝置51的輸出輸入至成分運算控制裝置52。在這兒，輸出的光吸收度可以為不連續的特定波長的光吸收度，也可以為具有微小間隔的連續掃描的光吸收度成分，利用用途相吻合的粉體成分的內容和裝置的通用性，可以獲得可用經濟的裝置進行高效率測定的裝置的構成形式。成分運算控制裝置52接收測定裝置51輸出的光吸收度，並計算出灰分量。成分運算控制裝置52包含有存儲著由預定光吸收度計算出灰分量用的測量線的存儲部76，可由該測量線和光吸收度計算出灰分量的運算部77，以及控制這些部分和各個部分之間的聯繫的控制部78。
下面參考圖9所示的方框圖說明整個測定順序。當制粉系統(外部裝置)53的運行工序開始時，由制粉系統向成分運算控制裝置52輸入測定開始信號。這一信號將使成分運算控制裝置52向測定裝置51的樣品測定控制裝置57輸入開始信號。當向樣品測定控制裝置57輸入開始信號時，由樣品測定控制裝置57輸出閉合開閉閥裝置66、打開開閉裝置62的信號。粉體樣品由粉體的傳送通路60通過開閉裝置62和樣品供給通路61供給至測定元58。當測定元58盛滿粉體樣品時，多餘的粉體樣品將通過連通通路74流入樣品取樣支路73，並流經樣品供給通路61返回至傳送通路60。這時，可用粉體檢測傳感器75檢測測定元58的粉體是否已經盛滿，即樣品測定控制裝置57在該粉體檢測傳感器75的檢測信號在某規定時間為連續的時，判斷測定元58為盛滿狀態。對於這種場合，如果粉體檢測傳感器75的檢測信號為5秒鐘連續的信號，則判斷測定元58中的粉體樣品達到可進行測定的量。
根據該粉體檢測傳感器75輸出的連續檢測信號，樣品測定控制裝置57在閉合開閉裝置62而未進行以上的粉體樣品取樣時，以將擠壓裝置70的擠壓部件68向測定窗口67方向移動的方式控制擠壓裝置70。在結束擠壓裝置70的驅動時，由測定裝置51的樣品測定控制裝置57向成分運算控制裝置52輸出粉體樣品光吸收度的測定準備完畢的信號。由成分運算控制裝置52向測定裝置51的樣品測定控制裝置57輸出光吸收度要求信號。在接收到光吸收度要求信號時，在測定元58的測定窗口67處用所希望的光學處理裝置59，向粉體照射紫外光、可見光或近紅外光等等所需要的光線，並檢測粉體的反射光或透射光。所照射的光線波長可以為連續的，也可以為若干個特定的波長，或是具有適當間隔的波長，只要分析用的成分不會改變其照射波長即可。這一波長的選擇屬於目前已知的成分分光分析技術。
所接收到的反射光由光學處理裝置59送入樣品測定控制裝置57，並變換為光吸收度。變換後的光吸收度隨時輸出至成分運算控制裝置52。在結束光吸收度的測定時，由樣品測定控制裝置57向成分運算控制裝置52輸出光吸收度測定結束信號。
在這兒的前述實施例中對下述的情況並沒有作詳細的說明。對於需要進行溫度修正的場合，可以增加下述工序，即將溫度檢測元件設置在測定元58內，隨後當由成分運算控制裝置52向樣品測定控制裝置57輸出溫度要求信號時，樣品測定控制裝置57可立刻讀取溫度檢測傳感器79的信號，並輸出至成分運算控制裝置52，這樣便可以不受溫度的影響，用分光分析法進行溫度補償。成分運算控制裝置52可以用由測定灰分量已知的樣品所獲得的光吸收度和該已知的樣品的灰分量製作成預定的測量線，並存儲在存儲部中，從而可以利用這一測量線進行測定灰分量未知的樣品光吸收度，並進行求解樣品灰分量的計算。在這兒，是以灰分量的測定為例進行說明的，但本發明並不僅限於此，它和在先技術一樣，當測定對象為小麥時，也可以測定其蛋白質、水分、損傷澱粉、吸水率以及顏色等等。
而且當由樣品測定控制裝置57輸出的數據全部結束時，立刻解除擠壓裝置70的擠壓，打開開閉閥裝置66的開閉閥64，排出測定元58內的粉體樣品。隨後驅動噴射裝置72，清潔測定窗口67、擠壓部件68及測定元58的內部。該噴射裝置72可以用與噴射口相連接的空氣開閉閥構成的電磁閥等實施操作，並與圖中未示出的壓縮機等空氣壓送裝置相連接。測定元58內的空氣噴淋可進行適當的時間，可以用粉體檢測傳感器進行粉體樣品的有無檢測，當樣品測定控制裝置57確定為沒有粉體樣品時，進入等待由成分運算控制裝置52發出開始信號的待機狀態，當輸入有開始信號時，進行開閉裝置62的打開動作，並重複進行上述的粉體樣品測定操作。
在這兒的說明中，測定元是以圓筒為例進行說明的，但本發明並不僅限於此，它也可以為中空的筒形，其剖面可以為圓形，也可以為多邊形。
對於上述的本發明，是由於灰分量為已知的樣品具有與作為灰分的無機成分良好結合在一起的有機成分，所以可以用至少包含有與該有機成分相關聯的特定波長的光對該灰分量已知的樣品進行照射，根據照射樣品所獲得的光吸收度和已知樣品的灰分含量，利用非線性解析方法由神經元網絡製作出測量線。該測量線是通過測定灰分量為未知的樣品的有機成分量來計算未知的樣品灰分量的測量線。通過製作出該測量線的方式，可由向灰分量為未知的樣品照射前述特定波長的光所獲得的光吸收度和前述測量線推導出未知樣品的灰分量。
比如說對於小麥，原來是用近紅外線區域的光與灰分相關的關係求解出測量線的。而且是在並未考慮灰分集中在小麥的皮部(表層部)的條件下，求解出直接灰分和任意成分的測量線。因此灰分測定的精度被限制在±0.03％。
本發明以灰分集中在小麥皮部(表層部)為著眼點，選擇了與作為灰分的無機成分良好結合的有機成分，從而發現紫外線最適合於檢測該有機成分。這樣便將測定精度大幅度提高至±0.01％。比如說對於類黃酮類色素、肌醇六磷酸、粘膠質等等的光吸收度，由紫外線至可見光線區域和近紅外線區域相比，對於微小的間隔會產生比較大的變化，因此通過採用紫外線區域的波長的方式，可以更詳細地檢測出光吸收度的變化。
利用在近紅外線區域中水分、溫度、粒度的影響會使光吸收度偏置的效果，可以對紫外線區域和可見光線區域中的前述水分、溫度、粒度的影響進行修正，所以可以進一步提高其精度。
本發明可在日本國內進行理想的成分品質管理，因此對於諸如制粉工序等等，可以大幅度的提高制粉軋輥間隙調節的自動化管理。而且還可以在食品製造或品質管理等等需利用灰分的領域廣泛應用。
權利要求
1.一種測定食品中灰分的方法，該灰分測定方法的特徵在於具有下述工序利用非線性解析方法，對於若干個灰分含量分別為已知的食品樣品，用至少包含與作為灰分的無機成分結合在一起的有機成分相關聯的紫外線區域的波長的特定波長的光進行照射所獲得的各光吸收度，以及前述各樣品的灰分含量製作出測量線的工序，對於灰分量為未知的樣品，由用前述至少包含有紫外線區域的波長的特定波長的光進行照射所獲得的光吸收度，以及用非線性解析方法預先製成的前述測量線推導出未知樣品的灰分量的工序。
2.一種如權利要求1所述的灰分測定方法，其特徵在於有機成分包括類黃酮類色素、肌醇六磷酸、粘膠質。
3.一種如權利要求1所述的灰分測定方法，其特徵在於特定波長的光為由紫外線至可見光線範圍的光。
4.一種如權利要求1所述的灰分測定方法，其特徵在於特定波長的光為由紫外線至近紅外線範圍的光。
5.一種如權利要求1所述的灰分測定方法，其特徵在於特定波長的光為紫外線和近紅外線。
6.一種如權利要求4或5所述的灰分測定方法，其特徵在於通過近紅外線中的某一波長對光吸收度進行修正。
7.一種如權利要求1所述的灰分測定方法，其特徵在於利用非線性解析方法製作測量線的工序是用神經元網絡進行的。
8.一種測定食品中的灰分的裝置，該灰分測定裝置的特徵在於具有相對於樣品照射可檢測與作為灰分的無機成分相結合的有機成分的、至少包含有紫外線區域的波長的特定波長的光的光源部，用於檢測由前述樣品給出的反射光和透射光中的至少一個的光檢測部，預先存儲有利用非線性解析方法，對於若干個灰分量分別為已知的樣品，用至少包含有紫外線區域波長的特定波長的光進行照射所獲得的各光吸收度，以及前述各樣品的灰分量製作出的測量線的存儲部，相對於灰分量為未知的樣品，由用前述至少包含有紫外線區域的波長的特定波長的光進行照射的方式，由前述光檢測部所獲得的反射光和透射光中的至少一個計算出光吸收度，並且利用該光吸收度和存儲在前述存諸部中的測量線計算出未知樣品灰分量的運算部，對前述光源部、光檢測部、存儲部和運算部進行控制用的控制部。
9.一種如權利要求8所述的灰分測定裝置，其特徵在於由光源部照射的特定波長的光為由紫外線至可見光線範圍的光。
10.一種如權利要求8所述的灰分測定裝置，其特徵在於由光源部照射的特定波長的光為由紫外線至近紅外線範圍的光。
11.一種如權利要求8所述的灰分測定裝置，其特徵在於由光源部照射的特定波長的光為紫外線和近紅外線。
全文摘要
本發明的灰分測定裝置包括照射至少包含有可檢測與作為灰分的無機成分相結合的有機成分的紫外線的特定波長的光的光源部81;用於檢測照射前述特定波長的光而由前述有機成分給出的反射光或透射光的光檢測部88;存儲有利用非線性解析方法,用神經元網絡由灰分含量為已知的樣品的光吸收度和已知樣品的灰分量製作出測量線的存儲部76;利用由光檢測部88獲得的灰分量為未知的樣品的光吸收度和前述存儲部76中的測量線計算出未知樣品的灰分量的運算部77;以及對各個部分進行控制用的控制部78。
文檔編號G01N21/33GK1182876SQ97121478
公開日1998年5月27日 申請日期1997年9月30日 優先權日1996年10月2日
發明者佐竹覺, 亀岡孝治, 保坂幸男, 今井猛, 細藤慎司 申請人:株式會社佐竹製作所