JP4913386B2 - 食品品質の自動検査装置および検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、食品の品質管理技術に関し、詳しくは、細菌汚染された食品の検出技術に関する。

食品製造において細菌汚染の発生は排除すべき最も重篤な事態である。食品会社は、食品が細菌汚染されることがないよう厳重な品質管理を行っている。しかし、細菌の発生をゼロにすることは困難である。よって、食品の検査を充分に行って、不良品（腐敗（変敗）した製品）が市場へ流出することを完全に止める必要がある。

従来、製品の内容物は人の五感（風味）や培養法で検査している。そして、本来、不良品の流出を完全に止めるためには、腐敗（変敗）などを検出対象とした内容物の全数検査が最も効果的である。

しかし、加工食品（製品）は、一般に容器（成形容器や袋など）に詰められて（パッケージされて）おり、さらに、その容器（製品）が段ボールに梱包されている場合もある。従来、これらの食品を検査するためには、容器を破壊あるいは開放する必要があり、全数検査は非現実的であった。そこで、
（１）製品の抜取サンプルに対して検査を行い、検査結果でロット全体の品質を推定する、
あるいは、
（２）製品（容器入り）を段ボールから全て取り出し、製品を目視で全数検査した後に、再度、段ボールを梱包する、
という方法がとられていた。

下記特許文献１は、西瓜の空洞状況の判別技術に関するものである。具体的には、西瓜内の水分子に含まれる陽子に核磁気共鳴を起こさせ、西瓜から得られる核磁気共鳴信号を処理することによって、西瓜の空洞状況を判別するようにしている。

特開平８−３２７５７１号公報

上記のように、従来、（１）抜き取りサンプル検査、あるいは（２）目視による全数検査を行って腐敗食品の検査を行っていた。しかし、抜取サンプルの検査結果は製品全数の品質を担保するものではない。したがって、不良品が市場に流出する懸念が残されている。また、抜取サンプルの検査といっても、製品の容器を開放あるいは破壊し、内容物を取り出した上で検査を行う必要がある。このため、検査に係る時間と手間が多く、非効率な作業であった。また、目視での全数検査は、検査精度に難があると同時に作業性も悪かった。また、目視の検査では、検査項目についても限界がある。さらには、容器が透明でなければ、目視の検査はできない。

また、上記特許文献１は、核磁気共鳴信号を処理することで、西瓜の内部の水分活性の分布情報を得て、空洞が存在するか否かの判別を行うものである。この技術は元々、品質が一定でない生鮮食品の品質を判別しようとするものである。西瓜であれば、水分を多く含むもの、水分が少ないもの、種が多いもの、種が少ないものなど、その品質は、多様であり、測定される核磁気共鳴信号も様々な信号である。したがって、西瓜の空洞のように、その部分の信号特性が突出して他の部位と異なる場合は、検出可能であるが、品質の微妙な変化を検出するには向いていない。

そこで、本発明は前記問題点に鑑み、効率的、かつ、検査精度の高い食品品質の検査技術を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、組成が均一な加工食品の品質を自動検査する装置であって、検査対象の加工食品に対してＮＭＲ測定を行うＮＭＲ測定手段と、前記ＮＭＲ測定手段からＮＭＲ測定データを取得して、前記検査対象の加工食品の緩和時間を計測する緩和時間計測手段と、前記検査対象の加工食品の緩和時間があらかじめ同じ加工食品の良品について計測した基準緩和時間よりも大きく、かつ、前記基準緩和時間と前記検査対象の加工食品の緩和時間とのずれが閾値よりも大きい場合、前記検査対象の加工食品が変敗した不良品であると判定する品質判定手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、組成が均一な加工食品の品質を自動検査する装置であって、加工食品を搬送する搬送手段と、前記搬送手段による搬送経路上に設置された検査手段と、を備え、前記検査手段は、前記搬送手段により搬送された加工食品に対してＮＭＲ測定を行うＮＭＲ測定手段と、前記ＮＭＲ測定手段からＮＭＲ測定データを取得して、前記搬送された加工食品の緩和時間を計測する緩和時間計測手段と、前記搬送された加工食品の緩和時間があらかじめ同じ加工食品の良品について計測した基準緩和時間よりも大きく、かつ、前記基準緩和時間と前記搬送された加工食品の緩和時間とのずれが閾値よりも大きい場合、前記搬送された加工食品が変敗した不良品であると判定する品質判定手段と、を備えることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の食品品質の自動検査装置において、前記検査対象の加工食品は、容器に詰められており、前記容器を開放あるいは破壊することなく、前記検査対象の加工食品の品質を検査することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３に記載の食品品質の自動検査装置において、前記容器は、箱によって梱包されており、梱包を解くことなく、前記検査対象の加工食品の品質を検査することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４に記載の食品品質の自動検査装置において、前記箱には、複数の前記容器が詰められており、１回のＮＭＲ（核磁気共鳴）測定により、前記箱に詰められている複数の検査対象の加工食品の品質を検査することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の食品品質の自動検査装置において、さらに、前記検査対象の加工食品の品質が基準を満たしていないと判定された場合には、警報を鳴らす手段、を備えることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項２に記載の食品品質の自動検査装置において、さらに、前記検査対象の加工食品の品質が基準を満たしていないと判定された場合には、前記検査対象の加工食品を前記搬送手段の搬送経路外部へ排出する手段、を備えることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の食品品質の自動検査装置において、さらに、検査結果データを履歴情報として保存する手段、を備えることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の食品品質の自動検査装置において、さらに、検査結果データを表示および／または印刷する手段、を備えることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、組成が均一な加工食品の品質を自動検査する方法であって、検査対象の加工食品に対してＮＭＲ測定を行い、ＮＭＲ測定データを取得する第１工程と、前記第１工程で取得したＮＭＲ測定データを用いて、前記検査対象の加工食品の緩和時間を計測する第２工程と、前記検査対象の加工食品の緩和時間があらかじめ同じ加工食品の良品について計測した基準緩和時間よりも大きく、かつ、前記基準緩和時間と前記検査対象の加工食品の緩和時間とのずれが閾値よりも大きい場合、前記検査対象の加工食品を不良品が変敗した不良品であると判定する第３工程と、を備えることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、組成が均一な加工食品の品質を自動検査する方法であって、加工食品を検査手段に搬送する搬送工程と、前記検査手段において加工食品を検査する検査工程と、を備え、前記検査工程は、搬送された加工食品に対してＮＭＲ測定を行い、ＮＭＲ測定データを取得する第１工程と、前記第１工程で取得したＮＭＲ測定データを用いて、前記搬送された加工食品の緩和時間を計測する第２工程と、前記搬送された加工食品の緩和時間があらかじめ同じ加工食品の良品について計測した基準緩和時間よりも大きく、かつ、前記基準緩和時間と前記検査対象の加工食品の緩和時間とのずれが閾値よりも大きい場合、前記搬送された加工食品が変敗した不良品であると判定する第３工程と、を備えることを特徴とする。

請求項１、１０の発明によれば、加工食品に対してＮＭＲ測定を行い、良品の加工食品から取得したＮＭＲ測定データと比較することで、検査対象である加工食品の品質を判定するので、加工食品の品質検査を人手によらず自動化させることが可能である。

請求項２、１１の発明によれば、搬送手段により搬送された加工食品に対してＮＭＲ測定を行い、良品の加工食品から取得したＮＭＲ測定データと比較することで、検査対象である加工食品の品質を判定するので、加工食品の品質検査を人手によらず自動化させることが可能である。また、加工食品の品質をインライン（製造工程中）で検査可能であり、検査の効率化を図ることができる。

請求項３の発明によれば、容器を開放あるいは破壊することなく、加工食品の品質を検査するので、検査の工程時間、手間を大幅に削減することが可能である。

請求項４の発明によれば、梱包を解くことなく、加工食品の品質を検査するので、検査の工程時間、手間を大幅に削減することが可能である。

請求項５の発明によれば、１回のＮＭＲ測定により、複数の容器の品質を検査するので、検査効率を大幅に向上させることが可能である。

請求項６の発明によれば、加工食品の品質が基準を満たしていないと判定された場合には、警報を鳴らす手段を備えるので、変敗した加工食品が検出されたことを即座に作業員等に通知することが可能である。

請求項７の発明によれば、加工食品の品質が基準を満たしていないと判定された場合には、加工食品を搬送手段の搬送経路外部へ排出する手段を備えるので、変敗した加工食品の排出を自動化させることが可能である。

請求項８の発明によれば、検査結果データを履歴情報として保存するので、検査結果を各種の統計的手法による分析に供することが可能である。

請求項９の発明によれば、検査結果を表示および／または印刷する手段を備えるので、自動化された検査結果を確認可能である。

｛装置構成と処理の流れ｝
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る食品品質の検査装置１０を示す平面図の一例である。検査装置１０は、加工食品を搬送する搬送部１１と、搬送部１１による搬送経路上に設置されたＮＭＲ測定部１２と、ＮＭＲ測定部１２から出力された測定データに基づいて各種の情報処理を実行する管理装置１３とを備えて構成される。また、検査装置１０は、警報装置１４、表示装置１５、印刷装置１６を備えている。これら装置１４,１５,１６は、管理装置１３に接続されている。

本実施の形態において、搬送部１１は、ベルトコンベアとその他の部品、装置で構成されている。搬送部１１は、ベルトコンベアによって、複数の加工食品が詰め込まれた段ボール箱ＦＣを図の矢印Ｄ１の方向に搬送する。

図２は、検査対象となる加工食品が詰められた段ボール箱ＦＣの中身を示す図である。図に示すように、段ボール箱ＦＣには、複数の食品容器ＦＰが詰め込まれている。そして、各食品容器ＦＰには、内容物ＣＴが詰められている。たとえば、食品容器ＦＰは、ＰＥＴボトルの容器であり、その内部に、液状食品である内容物ＣＴが詰められている。あるいは、食品容器ＦＰは、ポリエチレン製あるいはポリプロピレン製の袋であり、その内部に、流動食品である内容物ＣＴが詰められる。

食品容器ＦＰは、このように段ボール箱ＦＣに複数詰め込まれた状態で、保管され、各地の配送センター、販売店へと配送される。そして、本実施の形態の検査装置１０は、加工食品の製造後の搬送過程において、あるいは、保管後の搬送過程において、あるいは、各地の配送センターへ配送された後の搬送過程等において、段ボール箱ＦＣに詰め込まれている加工食品の品質を検査するものである。

図１において、搬送部１１の上流側には、切り出しシリンダ１１１が設けられており、この切り出しシリンダ１１１により搬送されてくる段ボール箱ＦＣの流れを制御する。切り出しシリンダ１１１は、搬送部１１の左右両側に設置され、段ボール箱ＦＣを停止させる際には、両側から段ボール箱ＦＣを狭持するようにしている。そして、段ボール箱ＦＣの搬送が可能になった状態で、シリンダによる圧力を解除して、段ボール箱ＦＣをＮＭＲ測定部１２側へと送り出すのである。また、切り出しシリンダ１１１によって段ボール箱ＦＣが制止される位置には、位置決めストッパー１１２が設けられており、段ボール箱ＦＣが位置決めストッパー１１２によって所定位置で待機できるようにしている。

切り出しシリンダ１１１による制止が解かれて、搬送部１１により搬送された段ボール箱ＦＣは、ＮＭＲ測定部１２に送られる。搬送部１１には、搬送経路の左右両側に整列ガイド１１３が設けられており、段ボール箱ＦＣが、まっすぐとＮＭＲ測定部１２へと搬送されるようにガイドしている。

そして、段ボール箱ＦＣは、位置決めストッパー１１４によって所定の検査位置で停止する。そして、ＮＭＲ測定部１２においてＮＭＲ測定が行われる。すなわち、食品容器ＦＰは、段ボール箱ＦＣに詰められた状態で、ＮＭＲ測定部１２に搬送され、段ボール箱ＦＣに詰められた状態のままで、ＮＭＲ測定が行われるのである。

ＮＭＲ測定が完了した後、段ボール箱ＦＣは、さらに下流側へと搬送される。搬送部１１の下流側には、排出シリンダ１１５が設けられている。ＮＭＲ測定が行われることによって、段ボール箱ＦＣに詰め込まれている食品容器ＦＰの中に、不良品、たとえば、細菌汚染された加工食品が混入しているかどうかが判別する。そして、不良品が混入していると判別された場合には、排出シリンダ１１５が動作して、搬送部１１１を流れる段ボール箱ＦＣを、搬送経路の外部へと押し出すのである。その結果、変敗した製品については、排出シリンダ１１５によって、図の矢印Ｄ２の方向へ押し出され、図示せぬ変敗した製品の回収ケースなどに収容される。一方、通常の状態、すなわち、段ボール箱ＦＣの中に変敗した製品が含まれていない場合には、段ボール箱ＦＣは、そのまま図の矢印Ｄ３の方向へ搬送される。この結果、優良な加工食品のみが搬送されるようになっている。

ここで、上述したように、加工食品は製造後に、製造工場や配送センターなど各拠点で搬送ラインに乗ることになる。そして、本実施の形態の検査装置１０は、その加工食品の搬送ラインの一部に組み込まれる。つまり、搬送部１１は、加工食品の検査用に設けられた独立したラインではなく、一般に行われる加工食品の搬送ラインの一部に組み込まれるものである。このように、本実施の形態の食品検査装置１０は、食品容器ＦＰを段ボール箱ＦＣに詰め込んだ状態で、インラインで検査処理を実行するのである。

次に、ＮＭＲ測定部１２の構成について説明する。ＮＭＲ測定部１２は、磁気回路１２１と、Ｇコイル１２２と、ＲＦコイル１２３とを備えている。磁気回路１２１は、ＮＭＲ測定部１２内に磁場を発生させる。ＲＦコイル１２３は、加工食品に高周波の電磁波（ラジオ波）を照射するために用いられるとともに、核磁気共鳴を起こし、加工食品から放出された電子波を検出するために用いられる。そして、これら磁気回路１２１、Ｇコイル１２２、ＲＦコイル１２３とは、磁気シールド１２４で遮蔽されている。加工食品から放出され、ＲＦコイル１２３によって検出された電磁波は、ＮＭＲ信号ＡＤとして、管理装置１３に送出される。

ここで、ＮＭＲ測定により加工食品の品質を検査する原理について説明する。加工食品内で細菌が増殖すると、
（Ａ）タンパク質の分解もしくは凝集・凝固、
（Ｂ）糖質の消費による減少、
（Ｃ）酸生成によるｐＨの低下、
などが起きる。

一般に、加工食品中に存在する水分は、タンパク質や糖質との相互作用により、自由水の運動性が抑制されている。そして、変敗が起こると、タンパク質や糖質が減少したり、凝集したりして、その抑制効果が弱まり、自由水の運動性が高まる。つまり、水分活性が高まる。本実施の形態においては、測定対象物である加工食品の水素原子核に核磁気共鳴を起こさせ、水素原子核の緩和時間を計測することにより、水分活性（自由水の運動性の度合い）を測定し、その結果として、変敗した製品の検出を行うのである。ここで、原子核が電磁波のエネルギーを吸収して励起した後、電磁波を放出して定常状態へ戻る過程を緩和と呼び、この緩和過程の時定数を緩和時間という。上述したように、管理装置１３は、ＮＭＲ測定部１２からＮＭＲ信号ＡＤを受け取るが、このＮＭＲ信号ＡＤの観測時間から緩和時間を測定することが可能である。

本発明において、加工食品とは、殺菌処理など、人工的あるいは機械的な加工が施された食品であり、一定の品質が得られる食品を意味している。言い換えると、物によって品質にばらつきがある野菜、果物などの生鮮食品を除いた食品を示している。

本発明における加工食品の具体例を挙げると、清涼飲料、牛乳、成分調整牛乳、加工乳、乳飲料、豆乳、乳酸菌飲料、ヨーグルト、流動食、液状栄養食品、ゼリー、プリン、クリーム、バター、マーガリン、チーズなどが例示できる。本発明の実施形態として、清涼飲料、流動食、液状栄養食品、ゼリー、プリンなど、組成が均一であり、糖質を多く含む（糖質量が多い）食品が好ましい。加工食品の水分活性はタンパク質量や糖質量などの成分濃度により影響を受ける。糖質は細菌（微生物）により資化されやすい成分であり、加工食品における糖質量（糖質濃度）の変化は腐敗（変敗）の指標となる。このとき、加工食品に糖質量が多いと、良品と不良品（変敗した製品）の差異（変化）が大きくなるため、製品の良否を判断しやすくなる。

制御部１３１は、ＮＭＲ測定部１２に搬送された加工食品について、ＮＭＲ信号ＡＤを解析し、水素原子核の緩和時間を計測する。一方、記憶部１３２には、同じ加工食品の良品について測定した緩和時間のデータが基準データＣＤとして格納されている。制御部１３１は、基準データＣＤと、計測した緩和時間のデータとを比較し、品質の良否を決定するのである。このとき、閾値を決めておき、基準データＡＤと測定データのずれが閾値を超えているか否かで、品質の良否を決定するようにすればよい。また、閾値は、ユーザが自由に設定できるようにすればよい。

このように、本実施の形態において、検査対象となる加工食品は、一定の品質を有するものであるので、物によって品質にばらつきが生じる生鮮食品などとは異なり、信頼性のある基準データＣＤを取得することが可能である。本発明における加工食品とは、品質が一定であるという説明をしたが、さらに詳しくは、本発明における加工食品とは、良品について測定した水分活性が一定の範囲に収まること、つまり、良品の水分活性測定データが、基準データＣＤとして信頼できる範囲（この範囲は、実験、経験等により定められる。）に収まるような食品を言う。

制御部１３１は、搬送されている加工食品が不良品であると判定した場合には、以下のような処理を実行する。まず、排出シリンダ１１５に対して、不良品を排出する旨の信号を送出する。これに従い、排出シリンダ１１５は、伸張動作を行い、搬送されてくる段ボール箱ＦＣを、搬送部１１の外部に押し出すのである。これにより、不良品の検出が自動で行われるとともに、不良品の排出が自動化される。

また、制御部１３１は、加工食品が不良品であると判定した場合には、警報装置１４に対して、警報指示信号を送出する。これにより、警報装置１４は、警報を鳴らす。これにより、作業員、監視員等は、不良品が検出されたことを即座に知ることができる。そして、排出シリンダ１１５によって押し出された不良品を早急に調査することで、原因の早期解明に役立てることができる。

このように、本実施の形態によれば、加工食品の品質検査を、食品容器を開放あるいは破壊することなく実行できる。さらに、複数の食品容器が詰め込まれた段ボール箱を開けることなく、外部から加工食品の品質を検査することが可能である。つまり、図２に示したように、加工食品の内容物ＣＴは、食品容器ＦＰに詰められ、さらに、複数の食品容器ＦＰが段ボール箱ＦＣに詰め込まれているが、これら食品容器ＦＰおよび段ボール箱ＦＣを開放あるいは破壊することなく、検査が実行されるので、検査処理が非常に効率的に行われる。

本発明における容器や箱としては、紙製、プラスチック製、ガラス製などが例示できる。本発明の実施形態として、金属を含んでいない容器や箱が好ましく、スチール製、アルミ製などの金属製の他に、外観は紙製でも内部や一部がアルミ箔などで構成されたものなどは好ましくない。ただし、金属を含んでいても、容器や箱の表面に蒸着した程度であれば、検査において実質的な問題は生じない。

また、１回のＮＭＲ測定に要する時間は、２秒程度と短い。したがって、搬送部１１によって搬送されてくる全ての加工食品に対して品質検査を実行することが可能である。これにより、製品の全数検査が可能となり、品質管理上、非常に有効な検査が実行可能である。このとき、本発明におけるＮＭＲ装置の磁場強度は、その性質から勘案して０．１２Ｔ（テスラ）以上であればよく、好ましくは０．１４Ｔ以上、より好ましくは０．１６Ｔ以上、さらに好ましくは０．１８Ｔ以上である。そして、検査感度の向上には、磁場強度の強化が有効である。一方、ＮＭＲ装置の磁石に関して、超電導磁石は面倒な管理を必要とするため、永久磁石が好ましい。ただし、永久磁石は技術的な制約があるため、磁場強度の強化には限界がある。

さらに、上記の処理において、ＮＭＲ測定部１２は、１回のＮＭＲ測定によって、段ボール箱ＦＣに詰め込まれている複数の容器ＦＰ内の加工食品を一度に検査することが可能である。これは、ＮＭＲ測定部１２から送出されるＮＭＲ信号ＡＤは、段ボール箱ＦＣに詰め込まれている複数の容器ＦＰ内の加工食品に対応する信号であり、このＮＭＲ信号ＡＤを解析することで、段ボール箱ＦＣ中に、１つでも変敗している加工食品が含まれていれば、検出可能だからである。

上述したように、制御部１３１は、ＮＭＲ測定部１２から順次送られてくるＮＭＲ信号ＡＤを受け取り、この信号を解析して、変敗している加工食品を検出する。また、制御部１３１は、変敗している加工食品を検出するだけでなく、順次検査を実行した後、検査結果データＲＤを、記憶部１３２に保存するようにしている。これにより、加工食品の品質検査が自動化されるとともに、その検査結果が履歴情報として蓄積される。このデータを利用すれば、各種の統計的手法を用いて品質管理の分析を行うことが可能である。また、検査結果データＲＤを順次、表示装置１５に表示させることも可能である。あるいは、印刷装置１６から順次検査結果データＲＤを出力してもよい。これにより、作業員等は、表示装置１５に表示された検査結果データＲＤを参照し、あるいは、印刷装置１６から出力された検査結果データＲＤを参照することで、検査の状態を把握することが可能である。

また、制御部１３１は、記憶部１３２に保存した検査結果データＲＤに基づいて情報処理を行い、各種の統計データを作成する。そして、この統計データを表示装置１５に表示させる。あるいは、統計データを印刷装置１６から出力するようにしてもよい。作業員は、この表示装置１５に表示された統計データを参照することにより、加工食品の品質管理状態を知ることが可能である。従来、手作業あるいは五感により品質検査を行っていた場合には、その検査結果についても、当然、人による入力作業が必要であった。しかし、本実施の形態の装置を用いることにより、不良品の検出が自動化されるだけでなく、検査結果データや解析データの入力、蓄積、加工も自動化されるのである。これにより、検査結果をフィードバックさせて、さらなる品質管理の向上に役立てることが可能である。

このように、本実施の形態の検査装置１０によれば、ＮＭＲ信号を利用して食品検査を行うので、容器の形状や材質の影響を受けずに製品の変敗の検査が可能となる。また、搬送ラインに設置することにより、インラインでの変敗の検査が可能となる。また、非破壊検査であるため、製品の全数検査が可能である。さらには、製品を梱包した段ボール単位での変敗の検査が可能である。

そして、本実施の形態の検査装置１０を用いることにより、インラインで衛生的かつ連続的に、全数を精度良く、工業的規模で判別することができる。このことにより、変敗した製品を自動的に排除することが可能となり、人手による手間と時間、および最終製品の損失を抑制することが可能である。

なお、本発明の検査装置１０は、加工食品の品質を測定するものとして説明したが、本発明は、原料果汁、生乳など、加工前（殺菌前）の食品への適用も可能である。しかし、食品の品質と消費者の安全をメーカーが保障する観点などから、加工食品を出荷する直前の最終的な段階で使用することが好ましい。

以下、本発明に関して実施例を挙げて説明するが、本発明は、これにより限定されるものではない。

｛実験結果１｝
上記装置を用いた食品品質検査の実験結果について説明する。ここでは、表１に示すように、栄養流動食Ａと牛乳Ｂの２つの製品を対象として実験を行った。表１は、栄養流動食Ａと牛乳Ｂの１００ｍｌ当たりの成分を比較したものである。

栄養流動食Ａと牛乳Ｂの２製品について、それぞれ良品と不良品とを段ボール箱に詰めて実験を行ったところ、検査結果に違いが見られた。試料の検査は、栄養流動食Ａは室温（約２５〜２７℃）、牛乳Ｂは冷蔵温度（約３〜５℃）で実施した。このとき不良品は、製品を開封した後に雑菌（特定できない細菌）を混入させ、常温で約１３日間、放置することで調整した。まず、栄養流動食Ａについては、良品と不良品とで緩和時間に差異が見られた。したがって、栄養流動食Ａについては、不良品の検出が可能であった。図３は、２次元のＭＲＩ（磁気共鳴画像）（処理時間：約４０秒）、図４は、１次元のＮＭＲ信号波形（処理時間：約２秒、磁場強度：０．２Ｔ）である。一方、牛乳Ｂについては、緩和時間に大きな差が見られなかった。このため、牛乳Ｂについては、栄養流動食Ａに比べると検出精度が悪かった。

栄養流動食Ａと牛乳ＢのＮＭＲ測定に異なる結果をもたらした原因として、糖質の含有量の差が考えられる。糖質は自由水と結合して結合水となるため、糖質量が多いと、その分、自由水の量は減少する。このため、水分活性（自由水の運動性の度合い）が低下し、結果として緩和時間は短くなる。

牛乳の水分活性は０．９８〜０．９９程度と考えられる（純水は１．００）。この実験で使用した不良品（変敗した製品）は、細菌の増殖（増菌）によりタンパク質や糖質が消費されて、自由水の運動性が高まっていたはずである。それにもかかわらず、緩和時間の差異（変化）を検出（抽出）できなかったのは、牛乳Ｂは元々、極めて高い水分活性を持っており、良品と不良品との水分活性の変化が微小であったため、使用した装置の検出限界を超えていたと推察できる。

これに対して、栄養流動食Ａで良品と不良品を判別できたのは、牛乳Ｂと比較して糖質含有量が多いためと推定できる。表１に示すように、栄養流動食Ａは、牛乳Ｂと比べて糖質の含有割合が多くなっている。すなわち、元々（良品）の水分活性が比較的低い、あるいは消費可能な糖質量が多い場合、良品と不良品との水分活性の変化量が大きくなり、判別に有利になるものと考えられる。

装置の検出感度を上げるには、磁場強度を上げる必要がある。これには超伝導磁石を採用せねばならないが、元々の水分活性の変化量が微小であること、強磁場の漏洩磁気による人体への悪影響が懸念されること、設備費用が莫大になること等を考慮すると、装置の検出感度をあまり高くすることは現実的ではない。

このような観点からも、本発明の装置は良品について水分活性が比較的低く、糖質含有量が比較的多い加工食品を検査対象とすると、高い効果が得られると考えられる。しかし、ＮＭＲ測定装置の検出感度を高くすることを前提にすれば、今回の実験で用いた牛乳Ｂのように、元々（良品）の水分活性値が高い加工食品についても、本発明の検査方法を用いて、不良品を検出することは可能である。

｛実験結果２｝
さらに上記装置を用いた食品品質検査の実験結果について説明する。ここでは、表１に示した栄養流動食Ａの製品を対象として実験を行った。試料の検査は室温（約２５〜２７℃）で実施した。表２に示すように、栄養流動食Ａへ４種類の細菌を添加し、それぞれ良品と不良品とを段ボール箱に詰めて実験を行ったところ、いずれの細菌についても良品と不良品の検査結果に違い（緩和時間に差異）が見られた。したがって、今回の実験で使用した代表的な細菌については、不良品の検出が可能であった。このとき不良品は、製品を開封した後に各供試菌株を混入させ、３０℃で約５日間、放置することで調製した。図５、７、９、１１は、それぞれ供試菌株をＢ−２８０、Ｂ−２４５、Ｂ−２３８、Ｂ−５２１とした２次元のＭＲＩ（磁気共鳴画像）（処理時間：約４０秒）、図６、８、１０、１２は、それぞれ供試菌株をＢ−２８０、Ｂ−２４５、Ｂ−２３８、Ｂ−５２１とした１次元のＮＭＲ信号波形（処理時間：約２秒、磁場強度：０．２Ｔ）である。

各供試菌株を添加した栄養流動食Ａについて、目視により変化を観察したところ、Ｂ−５２１では容器の膨張と製品（内容液）の分離が起こっていたが、Ｂ−５２１以外の菌種では変化がなかった。目視では変化を観察できず、良品と不良品の判別ができなかった場合でも、ＮＭＲ検査装置では良否の判定ができた。このとき、それぞれのｐＨは、Ｂ−２８０で６．５３、Ｂ−２４５で６．４４、Ｂ−２３８で５．８０、Ｂ−５２１で４．５１であった。

今回の実験結果では、不良品（変敗した製品）中の細菌数（増菌数）の多少とＮＭＲ測定結果に相関が見られなかった。これは、各微生物の増菌工程における糖質の代謝量（消費量）に違いがあり、細菌数と糖質の消費量（減少量）との間には相関がないためと考えられる。したがって、本発明の実施形態における検査装置１０を用いた品質検査では、糖質の代謝量の多い細菌（菌種）ほど検出が容易である。

本発明の実施の形態に係る検査装置の全体図である。 複数の食品容器を段ボール箱に詰めた図である。 栄養流動食Ａの良品と不良品に関する２次元のＭＲＩ（菌種：雑菌）の図である。 栄養流動食Ａの良品と不良品に関する１次元のＮＭＲ信号波形（菌種：雑菌）の図である。 栄養流動食Ａの良品と不良品に関する２次元のＭＲＩ（菌種：グラム陽性桿菌）の図である。 栄養流動食Ａの良品と不良品に関する１次元のＮＭＲ信号波形（菌種：グラム陽性桿菌）の図である。 栄養流動食Ａの良品と不良品に関する２次元のＭＲＩ（菌種：グラム陽性球菌）の図である。 栄養流動食Ａの良品と不良品に関する１次元のＮＭＲ信号波形（菌種：グラム陽性球菌）の図である。 栄養流動食Ａの良品と不良品に関する２次元のＭＲＩ（菌種：芽胞形成好気性細菌）の図である。 栄養流動食Ａの良品と不良品に関する１次元のＮＭＲ信号波形（菌種：芽胞形成好気性細菌）の図である。 栄養流動食Ａの良品と不良品に関する２次元のＭＲＩ（菌種：乳酸球菌）の図である。 栄養流動食Ａの良品と不良品に関する１次元のＮＭＲ信号波形（菌種：乳酸球菌）の図である。

符号の説明

１０ 検査装置
１１ 搬送部
１２ ＮＭＲ測定部
１３ 管理装置
１４ 警報装置
１５ 表示装置
１６ 印刷装置
ＦＣ （食品容器が詰められた）段ボール箱
ＦＰ 食品容器
ＣＴ （食品）内容物

Claims (11)

1. 組成が均一な加工食品の品質を自動検査する装置であって、
   検査対象の加工食品に対してＮＭＲ測定を行うＮＭＲ測定手段と、
   前記ＮＭＲ測定手段からＮＭＲ測定データを取得して、前記検査対象の加工食品の緩和時間を計測する緩和時間計測手段と、
   前記検査対象の加工食品の緩和時間があらかじめ同じ加工食品の良品について計測した基準緩和時間よりも大きく、かつ、前記基準緩和時間と前記検査対象の加工食品の緩和時間とのずれが閾値よりも大きい場合、前記検査対象の加工食品が変敗した不良品であると判定する品質判定手段と、
   を備えることを特徴とする食品品質の自動検査装置。
2. 組成が均一な加工食品の品質を自動検査する装置であって、
   加工食品を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段による搬送経路上に設置された検査手段と、
   を備え、
   前記検査手段は、
   前記搬送手段により搬送された加工食品に対してＮＭＲ測定を行うＮＭＲ測定手段と、
   前記ＮＭＲ測定手段からＮＭＲ測定データを取得して、前記搬送された加工食品の緩和時間を計測する緩和時間計測手段と、
   前記搬送された加工食品の緩和時間があらかじめ同じ加工食品の良品について計測した基準緩和時間よりも大きく、かつ、前記基準緩和時間と前記搬送された加工食品の緩和時間とのずれが閾値よりも大きい場合、前記搬送された加工食品が変敗した不良品であると判定する品質判定手段と、
   を備えることを特徴とする食品品質の自動検査装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の食品品質の自動検査装置において、
   前記検査対象の加工食品は、容器に詰められており、前記容器を開放あるいは破壊することなく、前記検査対象の加工食品の品質を検査することを特徴とする食品品質の自動検査装置。
4. 請求項３に記載の食品品質の自動検査装置において、
   前記容器は、箱によって梱包されており、梱包を解くことなく、前記検査対象の加工食品の品質を検査することを特徴とする食品品質の自動検査装置。
5. 請求項４に記載の食品品質の自動検査装置において、
   前記箱には、複数の前記容器が詰められており、１回のＮＭＲ測定により、前記箱に詰められている複数の検査対象の加工食品の品質を検査することを特徴とする食品品質の自動検査装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の食品品質の自動検査装置において、さらに、
   前記検査対象の加工食品の品質が基準を満たしていないと判定された場合には、警報を鳴らす手段、
   を備えることを特徴とする食品品質の自動検査装置。
7. 請求項２に記載の食品品質の自動検査装置において、さらに、
   前記検査対象の加工食品の品質が基準を満たしていないと判定された場合には、前記検査対象の加工食品を前記搬送手段の搬送経路外部へ排出する手段、
   を備えることを特徴とする食品品質の自動検査装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の食品品質の自動検査装置において、さらに、
   検査結果データを履歴情報として保存する手段、
   を備えることを特徴とする食品品質の自動検査装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の食品品質の自動検査装置において、さらに、
   検査結果データを表示および／または印刷する手段、
   を備えることを特徴とする食品品質の自動検査装置。
10. 組成が均一な加工食品の品質を自動検査する方法であって、
    検査対象の加工食品に対してＮＭＲ測定を行い、ＮＭＲ測定データを取得する第１工程と、
    前記第１工程で取得したＮＭＲ測定データを用いて、前記検査対象の加工食品の緩和時間を計測する第２工程と、
    前記検査対象の加工食品の緩和時間があらかじめ同じ加工食品の良品について計測した基準緩和時間よりも大きく、かつ、前記基準緩和時間と前記検査対象の加工食品の緩和時間とのずれが閾値よりも大きい場合、前記検査対象の加工食品を不良品が変敗した不良品であると判定する第３工程と、
    を備えることを特徴とする食品品質の自動検査方法。
11. 組成が均一な加工食品の品質を自動検査する方法であって、
    加工食品を検査手段に搬送する搬送工程と、
    前記検査手段において加工食品を検査する検査工程と、
    を備え、
    前記検査工程は、
    搬送された加工食品に対してＮＭＲ測定を行い、ＮＭＲ測定データを取得する第１工程と、
    前記第１工程で取得したＮＭＲ測定データを用いて、前記搬送された加工食品の緩和時間を計測する第２工程と、
    前記搬送された加工食品の緩和時間があらかじめ同じ加工食品の良品について計測した基準緩和時間よりも大きく、かつ、前記基準緩和時間と前記検査対象の加工食品の緩和時間とのずれが閾値よりも大きい場合、前記搬送された加工食品が変敗した不良品であると判定する第３工程と、
    を備えることを特徴とする食品品質の自動検査方法。