专利名称：食品脆度测定法的制作方法
技术领域：
本发明涉及为了评价油炸食品等多孔性食品的重要食感即脆度(crispness)而进行计测的食品脆度测定装置和脆度测定法。
背景技术：
以往，作为对油炸食品，譬如天麸罗、炸丸炸饼(croque)等的脆度(所谓酥脆感)进行计测的方法，使用拾音器进行计测。但是，对脆度的感受因人而异，对其评价带有主观性。还有，对于人作为脆度感受的感觉因素到底是什么也没太进行过研讨。
对此，专利文献I揭示了一种多孔性食品食感评价方法，把锐度和/或粗糙度当做音响评价量，对油炸食品等多孔性食品破碎和/或咀嚼时产生的声音和/或振动进行音响解析，用该音响解析所得数值来评价多孔性食品的脆度，而无须进行官能试验评价。还有，专利文献2揭示了一种食品物性测定装置，把侧面设置有凹凸的按压夹具插入食品等被试验体，检测插入之际产生的振动进行傅里叶转换而转换成振动频谱，通过运算振动频谱和系数表而得到食品的食感值。
已有技术文献 专利文献
[专利文献I]特开2006-227021号公报 [专利文献2]特许第3567199号公报
发明内容
技术问题
然而，专利文献I所记载的多孔性食品食感评价方法和专利文献2所记载的食品物性测定装置因使用所有破碎、咀嚼和贯入时产生的持续性声音或振动进行数据解析，故难以高灵敏度检测出在油炸食品等的评价上重要的脆度的差异，不能正确地计测脆度，不能进行油炸食品等的正确评价。
在此，油炸食品等被测定物的破碎、咀嚼和贯入时产生的持续性声音或振动，即被测定物的组织坍塌振动(以下称裂纹振动)是基于油炸食品的包衣破碎之际的裂纹的振动，是因从大裂纹到微小裂纹等各种各样的裂纹而产生的。
本发明的目的就在于解决上述问题而提供一种食品脆度测定装置和脆度测定法，其能用油炸食品等多孔性食品的破碎、咀嚼和贯入时产生的持续性声音或振动等裂纹振动的信息，高灵敏度检测脆度差异，对油炸食品等多孔性食品的正确评价上重要的指标即脆度进行正确评价。
解决方案
本发明人为达到上述目的和解决已有技术问题，着眼于油炸食品包衣的较小坍塌产生的声音或振动，即较小组织坍塌振动(以下称小裂纹振动)。以往，在检测基于油炸食品的破碎、咀嚼和贯入时产生的油炸食品包衣破碎之际的裂纹的持续性声音或振动即所有裂纹振动时，该小裂纹振动因被油炸食品的大坍塌产生的声音或振动所遮掩而没有被注重。
于是，本发明人对这些所有裂纹振动通过最大熵法进行频谱解析，注重功率谱水准峰值，其结果，发现全频谱中代表低水准功率的小裂纹振动的数量即裂纹数(即小裂纹数)随时间而减少之倾向，获知小裂纹数作为脆度指标是有效的。
即，本发明人获知小裂纹振动能正确地表示脆度，能通过小裂纹振动差异正确地评价脆度差异，从而获知通过从所有裂纹振动中分离出小裂纹振动而加以检测，使用检测出的小裂纹振动信息，能高灵敏度地检测油炸食品等多孔性食品的脆度差异，能正确计测脆度，其结果，能对油炸食品等多孔性食品进行正确评价。由是达到本发明。
为解决上述问题，本发明第I方案是提供一种食品脆度测定装置，其特征在于，具有具备刃的、让该刃侵入多孔性食品构成的被测定物而进行破碎的破碎单元；密接于该破碎单元的、对由基于在通过该破碎单元的上述刃破碎上述被测定物之际该被测定物所产生的裂纹的声音和/或振动构成的裂纹振动进行检测的振动检测器；从通过该振动检测器检测出的上述裂纹振动抽出各个裂纹持续时间内的上述裂纹振动所含有的给定振动功率以下的小裂纹振动的小裂纹抽出单元；把通过该小裂纹抽出单元所抽出的上述各个裂纹持续时间内的上述小裂纹振动当做小裂纹计数、并根据所计数的该小裂纹的裂纹数计测脆度的计测单元。
其中优选上述小裂纹抽出单元把具有上述各个裂纹持续时间内的上述裂纹振动功率谱的峰值功率的最大值(在想比较的全体被测定物群中为最大的峰值功率值)的10%以下、以5%以下为宜、最好为的I %以下的峰值功率的裂纹振动作为上述小裂纹振动抽出。
还优选上述小裂纹抽出单元从上述裂纹振动区划出上述各个裂纹持续时间而进行滤波处理，通过最大熵法进行频谱解析，求出上述功率谱。
还优选上述振动检测器为接触式拾音器或压电元件。
还优选上述破碎单元为刀，还具有以一定速度在上下方向移动的操作台和按压上述刀的背部的楔形压体，或具有操作台和以一定速度在上下方向移动的按压上述刀的背部的楔形压体，上述被测定物被置于上述操作台上，上述刀和上述被测定物垂直相接，而且上述刀和上述楔形压体的楔部被配置成点接触，上述操作台以一定速度朝上方向移动或者上述楔形压体以一定速度朝下方向移动，据此，靠上述刀来破碎上述被测定物。
还有，为解决上述问题，本发明第2方案是提供一种食品脆度测定法，其特征在于，具有让刃侵入多孔性食品构成的被测定物而进行破碎的破碎步骤；对由基于在该破碎步骤通过上述刃破碎上述被测定物之际该被测定物所产生的裂纹的声音和/或振动构成的裂纹振动进行检测的检测步骤；从在该检测步骤检测出的上述裂纹振动抽出各个裂纹持续时间内的上述裂纹振动所含有的给定振动功率以下的小裂纹振动的抽出步骤；把在该抽出步骤所抽出的上述各个裂纹持续时间内的上述小裂纹振动当做小裂纹计数、并根据所计数的该小裂纹的裂纹数计测脆度的计测步骤。
还优选上述抽出步骤，把具有上述各个裂纹持续时间内的上述裂纹振动功率谱的峰值功率的最大值的10%以下的、以5%以下为宜、最好为的I %以下的峰值功率的裂纹振动作为上述小裂纹振动抽出。
还优选上述抽出步骤从上述裂纹振动区划出上述各个裂纹持续时间而进行滤波处理，通过最大熵法进行频谱解析，求出上述功率谱。
发明的効果
根据本发明，能提高按已有计测方法难以检测的、而却被本发明人找出来的作为脆度指标是有效的小裂纹振动的检测灵敏度，还能通过有效利用在已有数据解析中被大裂纹振动所遮掩的小裂纹振动的信息，高灵敏度地检测脆度差异，能对油炸食品等多孔性食品正确评价中的重要指标脆度进行正确评价。
图1是示意根据本发明的食品脆度测定装置之结构的一实施方式的概略结构图。
图2是示意裂纹振动原波形之图。
图3是示意裂纹振动滤波处理后波形之图。
图4是对正规化后峰值功率的度数分布按经过时间进行比较的结果之图。
图5是表示小裂纹每秒钟裂纹数之图。
图6是表示小裂纹的随每秒钟裂纹的振动强度(振动功率)之图。
图7是表示小裂纹的平均峰值功率之图。
图8是表示小裂纹产生的总振动能量之图。
图9(a)至(d)是表示正规化后峰值功率小于O. 01的小裂纹的分布之图。
图10是表示脆度不同的使用了黄油的试样的小裂纹数之图。
图11是示意根据本发明的食品脆度测定法之一例的流程图。
具体实施例方式 下面根据附图所示最佳实施方式详细描述根据本发明的食品脆度测定装置和脆度测定法。
根据本发明的食品脆度测定装置和脆度测定法，作为能评价脆度的食品可优选地举出具有多孔性组织结构的多孔性食品。而作为这种多孔性食品可举出天麸罗、炸什锦、炸鱼肉、炸肉排和这些食品的包衣等油炸食品；曲奇饼干、饼干、椒盐饼干和薄片食品等糕点类；日式脆饼干、日式碎块点心等烤米粉食品；爆米花等膨化食品等。其中，优选油炸食品，尤其优选天麸罗。
图1是示意实施根据本发明的脆度测定法的本发明食品脆度测定装置10之结构的一实施方式的概略结构图。
图1所示脆度测定装置10由操作台12、刀14、楔形压体16、接触式拾音器18和计算机20构成。
操作台12是承载由多孔性食品、譬如天麸罗等油炸食品构成的被测定物22之物，譬如能采用象物性分析仪(texture analyzer)或流动性测试仪(rheometer)那种操作台或柱塞以一定速度移动的装置的操作台。通过操作台12在上下方向以一定速度移动，被测定物22被后述的刀14破碎。另外，也可以是将操作台12固定，而让刀14和楔形压体16在上下方向以一定速度移动。
刀14为破碎单元，是比被测定物22长的金属制刀，沿长度方向在单侧具有作为刃的刀锋14b。刀14在计测开始前的初始状态下被配置在被测定物22之上，使刀锋14b抵接被测定物22，譬如使垂直抵接。另外，刀14也可采用两侧都带刃的刀。
楔形压体16是按压刀14的背部14a、在操作台12朝上方向移动时将刀14的刀锋14b譬如是垂直地压入被测定物22之物。在此，楔形压体16的楔部16a被配置成譬如与刀14的背部14a垂直。
接触式拾音器18起到本发明中的振动检测器的作用，与刀14的一端密接地配置，是检测随着刀14破碎被测定物22而产生的裂纹振动之物。还有，也可用压电元件取代接触式拾音器18。
这里，用以往的拾音器进行检测时，由于被测定物22破碎产生的振动能量是作为声音在音频阻抗比被测定物22极为微小的空气中传播，因此能量损失大，难以检测出来自小裂纹的声音(小裂纹振动)。
对此，由于接触式拾音器18密接于金属制的音频阻抗大于空气的刀14，而且刀14还接触于被测定物22的破碎面，因此小裂纹振动的检测灵敏度提高。
另外，采用通常的物性分析仪或流动性测试仪时，由于振动在柱塞和杆部分衰减，而且测力传感器的反应频率不过数千赫，所以高频部分检测灵敏度变低。
计算机20是具有声音录音功能的计算机。计算机20起到本发明中的小裂纹抽出单元和脆度检测单元的作用，从接触式拾音器18检测出的譬如图2所示裂纹振动区分出根据阈值处理的各个独立的裂纹振动，来进行数据解析，抽出各个裂纹持续时间内的裂纹振动所含有的给定振动功率以下的小裂纹振动，对在各个裂纹持续时间内抽出的小裂纹振动计数，得到计数出的小裂纹振动的频度(计数数)，当做裂纹数，根据所得裂纹数，换言之，把小裂纹振动当做小裂纹计数，根据计数出的该小裂纹的裂纹数来评价脆度，计测脆度。另夕卜，裂纹持续时间是指从刀14接触被测定物后到停止之间的可进行裂纹检测的时间。
这里，优选计算机20进行譬如图2所示裂纹振动滤波处理，譬如是根据Savitzky-Golay滤波的低频趋势项消除处理。滤波处理后的波形如图3所示。还优选滤波处理后，通过最大熵法(MEM)进行频谱解析，求功率谱。
另外，也可这样构成计算机20不具声音录音功能,给计算机20连接没图示的声音录音装置，把拾音器18连接于声音录音装置，把用声音录音装置录音的录音数据输入计算机20。
本发明中，数据解析进行上述根据滤波的低频趋势项消除处理，检测构成破碎过程所产生振动的一个个的裂纹振动，其后根据最大熵法作频谱解析，在此基础上算出一个个裂纹振动的振动能量，据此就能把小裂纹振动利用于所有数据解析。
这里，小裂纹振动能作为譬如是具有各个裂纹持续时间内裂纹振动功率谱的峰值功率最大值的10%以下、优选5%以下、最好为I %以下的峰值功率的裂纹振动来抽出。
本发明中，之所以把小裂纹振动设为具有各个裂纹持续时间内裂纹振动功率谱的峰值功率最大值的10%以下的峰值功率的裂纹振动，是因为若超过10%则并非是作为脆度而是作为“咯吱咯吱”感、“咯嘣咯嘣”感被识别的大组织坍塌振动的比例增大，裂纹数和脆度的相关大幅度降低的缘故。
另外，之所以最好把具有1%以下的峰值功率的裂纹振动作为小裂纹振动抽出，是因为上述作为“咯吱咯吱”感、“咯嘣咯嘣”感被识别的大组织坍塌振动的比例接近零，裂纹数和脆度的相关变大的缘故。
下面参照图1和图11来描述本发明脆度测定装置的作用和本发明脆度测定法。
图11是示意根据本发明的食品脆度测定法之一例的流程图。
首先，在步骤S10，使用图1所示脆度测定装置10，对天麸罗等多孔性食品的脆度测定，把多孔性食品当做被测定物22承载于操作台12上，与接触式拾音器18密接的刀14的刀锋14b被垂直地接于被测定物22，并作调整，以使刀14的背部14a和楔形压体16的楔形部16a点接触。这样，就把被测定物22设置在了脆度测定装置10，完成了被测定物22脆度测定的准备。
然后开始脆度测定。
步骤S12，让操作台12按一定速度上升，让刀14的刃侵入被测定物22，破碎被测定物
22。
同时，步骤S14，通过与刀14密接的接触式拾音器18检测裂纹振动，该裂纹振动是由基于因刀14的刃对被测定物22的破碎而在被测定物22产生的裂纹的声音和/或振动构成的。被检测出的裂纹振动的信号被记录于计算机20。
接着，步骤S16，计算机20从步骤S14检测出的裂纹振动抽出各个裂纹持续时间内裂纹振动所含有的给定振动功率以下的小裂纹振动。
在步骤S16，优选首先从步骤S12所检测出的裂纹振动区划出各个裂纹持续时间进行滤波处理，消除低频成分而得到只有高频裂纹的信号，对该信号实行最大熵法(MEM)，各抽出一个信号波形中的裂纹，对此进行频谱解析，求功率谱。
还有，在步骤S16，优选把具有各个裂纹持续时间内的裂纹振动功率谱的峰值功率的最大值的10%以下、以5%以下为宜、最好为I %以下的峰值功率的裂纹振动作为小裂纹振动抽出。
接着，步骤S18，对步骤S16抽出的各个裂纹持续时间内的小裂纹振动当做小裂纹计数，根据计数出的小裂纹的频度(裂纹数)来计测脆度。具体来说，把计数出的裂纹数用作评价脆度的指标，据此来计测脆度。
这样就能测定天麸罗等多孔性食品的脆度。
实施例
下面，用上述实施方式的具体实施例来描述本发明脆度测定装置的动作和本发明脆度测定法。
在本实施例，作为被测定物(以下也称试样)的原材料，使用竹叶形鱼糕，天麸罗粉和色拉油。用家庭用油炸锅(德龙公司制DF380)油炸，用辐射温度计(H0RIBA制IT-340)检查油温。
按天麸罗粉最佳制作条件，对粉IOOg加冰水200g，再用起泡器搅拌I分钟调制成的黄油浸入切成一半的竹叶形鱼糕，用加热到了大约180°C的色拉油一个个地油炸试样各I分30秒。从油中取出试样，放到天麸罗纸上，常温下放置一定时间(O至25分)后用于裂纹声测定。
作为实施例，被测定物22采用按上述方法油炸出来的试样，脆度测定装置采用图1所示脆度测定装置10。
把天麸罗等油炸食品当做被测定物22承载到图1所示脆度测定装置10的操作台12上，一边扶住刀14 一边上下调整操作台，使和接触式拾音器18密接的刀14的刀锋14b垂直地和被测定物22相接，并使刀14的背部14a和楔形压体16的楔形部16a点接触。SP，靠被测定物22和楔形压体16从上下方向夹住刀14而使之固定。这里，同人食用天麸罗等油炸食品来评价食感的情形比较，操作台12、楔形压体16、刀14和接触式拾音器18分别能起到下颚、上颚、牙齿和耳朵的作用。接着，开始测定，按一定速度让操作台12上升，利用刀14的刃对被测定物22进行了破碎(切断，即相当于咀嚼)。通过和刀14密接的接触式拾音器18来检测破碎时的裂纹音(裂纹振动)，通过计算机20记录下接触式拾音器18的输出。操作台12的上升(即切断)速度设为100mm/min,上升距离(切断量)设为6mm。
为了从计算机20所记录的接触式拾音器18的输出信号即原波形除去可动式操作台12的振动和低频趋势项，用数据解析软件0rigin8(Lightstone Corp.制)，以Savitzky-Golay滤波器(2次单侧21点)消除高频裂纹信号,通过从原波形减去该滤波波形即得到仅有高频裂纹的信号。
接着，实行50次最大熵法(MEM)，一个个地抽出波形中的裂纹，从对此进行频谱解析而得到的功率谱和裂纹持续时间，计算出20kHz以下的能量，对于各裂纹，计算出出现时刻的点数(A)、其裂纹持续时间(B)、频谱峰值功率(C)和振动功率(D)这四项。另外，20kHz以下的能量表示使用以抽样率44.1kHz获得的数据时，从抽样定理能获得22. 05kHz以下的频谱，大概算出整个频谱能量。
接着，把所有裂纹振动的解析出的各功率谱峰值功率用峰值功率最大值除，加以正规化，把具有O. 01以下峰值功率的裂纹振动当做小裂纹振动抽出，把其数量当做裂纹频度(裂纹数)计数。
这里，图4给出按经过时间对功率水准的度数分布进行比较的结果图。图4的横轴为把解析出的功率谱峰值功率用峰值最大值除而加以正规化的数据，而纵轴则表示各个等级中油炸刚过(O分)、经过5分钟后、经过15分钟后和经过25分钟后的裂纹频度(裂纹数)。
由图4可知，所有裂纹当中，被正规化的峰值功率为O. 01以下的小裂纹所占比例非常大，还有，其数量具有随时间经过而减少的倾向，即，对于总裂纹数的按经过时间的变化，小裂纹数贡献大。
接着，用被正规化的峰值功率(D)为O. 01以下的小裂纹中的上述(A)至(D)的值，通过下式(I)至(4)，计算出每I秒的裂纹数(E)、每I秒的振动功率(F)、功率谱平均峰值功率(G)和整个裂纹的总振动能量(H)。
(E)=⑶小于O.01的小裂纹的总数/切断时间(秒) …(I)
(F)=所有小裂纹的⑶的总和/切断时间(秒)…(2)
(G)=所有小裂纹的(C)的平均值…(3)
(H)=各小裂纹振动功率(F)X裂纹持续时间(B)的总和…(4)
这里，图5给出小裂纹的每I秒的裂纹数(E)，图6给出伴随每I秒的裂纹的振动功率(F)，图7给出平均峰值功率(G)，图8给出裂纹产生的总振动能量(H)。
图5所示小裂纹的每I秒的裂纹数(E)是对图4的正规化的峰值功率为O. 01以下的各经过时间(O分、5分、15分、25分)的裂纹数分别用各自切断时间除得到的。从图5可知，每I秒的小裂纹数具有随时间经过而减少的倾向，图6所示的每I秒的振动功率和图8所示的总振动能量也呈减少倾向，对此，只有图7所示平均峰值功率是随经过时间而上升。
说明下图7所示平均峰值功率的随经过时间而上升。
图9(a)至(d)给出油炸刚过(O分)、经过5分钟后、经过15分钟后和经过25分钟后被测定物22(试样)的峰值功率为O. 01以下的小裂纹的分布。其中，图9(a)给出油炸刚过(O分)的、图9(b)给出经过5分钟后的、图9 (c)给出经过15分钟后的、图9(d)给出经过25分钟后的。
从图9 (a)至(d)可知，油炸后随着时间经过，小裂纹的分布减少，其中尤以具有较低振动功率的裂纹的减少为明显。因此，若取整个小裂纹的峰值功率的平均值，则具有较低振动功率的小裂纹减少，可见图7所示平均峰值功率随经过时间而上升。
如上可知，裂纹振动中峰值功率为最大值的O. 01(1% )以下的小裂纹振动作评价脆度的指标具有优越性；还可知，小裂纹数作评价脆度的指标具有优越性。
(参考例)
这里，作为参考例给出以往采用的脆度官能评价的一例。
被测定物采用和上述实施例一样的物，10名评价员根据表I所示评价标准进行了评价。其评价结果如表2所示。
权利要求
1.一种脆度测定装置，其特征在于，具有 具备刃的、让该刃侵入多孔性食品构成的被测定物而进行破碎的破碎单元； 密接于该破碎单元的、对由基于在通过该破碎单元的上述刃破碎上述被测定物之际该被测定物所产生的裂纹的声音和/或振动构成的裂纹振动进行检测的振动检测器； 从通过该振动检测器检测出的上述裂纹振动抽出各个裂纹持续时间内的上述裂纹振动所含有的给定振动功率以下的小裂纹振动的小裂纹抽出单元； 对通过该小裂纹抽出单元所抽出的上述各个裂纹持续时间内的上述小裂纹振动计数、并根据所计数的裂纹数计测脆度的计测单元。
2.按权利要求1所述的脆度测定装置，其特征在于，上述小裂纹抽出单元把具有上述各个裂纹持续时间内的上述裂纹振动功率谱的峰值功率的最大值的10%以下的峰值功率的裂纹振动作为上述小裂纹振动抽出。
3.按权利要求2所述的脆度测定装置，其特征在于，上述小裂纹抽出单元从上述裂纹振动区划出上述各个裂纹持续时间而进行滤波处理，通过最大熵法进行频谱解析，求出上述功率谱。
4.按权利要求1至3中任一项所述的脆度测定装置，其特征在于，上述振动检测器是接触式拾音器或压电兀件。
5.按权利要求1至4中任一项所述的脆度测定装置，其特征在于， 上述破碎单元为刀； 还具有以一定速度在上下方向移动的操作台和按压上述刀的背部的楔形压体，或具有操作台和以一定速度在上下方向移动的按压上述刀的背部的楔形压体； 上述被测定物被置于上述操作台上，上述刀和上述被测定物被配置成垂直相接，而且上述刀和上述楔形压体的楔部被配置成点接触，上述操作台以一定速度朝上方向移动或者上述楔形压体以一定速度朝下方向移动，据此，靠上述刀来破碎上述被测定物。
6.一种脆度测定法，其特征在于，具有 让刃侵入多孔性食品构成的被测定物而进行破碎的破碎步骤； 对由基于在该破碎步骤通过上述刃破碎上述被测定物之际该被测定物所产生的裂纹的声音和/或振动构成的裂纹振动进行检测的检测步骤； 从在该检测步骤检测出的上述裂纹振动抽出各个裂纹持续时间内的上述裂纹振动所含有的给定振动功率以下的小裂纹振动的抽出步骤； 对在该抽出步骤所抽出的上述各个裂纹持续时间内的上述小裂纹振动计数、并根据所计数的裂纹数计测脆度的计测步骤。
7.按权利要求6所述的脆度测定法，其特征在于，上述抽出步骤，把具有上述各个裂纹持续时间内的上述裂纹振动功率谱的峰值功率的最大值的10%以下的峰值功率的裂纹振动作为上述小裂纹振动抽出。
8.按权利要求7所述的脆度测定法，其特征在于，上述抽出步骤，从上述裂纹振动区划出上述各个裂纹持续时间而进行滤波处理，通过最大熵法进行频谱解析，求出上述功率谱。
全文摘要
一种食品脆度测定装置(10)和脆度测定法，让刀(14)的刃侵入多孔性食品构成的被测定物(22)而进行破碎，用与刀(14)密接的振动检测器(18)对基于破碎被测定物(22)之际产生的裂纹的裂纹振动进行检测，计算机(20)从检测出的裂纹振动抽出各个裂纹持续时间内的裂纹振动所含有的给定振动功率以下的小裂纹振动，根据对所抽出的小裂纹振动计数得到的计数(裂纹数)计测脆度。
文档编号G01N33/02GK103038625SQ201180036198
公开日2013年4月10日 申请日期2011年7月20日 优先权日2010年7月20日
发明者榊原通宏, 西津贵久 申请人:日清制粉集团本社股份有限公司, 国立大学法人岐阜大学