特許 6375178 天秤型の食感測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6375178

(24)【登録日】2018年7月27日

(45)【発行日】2018年8月15日

(54)【発明の名称】天秤型の食感測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/40 20060101AFI20180806BHJP

   G01N 33/02 20060101ALI20180806BHJP

【ＦＩ】

   G01N3/40 C

   G01N33/02

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-171731(P2014-171731)

(22)【出願日】2014年8月26日

(65)【公開番号】特開2016-45168(P2016-45168A)

(43)【公開日】2016年4月4日

【審査請求日】2017年8月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】504136568

【氏名又は名称】国立大学法人広島大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 直樹

(72)【発明者】

【氏名】秋元 秀美

【審査官】 福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１９０２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２５５３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０２９８８８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３／４０

Ｇ０１Ｎ ３３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

天秤型の、食品の食感測定装置であって、
中間部が揺動自在に支持され、両端部が上下逆向きに変位する揺動アームと、
前記揺動アームの一方の端部に配置され、重量の調整が可能な第１重量調整部と、
前記揺動アームの他方の端部の下方に配置され、サンプルが設置される試料台と、
前記揺動アームの他方の端部に脱落不能に支持され、鉛直方向にスライドする作用軸と、
前記作用軸に配置され、重量の調整が可能な第２重量調整部と、
前記作用軸の下端部に装着されるプローブと、
前記プローブで発生する振動を検出する第１センサと、
前記第１センサと電気的に接続された処理装置と、
を備え、
前記第１重量調整部と前記第２重量調整部との重量差により、前記揺動アームの前記他方の端部側が下向きに変位して、前記プローブが、前記試料台に設置された前記サンプルに、調整された所定の突入速度で突入し、
前記サンプルに前記プローブが突入した後に前記第１センサが検出する検出値を用いて、前記処理装置が、第１の食感指標としての振動エネルギーを算出する食感測定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の食感測定装置において、
更に、前記作用軸の速度及び変位量を計測し、前記処理装置と電気的に接続された第２センサを有し、
前記第２センサが検出する検出値を用いて、前記処理装置が、第２の食感指標としての食品摩擦係数を算出する食感測定装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の食感測定装置において、
前記第１の食感指標と、前記プローブと前記サンプルとの間で失われる力学的エネルギーとに基づいて、前記処理装置が、第３の食感指標としての振動エネルギーの比率を算出する食感測定装置。

【請求項4】

請求項１に記載の食感測定装置において、
前記サンプルに突入した後の前記プローブの動きを解析することによって第４の食感指標の取得が可能な食感測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、食品の食感を測定する天秤型の食感測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

食感は、味覚などとともに、食品のおいしさを決める重要な要素の１つである。従って、食品の開発や改良等を行う上で、食感が客観的に評価できれば有利になる。そのため、これまでも食感の測定に関して様々な研究が行われている。

【0003】

本発明者も、所定形状のプローブを食品に挿入し、その際に発生する振動を利用して食感を評価する測定方法を先に提案している（例えば、特許文献１〜４）。

【0004】

特許文献３の装置では、レール上でプローブを自由滑走させ、測定対象に衝突させることにより、人の咀嚼を再現し、複数の食感指標の計測を実現している。

【0005】

図１に、特許文献３の食感測定装置の概要を示す。

【0006】

図１のＳは、測定対象のサンプル（食品）であり、１は検出器である。検出器１にはプローブ２が備えられている。検出器１は、滑走軸３に沿って、外力（摩擦抵抗等）を無視できる状態で滑走できるように構成されている（自由滑走）。検出器１の質量は、予め所定の値に設定される。

【0007】

測定では、図１の（ａ）に示すように、検出器１をサンプルＳに向けて自由滑走させ、速度ｖ_０でプローブ２をサンプルＳに突入させる。そうして、図１の（ｂ）に示すように、プローブ２がサンプルＳに衝突してその内部に入り込むと、サンプルＳは破壊される。その際、プローブ２には振動が発生する。

【0008】

そのプローブ２で発生する振動を検出する。そして、その振動と検出器１の質量とに基づいて演算を行い、振動エネルギーを算出する。この振動エネルギーが、第１の食感指標であり、'Energy Texture Index'，「ＥＴＩ」と称する。

【0009】

プローブ２がサンプルＳに突入した後、検出器１は、サンプルＳとプローブ２との間で生じる摩擦抵抗によって減速する。そして、最後には、図１の（ｃ）に示すように、検出器１は停止する。

【0010】

検出器１が自由滑走してサンプルＳに衝突するため、プローブ２がサンプルＳに入り込んだ距離、及びプローブ２がサンプルＳに入り込んで停止するまでの時間などから、検出器１のサンプルＳに対する仕事量が算出できる。この仕事量は、摩擦抵抗によって失われる力学的エネルギー（散逸エネルギー）と実質的に等しい。

【0011】

これらから導き出されるのが、第２の食感指標としての食品摩擦係数であり、'Food Friction Index'，「ＦＦＩ」と称する。

【0012】

また、検出器１がサンプルＳと衝突する前の運動エネルギー（総エネルギー）は、検出器１が停止するまでに散逸されるエネルギーと実質的に等しい。総エネルギー又は散逸エネルギーに対する振動エネルギーの比率が、第３の食感指標であり、'Vibration Ratio'，「ＶＲ」と称する。

【0013】

図２に、特許文献３の食感測定装置１００の具体例を示す。

【0014】

傾斜角度θが任意に設定できるガイドレール１０１に、検出器１０２がスライド自在に支持されている。検出器１０２は、プローブ１０２ａ、第１センサ１０２ｂ、第２センサ１０２ｃなどを有し、ガイドレール１０１に沿って自由滑走する。

【0015】

質量調整材１０２ｄを取り替えることにより、検出器１０２の質量は任意に設定可能である。第１センサ１０２ｂは、プローブ１０２ａで発生する振動を検出し、第２センサ１０２ｃは、検出器１０２の位置を検出する。

【0016】

この食感測定装置１００の場合、次のようにして測定される。

【0017】

食品のサンプルＳが試料台１０３に固定される。検出器１０２の突入速度ｖ_０及び質量ｍを設定するため、傾斜角度θ及び質量調整材１０２ｄの調整が行われる。検出器１０２を突入位置に移動させ、その位置を測定した後、検出器１０２がスタート位置にセットされる。

【0018】

そうして、自重の作用で試料台１０３に向けて検出器１０２を自由滑走させることにより、プローブ１０２ａを、所定の速度ｖ_０でサンプルＳに突入させる。第１センサ１０２ｂで検出される振動などから、処理装置１０４によってＥＴＩ、ＦＦＩ、ＶＲを算出する。

【0019】

フィルターモジュール等、本発明の処理装置の基本的な構成は特許文献４に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0020】

【特許文献1】特開２００３−２８７５２４号公報

【特許文献2】特開２００７−５７４７６号公報

【特許文献3】特開２０１３−１９０２３５号公報

【特許文献4】ＷＯ２０１２−０２９８８８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0021】

特許文献３の装置の場合、ガイドレールを傾斜させることにより、プローブを取り付けた検出器を自由滑走させて測定対象に衝突させている。

【0022】

そのため、滑走時に生じる振動が、ＥＴＩのノイズになり易いという問題があった。

【0023】

また、咀嚼速度が低い条件は、傾斜角度を小さくして検出器の突入速度を小さくすることで再現できる。ところが、傾斜角度を小さくしていくと、検出器の自由滑走が困難になって測定ができない場合があった。

【0024】

更には、構造上、検出器の突入速度を精度高く計測するのが難しく、高精度なＦＦＩやＶＲを安定して測定するのが難しいという問題もあった。

【0025】

そこで本発明の目的は、ＥＴＩ等の食感指標を精度高く安定して測定できる食感測定装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0026】

開示する天秤型の、食品の食感測定装置は、中間部が揺動自在に支持され、両端部が上下逆向きに変位する揺動アームと、前記揺動アームの一方の端部に配置され、重量の調整が可能な第１重量調整部と、前記揺動アームの他方の端部の下方に配置され、サンプルが設置される試料台と、前記揺動アームの他方の端部に脱落不能に支持され、鉛直方向にスライドする作用軸と、前記作用軸に配置され、重量の調整が可能な第２重量調整部と、前記作用軸の下端部に装着されるプローブと、前記プローブで発生する振動を検出する第１センサと、
前記第１センサと電気的に接続された処理装置と、を備える。

【0027】

重量差を利用して、前記揺動アームの前記他方の端部側を下向きに変位させることにより、前記プローブが、前記試料台に設置された前記サンプルに突入する。そして、前記サンプルに前記プローブが突入した後に前記第１センサが検出する検出値を用いて、前記処理装置が、第１の食感指標としての振動エネルギーを算出するように構成されている。

【0028】

すなわち、この食感測定装置では、第１重量調整部と、第２重量調整部、作用軸、第１センサ、プローブの重量和との差によって生じる力のモーメントを利用して、プローブを変位させるので、低速でも、プローブを安定してサンプルに突入させることができる。

【0029】

プローブは、鉛直方向にスライドする作用軸の下端部に装着されていて、鉛直方向に降下してサンプルに突入するので、ほとんど振動を生じずにプローブをサンプルに突入させることができる。従って、第１センサの検出値にノイズがほとんど混入しないので、ＥＴＩを精度高く測定することができる。

【0030】

この食感測定装置は、更に、前記作用軸の速度及び変位量を計測し、前記処理装置と電気的に接続された第２センサを有し、前記第２センサが検出する検出値を用いて、前記処理装置が、第２の食感指標としての食品摩擦係数を算出するように構成することができる。

【0031】

また、前記第１の食感指標と、前記プローブと前記サンプルとの間で失われる力学的エネルギーとに基づいて、前記処理装置が、第３の食感指標としての振動エネルギーの比率を算出するように構成することもできる。

【0032】

第２センサで直接、プローブの速度や変位量が計測できるので、ＦＦＩやＶＲも精度高く測定することができる。

【0033】

また、前記サンプルに突入した後の前記プローブの動きを解析することができるので、第４の食感指標の取得が可能になる。

【発明の効果】

【0034】

本発明の天秤型食感測定装置によれば、ＥＴＩ等の食感指標を精度高く安定して測定できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】（ａ）〜（ｃ）は、従来の食感測定装置の概要を示す概略図である。

【図2】従来の食感測定装置の具体的構成を示す概略図である。

【図3】本実施形態の食感測定装置を示す概略図である。

【図4】揺動アームの第２端部を拡大して示す概略図である。

【図5】測定開始時の状態を表した概略図である。

【図6】処理装置の構成を表したブロック図である。

【図7】第１の演算手段が区分する周波数帯域の一例を示した図である。

【図8】サンプルＡ〜Ｄについて、サンプル突入後のプローブの速度の経時的変化を表したグラフである。

【図9】サンプルＡ〜Ｄについて、サンプル突入後のプローブの速度と変位量との関係を表したグラフである。

【図10】同一サンプルにおける条件別（開封直後：０ｈ、開封１時間後：１ｈ、開封３時間後：３ｈ）での、サンプル突入後のプローブの速度と変位量との関係を表したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

【0037】

＜食感測定装置の構成＞
図３に、本実施形態で開示する食感測定装置を示す。この食感測定装置は、天秤型の構造となっており、基台１０、支柱２０、ガイドアーム３０、揺動アーム４０、試料台５０、作用軸６０、中継端子７０、処理装置８０などで構成されている。

【0038】

基台１０は、食感測定装置の土台を構成している部分である。基台１０は、机の上などに設置され、四隅の脚部１１の突出量を調整することにより、上面が水平となる測定姿勢にセットされる。

【0039】

支柱２０は、基台１０の上面に固定された円柱状の部材であり、基台１０に直交して鉛直方向に延びている。支柱２０の中間部に、ガイドアーム３０が上下にスライド可能に取り付けられている。ガイドアーム３０は、支柱２０に片持ち状に取り付けられていて、水平方向に延びている。

【0040】

ガイドアーム３０の先端部には、鉛直方向に貫通するガイド孔３１が形成されている。ガイド孔３１の近傍には、第２センサ３２やストッパ３３が設置されている。

【0041】

第２センサ３２は、速度センサからなり、作用軸６０がスライドする速度及び変位量を計測する。第２センサ３２は、中継端子７０を介して処理装置８０と電気的に接続されていて、計測した計測値を連続的に処理装置８０に出力する。

【0042】

ストッパ３３は、揺動アーム４０を受け止めてその過度な揺動を規制する。本実施形態のストッパ３３は、上方に突出可能に構成されていて、測定時には、揺動アーム４０を所定の高さまで突き上げる（図５参照）。

【0043】

揺動アーム４０は、細長い円柱状または角柱状の部材からなる。揺動アーム４０は、その中間部が、支柱２０の上端部に支持されていて、水平方向に延びる揺動軸Ｊ１回りに揺動自在となっている。揺動アーム４０は、その両端部が上下逆向きに変位するように、概ね水平な姿勢に保持されている。

【0044】

揺動アーム４０の一方の端部（第１端部）には、重量の調整が可能な第１重量調整部４１が配置されている。第１重量調整部４１は、１個ないし複数個の錘Ｗが脱着可能になっており、これら錘Ｗの重量を調整することで、第１重量調整部４１の重量は、任意に設定できるようになっている。

【0045】

図４に詳しく示すように、揺動アーム４０の他方の端部（第２端部）には、上下方向に貫通して長手方向に延びる長孔４２が形成されている。この長孔４２に作用軸６０の上部が挿通されている。

【0046】

作用軸６０は、細長い棒状の部材である。作用軸６０の中間部は、ガイド孔３１に遊嵌されており、ガイドアーム３０によって鉛直方向にスライド自在に支持されている。作用軸６０の上部には、一対の連結ローラ６１が、作用軸６０を挟んで対向するように設置されている。

【0047】

これら連結ローラ６１は、揺動軸Ｊ１と平行な回転軸Ｊ２回りに回転自在となっており、揺動アーム４０の上端部における長孔４２の両側の平坦な部分（ガイド面４３）に接触し、長孔４２に沿って円滑に転がるように構成されている。作用軸６０は、これら連結ローラ６１を介して、揺動アーム４０に脱落不能に支持されている。

【0048】

作用軸６０の上端部には、重量の調整が可能な第２重量調整部６２が配置されている。第２重量調整部６２も、第１重量調整部４１と同様に、１個ないし複数個の錘Ｗが脱着可能になっており、これら錘Ｗの重量を調整することで、第２重量調整部６２の重量も任意に設定できるようになっている。

【0049】

作用軸６０の下端部には、プローブ６３が取り換え可能に装着されている。また、作用軸６０の下端部には、プローブ６３で発生する振動を検出する第１センサ６４も設置されている。第１センサ６４は、中継端子７０を介して処理装置８０と電気的に接続されていて、計測した計測値を連続的に処理装置８０に出力する。

【0050】

試料台５０は、基台１０に設置されていて、揺動アーム４０の第２端部の下方に配置されている。試料台５０は、昇降機構５１を介して基台１０に支持されており、その高さは任意に調整できるようになっている。

【0051】

試料台５０の上面には、サンプルＳが設置される載置面５０ａが設けられている。載置面５０ａには、プローブ６３を挿通させる挿通孔５２が形成されている。

【0052】

処理装置８０は、例えば、コンピュータシステムである。処理装置８０は、演算装置、記憶装置及び入出力装置等のハードウエアや、予め記憶装置に実装された制御プログラム及び演算プログラム等のソフトウエアを有している（図示せず）。

【0053】

処理装置８０が、第１センサ６４及び第２センサ３２から入力される検出値を用いて演算処理することにより、第１〜第３の食感指標であるＥＴＩ、ＦＦＩ、ＶＲが得られる（詳細は後述）。

【0054】

＜食感測定装置による測定＞
（セッティング）
第１重量調整部４１及び第２重量調整部６２の錘Ｗの重量を調整する。例えば、大人の下顎の質量は１ｋｇ程度であることから、大人を対象とした食感を測定する場合には、第１重量調整部４１及び第２重量調整部６２の錘Ｗ、作用軸６０、第１センサ６４、プローブ６３の総重量を１ｋｇ程度に設定すればよい。

【0055】

そのうえで、揺動アーム４０の第２端部側が下向きに変位するように、第１重量調整部４１と第２重量調整部６２との間で重量差を設け、その重量差により、プローブ６３がサンプルＳに突入する突入速度ｖを調整する。

【0056】

突入速度ｖは、力のモーメントに基づき、次の式（１）〜（３）を用いて演算される。

【0057】

【数1】

【0058】

【数2】

【0059】

【数3】

【0060】

ｍ１は第１重量調整部４１に装着される錘Ｗの質量（ｋｇ）、ｍ２は第２重量調整部６２に装着される錘Ｗ、作用軸６０、第１センサ６４、プローブ６３の質量の総和（ｋｇ）、ｍ３は揺動アーム４０自体の質量（ｋｇ）、ｇは重力加速度（ｍ／ｓ^２）、ｒは揺動軸Ｊ１から第１重量調整部４１に装着される錘Ｗの重心までの距離（ｍ）または揺動アーム４０水平時の揺動軸Ｊ１から連結ローラ６１までの距離（ｍ）、ｔは揺動アーム４０の動作開始からの経過時間（ｓ）、ｃ_１とｃ_２は初期条件θ（ｔ＝０）＝ｓｉｎ^−１（ｈ／ｒ）、ｖ（ｔ＝０）＝０より決定される定数、ｈは測定開始時に持ち上げられるプローブ６３の先端からサンプルＳまでの離間距離（ｍ）である。また、ｄｎはヤコビの楕円関数（ｄｎ（ｕ，ｋ）＝（１−ｋ^２ｓｎ^２（ｕ，ｋ））^１／２）、ａｍはヤコビの楕円関数の振幅（第１種楕円積分の逆関数）である。

【0061】

例えば、シミュレーションによって検証した結果、質量が０．１ｋｇの揺動アーム４０の第１重量調整部４１に０．５ｋｇの錘Ｗを装着し、ｍ２が０．４９９ｋｇになるよう第２重量調整部６２に錘Ｗを装着して、０．００１ｋｇの重量差に設定し、離間距離ｈを０．１ｍとした場合において、３０ｍｍ／ｓの低速な突入速度ｖが実現できることを確認した。

【0062】

また、質量が０．１ｋｇの揺動アーム４０の第１重量調整部４１に０．５ｋｇの錘Ｗを装着し、ｍ２が０．４８ｋｇになるよう第２重量調整部６２に錘Ｗを装着して、０．０２ｋｇの重量差に設定し、離間距離ｈを０．１ｍとした場合において、２００ｍｍ／ｓの高速な突入速度ｖが実現できることも確認した。

【0063】

このように、この食感測定装置によれば、プローブ６３の突入速度ｖを自在に調整することができ、突入速度ｖ、つまり、咀嚼速度が小さい場合でも安定して再現できる。

【0064】

第１重量調整部４１及び第２重量調整部６２の錘Ｗの重量の調整と前後して、試料台５０にサンプルＳをセットする。なお、サンプルＳの剛性や弾性が強い場合は、厚みを薄くするなど、プローブ６３の衝突力に対して容易に破壊される状態にしておく。

【0065】

そして、図３に示したように、揺動アーム４０が水平な状態で、プローブ６３の先端がサンプルＳに接するように、試料台５０の高さを調整する。

【0066】

図５に示すように、処理装置８０を操作してストッパ３３を突出させることにより、揺動アーム４０の第２端部を水平状態より上に持ち上げて、プローブ６３の位置を所定の高さまで上昇させる。そうして、ストッパ３３をはずす。

【0067】

そうすると、連結ローラ６１より左側部分の揺動アーム４０、第２重量調整部６２、作用軸６０、第１センサ６４、プローブ６３による力のモーメントが連結ローラ６１より右側部分の揺動アーム４０、第１重量調整部４１による力のモーメントより大きいことによりプローブ６３が降下し、調整した突入速度ｖでプローブ６３がサンプルＳに突入する。このとき、作用軸６０は、揺動アーム４０に支持された状態でサンプルＳに突入する。

【0068】

作用軸６０は、ガイドアーム３０によって鉛直方向にスライド自在に支持されているだけであるので、ほとんど振動を生じさせること無くプローブ６３をサンプルＳに突入させることができる。従って、第１センサ６４の検出値にノイズがほとんど混入しないので、ＥＴＩを精度高く測定することができる。

【0069】

第２センサ３２を用いて直接的にプローブ６３の速度や変位量が計測できるので、ＦＦＩやＶＲも精度高く測定することができる。

【0070】

（処理装置）
図６に示すように、処理装置８０には、第１の演算手段８１、第２の演算手段８２及び第３の演算手段８３が備えられている。これら各演算手段８１，８２，８３は、上述したハードウエア及びソフトウエアの協働によって実現される。

【0071】

（第１の演算手段）
第１の演算手段８１は、プローブ６３がサンプルＳに突入した後に第１センサ６４が検出する振動と、プローブ６３の運動エネルギーを計算する基礎に質量相当量（サンプルＳへの突入時にプローブ６３に作用する質量（ｍ１＋ｍ２＋ｍ３／１２）である）を用い、これに基づいて、第１の食感指標であるＥＴＩを算出する。

【0072】

第１の演算手段８１は、フィルターモジュール８１ａを含む。第１センサ６４から入力される振動信号ｉ１は、フィルターモジュール８１ａに入力される。フィルターモジュール８１ａは、入力した振動信号ｉ１を所定の複数の周波数帯域に区分する。

【0073】

フィルターモジュール８１ａには、例えば、オクターブフィルター又は半オクターブフィルターを用いることができる。特に、分解能に優れるため、フィルターモジュール８１ａには半オクターブフィルターが好ましい。本装置のフィルターモジュール８１ａは半オクターブフィルターとして説明する。

【0074】

図７に、フィルターモジュール８１ａが区分する周波数帯域を示す。振動信号ｉ１は、フィルターモジュール８１ａによって１９個の周波数帯域に区分される。第１の演算手段８１は、第１センサ６４が加速度ピックアップの場合、次の式（４）を用いて、これら周波数帯域ごとに振動エネルギーを算出し、ＥＴＩを得る。

【0075】

【数4】

【0076】

ｍはプローブ６３の質量相当量（ｍ１＋ｍ２＋ｍ３／１２）である。ｆ_ｕは周波数帯域における上限の周波数である。ｆ_ｌは周波数帯域における下限の周波数である。Ｖ_ｉは振動信号ｉ１が示す電圧値である。

【0077】

ｃは所定の較正係数である。ｃは、センサの出力電圧値を加速度に変換するための係数であり、実測の加速度をセンサの出力電圧値で除することによって求めることができる。式（４）の右辺は振動エネルギーに相当する。従って、その力学的単位は（Ｊ）である。

【0078】

処理装置８０は、第１の演算手段８１で得られた各周波数帯域のＥＴＩをグラフにして表示する。

【0079】

（第２の演算手段）
第２の演算手段８２は、第２センサ３２から入力される信号ｉ２（プローブ６３の速度及び変位量のデータ信号）と、プローブ６３の質量相当量（ｍ１＋ｍ２＋ｍ３／１２）とに基づいて、第２の食感指標であるＦＦＩを算出する。第２の演算手段８２は、信号ｉ２から、プローブ６３がサンプルＳに突入して停止するまでの時間（作用時間Δｔ）や、プローブ６３がサンプルＳに突入して停止するまでの変位量（作用変位量ΔＬ）を算出する。

【0080】

第２の演算手段８２は、次の式（５）を用いて、食品摩擦係数を算出し、ＦＦＩを得る。

【0081】

【数5】

【0082】

ｖは、プローブ６３のサンプルＳへの突入速度である。αは、プローブ６３がサンプルＳに突入して停止するまでの加速度相当量である。αは、例えば、式：α＝ｖ^２／（２ΔＬ）を用いて算出される。

【0083】

式（５）の右辺の分子は、サンプルＳの摩擦抵抗によってなされた仕事である。この仕事は、プローブ６３がサンプルＳから受ける力によってなされた仕事：ｍαΔＬ、または、突入速度ｖ_０と、プローブ６３の質量相当量ｍを用いた仕事：１／２・ｍ・ｖ_０^２に等しい。

【0084】

処理装置８０は、第２の演算手段８２で得られたＦＦＩを表にして表示する。

【0085】

（第３の演算手段）
第３の演算手段８３は、第１の食感指標と、プローブ６３とサンプルＳとの間で失われる力学的エネルギーとに基づいて、第３の食感指標であるＶＲを算出する。

【0086】

突入位置でのプローブ６３の運動エネルギー（全エネルギーＥ_Ｔ）、全ての振動エネルギー（総振動エネルギーＥ_Ｖ）、及びプローブ６３とサンプルＳとの間で摩擦抵抗によって失われる力学的エネルギー（散逸エネルギーＥ_Ｄ）は、それぞれ、次の式（６）、（７）、（８）で表される。

【0087】

【数6】

【0088】

【数7】

【0089】

【数8】

【0090】

全エネルギーＥ_Ｔは、散逸エネルギーＥ_Ｄと実質的に等しい。ここで、食品の力学的特性の違いにより、総振動エネルギーＥ_Ｖの全エネルギーＥ_Ｔに対する分配比率が変化することが考えられる。Ｅ_Ｔ＝Ｅ_Ｄにより、総振動エネルギーＥ_Ｖの散逸エネルギーＥ_Ｄに対する分配比率を考えてもよい。この分配比率に基づき、新たな第３の食感指標として、次の式（９）に示すＶＲが定義できる。

【0091】

【数9】

【0092】

処理装置８０は、第３の演算手段８３で得られたＶＲを表にして表示する。

【0093】

（新たな食感指標）
この食感測定装置では、プローブ６３がサンプルＳに突入した後も、プローブ６３の速度変化や変位量を高精度に計測することが可能になった。その結果、サンプルＳに突入した後のプローブ６３の動きを解析することにより、新たな食感指標が得られることが判明した。

【0094】

図８は、類似の４種の食品（パン）をサンプルＡ〜Ｄとし、これら各サンプルＡ〜Ｄについて、突入後のプローブ６３の相対的な速度（突入速度に対して百分率で表した速度）の経時的変化を表したグラフである。図９は、これら各サンプルＡ〜Ｄに突入した後のプローブ６３の速度と変位量との関係を表したグラフである。

【0095】

これらグラフから解るように、プローブ６３は、各サンプルＡ〜Ｄに突入した後、減速して速度が０になると停止するのではなく、いったん逆向きに変位し（押し戻され）、その後に停止した。

【0096】

各サンプルＡ〜Ｄにおいて、その際のプローブ６３の挙動に差があり、これら挙動、すなわち、サンプル突入後のプローブ６３の速度と変位量との関係を解析することにより、これまでに無い、新たな食感指標が得られる可能性が認められた。

【0097】

例えば、図１０は、包装された同一食品（パン）の開封後の経過時間別（開封直後：０ｈ、開封１時間後：１ｈ、開封３時間後：３ｈ）に、サンプル突入後のプローブ６３の速度と変位量との関係を測定した結果を表している。

【0098】

各条件で、プローブ６３の挙動が大きく変化しており、これら挙動の変化を解析することにより、食感の経時変化や、食品を構成している原材料の比較などの定量的な評価に利用できる。

【0099】

なお、本発明にかかる食感測定装置は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

【0100】

例えば、処理装置８０は、基台１０に組み付けて一体に構成してもよい。揺動アーム４０や試料台５０等の具体的形状も、仕様に応じて適宜変更できる。第１センサ６４や第２センサ３２と処理装置８０との接続は、無線であってもよい。第２センサ３２は、非接触式が好ましいが、接触式であってもよい。

【0101】

プローブ６３の形状は、測定対象や測定目的に応じて適宜変更できる。例えば、先端が球形をしたプローブや、先端に、サンプルＳに面接触するプレートを取り付けたプローブなどが利用できる。

【0102】

プローブ６３の突入速度の調整は、錘Ｗの重量差によるのではなく、第１重量調整部４１に装着した錘Ｗの位置を、揺動アーム４０の長手方向に変位させることによって調整してもよい。

【符号の説明】

【0103】

１０ 基台
２０ 支柱
３０ ガイドアーム
３２ 第２センサ
４０ 揺動アーム
４１ 第１重量調整部
５０ 試料台
５１ 昇降機構
６０ 作用軸
６１ 連結ローラ
６２ 第２重量調整部
６３ プローブ
６４ 第１センサ
８０ 処理装置
Ｓ サンプル
Ｗ 錘

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】