• Food Science and Preservation
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• v.19 no.1
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• pp.95-103
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• 2012

The objective of this study was to develop models for the predict of the milk properties (fat, protein, SNF, lactose, MUN) of unhomogenized milk using the visible and near-infrared (NIR) spectroscopic technique. A total of 180 milk samples were collected from dairy farms. To determine optimal measurement temperature, the temperatures of the milk samples were kept at three levels ($5^{\circ}C$, $20^{\circ}C$, and $40^{\circ}C$). A spectrophotometer was used to measure the reflectance spectra of the milk samples. Multilinear-regression (MLR) models with stepwise method were developed for the selection of the optimal wavelength. The preprocessing methods were used to minimize the spectroscopic noise, and the partial-least-square (PLS) models were developed to prediction of the milk properties of the unhomogenized milk. The PLS results showed that there was a good correlation between the predicted and measured milk properties of the samples at $40^{\circ}C$ and at 400~2,500 nm. The optimal-wavelength range of fat and protein were 1,600~1,800 nm, and normalization improved the prediction performance. The SNF and lactose were optimized at 1,600~1,900 nm, and the MUN at 600~800 nm. The best preprocessing method for SNF, lactose, and MUN turned out to be smoothing, MSC, and second derivative. The Correlation coefficients between the predicted and measured fat, protein, SNF, lactose, and MUN were 0.98, 0.90, 0.82, 0.75, and 0.61, respectively. The study results indicate that the models can be used to assess milk quality.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• v.43 no.3
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• pp.304-310
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• 2015

The moisture content of sawdust must be measured accurately and controlled appropriately during storage and transportation because biological degradation could be caused by improper moisture. In this study, to measure the moisture contents of Larix kaempferi sawdust, the near-infrared reflectance spectra (Wavelength 1000-2400 nm) of sawdust were used as detection parameter. After acquiring the NIR reflection spectrum of specimens which were humidified at each relative humidity condition ($25^{\circ}C$, RH 30~99%), moisture content prediction model was developed using mathematical preprocessings (e.g. smoothing, standard normal variate) and partial least squares (PLS) analysis with the acquired spectrum data. High reliability of the MC regression model with NIR spectroscopy was verified by cross validation test ($R^2$ = 0.94, RMSEP = 1.544). The results of this study show that NIR spectroscopy could be used as a convenient and accurate method for the nondestructive determination of moisture content of sawdust, which could lead to optimize wood utilization.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.87-87
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• 2017

농산물의 품질 및 성분을 측정하는데 있어 기존의 화학적 분석 방식은 정밀도가 높으나 측정에 소요되는 시간과 비용이 많이 들어, 현장 적용하기에는 한계가 있다. 일반적으로 근적외선 분광 분석(Near Infra Red Spectroscopy, NIRS) 방법은 가공 과정에 따라 빠르게 변화되는 단백질 조성 및 수분함량 측정 등에 이용되고 있다. 분석에 소요 시간이 많이 걸리는 켈달법(Kjeldahi method)에 비해 NIR 분광 분석을 통한 보정으로 연속적인 모니터링이 가능하다. 본 연구에서 사용된 시료를 고정시키기 위한 프레임을 제작한 후 NIR센서와 광원인 LED의 각도를 고정시키고 측정 대상체인 사절된 감자 크기에 따라 시료를 고정시킬 수 있는 프레임을 반사면에 위치시켰다. 확산 반사법을 이용하여 프레임에 씨감자 시료를 고정 시킨 후 백색 LED를 이용하여 감자 표면에 빛을 반사시켜 3일 동안 12시간 마다 해당 시료들(열처리, 비누용액 침지, 생감자)의 스펙트럼을 측정하였다. 해당 시료들은 측정 기간 동안 저온상태($4^{\circ}C$)와 실온상태($20^{\circ}C$)에서 보관되었다. 실험 결과는 파장대 145nm에서 저온상태에서 보관된 생감자는 시간경과에 따른 흡광도의 결정 계수값($r^2$)은 0.98 이었다. 이는 감자가 저온에서 생감자의 상태 변화가 일어나고 있다는 것을 의미하고 파장대 145nm에서 시간에 따른 저온상태에서 보관한 감자의 상태 변화 예측이 가능함을 의미한다. 비누용액에 침지시킨 후 실온에 보관한 감자는 시간이 경과함에 따라 파장이 증가함에 따라 흡광도가 증가하였다. 이는 감자에 들어있는 Polyphenol Oxidase 함량 변화로 갈변 현상이 일어난 것을 알 수 있다. 또한 실온에서 보관한 생감자도 시간 경과에 따라 갈변 현상이 일어났지만 용액에 침지시킨 감자보다는 갈변 현상이 36시간 이후로 발견되었다. 열처리 후 실온에서 보관한 감자의 경우에는 갈변현상이 나타나지 않았다. 저온상태에서 보관한 감자시료들 모두 갈변형상이 나타나지 않았지만, 24시간이 지난 후 용액에 침지시킨 감자는 갈변 현상이 발생되었다. 생감자와 열처리한 감자는 시간 경과에 따른 갈변현상이 일어나지 않았으므로, 감자의 갈변현상은 감자의 표면 처리 방법에 국한되지 않고 온도에 영향을 더 많이 받는다는 것을 나타내고 있다. 본 연구는 향후 감자의 품질 및 성분 측정에서 간편하게 사용될 수 있는 감자의 품질 계측 기술에 기여할 것으로 판단된다.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.1
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• pp.102-102
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• 2012

타이탄의 근적외선 영역 스펙트럼에서 나타나는 특유의 넓은 흡수밴드를 고체 탄화수소화합물과 질소화합물의 조합으로 설명하고자 한다. 이 흡수 밴드는 대기권의 하층부에 존재하는 연무(haze)에 의한 것으로, 3.3 - 3.4 micron 부근과 2.30 - 2.35 micron 부근에서 유사한 형태가 발견됐다. 두 파장대 모두 C-H 스트레칭 모드가 존재하는 영역이라는 공통점이 있으며, 그 형태가 넓은 흡수밴드로 나타나므로 대기 중에 고체상태의 탄화수소화합물이 존재하는 것으로 유추할 수 있으며, 관련 분자들의 실험값과 복사전달모델을 이용하여 이를 설명하고자 한다. 또한, 이 흡수밴드는 고도에 따라 그 형태와 세기가 달라지므로, 연무 입자들의 고도에 따른 수직분포 및 크기 등을 파악할 수 있다. 이 연구에서는 기존에 타이탄에서 발견된 $CH_4$, $C_2H_6$, $CH_3CN$의 고체 분광선과, 해당 영역에서 흡수선을 보이는 $C_5H_{12}$, $C_6H_{12}$, $C_6H_{14}$ 등의 고체 분광선을 이용한 모델을 Cassini 탐사선의 VIMS 관측자료로부터 유도한 파장 및 고도에 따른 광학적 깊이 변화량과 비교하여 보여주고자 한다.

• Proceedings of the Korea Technical Association of the Pulp and Paper Industry Conference
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• 2011.10a
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• pp.255-269
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• 2011

The purpose of study has to analyze with non destructive method for researching the tool that could be measured with the status of record written on Hanji speedily. Because the original record should be destructed for analyzing with previous method in the case of the paper record, it was to develop the tool based on non destructive method for overcoming such limit. The study was used with FT NIR (Fourier transform NIR) for analyzing the Hanji for being written and preserved. The FT NIR spectrometer that of NIR spectrometer has the better performance of precision and accuracy than dispersive NIR spectrometer was used. Also the wavelength of FT-NIR was measured with 12,500 to 4,000 $cm^{-1}$, and the integrating sphere as diffuse reflectance type was used for analyzing Hanji. The moisture and acidity (pH) of chemical factors as quality evaluated factor of Hanji was studied for the correlation of NIR spectrum. And then The NIR spectrum was pretreated for showing the coefficients of optimum correlation. MSC and First derivative of Savitzky - Golay was used as pretreated method, and the coefficients of optimum correlation were shown by PLSR(Partial least square regression). And the coefficients of optimum correlation were calculated by PLSR(Partial least square regression). The correlation coefficients of acidity had 0.92 on NIR spectra without pretreatment. Also the SEP of acidity was 0.24. And then The NIR spectra with pretreatment would have more good correlation coefficients ($R^2=0.98$) and more good SEP(=019) on acidity. Therefore the data of correlation coefficients ($R^2$) and SEP with pretreatment was shown to be superior. And NIR spectra data of first derivative had best linearity on the correlation coefficients ($R^2=0.99$) and also SEP(=0.45) was superior. Therefore the correlation coefficients and SEP of first derivative had better than those of NIR spectra of no pretreatment. As such result, it was possible to evaluate the record status of Hanji speedily with integrated sphere and NIR analyzer as non destructive method.

• Proceedings of the Korean Society of Postharvest Science and Technology of Agricultural Products Conference
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• 2003.04a
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• pp.120-121
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• 2003

과수원에서 재배되는 배는 과수원 내의 위치, 시비, 토양 등의 요인에 따라 다양한 품질을 나타내며, 당도와 숙도의 편차가 크기 때문에 과수농가에서는 경험에 의존하여 적정 숙기로 판단되는 배를 수확하고 있다. 그러나 과학적이지 못한 사실에 기초한 수확 관행은 시장유통되는 배에 대하여 소비자들의 신뢰성 저하를 초래하게 되고 소비 감소와 더불어 농가 소득 감소로 이어지게 된다. 최근, 전국의 청과물 산지유통센터에는 근적외선을 이용하여 과일 내부의 당도, 산도, 결함 등을 실시간으로 판정할 수 있는 비파괴 선별기가 보급되고 있으나 이는 수확이후의 선별.규격화 유통을 위한 것이다. 본 연구에서는 이와는 달리, 수확 이전, 즉 재배 단계에서 배의 당도와 숙도를 판정하여 수확적기를 판단할 수 있도록 나무에 매달린 배에 대하여 가시광선과 근적외선 반사스펙트럼을 측정할 수 있고 이를 이용하여 당도와 숙도가 판정가능한 휴대형 센서를 개발하였으며, 개발된 시작기를 이용하여 당도판정의 가능성을 시험하였다. 휴대형 당도판정센서는 광원과 광섬유프로브, 광검출부, 당도판정부, 전원공급부로 구성된다. 광원은 할로겐램프(6V)를 이용하였고, 광섬유프로브는 동심원 형태로서 외부의 광섬유를 통하여 광원에서 시료로 빛이 조사되게 하고, 내부의 광섬유를 통하여 광검출기로 확산반사되는 광이 전달될 수 있도록 하였다. 전원공급부는 휴대와 충전이 가능한 배터리(12V, 2AH)와 이 배터리에서 정전류가 광원으로 보내어 질 수 있도록 제작된 회로로 구성하였다. 당도 판정을 위하여 518nm에서 1046nm의 파장대역에서의 반사스펙트럼을 이용하였고, 레퍼런스로써 백색 테플론 구를 제작하여 사용하였다. 수원 농산물 도매시장에서 판매중인 2002년산 신고 배를 구매하고, 시작기를 이용하여 총 113개의 배에 대한 반사스펙트럼을 측정하였다. 다음으로 굴절당도계로 당도값을 측정하고 반사스펙트림을 이용하여 당도값을 예측하기 위한 부분최소제곱회귀(PLSR)모델을 개발하였다. 여기서 모델의 정밀도는 교차검정법을 이용하여 검증하였다. 시료 표면과 광섬유프로브와의 접촉상태 불균일, 광원의 시간에 따른 경시 변화, 과일 형상의 차이 등에 의하여 측정된 반사스펙트럼은 상당한 변이를 나타내었으므로 이를 보정하기 위하여 반사 스펙트럼은 다분산보정처리하여 이용하였다. 당도 예측용 PLSR모델 개발의 결과, 모델의 결정계수($R^2$)는 0.67, SEC는 $\pm$0.4brix.로 나타났으며, 교차검정에 의한 미지 시료의 예측에서 총 113개의 미지 시료에 대한 결정계수는 0.57, SEP는 $\pm$ 0.46brix.로 나타났으며, 이는 현장에서 충분히 활용가능할 것으로 판단되었다. 금후, 전체 시스템의 부피와 중량을 줄이고 각 부분품들의 전력소모의 최소화할 수 있도록 개선할 계획이다.

• Korean Journal of Food Science and Technology
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• v.28 no.5
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• pp.916-921
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• 1996

This study was conducted to measure fat contents of potatochips by near infrared spectroscopy (NIRS). Both potatochip powder and potatochips were used to find correlations between the absorbance at certain wavelengths find the fat contents. Based on the correlation analysis, linear regression models predicting the fat contents were developed to predict the fat contents. Artificial neural network (ANN) models were also developed. Predicted values were compared to the measured ones. The regression and the ANN model predicting the fat contents of potatochip powder had determination coefficients of 0.93 and 0.92, and standard errors of prediction (SEP) of 1.29% and 1.17%, respectively. The correlation analysis of potatochips showed that the determination coefficients were low. Therefore, the fat contents of not potatochips but potatochip powder could be measured by NIRS.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• v.43 no.3
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• pp.311-319
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• 2015

Near infrared (NIR) reflectance spectroscopy was employed to develop moisture content prediction model of pitch pine (Pinus rigida), red pine (Pinus densiflora), Korean pine (Pinus koraiensis), yellow poplar (Liriodendron tulipifera) wood below fiber saturation point. NIR reflectance spectra of specimens ranging from 1000 nm to 2400 nm were acquired after humidifying specimens to reach several equilibrium moisture contents. To determine the optimal moisture contents prediction model, 5 mathematical preprocessing methods (moving average (smoothing point: 3), baseline, standard normal variate (SNV), mean normalization, Savitzky-Golay $2^{nd}$ derivatives (polynomial order: 3, smoothing point: 11)) were applied to reflectance spectra of each specimen as 8 combinations. After finishing mathematical preprocessings, partial least squares (PLS) regression analysis was performed to each modified spectra. Consequently, the mathematical preprocessing methods deriving optimal moisture content prediction were 1) moving average/SNV for pitch pine and red pine, 2) moving average/SNV/Savitzky-golay $2^{nd}$ derivatives for Korean pine and yellow poplar. Every model contained three principal components.

• Journal of The Korean Society of Grassland and Forage Science
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• v.31 no.4
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• pp.415-422
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• 2011

This study evaluated the feasibility of using a portable near infrared reflectance spectrometer working in the 900~1,600 nm range for the measurement of quality-related parameters (moisture, pH, Acid detergent fiber (ADF), Neutral detergent fiber (NDF), Crude protein (CP), lactic acid) in intact silage. The calibration result for the Phazir (handheld, Polychromix) was compared with the result for the Spectrastar (Lab. based, Unity). A total of 67 Italian ryegrass silages were used to build calibration models using different spectral signal pre-treatments and the partial least squares regression (PLS) method. The good calibration statistics in two instruments was obtained for moisture content of Italian ryegrass silages with over $R^2$ = 0.95. The Phazir spectrometer was less accurate in measuring of ADF, NDF and CP contents. The Spectrastar instrument yielded greater precision for pH and lactic acid content; statistic values were over $R^2$ = 0.82 and the standard error of calibration (SEC) = 0.21% and 0.24%. Thus, the NIR measurement of forage quality in the field by portable NIR analyzers was shown not to be feasible, but additional investigations are required to discern the key instrumental and operational parameters that may influence the portable NIR measurement.

• Journal of The Korean Society of Grassland and Forage Science
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• v.39 no.2
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• pp.114-120
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• 2019

This study was carried out to explore the accuracy of near infrared spectroscopy(NIRS) for the prediction of moisture content and chemical parameters on winter annual forage crops. A population of 2454 winter annual forages representing a wide range in chemical parameters was used in this study. Samples of forage were scanned at 1nm intervals over the wavelength range 680-2500nm and the optical data was recorded as log 1/Reflectance(log 1/R), which scanned in intact fresh condition. The spectral data were regressed against a range of chemical parameters using partial least squares(PLS) multivariate analysis in conjunction with spectral math treatments to reduced the effect of extraneous noise. The optimum calibrations were selected based on the highest coefficients of determination in cross validation($R^2$) and the lowest standard error of cross-validation(SECV). The results of this study showed that NIRS calibration model to predict the moisture contents and chemical parameters had very high degree of accuracy except for barely. The $R^2$ and SECV for integrated winter annual forages calibration were 0.99(SECV 1.59%) for moisture, 0.89(SECV 1.15%) for acid detergent fiber, 0.86(SECV 1.43%) for neutral detergent fiber, 0.93(SECV 0.61%) for crude protein, 0.90(SECV 0.45%) for crude ash, and 0.82(SECV 3.76%) for relative feed value on a dry matter(%), respectively. Results of this experiment showed the possibility of NIRS method to predict the moisture and chemical composition of winter annual forage for routine analysis method to evaluate the feed value.