Industria 4.0: Sensores ópticos avanzados para optimizar la calidad de frutos secos y snacks

Lorenzo CerveraPor Lorenzo Cervera 5 meses publicado
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El sector de la alimentación necesita conocer en tiempo real las propiedades, físicas y químicas, de sus productos para maximizar la calidad y seguridad tanto de éstos como de sus procesos, al objeto de optimizar también la eficiencia y productividad industriales. En ese escenario, el proyecto de I+D propia que AINIA desarrolla en colaboración con el Instituto de Tecnología Cerámica (ITC) y seis empresas valencianas, OPTI2, ha cristalizado en varios prototipos desarrollados con sensores ópticos avanzados para optimizar la calidad de frutos secos y snacks. Los prototipos también tienen aplicaciones cerámicas.

Los especialistas de AINIA llevan años investigando y experimentado con técnicas de visión y espectroscopía aplicadas al control de calidad. Dando un salto cualitativo sustancial, el proyecto OPTI2 que desarrollan en colaboración con el ITC y seis empresas de la Comunitat Valenciana ha permitido desarrollar varios prototipos de experimentación con sensores ópticos avanzados basados en sensores MEMS, cámaras espectrales y equipos de terahercios que obtienen información física y/o química de los productos durante su proceso de fabricación. De este modo, se pueden identificar anomalías en el producto o en el proceso en tiempo real para corregirlas cuanto antes. Los preprototipos tienen aplicación en el sector agroalimentario, también en el cerámico, se han testado con éxito y permitirán reducir las mermas de producto y sus costes asociados.

Tecnologías ópticas avanzadas para detectar restos vegetales, plásticos o insectos en los frutos secos y clasificar en función del contenido de grasa en snacks

En el caso de los alimentos se ha trabajado con frutos secos (almendras, pistachos…) y con snacks (maíz fresco). Las empresas están cada vez más concentradas en la detección y eliminación de productos extraños que puedan aparecer junto a la materia prima como pueden ser restos vegetales, plásticos o insectos que las tecnologías habituales de detección de metales o rayos X no son capaces de detectar por ser de baja densidad.

En este escenario, la aplicación de tecnologías ópticas que obtengan la huella espectral permite desarrollar modelos predictivos para detectar la presencia de estas materias en las líneas de producción de forma rápida, lo que permite eliminarlas del proceso de manera automática y en tiempo real. De esta manera, se evita que estas materias lleguen al mercado, lo que ayuda a evitar reclamaciones del consumidor final, que afectan negativamente a la imagen de la empresa.

Por otra parte, mediante el empleo de la huella espectral también es posible estimar en tiempo real indicadores de calidad o clasificar el producto en función de la concentración de compuestos químicos o parámetros de composición, como el contenido de grasa en snacks, por ejemplo, para diferenciar producto normal de producto bajo en grasa.

Análisis espectral avanzado y de bajo coste para la industria cerámica

En el sector cerámico, tanto la medida de la humedad del polvo atomizado empleado en el conformado de los soportes para baldosas como la inspección de los soportes decorados con chorro de tinta son campos de aplicación para las tecnologías ópticas avanzadas desarrolladas en el marco del proyecto OPTI2.

La humedad del polvo atomizado empleado en el conformado de los soportes es una variable clave del proceso de fabricación (condiciona su capacidad de secado, succión de esmalte, resistencia mecánica, contracción de cocción, absorción de agua, tamaño final, curvatura, etc.) que sólo se puede medir actualmente con tecnologías costosas. En el marco del proyecto, se ha demostrado la capacidad de la tecnología de medida basada en sensores MEMS de bajo coste para medir la humedad de forma precisa y robusta.

Respecto a los motivos decorativos, hoy en día su inspección se centra en el final de la línea de fabricación, tras la etapa de cocción, y no es posible conocer justo después de la impresión si las baldosas decoradas tendrán unas características cromáticas iguales a las especificadas en la ficha técnica del producto.

También en este contexto, se ha demostrado que la aplicación de los sensores ópticos avanzados analizados en el proyecto OPTI2 puede servir para detectar la presencia y concentración de las tintas aplicadas en las baldosas, anticipando la calidad del producto final, sin necesidad de esperar a la cocción del material. Por tanto, el empleo de estos equipos a la salida de los equipos de impresión serviría para detectar baldosas defectuosas, optimizar el proceso de impresión y ahorrar tiempo y dinero a la empresa den el proceso.

El proyecto OPTI2 cuenta con apoyo de IVACE y con la financiación del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), en el marco del Programa de ayudas dirigidas a centros tecnológicos de la Comunidad Valenciana de I+D en cooperación con empresas 2017.

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