Inspección electrónica en el sector alimentos

La seguridad del producto es uno de los problemas más importantes que enfrenta la industria del procesamiento de alimentos; impacta también sobre el consumidor y la protección de la marca

Para los fabricantes que procesan frutas y verduras, vegetales –mínimamente procesados–, snacks, golosinas, nueces y papas, la eliminación de materia extraña es una pieza fundamental en la iniciativa de la seguridad alimentaria.

Para maximizar la remoción de ésta, los procesadores están reemplazando rápidamente la inspección manual por clasificadoras electrónicas automatizadas. Comparadas con la inspección manual, que no es uniforme y además es subjetiva, son más eficientes en la identificación y remoción de materia extraña y defectos, y al mismo tiempo reducen los costos de mano de obra y mejoran la eficiencia operativa.

Los productores que proveen ingredientes a otros fabricantes de alimentos encuentran cada vez con mayor frecuencia que sus clientes adoptan una política de tolerancia cero en lo que respecta a contaminantes. Muchos procesos de calificación de proveedores están exigiendo el uso de clasificadoras automatizadas y sistemas de validación que verifiquen que todo ha sido correctamente identificado. De hecho, las clasificadoras pueden proporcionar al procesador una fotografía con el sello de fecha y hora de cada incidente de materia extraña. La documentación sobre la inspección y medidas tomadas  respecto a ésta se están tornando necesarios para poder participar en los mercados de exportación que exigen productos de alta calidad. 

En este documento vamos a analizar las tecnologías de clasificación electrónica. El objetivo es ayudar a los procesadores de alimentos a entender cómo hacer para potenciar la seguridad alimentaria identificando los criterios a tener en cuenta al seleccionar la clasificadora ideal para sus productos y aplicaciones.

Clasificación básica

Algunas clasificadoras dependen de cámaras, otras de láser, y están las que combinan ambas para ver el producto sólo desde arriba o desde arriba y desde abajo. Otras examinan sólo el color de los objetos, el color, el tamaño y la forma de los objetos y algunas más clasifican en base a las propiedades estructurales de los objetos, incluidas las diferencias en el nivel de clorofila. Los productos y objetivos comerciales del procesador de alimentos determinan cuál será la configuración adecuada de la clasificadora. 

Dejando de lado la configuración, casi todas las clasificadoras contienen elementos básicos similares. Es muy importante el componente que se ocupa de presentar el material frente a los sensores en una sola capa de producto para que la clasificadora tenga una visión óptima. Además es deseable que este pueda realizar alguna clasificación mecánica preliminar en virtud de uno de los atributos del producto, por ejemplo el tamaño. Los sensores de la clasificadora captan datos, que son analizados por su sistema de procesamiento de imágenes. A continuación se elimina el material extraño o defectuoso por medio de paletas mecánicas o chorros de aire.

Aunque las clasificadoras están diseñadas para ser usadas en inspecciones en línea 100% continuas a máxima velocidad de producción, también pueden usarse en líneas de procesamiento por lote. Una clasificadora típica procesa entre una y 25 toneladas métricas de producto por hora. 

Cámaras, láser y longitudes de onda

La clasificadora ideal para una aplicación dada combina las luces, las cámaras, el láser y el software de procesamiento de imágenes que diferencien más efectivamente el buen producto de la materia extraña y el producto defectuoso. Para maximizar esta diferenciación, es importante identificar las longitudes de onda que producen una “firma” única para cada objeto de interés.  Es posible que el fabricante de clasificadoras enfoque un espectrofotómetro sobre el producto, la materia extraña y el producto defectuoso del procesador de alimentos para ver cómo responden a las distintas longitudes de onda.

Las cámaras se pueden configurar para inspeccionar dentro del rango visible (rojo, verde y azul) o una combinación de los espectros visible e infrarrojo o ultravioleta. Captan información del producto principalmente en base a la reflectancia del material y, dependiendo del software de procesamiento de imágenes, pueden reconocer la materia extraña y los defectos por el color, el tamaño o la forma. 

El láser se utiliza sobre todo para inspeccionar las propiedades estructurales del material, por lo tanto son ideales para detectar una amplia gama de materiales y algunos defectos del producto.  Tanto las cámaras, el láser pueden diseñarse para inspeccionar solamente dentro del rango visible o también dentro de los espectros infrarrojo o ultravioleta. Asimismo, el láser tiene la capacidad de detectar diferentes niveles de clorofila de cada objeto dentro de un flujo de producto.

Tamaño, forma y color

Todas las clasificadoras, hasta los sistemas más sencillos que dependen únicamente de las cámaras monocromáticas (blanco y negro), pueden detectar diferencias de color (aunque sólo sea en la escala del gris) para distinguir buen producto de la materia extraña y los defectos. Pero la mayoría de las clasificadoras tienen capacidad para mucho más. Las sofisticadas cámaras a color pueden detectar millones de sutiles diferencias cromáticas para distinguir mejor los objetos buenos de los malos. Y hay diferencias en la resolución de las cámaras y los láseres, los sensores de más alta resolución son capaces de detectar defectos más pequeños y materia extraña de un milímetro ó menos. 

El “reconocimiento basado en el objeto” permite a la clasificadora analizar atributos tales como tamaño, forma, simetría, longitud, ancho y curvatura.  Algunas clasificadoras hasta permiten que el usuario defina a voluntad al producto defectuoso según la superficie defectuosa total de cualquier objeto dado, o la ubicación del defecto sobre el producto. Estos factores basados en el objeto le permiten al procesador tener mayor control para poder producir un producto de calidad óptima.

Usos

Las necesidades específicas de la aplicación de cada cliente dictarán el diseño de la clasificadora ideal. Para algunos productos, la visión de un sólo lado es suficiente. Para otros, es necesario tener visión a ambos lados con sensores arriba y abajo para lograr los resultados deseados.

Los defectos asociados a la exposición solar, daño por viento, daño por insectos, descomposición y hongos, además del producto demasiado maduro o no del todo maduro, todo esto puede ser descartado por las clasificadoras en base a cámaras. Pero la clasificación por color es capaz de mucho más.

Un procesador que envasaba rodajas de durazno en frascos de vidrio se enteró que los clientes preferían que las rodajas fueran todas del mismo color.  Si se mezclan rodajas amarillas y anaranjadas en un frasco el cliente considera que las rodajas amarillas no están del todo maduras y deja el frasco en el anaquel. Este procesador utilizó la clasificación por color para separar las rodajas por color. La tecnología le permitió envasar algunos frascos sólo con rodajas amarillas y otros sólo con rodajas anaranjadas.  Todos los frascos se vendieron bien y sus ventas aumentaron.

La clasificación por forma se puede usar para diferenciar el verde de los ejotes (habichuelas) de los tallos y nudos del mismo color.  Amplíe esta capacidad para clasificar por forma y piense en usar la tecnología para separar los ejotes rectos de los curvos.  Esta separación permitiría al procesador empacar los ejotes rectos en paquetes de una porción con un precio más alto y derivar los ejotes curvos al producto a granel, incrementando así el valor global de los ejotes.

Los procesadores de hojas verdes, como las lechugas iceberg, romana, repollo, espinaca, mache, lechuga mantequilla, arúgula, entre otras, además de muchas nueces, frutas y vegetales procesados, y productos hechos con papa (incluidos bastones de papas y papas fritas) generalmente observan que la combinación de cámaras y láser es lo más efectivo. Las cámaras detectan los defectos en base al color, en tanto que el láser detecta los insectos y los restos animales además de palos, rocas, cartón, plástico, metal y vidrio, aunque sean del mismo color que el buen producto, en base a las propiedades estructurales del objeto.

Las clasificadoras con láser sensible a la fluorescencia son indispensables para los procesadores cuyos productos o defectos contienen clorofila. Por ejemplo: las mazorcas cortadas no contienen clorofila, pero los granos del mismo color y las espigas si contienen clorofila, por lo tanto la clasificación con láser sensible a la fluorescencia es efectiva pero la clasificación por color no lo es. Del mismo modo, la materia extraña del mismo color, como ranas, víboras e insectos que se encuentran en las hojas verdes y los ejotes puede ser fácilmente identificados por los distintos niveles (o ausencia) de clorofila del objeto utilizando una clasificadora con láser sensible a la fluorescencia.

La clasificación con láser sensible a la fluorescencia está generando en la actualidad un cambio de paradigma respecto al procesamiento de la lechuga iceberg y romana. Tradicionalmente, a estas lechugas se les quita el centro a mano, lo que causa que se recorte demasiado producto para asegurar que todo el centro se ha eliminado con lo cual se reduce el rendimiento. Integrando un transportador vibratorio con separación por densidad a una clasificadora con cámara/láser, se puede eliminar el recorte manual. En cambio, las cabezas enteras de lechuga, con su centro, llegan a la planta y se cortan con la misma tecnología de corte automatizada que normalmente se utiliza para cortar las cabezas de lechuga a las que ya se les ha quitado el centro.  Luego de cortarlas, el sistema integrado retira del flujo de producto los trozos del centro junto con la materia extraña y los defectos.

Los snacks elaborados y las golosinas se benefician de la clasificación por color que descarta los defectos por color y de la clasificación inteligente por forma que descarta los productos rotos y/o deformes. La clasificación con láser se usa para inspeccionar los dulces envueltos y descarta los caramelos con envoltura parcial o faltante.

Criterios para seleccionar una clasificadora

Cuando buscamos la clasificadora perfecta para cualquier aplicación dada, debemos tener en cuenta el rendimiento, la capacidad, la flexibilidad y los aspectos económicos junto con la experiencia y el apoyo del fabricante.

Cuando comparamos sistemas, debemos tener en cuenta la resolución de las cámaras y el láser ya que una resolución mayor permite a la clasificadora detectar y descartar defectos más pequeños.  Compare las cámaras y su capacidad para detectar posiblemente millones de sutiles diferencias de color. Coteje el sistema de iluminación (generalmente fluorescente, lámparas LED o HID), teniendo en cuenta que la buena iluminación conduce al buen rendimiento de la clasificadora.  Por supuesto que la eficacia de la clasificadora depende también del software (los algoritmos) que manipulan los datos en bruto y clasifican la información según los umbrales de aceptación/rechazo definidos por el cliente. 
 
Las clasificadoras son equipos muy sofisticados con una tecnología que avanza aceleradamente.  Para continuar sacándole el mejor provecho a una clasificadora y maximizar el rendimiento de la inversión, busque una clasificadora modular diseñada para poder ser fácilmente actualizada o reconfigurarla in situ.

Y por último, pero no por eso menos importante, hay que tener en cuenta el nivel de servicio que el proveedor pueda prestar en una región específica, tanto asistencia técnica como servicio posventa.

Resumiendo

No hace tanto tiempo atrás, el uso de una clasificadora automatizada para maximizar la calidad del producto era un punto de diferenciación que ofrecía una ventaja competitiva.  En la actualidad, la clasificación automatizada está convirtiéndose rápidamente en un componente necesario de muchas actividades de procesamiento alimentario porque los clientes exigen cada vez con mayor frecuencia el uso de esta tecnología para garantizar la calidad uniforme del producto y la trazabilidad de todos los incidentes de materia extraña.