Catégorie : Digitalization

Digitalization-fr, Environment-fr, Industry-4-0-fr 22 juin 2022

Identification et caractérisation des polymères à l’aide de la technologie NIR portable

Charakterisierung von Polymeren
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Identification et caractérisation des polymères à l'aide de la technologie NIR portable

L’industrie du recyclage des plastiques présente une énorme complexité pour la séparation des différents types de polymères et parmi les techniques les plus répandues à cette fin figurent les techniques spectroscopiques. Nous ne les aborderons pas toutes dans cet article, car cela impliquerait de plonger dans le monde de la R&D, des nouvelles technologies de détection en ligne et de leurs limites pratiques ou économiques pour tenter d’atteindre les normes ambitieuses en termes de recyclage et de circularité de l’Union européenne.

Cependant, en suivant une approche éminemment pratique, la spectroscopie NIR constitue un moyen agile et efficace d’identifier différents composés ou mélanges de plastiques en vue de leur recyclage ou de leur réutilisation industrielle. Cette technique est basée sur l’interaction de la lumière avec la matière et permet d’observer les différentes absorbances produites par les vibrations des liaisons entre les atomes des polymères. On obtient ainsi un spectre caractéristique de chaque type de plastique, qui peut être quantifié et classifié à l’aide d’un modèle prédictif d’apprentissage automatique.

L'analyseur NIR portable Visum Palm™

L’analyseur Visum Palm™, un instrument NIR portable fonctionnant dans la gamme SWIR (1-1,7 μm), est particulièrement adapté pour réussir la caractérisation quantitative (composition) et qualitative (identification et classification) d’une grande variété de matériaux et de mélanges. Pour cette raison, l’utilisation du Visum Palm™ entraîne des économies significatives en termes de charge de travail analytique et des réductions substantielles du temps d’attente.

En outre, son caractère ubiquitaire -du fait de sa portabilité- et la possibilité de le programmer pour déterminer plusieurs paramètres en même temps, lui permettent d’être utilisé dans une grande variété de tâches analytiques sur la ligne de production, dans les entrepôts logistiques et même pour des études de recherche appliquée et le développement de modèles propriétaires réalisés par AIMPLAS, une référence dans le secteur des plastiques en Espagne.

Principales caractéristiques et avantages génériques de la spectroscopie SWIR :

  • Détermination de plusieurs paramètres avec un seul instrument.
  • Analyse en temps réel et en continu pour une correction automatique et instantanée des paramètres du processus.
  • Déterminations non destructives sans préparation de l’échantillon.
  • Excellente répétabilité.
  • L’utilisation ne nécessite pas d’opérateurs qualifiés.

Bien qu’il existe plusieurs instruments NIR portables sur le marché, il est essentiel de tenir compte de la gamme spectrale avec laquelle l’instrument travaille et de la taille du spot (point de mesure) pour assurer la représentativité de la lecture par rapport à l’échantillon. Le système Visum Palm™ présente un spot de 10 mm et un spectrophotomètre puissant qui travaille dans la gamme 900-1700 nm.

Identification et classification des polymères dans l'industrie

L’instrument Visum Palm™ comprend une bibliothèque de modèles pour la lecture et la détermination à la ligne, sans préparation d’échantillon et en quelques secondes qui permet la caractérisation d’un grand nombre de polymères, dont le PET (polyéthylène téréphtalate), HDPE (polyéthylène haute densité), LDPE (polyéthylène basse densité), PP (polypropylène), PS (polystyrène), PVC (chlorure de vinyle ou de polyvinyle), PC (polycarbonate), ABS (acrylonitrile butadiène styrène), pour n’en citer que quelques-uns, y compris des mélanges plus complexes.

L’identification et la séparation sont importantes dans la fabrication des polymères, car pour retraiter les déchets plastiques, les fabricants doivent s’assurer que les matériaux polymères sont aussi purs et propres que possible et, bien sûr, le prix que les fabricants paient aux recycleurs pour les déchets plastiques qu’ils fournissent en dépend. En outre, de faibles niveaux d’impuretés peuvent déjà affecter considérablement la qualité et le rendement d’un lot de recyclage complet. Dans ce contexte, les techniques de spectroscopie combinées à des modèles d’apprentissage automatique permettent d’introduire des automatismes importants et des contrôles de qualité sensibles aux besoins de l’industrie.

Par IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-fr 7 juin 2022

Le NIR dans l’industrie du bois : Contrôle de qualité en temps réel des panneaux de particules

NIR dans l'industrie du bois
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Le NIR dans l'industrie du bois : Contrôle de qualité en temps réel des panneaux de particules

L’industrie du bois, et en particulier la fabrication de panneaux de bois, présente d’énormes avantages pour l’introduction de techniques photoniques telles que la spectroscopie dans le proche infrarouge (NIR) dans les différentes phases du processus de production qui sont actuellement contrôlées mécaniquement, de manière aléatoire ou qui échappent tout simplement aux techniques traditionnelles de contrôle et de fabrication.

 

IRIS Technology Solutions est le principal fournisseur européen de systèmes de contrôle avancés utilisant la spectroscopie et l’intelligence artificielle pour les processus de production de différentes industries, notamment les fabricants de panneaux de bois ou de particules. Ces panneaux sont constitués de copeaux de différentes tailles qui forment une structure multicouche et qui, enfin, peuvent ou non être recouverts d’un papier décoratif imprégné de résine de mélamine. Il ne fait aucun doute que les panneaux de particules ont de nombreuses applications dans l’industrie du meuble, de l’ameublement, de la construction et de la finition intérieure.

 

En tant que fournisseur spécialisé dans le contrôle de la fabrication des panneaux de particules, IRIS Technology Solutions a lancé plusieurs applications dans sa gamme d’analyseurs Visum® utilisant la technologie hyperspectrale, que nous vous présentons ci-dessous :

 

Processus de déchiquetage

Les copeaux de bois constituent la matière première dans la fabrication des panneaux de particules et peuvent être de différentes sortes ou origines. Sur la ligne de production, le système d’imagerie hyperspectrale Visum HSI™ d’IRIS Technology est capable de déterminer en temps réel la proportion (quantification) de chaque classe ou type de copeaux, ainsi que de déterminer le taux d’humidité moyen des copeaux passant sur le tapis roulant et de détecter les corps étrangers de surface qui ne sont pas contrôlés par les rayons X, tels que le caoutchouc, les plastiques ou d’autres de plus faible densité.

Comme la matière première est principalement coupée en copeaux à l’état humide et que la teneur en humidité varie en fonction de l’origine et du type de bois, le fait de disposer d’informations précises et objectives en temps réel est un outil utile pour ajuster les processus ultérieurs de défibrage et de séchage.

 

Collage – Teneur en urée-formaldéhyde Quantification ou classification

NIR dans l'industrie du bois

De nombreux adhésifs, liants ou résines tels que l’urée-formaldéhyde, parmi les plus répandus pour leurs énormes avantages dans la production de panneaux de particules, sont appliqués dans le processus de collage. Le mélange des copeaux de bois avec les adhésifs détermine la consistance et la qualité du panneau résultant du pressage.

L’analyseur Visum HSI™ permet de contrôler, classer, quantifier et déterminer en temps réel la distribution spatiale de ce composé adhésif sans avoir recours à des techniques destructives ou de laboratoire et ainsi de détecter les anomalies pour optimiser le processus d’encollage ou la formulation.

 

Pressage et durcissement des panneaux

Le processus de pressage n’est pas un processus uniforme puisque, dans une large mesure, le durcissement dépendra de la variabilité qui existe dans les étapes ultérieures du processus de fabrication. Chez IRIS Technology, nous constatons que l’industrie du bois utilise différentes échelles pour déterminer la qualité du durcissement des planches et qu’elle se limite actuellement à quelques échantillons produits par lot et destructifs.

 

Also through IRIS hyperspectral systems, it is possible to observe and classify the curing factor of complete boards, unit by unit, obtaining chemical and spectral information of each pixel observed by the system, becoming a crucial instrument in the final quality control of the particle board.

NIR dans l'industrie du bois

Imprégnation – Contrôle de l’humidité en ligne

Enfin, l’imprégnation est le processus par lequel la couche de papier qui sert de revêtement décoratif au panneau de particules est imprégnée. L’humidité est ici le principal facteur de qualité, car elle affectera en fin de compte la qualité et la durabilité de l’imprégnation. Le système d’imagerie hyperspectrale Visum HSI™ permet à ce stade de déterminer l’homogénéité et de quantifier l’humidité afin de pouvoir détecter et corriger les écarts ou les anomalies qui entraîneront des pertes, des réclamations et des retours.

NIR dans l'industrie du bois

Pour plus d’informations sur nous, nos systèmes hyperspectraux et nos applications, veuillez nous contacter à l’adresse suivante info@iris-eng.com.

Par IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-fr, Pharma-4-0-fr 31 mars 2022

Technologie NIR et spectroscopie Raman : introduction et applications dans l’industrie pharmaceutique

espectroscopia raman tecnologia nir
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Technologie NIR et spectroscopie Raman : introduction et applications dans l'industrie pharmaceutique

Dans l’article suivant, nous aborderons les principales applications avec la technologie NIR et la spectroscopie Raman, en temps réel, pour le contrôle des processus de fabrication et de qualité à la fois pour l’usine pilote – en accord avec le concept de qualité par conception (QbD) – et pour la mise à l’échelle industrielle. En outre, cet article est destiné à servir de point de départ aux professionnels de l’industrie pour poser des questions sur la manière d’optimiser le contrôle avec les technologies d’analyse des procédés (PAT) pour une gestion efficace et la mise en œuvre d’un modèle de fabrication en continu.

 

Spectroscopie Raman et NIR

 

Ces deux technologies ont en commun d’être des techniques photoniques – elles tirent parti des propriétés des photons ou de la lumière et de leur interaction avec la matière – diagnostiques et non destructives, permettant d’obtenir en quelques secondes des informations chimiques et structurelles sur presque tous les matériaux ou composés organiques ou inorganiques. C’est pourquoi leur utilisation en laboratoire est très répandue dans différentes industries et ce sont des techniques d’analyse connues des professionnels du contrôle de la qualité.

 

Pour ceux qui ne sont pas des professionnels de laboratoire ou qui débutent dans ce domaine, il est essentiel de commencer par quelques concepts et exemples succincts pour comprendre ses applications.

 

La spectroscopie Raman est une technique basée sur la diffusion inélastique de la lumière. La diffusion inélastique ou Raman se produit lorsque l’énergie change lors de la collision entre la lumière monochromatique et la molécule et, par conséquent, la fréquence de la lumière diffusée change également. Ces changements fournissent des informations sur l’identité et la structure moléculaires des échantillons ou des matériaux analysés.

 

La spectroscopie dans le proche infrarouge (NIR) est une technique basée sur l’interaction entre le rayonnement électromagnétique et la matière, dans la gamme de longueurs d’onde de 780 à 2500 nm. Ces radiations absorbées peuvent être reliées à différentes propriétés de l’échantillon, fournissant ainsi des informations qualitatives et quantitatives. Le proche infrarouge est caractérisé par de faibles harmoniques et des bandes combinées provenant des fortes vibrations fondamentales des liaisons O-H, C-H, C-O, C=O, C=O, N-H et des groupes métal-OH dans l’infrarouge moyen.

 

Cependant, les appareils de spectroscopie Raman et NIR en temps réel sont des appareils optiques (de vision) qui fonctionnent avec une intelligence artificielle. Les informations qu’ils recueillent à partir du spectre de l’objet analysé sont interprétées par un modèle mathématique – chimiométrie – appelé « modèle prédictif », qui indique au système ce qu’il regarde. Un exemple très simple : si nous voulons contrôler la teneur en paracétamol d’une forme de 1 mg, le modèle mathématique qui analyse le processus doit savoir comment corréler le spectre correspondant à cette valeur et, pour cela, il doit savoir ce que sont 0,8 – 0,9 – 1,1 et ainsi de suite dans la plage d’intérêt à contrôler. Le modèle prédictif est un modèle mathématique qui met essentiellement en corrélation un spectre avec une valeur de référence. Cette valeur de référence est issue de l’analyse traditionnelle en laboratoire.

 

Venons-en à l’essentiel : quelle est l’utilité de ces systèmes dans mon usine ?

 

Applications de la technologie NIR en temps réel :

 

  • Identification des matières premières : L’identification des matières premières est une tâche de routine dans l’industrie pharmaceutique. Ces tests sont effectués avant que les matières ne soient traitées, afin d’éviter autant que possible les erreurs et d’économiser ainsi du temps et de l’argent. Ces tests s’appliquent non seulement aux matières achetées (excipients, par exemple), mais aussi à certains transferts internes de matières, comme les IPA fabriqués dans une autre usine. Ce dernier point est très important à prendre en compte lorsque l’on se demande pourquoi nous rencontrons des problèmes pour mélanger certaines formulations avec certaines matières premières.
  • Homogénéisation : Une fois identifiées et pesées, les matières premières nécessitent généralement une homogénéisation des différents composants. Il s’agit d’une étape critique dans la fabrication des produits pharmaceutiques à l’état solide, car elle a un impact direct sur la qualité et l’homogénéité du produit final. Le processus d’homogénéisation est principalement influencé par les propriétés physiques telles que la taille, la forme et la densité des particules. Le point final du mélange et l’homogénéisation ne sont pas identiques, pas en termes de réglementation selon l’Agence européenne des médicaments (EMA). IRIS Technology s’efforce de sensibiliser à ce point, qui est parfois confondu, afin de fournir des solutions de contrôle en ligne qui sont conformes aux protocoles de contrôle établis par les réglementations de l’UE et de l’Espagne.
  • Granulation et calibrage : Il arrive que les différents ingrédients de la formulation ne se mélangent pas bien et se séparent pendant l’homogénéisation. Il est donc souhaitable de granuler les ingrédients en poudre par compression, granulation à sec ou en présence d’un liant dans des conditions humides. La plupart des utilisations spectroscopiques se concentrent sur la détermination de l’eau pendant la granulation humide ou le séchage après la granulation.
  • Extrusion : La spectroscopie NIR a été largement utilisée dans l’extrusion à chaud pour contrôler à la fois la teneur en API et l’état solide des extrudés et pour identifier les interactions entre les ingrédients.
  • Mise en comprimés : Cette étape du processus est la plus proche du produit final. Il est donc parfois plus facile de contrôler la qualité du produit directement dans la presse, surtout s’il y a une étape d’enrobage ultérieure. À ce stade, le NIR peut également jouer un rôle important.
  • Enduction : Le processus d’enrobage est une étape cruciale dans la fabrication des préparations orales solides. En effet, l’enrobage peut agir comme un écran physique pour éviter les effets de l’oxydation, de l’humidité et des conditions d’éclairage afin d’améliorer la stabilité du produit final ou des produits intermédiaires dans le processus. L’enrobage peut également jouer un rôle actif dans la protection (gastrorésistance) et la libération (libération modifiée) du médicament in vivo. L’homogénéité et l’épaisseur de l’enrobage sont importantes pour contrôler le moment de la libération du médicament. De nombreuses techniques hors ligne sont disponibles pour contrôler l’épaisseur de l’enrobage, telles que les modifications du poids, de la hauteur ou du diamètre des noyaux des granules/comprimés enrobés au cours du traitement. La technologie NIR en ligne est particulièrement utile pour contrôler les enrobages à base d’eau et est une technique qui permet d’économiser des heures d’analyse, dont nous avons parlé en particulier dans cet autre article.
  • Contrôle du produit final : Une partie importante du contrôle de la qualité du produit final comprend l’analyse de tous les lots produits afin d’éviter les résultats hors spécifications. Ce point de contrôle, bien qu’il soit trop tard pour éviter les pertes, peut également être réalisé avec des outils NIR portables (à main) et analyser en quelques secondes des dizaines d’unités (homogénéité, concentrations ou autres paramètres) sur la ligne.

 

Applications de la spectroscopie Raman en temps réel

 

Comme nous le verrons ci-dessous, cette technique d’analyse a certaines applications similaires à la spectroscopie NIR et d’autres très différentes car il s’agit d’une technique avec une précision beaucoup plus élevée que le NIR et qu’IRIS Technology Solutions utilise dans les systèmes que nous fabriquons lorsque nous travaillons avec des IPA à très faibles concentrations (typiquement <0,5) ou dans des matrices aqueuses où la quantité d’eau génère beaucoup de bruit dans l’analyse avec les équipements NIR).

 

  • Spectroscopie Raman pour l’identification des IPA : Chaque IPA ayant ses propres caractéristiques Raman, la spectroscopie Raman permet d’identifier rapidement et précisément les ingrédients actifs, avec une erreur de prédiction très faible et, dans certains cas, une limite de détection aussi basse que la ppm.
  • La spectroscopie Raman pour l’analyse quantitative et qualitative des formulations : La composition des préparations pharmaceutiques est relativement complexe ; cependant, la spectroscopie Raman reste l’une des méthodes de détection rapide si les excipients sont simples ou s’il s’agit simplement d’une solution aqueuse.
  • La spectroscopie Raman pour la détection de substances illicites : La spectroscopie Raman peut être utilisée pour la détection de traces en raison de sa sensibilité, de sa rapidité et de sa précision. En général, de petites quantités de drogues illicites sont à l’origine d’incidents liés à la sécurité des médicaments, et la spectroscopie Raman peut être utilisée pour la détection des drogues illicites.
Technologie NIR et spectroscopie Raman

Avantages de l’application des technologie NIR et spectroscopie Raman dans les lignes de production

 

En général, la spectroscopie Raman et la technologie NIR sur les chaînes de production présentent deux avantages fondamentaux par rapport aux méthodes de laboratoire traditionnelles :

 

Le premier avantage serait le suivi de la fabrication en continu. L’industrie pharmaceutique fonctionne principalement de telle manière que le médicament final est le résultat de plusieurs étapes de production indépendantes. Celles-ci peuvent également se dérouler dans des zones géographiques différentes, ce qui implique l’expédition et le stockage des différents produits intermédiaires dans des conteneurs jusqu’à l’installation de fabrication suivante. Cela augmente le risque de dégradation au fil du temps ou en raison des conditions environnementales (lumière, humidité, etc.). L’un des moyens de résoudre ce problème consiste à passer d’un travail par lots indépendants à une fabrication continue à l’aide de technologies de surveillance telles que des équipements de contrôle analytique en temps réel.

Un processus continu ou une fabrication continue est un processus dans lequel les matériaux sont continuellement chargés dans le système, tandis que le produit final est continuellement déchargé. Contrairement à la fabrication autonome par lots, ce concept implique la connexion totale des unités de production, avec l’utilisation de systèmes PAT, ainsi que des systèmes de contrôle des processus pour surveiller et contrôler l’usine de fabrication intégrée. Les unités de production en continu sont généralement plus efficaces, plus productives, avec des volumes réduits et moins de déchets que les unités de production classiques. Par conséquent, ces types d’unités de production peuvent répondre plus rapidement aux pénuries de médicaments ou aux changements soudains de la demande ou des besoins (comme lors d’une pandémie). En outre, leur petite taille leur permet d’être transportées directement là où les médicaments sont nécessaires. Cependant, une compréhension approfondie du processus, y compris des différentes connexions entre ses unités de traitement, est nécessaire.

Le deuxième avantage majeur est de réduire le temps d’échantillonnage et d’analyse, ce qui est très important pour les processus biotechnologiques dans leurs phases de recherche, de développement et de production. Jusqu’à présent, la plupart des données sont obtenues à l’aide d’instruments et de méthodes hors ligne.

 

La spectroscopie Raman est une technique instrumentale puissante utilisée dans divers types d’analyses pharmaceutiques. La supériorité de la technique dépend de la molécule d’intérêt, du niveau de concentration, de la matrice ou de la solution, des autres espèces interférentes présentes et de la méthode d’échantillonnage souhaitée. Pour de nombreuses applications, la spectroscopie Raman peut être la meilleure réponse aux besoins d’identification et de contrôle spectroscopique. Le rôle de la spectroscopie Raman en tant qu’outil d’analyse quantitative s’accroît en raison de la simplicité de l’échantillonnage, de la facilité d’utilisation et de l’applicabilité aux systèmes aqueux.

 

En tant que fabricant et intégrateur de systèmes fonctionnant avec la spectroscopie Raman et NIR, IRIS Technology collabore avec de nombreuses entreprises pharmaceutiques, alimentaires, chimiques, entre autres, pour le développement de solutions analytiques et la mise en place de systèmes de contrôle, dans le cadre de projets clés en main allant de la technologie, des adaptations éventuellement nécessaires, de la modélisation des données, de l’installation, de la validation et même de l’homologation.

Vous trouverez ici la gamme complète des équipements analytiques Visum®.

Nous espérons que cet article vous a intéressé et comme toujours, si vous avez des questions ou même des suggestions, vous pouvez nous écrire à info@iris-eng.com.

Par IRIS Technology Solutions
Digitalization-fr, Industry-4-0-fr 4 mars 2022

Atténuer les variations et optimiser les paramètres critiques du produit ?

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Atténuer les variations et optimiser les paramètres critiques

Dans cet article, nous aborderons deux questions récurrentes dans la production alimentaire : l’atténuation des variations de la composition physico-chimique du produit par le contrôle des valeurs nutritionnelles critiques et la manière dont ces paramètres peuvent être optimisés à l’aide d’outils en ligne. Enfin, nous aborderons un cas d’application de la technologie hyperspectrale NIR dans le secteur de la boulangerie industrielle et le contrôle d’un intrant critique dans cette industrie, la graisse.

optimiser les paramètres critiques

La technologie hyperspectrale dont il est question dans cet article est une extension de la vision artificielle traditionnelle à deux égards : Premièrement, au lieu des trois canaux de couleur habituels de la vision artificielle, l’imagerie hyperspectrale utilise jusqu’à des centaines de canaux, ce qui permet de voir des différences très subtiles. Deuxièmement, les caméras hyperspectrales ont souvent une gamme spectrale étendue au-delà du visible, c’est-à-dire dans l’infrarouge, où la composition chimique est beaucoup plus évidente que dans le domaine visible. L’imagerie hyperspectrale peut donc être considérée comme un changement de paradigme dans les systèmes de vision et comme une source de données abondantes et de haute qualité pour alimenter les systèmes de vision basés sur des algorithmes d’intelligence artificielle. En pratique, disposer d’une caméra hyperspectrale équivaut à avoir un spectrophotomètre dans chaque pixel.

Cependant, jusqu’à présent, l’utilisation de cette technologie a été limitée à des environnements très spécifiques : applications militaires et laboratoires de recherche. IRIS est un pionnier dans l’extension de l’utilisation de cette technologie au-delà de ces environnements, afin d’exploiter son énorme potentiel dans les environnements industriels. En ce sens, il ne suffit pas de disposer d’une caméra adéquate, mais chaque application spécifique nécessite un travail d’intégration et le développement d’une solution d’apprentissage automatique appropriée. IRIS est spécialisé dans ces deux domaines.

Bien que la technologie ait de nombreuses applications dans différents secteurs et processus, nous parlerons du secteur de la boulangerie industrielle, où il est essentiel de contrôler la teneur en matières grasses, non seulement parce que les tendances de consommation l’exigent, mais aussi parce que de grandes variations de la valeur des matières grasses entraînent des dépassements de coûts, expliqués par l’utilisation sous-optimale de la matière première – l’huile – ainsi que des changements inattendus dans la palatabilité du produit lorsque l’apport est nettement supérieur ou inférieur à la valeur optimale.

Ce qui se passe, c’est qu’avec les techniques de laboratoire actuelles pour contrôler la valeur de la matière grasse, comme la méthode Soxhlet, qui prend plusieurs heures, il n’est jamais possible de remarquer ces variations et de rectifier le processus en temps réel, car il s’agit d’une méthode hors ligne, qui nécessite un échantillonnage, une préparation, des intrants et du personnel spécifiques et surtout du temps pour ses résultats, ce qui la rend incompatible avec l’idée de normaliser le produit, l’utilisation des matières premières et en particulier avec toute tentative d’optimiser les paramètres de qualité critiques dans le processus de production, ce qui ne peut se faire qu’en ayant des mesures – et des informations – en continu et une marge d’erreur minimale.

Ce dernier point est intéressant à clarifier et se produit avec différents paramètres dans différents aliments qui sont fabriqués, tels que l’humidité, la graisse, les sucres, les assaisonnements ou autres, où il y a une valeur « optimale » dans l’équation qualité vs. coûts de production, mais difficile à atteindre en raison du manque de mesure et d’information en temps réel de la composition chimique du produit. Par exemple, si, en tant que fabricant, je connais la valeur d’humidité de ma production en temps réel et que l’erreur de cette mesure est très faible, il y a une marge et une possibilité d’ajuster la formulation du produit à cette valeur idéale; sinon, avec une méthode hors ligne, ce serait une décision à haut risque et difficile à contrôler.

Un cas d’application :

Un important client du secteur de la boulangerie industrielle avait besoin d’atténuer les variations de la teneur en matières grasses et d’optimiser son utilisation dans le processus. Il a observé des changements dans le produit qui ne pouvaient guère s’expliquer par des modifications de la formulation. Une étude a donc été lancée pour déterminer les processus à l’origine de ces changements. L’étude est lente et compliquée car il manque un outil qui lui permette de mesurer rapidement la teneur en matière grasse afin de pouvoir la relier à des changements dans ses processus.

Le système industriel Visum HSI™ installé fonctionne dans la gamme des infrarouges. Il permet l’inspection en termes de teneur en matière grasse, unité par unité de produit. Le software intégré et les outils Chemometrics d’IRIS Technology Solutions permettent à l’utilisateur d’auto-étalonner l’appareil en fonction des changements de composition du produit et il est interfacé de manière transparente avec les systèmes d’information de l’usine.

Le client a ainsi pu déterminer le point du processus où les variations de matières grasses étaient générées en mesurant et en ajustant en temps réel la recette et en économisant 1,5 % d’huile dans le processus.

Comme tous les équipements d’IRIS Technology, il est multiparamétrique, c’est-à-dire qu’il peut fournir simultanément, à partir d’une même lecture, des informations sur de multiples paramètres, non seulement quantitatifs (par exemple, la teneur en humidité ou en sucre ou la taille de l’unité), mais aussi qualitatifs (par exemple, le degré de cuisson ou les variations morphologiques).

Si vous souhaitez en savoir plus sur la spectroscopie NIR hiperespectral et ses applications à d’autres processus, produits et industries, n’hésitez pas à nous contacter à l’adresse info@iris-eng.com.

Par IRIS Technology Solutions
Big-data-fr, Digitalization-fr, Pharma-4-0-fr 2 février 2022

L’intelligence artificielle comme outil de maintenance prédictive

maintenance prédictive
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L'intelligence artificielle comme outil de maintenance prédictive

En collaboration avec la société mAbxience, spécialisée dans le développement, la fabrication et la commercialisation de produits biopharmaceutiques, nous avons développé des modèles de données basés sur des techniques d’apprentissage automatique supervisé qui, après 4 ans de travail, ont abouti à un système de maintenance prédictive basé sur l’IA dans les installations du processus d’eau pour injections (WFI) de mAbxience en Espagne, publié dans l’édition de janvier-février de la revue Pharmaceutical-Engineering.

Ce travail démontre l’efficacité des modèles d’apprentissage automatique, construits à partir des informations générées par 31 capteurs, 14 alarmes et des indicateurs de qualité de l’eau, pour identifier et prédire les anomalies dans un délai d’alerte (14 jours) permettant aux équipes de maintenance préventive et prédictive d’effectuer les ajustements correspondants dans les zones et les composants de l’usine identifiés par l’algorithme.

Les premiers résultats montrent que les modèles sont robustes et capables d’identifier les événements anormaux choisis. En outre, l’approche de l’apprentissage automatique par induction de règles (une technique qui crée des règles « if-then-else » à partir d’un ensemble de variables d’entrée et d’une variable de sortie) est « boîte blanche », ce qui signifie que les modèles sont facilement lisibles par les humains et peuvent être déployés dans n’importe quel langage de programmation.

IRIS Technology Solutions remercie mAbxience et les techniciens de l’usine WFI pour leur collaboration.

Lire l’article complet ici.

Par IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-fr, Innovation-fr 24 janvier 2022

IRIS Technology développe le premier système industriel d’inspection et de contrôle des produits chimiques pour les panneaux de mélamine

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IRIS Technology développe le premier système industriel d'inspection et de contrôle des produits chimiques pour les panneaux de mélamine

IRIS Technology, une société d’ingénierie espagnole qui fabrique des solutions photoniques pour le contrôle qualité en ligne, a développé le premier système industriel de contrôle qualité en temps réel des panneaux de mélamine ou de particules avec la technologie NIR et hyperspectrale.

L’industrie du bois, et par conséquent l’industrie du meuble et de l’ameublement, est un secteur qui continue de croître à pas de géant dans le monde entier, avec une augmentation de 6,5 % d’une année sur l’autre, toujours stimulée par l’augmentation de la consommation pendant la pandémie. Il n’est donc pas surprenant que la technologie accompagne l’industrie dans cette croissance en combinant les techniques de production et d’exploitation avec des technologies intelligentes telles que la photonique, l’analytique et l’intelligence artificielle apportées par l’industrie 4.0.

Le nouveau système industriel de vision chimique, fabriqué et breveté par IRIS Technology, utilise la technologie NIRS (spectroscopie proche infrarouge) et l’apprentissage automatique en même temps que des modèles chimiométriques pour analyser la composition de chaque unité de panneau de mélamine produite, de manière non invasive, Il peut analyser quantitativement la distribution du paramètre d’humidité sur la ligne d’imprégnation et classer le niveau de durcissement de chaque panneau afin de détecter les défauts de manière précoce, de corriger les processus d’usine et de rejeter ou de refabriquer les panneaux.

Jusqu’à présent, le contrôle de ce type de paramètres dans le processus de production de mélamine n’était effectué qu’au moyen de méthodes de laboratoire destructives et d’une inspection visuelle, ce qui impliquait un coût élevé pour le fabricant et l’inspection difficile, voire impossible, de toutes les unités produites. Cette nouvelle application technologique représente une solution pour l’inspection de ce type de panneaux, réduisant ainsi les unités défectueuses, les pertes, les réclamations et améliorant par conséquent l’image de marque du fabricant.

Pour plus d’informations, veuillez contacter IRIS Technology.

 

Contrôle des produits chimiques
Par IRIS Technology Solutions
Digitalization-fr, Industry-4-0-fr 20 janvier 2022

Contrôle du degré Brix en temps réel grâce à la technologie NIR : un facteur de compétitivité pour la production et la commercialisation.

Contrôle du degré Brix
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Contrôle du degré Brix en temps réel grâce à la technologie NIR : un facteur de compétitivité pour la production et la commercialisation.

Dans l’industrie des fruits et légumes, ainsi que pour les produits à base de fruits (jus, purées, concentrés, entre autres), une valeur critique pour déterminer les normes de qualité, la commercialisation, la maturité ou pour ajuster la recette de certaines préparations alimentaires, sont les degrés Brix. Dans cet article, nous parlerons de ce sujet, de la manière dont ce contrôle est actuellement effectué dans certaines industries et de la manière dont les degrés Brix peuvent être contrôlés en temps réel avec la technologie NIR et ses avantages.

Le degré Brix (ºBx) est un paramètre fortement corrélé à la teneur en solides solubles et, en particulier, en sucres. C’est pourquoi, étant donné qu’il est relativement facile à mesurer, il est souvent utilisé comme critère de contrôle des processus et de la qualité. Dans de nombreux cas, le critère d’acceptation des semi-produits et des produits est simplement basé sur une certaine valeur seuil exprimée en Brix. Dans le cas des fruits, le quotient de Brix par rapport à l’acidité totale est le critère habituel, voire légal, pour déterminer le degré de maturité.

Actuellement, dans la grande majorité de l’industrie, ce contrôle ºBx est effectué par des méthodes traditionnelles de laboratoire, où des échantillons « représentatifs » sont prélevés dans un lot et soumis à une technique destructive conventionnelle telle que la réfractométrie ou l’analyse HPLC. Cette méthode traditionnelle, outre son coût (personnel spécialisé, temps et équipement), n’est pas suffisante pour faire face à la grande variabilité des attributs de qualité présents dans les lots de fruits et légumes, ni à la nécessité pour l’industrie de transformation des fruits et légumes de contrôler ce paramètre en temps réel et de pouvoir ajuster les autres composants de la « recette » de son produit, en fonction du paramètre en question. En d’autres termes, pour l’industrie de transformation, surveiller ce paramètre en ligne signifie optimiser tous les intrants du processus et normaliser la qualité du produit final. Pour les producteurs de fruits et légumes, analyser les ºBx avec un analyseur NIR Visum Palm™ portable, par exemple, est utile pour gagner du temps en laboratoire, déterminer leur qualité marchande, voire améliorer les termes de l’échange avec leurs clients et garantir plus de qualité sur le marché intérieur et à l’exportation. Parallèlement, un analyseur NIR, dans n’importe laquelle de ses versions, est capable d’effectuer, en fonction de sa concentration, des mesures supplémentaires telles que l’acidité totale, le pH et la concentration d’autres analytes d’intérêt nutritionnel ou organoleptique.

 

Un cas d’application

Un important producteur de préparations alimentaires à base de fruits, parfois enrichies de produits laitiers, afin de pouvoir standardiser ses produits pour répondre aux exigences de ses clients – des chaînes de supermarchés – a demandé une solution en ligne, suffisamment flexible pour être compatible avec sa large gamme de produits.

Cette solution, basée sur un analyseur Visum NIR In-Line™ pour liquides, comprenait non seulement le matériel Visum In-Line et son adaptation aux caractéristiques de sa ligne, mais aussi au niveau logiciel le développement d’une bibliothèque de modèles prédictifs capables de déterminer en continu le Brix et le pH de différentes « familles » de produits avec des imprécisions maximales respectives de 0. 5 pour ºBx et 0.1 pH, ce qui constituait une solution globale et adéquate pour prendre des décisions technologiques en temps réel afin de garantir la standardisation du produit et sa qualité dans les limites exigées par le client.

Par IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-fr, Non-classifiee 3 janvier 2022

Contrôle de l’humidité dans les pains, les pâtes et les toasts en temps réel?

Contrôle de l'humidité dans les pains
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Contrôle de l'humidité dans les pains

Dans le secteur de la boulangerie et de la pâtisserie industrielles, l’humidité des pâtes à pain et à pâtes alimentaires est un paramètre qui nécessite un contrôle exhaustif, étant donné que les variations de l’humidité du produit affectent des phénomènes tels que la formation de nids d’abeilles, le type de croûte ou la consistance, ainsi que les altérations de la conservation et l’effet du temps au cours de la chaîne d’approvisionnement, de l’usine jusqu’au consommateur final. Dans cet article, nous parlerons de la surveillance de l’humidité en temps réel, du champ d’application de la spectroscopie infrarouge (NIR) à différents points du processus et nous partagerons un cas d’application de contrôle automatique dans la fabrication de pain grillé à la sortie du four.

La méthode de laboratoire de référence actuelle pour déterminer le % d’humidité est la méthode gravimétrique, qui consiste à sécher un échantillon et à mesurer la perte de poids (différence d’eau). Cette méthode peut prendre de quelques minutes à plusieurs heures si l’on utilise des fourneaux. Il s’agit donc d’une méthode gourmande en ressources (personnel, équipement, matériel et temps) qui affecte directement les efforts et la possibilité de pouvoir optimiser le paramètre nutritionnel – l’humidité – du produit.

Dans l’industrie du pain et de la boulangerie, les références d’humidité sont obtenues à différents stades du processus de fabrication afin de garantir le respect des critères de qualité normalisés, qui peuvent être regroupés synthétiquement comme suit :

Contrôle de la qualité des matières premières et des ingrédients. Elles peuvent être utilisées pour vérifier que les arrivages de matières premières sont conformes et pour vérifier la qualité des grains entiers et moulus, ce qui influe sur la qualité du produit final.

Contrôle de la qualité des mélanges et des pâtes de boulangerie. Ils peuvent être utilisés pendant la production pour mesurer le rendement de la farine, l’absorption d’eau pendant le processus de mouture, le temps de fermentation de la pâte et pour déterminer la composition du mélange de boulangerie (% d’humidité, de protéines et de cendres).

Contrôle de la qualité des produits finis. Ils peuvent être utilisés pour contrôler la qualité du produit fini à la fin de la production ou sur la ligne d’emballage, pour garantir la conformité avec les exigences légales en matière de composition ou pour fournir des données pour l’étiquetage nutritionnel.

La technologie NIR (proche infrarouge) est capable d’optimiser toutes les mesures en temps réel, soit en surveillant avec un analyseur portable, comme dans le cas du Visum Palm™, soit en assurant un contrôle continu sur la bande transporteuse, le refroidisseur ou dans la cuve de mélange avec un analyseur Visum NIR In-Line™, travaillant dans ce cas connecté aux systèmes de gestion de la ligne et à l’automate programmable pour contrôler le processus de fabrication ou rectifier en temps réel les éventuels dysfonctionnements.

Un cas d’application, le contrôle du processus de cuisson.

Un fabricant de mini-tartines avait besoin d’une méthode pour déterminer en temps réel l’humidité des tartines à la sortie du four, afin d’atténuer les effets de la variable temps d’analyse qui rendait impossible la rectification de la température de cuisson et donc la perte de lots de production non conformes aux spécifications du fabricant.

Le problème de l’humidité dans le pain grillé est que lorsque les valeurs d’humidité sont inférieures à 3,5 %, le pain grillé est fragile et a tendance à se casser pendant le transport ou la manipulation, et lorsque l’humidité est supérieure à 4,5 %, le pain grillé perd son croustillant. La technologie NIR en continu permet d’optimiser le paramètre d’intérêt.

À des fins pratiques, un modèle prédictif de l’humidité a été élaboré à partir d’échantillons et de valeurs de référence provenant du laboratoire du client. Comme la spectroscopie infrarouge est particulièrement sensible à la présence d’eau, le même modèle pourrait en même temps prédire l’humidité dans différentes variétés du produit d’un même client. Le modèle obtenu a un coefficient de corrélation proche de 1 (0,99), ce qui indique sa précision. Connecté à l’automate, le système identifie le produit et configure instantanément l’analyseur pour surveiller le paramètre en question.

Enfin, un analyseur NIR Visum In-Line™ en continu a été installé sur la bande transporteuse à la sortie du four pour déterminer la valeur d’humidité par zone et, connecté à l’automate du four, pour rectifier la température du brûleur et fournir des informations en temps réel sur le processus/le produit.

Au lieu de travailler avec le Vis-NIR, avec le Visum HSI™ NIR (900-1700 nm), il aurait été possible d’analyser le produit unité par unité, en ajoutant à l’analyse de l’humidité des paramètres tels que la couleur, l’homogénéité des composants, la distribution spatiale des composants, la détection de corps étrangers (métaux, plastiques, cartons, etc.) ou d’autres paramètres critiques du processus. Il va sans dire qu’un seul analyseur peut effectuer d’innombrables prédictions simultanément, humidité, graisses, protéines, sucres, etc. Mais ce n’était pas le cas, nous vous en parlerons dans un autre article.

J’espère que cet article sur le contrôle de l’humidité avec la spectroscopie NIR en ligne vous a été utile et nous vous invitons à nous faire part de vos commentaires et suggestions à notre adresse e-mail .

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Joel Valdés Bravo

Divulgation technique

IRIS Technology | Visum®

Par IRIS Technology Solutions
Digitalization-fr, Industry-4-0-fr 9 septembre 2021

IRIS presents at Expoquimia 2021 its NIR and Raman applications for on-line process control.

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Next Wednesday September 15 at 10 am, in the framework of the panel organized by ACCIÓ at Expoquimia called « Industry 4.0 Marketplace in the chemical, plastics and pharmaceutical sectors », Joan Puig, Deputy Director of IRIS, will present some relevant industrial projects where NIR and Raman spectroscopy has been applied in integrated solutions to production lines in real time.

Both spectroscopic techniques (NIR and Raman) that IRIS works with and incorporated in its Visum® line of devices promote the digitization of quality and process control, without the need to resort to traditional laboratory and sampling techniques, and have a direct impact on time-to-market and quality standardization throughout the entire production process.

Par IRIS Technology Solutions
Digitalization-fr, Industry-4-0-fr 22 juin 2021

VISUM® at the first edition of Food 4 Future FoodTech Bilbao 2021

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Last week, the VISUM® team participated in Food 4 Future in Bilbao, where the entire food and beverage industry was invited. In parallel, networking activities and the Congress took place, where Alejandro Rosales, Science and Technology Manager at IRIS presented « Spectroscopy and machine learning: 4.0 tools for process control and food safety ».

It is important to highlight the growing interest of the industry in the digitization of processes, including those aimed at optimizing quality and making costs more efficient.

 

Par IRIS Technology Solutions