Categoria: Industry 4.0

Ai-pt-pt, Industry-4-0-pt-pt 6 Outubro 2022

Deteção de defeitos em lombos de peixe utilizando visão artificial e aprendizagem profunda

detection of defects in fish
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Deteção de defeitos em lombos de peixe utilizando visão artificial e aprendizagem profunda

A tecnologia de visão artificial assistida por deep learning é um importante aliado das fábricas de processamento e distribuição de pescado que permite inspecionar 100% da produção para garantir elevados padrões de qualidade e segurança alimentar do produto que finalmente chega à mesa do consumidor.

O novo sistema Visum DeepSight Loins™ da IRIS Technology é um sistema de visão artificial concebido para a deteção de defeitos físicos de superfície em lombos de peixe fresco e congelado que permite automatizar a inspeção de lombos, quantificar, classificar e rejeitar não conformidades para garantir uma qualidade superior do produto final.

Visão artificial e aprendizagem profunda

Enquanto os sistemas tradicionais de visão computacional aprendem a classificar e a reconhecer características de um conjunto de imagens históricas para prever e classificar corretamente novas imagens, as redes neuronais de aprendizagem profunda são capazes de aprender características a partir de pixéis (individuais e de grupo) e têm uma camada de entrada (a imagem em bruto), uma série de camadas intermédias interligadas para simular o funcionamento de um cérebro biológico e uma camada de saída que fornece classificação/previsão. As redes neuronais de aprendizagem profunda são especialmente boas a aprender características complexas e a segmentar uma imagem a diferentes níveis de abstração (bordos, cores diferentes, formas, objectos), incluindo ruído e informação probabilística.

A visão artificial tradicional que não utiliza esta abordagem processa normalmente imagens mas não aprende com os dados, como as câmaras termográficas, os sensores de deteção de movimento, os sensores de intensidade luminosa, entre outros.

Deteção de defeitos em lombos de peixe frescos e congelados

Deteção de defeitos em lombos

O sistema Visum DeepSight Loins™ é capaz de detetar inúmeros defeitos nos lombos de peixe, tais como contusões, manchas de sangue, lacunas (ou seja, aberturas ou rasgos na musculatura), restos de pele, espinhas superficiais ou outros corpos estranhos superficiais que possam chegar à linha de processamento. Também possui uma funcionalidade de medição de cor incorporada, de acordo com as normas internacionais CIELAB ou L*a*b*, que é importante como parâmetro de qualidade, tanto à superfície como em relação à frescura do peixe.

O Visum DeepSight Loins™ possui uma elevada proteção IP para facilitar a limpeza da linha e tem um sistema antirreflexo e anti-humidade incorporado que lhe permite funcionar normalmente tanto em lombos de peixe fresco como congelado.

Usabilidade, funcionamento e comunicação

O sistema Visum DeepSight Loins™ incorpora 2 níveis de utilizador: “Administrador” para modificar as definições, o modo de trabalho, ajustar a sensibilidade de rejeição ou tomar referências e “Operador” para o modo de funcionamento automático do dispositivo.

O sistema é complementado por um alçapão de rejeição que permite a ejeção de unidades não conformes para reprocessamento ou controlo pelos operadores.

As informações e os resultados da análise, como a quantificação dos defeitos e das rejeições por classe, a informação do lote e a quantidade de produtos inspeccionados, podem ser visualizados no módulo informático incorporado, num computador ligado à rede ou no próprio sistema de gestão da informação da fábrica. Além disso, os relatórios gerados automaticamente podem ser exportados em diferentes formatos.

A funcionalidade de ajuste de sensibilidade é uma ferramenta essencial para calibrar o nível de rejeição do dispositivo em caso de determinados defeitos e, assim, regular o desempenho operacional do sistema sem causar qualquer inconveniente na capacidade de produção da linha.

Para mais informações sobre o dispositivo e pedidos de informação, escrever para info@iris-eng.com.

De IRIS Technology Solutions
Environment-pt-pt, Industry-4-0-pt-pt 22 Setembro 2022

Quantificação e triagem de resíduos orgânicos

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Quantificação e triagem de resíduos orgânicos

Neste artigo, discutiremos como é possível otimizar o tratamento de resíduos sólidos urbanos orgânicos utilizados para a produção de biogás com tecnologia hiperespectral para melhorar a qualidade e o rendimento do biometano, com base na aplicação que a IRIS Technology desenvolveu para a Central de Biometanização de Las Dehesas (FCC), em Madrid, com base no seu sistema de triagem de resíduos orgânicos Visum HSI™.

O problema da separação dos resíduos orgânicos

Só no ano passado, a economia espanhola gerou mais de 138 milhões de toneladas de resíduos, dos quais apenas 15% foram reutilizados para fabricar novos produtos, subprodutos ou matérias-primas. Além disso, a Espanha ainda está abaixo do objetivo da UE de reciclar 50% dos resíduos sólidos urbanos (RSU), também estipulado na Lei 22/2011 sobre resíduos e solos contaminados. Apesar de algumas comunidades terem conseguido atingir taxas de reciclagem elevadas, os resíduos orgânicos continuam a ser uma das principais dores de cabeça para a administração e para as instalações de tratamento e reciclagem de resíduos.

Isto porque uma grande parte da fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos (RSU) está contaminada com materiais inorgânicos, principalmente embalagens – outro dos grandes desafios da reciclagem – e plásticos, onde as tecnologias de triagem ótica e espetroscopia se tornaram grandes aliadas.

Produção de biogás

Um dos principais destinos da reutilização e revalorização dos resíduos orgânicos é a produção de biogás, que é convertido nas instalações de biometanização em biometano, um tipo de gás apto para ser injetado e comercializado na rede de gás, cumprindo determinadas normas de qualidade e segurança. Nestas instalações, como a de Las Dehesas, em Madrid, a fração orgânica dos resíduos sólidos é tratada para evitar elevadas percentagens de “impróprios” (presença de inorgânicos) que, uma vez nos biodigestores, não podem ser utilizados no processo de fermentação e, consequentemente, o resultado é uma qualidade e um rendimento do processo e do produto final abaixo do ideal.

Para este fim, a IRIS Technology, no âmbito do projeto europeu Scalibur, instalou um sistema de imagem hiperespectral HSI™ na linha de FCC para quantificar e classificar os resíduos de acordo com a sua natureza orgânica ou inorgânica. Para além dos vários controlos intermédios, a remoção de resíduos volumosos, sacos de plástico, etc., conhecer a percentagem de resíduos orgânicos é um parâmetro fundamental para ajustar o processo biológico que ocorre nos digestores.

Scalibur_HSI_clasificador de residuos orgánicos

Separação de resíduos orgânicos e inorgânicos

O separador de resíduos orgânicos Visum HSI™ baseado em tecnologia hiperespectral permite obter dados em tempo real sobre a percentagem de resíduos orgânicos e inorgânicos, bem como localizar os diferentes componentes na correia transportadora, conhecer a composição média dos resíduos, monitorizar a evolução da composição dos resíduos ao longo do tempo e extrair informações úteis para a tomada de decisões em matéria de gestão de resíduos, produção e circularidade.

triagem de resíduos orgânicos

A implementação do sistema HSI permitiu à FCC monitorizar em tempo real os resíduos de forma a melhorar o fluxo correspondente à fração orgânica e, consequentemente, um processo de fermentação com um menor nível de impurezas, maximizando os parâmetros chave do processo de fermentação.

Para mais informações sobre este projeto e a tecnologia, por favor visite o site da Scalibur ou escreva para o nosso mail.

De IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-pt-pt 5 Setembro 2022

Monitorização de biocombustíveis em tempo real com espetroscopia NIR

biothenol et nir
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Monitorização de biocombustíveis com espetroscopia NIR em tempo real

Neste post discutiremos a monitorização por espetroscopia NIR do processo de produção de bioetanol e como o NIR on-line é um importante aliado para a monitorização em tempo real dos resultados da fermentação, qualidade ou pureza final, inibidores do processo e outros analitos de interesse para a produção de subprodutos de elevado valor acrescentado para a indústria.

Bioetanol e NIR

O bioetanol é um tipo de combustível obtido a partir da fermentação de matérias orgânicas ricas em açúcares e amido, como o milho, a beterraba sacarina e a cana-de-açúcar, entre as mais utilizadas a nível mundial. Inclusive pode ser produzido a partir de resíduos sólidos urbanos e biomassa sem valor alimentício, conhecido como bioetanol de “segunda geração” ou bioetanol lignocelulósico, que resolve o problema adicional de dar um destino produtivo e um valor agregado aos resíduos orgânicos que descartamos, convertendo-os em biocombustível.
Como resultado da ação de leveduras e enzimas no processo de fermentação, e após destilação, obtém-se o bioetanol para ser utilizado como biocombustível e para ser misturado com combustíveis fósseis. Do resto dos componentes, obtêm-se subprodutos que podem variar em função da matéria-prima utilizada no processo, por exemplo, da moagem a seco podem obter-se rações para animais devido ao seu elevado conteúdo proteico, ou outros subprodutos da moagem a húmido como o óleo de milho, xaropes, entre outros. Além disso, a partir da biomassa lignocelulósica, podem ser obtidos subprodutos para reutilização noutras indústrias, como o metanol e o ácido acético.

Controlo da qualidade do processo de produção de bioetanol.

O controlo da qualidade do bioetanol é muito importante para garantir a pureza do produto resultante do processo e a valorização dos subprodutos para reutilização noutras indústrias. Na maioria das biorrefinarias, o controlo dos açúcares redutores (glicose) e do etanol é efectuado com recurso a técnicas analíticas off-line, ou seja, em laboratório, utilizando a cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC), que consome tempo e recursos, ou com a espetroscopia NIR de bancada, que, ao contrário da HPLC, fornece resultados precisos em apenas alguns segundos, mas continua a ser um método de amostragem pouco representativo e off-line.

Bioetanol e NIR em linha

No entanto, poucas biorrefinarias apostaram na introdução de tecnologia NIR em linha para monitorizar o processo de fermentação, destilação, a ação de inibidores de processo ou o controlo de subprodutos.

Neste sentido, a IRIS Technology tem desenvolvido várias aplicações para controlo de processos em biorrefinarias utilizando o analisador Visum NIR In-Line ™ e o portátil (handheld) Visum Palm™ NIR.

Tabela 1: Previsão do teor de glicose e etanol em linha usando um analisador Visum NIR In-Line ™.

Monitorização de biocombustíveis

Na Tabela 1, apresentam-se os principais parâmetros, intervalos e etapas de produção do bioetanol lignocelulósico na unidade de Biotecnologia Perseu da IMECAL, onde os resíduos sólidos urbanos são transformados em bioetanol.

Também foi monitorizado o processo de deslenhificação da biomassa lignocelulósica para libertar a celulose da hemicelulose e da lenhina e, assim, conseguir a despolimerização dos hidratos de carbono para produzir açúcares simples e a fermentação para produzir etanol.

Quadro 2: O processo de pré-tratamento consiste numa combinação de organosolvatação com explosão a vapor (efectuada pela LTU, Lulea Univ. of Technology). Parâmetros monitorizados: Teor de lignina, celulose e hemicelulose.

bioethanol und nir tabelle

Outra aplicação desenvolvida no âmbito deste projeto foi a monitorização por Visum NIR In-Line ™ do processo de obtenção de açúcares redutores a partir de hemicelulose presente em resíduos lignocelulósicos. Em particular, mostra-se que é possível controlar factores inibidores do processo de fermentação, como o ácido acético.

Tabela 3: Parâmetros monitorizados: xilose, glucose, teor de ácido acético.

bioethanol und nir

As instalações e os testes realizados demonstram a eficácia e a importância da introdução da tecnologia NIR em linha nas biorrefinarias, a fim de se obter um controlo mais preciso das diferentes fases do processo de produção de bioetanol, alcançar uma maior qualidade e, por conseguinte, aumentar a eficiência dos biocombustíveis.

De IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-pt-pt 10 Agosto 2022

Hiperespectral NIR: Aplicações na indústria alimentar

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Aplicações na indústria alimentar - Hiperespectral NIR

Neste artigo vamos abordar aplicações transversais da tecnologia hiperespectral NIR na indústria alimentar com o objetivo de questionar o nosso processo de produção atual e considerar formas eficazes de o otimizar com tecnologia em linha. Não entraremos em detalhes sobre cada uma das aplicações, mas se estiver interessado em saber mais, pode ler o seguinte post onde vemos um caso de aplicação em pastelaria frita para mitigar variações indeterminadas de gordura no processo e otimizar a utilização de matéria-prima.

No entanto, a tecnologia hiperespectral NIR da IRIS Technology, Visum HSI™ abre uma enorme janela de aplicações para a indústria no controlo de processos, qualidade e segurança alimentar com um sistema industrial ótico capaz de monitorizar quimicamente cada unidade de produto em tempo real e determinar um grande número de parâmetros físicos e químicos em simultâneo. Uma câmara hiperespectral é equivalente, na prática, a ter um espetrofotómetro em cada pixel.

Visum HSI™: imagiologia química pixel a pixel, com resolução espacial

indústria alimentar hiperespectral nir

Sector das frutas e produtos hortícolas

Nesta indústria existem numerosos controlos não destrutivos que podem ser realizados com a tecnologia hiperespectral NIR. Entre eles podemos mencionar ºBx, amido, matéria seca que são parâmetros relevantes para estabelecer o grau de maturidade e comercialização de produtos frescos, assim como pH, acidez, teor de gordura, humidade ou sólidos solúveis que fazem parte dos controlos habituais na indústria e que atualmente, como na maioria da indústria, são realizados por técnicas tradicionais offline (amostragem e laboratório).

Da mesma forma, a tecnologia NIR hiperespectral é eficaz para determinar a textura por níveis, detetar e rejeitar corpos estranhos na linha e para a triagem. Em termos gerais, são sistemas que podem aprender a partir de um critério de referência quantitativo ou de um perito humano ao controlar um determinado processo. Portanto, como método de controlo não destrutivo, é uma excelente alternativa para classificar e selecionar produtos de acordo com a sua composição de forma totalmente automatizada, proporcionando um maior valor ao produto final, por exemplo, se se quiser criar uma linha premium.

Peixe e marisco

Os controlos de segurança alimentar para todos os produtos do mar estão a tornar-se cada vez mais rigorosos. Neste contexto, a tecnologia NIR hiperespectral em linha Visum HSI™ facilita a deteção de corpos estranhos provenientes do fundo do mar, tais como conchas, pedras, outros artrópodes, fragmentos de redes, entre outros, que são visualmente pouco diferentes do produto a ser processado e podem, por isso, escapar à inspeção visual, ou que, devido à sua baixa densidade, não existem detectores úteis no mercado. É também possível detetar resíduos de embalagens de plástico, mesmo que sejam transparentes, em filetes e postas de peixe. Para além de ser capaz de determinar quantitativamente um grande número de parâmetros analíticos em simultâneo (gorduras, proteínas, acidez, entre outros), é capaz de detetar e classificar a aplicação de sulfitos ou conservantes e o grau de frescura.

 

Caso se esteja a perguntar, a tecnologia Hiperespectral NIR, pelo menos a partir de 2022 e nenhuma outra tecnologia no mercado que seja em linha e contínua, é eficaz na quantificação da histamina nos níveis exigidos pela indústria e pelos regulamentos (<50 ppm).

 

Na próxima publicação, pode ler mais sobre a deteção de corpos estranhos com os nossos sistemas hiperespectrais.

Frutos de casca rija, cereais e leguminosas

Nos frutos secos (amêndoas, pistácios, amendoins, entre muitos outros) é possível substituir as análises laboratoriais convencionais e combiná-las com técnicas de visão por espetroscopia de imagem em linha. Isto é útil para o controlo em tempo real de parâmetros químicos como a humidade, gordura, fibras, acidez, bem como para detetar e separar corpos estranhos: milho que apareceu na linha, madeira, plásticos, pedras. Para defeitos visíveis, tais como manchas, comidas de traça, outros defeitos nos grãos ou fruta com pele, é necessário complementar com um sistema de visão artificial, como o Visum DeepSight™.

Pão e produtos de pastelaria

Já abordámos este tópico no nosso blogue, centrando-nos no controlo da gordura, um fator crítico para os custos do fabricante, as tendências dos consumidores e o sabor e textura dos alimentos. No entanto, a tecnologia Visum HSI™ pode monitorizar unidade a unidade do produto outros parâmetros críticos, como a humidade ou o teor de açúcar e, mais importante, interagir através do PLC da linha com a maquinaria e o sistema de gestão da fábrica.

Em conclusão, a tecnologia hiperespectral, juntamente com os avanços dos sistemas ópticos nos últimos anos, abre uma série de oportunidades para a segurança alimentar nos processos industriais.

Espero que este artigo sobre a tecnologia hiperespectral NIR na indústria alimentar tenha sido útil e aplicável. Como sempre, convidamo-lo a enviar-nos as suas questões, comentários e sugestões para o nosso endereço de correio eletrónico info@iris-eng.com.

De IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-pt-pt 26 Julho 2022

Deteção de corpos estranhos na linha de produção

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Deteção de corpos estranhos na linha de produção

Neste post vamos abordar um problema recorrente e transversal na indústria relacionado com a segurança alimentar: a presença de corpos estranhos na linha de produção e vamos ver como podemos evitar que isso aconteça com técnicas viáveis a nível industrial como a espetroscopia de imagem ou também conhecida como Hyperspectral NIR ou Hyperspectral Imaging (HSI).

Deteção de corpos estranhos

O que é que entendemos por corpos estranhos?

Em linhas gerais, para os fabricantes, “corpo estranho” é tudo aquilo que não deveria estar na linha de produção, seja um elemento orgânico (osso, pele, cascas, outros alimentos que não sejam o produto a ser embalado, pedaços de madeira, lascas de madeira, para citar alguns) ou elementos inorgânicos como metais, parafusos, plásticos, papelão, papel, etc. A regra é que tudo o que não é produto não deve estar lá, pois é um problema que pode alterar a qualidade do produto final e, portanto, gerar perdas económicas, além de ser um risco para a saúde dos consumidores e para a imagem da empresa.

State of the art

Até agora, o controlo de corpos estranhos na grande maioria das indústrias, sejam elas alimentares ou não alimentares, era efectuado por inspeção visual. Ou seja, com os operadores na linha de produção a observar o fluxo do produto e a extrair os corpos estranhos que possam ter entrado durante o processo de fabrico. Por um lado, os sistemas de deteção de raios X, já implementados em praticamente todas as indústrias, garantem a não passagem de elementos condutores, ou seja, metais, pela linha, mas não nos isentam da possibilidade de surgirem elementos não condutores e de baixa densidade, como plásticos, papel, cartão, pedras, vidro, borracha, entre outros, que podem aparecer e que são indetectáveis com esta tecnologia.

Por outro lado, a visão artificial tradicional, para a deteção de corpos estranhos, tem limitações importantes devido à enorme variabilidade que pode existir em termos de tipo, forma, cor ou tamanho, o que resulta numa elevada taxa de falsos positivos (produto “bom” rejeitado). No entanto, a um nível mais contemporâneo, a visão artificial assistida por algoritmos de aprendizagem profunda ou de aprendizagem automática é uma tecnologia que tem os seus benefícios em determinados pontos da linha, como na embalagem, onde é útil para detetar a presença de determinados contaminantes físicos.

Deteção de corpos estranhos com NIR hiperespectral

Se tivermos de dizer que, até 2022, existe uma tecnologia suficientemente madura, facilmente integrada em linha e economicamente viável para a deteção de corpos estranhos, essa tecnologia é a tecnologia hiperespectral NIR.

Esta tecnologia é uma extensão da visão artificial tradicional em dois aspectos: Em primeiro lugar, em vez dos três canais de cor habituais na visão artificial, a imagem hiperespectral utiliza até centenas de canais, tornando possível ver diferenças muito subtis. Em segundo lugar, as câmaras hiperespectrais que incorporam estes sistemas têm frequentemente uma gama espetral alargada para além do visível, ou seja, para o infravermelho, onde a composição química é muito mais evidente do que na gama visível.

A imagiologia hiperespectral pode, por conseguinte, ser vista como uma mudança de paradigma nos sistemas de visão e como uma fonte de dados abundantes e de alta qualidade para alimentar os sistemas de visão baseados em algoritmos de inteligência artificial. Na prática, ter uma câmara hiperespectral é equivalente a ter um espetrofotómetro em cada pixel, ou seja, permite obter informação química sobre a composição do produto pixel a pixel e unidade de produto a unidade de produto, fornecendo uma imagem clara de toda a área inspeccionada e distinguindo, de acordo com a sua composição química, o que é produto e o que não é, independentemente da sua forma, tamanho ou tipologia. Tem uma limitação; como trabalha com luz e como esta tem uma penetração mínima no material, tudo o que não for superficial não será detectado. Para evitar que isto aconteça, na IRIS Technology, integramos a vibração ou a velocidade para gerar dispersão do produto na secção onde se encontra o sistema de deteção hiperespectral.

O sistema Visum HSI™ pode funcionar a uma velocidade de até 50 m/min, detectando corpos estranhos até 3 mm² e com uma densidade mínima de 0,7g/cm³. Trata-se, portanto, de uma solução de “compromisso” entre a velocidade da linha, a capacidade de processamento e o tamanho mínimo detetável.

Détection de corps étrangers

Visível NIR e composição química

Os sistemas chave-na-mão da IRIS Technology, como o analisador Visum HSI™, podem funcionar em duas gamas espectrais, Vis-NIR (400 a 1000 nm) ou SWIR (900-1700 nm). A aplicação de uma câmara ou de outra no sistema hiperespectral dependerá das necessidades do fabricante. Se se tratar apenas de detetar corpos estranhos, será utilizada uma câmara Vis-NIR, uma vez que nesta gama existe informação química suficiente para detetar o que é um produto e o que não é. Por outro lado, se também se quiser quantificar ou classificar parâmetros de composição do produto diferentes da humidade, como gorduras, proteínas, fibras, acidez ou outros parâmetros, será utilizada uma câmara que trabalhe na gama SWIR para obter resultados fiáveis e robustos como os do laboratório.

Alguns esclarecimentos finais

É importante referir que a tecnologia hiperespectral não é útil para a deteção de corpos estranhos no interior do produto, independentemente do produto em questão, pois como já foi referido, a luz tem uma penetração mínima.

Embora não seja o tema deste artigo, consideramos importante esclarecer que a tecnologia hiperespectral também não é útil para a deteção de atividade microbiológica nas concentrações e limites exigidos pelos organismos reguladores (ppm), onde a única técnica analítica viável continua a ser o swap ou Elisa.

Por isso, na IRIS Technology estamos constantemente a investir em I&D para aumentar as capacidades analíticas dos nossos sistemas, bem como para desenvolver soluções avançadas que sejam fiáveis e viáveis de integrar na linha de produção.

De IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-pt-pt 21 Julho 2022

Controlo da espessura de películas multicamadas com tecnologia Visum®.

Controlo da espessura de películas
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Controlo da espessura de películas multicamadas

Mais de 60% das películas utilizadas na embalagem de alimentos são películas multicamadas transparentes

Nos últimos anos, as estruturas de película multicamada permitiram alargar as suas aplicações na embalagem de produtos alimentares, permitindo preservar de forma óptima as qualidades organolépticas e nutricionais do produto. Atualmente, mais de 60% das películas utilizadas em embalagens alimentares são películas multicamadas transparentes obtidas por coextrusão, onde as diferentes camadas poliméricas respondem a determinadas necessidades: barreira contra a água, vapor de água, temperatura, selabilidade, resistência mecânica, entre outras.

A espessura da película e a sua uniformidade é um parâmetro crítico para controlar alterações na estrutura sem comprometer os requisitos de desempenho da mesma e, por isso, o controlo on-line da espessura é de grande importância para os projectistas e fabricantes de películas multicamadas. Até agora, este controlo tem sido feito com métodos offline que não são compatíveis com a produção contínua, como o uso de um micrómetro ou microscopia ótica. Existem também no mercado sensores para controlar a uniformidade das películas monocamada, mas não existe uma ferramenta realmente eficaz em termos industriais e tecnológicos para controlar a espessura das películas multicamada e garantir a sua uniformidade.

A tecnologia patenteada do sensor Visum Thickness™ é uma ferramenta para o controlo de espessura monoponto ou multiponto de películas finas translúcidas multicamada, camada a camada, espessura total e em tempo real, o que a torna adequada para revestimentos de diferentes cores em substratos de natureza diversa e, por isso, tem potenciais utilizações em embalagens de barreira multicamada, mas também têxteis revestidos, metais, entre outros.

Algumas características adicionais do Visum Thickness™:

  • Não é necessária calibração.
  • Número de camadas: ilimitado.
  • Tamanho do ponto: 5 mm.
  • Inspeção: simples ou multiponto.
  • Intervalo de distância entre a sonda e o filme: 5-30 cm.
  • Dimensões: 300 x 200 x 150 mm3
  • Peso: 7 kg
  • Alimentação eléctrica: 240 VAC, 100 W
  • Funcionamento: escravo ou contínuo.
  • Comunicação: Wifi / Ethernet / Profinet / Profibus
  • Software Visum ®
  • Computador incorporado

 

A IRIS Technology é um líder europeu no desenvolvimento e fabrico de soluções industriais com tecnologias fotónicas aplicadas.

 

Para mais informações, escreva para info@iris-eng.com

De IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-pt-pt 14 Julho 2022

WhiteCycle: A grande aposta da Europa para reciclar mais de 1,8 milhões de toneladas de resíduos têxteis de plástico por ano

resíduos têxteis de plástico
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Resíduos têxteis de plástico: O que é o WhiteCycle?

No dia 1 de julho, foi lançado o projeto WhiteCycle, com o objetivo de desenvolver uma solução circular para converter resíduos têxteis plásticos em produtos de elevado valor acrescentado. Este projeto europeu sem precedentes é coordenado pela Michelin e é constituído por um consórcio de 17 entidades públicas e privadas, cofinanciado pelo programa Horizonte Europa da Comissão Europeia. A IRIS Technology é um dos principais membros do consórcio enquanto líder europeu na conceção de sistemas ópticos avançados.

WhiteCycle's objectives

Até 2030, prevê-se que o WhiteCycle adopte e implemente uma solução circular para reciclar anualmente mais de 2 milhões de toneladas de resíduos plásticos têxteis, em especial o terceiro plástico mais utilizado, o PET (politereftalato de etileno). Espera-se, assim, reduzir as emissões de CO2 em cerca de 2 milhões de toneladas por ano e evitar a deposição em aterro ou a incineração de mais de 1,8 milhões de toneladas de plástico por ano.

Atualmente, é difícil reciclar os resíduos complexos que contêm têxteis (PET) provenientes de várias fontes, como vestuário com várias camadas, mangueiras ou pneus. No entanto, em breve todos estes produtos poderão ser recicláveis graças aos resultados do projeto. Graças ao projeto WhiteCycle, a matéria-prima do PET 2 poderá ser reutilizada para criar produtos de alto desempenho. Isto seria possível graças a uma cadeia de valor circular viável.

This project will develop processes needed throughout the industrial value chain.

  • Desenvolver e/ou utilizar tecnologias de triagem inovadoras. Tal permitiria um aumento do teor de plástico PET dos fluxos de resíduos complexos, a fim de os poder transformar melhor.
  • O PET recuperado seria objeto de um pré-tratamento do seu conteúdo. Seguir-se-ia um processo inovador baseado em enzimas de reciclagem para a decomposição em monómeros puros e monómeros puros de uma forma sustentável.
  • Repolimerização dos monómeros reciclados num novo plástico.
  • Fabrico e verificação da qualidade dos novos produtos produzidos a partir de materiais plásticos reciclados.

WhiteCycle tem um orçamento global de 9,6 milhões de euros e recebe um financiamento europeu de aproximadamente 7,1 milhões de euros. As empresas que participam no projeto estão localizadas em cinco países:

  • Alemanha: DITF, Estato, IPoint
  • Espanha: IRIS Technology Solutions, Inditex
  • França: Axelera, Carbios, Dynergie, ERASME, IFTH, Michelin, PPRIME, Synergies TLC, UNIV POITIERS
  • Noruega: HVL, Mandals
  • Turquia: Kordsa

O papel da IRIS Technology no Ciclo Branco

Há muito que existe uma necessidade urgente de desenvolver uma solução circular final para a indústria, a fim de transformar resíduos plásticos têxteis complexos em produtos de maior valor acrescentado (novo plástico para mangueiras, pneus e vestuário).

Como líder europeu na conceção de sistemas ópticos avançados, a IRIS Technology irá liderar o desenvolvimento de um sistema capaz de monitorizar e identificar em tempo real os resíduos têxteis de PET para reciclagem. Para este efeito, a IRIS implementará a tecnologia hiperespectral NIR utilizando o analisador industrial Visum HSI™, que emprega espetroscopia de imagem 2D e extrai informação química pixel a pixel e unidade a unidade do produto que passa na linha para detetar a composição química, o conteúdo e a distribuição espacial. Finalmente, o sistema HSI para a deteção e triagem de resíduos têxteis de plástico será validado à escala industrial para facilitar a sua incorporação em linhas de reciclagem em toda a Europa.

De IRIS Technology Solutions
Digitalization-pt-pt, Environment-pt-pt, Industry-4-0-pt-pt 22 Junho 2022

Identificação e caraterização de polímeros com tecnologia NIR portátil

caraterização de polímeros
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Caraterização de polímeros

A indústria de reciclagem de plásticos apresenta uma enorme complexidade para a separação dos diferentes tipos de polímeros e entre as técnicas mais difundidas para este fim estão as espectroscópicas. Não vamos discutir todas elas neste artigo, pois isso implicaria mergulhar no mundo da I&D, das novas tecnologias de deteção em linha e das suas limitações práticas ou económicas na tentativa de alcançar os padrões ambiciosos em termos de reciclagem e circularidade da União Europeia.

No entanto, seguindo uma abordagem eminentemente prática, uma forma ágil e eficaz de identificar diferentes compostos ou misturas de plásticos para reciclagem ou reutilização industrial é através da espetroscopia NIR. Esta técnica baseia-se na interação da luz com a matéria e permite observar as diferentes absorções produzidas pelas vibrações das ligações entre os átomos dos polímeros. Como resultado, obtém-se um espetro caraterístico de cada tipo de plástico, que pode ser quantificado e classificado através de um modelo preditivo de aprendizagem automática.

O analisador NIR portátil Visum Palm™ na caraterização de polímeros

The Visum Palm™ analyzer, a portable NIR instrument operating in the SWIR range (1-1.7 μm), is particularly suitable for successful quantitative (composition) and qualitative (identification and classification) characterization of a wide variety of materials and mixtures. For this reason, the use of the Visum Palm™ leads to significant savings in analytical workload and substantial reductions in waiting time.

Além disso, o seu carácter ubíquo – devido à sua portabilidade – e a possibilidade de o programar para determinar vários parâmetros ao mesmo tempo, permite a sua utilização numa grande variedade de tarefas analíticas na linha de produção, em armazéns logísticos e até mesmo em estudos de investigação aplicada e no desenvolvimento de modelos próprios realizados pela AIMPLAS, uma referência no sector dos plásticos em Espanha.

Principais características e vantagens genéricas da espetroscopia SWIR:

  • Determinação de múltiplos parâmetros com um único instrumento.
  • Análise contínua e em tempo real para a correção automática e instantânea dos parâmetros do processo.
  • Determinações não destrutivas sem preparação de amostras.
  • Excelente repetibilidade.
  • A sua utilização não requer operadores qualificados.

Embora existam vários instrumentos NIR portáteis no mercado, é essencial ter em conta a gama espetral com que o instrumento trabalha e o tamanho do ponto (ponto de medição) para garantir a representatividade da leitura em relação à amostra. O sistema Visum Palm™ apresenta um ponto de 10 mm e um espetrofotómetro potente que funciona na gama de 900-1700 nm.

Caraterização de polímeros: Identificação e classificação dos polímeros na indústria

O instrumento Visum Palm™ inclui uma biblioteca de modelos para leitura e determinação na linha, sem preparação de amostras e em poucos segundos, que permite a caraterização de um grande número de polímeros, incluindo PET (politereftalato de etileno), HDPE (polietileno de alta densidade), LDPE (polietileno de baixa densidade), PP (polipropileno), PS (poliestireno), PVC (cloreto de vinilo ou polivinilo), PC (policarbonato), ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), para citar alguns, incluindo misturas mais complexas.

A identificação e a separação são importantes no fabrico de polímeros, uma vez que, para reprocessar os resíduos de plástico, os fabricantes têm de garantir que os materiais poliméricos são tão puros e limpos quanto possível e, evidentemente, o preço que os fabricantes pagam aos recicladores pelos resíduos de plástico que fornecem depende disso. Além disso, baixos níveis de impurezas podem já afetar consideravelmente a qualidade e o rendimento de um lote de reciclagem completo. Neste contexto, as técnicas de espetroscopia combinadas com modelos de aprendizagem automática permitem introduzir importantes automatismos e controlos de qualidade sensíveis às necessidades da indústria.

De IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-pt-pt 7 Junho 2022

NIR na indústria da madeira: Controlo de qualidade em tempo real do aglomerado de partículas

NIR dans l'industrie du bois
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Sistemas hiperespectrais na indústria da madeira

A indústria da madeira, e em particular o fabrico de painéis de madeira, tem enormes vantagens para a introdução de técnicas fotónicas como a espetroscopia de infravermelhos próximos (NIRS) nas diferentes fases do processo de produção que atualmente são controladas mecanicamente, de forma aleatória ou simplesmente escapam às técnicas tradicionais de controlo e fabrico.

A IRIS Technology é o mais importante fornecedor europeu de sistemas de controlo avançados com espetroscopia e inteligência artificial aplicados a processos de produção em diferentes indústrias, incluindo fabricantes de painéis de madeira ou de partículas. Estes painéis são constituídos por aparas de diferentes tamanhos que formam uma estrutura multicamada e que, finalmente, podem ou não ser revestidas com papel decorativo impregnado de resina melamínica. Sem dúvida, os painéis de aglomerado de partículas têm muitas aplicações nas indústrias de mobiliário, decoração, construção e acabamento de interiores.

Como fornecedor especializado no controlo do fabrico de painéis de aglomerado de partículas, a IRIS Technology lançou várias aplicações na sua linha de analisadores Visum® que utilizam tecnologia hiperespectral, sobre as quais lhe falaremos a seguir:

Processo de estilha

As aparas de madeira constituem a matéria-prima no fabrico de painéis de aglomerado de partículas e podem ser de diferentes tipos ou origens. Na linha de produção, o sistema de imagem hiperespectral Visum HSI™ da IRIS Technology é capaz de determinar em tempo real a proporção (quantificação) de cada classe ou tipo de aparas, bem como determinar o teor médio de humidade das aparas que passam pela correia transportadora e detetar corpos estranhos superficiais que não são controlados por raios X, como borracha, plásticos ou outros de menor densidade.

Como a matéria-prima é maioritariamente cortada em estilhas em estado húmido e, de acordo com a origem e o tipo de madeira, existe variabilidade em termos de teor de humidade, dispor de informação precisa e objetiva em tempo real é uma ferramenta útil para ajustar os processos subsequentes de desfibramento e secagem.

Colagem – Quantificação ou Classificação do teor de ureia-formaldeído

Sistemas hiperespectrais na indústria da madeira

No processo de colagem são aplicadas numerosas colas, aglutinantes ou resinas como a ureia-formaldeído, entre as mais difundidas pelas suas enormes vantagens na produção de aglomerado de partículas. A mistura das aparas de madeira com os adesivos determina a consistência e a qualidade do painel resultante da prensagem.

O analisador Visum HSI™ permite a monitorização em tempo real, a classificação, a quantificação e a determinação da distribuição espacial deste composto adesivo sem necessidade de técnicas destrutivas ou laboratoriais, detectando assim anomalias para otimizar o processo de colagem ou a formulação.

 

Prensagem e cura dos painéis

O processo de prensagem não é um processo uniforme, uma vez que, em grande medida, a cura dependerá da variabilidade existente nas fases subsequentes do processo de fabrico. Na IRIS Technology, verificamos que a indústria da madeira utiliza diferentes escalas para determinar a qualidade da cura das tábuas e que atualmente se estende a algumas amostras produzidas por lote e destrutivas.

Também através dos sistemas hiperespectrais da IRIS, é possível observar e classificar o fator de cura de painéis completos, unidade a unidade, obtendo informação química e espetral de cada pixel observado pelo sistema, tornando-se um instrumento crucial no controlo de qualidade final do painel de partículas.

NIR dans l'industrie du bois

Impregnação – Controlo da humidade em linha

Finalmente, a impregnação é o processo através do qual a camada de papel que actua como revestimento decorativo para o aglomerado de partículas é impregnada. A humidade é o principal fator de qualidade neste caso, uma vez que acabará por afetar a qualidade e a durabilidade da impregnação. Neste ponto, os sistemas hiperespectrais de imagiologia Visum HSI™ são capazes de determinar a homogeneidade e quantificar a humidade, de modo a poderem detetar e corrigir desvios ou anomalias que resultarão em perdas, reclamações e devoluções.

NIR dans l'industrie du bois

Para mais informações sobre nós, os nossos sistemas hiperespectrais e aplicações, contacte-nos através do endereço info@iris-eng.com.

De IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-pt-pt, Pharma-4-0-pt-pt 31 Março 2022

Tecnologia NIR e espetroscopia Raman: introdução e aplicações na indústria farmacêutica

espectroscopia raman tecnologia nir
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No artigo que se segue, abordaremos as principais aplicações da tecnologia NIR e espetroscopia Raman, em tempo real, para o controlo de processos de fabrico e de qualidade, tanto em instalações piloto – em sintonia com o conceito de Quality by Design (QbD) – como em escalas industriais. Além disso, este artigo pretende ser um ponto de partida para os profissionais da indústria levantarem questões sobre como otimizar o controlo com tecnologias analíticas de processo (PAT) para uma gestão eficiente e implementação de um modelo de fabrico contínuo.

 

Espectroscopia Raman e NIR

Ambas as tecnologias têm em comum o facto de serem técnicas fotónicas – tiram partido das propriedades dos fotões ou da luz e da sua interação com a matéria – de diagnóstico e não destrutivas, permitindo a obtenção de informação química e estrutural em segundos de praticamente qualquer material ou composto orgânico ou inorgânico. Por isso, a sua utilização em laboratórios está muito difundida em diferentes indústrias e são técnicas analíticas conhecidas pelos profissionais de controlo de qualidade.

Para quem não é profissional de laboratório ou está a entrar na área, é essencial começar com alguns breves conceitos e exemplos para compreender as suas aplicações.

A espetroscopia Raman é uma técnica baseada na dispersão inelástica da luz. A dispersão inelástica ou Raman ocorre quando a energia se altera durante a colisão entre a luz monocromática e a molécula e, por conseguinte, a frequência da luz dispersa também se altera. Estas alterações fornecem informações sobre a identidade e a estrutura molecular das amostras ou do material que está a ser analisado.

A espetroscopia de infravermelhos próximos (NIR) é uma técnica baseada na interação entre a radiação electromagnética e a matéria, na gama de comprimentos de onda de 780-2500 nm. Estas radiações absorvidas podem ser relacionadas com diferentes propriedades da amostra, fornecendo informações qualitativas e quantitativas. A gama do infravermelho próximo é caracterizada por sobretons fracos e bandas combinadas resultantes das fortes vibrações fundamentais das ligações O-H, C-H, C-O, C=O, C=O, N-H e grupos metal-OH na gama do infravermelho médio.

No entanto, tanto os aparelhos de espetroscopia Raman como os de espetroscopia NIR em tempo real são aparelhos ópticos (de visão) que funcionam com inteligência artificial. A informação que recolhem do espetro do objeto analisado é interpretada por um modelo matemático – quimiometria – chamado “modelo preditivo” que diz ao sistema o que está a ver. Um exemplo muito simples: se quisermos controlar o teor de Paracetamol de uma forma de 1mg, o modelo matemático que analisa o processo deve saber correlacionar o espetro correspondente a esse valor e, para isso, deve saber o que é 0,8 – 0,9 – 1,1 e assim por diante na gama de interesse a controlar. O modelo preditivo é um modelo matemático que essencialmente correlaciona um espetro com um valor de referência. Este valor de referência resulta da análise laboratorial tradicional.

 

Vamos ao que interessa: para que servem estes sistemas na minha fábrica?

Aplicações da tecnologia NIR em tempo real:

1) Identificação de matérias-primas: A identificação de matérias-primas é uma tarefa de rotina na indústria farmacêutica. Estes testes são efectuados antes de os materiais serem processados, de modo a evitar erros tanto quanto possível e, assim, poupar tempo e dinheiro. Este teste de materiais aplica-se não só a materiais adquiridos (por exemplo, excipientes), mas também a algumas transferências internas de materiais, por exemplo, APIs fabricados noutra fábrica. Este último é muito importante a ter em conta quando se pergunta porque é que temos problemas em misturar algumas formulações com determinadas matérias-primas.

2) Homogeneização: Uma vez identificadas e pesadas, as matérias-primas requerem normalmente a homogeneização dos diferentes componentes. Esta é uma etapa crítica no fabrico de produtos farmacêuticos em estado sólido, uma vez que tem um impacto direto na qualidade e homogeneidade do produto final. O processo de homogeneização é principalmente afetado pelas propriedades físicas, como o tamanho, a forma e a densidade das partículas. O ponto final da mistura e a homogeneização não são a mesma coisa, nem em termos de regulamentação de acordo com a Agência Europeia de Medicamentos (EMA). A partir da IRIS Technology tentamos sensibilizar para este ponto, que por vezes é confundido, para fornecer soluções de controlo em linha que sejam homólogas aos protocolos de controlo estabelecidos pela regulamentação europeia e espanhola.

3) Granulação e dimensionamento: Por vezes, os diferentes ingredientes da formulação não se misturam bem e segregam-se durante a homogeneização. Por isso, é desejável granular os ingredientes em pó por compressão, granulação seca ou na presença de um aglutinante em condições húmidas. A maioria das utilizações espectroscópicas centra-se na determinação da água durante a granulação húmida ou na secagem após a granulação.

4) Extrusão: A espetroscopia NIR tem sido amplamente utilizada na extrusão a quente para monitorizar o teor de API e o estado sólido dos extrudados e para identificar interacções entre ingredientes.

5) Compressão: Esta fase do processo é a mais próxima do produto final. Por conseguinte, é por vezes mais fácil controlar a qualidade do produto diretamente na prensa, especialmente se houver uma etapa subsequente de revestimento. Nesta altura, o NIR pode também desempenhar um papel importante.

6) Revestimento: O processo de revestimento é uma etapa crucial no fabrico de preparações orais sólidas. De facto, o revestimento pode atuar como um ecrã físico para evitar os efeitos da oxidação, da humidade e das condições de iluminação, a fim de melhorar a estabilidade do produto final ou dos produtos intermédios no processo. O revestimento pode também desempenhar um papel ativo na proteção (gastrorresistência) e na libertação (libertação modificada) do fármaco in vivo. A homogeneidade e a espessura do revestimento são importantes para controlar o tempo de libertação do fármaco. Estão disponíveis muitas técnicas offline para controlar a espessura do revestimento, tais como alterações no peso, altura ou diâmetro dos núcleos dos grânulos/comprimidos revestidos durante o processamento. A tecnologia NIR em linha é especialmente útil para monitorizar revestimentos à base de água e é uma técnica que poupa horas de análise, que discutimos em particular neste outro artigo.

7) Controlo do produto final: Uma parte importante do controlo de qualidade do produto final inclui a análise de todos os lotes produzidos para evitar resultados fora das especificações. Este ponto de controlo, embora seja demasiado tarde para evitar perdas, também pode ser realizado com ferramentas NIR portáteis (handheld) e em apenas alguns segundos analisar dezenas de unidades (homogeneidade, concentrações ou outros parâmetros) na linha de produção.

 

Aplicações da espetroscopia Raman em tempo real

Como veremos a seguir, esta técnica de análise tem algumas aplicações semelhantes à espetroscopia NIR e outras muito diferentes, pois é uma técnica com uma precisão muito superior à NIR e que a IRIS Technology utiliza nos sistemas que fabricamos quando trabalhamos com APIs com concentrações muito baixas (tipicamente <0,5) ou em matrizes aquosas onde a quantidade de água gera muito ruído na análise com equipamentos NIR).

1) Espectroscopia Raman para identificação de API: Uma vez que cada API tem as suas próprias características Raman, a espetroscopia Raman pode identificar de forma rápida e precisa os ingredientes activos, tem um erro de previsão muito baixo e, em alguns casos, tem um limite de deteção tão baixo como ppm.

2) Espectroscopia Raman para a análise quantitativa e qualitativa de formulações: A composição das preparações farmacêuticas é relativamente complexa; no entanto, a espetroscopia Raman continua a ser um dos métodos de deteção rápida se os excipientes forem simples ou apenas uma solução aquosa.

3) Espectroscopia Raman para a deteção de substâncias ilícitas: A espetroscopia Raman pode ser utilizada para a deteção de vestígios devido à sua sensibilidade, rapidez e precisão. Em geral, pequenas quantidades de drogas ilícitas causam incidentes de segurança, e a espetroscopia Raman pode ser utilizada para a deteção de drogas ilícitas.

Tecnologia NIR e espetroscopia Raman

Vantagens da aplicação da tecnologia NIR e Raman nas linhas de produção

Em geral, existem duas vantagens fundamentais da espetroscopia Raman e da tecnologia NIR nas linhas de produção em relação aos métodos laboratoriais tradicionais:

A primeira vantagem seria a monitorização do fabrico contínuo. A indústria farmacêutica funciona principalmente de tal forma que o medicamento final é o resultado de várias etapas de produção independentes. Estas podem também ter lugar em diferentes áreas geográficas, o que implica o transporte e a armazenagem dos diferentes produtos intermédios em contentores até à instalação de fabrico seguinte. Isto aumenta o risco de degradação ao longo do tempo ou devido às condições ambientais (luz, humidade, etc.). Uma forma de resolver este problema é passar do trabalho independente por lotes para o fabrico contínuo, com a ajuda de tecnologias de monitorização, como o equipamento de controlo analítico em tempo real.

Um processo contínuo ou fabrico contínuo é aquele em que os materiais são continuamente carregados no sistema, enquanto o produto final é continuamente descarregado. Ao contrário do fabrico por lotes autónomo, este conceito envolve a ligação total das unidades de produção, com a utilização de sistemas PAT, juntamente com sistemas de controlo de processos para monitorizar e controlar a unidade de fabrico integrada. As unidades de processo contínuo são geralmente mais eficientes, mais produtivas, com volumes reduzidos e menos desperdício em comparação com as unidades de processo clássicas. Por conseguinte, estes tipos de unidades de produção podem responder mais rapidamente à escassez de medicamentos ou a alterações súbitas da procura ou das necessidades (como numa pandemia). Além disso, as suas dimensões reduzidas permitem que sejam transportadas diretamente para onde os medicamentos são necessários. No entanto, é necessário um conhecimento profundo do processo, incluindo as diferentes ligações entre as suas unidades de processamento.

A segunda grande vantagem é a redução do tempo de amostragem e análise, o que é muito importante nos processos biotecnológicos nas suas fases de investigação, desenvolvimento e produção. Até à data, a maioria dos dados é obtida com instrumentos e métodos fora de linha.

Especificamente para Raman, a espetroscopia Raman é uma poderosa técnica instrumental utilizada em vários tipos de análise farmacêutica. A superioridade da técnica depende da molécula de interesse, do nível de concentração, da matriz ou solução, de outras espécies interferentes presentes e do método de amostragem desejado. Para muitas aplicações, a espetroscopia Raman pode ser a melhor resposta para as necessidades de identificação e controlo espetroscópico. O papel da espetroscopia Raman como ferramenta analítica quantitativa está a aumentar devido à simplicidade da amostragem, à facilidade de utilização e à aplicabilidade a sistemas aquosos.

Como fabricantes e integradores de sistemas que operam com espetroscopia Raman e NIR, a IRIS Technology colabora com inúmeras empresas farmacêuticas, alimentares, químicas, entre outras, no desenvolvimento de soluções analíticas e na implementação de sistemas de controlo, em projectos chave-na-mão que vão desde a tecnologia, adaptações que possam ser necessárias, modelação de dados, instalação, validação e até homologação.

Aqui pode encontrar a gama completa de equipamentos analíticos Visum®.

Esperamos que este artigo tenha sido do seu interesse e, como sempre, se tiver alguma dúvida ou mesmo sugestão, pode escrever-nos para info@iris-eng.com.

De IRIS Technology Solutions