Categoria: Digitalization

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
Digitalization-pt-pt, Industry-4-0-pt-pt 4 Março 2022

Mitigate variations and optimise critical product parameters?

hiperespectral NIR spectroscopy donuts fat content nir
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In this article we will address two recurring issues in food production: mitigating variations in the physical-chemical composition of the product by controlling critical nutritional values and how these parameters can be optimised with online tools. Finally, we will address a case of application of hyperspectral NIR technology within the industrial bakery sector and the control of a critical input in this industry, fat.

nir hiperespectral

The Hyperspectral technology discussed in this article is an extension of traditional artificial vision in two ways: Firstly, instead of the usual three colour channels in artificial vision, hyperspectral imaging uses up to hundreds of channels, making it possible to see very subtle differences. Secondly, hyperspectral cameras often have an extended spectral range beyond the visible, i.e. into the infrared, where the chemical composition is much more evident than in the visible range. Therefore, hyperspectral imaging can be seen as a paradigm shift in vision systems and as a source of abundant, high-quality data to feed vision systems based on artificial intelligence algorithms. In practice, having a hyperspectral camera is equivalent to having a spectrophotometer in every pixel.

Until now, however, the use of this technology has been limited to very specific environments: military applications and research laboratories. IRIS is a pioneer in extending the use of this technology beyond such environments, in order to exploit its enormous potential in industrial environments. In this sense, it is not enough to have a suitable camera, but each specific application requires integration work and the development of the appropriate machine learning solution. IRIS specialises in both areas.

While the technology has numerous applications in different industries and processes, we will talk about the industrial bakery sector, where it is essential to control the fat content, not only because consumption trends demand it, but also because large variations in the fat value result in cost overruns, explained by the suboptimal use of the raw material – oil – as well as unexpected changes in the palatability of the product when the input is well above or below the optimal value.

What happens is that, with current laboratory techniques to control the fat value, such as the Soxhlet method, which involves several hours, it is never possible to notice these variations and rectify the process in real time, as it is an off-line method, which requires specific sampling, preparation, inputs and personnel and especially time for its results, This makes it incompatible with the idea of standardising the product, the use of raw materials and particularly with any attempt to optimise the critical quality parameters in the production process, which can only be done by having continuous measurement – and information – and a minimum margin of error.

The latter is interesting to clarify and happens with different parameters in different foods that are manufactured, such as moisture, fat, sugars, seasonings or others, where there is an “optimal” value in the quality vs. production costs equation, but difficult to achieve due to the lack of real time measurement and information of the chemical composition of the product. For example, if as a manufacturer, I know the moisture value of my production in real time and the error of that measurement is very low, there is margin and possibility to adjust the formulation of the product to that ideal value; otherwise, with an off-line method, it would be a high risk decision and difficult to control.

An application case:

A major customer in the industrial bakery sector needed to mitigate variations in fat content and optimise its use in the process. Changes in the product were observed that could hardly be explained by formulation changes. Therefore, a study was started to see which processes were producing these changes. The study is slow and complicated because he lacks a tool that allows him to quickly measure the fat content in order to be able to relate it to changes in his processes.

 

The installed industrial Visum HSI™ system operates in the infrared range. It allows inspection in terms of fat content on a unit-by-unit product basis. IRIS Technology Solutions’ integrated software and chemometrics tools enable the user to self-calibrate the device to changes in product composition and it is seamlessly interfaced with plant information systems.

As a result, the client was able to determine the point in the process where fat variations were generated by measuring and adjusting in real time the recipe and save 1.5% of oil in the process.

Like all IRIS Technology equipment, it is multi-parametric, so it can simultaneously provide, based on the same reading, information on multiple parameters, not only quantitative (e.g. moisture or sugar content or unit size), but also qualitative (e.g. degree of cooking or morphological variations).

 

If you want to know more about NIR spectroscopy hiperespectral and its applications to other processes, products and industries, please contact us at info@iris-eng.com.

De IRIS Technology Solutions
Big-data-pt-pt, Digitalization-pt-pt, Pharma-4-0-pt-pt 2 Fevereiro 2022

Artificial Intelligence as a Predictive Maintenance tool

maintenance prédictive
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Artificial Intelligence as a Predictive Maintenance tool

Together with the company mAbxience, specialized in the development, manufacture and marketing of biopharmaceuticals, we developed data models based on supervised machine learning techniques that after 4 years of work resulted in an AI-based Predictive Maintenance System in the plant facilities of the water for injections (WFI) process of mAbxience in Spain, published in the January-February Edition of the Pharmaceutical-Engineering Magazine.

The work demonstrates the effectiveness of machine learning models, built from the information generated by 31 sensors, 14 alarms and water quality indicators, to identify and predict anomalies within a warning time window (14 days) that is feasible for the preventive and predictive maintenance teams to make the corresponding adjustments in the areas and components of the plant identified by the algorithm.

Initial results show that the models are robust and able to identify the chosen anomalous events. In addition, the rule induction approach to machine learning (a technique that creates “if-then-else” rules from a set of input variables and one output variable) is “white box”, which means that the models are easily readable by humans and can be deployed in any programming language.

IRIS thanks mAbxience and the WFI plant technicians for their collaboration.

Read the full article here.

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Industry-4-0-pt-pt, Innovation-pt-pt 24 Janeiro 2022

IRIS Technology develops the first industrial system for the chemical control and inspection of melamine boards

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IRIS Technology, a Spanish engineering company that manufactures photonic solutions for online quality control, has developed the first industrial system for real-time quality control of melamine or particle boards with NIR and hyperspectral technology.

 

The wood industry, and consequently the furniture and furnishing industry, is a sector that continues to grow by leaps and bounds worldwide, with a year-on-year increase of 6.5%, still boosted by the increase in consumption during the pandemic. So, not surprisingly, technology is accompanying the industry in this growth by combining production and operations techniques with smart technologies such as photonics, analytics and artificial intelligence brought about by Industry 4.0.

 

The new chemical vision industrial system, manufactured and patented by IRIS Technology, uses NIRS (Near Infrared Spectroscopy) technology and machine learning together with chemometric models to analyse the composition of each melamine board unit produced, non-invasively, It can quantitatively analyse the distribution of the moisture parameter on the impregnation line and classify the curing level of each board in order to detect defects early, correct factory processes and reject or remanufacture boards.

 

Until now, the control of this type of parameters in the melamine production process was only carried out through destructive laboratory methods and visual inspection, implying a high cost for the manufacturer and the difficult -if not impossible- inspection of all the units produced. This new technological application stands as a solution for the inspection of this type of boards, thus reducing defective units, losses, claims and consequently improving the brand image of the manufacturer.

 

For more information please contact IRIS Technology www.iris-eng.com

Contrôle des produits chimiques
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Digitalization-pt-pt, Industry-4-0-pt-pt 20 Janeiro 2022

Real-time Brix control with NIR technology: a competitive factor for production and commercialisation.

Contrôle du degré Brix
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In the fruit and vegetable industry, as well as for fruit products (juices, purees, concentrates, among others), a critical value either to determine quality standards, commercialisation, ripeness or to adjust the recipe of certain food preparations, are the Brix degrees. In this article we will talk about this, how this control is currently carried out in certain industries and how Brix degrees can be controlled in real time with NIR technology and its benefits.

 

The Brix degree (ºBx) is a parameter strongly correlated with the content of soluble solids and, in particular, sugars, therefore, and because it is relatively easy to measure, it is often used as a process and quality control criterion. In many cases, the acceptance criterion for semi-products and products is simply based on a certain threshold value expressed in Brix.  In the case of fruits, the quotient of Brix to total acidity is the usual, and even legal, criterion for determining the degree of ripeness.

 

Currently, in the vast majority of the industry, this ºBx control is carried out by traditional laboratory methods, where “representative” samples are taken from a batch and subjected to a conventional destructive technique such as refractometry or HPLC analysis. This traditional method, in addition to having a cost (of specialised personnel, time and equipment), is not sufficient to cope with the high variability in the quality attributes present in fruit and vegetable batches, nor with the need of the fruit and vegetable processing industry to monitor this parameter in real time and be able to adjust the other components of the “recipe” of its product, according to the parameter of interest. In other words, monitoring this parameter online for the processing industry means optimising all process inputs and standardising the quality of the final product. For fruit and vegetable growers, analysing ºBx with a portable Visum Palm™ NIR analyser, for example, is useful to save laboratory time, determine their marketability and even improve the terms of trade with their customers and guarantee more quality to the domestic and export market. At the same time, a NIR analyser, in any of its versions, is capable of performing, depending on its concentration, added measurements such as total acidity, pH and the concentration of other analytes of nutritional or organoleptic interest.

 

An application case

A major producer of fruit-based food preparations, occasionally enriched with dairy products, in order to be able to standardise its products to meet the requirements of its customers – supermarket chains – requested an in-line solution, flexible enough to be compatible with its wide range of products.

 

This solution, based on a Visum NIR In-Line™ analyser for liquids, included not only the Visum In-Line hardware and its adaptation to the characteristics of its line, but also at software level the development of a library of predictive models capable of continuously determining the Brix and pH of different “families” of products with respective maximum inaccuracies of 0. 5 for ºBx and 0.1 pH, which constituted a global and adequate solution for making technological decisions in real time to guarantee the standardisation of the product and its quality within the limits required by the client.

De IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-pt-pt, Sem-categoria 3 Janeiro 2022

Real-time moisture control in breads, doughs and toast?

en temps réel
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In the industrial bakery and pastry sector, the moisture of bread and pasta doughs is a parameter that requires exhaustive control, since changes in product moisture affect phenomena such as honeycombing, type of crust, or consistency, as well as alterations in conservation and the effect of time during the supply chain, from the factory to the end consumer. In this article we will talk about real-time moisture monitoring, the scope of infrared spectroscopy (NIR) at different points of the process and we will share an application case of automatic control in the manufacture of toast at the exit of the oven.

The current reference laboratory method for determining the % moisture content is the gravimetric method, which consists of drying a sample and measuring the weight loss (water difference). This method can take from several minutes to hours if stoves are used. It is therefore a resource-intensive method (personnel, equipment, materials and time) that directly affects efforts and the possibility of being able to optimize the nutritional parameter – moisture – of the product.

In the bread and bakery industry, moisture references are obtained at different stages of the manufacturing process in order to ensure compliance with standardized quality criteria, which can be synthetically grouped as follows:

Quality control of raw materials and ingredients. They can be used to verify that raw material arrivals are in compliance and to verify the quality of whole and milled grains, which affects the quality of the final product.

Quality control of bakery mixes and doughs. They can be used during production to measure flour yield, water absorption during the milling process, dough fermentation time and to determine the composition of the baking mix (% moisture, protein and ash).

Quality control of finished products. They can be used to control the quality of the finished product at the end of production or on the packaging line, ensuring compliance with legal compositional requirements, or provide data for nutritional labeling.

NIR (near infrared) technology is able to optimize all measurements in real time, either by monitoring with a portable analyzer, as in the case of the Visum Palm™, or by ensuring continuous control on the conveyor belt, cooler, or in the mixing tank with a Visum NIR In-Line™ analyzer, working in this case connected to the line’s management systems and PLC to control the manufacturing process or rectify in real time any malfunctions.

An application case, control of the baking process.

A mini-toast manufacturer needed a method to determine the humidity of the toast at the oven exit in real time, to mitigate the effects of the analysis time variable that made it impossible to rectify the baking temperature and therefore lost production batches that were not in accordance with the manufacturer’s specifications.

The problem of humidity in toast is that when humidity values are below 3.5%, the toast is fragile and tends to break during transport or handling, and when humidity is above 4.5%, the toast loses its crispiness. Continuous NIR technology makes it possible to optimize the parameter of interest.

For practical purposes, a predictive moisture model was made from samples and reference values from the customer’s laboratory, and since infrared spectroscopy is particularly sensitive to the presence of water, the same model could at the same time predict moisture in different varieties of the same customer’s product. The resulting model has a correlation coefficient close to 1 (0.99), indicating its accuracy. Connected to the PLC, the system identifies the product and instantly configures the analyzer to monitor the parameter of interest.

Finally, a Visum NIR In-Line™ continuous NIR analyzer was installed on the conveyor belt at the oven exit to determine the moisture value per area and, connected to the oven PLC, to rectify the burner temperature and provide real-time process/product information.

Instead of working with Vis-NIR, with the Visum HSI™ NIR (900-1700 nm) it would have been possible to analyze product unit by product unit, adding to the moisture analysis parameters such as color, homogeneity of components, spatial distribution of components, detection of foreign bodies (metals, plastics, cartons, etc.) or other critical process parameters. Needless to say that a single analyzer can perform countless predictions simultaneously, moisture, fats, proteins, sugars, etc. But this was not the case, we will tell you about it in another article.

I hope you have found this article on moisture monitoring with on-line NIR spectroscopy useful and we invite you to send us your comments and suggestions to our e-mail address news@iris-eng.com.

—
Joel Valdés Bravo
Technical Disclosure
IRIS Technology | Visum

 

De IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-pt-pt, Innovation-pt-pt, Pharma-4-0-pt-pt 27 Outubro 2021

Pre-release: The new Visum Raman analyzer will go on pre-sale to a small number of pharmaceutical companies.

Le nouvel analyseur raman
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IRIS Technology presents in the latest edition of Farmespaña Industrial Magazine – Farmaforum Special – its line of PAT analyzers for the pharmaceutical industry with a great novelty for the industry, the expectation for the launch of its Raman analyzer, which will be available both to work at-line or integrated to the line, for the beginning of next year, and whose official launch will begin with a pre-sale stage to a limited number of Spanish pharmaceutical companies.

 

“Our industry knowledge and PAT experience have led us to develop this new member of our Visum family of spectroscopic analyzers, mainly to meet many needs for in-line formulation control, where the particularities of each project and the chemometric modeling work behind each one of them is extremely complex,” said Alejandro Rosales, Science and Technology Manager at IRIS.

 

IRIS Technology’s technical teams are currently working on expanding Raman analyzer applications to processes at different stages of the drug manufacturing industry prior to launch, and invite pharma companies interested in particular applications to perform ad-hoc modeling at no cost.

 

Visum Raman achieves a signal-to-noise ratio far superior to its market competitors because, thanks to its temporal resolution, it physically mitigates the undesirable effects of fluorescence, making it possible to extend the range of applications in the pharmaceutical industry beyond identification.

 

“It is important to us that the Visum Raman, like its NIR siblings, is strongly oriented to the process and production industry, and helps operators and technicians in the factory to make technological decisions at the line and in real time. For this reason, we have already been collaborating with some companies in response to particular challenges, but with a strong transversality to other products and processes. In relation to the reasonable technological uncertainty that this type of industrial-scale projects always generate, at IRIS we work under the “proof of concept” scheme, i.e., we previously validate the success of the project on a reduced scale and in comparison with the criteria agreed with the client”, remarked the Deputy Director of IRIS, Joan Puig.

 

Do you have a challenge for our Raman analyzers? Do you want to participate in the pre-sale? Write to us here.

 

De IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-pt-pt, Pharma-4-0-pt-pt 4 Outubro 2021

IRIS presents new PAT applications for the pharmaceutical industry

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IRIS Technology presents in Farmespaña Industrial applications of its PAT analyzers for the pharmaceutical and dermo-cosmetic industry.

Real-time content uniformity.

Real-time bioavailability.

Fluorescence-free Raman.

Read the complete note here.

De IRIS Technology Solutions
Digitalization-pt-pt, Industry-4-0-pt-pt 9 Setembro 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.

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