Deteção de corpos estranhos na linha de produção

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.

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.

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.

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.

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.