Gli operatori del settore agricolo e dell’imballaggio alimentare conoscono bene l’assoluta importanza dell’analisi, monitoraggio ed ispezione dei prodotti alimentari durante il processo di confezionamento.

Le aziende si trovano ad affrontare grosse sfide, che vanno dall’individuazione di prodotti avariati e di contaminanti come pietre e detriti nei prodotti agricoli all’identificazione di confezioni rotte, non sigillate o con errate etichettature. Fortunatamente tecnologie come quelle dell’imaging SWIR e UV-VIS e, in particolare, l’utilizzo di sensori InGaAs e CMOS offrono oggi varie soluzioni che consentono di raggiungere tali scopi in maniera affidabile ed efficace.

Sfide in ambito di qualità e sicurezza dell’ispezione alimentare

Attualmente telecamere e sensori vengono sempre più integrati in sistemi progettati per migliorare l’ispezione, lo smistamento e la qualità.
Identificando difetti nei prodotti alimentari e negli imballaggi prima che questi vengano spediti. I sistemi di visione possono così evitare che alimenti non sicuri e di bassa qualità raggiungano gli scaffali. Risparmiando alle aziende i costi di restituzione delle confezioni difettose.

Un esempio applicativo è dato dalla produzione del caffè, in cui la visione artificiale gioca un ruolo fondamentale. I chicchi del caffè vengono stesi a terra su telo per l’essiccazione, per poi essere rastrellati e posti in una tramoggia.

Durante questo processo di rastrellamento, sassi o ghiaia rischiano facilmente di mescolarsi ai chicchi e devono quindi essere eliminati prima del confezionamento. Se passassero inosservati e venissero confezionati con il caffè, potrebbero causare problematiche di natura igienico-sanitaria e danni alle macchine macinacaffè. La visione artificiale può essere utilizzata per distinguere oggetti di forma, dimensioni e colori simili. Posizionando camere e rilevatori in punti strategici della linea di produzione, è infatti possibile identificare i materiali sulla base dei loro spettri SWIR, consentendo dunque di distinguere tra chicchi e piccole pietre.

Il ruolo dell’umidità

Il contenuto di umidità può influire notevolmente sulla qualità e sulla durata di conservazione dei prodotti agricoli. Una minima traccia di umidità in eccesso può essere già indicativa di un incipiente sviluppo di muffe. La presenza di ammaccature in frutta o verdura può invece significare che dell’ossigeno è penetrato nella buccia e all’interno dell’alimento. Di conseguenza frutta e verdura ammaccate presentano macchie marroni e/o tenderanno a diventare completamente scure. Anche se nella maggior parte dei casi si tratta di cibo che può essere consumato in sicurezza, frutta e verdura danneggiate possono andare incontro ad una eccessiva maturazione o non risultare esteticamente gradevoli.

In una linea di produzione di mele, ad esempio, queste vengono scansionate con camere InGaAs e CMOS mentre scorrono su un nastro trasportatore. Le camere InGaAs sono in grado di rilevare difetti che iniziano a formarsi sotto la buccia e che l’occhio umano non può individuare, mentre le camere CMOS mostrano difetti visibili.

Per ottimizzare il processo di ispezione e di selezione degli alimenti è necessario posizionare diversi dispositivi di imaging ad alta velocità in punti strategici del nastro trasportatore. I dispositivi scansioneranno automaticamente i prodotti alla ricerca di difetti visibili e invisibili e determinandone l’eventuale scarto prima che raggiungano il punto vendita.

Soddisfare in modo sostenibile la crescente domanda di cibo

Con una popolazione mondiale di 8 miliardi di persone e con una crescita prevista a 9,7 miliardi entro il 2050, le aziende agricole si trovano di fronte alla grande sfida di tenere il passo con la crescente domanda di alimenti mantenendo al contempo standard di qualità elevati. Da qui, la necessità di ottimizzare sempre più il processo di selezione ed ispezione del cibo. La visione umana ha dei limiti in termini di affidabilità, può confondere oggetti di forma, dimensione e colori simili.
Non è in grado di identificare le imperfezioni sotto la buccia di frutti o nell’imballaggio degli alimenti.

Come evidenziato, la visione artificiale può drasticamente ridurre gli errori nello smistamento e nel confezionamento degli stessi, rilevando difetti che l’occhio nudo non sarebbe in grado di individuare.

Soluzioni tecnologiche

Hamamatsu Photonics offre un’ampia selezione di sensori di immagine lineari e ad area, basati sia su tecnologia CMOS che InGaAs, per imaging UV-VIS e IR applicato all’industria degli alimenti.

Oltre ai singoli sensori la line-up di prodotti comprende anche soluzioni modulari e camere InGaAs.

• I sensori di immagine lineari CMOS, con elevata sensibilità dall’UV alla regione del vicino infrarosso fino a 1100 nm, sono disponibili in differenti configurazioni di pixel (da 128 pixel a 4.096 pixel), sensibilità e velocità di linea.
• I sensori di immagine CMOS ad area sono disponibili in varie configurazioni di array, da 30 x 30 pixel a 1.280 x 1.024 pixel.
• I sensori di immagine lineari InGaAs sono adatti allo smistamento in linea dei prodotti agricoli grazie alla loro velocità ed elevata sensibilità. Sono disponibili con diverse lunghezze d’onda di taglio, numero di pixel e velocità di readout delle linee.
• I sensori di immagine ad area InGaAs sono adatti per l’imaging iperspetrale. Caraterizzati da elevato frame rate, basso rumore di letura e alta sensibilità, sono disponibili in varie lunghezze d’onda, configurazioni di pixel e frame rate.
• Le camere InGaAs offrono infine soluzioni plug-and-play utilizzando sensori di immagine InGaAs 1D o 2D. Si tratta anche di semplici soluzioni per una successiva realizzazione di camere multispettrali e iperspettrali (HSI).

L’imaging iperspettrale SWIR è solamente agli inizi per quanto riguarda le applicazioni nei processi alimentari e presenta un grande potenziale. Si tratta infatti di una tecnica in grado non solo di rilevare corpi estranei, ma anche di classificare i gradi di qualità di alimenti come le noci e le mandorle e di identificare gli ingredienti.

PER SAPERNE DI PIù: https://www.hamamatsu.com/eu/en/our-company/career/Hamamatsu_Photonics_Italia.html