Sistemas de Visión Espectral Aplicados al Control de Procesos Alimentarios

El progreso del sector de la alimentación en los últimos 20 años ha sido espectacular, habiendo pasado el consumidor de comprar materias primas frescas con pocos controles de calidad a adquirir productos procesados y elaborados, muchos de ellos listos para consumir, con una vida útil larga y con unos controles de calidad y seguridad muy estrictos.

Uno de los aspectos clave que ha influido para llegar al elevado nivel tecnológico y de seguridad alimentaria que tenemos en la actualidad es el aumento de los controles de calidad y seguridad que se realiza tanto en las materias primas como en productos semielaborados o en el producto final. Se ha pasado de realizar controles visuales y algunas analíticas de muy pocas muestras a automatizar el control de calidad mediante sistemas de inspección y medida mediante técnicas rápidas y no destructivas, que permiten tener controlada toda la producción.

De entre las diferentes técnicas de medida rápida y no destructiva, las tecnologías ópticas son las que más se han desarrollado, principalmente por su rapidez, su inocuidad al interactuar con los alimentos y su bajo coste en comparación con otras.

Las tecnologías ópticas han avanzado mucho en estos últimos años y hay diferentes disciplinas que son de aplicación para el control de calidad e incluso como tratamiento para mejorar propiedades de los alimentos. La visión artificial es un ejemplo de aplicación de éxito de una tecnología óptica, en el sector alimentario, la espectroscopia del infrarrojo es otro caso de referencia, y otras muchas como la visión espectral, la visión láser o la radiación ultravioleta.

La línea que se está investigando en este proyecto es la aplicación de la visión espectral, tecnología que combina las ventajas de la inspección mediante análisis de imagen con las ventajas de la espectroscopia, que obtiene información de la composición química de las muestras analizadas.

En este proyecto se han identificando diferentes casos de aplicación en la industria alimentaria y al mismo tiempo se ha realizado una revisión del estado actual de la tecnología. Actualmente se están investigando y desarrollando sistemas de inspección de visión espectral: por una parte a nivel de implementación hardware (ópticas, cámaras, iluminación, procesadores, espectrómetros, etc.) y por otra a nivel de implementación software (rutinas de manejo de los datos hiperespectrales, algoritmos de análisis de imagen, programas de análisis estadístico, algoritmos de clasificación, etc.). Actualmente, se están realizando ensayos con los sistemas desarrollados con muestras reales de los casos de aplicación seleccionados, generando bases de datos hiperespectrales que están siendo analizadas minuciosamente mediante las técnicas de análisis implementadas. Los resultados están siendo difundidos a través de diferentes vías para que puedan llegar a las empresas y conozcan las posibilidades que esta tecnología ofrece.

El objetivo principal del proyecto consiste en explorar la aplicación de nuevas tecnologías ópticas en el sector agroalimentario. Actualmente ya se ha iniciado una línea de investigación relacionada con la medida de propiedades físico-químicas de los alimentos mediante nuevas tecnologías ópticas. Está línea es la que se engloba bajo el título del proyecto: “Investigación y Desarrollo de Sistemas de Visión Espectral Aplicados al Control de Procesos Alimentarios”. Se trata por tanto de aplicar técnicas que combinen la visión artificial con la espectroscopia infrarroja para poder medir propiedades que sean de difícil medida con las tecnologías actualmente disponibles.

La visión es una técnica que sólo permite representar digitalmente los productos inspeccionados e identificar propiedades relacionadas con el aspecto como son la forma, el tamaño y otras muchas propiedades morfológicas. La espectroscopia es una técnica que permite analizar la interacción de la luz con la materia y relaciona esa interacción con su estructura y composición. Combinando ambas técnicas, es posible obtener información visual de los productos inspeccionados, pero también información de las características químicas de cada porción de dichos productos. La combinación de estas dos técnicas es un único dispositivo es lo que se conoce como visión hiperespectral.

La potencialidad de esta técnica en el campo de la alimentación es enorme, ya que permite automatizar el control de procesos en función de las propiedades físicas y químicas de los productos, clasificar los productos en función de sus propiedades nutricionales, o detectar materias extrañas de composición diferente a la de los ingredientes de la receta que se esté elaborando, etc.

En este proyecto se ha establecido una línea de cooperación conjunta entre AINIA y AIDO para aunar sinergias en tecnologías, conocimiento y campos de aplicación. Gracias a esta unión se ha conseguido desarrollar una base de conocimiento profunda relacionada con las nuevas tecnologías ópticas, sus características, su potencialidad, las particularidades de su aplicación a casos prácticos industriales concretos, obteniendo nuevos sistemas para realizar experimentación, ensayos y pruebas que permiten analizar a escala piloto la viabilidad de las tecnologías ópticas para abordar problemas no resueltos en la actualidad en la industria alimentaria.

Los resultados que se están obteniendo se  están transfiriendo a la industria con la finalidad de que en un futuro cercano incorporen los nuevos procedimientos de visión espectral en los procesos de producción y control de las empresas para obtener productos alimentarios con mejores características y, al mismo tiempo,  con un menor coste de producción y control.

Por otra parte, los resultados que se obtienen se están transfiriendo al tejido industrial mediante acciones de difusión en medios de comunicación de amplia repercusión, a través de publicaciones sectoriales, en congresos y jornadas específicas, a través de Internet mediante acciones dirigidas y en visitas personalizadas a empresas objetivo.

A través de este proyecto se están desarrollando nuevas técnicas de inspección basadas en las últimas tecnologías ópticas que permiten mejorar el control de calidad de los productos alimentarios.

Mediante un mayor control de los productos alimentarios es posible aumentar el control de calidad reduciendo los costes del mismo. Además, este tipo de tecnología está permitiendo garantizar que los productos finales que llegan al consumidor tengan un nivel de calidad y de seguridad mayor que el que tienen en la actualidad, con los que las empresas productoras de alimentos que están empleando dicha tecnología ofrecen productos con un valor añadido para poder competir en mejores condiciones en el mercado internacional.

Este proyecto se enmarca dentro de nuestra línea de trabajo en tecnologías electrónicas, de la comunicación y de la información con aplicación directa en calidad y seguridad alimentaria.

El proyecto está cofinanciado por está cofinanciado por el Instituto de la Pequeña y Mediana Industria de la Generalitat Valenciana (IMPIVA) y los Fondos FEDER, dentro del Programa de Ayudas a la I+D dirigidas a Institutos Tecnológicos.

Aunando la dilatada experiencia en visión artificial y análisis de imagen de AIDO con la amplia experiencia en espectroscopia aplicada al control de calidad de alimentos de AINIA, los resultados del proyecto son muy interesantes y tienen un gran potencial de aplicación en la industria alimentaria de la Comunidad Valenciana.

Para más información sobre los proyectos de investigación de ainia mándenos un e-mail a [email protected], o llame al departamento comercial de ainia (96 305 25 05)