Monitoraggio in tempo reale durante la lavorazione di prodotti alimentari e farmaceutici
Recenti progressi nell’analisi mediante spettroscopia nel vicino infrarosso insieme a sensori a basso costo, miniaturizzati e idonei allo scopo presenti sul mercato hanno spianato la strada al monitoraggio durante la lavorazione. Nonostante i progressi compiuti nella tecnologia di rilevamento, il potenziale della tecnologia nel vicino infrarosso non è stato ancora del tutto sfruttato. La mancanza di competenze specialistiche ostacola la riconfigurazione di sistemi generici per diversi ambienti di produzione. Portare il laboratorio sulla linea di produzione La stragrande maggioranza dei produttori di prodotti alimentari e farmaceutici estrae campioni di prodotto dalla linea di produzione e li sottopone a un’analisi chimica. Questo processo è costoso e richiede molto tempo ai produttori, dal momento che le informazioni potrebbero giungere troppo tardi per evitare delle perdite. «Un’azione ritardata – il controllo di qualità successivo in laboratorio – potrebbe portare al dover scartare dei prodotti o, ancora peggio, all’immissione sul mercato di prodotti fuori norma», osserva il dott. Timothy Kehoe, coordinatore del progetto. «Portare delle potenti analisi di laboratorio direttamente nella linea di produzione rappresenta un cambiamento di paradigma per l’industria alimentare e per quella farmaceutica. L’analisi della qualità del prodotto ha un maggiore impatto se avviene in tempo reale. Informazioni fondamentali in tempo reale consentono ai produttori di controllare meglio il processo di ispezione e di ottenere la qualità del prodotto desiderata», segnala il dott. Kehoe. Il progetto VISUM, finanziato dall’UE, ha sviluppato un nuovo analizzatore basato sulla spettroscopia che può essere integrato nella linea di produzione. Questo rende possibile l’automazione di un processo di controllo di qualità in cui tutti gli elementi del prodotto subiscono un’analisi non invasiva e fa risparmiare tempo e denaro ai produttori, standardizzando al contempo la qualità. Principio di funzionamento Il conveniente analizzatore VISUM usa una fonte di luce alogena per illuminare il campione. La luce è assorbita in quantità variabili dal campione a particolari frequenze corrispondenti alle frequenze di vibrazione dei legami delle molecole presenti nel campione. Dal momento che i legami per ogni molecola sono differenti, lo spettro di assorbimento infrarosso è specifico per la molecola. La registrazione dell’assorbanza della luce in funzione della lunghezza d’onda consente di generare un’impronta di assorbimento unica per ogni materiale e di studiare la composizione chimica. Questa tecnica è stata ampiamente usata nell’industria come metodo fuori linea per rilevamento e analisi. Per di più, la piattaforma VISUM utilizza complessi metodi chemiometrici per prendere gli spettri grezzi misurati dal dispositivo e trasformarli in risultati significativi. Questi modelli sono costruiti in modo specifico per il cliente usando dei campioni noti, o indifferentemente i dispositivi possono funzionare con modelli forniti dal cliente. Il dispositivo elimina inoltre il bisogno di una calibrazione esterna. Grazie al suo stabile standard di calibrazione integrato, esso previene l’interruzione del processo di misurazione, consentendo delle continue misurazioni in linea. «Gli analizzatori basati sulla spettroscopia a infrarossi sono solitamente molto stabili e forniscono letture accurate in laboratorio. Tuttavia, la sfida è quella di integrarli nella linea di lavorazione, e di garantire che siano in grado di fornire misurazioni affidabili quando operano in ambienti di produzione difficili e dinamici», osserva il dott. Kehoe. «Questo è ciò che ci distingue dalla concorrenza in questo campo». La base per l’Industria 4.0 Il fattore decisivo per spianare la strada a una diffusa adozione è rappresentato da un’integrazione di successo della spettroscopia a infrarossi nelle linee di produzione e nella fornitura senza interruzioni dei dati di lavorazione acquisiti all’industria sotto forma di conoscenze o intelligenza. «Abbiamo una visione della lavorazione “basata sulla conoscenza”, e questa è assolutamente in linea con il paradigma dell’Industria 4.0 che riguarda essenzialmente il portare l’intelligenza nell’industria», conclude il dott. Kehoe.
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