Análisis NIR en línea para minimizar los costos de sobreformulación en la producción de alimentos

Análisis de infrarrojo cercano (NIR) es una técnica que se utiliza para medir la composición en muchas industrias, incluidas la agricultura, el procesamiento de ingredientes, los alimentos procesados y las aplicaciones industriales. Las mediciones típicas son la humedad, las proteínas, las grasas, la fibra cruda y otros componentes, así como las mediciones de las propiedades físicas, como la digestibilidad o la dureza.

Hay muchas características de la NIR que la convierten en una técnica muy atractiva para monitorear los procesos de fabricación:

• La NIR es rápida y, por lo general, el análisis de la muestra tarda de unos segundos a 1 minuto.
• No es destructivo y no requiere usar productos químicos peligrosos ni pagar para desecharlos.
• Se requiere poca o ninguna preparación de la muestra.
• Se pueden analizar muchos tipos de muestras, incluidos polvos, suspensiones y sólidos.
• El análisis NIR tiene requisitos mínimos de formación y produce resultados independientes del operador.
• Los análisis NIR son muy precisos y muy repetibles.

Los analizadores NIR se utilizan a diario en miles de plantas de fabricación de alimentos, donde proporcionan datos rápidos sobre la composición de los ingredientes entrantes y el control del producto final durante el proceso de fabricación. Históricamente, la mayoría de los analizadores NIR se emplean en una de las tres áreas siguientes:

1. Ingredientes crudos entrantes. En estas aplicaciones, NIR analiza las materias primas entrantes para determinar los parámetros composicionales y físicos o reológicos. Estos datos se utilizan para calificar los lotes entrantes de materias primas a fin de garantizar el perfil de composición adecuado necesario para respaldar la calidad del producto final. Los datos NIR también se pueden usar para garantizar que los ingredientes cumplan con las especificaciones del contrato y respaldar las reclamaciones sobre materiales que no cumplen con las especificaciones.
2. Análisis de humedad y aceite durante el proceso. En estas aplicaciones, los analizadores NIR de procesos se colocan en o sobre una línea de producción para analizar los productos en tiempo real. La humedad y el aceite son dos parámetros de calidad que se miden fácilmente con los analizadores en línea. Los datos en tiempo real se utilizan para ajustar los parámetros del proceso, como la temperatura del horno o la velocidad del transportador, mediante el control del proceso de retroalimentación.
3. Inspección del producto final. El análisis de los productos finales se puede realizar en línea o mediante muestreo en línea para un examen más exhaustivo de la calidad del producto. Según la instrumentación y el muestreo, se pueden medir la humedad, el aceite y otros parámetros. Si bien la inspección final del producto garantiza la calidad, es un indicador de retraso y no es muy eficaz para controlar el proceso.

Monitorización en línea con analizadores NIR de alto rendimiento

A medida que el mercado mundial de alimentos se ha vuelto cada vez más especializado y competitivo, los fabricantes de alimentos utilizan cada vez más analizadores NIR de alto rendimiento en línea para monitorear la producción y reducir los costos de las materias primas.

El análisis en línea con muestreos frecuentes proporciona los datos en tiempo real que los gerentes de producción necesitan para un control de procesos responsivo. Mover el análisis junto a la línea de producción permite el uso de Tecnología de analizador NIR y calibraciones que pueden medir con precisión los componentes más difíciles, como los condimentos o el azúcar. En muchos procesos, estos ingredientes se aplican con pulverizadores o vasos, lo que puede ofrecer una aplicación y una concentración final inconsistentes. El monitoreo regular en línea de estos ingredientes críticos mejora la calidad del producto y reduce el desperdicio excesivo de formulación. A medida que los precios mundiales de los productos básicos fluctúan y se están produciendo aumentos significativos en 2021, la sobreformulación puede tener un enorme impacto en los resultados finales.

Ejemplos de aplicación

Estos son dos ejemplos que ilustran cómo la inspección en línea puede ofrecer un retorno de la inversión (ROI) inmediato y, al mismo tiempo, mejorar la calidad y la consistencia del producto.

Ejemplo 1: Una planta de cereales para el desayuno de tamaño mediano estaba aplicando azúcar con aplicadores giratorios.

La cantidad de azúcar que termina en el producto final depende de muchos factores, incluida la humedad de la mezcla de azúcares, la humedad, la temperatura del cereal, etc. Como el azúcar es crucial para la aceptación del consumidor, la cantidad de azúcar utilizada se sobreformuló en un 2% (del 10 al 12%) para garantizar una cobertura suficiente de azúcar en el producto final. Al implementar una inspección periódica en línea de las muestras en proceso, este fabricante redujeron su consumo de azúcar en más de un 15%, ahorrando 3000 USD por día.

Ejemplo 2: Un operador de bocadillos aplicó el condimento con boquillas rociadoras sobre una cinta transportadora.

Los gerentes de planta ajustan la carga de condimentos regulando la bomba rociadora, pero los cambios en la consistencia del condimento, las boquillas obstruidas y otros factores pueden influir en la carga de condimentos y hacer que la línea de producción aplique un exceso de condimento para garantizar una cobertura adecuada.

Un analizador SpectraStar™ instalado en la planta de producción se configuró con una calibración personalizada hecha para el condimento. Gracias al monitoreo regular de las muestras de producción, los gerentes de la planta pudieron trabajar más cerca de su objetivo y redujo la sazón en casi un 5%, ahorrando más de 1000 USD por día.

Los dos ejemplos anteriores tenían las siguientes características:

1. El ingrediente crítico se aplicó volteándolo o rociándolo y no por lotes; por lo tanto, el contenido del producto final era variable e inconsistente.
2. El componente medido fue fundamental para la calidad y la aceptación del producto final por parte de los consumidores y representó una parte importante del costo de la materia prima.
3. Se realizaron ajustes para el control del proceso en función de los datos recopilados en línea.

Analizador NIR SpectraStar™ XT

The Unity Scientific Analizador NIR SpectraStar™ XT de KPM Analytics es una solución ideal para aplicaciones en línea, como alimentos procesados y aperitivos, con funciones como:

• Tecnología de monocromador de escaneo que ofrece una señal NIR de la mejor calidad disponible, lo que permite el análisis de parámetros más difíciles, como el azúcar o los condimentos.
• Los operadores obtienen resultados confiables y precisos en menos de un minuto con poca o ninguna preparación de las muestras.
• El XT tiene un diseño independiente con una carcasa sellada y un funcionamiento mediante pantalla táctil que es perfecto para instalaciones en línea.
• El software intuitivo y la fácil operación requieren una formación mínima para que el personal de la planta logre resultados independientes del operador.
• Un analizador SpectraStar XT puede soportar varias líneas de producción, lo que aprovecha la capacidad analítica y multiplica el ROI.
• Se pueden crear calibraciones personalizadas para medir los componentes críticos en productos finales exclusivos o patentados.

Reduzca la sobreformulación para obtener un ROI rápido

Los ejemplos anteriores demuestran cómo el análisis NIR en línea de alto rendimiento puede proporcionar a los productores de alimentos los datos necesarios para reducir con confianza la sobreformulación de ingredientes costosos. La supervisión regular en línea de las líneas de producción de alimentos puede reducir los costos de las materias primas y garantizar una calidad constante del producto para muchas aplicaciones de alimentos procesados.