Analyse NIR en ligne pour minimiser les coûts de surformulation dans la production alimentaire

Analyse dans le proche infrarouge (NIR) est une technique utilisée pour les mesures de composition dans de nombreux secteurs, notamment l'agriculture, la transformation des ingrédients, les aliments transformés et les applications industrielles. Les mesures habituelles concernent l'humidité, les protéines, les matières grasses, les fibres brutes et d'autres constituants, ainsi que les mesures des propriétés physiques, telles que la digestibilité ou la dureté.

De nombreuses caractéristiques du NIR en font une technique très intéressante pour la surveillance des processus de fabrication :

• Le NIR est rapide et prend généralement de quelques secondes à 1 minute pour l'analyse des échantillons.
• Il est non destructif et ne nécessite aucun produit chimique dangereux à utiliser ou à éliminer.
• Peu ou pas de préparation des échantillons est requise.
• De nombreux types d'échantillons peuvent être analysés, notamment les poudres, les boues et les solides.
• L'analyse NIR nécessite peu de formation et produit des résultats indépendants de l'opérateur.
• Les analyses NIR sont très précises et hautement répétables.

Les analyseurs NIR sont utilisés quotidiennement dans des milliers d'usines de fabrication de produits alimentaires où ils fournissent des données rapides sur la composition des ingrédients entrants et le contrôle du produit final en cours de fabrication. Historiquement, la majorité des analyseurs NIR sont utilisés dans l'un des trois domaines suivants :

1. Matières premières entrantes. Dans ces applications, le NIR analyse les matières premières entrantes pour en déterminer les paramètres compositionnels et physiques ou rhéologiques. Ces données sont utilisées pour qualifier les lots entrants de matières premières afin de garantir le profil de composition approprié nécessaire pour garantir la qualité du produit final. Les données NIR peuvent également être utilisées pour garantir que les ingrédients répondent aux spécifications du contrat et étayer les allégations concernant des matériaux non conformes aux spécifications.
2. Analyse en cours de fabrication de l'humidité et de l'huile. Dans ces applications, les analyseurs NIR de procédé sont positionnés dans ou au-dessus d'une ligne de production pour une analyse des produits en temps réel. L'humidité et l'huile sont deux paramètres de qualité qui peuvent être facilement mesurés à l'aide d'analyseurs en ligne. Les données en temps réel sont utilisées pour ajuster les paramètres du processus, tels que la température du four ou la vitesse du convoyeur via le contrôle du processus par rétroaction.
3. Inspection finale du produit. L'analyse des produits finaux peut être effectuée en ligne ou par échantillonnage en ligne pour un examen plus approfondi de la qualité des produits. En fonction de l'instrumentation et de l'échantillonnage, l'humidité, l'huile et d'autres paramètres peuvent être mesurés. Bien que l'inspection finale du produit garantisse la qualité, elle constitue un indicateur tardif et peu efficace pour contrôler le processus.

Surveillance en ligne avec des analyseurs NIR à haute performance

Alors que le marché alimentaire mondial est de plus en plus spécialisé et compétitif, les fabricants de produits alimentaires utilisent de plus en plus d'analyseurs NIR performants en ligne pour surveiller la production et réduire les coûts des matières premières.

L'analyse en ligne avec échantillonnage fréquent fournit les données en temps réel dont les responsables de la production ont besoin pour un contrôle réactif des processus. Le déplacement de l'analyse à proximité de la chaîne de production permet d'utiliser Technologie d'analyseur NIR et des étalonnages permettant de mesurer avec précision des constituants plus difficiles, tels que les assaisonnements ou le sucre. Pour de nombreux procédés, ces ingrédients sont appliqués à l'aide de pulvérisateurs ou de gobelets, ce qui peut entraîner une application et une concentration finale irrégulières. La surveillance régulière en ligne de ces ingrédients essentiels améliore la qualité du produit et réduit les déchets liés à la surformulation. Alors que les cours mondiaux des matières premières fluctuent et que des augmentations importantes se produisent en 2021, la surformulation peut avoir un impact énorme sur les résultats financiers.

Exemples d'applications

Voici deux exemples qui illustrent comment l'inspection en ligne peut générer un retour sur investissement (ROI) immédiat tout en améliorant la qualité et la cohérence des produits.

Exemple 1 : Une usine de céréales pour petit déjeuner de taille moyenne appliquait du sucre à l'aide d'applicateurs à tambour.

La quantité de sucre qui se retrouve dans le produit final dépend de nombreux facteurs, notamment de l'humidité du mélange de sucres, de l'humidité, de la température des céréales, etc. Le sucre étant essentiel à l'acceptation du produit par les consommateurs, la quantité de sucre utilisée a été surformulée de 2 % (de 10 % à 12 %) afin de garantir un enrobage de sucre suffisant sur le produit final. En procédant à une inspection régulière en ligne des échantillons en cours de fabrication, ce fabricant ont réduit leur consommation de sucre de plus de 15 %, économisant 3 000 dollars américains par jour.

Exemple 2 : Un exploitant de snacks a appliqué l'assaisonnement à l'aide de buses pulvérisatrices sur un tapis roulant.

Les directeurs de l'usine ajustent la charge d'assaisonnement en régulant la pompe du pulvérisateur, mais des changements dans la consistance de l'assaisonnement, des buses obstruées et d'autres facteurs peuvent influencer la charge d'assaisonnement et amener la chaîne de production à appliquer un excès d'assaisonnement pour assurer une couverture adéquate.

Un analyseur SpectraStar™ installé dans l'atelier de production a été configuré avec un étalonnage personnalisé conçu pour l'assaisonnement. Grâce à un suivi régulier des échantillons de production, les directeurs d'usine ont pu se rapprocher de leur objectif et a réduit l'assaisonnement de près de 5 %, économisant plus de 1 000 dollars américains par jour.

Les deux exemples ci-dessus présentaient les caractéristiques suivantes :

1. L'ingrédient essentiel a été appliqué par culbutage ou par pulvérisation et non en mode batch ; la teneur du produit final était donc variable et irrégulière.
2. Le composant mesuré était essentiel à la qualité et à l'acceptation du produit final par les consommateurs et représentait une part importante du coût des matières premières.
3. Des ajustements ont été effectués pour le contrôle du processus sur la base des données collectées en ligne.

Analyseur NIR SpectraStar™ XT

L'Unity Scientific Analyseur NIR SpectraStar™ XT de KPM Analytics est une solution idéale pour les applications en ligne telles que les aliments transformés et les snacks, avec des fonctionnalités telles que :

• Technologie de monochromateur à balayage qui offre la meilleure qualité de signal NIR disponible, permettant l'analyse de paramètres plus complexes tels que le sucre ou l'assaisonnement.
• Les opérateurs obtiennent des résultats fiables et précis en moins d'une minute avec peu ou pas de préparation des échantillons.
• Le XT a une conception autonome avec un boîtier étanche et un fonctionnement à écran tactile, ce qui est parfait pour les installations en ligne.
• Le logiciel intuitif et la facilité d'utilisation nécessitent une formation minimale pour le personnel de l'usine afin d'obtenir des résultats indépendants de l'opérateur.
• Un analyseur SpectraStar XT peut prendre en charge plusieurs lignes de production, en tirant parti de la capacité analytique et en multipliant le retour sur investissement.
• Des étalonnages personnalisés peuvent être créés pour mesurer les constituants critiques de produits finaux uniques ou exclusifs.

Réduisez la surformulation pour un retour sur investissement rapide

Les exemples ci-dessus montrent comment une analyse NIR en ligne à haute performance peut fournir aux producteurs alimentaires les données nécessaires pour réduire en toute confiance la surformulation d'ingrédients coûteux. La surveillance régulière en ligne des chaînes de production alimentaire peut permettre de réduire les coûts des matières premières et de garantir une qualité constante des produits pour de nombreuses applications alimentaires transformées.