Analiza NIR na linii w celu zminimalizowania nadmiernych kosztów formułowania w produkcji żywności

Analiza bliskiej podczerwieni (NIR) jest techniką stosowaną do pomiarów składu w wielu gałęziach przemysłu, w tym w rolnictwie, przetwórstwie składników, przetworzonej żywności i zastosowaniach przemysłowych. Typowe pomiary dotyczą wilgotności, białka, tłuszczu, włókna surowego i innych składników, a także pomiarów właściwości fizycznych, takich jak strawność lub twardość.

Istnieje wiele cech NIR, które sprawiają, że jest to bardzo atrakcyjna technika monitorowania procesów produkcyjnych:

• NIR jest szybki i zazwyczaj zajmuje od kilku sekund do 1 minuty na analizę próbki.
• Jest nieniszczący i nie wymaga użycia niebezpiecznych chemikaliów ani płacenia za utylizację.
• Wymagane jest niewielkie lub żadne przygotowanie próbki.
• Można analizować wiele typów próbek, w tym proszki, zawiesiny i ciała stałe.
• Analiza NIR ma minimalne wymagania szkoleniowe i daje wyniki niezależne od operatora.
• Analizy NIR są bardzo dokładne i wysoce powtarzalne.

Analizatory NIR są stosowane codziennie w tysiącach zakładów produkcji żywności, gdzie dostarczają szybkich danych dotyczących składu przychodzących składników i produkcji w trakcie procesu kontroli produktu końcowego. Historycznie większość analizatorów NIR jest wykorzystywana w jednym z trzech obszarów:

1. Przychodzące surowce. W tych zastosowaniach NIR analizuje przychodzące surowce pod kątem parametrów składowych i fizycznych lub reologicznych. Dane te są wykorzystywane do kwalifikowania przychodzących partii surowców w celu zapewnienia odpowiedniego profilu składu potrzebnego do wspierania jakości produktu końcowego. Dane NIR mogą być również wykorzystane w celu zapewnienia, że składniki spełniają specyfikacje kontraktu i potwierdzają roszczenia dotyczące materiałów niezgodnych ze specyfikacją.
2. Analiza wilgotności i oleju w trakcie procesu. W tych zastosowaniach analizatory NIR procesowe są umieszczane w linii produkcyjnej lub nad nią w celu analizy produktów w czasie rzeczywistym. Wilgoć i olej to dwa parametry jakości, które można łatwo zmierzyć za pomocą analizatorów on-line. Dane w czasie rzeczywistym służą do dostosowania parametrów procesu, takich jak temperatura pieca lub prędkość przenośnika poprzez sterowanie procesem sprzężenia zwrotnego.
3. Ostateczna kontrola produktu. Analizę produktów końcowych można przeprowadzić on-line lub poprzez pobieranie próbek na linii w celu dokładniejszego zbadania jakości produktu. W zależności od oprzyrządowania i pobierania próbek można mierzyć wilgotność, olej i inne parametry. Podczas gdy kontrola produktu końcowego zapewnia jakość, jest wskaźnikiem opóźniającym i niezbyt skutecznym w kontrolowaniu procesu.

Monitorowanie linii przy użyciu wysokowydajnych analizatorów NIR

Ponieważ światowy rynek żywności staje się coraz bardziej wyspecjalizowany i konkurencyjny, producenci żywności coraz częściej stosują wysokowydajne analizatory NIR na linii do monitorowania produkcji i obniżania kosztów surowców.

Analiza linii AT z częstym próbkowaniem zapewnia menedżerowie produkcji danych w czasie rzeczywistym, których wymagają responsywne sterowanie procesami. Przeniesienie analizy obok linii produkcyjnej pozwala na wykorzystanie Technologia analizatora NIR oraz kalibracje, które mogą dokładnie mierzyć trudniejsze składniki, takie jak przyprawy lub cukier. W wielu procesach składniki te są nakładane za pomocą opryskiwaczy lub kubków, które mogą zapewnić niespójną aplikację i końcowe stężenie. Regularne monitorowanie tych kluczowych składników na linii poprawia jakość produktu i zmniejsza ilość odpadów w postaci nadmiernych preparatów. Ponieważ światowe ceny surowców wahają się i następują znaczne wzrosty w 2021 r., nadmierna formuła może mieć ogromny wpływ na wyniki finansowe.

Przykłady aplikacji

Oto dwa przykłady, które ilustrują, w jaki sposób kontrola na linii może przynieść natychmiastowy zwrot z inwestycji (ROI) przy jednoczesnym poprawie jakości i spójności produktu.

Przykład 1: Średniej wielkości roślina płatków śniadaniowych stosowała cukier za pomocą aplikatorów bębnowych.

Ilość cukru, która trafia do produktu końcowego, jest funkcją wielu czynników, w tym wilgoci w mieszance cukrowej, wilgotności, temperatury zbóż itp. Ponieważ cukier ma kluczowe znaczenie dla akceptacji konsumentów, ilość użytego cukru została przekroczona o 2% (od 10% do 12%), aby zapewnić wystarczającą powłokę cukrową na produkcie końcowym. Realizując regularną kontrolę na linii próbek w procesie, producent ten zmniejszyły zużycie cukru o ponad 15%, oszczędzając 3000 USD dziennie.

Przykład 2: Operator przekąsek zastosował przyprawy za pomocą dysz natryskowych na przenośniku taśmowym.

Kierownicy zakładów dostosowują obciążenie przyprawami, regulując pompę opryskiwacza, ale zmiany konsystencji przypraw, zatkane dysze i inne czynniki mogą wpływać na obciążenie przyprawami i doprowadzić do zastosowania nadmiaru przypraw przez linię produkcyjną w celu zapewnienia odpowiedniego pokrycia.

Analizator SpectraStar™ zainstalowany na hali produkcyjnej został skonfigurowany z niestandardową kalibracją wykonaną do przyprawiania. Dzięki regularnemu monitorowaniu próbek produkcyjnych kierownicy zakładów byli w stanie zbliżyć się do celu i zmniejszył przyprawę o prawie 5%, oszczędzając ponad 1000 USD dziennie.

Oba powyższe przykłady miały następujące cechy:

1. Krytyczny składnik zastosowano przez bębnowanie lub opryskiwanie, a nie w trybie wsadowym; w związku z tym zawartość w produkcie końcowym była zmienna i niespójna.
2. Zmierzony składnik miał kluczowe znaczenie dla jakości i akceptacji produktu końcowego przez konsumentów i stanowił znaczną część kosztów surowca.
3. Wprowadzono korekty w zakresie kontroli procesu na podstawie danych zebranych na linii.

Analizator NIR SpectraStar™ XT

Jedność naukowa Analizator NIR SpectraStar™ XT od KPM Analytics to idealne rozwiązanie do zastosowań on-line, takich jak przetworzone produkty i przekąski, z funkcjami takimi jak:

• Skaningowa technologia monochromatora, która oferuje najwyższej jakości dostępny sygnał NIR, umożliwiając analizę trudniejszych parametrów, takich jak cukier czy przyprawa.
• Operatorzy uzyskują wiarygodne i dokładne wyniki w niecałą minutę przy niewielkim lub żadnym przygotowaniu próbki.
• XT ma samodzielną konstrukcję z uszczelnioną obudową i obsługą ekranu dotykowego, która jest idealna do instalacji na linii.
• Intuicyjne oprogramowanie i łatwa obsługa wymagają minimalnego wymogu szkolenia personelu zakładu, aby osiągnąć wyniki niezależne od operatora.
• Jeden analizator SpectraStar XT może obsługiwać kilka linii produkcyjnych, wykorzystując możliwości analityczne i mnożąc zwrot z inwestycji.
• Można tworzyć niestandardowe kalibracje w celu pomiaru krytycznych składników w unikalnych lub zastrzeżonych produktach końcowych.

Zmniejsz nadmierną formułę dla szybkiego zwrotu z inwestycji

Powyższe przykłady pokazują, w jaki sposób wysokowydajna analiza NIR na linii może dostarczyć producentom żywności danych potrzebnych do pewnego zmniejszenia nadmiernej formuły kosztownych składników. Regularne monitorowanie linii produkcyjnych do produkcji żywności może zapewnić niższe koszty surowców i zapewnić stałą jakość produktów w wielu zastosowaniach żywności przetworzonej.