Cámaras termográficas en la industria alimentaria

En la industria alimentaria, es esencial controlar cuidadosamente la temperatura de los productos perecederos en el proceso de producción, transporte, almacenamiento y venta. Las constantes advertencias acerca de las enfermedades debidas a alimentos en mal estado e incorrectamente cocinados ponen de manifiesto la necesidad de un control del proceso más estricto. Dado que esto casi siempre implica un factor humano, los procesadores de alimentos requieren herramientas que automaticen las operaciones más importantes de tal manera que se minimicen los errores humanos manteniendo los costes a un nivel reducido.

Estas herramientas serían las cámaras termográficas. Mediante las cámaras termográficas de FLIR es posible realizar mediciones de temperatura automatizadas sin contacto en muchas de las aplicaciones de procesamiento de alimentos. En los monitores de vídeo pueden verse las salidas de vídeo analógicas, mientras que los datos de temperatura digitales, incluidas las salidas de vídeo MPEG4, pueden dirigirse a un ordenador a través de Ethernet.

Funcionamiento

Los elementos principales encargados de las mediciones de temperatura sin contacto en la industria del procesamiento de alimentos son una cámara termográfica y el software asociado, los cuales actúan como sensores «inteligentes» sin contacto para realizar inspecciones completas y mediciones de la temperatura del equipo, los productos refrigerados y los alimentos al finalizar su proceso de cocinado.

Las cámaras termográficas son sencillas, tienen unas dimensiones reducidas y pueden instalarse en prácticamente cualquier lugar que necesitemos. Además, pueden utilizarse para inspeccionar el sellado de paquetes, así como para mejorar la eficacia de otras operaciones del procesamiento de alimentos. 

Las cámaras termográficas FLIR cuentan con firmware e interfaces de comunicación que permiten su uso en el control de procesos automatizados. El software de terceros facilita la incorporación de estas herramientas a los sistemas de visión automatizados sin necesidad de contar con un extenso código de control personalizable.

El uso de las cámaras termográficas en el procesamiento de alimentos es cada vez mayor en aplicaciones como:

• Horneado de alimentos
• Cocinado de carnes al microondas
• Secado al microondas de arroz vaporizado y otros cereales
• Inspección de hornos para una correcta temperatura
• Correcto envasado de alimentos congelados
• Comprobación de la integridad de los cierres de celofán en alimentos preparados para microondas
• Inspección del pegamento de las tapas de los envoltorios de film
• Supervisión de compartimentos de refrigeradores y congeladores

Termografía para controlar la calidad y la seguridad de los productos

La termografía es ante todo una herramienta de control de la calidad. El control de la calidad y la salubridad de los productos de carne cocinada representa un excelente uso de esta tecnología. Una cámara termográfica fija puede registrar, por ejemplo, la temperatura de las frituras de pollo a medida que salen de un horno continuo para cinta transportadora.

El objetivo es garantizar que se cocinan adecuadamente sin llegar a quemarse ni secarse. El reducido contenido de humedad también representa una pérdida de rendimiento en relación a su peso. Las cámaras termográficas  pueden utilizarse también para inspeccionar las líneas de precocinado en microondas. Además de mejorar la calidad y seguridad de los productos, el rendimiento general también puede verse incrementado. Otro beneficio más es que se consigue reducir los costes energéticos.

Supervisión del equipo

Además de inspeccionar los alimentos cocinados, las cámaras termográficas pueden supervisar también hornos con transportador. Pueden incluso aportar información para controlar la temperatura del horno.

Otro uso que se realiza de las cámaras termográficas en los hornos con transportador es la supervisión de la temperatura para controlar su uniformidad a lo largo de toda la cinta transportadora. Si falla un elemento calefactor de un horno eléctrico, o si se aprecia un calor desigual en un horno con aire de alto impacto, puede que un lateral del producto esté más frío, algo que puede detectarse rápidamente con las cámaras termográficas.

Con los sensores de temperatura con contacto convencional resulta mucho más difícil de realizar este tipo de inspecciones. Por lo tanto, las cámaras termográficas pueden ayudar a corregir la variabilidad y a mejorar la calidad de un producto antes de que sea desechado.

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Inspecciones del empaquetado

El software disponible permite a las cámaras termográficas localizar objetos y patrones en las imágenes captadas. Una aplicación para la concordancia de patrones tiene lugar en la producción de alimentos congelados. La visión térmica puede utilizar un software de reconocimiento de patrones para comprobar el correcto envasado de los alimentos en bandejas.

Una aplicación relacionada es la inspección totalmente automatizada de la cubierta de celofán que sella térmicamente los alimentados para microondas. Una cámara termográfica es capaz de captar el calor que se irradia desde el borde del envase donde se forma el sello de celofán. Mediante la imagen térmica y el software de visión mecánica es posible comprobar la temperatura de todo el perímetro del paquete. Este tipo de programa hace coincidir el patrón geométrico de la imagen y su temperatura con las temperaturas de un patrón almacenado en la memoria de un ordenador. Otra función de este sistema sería el marcado con láser cuando el sellado del paquete es defectuoso, a fin de que sea retirado en el puesto de inspección.

Un problema que afecta de forma indirecta a la seguridad de los productos es la integridad de las tapas de cartón que envuelven y protegen a los envases de alimentos. Una de las formas más económicas de sellarlas es aplicar adhesivo termofusible en forma de puntos en las solapas. Antes, la integridad del pegado se determinaba realizando pruebas periódicamente en las que se tomaban varias cajas de muestra y se destruían. Este proceso resultaba lento y costoso.

Como el pegamento está caliente, una cámara termográfica es capaz de «ver» a través del cartón para comprobar el patrón y el tamaño de los puntos de adhesivo que se han aplicado. La cámara puede instalarse de forma que capta imágenes de zonas predefinidas de las solapas en las que debería haber aplicado pegamento, al mismo tiempo que comprueba los tamaños y las temperaturas de los puntos.

Los datos digitales recopilados se utilizan para aceptar o desechar cada una de las cajas, de forma que las que no son aptas pueden retirarse de inmediato de la línea de producción. Los datos se introducen automáticamente en el sistema de control de calidad y se analiza su tendencia, de manera que si la cifra de cajas no aptas es excesiva, se genera una señal de advertencia.

Otra de las aplicaciones de las cámaras termográficas es la supervisión de las operaciones de llenado de los envases. Pese a que en estos casos raramente se producen problemas que afecten a la seguridad de los productos, sí se ven afectados el rendimiento y la conformidad con las normativas. En las botellas pueden definirse diferentes áreas que pueden utilizarse para que se active una alarma y se retiren las que contengan más o menos cantidad de la debida. Las cámaras termográficas son una mejor alternativa que las cámara de luz visible en los casos en los que las botellas o los envases sean de vidrio oscuro o de plástico.

Mediciones automatizadas

El software de aplicación que hay actualmente disponible para las cámaras termográficas incluye una amplia variedad de funciones compatibles con las aplicaciones de procesamiento de alimentos. Este software complementa y funciona de manera conjunta con el firmware integrado en las cámaras termográficas. Las herramientas y bibliotecas de imágenes de estos paquetes son independientes tanto en cuanto a hardware como a idioma, cosa que facilita a los ingenieros encargados del procesamiento de los alimentos la aplicación rápida de los sistemas de supervisión y control térmico.

Las propias cámaras termográficas ofrecen al usuario diferentes modos de funcionamiento compatibles con las mediciones de temperatura correctas en diversas condiciones. Dos de las funciones más comunes en estas cámaras son un medidos puntual y las mediciones de área.

El medidor puntual mide la temperatura de un punto en concreto. La función de área aísla un área concreta de un objeto o de una escena y lo que hace normalmente es proporcionar las temperaturas máxima, mínima y media del interior de dicha área. Normalmente el rango de medición de la temperatura lo puede seleccionar el usuario. Como complemento de la selección del rango de temperatura, la mayoría de las cámaras permiten al usuario establecer una escala de colores o grises para mejorar las imágenes.

En hornos con transportador se utiliza normalmente la función de área, pues los productos cocinados se suelen colocar de manera aleatoria en la cinta. La cámara se puede programar para que detecte y mida las temperaturas máxima y mínima del área definida. Si una de estas temperaturas se encontrase fuera de los límites establecidos por el usuario, un programa instalado en el PC o PLC activaría de forma instantánea una alarma para alertar al operador y que este comprobase la imagen térmica en un monitor de vídeo o PC a fin de localizar y retirar el producto no apto, además de para ajustar la temperatura de cocinado.

En el caso de supervisión local, puede utilizarse una entrada o salida digital de cámara de IR para activar directamente un dispositivo de alarma sin necesidad de ningún software adicional. No obstante, el procesamiento de alimentos suele aprovechar los análisis de mayor nivel que ofrece el software de otros fabricantes instalado en el PC.

Estas soluciones externas no requieren la escritura de ningún código fuente de la aplicación. Al cumplir los estándares de interfaz de visión más utilizados, como son GigE Vision® y GenICam™, este software es compatible con una amplia variedad de funciones.

Se muestra un diagrama de bloques simplificado de la supervisión de la cinta transportadora. Una única cámara termográfica es adecuada para un gran número de aplicaciones, o bien puede combinarse con una cámara de luz visible para registrar otros atributos de los objetos, como por ejemplo el color.

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