Câmeras Termográficas na Indústria Alimentícia

Na indústria alimentícia, é essencial controlar cuidadosamente a temperatura de produtos perecíveis durante todo o processo de produção, transporte, armazenamento e vendas. Repetidos alertas de doenças provocadas por alimentos contaminados e não cozidos adequadamente ressaltam a necessidade de um controle de processo mais rígido. Como isso quase sempre envolve o fator humano, os processadores de alimentos precisam de uma ferramenta que automatize as operações cruciais de maneira a ajudar a minimizar o erro humano e manter os custos baixos.

As câmeras termográficas são essa ferramenta. Com o uso das câmeras termográficas da FLIR, você pode realizar medições de temperatura automáticas sem contato em muitas aplicações de processamento de alimentos. É possível visualizar vídeos analógicos em monitores e dados digitais de temperatura, inclusive vídeos MPEG4, podem ser roteadas para uma computador via Ethernet.

Como Funciona

Os elementos principais que realizam as medições de temperatura sem contato na indústria de processamento de alimentos são as câmeras termográficas e o software associado. Elas agem como sensores sem contato “inteligentes” e realizam inspeções de 100%, medindo a temperatura dos equipamentos, produtos refrigerados e comidas cozinhadas à medida que saem do processo de cozimento.

As câmeras termográficas são fáceis de utilizar, pequenas e podem ser posicionadas quase em qualquer lugar necessário. Elas também podem ser usadas para inspecionar a vedação de embalagens e melhorar a eficiência em outras operações de processamento de alimentos. 

As câmeras termográficas da FLIR têm firmware e interfaces de comunicação que permitem seu uso em controle de processos automatizados. O software terceirizado facilita a incorporação dessas ferramentas em sistemas de visão de máquina automatizados sem a necessidade de extenso código de controle de programação personalizada.

O uso de câmeras termográficas no processamento de alimentos está crescendo para aplicações como:

• Produtos assados em forno
• Carnes cozidas no micro-ondas
• Secagem a micro-ondas de arroz parboilizado e outros grãos
• Inspeção de temperatura correta em fornos
• Enchimento correto de compartimentos de embalagem de carne congelada
• Verificação da integridade de vedações em celofane em alimentos para micro-ondas
• Inspeção das abas de colagem em embalagens plastificadas
• Monitoramento dos compartimentos do refrigerador e freezer

Termografia para Garantia de Qualidade e Segurança de Produto

A imagem térmica é, em primeiro lugar e antes de tudo, uma ferramenta de garantia de qualidade (QA). Controlar a qualidade e segurança de produtos alimentícios cozidos é um uso excelente para essa tecnologia. Uma câmera termográfica montada permanentemente pode registrar a temperatura de postas de frango, por exemplo, quando elas saem de um forno com esteira rolante contínua.

O objetivo é certificar-se de que estão suficientemente cozidas, mas não exageradamente ou ressecadas. A redução da quantidade de umidade também representa a perda de rendimento com base no peso. As câmeras termográficas  podem também ser usadas para inspecionar as linhas de pré-cozimento em micro-ondas. Além de melhorar a qualidade e segurança do produto, a produtividade geral pode ser aumentada. Um benefício adicional é a redução dos custos energéticos.

Monitoramento de Equipamento

Além das inspeções de alimentos cozidos, as câmeras termográficas podem monitorar os fornos com esteira rolante. Podem até fazer parte de um circuito de retroalimentação para ajudar a controlar a temperatura do forno.

Outro uso das câmeras termográficas para fornos com esteira rolante é o monitoramento da uniformidade de temperatura em toda a largura da esteira de cozimento do forno. Se o elemento de calor dentro do forno elétrico falhar, ou você tiver um aquecimento desigual em um forno de convecção, um lado do fluxo de produtos pode ficar mais frio. Isso pode ser rapidamente descoberto com as câmeras termográficas.

Inspeções de qualidade desse tipo são muito mais difíceis com os sensores de temperatura convencionais do tipo com contato. Portanto, as câmeras termográficas podem ajudar a corrigir a variabilidade e melhorar a qualidade antes que muito do produto seja descartado.

Inspeções de Embalagens

Há software disponível que permite às câmeras termográficas localizar objetos e padrões nas imagens. Uma aplicação para a combinação de padrões é a produção de refeições congeladas. A visão de máquina térmica pode usar o software de reconhecimento de padrões para verificar o enchimento correto dos compartimentos da bandeja de comida.

Um aplicativo relacionado é a inspeção a 100% automatizada da cobertura de celofane selada a quente de refeições de micro-ondas finalizadas. A câmera termográfica pode ver a irradiação de calor da borda do contêiner formada no ponto onde o celofane é aplicado a quente. A temperatura de todo o perímetro da embalagem pode ser verificada usando a imagem térmica com software de visão de máquina. Esse tipo de programa combina o padrão geométrico na imagem e suas temperaturas em relação às temperaturas em um padrão armazenado na memória do computador. Uma função adicional nesse sistema pode ser a marcação a laser de embalagens com selagem defeituosa para que sejam removidas para a estação de inspeção.

Um problema que afeta a segurança de produtos indiretamente é a integridade das embalagens que envolvem e protegem os contêineres de alimentos. Uma das maneiras mais econômicas de vedar as embalagens plastificadas é usar pontos de cola quente nas abas da embalagem. Antigamente, a integridade do ponto de cola era determinada pela realização de ensaios destrutivos periódicos de várias amostras. O que era demorado e dispendioso.

Como a cola é aquecida, a câmera termográfica pode “ver” através do papelão e verificar o padrão e tamanho dos pontos de cola aplicados. A câmera pode ser definida para observar áreas predefinidas das abas onde a cola deveria ser aplicada e verificar os tamanhos dos pontos e suas temperaturas.

Os dados digitais coletados são usados para a decisão de aprovar/reprovar cada caixa, e as caixas ruins podem ser imediatamente removidas da linha de produção. Os dados são automaticamente inseridos no sistema de QA para análise de tendência, e um aviso pode ser gerado se um número excessivo de caixas forem reprovadas.

Outra aplicação para as câmeras termográficas é o monitoramento de operações de enchimento de contêiner. Embora raramente seja um problema de segurança de produtos, isso afeta o rendimento e a conformidade com os regulamentos. Áreas diferentes na garrafa podem ser definidas e usadas para disparar um alarme e remover as que têm enchimento excessivo ou insuficiente. As câmeras termográficas são uma alternativa melhor que as câmeras de luz visível quando uma garrafa ou jarra é feita de vidro de cor escura ou plástico.

Medições automatizadas

O software de aplicativo atualmente disponível para câmeras termográficas inclui uma grande variedade de funções que suportam aplicativos de processamento de alimentos automatizados. O software complementa e funciona em conjunto com o firmware embutido nas câmeras termográficas. As ferramentas de geração de imagem e as bibliotecas nesses pacotes são independentes de hardware e linguagem, o que torna fácil para os engenheiros de processamento de alimentos implementar rapidamente o monitoramento térmico e os sistemas de controle.

As câmeras termográficas em si fornecem ao usuário diferentes modos de operação que suportam as medições corretas de temperatura sob várias condições. Duas funções comumente encontradas nessas câmeras são medições de fotômetro e área.

O fotômetro registra a temperatura de um ponto em particular. A função de área isola uma área selecionada de um objeto ou cena e geralmente fornece as temperaturas máxima, mínima e média dentro dessa área. A faixa de medição de temperatura é tipicamente selecionável pelo usuário. Para auxiliar na seleção da faixa de temperatura, a maioria das câmeras permite ao usuário definir uma escala de cores ou escala de cinza para otimizar a imagem da câmera.

Em aplicações para forno de esteira rolante, a função de área é tipicamente usada porque é frequente os pedaços de produto cozido serem colocados aleatoriamente na esteira. A câmera pode ser programada para encontrar e medir as temperaturas mínima e máxima dentro da área definida. Se uma dessas temperaturas fixas estiver fora dos limites definidos pelo usuário, um programa de aplicativo executado em um PC ou PLC dispara um alarme instantaneamente, alertando os operadores para verificar a imagem térmica em um monitor de vídeo ou PC, encontrar e remover o produto ruim, e/ou ajustar a temperatura de cozimento.

No caso de monitoramento local, a E/S digital de uma câmera de IV pode ser usada para disparar diretamente um dispositivo de alarme sem software adicional. Entretanto, o processamento de comida geralmente se beneficia de um nível superior de análise proporcionado por software terceirizado executado em um PC.

Essas soluções prontas para uso não requerem escrever código fonte de aplicativo. Ao aderir a um padrão de interface de visão de máquina comumente usado, como GigE Vision® e GenICam™, uma grande variedade de funcionalidades é suportada por esse software.

Um diagrama em bloco simplificado do monitoramento da esteira é exibido. Uma câmera termográfica é adequada para muitas aplicações, ou ela pode ser combinada com uma câmera de luz visível para gravar outros atributos do objeto alvo, como a cor.