Combinazione di tecniche termografiche e ad ultrasuoni per ispezione di prodotti da forno

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INGREYPX0684Nel settore dei prodotti da forno la possibilità di incrementare, con nuove tecniche non distruttive, l’efficacia dei controlli di qualità rappresenta per le aziende un traguardo importante e valorizzante.

Attraverso l’utilizzo di tali tecniche, infatti, possono essere raggiunti target quali l’individuazione di inquinanti solidi in prodotti da forno e la conseguente espulsione del prodotto non idoneo dalla linea di produzione.

Tuttavia, devono essere elaborate procedure di controllo on-line che si basano su una serie di misurazioni e su decisioni automatiche. In questo contesto, in uno studio recente, effettuato da un gruppo di ricercatori italiani (Burrascano et al., 2011), in collaborazione con diverse aziende del settore, è stata sviluppata una tecnologia basata sull’utilizzo delle tecniche ultrasonore Air-Coupled e della termografia ad infrarossi, che rappresentano due tra le tecniche più promettenti ed innovative nel settore alimentare.

Per quanto riguarda le tecniche ad ultrasuoni, è stato impiegato un protocollo di imaging 2-D (precedentemente sviluppato) che prevede l’utilizzo di sequenze Pseudo Noise e Pseudo Ortogonali, consentendo, oltre alla possibilità di eseguire misure simultanee, di incrementare notevolmente l’SNR (signal to noise ratio) sulle singole misure. Tale protocollo è stato impiegato per realizzare la tomografia di prodotti da forno, utilizzando opportune sonde air-coupled (che sfruttano l’aria come mezzo accoppiante).

In generale, l’utilizzo di sonde air-coupled riduce la sensibilità in generazione ed in acquisizione, ma permette di eseguire test automatici diminuendo notevolmente le difficoltà di misura connesse alla necessità di accoppiare trasduttori e campioni; nel caso specifico dell’industria alimentare, l’accoppiamento in aria si rende necessario nei casi, come il presente, dove altri mezzi accoppianti (acqua, gel, olio o altro ancora) altererebbero i campioni da analizzare.

Dalle sperimentazioni effettuate risulta evidente che la tecnica ad ultrasuoni air-coupled è utilizzabile ed ha notevoli potenzialità al fine di individuare, e soprattutto caratterizzare, un difetto volumico all’interno di un biscotto. Un’altra soluzione possibile è l’analisi diretta della risposta del campione ad una eccitazione termica a gradino. Tale eccitazione è rappresentata dall’uscita dal forno da cui escono i campioni per la cottura.

L’acquisizione avviene per mezzo di una termocamera con rilevatore infrarossi ad alta definizione. Si può ipotizzare, inoltre, che i campioni e gli eventuali difetti escano alla stessa temperatura dal forno e che, dati i differenti coefficienti di raffreddamento degli inquinanti rispetto al biscotto, i difetti siano caratterizzati da differenti andamenti in temperatura nella fase di raffreddamento rispetto al biscotto stesso.

Gli autori evidenziano, infine, che mediante l’elaborazione di algoritmi di analisi dell’immagine è possibile individuare il prodotto con difetto in modo rapido ed economico.

Riferimenti bibliografici
P. Burrascano et al., XXVII Riunione Annuale dei Ricercatori di Elettrotecnica, Bologna, 15-17 Giugno 2011