Analyse NIR en ligne : Réduisez les coûts de production alimentaire et optimisez la formulation

Pourquoi utiliser le NIR dans la production alimentaire ?

L’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 typiques 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.

Les nombreuses caractéristiques du NIR en font une technique très attractive pour le suivi des procédés de fabrication :

• Le NIR est rapide et l’analyse des échantillons prend généralement quelques secondes à une minute.
• Il est non destructif et ne nécessite ni l’utilisation de produits chimiques dangereux ni l’utilisation de frais d’élimination.
• La préparation des échantillons est minime, voire nulle.
• De nombreux types d’échantillons peuvent être analysés, notamment les poudres, les suspensions et les solides.
• L’analyse NIR nécessite une formation minimale et produit des résultats indépendants de l’opérateur.
• Les analyses NIR sont très précises et hautement reproductibles.

Les analyseurs NIR sont utilisés quotidiennement dans des milliers d’usines agroalimentaires, où ils fournissent rapidement des données de composition des ingrédients entrants et permettent de contrôler le 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 déterminer leurs paramètres compositionnels et physiques ou rhéologiques. Ces données permettent de qualifier les lots de matières premières entrantes afin de garantir le profil de composition adéquat, nécessaire à la qualité du produit final. Les données NIR peuvent également être utilisées pour garantir la conformité des ingrédients aux spécifications contractuelles et justifier les réclamations concernant les matériaux hors spécifications.
2. Analyse en cours de fabrication de l’humidité et de l’huile. Dans ces applications, des analyseurs NIR de procédé sont placés sur ou au-dessus d’une ligne de production pour une analyse produit en temps réel. L’humidité et l’huile sont deux paramètres de qualité facilement mesurables avec des analyseurs en ligne. Les données en temps réel permettent d’ajuster les paramètres de procédé, tels que la température du four ou la vitesse du convoyeur, grâce à un contrôle de procédé en retour.
3. Inspection du produit final. L’analyse du produit final peut être réalisée en ligne ou par échantillonnage sur la ligne pour un examen plus approfondi de la qualité du produit. Selon l’instrumentation et l’échantillonnage, l’humidité, l’huile et d’autres paramètres peuvent être mesurés. Si l’inspection du produit final garantit la qualité, il s’agit d’un indicateur retardé et peu efficace pour contrôle le procédé.

Surveillance en ligne avec des analyseurs NIR hautes performances

Le marché alimentaire mondial étant de plus en plus spécialisé et concurrentiel, les fabricants utilisent de plus en plus d’analyseurs NIR hautes performances en ligne pour surveiller la production et réduire les coûts des matières premières.

L’analyse en ligne, avec des échantillonnages fréquents, fournit les données en temps réel dont les responsables de production ont besoin pour un contrôle réactif des processus. Le déplacement de l’analyse à proximité de la ligne de production permet d’utiliser la technologie d’analyse NIR et des étalonnages permettant de mesurer avec précision les composants plus complexes, tels que les assaisonnements ou le sucre. Dans de nombreux procédés, ces ingrédients sont appliqués à l’aide de pulvérisateurs ou de culbuteurs, ce qui peut entraîner une application et une concentration finale irrégulières. Une surveillance régulière en ligne de ces ingrédients critiques améliore la qualité des produits et réduit les pertes liées à la surformulation. Face à la fluctuation des prix mondiaux des matières premières et à des hausses significatives en 2021, la surformulation peut avoir un impact considérable sur les résultats.

Exemples d’application

Voici deux exemples illustrant comment l’inspection en ligne peut générer un retour sur investissement (ROI) immédiat tout en améliorant la qualité et la régularité des produits.

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

La quantité de sucre ajoutée au produit final dépend de nombreux facteurs, notamment l’humidité du mélange de sucre, l’humidité relative, 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 suffisant du produit final. Grâce à des inspections régulières des échantillons en cours de fabrication, ce fabricant a réduit sa consommation de sucre de plus de 15 %, économisant ainsi 3000 USD par jour.

Exemple 2: Un opérateur de snacks appliquait l’assaisonnement à l’aide de buses de pulvérisation sur un tapis roulant.

Les responsables d’usine ajustent la charge d’assaisonnement en régulant la pompe du pulvérisateur. Cependant, des variations de consistance de l’assaisonnement, des buses obstruées et d’autres facteurs peuvent influencer la charge d’assaisonnement et conduire à une application excessive d’assaisonnement sur la ligne de production pour assurer une couverture adéquate.

Un analyseur SpectraStar™ installé en production a été configuré avec un étalonnage personnalisé pour l’assaisonnement. Grâce à un suivi régulier des échantillons de production, les responsables d’usine ont pu se rapprocher de leur objectif et réduire l’assaisonnement de près de 5 %, économisant ainsi plus de 1000 USD par jour.

Les deux exemples ci-dessus présentaient les caractéristiques suivantes :

1. L’ingrédient critique a été appliqué par culbutage ou pulvérisation, et non par lots; la teneur du produit final était donc variable et inégale.
2. Le composant mesuré était essentiel à la qualité et à l’acceptation du produit final par le consommateur et représentait une part importante du coût des matières premières.
3. Des ajustements ont été apportés au contrôle du procédé sur la base des données collectées sur la ligne.

Analyseur NIR SpectraStar™ XT

L’analyseur NIR Unity Scientific SpectraStar™ XT de KPM Analytics est la solution idéale pour les applications en ligne, comme les aliments transformés et les snacks. Il présente des caractéristiques telles que :

• Technologie de monochromateur à balayage offrant la meilleure qualité de signal NIR disponible, permettant l’analyse de paramètres plus complexes comme le sucre ou les assaisonnements.
• Les opérateurs obtiennent des résultats fiables et précis en moins d’une minute, avec peu ou pas de préparation d’échantillon.
• Conception autonome avec boîtier étanche et écran tactile, le XT est idéal pour les installations en ligne.
• Son logiciel intuitif et sa simplicité d’utilisation permettent une formation minimale du personnel de l’usine pour obtenir des résultats indépendants de l’opérateur.
• Un seul analyseur SpectraStar™ XT peut prendre en charge plusieurs lignes de production, optimisant ainsi les capacités d’analyse en multipliant le retour sur investissement.
• Possibilité de créer des étalonnages personnalisés pour mesurer les composants critiques de produits finis uniques ou exclusifs.

Réduire la surfomulation pour un retour sur investissement rapide

Les exemples ci-dessus démontrent comment l’analyse NIR haute performance en ligne peut fournir aux producteurs agroalimentaires les données nécessaires pour réduire en toute confiance la surformulation d’ingrédients coûteux. Une surveillance régulière en ligne des lignes de production alimentaire peut réduire les coûts des matières premières et garantir une qualité constante des produits pour de nombreuses applications agroalimentaires.