Seguridad alimentaria más inteligente depende de más datos y potencia informática

Aumenta la demanda de mayor precisión en inspección de alimentos. Sus productores están aprovechando capacidades de procesamiento y datos en sus sistemas no solo para mejorar la seguridad alimentaria, sino para trabajar hacia una mejor trazabilidad.

En lo que respecta a la seguridad alimentaria, los productores de alimentos de hoy se enfrentan a una gran cantidad de desafíos cada vez mayores. Un uso reducido de pesticidas, ya sea debido a las regulaciones o la popularidad de la agricultura orgánica, está dando lugar a más malezas tóxicas dentro de los cultivos. El cambio climático está provocando sequías y lluvias cada vez más intensas, lo que a su vez provoca un aumento de las aflatoxinas, generalmente en las nueces. Las redes sociales son un dolor de cabeza más grande que nunca, donde los pedidos de inspección pueden volverse virales al instante. Agregue la pandemia del COVID-19 a la mezcla, intensificando una situación laboral ya difícil junto con el desafío de tener expertos clave trabajando desde casa.

Las tecnologías de inspección deben ser no solo más confiables y precisas que nunca, sino también más inteligentes. El año pasado, la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) anunció su Nueva Era de Seguridad Alimentaria Más Inteligente, una iniciativa destinada a basarse en la Ley de Modernización de la Seguridad Alimentaria (FSMA, por sus siglas en inglés) para crear un sistema alimentario más digital y rastreable. El plan de 10 años de la FDA se planeó inicialmente para su publicación en el primer trimestre de 2020, pero se retrasó hasta julio debido al COVID-19. Pero los desafíos que han surgido durante la pandemia han demostrado cuán necesarias son algunas de las acciones del plan.

Seguridad alimentaria más inteligente depende de más datos y potencia informáticaLos agricultores están viendo más posibilidades de que crezcan malas hierbas tóxicas entre sus plantas de espinaca, lo que aumenta la necesidad de una mejor inspección.Tomra“Es más importante hoy que nunca en nuestra historia trabajar juntos para crear un sistema alimentario más digital, trazable y más seguro”, dijo Frank Yiannas, comisionado adjunto de la FDA para la política alimentaria y la respuesta, durante el lanzamiento del plan.

Seguimiento y trazabilidad

Aunque el nuevo programa de la FDA se centra en gran medida en tecnologías que podrían utilizarse dentro de la cadena de suministro en lugar de dentro de la fábrica, es probable que la inspección desempeñe un papel desde una perspectiva de trazabilidad, según Robert Rogers, asesor senior de seguridad alimentaria y regulaciones en la División de Inspección de Productos de Mettler Toledo. "Especialmente en la era en la que vivimos hoy, la pandemia y los viajes restringidos y las limitaciones de entrar menos en las plantas, es totalmente esencial", dice.

En este clima, los reguladores podrían buscar formas de enfocarse mejor en las inspecciones que son más necesarias. En otras palabras, si un productor de alimentos puede documentar que está realizando las pruebas requeridas, obteniendo buenos resultados y básicamente manejando la inocuidad de los alimentos de la manera que debería, esto debería ayudar a brindar confianza a un regulador o auditor de que su tiempo podría emplearse mejor en otra parte. De hecho, en su plan, la FDA recomienda evaluar la viabilidad de utilizar inspecciones remotas y/o virtuales de empresas con un historial demostrado de cumplimiento.

Mettler Toledo está comenzando a trabajar en ese espacio, dice Rogers, proporcionando a los clientes acceso al tipo de datos necesarios para este y otros escenarios. “Tenemos capacidades de recopilación de datos a través de nuestro software ProdX que permite que múltiples instalaciones se conecten a un solo punto de datos y que todos los sistemas de esas múltiples instalaciones proporcionen información sobre ello”, dice.

Tomra Sorting también está poniendo más énfasis en su Tomra Insight, una plataforma de monitoreo de Industria 4.0 diseñada para convertir las máquinas clasificadoras en máquinas conectadas para que sigan funcionando al máximo, dice Jeffry Steemans, gerente de producto para digitalización en Tomra Food. Además de ayudar a reducir el tiempo de inactividad y maximizar el rendimiento de las máquinas, los datos también ayudan a los fabricantes a clasificar a niveles de alta calidad para maximizar la rentabilidad, agrega.

Y, lo que los procesadores de alimentos han encontrado particularmente importante durante la pandemia de COVID-19, es que Tomra Insight permite que más empleados trabajen desde casa, puedan iniciar sesión en un sitio web y ver la máquina de forma remota. Los procesadores de alimentos se enfrentan al desafío de las pautas de mantener al mínimo el número de personas en el lugar. "Eso significa que cuando están operando la planta, los expertos no siempre pueden estar en el sitio", dice Steemans. “Pero necesitan tener la información a mano si algo sale mal. Permite a los expertos ver lo que está sucediendo ".

Cuando se trata de hacer uso de los datos disponibles, Rogers dice que tal vez el futuro llegue mucho antes de lo que la gente piensa. Los dispositivos conectados ya son importantes en muchos niveles diferentes dentro del negocio de alimentos, dice, no solo para informar las actividades en los sistemas de inspección, sino también para reducir el tiempo de inactividad. Pero la trazabilidad será un uso cada vez más importante de los datos a medida que la industria avance.

"Creo que hay beneficios de usar algunos de los modelos en otras industrias, como la serialización en la industria farmacéutica, donde pueden identificar qué blister hay en un palett de embalajes de cajas de medicamentos", dice Rogers. "Ese tipo de serialización y agregación hasta el nivel del ítem, moviéndolo hacia la industria alimentaria, es algo que beneficiaría enormemente a la industria alimentaria y las iniciativas en la línea, sin duda, de la trazabilidad".

La tecnología de seguimiento y trazabilidad que se utiliza mucho en la industria farmacéutica está comenzando a filtrarse en la industria alimentaria, dice David Lamprey, gerente senior de marketing de productos de Thermo Fisher Scientific. “La comida está comenzando a tomar ese camino, pero todavía está en su infancia. Parte de la razón se debe al gran costo de implementar ese proceso y hacerlo en todo el horizonte de la seguridad alimentaria”, dice. "La industria de la seguridad alimentaria está incursionando y cambiando todo su enfoque desde la reacción cuando hay un problema en el campo y haciendo cosas como recordar a más prevención".

Cuando uno de sus clientes decidió seguir adelante con una iniciativa de seguimiento y trazabilidad, Fortress Technology trabajó junto a ellos para permitir que su cliente extrajera los datos que necesitaba de sus detectores de metales. “Les permitió no solo decir que tienen un detector de metales, demostrar que está funcionando y mostrar cuándo han sido rechazados, sino que también les permitió dar a sus clientes visibilidad, producto por producto, de los resultados de el detector de metales”, explica Eric Garr, director de ventas regional de Fortress Technology.

El seguimiento y trazabilidad se volverá más frecuente debido tanto al impulso de los reguladores como al impulso del lado del consumidor en relación con mayores niveles de seguridad, dice Lamprey. El costo y la complejidad valen la pena, sostiene, debido a los beneficios de evitar los tipos de retiros que son comunes en la actualidad. "Es un retiro masivo porque no saben cuál es el alcance, por lo que retiran todo y se vuelve muy costoso", dice. “Si puede realizar un seguimiento y trazabilidad, se sabrá específicamente dónde está un producto y se puede actuar de inmediato a una escala mucho menor. Entonces, aunque hay una gran inversión por adelantado, el back-end es mucho menos costoso y la protección de la marca es mucho mayor, ya que hoy está vinculada a las redes sociales ".

Más datos, mejor detección

Dejando a un lado las campanas y silbidos que podrían llevar a la industria alimentaria a nuevos niveles de capacidades de la Industria 4.0, los proveedores de equipos de inspección también están trabajando para mejorar los niveles de sensibilidad de sus sistemas, encontrando contaminantes más pequeños, distinguiendo entre contaminantes similares y, en general, descubriendo los problemas que están dando a los productores de alimentos una mayor preocupación por la seguridad de sus productos.

El aumento de las capacidades de datos y la potencia informática tienen un papel que desempeñar en las tecnologías de inspección óptica, que son capaces de detectar objetos cada vez más pequeños, dice Stephan Westcott, gerente global de productos AIS en Key Technology. “Somos capaces de procesar más y más datos para poder llegar a tamaños de píxeles más pequeños, lo que finalmente se traduce en defectos más pequeños o cuerpos extraños que podemos buscar en el lado de la detección”, dice.

El aumento de la potencia de procesamiento también permite que la tecnología atraiga canales adicionales de información, señala Westcott. “Solía ​​ser que solo se podían usar un par de canales. Y si tenía una máquina que tenía cámaras y láseres, a menudo eran independientes; estaban tomando decisiones de clasificación independientes”, dice. "Con nuestra última plataforma, en realidad estamos fusionando esa información para que pueda tener cámaras y láseres y tomar decisiones más inteligentes sobre la clasificación de los objetos que está mirando".

Los clasificadores digitales VERYX de Key Technology utilizan lo que la empresa llama Multi-Sensor Pixel Fusion, combinando datos a nivel de píxeles. "Con la combinación de esa información, realmente se puede buscar tanto los defectos del producto como los cuerpos extraños", dice Westcott.

Las imágenes hiperespectrales lo llevan a cientos de longitudes de onda (cientos de canales de información, esencialmente) para crear una firma hiperespectral. La tecnología no es exactamente nueva, pero continúa volviéndose más avanzada y más accesible, dice Westcott. Y es adecuado para encontrar más contraste en defectos que podrían no ser tan fáciles de distinguir entre seguros e inseguros. “Tome una papa frita que tenga un poco podrida la punta que haya pasado por la freidora. Es seguro para comer, pero el color es un poco más oscuro, incluso negro ", dice. "Para un sistema de clasificación heredado, es realmente difícil distinguir entre un trozo de alevines negros carbonizados y un trozo de caucho negro". Sin embargo, debido a que la papa y el caucho tienen un contenido de humedad completamente diferente, las imágenes hiperespectrales pueden distinguir fácilmente entre los dos.

Las tecnologías como la imagen hiperespectral o la fusión de píxeles también proporcionan herramientas adicionales para lidiar con el aumento de materia vegetal extraña como la datura o la solanácea. “Una baya de solanácea puede ser indistinguible de un guisante a simple vista, ya sea en color o forma”, dice Westcott. “En las nueces, a veces tienen problemas con las aflatoxinas. Es un defecto invisible. No puedes verlo, pero es peligroso ".

Tomra Sorting utiliza su tecnología láser Detox para identificar las aflatoxinas en productos relacionados con las nueces. Utiliza una configuración óptica especial para capturar la baja intensidad de la luz reflejada por el hongo para detectar la contaminación por aflatoxinas. Esta es una alternativa al escaldado de las nueces, que es "bastante caro y también reduce la vida útil", dice Steemans.

Otra tecnología de Tomra llamada Identificación de Firma Biométrica se dirige a la región del infrarrojo cercano del espectro para proporcionar algo parecido a la huella dactilar del ADN de un objeto basado en la luz. Es posible identificar ciertas diferencias químicas y moleculares en la superficie y también dentro de los objetos inspeccionados.

Un lugar para la inteligencia artificial

Con el tipo de potencia de procesamiento disponible en la actualidad, la inteligencia artificial (IA) está llegando a todos los rincones del espacio de fabricación. Tomra se ha aventurado en la IA y las redes neuronales con su reciente lanzamiento de LUCAi. La tecnología, que surgió de la adquisición de BBC Technologies por parte de la empresa a principios de 2018, se utiliza específicamente para clasificar los arándanos. Capaz de procesar 2.400 imágenes individuales de fruta por segundo, la plataforma puede detectar defectos específicos mejor, e incluso permite la clasificación específica de la variedad y de la temporada. Mirando hacia el futuro, Steemans ve un lugar para la IA en la seguridad alimentaria, para identificar mejor la solanina potencialmente tóxica en las papas, por ejemplo, que está aumentando con el cambio climático.

Múltiples frecuencias

Tan importante como encontrar contaminantes es encontrar algo que no existe. Los falsos rechazos no solo representan productos desperdiciados y tiempo perdido, sino que quizás el efecto más devastador sea la pérdida de confianza en el sistema de detección en sí, dice Rogers. Cuando esa mentalidad comienza a aparecer, los operadores pueden reducir la sensibilidad, dejando más oportunidades para que pasen los contaminantes.

Algunos proveedores de detectores de metales han recurrido a tecnologías multifrecuencia simultáneas para ayudar a contrarrestar esos falsos rechazos que pueden ocurrir, en particular, con productos de alta conductividad, como carnes o panes recién horneados. Los detectores de metales pueden ser desafiados por el efecto del producto: variaciones de temperatura o alto contenido de sal, hierro o humedad que pueden crear señales falsamente consideradas contaminantes. “Estas características del producto con su alto efecto conductivo y variabilidad pueden limitar el rendimiento alcanzable”, dice Garr.

El Interceptor de Fortress Technology combina múltiples frecuencias para comprender mejor el contenido del producto. “Las diferentes frecuencias tendrán diferentes puntos fuertes, por lo que al combinar diferentes frecuencias, puede usar esa información de manera más efectiva para reducir los falsos positivos y mejorar la sensibilidad”, dice Garr.

Seguridad alimentaria más inteligente depende de más datos y potencia informáticaEl detector de metales Interceptor combina múltiples frecuencias para reducir los falsos positivos en alimentos como carnes y panes frescos.Fortress TechnologyEl detector de metales Profile Advantage de Mettler Toledo utiliza una tecnología similar, que Mettler llama frecuencia multisimultánea, para mejorar la sensibilidad a los contaminantes en las carnes y otros alimentos difíciles. “Históricamente, esas eran aplicaciones desafiantes debido a la amplia diversidad de productos que se produce durante un ciclo de producción normal: diversidad en temperatura, diversidad en humedad y cosas por el estilo”, dice Rogers. “Eso resultó en la reducción de la sensibilidad del dispositivo de inspección para hacer frente a la diversidad de las condiciones normales del producto. La introducción de Profile Advantage realmente eliminó eso. Ahora puedes correr con la sensibilidad más alta".

Thermo Fisher Scientific está abordando problemas asociados con el efecto del producto con su nuevo detector de metales Sentinel 1000 Selectscan. El sistema permite al usuario elegir la mejor frecuencia para su aplicación de 50 a 1000 kHz.

Tratar de marcar los efectos de un producto en particular (si está húmedo, tiene sal, cuál es la temperatura) puede complicar las mediciones para los productores de alimentos. "Cuanto más te adentras en ese lado, más complejo es recoger los componentes porque genera electricidad a medida que lo cargas", dice Lamprey. "Selectscan permite al cliente establecer los niveles de detección específicamente donde lo deseen en función de su proceso de fabricación, lo que se vincula con una mayor probabilidad de detección, lo que obviamente vuelve al lado de la seguridad del consumidor y luego al lado de la protección de la marca".

Seguridad alimentaria más inteligente depende de más datos y potencia informáticaEl detector de metales Sentinel 1000 Selectscan aborda el efecto del producto permitiendo al usuario elegir la mejor frecuencia para su aplicación entre 50 y 1000 kHz.Thermo Fisher ScientificEsa capacidad de configurar la aplicación a una frecuencia particular también permite a Selectscan encontrar mejor el metal que le preocupa, ya sea ferroso, no ferroso o acero inoxidable. "La gente realmente quiere ajustarlo específicamente a lo que quiere encontrar", dice Lamprey.

Detección de metales

La evolución en torno a los alimentos frescos, estables en almacenamiento y listos para llevar ha impulsado la necesidad de envases de papel de aluminio de un solo uso, señala Lamprey. Esto plantea desafíos para la detección de metales. “La seleccionabilidad de la frecuencia es realmente importante para las películas de aluminio”, dice. “Y luego, si realmente quiere asegurarse de que está maximizando la detección, pase ese empaque de aluminio a la tecnología de rayos X. Ese es uno de los mayores cambios que estamos viendo en la industria en este momento en el empaque".

Existen otras razones por las que la tecnología de rayos X podría ser necesaria en lugar de los detectores de metales, a saber, los contaminantes en el flujo de alimentos que no están hechos de metal, como caucho, plástico, piedras, vidrio y más. “A menudo encuentran pelotas de golf en una cosecha de papas porque la gente sale al campo y golpea pelotas de golf”, dice Lamprey. Las espinas de pollo y pescado también pueden presentar desafíos. “El problema con ese nivel de tecnología es la densidad del producto. Por lo tanto, necesita una radiografía que tenga la capacidad de detectar esas cosas a medida que avanzan en el proceso ".

Aunque los rayos X se están convirtiendo en parte de la estrategia de seguridad alimentaria para los fabricantes de alimentos, el precio y el aumento de la complejidad han hecho que la adopción sea lenta. “La tecnología cuesta de cinco a 10 a 15 veces el costo de un detector de metales”, dice Lamprey, señalando no solo la necesidad de cortinas en la entrada y salida del sistema, sino también la complejidad en torno a los algoritmos de detección e imágenes. "Es realmente la capacidad y la ciencia detrás de cómo estás creando imágenes y cómo estás diferenciando entre la densidad en cosas como pollo con huesos y poder mostrar esa diferenciación de imagen".

Proceso holístico

Varias tecnologías de inspección tienen sus ventajas y limitaciones. Un detector de metales no encontrará vidrio. Y un sistema de rayos X no funciona en aplicaciones alimentadas por gravedad.

La inspección requiere un proceso holístico: equilibrar las necesidades con las tecnologías disponibles, así como las técnicas de mitigación. “Es importante que las empresas comprendan los riesgos y peligros potenciales dentro de sus productos en su proceso y también comprendan las capacidades y limitaciones de los sistemas en cuanto a lo que podrían implementar para ayudar a prevenir o disuadir que ingresen al producto”, dice Rogers.

Las herramientas de inspección no eliminarán los problemas. "Ellos le notificarán cuando el problema esté ahí, y son los procedimientos y procesos que se construye alrededor de la tecnología los que marcan una gran diferencia en la prevención de futuras preocupaciones de contaminación", enfatiza Rogers. “Idealmente, mis sistemas nunca se apagan. Ese sería el objetivo. Si todos los sistemas que instalo en una fábrica nunca se apagan, eso significa que todo es perfecto, ¿verdad?"