Sistema di ispezione spettroscopico controllo qualità - Industry 4 Business

Innovazione industriale

Un sistema di ispezione a tecnologia spettroscopica per il controllo qualità nell’industria alimentare

XSpectra, realizzato da Xnext, è in grado di combinare un approccio multidisciplinare tra fotonica, elettronica nucleare e deep learning per eseguire analisi multi-energetiche dello spettro dei raggi X durante l’esaminazione di un prodotto

02 Nov 2021

Bruno Garavelli

CEO e Co-founder di Xnext

Il settore agroalimentare, che come ricordato da Coldiretti vale il 25% del prodotto interno lordo, è sempre stato un vantaggio competitivo del nostro Paese. Quando questo viene arricchito dalle nuove tecnologie innovative si può ambire finalmente a rendere il mercato sostenibile nel lungo periodo in tutte le sue fasi di produzione, conservazione, lavorazione, confezionamento, controllo e distribuzione del cibo. Dalla volontà di mantenere elevato il controllo qualità nell’industria alimentare è nata un’azienda deep tech, Xnext, capace di sfruttare una tecnologia spettroscopica che identifica in tempo reale le caratteristiche chimico-fisiche dei materiali, assicurando così ai consumatori cibi privi di contaminazione da corpi estranei.

L’industria alimentare registra una crescente e costante necessità di adottare tecnologie capaci di garantire una filiera sempre più trasparente per tracciare gli alimenti e aumentare la fiducia dei consumatori. La produzione di cibo è diventata molto complessa, gli ingredienti provengono da molteplici luoghi e l’intensità della produzione richiede, di conseguenza, un maggior controllo all’interno della filiera. Su qualsiasi linea industriale, ad esempio per la lavorazione dei pomodori, possono capitare contaminazioni di prodotto da corpi estranei come legno, plastica, insetti, gomme, metalli, vetro ecc.

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Cos’è XSpectra e quale tecnologia utilizza per il controllo qualità

Dopo nove anni di ricerca e sviluppo è nata la macchina XSpectra, in grado di combinare un approccio multidisciplinare tra fotonica, elettronica nucleare e deep learning per eseguire analisi multi-energetiche dello spettro dei raggi X durante l’esaminazione di un prodotto, pixel per pixel, indipendentemente dal materiale di cui è fatto. Gli algoritmi sono addestrati su un ampio set di prodotti conformi e non conformi, in modo da creare un modello da confrontare con ogni articolo scansionato, massimizzando le loro prestazioni. Il sistema è, inoltre, collegato a un potente processore parallelo, dove gli algoritmi di deep learning elaborano i dati fornendo una risposta in tempo reale sulla conformità e la composizione del prodotto. Così il prodotto, se risulta contaminato da corpi estranei, viene automaticamente scartato.

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La tecnologia sviluppata ha un’ampia applicazione e si posiziona all’interno dell’ingranaggio della produzione ed è, quindi, personalizzata in base al contesto e alle esigenze delle singole aziende. Per facilitare questa personalizzazione è stato allestito un demo center, che funge da addestramento del macchinario e dei suoi algoritmi. In un nastro di ciclo continuo ad anello di 6 metri di diametro, le macchine vengono fatte lavorare nelle condizioni di carico effettivo della linea in cui saranno installate con i prodotti da ispezionare che, girando senza interruzione, anche per giorni interi, consentono di accumulare un numero elevato di prodotti ispezionati sufficiente per l’addestramento del software.

Il macchinario in questo modo si abitua a riconoscere il prodotto conforme o meno su un’elevata variabilità di prodotto attraverso l’utilizzo di reti neurali e di intelligenza artificiale. In seguito, dopo questa prima fase di addestramento, la macchina è pronta per essere installata in linea per dare il via al test sul campo vero e proprio e considerarsi operativa e lavorare 24 ore su 24 e sette giorni su sette per il controllo qualità dei prodotti.

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Come opera XSpectra nella linea di produzione per il controllo qualità

Per capire cosa avviene, ad esempio, in un’azienda che produce biscotti che, così come i crostini ma anche altri tipi di prodotti alimentari, come le confezioni di cibi pronti e quelle di pasta ripiena, sono caratterizzati da grande disomogeneità, è opportuno tenere in considerazione che i contaminanti sono più difficili da intercettare da parte dei classici sistemi di metal detector o raggi X a bassa densità. Il sistema XSpectra effettua un’analisi più profonda dei componenti energetici che può essere comparata al funzionamento della luce bianca. La luce bianca consente di percepire tutti i dettagli degli oggetti, poiché contiene tutti gli elementi cromatici. Se la luce contiene solo il colore rosso, i dettagli si vanno a perdere e la nostra capacità analitica diminuisce. Di fatto, il sistema compie un’analisi spettroscopica multi-energia (fino a 1.024 livelli energetici) mentre i sistemi ispettivi tradizionali operano con massimo 2 livelli energetici.

La macchina ispeziona ogni prodotto in pochi millisecondi mentre scorre sulla linea di produzione e ne decreta la conformità o meno agli standard di qualità richiesti, identificando corpi estranei a bassa densità: plastiche leggere, pezzetti di legno, parti organiche o altri tipi di contaminanti come fili di rame, filamenti di ferro e pezzi di molla che si possono staccare dai macchinari di lavorazione. Il risultato è istantaneo e la presunta contaminazione subito detenuta. Il processo permette così di mantenere gli standard di qualità ad alto livello e di evitare il ritiro di interi lotti dal mercato, con il conseguente spreco del prodotto alimentare.

XSpectra al Meat-Tech

XSpectra è stata presentata durante Meat-Tech, la fiera tenutasi a Milano dal 22 al 26 ottobre 2021, dedicata all’ecosistema tecnologico d’eccellenza in ambito processi, packaging e ingredienti del mondo di salumi, carni, piatti pronti, prodotti ittici, caseario. Il sistema di ispezione rappresenta l’ultima generazione di macchinari per ispezione sicurezza e qualità nell’industria alimentare.

Ogni macchina rappresenta la sinergia perfetta di componenti hardware animati nel loro insieme dal software di ispezione XInspector, basato su algoritmi di intelligenza artificiale (Deep Learning) per il rilevamento automatico di corpi estranei a bassa e alta densità, oltre a non conformità di prodotto (volume, forma, dimensioni, mancanza prodotto). Ogni sistema di ispezione è altamente personalizzabile per soddisfare le esigenze dei produttori.

In particolare, lato software XInspector è sviluppato ad hoc per ogni specifico comparto alimentare e può essere aggiornato, una volta che la macchina è installata sulla linea, per ispezionare nuove combinazioni di prodotto/contaminante. Lato hardware, la macchina è progettata secondo le specifiche della linea di produzione di applicazione (larghezza nastro, velocità ecc.) ed è applicabile sia all’ispezione del prodotto sfuso che confezionato. I sistemi sono modulari, possono quindi essere integrati con altre tecnologie, come sistemi di controllo del peso e moduli d’ispezione nel visibile/infrarosso, per offrire un’unica soluzione per un’ispezione in linea combinata sia della superficie interna che esterna di ogni prodotto.

Il mercato del FoodTech

Il mercato del FoodTech si trova in un periodo di grande espansione: nel 2020 gli investimenti in FoodTech a livello globale sono stati di oltre 17 miliardi di euro, 42% di crescita anno su anno, secondo “The State of Global Foodtech”.

Tra i segmenti particolarmente interessanti da monitorare c’è quello della “Food Safety & Traceability” che lo scorso anno ha registrato 1,7 miliardi di euro di investimenti, dimostrando come il tema della sicurezza alimentare stia diventando centrale non solo per i consumatori ma anche per le case produttrici.

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Bruno Garavelli
CEO e Co-founder di Xnext

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