Applicazioni della termografia IR nell'industria alimentare

The "infrared radiation" is the portion of the electromagnetic spectrum between the microwave and the red band of visible light. Thermography is based on devices, called thermal cameras, to view and remotely measure the thermal energy radiated by an object, by means the detection of the intensity of infrared radiation emitted, in order to know the surface temperature and the its spatial distribution on the object, through the formation of a thermal image. Thermography finds application in the construction industry, cultural heritage and in different industrial sectors, in particular as monitoring technique. The use thermal imaging cameras in the food processing industry is growing for applications such as baked goods, cooked foods, drying of rice and other cereals, monitoring and control of ovens and frozen plants. Other recent application can be found in the field of quality control in food packaging such as bottling, checking the integrity of film sealing, inspection of hot glue sealing of overpack cartons. Thermal cameras are nowadays applied in different fields of food quality control, thanks to the progressive reduction of costs and the improvement of their performances A recent research carried out at University of Perugia have led to the implementation of an on-line method, based on infrared thermography, for the detection of foreign bodies within biscuits. In this case calibrated fragments of different materials (metal, plastic, wood, glass, textile fibbers) were artificially introduced in biscuits before cooking, while thermo-graphic images were acquired after cooking, during cooling phase. The different thermal properties of foreign particles respect to the biscuits dough allowed their identification by the development of an automatic procedure of thermo-graphic image processing. A particular technique, so called lock-in thermography, has found application in the identification of bruising on pears. This technique is usually introduced to reduce disturbances such as reflections of the surrounding environment, local variations of optical absorption of the surface and the emissivity, and the inhomogeneous illumination from heat sources. The method allows more accurate measurements and the evaluation of very low temperature gradients. Samples of pears were artificially damaged by known compressive forces, and later analyzed by a typical artificial vision system based on CCD camera as well as a thermal camera. Damages were not visually detected, whereas images obtained by the lock-in thermography clearly showed their dimensions and the positions.

La componente che prende il nome di ¿radiazione infrarossa¿ è la porzione dello spettro elettromagnetico compresa fra le microonde e la banda del rosso della luce visibile. La termografia si basa su sistemi di rilevamento, detti termocamere, per visualizzare e misurare a distanza l'energia termica irradiata da un oggetto, partendo dal rilevamento dell'intensità della radiazione infrarossa emessa, al fine di conoscere la temperatura superficiale di un oggetto e la sua distribuzione spaziale, tramite la formazione di un'immagine termica a falsi colori. La termografia trova applicazione nel campo dell'edilizia, dei beni culturali e in diversi settori dell'industria, in particolare come tecnica di monitoraggio senza contatto e non distruttiva. L'uso delle termocamere nell'industria di trasformazione alimentare sta crescendo per applicazioni quali prodotti da forno, alimenti cotti, essiccazione di cereali, controllo di forni o impianti di surgelazione e conservazione. Piuttosto recenti sono anche le applicazioni nel campo del confezionamento per quanto riguarda il controllo qualità nell'imbottigliamento e confezionamento in vaschette, controllo dell'integrità delle sigillature con pellicola, ispezione dei sistemi sigillatura con colla a caldo di cartoni di sovraimballaggio. Grazie alla significativa riduzione dei costi delle termocamere accompagnata da un forte incremento delle prestazioni, la termografia ha avuto un crescente sviluppo in numerose applicazioni che esulano dal semplice monitoraggio ambientale o impiantistico. Una recente ricerca svolta presso l'Università di Perugia ha portato all'implementazione in linea di un metodo di analisi, basato su termografia infrarossa, per l'individuazione di corpi estranei all'interno di biscotti. In questo caso sono stati acquisiti termogrammi all'uscita del forno di cottura, durante il processo di raffreddamento dei biscotti. Le diverse proprietà termiche della matrice alimentare rispetto ai corpi estranei (metallo, legno, vetro, fibre tessili) ne hanno consentito l'identificazione grazie allo sviluppo di algoritmi di elaborazione delle immagini termografiche. Una tecnica particolare, la termografia lock-in, ha trovato applicazione nell'individuazione precoce di danni da impatto su pere. La termografia lock-in permette di ridurre disturbi quali riflessi dell'ambiente circostante, variazioni locali di assorbimento ottico della superficie e del coefficiente di emissione infrarossa, e l'illuminazione disomogenea da fonti di calore. Questo consente misure più accurate, individuando differenze di temperatura anche molto piccole. Campioni di pere artificialmente danneggiati con forze di compressione note, sono stati sottoposti ad ispezione con sistemi di visione tradizionali, basati su telecamere a CCD, e con termocamera. La maggior parte dei danni non sono risultati visivamente individuabili, mentre le immagini ottenute con la termografia lock-in mostravano chiaramente le dimensioni e le posizioni dei danni.