L’Automatisation dans le secteur alimentaire
« Venez m’aider à trier les graines: les bonnes dans le petit pot, les mauvaises dans votre jabot. » Même dans un conte de fées, il faut trier les petits pois et les lentilles pour écarter les corps étrangers. Ce principe fondamental est valable aujourd’hui encore. Toutefois, tandis que dans le conte, on pouvait faire appel à une nuée de petits oiseaux méticuleux, en réalité, de nos jours on compte sur les technologies optiques de pointe.
Traitement industriel de l’image dans le secteur alimentaire
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Lorsqu’on parle de « traitement industriel de l’image », on s’imagine souvent des robots dans une immense usine. On pense rarement aux pommes, aux pommes de terre et au riz. Toutefois, la production alimentaire a peu en commun avec les images romancées de l’agriculture. Toujours est-il que les mêmes technologies sont utilisées à la fois en agriculture et en production industrielle.
Contrôle de la qualité
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Le contrôle de la qualité est un des domaines d’application les plus importants des technologies optiques. Dans les usines qui traitent régulièrement des tonnes de fruits, de légumes, de viande et de poissons, il est impensable d’effectuer le contrôle de qualité manuellement. En même temps, les critères de qualité sont constamment durcis par les lois et les consommateurs sont également devenus de plus en plus exigeants. Dorénavant, il ne s’agit plus seulement de critères objectifs de qualité pour les consommateurs: il est de plus en plus important que les aliments soient esthétiques. Les fraises rondouillardes ou les carottes à « deux » pieds sont considérés moches par beaucoup de monde même si elles ne présentent aucun défaut.
Ces demandes de plus en plus communes entraînent les ingénieurs à redoubler d’ingéniosité. Entre temps, on peut observer un site de tri adapté à chaque critère de contrôle.
Machines de tri optique
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Plusieurs capteurs sont utilisés (c.-à-d. généralement, il s’agit de systèmes par laser et plusieurs types de caméras) en fonction de ce qu’une machine doit trier. Les caméras simples visualisent la taille, la forme et la couleur des fruits. Elles sont toujours utilisées lorsqu’il est important de contrôler l’aspect extérieur des fruits.
Généralement, les défauts des pommes ou des pommes de terre ont une couleur différente de la partie saine. Ainsi, les caméras monochromatiques peuvent servir pour trier « le bon du mauvais » puisqu’elles peuvent distinguer le contraste entre clair et foncé.
Les caméras polychromatiques sont utilisées pour séparer les aliments les uns des autres lorsque les variations de couleurs sont importantes (ex. pour séparer certains oursons gélifiés rouges, jaunes et verts).
Analyse de surface par rayon laser
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Contrairement à une simple détection par caméra, le rayon laser en combinaison avec les caméras permet d’analyser la structure de surface des objets. A certaines longueurs d’onde, il peut pénétrer en profondeur dans le tissu cellulaire des aliments donnant ainsi des renseignements qu’on ne pourrait normalement pas obtenir avec un seul contrôle externe. Par exemple, ces propriétés sont utilisées dans les établissements de tri pour trier les cailloux, le verre et le métal. Les éléments « défectueux » peuvent aussi avoir la même couleur que les « bons » éléments. Normalement, il serait difficile de distinguer entre pommes de terre et cailloux selon leur seul aspect extérieur, mais ils possèdent des structures de surface complètement différentes.
Spectroscopie IR
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Processus de tri
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Les corps étrangers et les aliments endommagés détectés par les systèmes optiques sont triés utilisant des méthodes différentes. A présent, les petits objets comme les petits pois et les lentilles du conte de Cendrillon des Frères Grimm seraient catapultés de la cendre pour être collectés dans des récipients à l’aide de buses de soufflage à air comprimé. Les produits plus grands, comme les pommes et les pommes de terre, sont souvent redirigés mécaniquement pour tomber dans les boîtes adaptées selon la taille et le degré de qualité.
Des graines de riz jusqu’aux filets de poisson, à présent on peut tout analyser, nettoyer, trier et traiter avec les machines munies de méthodes optiques sur mesure.
Par conséquent, il n’y a que les aliments conformes aux critères de qualité qui sont disponibles au supermarché.
Des plantes d’un rouge incandescent
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Les machines de tri utilisent une particularité unique de la chlorophylle pour distinguer les fruits et les légumes verts d’autres objets verts : si le tissu est exposé aux rayons UV, les restes végétaux semblent rouge incandescent grâce à la chlorophylle. Ce pigment est essentiel au métabolisme des plantes. Dans des conditions normales, il absorbe les longueurs d’onde bleues et rouges utilisant leur énergie pour la photosynthèse. La lumière verte est reflétée. C’est la raison pour laquelle l’herbe et les arbres semblent verts. Néanmoins, l’exposition au rayonnement UV à ondes longues entraîne la fluorescence de la chlorophylle : une partie du pigment, c’est-à-dire la chlorophylle a, transforme une partie du rayonnement UV incident et l’émet sous la forme de chaleur.
Le reste est émis dans le spectre visible – dans ce cas, à une longueur d’onde d’environ 670 nm. C’est la raison pour laquelle les restes végétaux ne semblent pas verts, mais rouges. Néanmoins, les objets sans chlorophylle ne présentent pas cet effet. Par conséquent, ces objets sont triés et clairement identifiés comme non végétaux.
Point par point - Une question de poids
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Les aliments pré-portionnés sont de plus en plus nombreux dans les rayons du supermarché. Mais comment peut-on être sûr que toutes les portions ont le même poids ? La technologie laser est là aussi bien placée pour répondre à cette question. A l’aide des modules laser, on peut mesurer la forme tridimensionnelle des objets – même pour ceux qui sont courbés ou difformes. Selon ces données et le poids moyen des biens, un ordinateur peut calculer l’endroit de la découpe pour chaque section afin de garder le même poids.
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