Lenz Instruments, S.L.Lenz Instruments, S.L.
Optimització del Procés de Producció del Pernil Curaten el Marc de la Industria 4.0
www. lenz-instruments.com
Lenz Instruments, S.L.
Procés tradicional d’elaboració del pernil curat
Nous sensors per a la caracterització en línia del producte
Estratègies per a la millora del control del procés
Conclusions
Índex
Lenz Instruments, S.L.
Procés tradicional d’elaboració del pernil curat
Recepció Classificació Salat
Repòs
Curat
Lenz Instruments, S.L.
Influència de les característiques de la matèria prima
Procés tradicional d’elaboració del pernil curat
Lenz Instruments, S.L.
Procés tradicional d’elaboració del pernil curat
Problemàtiques en el control i estandardització del producte:
Sal
Mermes i rendiments
Propietats organolèptiques
Seguretat microbiològica (pernil baix en sal)
Defectes de textura
Lenz Instruments, S.L.
Procés tradicional d’elaboració del pernil curat
Smart Factories (Indústria 4.0):
Digitalització
Connectivitat
Optimització
Flexibilitat
Eficiència energètica
Ús de nous sensors per a la monitorització dels processos de fabricació
Lenz Instruments, S.L.
Procés tradicional d’elaboració del pernil curat
Smart Factories (Indústria 4.0):
Digitalització
Connectivitat
Optimització
Flexibilitat
Eficiència energètica
Sistemes per a la transmissió i enregistrament de dades
Lenz Instruments, S.L.
Procés tradicional d’elaboració del pernil curat
Smart Factories (Indústria 4.0):
Digitalització
Connectivitat
Optimització
Flexibilitat
Eficiència energètica
Ús de tècniques de simulació i Intel·ligència Artificial (IA)
Lenz Instruments, S.L.
Procés tradicional d’elaboració del pernil curat
Smart Factories (Indústria 4.0):
Digitalització
Connectivitat
Optimització
Flexibilitat
Eficiència energèticaProcessos productius flexibles, autònoms i
Adaptatius
Lenz Instruments, S.L.
Procés tradicional d’elaboració del pernil curat
Smart Factories (Indústria 4.0):
Digitalització
Connectivitat
Optimització
Flexibilitat
Eficiència energètica Eficiència en l’ús i generació d’energia i matèries primeres
Lenz Instruments, S.L.
Procés tradicional d’elaboració del pernil curat
Smart Factories (Indústria 4.0):
Digitalització
Connectivitat
Optimització
Flexibilitat
Eficiència energètica
Lenz Instruments, S.L.
Procés tradicional d’elaboració del pernil curat
Smart Factories (Indústria 4.0):
Digitalització
Connectivitat
Optimització
Flexibilitat
Eficiència energètica
Lenz Instruments, S.L.
Procés tradicional d’elaboració del pernil curat
Smart Factories (Indústria 4.0):
Digitalització
Connectivitat
Optimització
Flexibilitat
Eficiència energètica
Lenz Instruments, S.L.
Procés tradicional d’elaboració del pernil curat
Nous sensors per a la caracterització en línia del producte
Estratègies per a la millora del control del procés
Conclusions
Índex
Lenz Instruments, S.L.
Nous sensors per a la caracterització en línia del producte
Control en línia de la matèria prima (recepció)
Contingut de greix
pH24
WHC: Propietats òptiques (color, Vis-NIR)
WHC: Propietats elèctriques
Característiques morfològiques
(alçada, conformació, magre exposat)
Infiltració (greix intramuscular)
pH45
Lenz Instruments, S.L.
Nous sensors per a la caracterització en línia del producte
Control en línia de la matèria prima (recepció)
Contingut de greix
pH24
WHC: Propietats òptiques (color, Vis-NIR)
WHC: Propietats elèctriques
Característiques morfològiques
(alçada, conformació, magre exposat)
Infiltració (greix intramuscular)
pH45
Lenz Instruments, S.L.
Nous sensors per a la caracterització en línia del producte
Control en línia de la matèria prima (recepció)
Contingut de greix
pH24
WHC: Propietats òptiques (color, Vis-NIR)
WHC: Propietats elèctriques
Característiques morfològiques
(alçada, conformació, magre exposat)
Infiltració (greix intramuscular)
pH45
Lenz Instruments, S.L.
Nous sensors per a la caracterització en línia del producte
Control en línia de la matèria prima (recepció)
Contingut de greix
pH24
WHC: Propietats òptiques (color, Vis-NIR)
WHC: Propietats elèctriques
Característiques morfològiques
(alçada, conformació, magre exposat)
Infiltració (greix intramuscular)
pH45
Lenz Instruments, S.L.
Nous sensors per a la caracterització en línia del producte
Control en línia de la matèria prima (recepció)
Contingut de greix
pH24
WHC: Propietats òptiques (color, Vis-NIR)
WHC: Propietats elèctriques
Característiques morfològiques
(alçada, conformació, magre exposat)
Infiltració (greix intramuscular)
pH45
010
2030
4050
6070
0
10
20
30
40
50
0
10
20
Lenz Instruments, S.L.
Nous sensors per a la caracterització en línia del producte
Control en línia de la matèria prima (recepció)
Contingut de greix
pH24
WHC: Propietats òptiques (color, Vis-NIR)
WHC: Propietats elèctriques
Característiques morfològiques
(alçada, conformació, magre exposat)
Infiltració (greix intramuscular)
pH45
Lenz Instruments, S.L.
Nous sensors per a la caracterització en línia del producte
Control en línia de la matèria prima (salat i curat)
Contingut total de sal
Propietats òptiques (activitat d’aigua)
Propietats organolèptiques
Defectes de textura
Lenz Instruments, S.L.
Nous sensors per a la caracterització en línia del producte
Control en línia de la matèria prima (salat i curat)
Contingut total de sal
Propietats òptiques (activitat d’aigua)
Propietats organolèptiques
Defectes de textura
Lenz Instruments, S.L.
Nous sensors per a la caracterització en línia del producte
Control en línia de la matèria prima (salat i curat)
Contingut total de sal
Propietats òptiques (activitat d’aigua)
Propietats organolèptiques
Defectes de textura
Lenz Instruments, S.L.
Procés tradicional d’elaboració del pernil curat
Nous sensors per a la caracterització en línia del producte
Estratègies per a la millora del control del procés
Conclusions
Índex
Lenz Instruments, S.L.
Estratègies per a la millora del control del procés
Modelització del procés d’absorció de sal (I)
%𝑆 = 𝛼 + 𝛽 ·𝑇
𝑊+ 𝛾 ·
𝑇
𝐹
Efecte del pes Efecto del greix
Lenz Instruments, S.L.
8 9 10 11 12 13 14 15
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
Fat effect
10.5kg (F=10%)
11.5kg
12.5kg
10.5kg (F=20%)
11.5kg
12.5kg
To
tal
Salt
Co
nte
nt
(%)
Salting time (days)
Weight effect∆𝑭 = 𝟏. 𝟓% ≈ ∆𝑾 = 𝟏 𝒌𝒈
Control de greix i sal per a l’optimització del Procés d’elaboració
Estratègies per a la millora del control del procés
Lenz Instruments, S.L.
Estratègies per a la millora del control del procés
Determinació del temps òptim de salat en base als models de predicció
RecepcióClassificacióPES/GREIX
SALAT REPÓS Washing
Light+LEAN
Medium
Heavy/FATTY
9 days
11 days
12 days
A+:
B:
C:
Millora de la homogeneïtat (sal i mermes)
Heavy+FATTYC+:
Light/LEANA: 10 days
13 days
Salt in excess
Lenz Instruments, S.L.
Reducció d’un 30% en la dispersió del contingut final de sal
Reducción del contenido de sal
Caso de estudio: Optimización del proceso de salado
Lenz Instruments, S.L.
Estratègies per a la millora del control del procés
Lenz Instruments, S.L.
Estratègies per a la millora del control del procés
Modelització del procés d’absorció de sal (II)
Prediction model Calibration set Validation set
R2adj RMSEC R2
adj RMSEV
Salt = 8.14 + 1.00 × A2 - 2.91 × lnW + 0.72× 2ndSaltadd 0.81 0.09 0.81 0.11
Lenz Instruments, S.L.
Estratègies per a la millora del control del procés
Limitacions dels models analítics
Cal desenvolupar models específics per cada procés d’elaboració
La introducció de paràmetres addicionals requereix refer el modelat
No permet adaptar trivialment el model a variacions en les propietats de la matèria prima i/o del procés d’elaboració
Lenz Instruments, S.L.
Estratègies per a la millora del control del procés
Algoritmes basats en IA: Xarxes Neuronals
Permeten modelitzar sistemes complexes en base a un conjunt de dades empíric
Simplifica la incorporació de noves dades i paràmetres en el procés
Optimitzar l’aproximació en sistemes no lineals
En darrer terme, permetria implementar sistemes intel·ligents que poguessin adaptar-se i autocalibrar-se en base a les dades de cada procés específic
Lenz Instruments, S.L.
Estratègies per a la millora del control del procés
Algoritmes basats en Xarxes Neuronals
Determinación del tiempo optimo de salado en base a los modelos de predicción.
Lenz Instruments, S.L.
Estratègies per a la millora del control del procés
MODEL
VALIDATION
EXPERIMENTAL
DESIGN
BUILD OF DATA
SET
CORRELATION
ANALYSISMODEL
SIMPLIFICATION
ANN TOPOLOGY
DEFINITIONANN TRAINING
Algoritmes basats en Xarxes Neuronals
Lenz Instruments, S.L.
Estratègies per a la millora del control del procés
Determinació del temps òptim de salat
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
# O
ccu
rran
ces
Total Salt (%)
Standard Sorting: = 0.33
Sorting based on Fat (3 groups): = 0.22
Sorting based on Fat (5 groups): = 0.14
Algoritmes basats en Xarxes Neuronals
Lenz Instruments, S.L.
Procés tradicional d’elaboració del pernil curat
Nous sensors per a la caracterització en línia del producte
Estratègies per a la millora del control del procés
Conclusions
Índex
Lenz Instruments, S.L.
Conclusions
El desenvolupament de nous sistemes sensors permet la caracterització en línia, i peça a peça, de la matèria prima
La informació registrada per aquests sistemes sensors pot ser utilitzada per modelitzar el procés de producció del pernil, i millorar la qualitat i estandardització del producte
Alternativament als mètodes de control basats en models analítics, la implementació de tècniques basades en IA permet potencialment implementar processos de producció autònoms i adaptatius