Evaluación comparativa de tecnologías fotónicas no destructivas para la inspección de productos alimentarios en envases de vidrio: selección justificada de rayos X en entornos industriales

Abstract

Este Trabajo de Fin de Máster tiene como objetivo principal analizar, comparar y seleccionar tecnologías fotónicas no destructivas aplicables a la inspección de productos alimentarios envasados, centrándose en envases de vidrio y tomando como caso de referencia la empresa cántabra La Ermita Delicatessen. La motivación surge de la necesidad creciente de garantizar la calidad y seguridad alimentaria mediante sistemas de inspección fiables, automatizados y compatibles con entornos productivos reales. En el capítulo 2 se realiza un estudio exhaustivo de los fundamentos físicos y el principio de funcionamiento de tecnologías fotónicas como la espectroscopía en el infrarrojo cercano (NIR), la espectroscopía Raman, la termografía infrarroja, la visión artificial RGB e hiperespectral, el ultrasonido acoplado ópticamente y la inspección por rayos X. Se analizan sus ventajas, limitaciones y compatibilidad con líneas de producción, especialmente en el contexto de envases de vidrio. A través de una comparativa técnica multicriterio, los sistemas basados en rayos X se identifican como la solución más adecuada para detectar contaminantes físicos en productos lácteos envasados. El capítulo 3 expone una visión prospectiva de evolución tecnológica, explorando cómo la integración de inteligencia artificial, aprendizaje profundo, inspección 3D y gemelos digitales puede incrementar la capacidad de los sistemas actuales, orientándolos hacia entornos más adaptativos, inteligentes y trazables. En el capítulo 4 se describe en detalle el sistema MEKI™ implementado en la empresa, incluyendo su arquitectura multivista, la fuente emisora, los algoritmos de detección y su interacción con el sistema de rechazo. Se valora su rendimiento en línea, su impacto operativo y su contribución al cumplimiento normativo según estándares internacionales (IFS, BRC, ISO 22000). Finalmente, se presentan en el capítulo 5 una discusión técnica de los resultados, consideraciones estratégicas para la industria alimentaria y una valoración personal del autor, donde se recogen los aprendizajes adquiridos durante el desarrollo del trabajo. En su conjunto, este TFM representa una contribución sólida a la ingeniería fotónica aplicada, con impacto tanto científico como industrial.

This Master's Thesis aims to analyze, compare, and select non-destructive photonic technologies applicable to the inspection of packaged food products, with a focus on glass containers and using the Cantabrian Company La Ermita Delicatessen as a reference case. The motivation arises from the growing need to ensure food quality and safety through reliable, automated inspection systems compatible with real industrial environments. Chapter two presents a comprehensive study of the physical principles and operating mechanisms of photonic technologies such as near-infrared (NIR) spectroscopy, Raman spectroscopy, infrared thermography, RGB and hyperspectral machine vision, optically coupled ultrasound, and X-ray inspection. Their advantages, limitations, and compatibility with production lines are analyzed, particularly in the context of glass packaging. Through a multi-criteria technical comparison, X-ray–based systems are identified as the most suitable solution for detecting physical contaminants in packaged dairy products. Chapter 3 provides a prospective view of technological evolution, exploring how the integration of artificial intelligence, deep learning, 3D inspection, and digital twins can enhance the capabilities of current systems, steering them towards more adaptive, intelligent, and traceable environments. Chapter 4 details the MEKI™ system implemented in the company, including its multi view architecture, the emission source, detection algorithms, and interaction with the rejection system. Its inline performance, operational impact, and contribution to regulatory compliance according to international standards (IFS, BRC, ISO 22000) are assessed. Finally, Chapter 5 presents a technical discussion of the results, strategic considerations for the food industry, and a personal reflection by the author, highlighting the knowledge acquired throughout the development of this work. Overall, this thesis represents a solid contribution to applied photonic engineering, with both scientific and industrial impact.