Röntgeninspektionstechnologie für Lebensmittel ist Qualitätskontrolle auf höchstem Niveau. Mit den verpackungsdurchdringenden Fähigkeiten der Technologie können Qualitätskontrolleure das Vorhandensein von Fremdkörpern in Verpackungen erkennen, den Füllstand von Verpackungen überprüfen und die Produktintegrität von Verpackungen für die Verbrauchersicherheit bestätigen. Die Technologie ist ein zuverlässiges Verfahren, das für die Einhaltung und Gewährleistung der Lebensmittelsicherheit sowie der Produktionseffizienz in schnelllebigen Lebensmittelproduktionslinien entscheidend ist.

Die ständig wachsende Nachfrage der Verbraucher nach Lebensmitteln und die verschärften Standards für Lebensmittelsicherheit und -vorschriften stellen die Lebensmittelhersteller vor große operative und produktionstechnische Herausforderungen. Rückrufe von Lebensmitteln können sich finanziell verheerend auf das Ergebnis auswirken, hohe Betriebskosten verursachen und den Ruf einer Marke schädigen. Daher müssen Lebensmittelinspektionssysteme in die Produktionslinie integriert werden, um das Kontaminationsrisiko zu minimieren. Aufgrund der Unzulänglichkeiten herkömmlicher Inspektionsmethoden, insbesondere für modernere flexible Lebensmittelverpackungen, ist die Röntgeninspektion von Lebensmitteln die perfekte Lösung für diese modernen flexiblen Lebensmittelverpackungen. Bei der Röntgeninspektion sind keine zerstörenden Prüfungen und kein physischer Kontakt mit den verpackten Produkten erforderlich. Dieser Leitfaden befasst sich mit den Röntgeninspektionsmechanismen der Technologie, den Röntgeninspektionssystemen der Industrie und den Röntgeninspektionssystemen für die besonderen Anforderungen von Dosenverpackungslinien.

Was ist die Röntgeninspektion von Lebensmitteln und wie funktioniert sie?

Lebensmittelinspektionssysteme, die Röntgenstrahlen verwenden, basieren auf der Messung des Massegrads und der Dichte des Produkts. Das System besteht aus drei Hauptelementen: dem Röntgengenerator, einem linearen Diodenarraysensor und einem industriellen Computerprozessor.

Ein Generator sendet einen niederenergetischen Röntgenstrahl auf das Förderband, und jeder Röntgenstrahl wird auf einzelne verpackte Produkte oder Rohstoffe fokussiert. Während die Verpackungen den Röntgenstrahl durchlaufen, absorbieren die verschiedenen Materialien der Verpackungen die Röntgenenergie, je nach Zusammensetzung der Materialien. So wird zum Beispiel von dichten Fremdkörpern wie Stahl, Glas und Stein mehr Energie absorbiert als von weniger dichten Materialien wie Wasser, Fett und Luft.

Ein Sensor misst die Energie des Röntgenstrahls, der die Verpackung durchdringen konnte, um mögliche Verunreinigungen zu erkennen. Der Computer verarbeitet die Energiemessung und erstellt ein Graustufenbild. Für mehr Details wird das Bild mit dichten Materialien erstellt, die eine dunkle Färbung aufweisen. Die Software setzt hochentwickelte Algorithmen ein, um das Bild innerhalb von Millisekunden auszuwerten und strenge Qualitätsstandards einzuhalten. Findet die Software einen dunklen Bereich, der auf Fremdmaterial hinweist, das außerhalb des zulässigen Basislinienbereichs liegt, leitet die Software den Ausscheidungsmechanismus ein, um das Produkt aus dem Produktionsprozess zu entfernen.

Im Gegensatz zu einem typischen Metalldetektionsmechanismus ist diese Art der Schadstoffdetektion viel fortschrittlicher. Metalldetektoren lesen ihre Umgebung mit Hilfe elektromagnetischer Felder. Sie verlassen sich darauf, dass der Fremdkörper eine Verhaltensänderung im elektromagnetischen Feld hervorruft, indem er ein leitendes oder magnetisches Feld erzeugt. Die Röntgentechnologie funktioniert jedoch unabhängig von elektromagnetischen Feldern und nutzt das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Fremdkörpern, um durch hinderliche Materialien hindurchzusehen" und eine Vielzahl von Fremdkörpern zu identifizieren.

Die Röntgentechnologie kann ein breites Spektrum von Verpackungsdesigns abbilden, da sie im Gegensatz zu anderen Technologien, die auf der Messung der Leitfähigkeit für ein bestimmtes Produkt beruhen, dichteabhängig ist.

Anwendungen in verschiedenen Lebensmittelsektoren

Die Segmente der Lebensmittelindustrie stellen unterschiedliche Anforderungen an die Qualitätssicherung. Daher müssen die Konstrukteure von Produktionslinien genau wissen, welche Art von Inspektionsgeräten erforderlich ist, um die spezifischen potenziellen Gefahren jedes Segments abzudecken. Die Vielseitigkeit von Röntgeninspektionssystemen bedeutet, dass sie in den meisten Verarbeitungsumgebungen eingesetzt werden können.

Fleisch und Geflügel

Die Verarbeitung von Fleisch und Geflügel birgt physikalische Gefahren in sich. Dazu gehört die Kontamination des Fleisches mit verkalkten Knochensplittern, abgebrochenen Edelstahlwolfklingen und Injektionsnadeln. Darüber hinaus hat rohes Fleisch einen hohen Feuchtigkeits- und Salzgehalt. Dies führt zu einem sehr starken "Produkteffekt", der die meisten Metalldetektoren veranlasst, das Fleisch zurückzuweisen. Die Röntgentechnologie ignoriert jedoch Feuchtigkeit und Salz und erkennt Knochen- und Metallfragmente genau.

Bäckerei und Snacks

Um Produkte frisch zu halten und Feuchtigkeit fernzuhalten, werden in der Bäckerei- und Snackbranche metallisierte Filme und Aluminiumfolien für ihre Verpackungen verwendet. Sobald die Produkte in diesen Aluminiumfolien verpackt sind, können herkömmliche Metalldetektoren sie nicht mehr untersuchen. Die Energie von Röntgeninspektionssystemen für Lebensmittel durchdringt Metall problemlos. Daher können Röntgendetektoren Metalldrähte und Steine (wie sie in Nüssen vorkommen) auch dann finden, wenn die Verpackung verschlossen ist, was Fremdkörperkontaminationen verhindert.

Konserven und verpackte Waren: Die ultimative Herausforderung

In der Fleisch- und Backwarenindustrie ist die Röntgentechnik von großer Bedeutung, aber für die Konservenindustrie ist es notwendig, die Produktqualität zu erhalten. Die schwierigsten Güter, mit denen sich die Qualitätskontrolle befassen muss, sind Konserven und verpackte Waren. Bei Metalldosen stoßen die Qualitätskontrolleure auf ein absolutes Hindernis. Bei einer Metallflasche sind herkömmliche Nachweismethoden gegenüber Fremdkörpern völlig unwirksam. Daher ist die Röntgeninspektion von Lebensmitteln in Konservenfabriken kein optionales Zusatzprodukt, sondern ein grundlegendes Konstruktionserfordernis, um kostspielige Rückrufaktionen zu vermeiden. Im weiteren Verlauf dieses Leitfadens werden die besonderen Probleme von Verpackungslinien für Konserven hervorgehoben und es wird gezeigt, dass die Röntgentechnologie die ultimative Antwort auf diese Probleme ist.

Röntgenstrahlen vs. Metalldetektion: Eine Vergleichstabelle

Um zu untersuchen, auf welche Weise der traditionelle Systemansatz in Konservenfabriken versagt, muss ein Ingenieur die unterschiedlichen Funktionsweisen beider Systeme auf einer grundlegenden Ebene bewerten. In der folgenden Tabelle werden die betrieblichen Unterschiede und Anwendungsgrenzen von Metalldetektion gegenüber der Röntgeninspektion.

Vertiefung: Warum Konserven Röntgenstrahlen statt Metalldetektoren erfordern

Konservierungsanlagen verarbeiten und bewegen sich mit großen, hohen Geschwindigkeiten und sind aus starrem, undurchsichtigem Material gefertigt. Diese Bedingungen erfordern ein Erkennungssystem, das den Behälter ignorieren und mit dem Inhalt arbeiten kann.

Überwindung des blinden Flecks bei Metallverpackungen

Metalldetektoren funktionieren, indem sie ein elektromagnetisches Feld aufbauen. Wenn sich ein Metallgegenstand durch dieses Feld bewegt, löst er eine Unterbrechung aus, und der Gegenstand wird aus der Leitung entfernt. Die verwendeten Metallverpackungen, bei denen es sich häufig um Weißblech und Aluminium handelt, stellen einen Leiter dar. Wenn eine Metalldose zum Metalldetektor transportiert wird, erzeugt diese Metalldose eine extrem große Unterbrechung (oder viele Unterbrechungen) des Feldes. Dies ist als Faradayscher Käfig-Effekt bekannt. Der Detektor kann nichts erkennen, was in der Metalldose verpackt ist.

Fließbandarchitekten können keine Metalldetektoren als Teil des Inspektionsverfahrens für verschlossene Dosen verwenden. Wenn eine Einrichtung Metalldetektoren einsetzt, müssen diese vor dem Abfüll- und Verschließvorgang positioniert werden. Dadurch entsteht ein riesiger blinder Fleck. Wenn eine Maschine während des Abfüllens oder Verschließens eine Störung aufweist, wird die betreffende Dose als Dose mit gefährlichen Stoffen in die Lieferkette eingeschleust. Hier kommt die Röntgentechnologie ins Spiel. Röntgenstrahlen beruhen auf einem völlig anderen Prinzip als Metalldetektoren, die mit Magnetfeldern arbeiten. Die Röntgensoftware verwendet die Dichte der metallischen Dosenwand als Basislinie und zieht diese ab, um den Inhalt des verschlossenen Behälters zu untersuchen.

Erkennung von Glas, Knochen und hochdichten Kunststoffen

In Konservenfabriken werden häufig unzusammenhängende Maschinen eingesetzt, die anfällig für nichtmetallische Verschleißteile sind. Außerdem können einige landwirtschaftliche Erzeugnisse Rückstände vom Feld enthalten. Daher sind Metalldosen dafür bekannt, dass sie Glasscherben, kleine Steine oder Knochen vom geernteten Gemüse sowie gebrochene Führungsschienen aus hochdichten Kunststoffen (PTFE oder Acetal) und Kunststoffe im Fördersystem verbergen.

Metalldetektoren werden niemals in der Lage sein, Glas, Steine oder Kunststoffe zu erkennen. Röntgensysteme hingegen schon. Glas und Steine erscheinen auf dem Röntgen-Graustufenbild als dunklere Flecken, da sie eine höhere Dichte aufweisen. Ebenso können Kunststoffe mit hoher Dichte und Gummidichtungen (oft in Industriequalität) aufgrund ihrer Dichte erkannt werden. Produktionsingenieure können dank der Röntgensysteme sowohl metallische als auch nicht-metallische, ungefährliche Verunreinigungen identifizieren und entfernen, bevor das Produkt versiegelt wird.

Jenseits von Verunreinigungen: Wertschöpfung in der Konservenproduktion

Moderne Produktionsmaschinen müssen in der Lage sein, den größtmöglichen Nutzen für die Investition zu bieten. Röntgensysteme sind in der Lage, mehrere Qualitätskontrolldienste zu erbringen und sind daher mehr als einfache Sicherheitswerkzeuge. Sie sind komplette Systeme für die Kontrolle der Produktsicherheit, die sogar fehlende Produktbestandteile aufspüren.

Genaue Füllstandsinspektion

Die Verbraucherschutzgesetze sehen hohe Geldstrafen für zu wenig gefüllte Dosen vor, und es besteht die Gefahr, dass das gesamte Unternehmen strafrechtlich verfolgt wird. Eine überfüllte Dose ist außerdem eine Produktverschwendung (Werbegeschenk) und kann den Verschlusskopf des Doppelfalzes beeinträchtigen, indem sie die Integrität des Falzes gefährdet.

Röntgensysteme führen sehr detaillierte Inspektionen durch und prüfen gleichzeitig auf Verunreinigungen. Während das Röntgengerät die Dose untersucht, analysiert die Software den Flüssigkeits- oder Feststoffgehalt und bildet eine horizontale Linie ab. Die Ingenieure stellen die Zonenparameter in der Software ein. Fällt die Inhaltslinie unter oder über die eingestellten Parameter, zeigt das System eine Rückweisung an. Auf diese Weise können die Betriebsleiter sofort die Dosiergeräte anpassen und die Produktabgabe reduzieren, während die Produktionslinie weiterläuft.

Erkennen von verbeulten Dosen und Dichtungsdefekten

Die hermetische Abdichtung und die Geometrie der Dose sind für die Sicherheit und Unversehrtheit des Produkts entscheidend. Beschädigte Dosen können mehr als nur kosmetisch sein: Starke Dellen am Dosenrand können die Innenauskleidung oder die Vakuumversiegelung zerstören, wodurch die Gefahr von Botulismus besteht und das Produkt verdirbt.

Die Software ist mit Algorithmen zur Kantenerkennung ausgestattet. Wenn eine Dose an den Sensoren vorbeifährt, analysiert die Software die Geometrie der Struktur. Sie prüft das Doppelfalzprofil und die Wände auf Defekte. Findet das System eine verbeulte Wand, einen fehlenden Deckel oder eine verbeulte Flanke, wird die Dose aussortiert. So wird sichergestellt, dass keine gefährlichen oder unverkäuflichen Produkte in den Geschäften angeboten werden.

Sicherstellung der HACCP-Konformität & Datenaufzeichnung

Bei der B2B-Beschaffung steht die Einhaltung von Vorschriften im Mittelpunkt. Audits zur Lebensmittelsicherheit mit GFSI-, BRC- oder IFS-Zertifizierungen erfordern eine umfangreiche Dokumentation. Die Auditoren achten nicht nur auf die Hardware. Sie wollen sehen, dass die Anlagen zu einer aktiven, systemgestützten Überwachung und Aufzeichnung von Qualitätsereignissen in der Lage sind.

Industrielle Röntgengeräte sind moderne Datenerfassungsgeräte. Die Systemsoftware protokolliert die Uhrzeit, das Datum und den Produktcode für jede Einheit, die das Gerät durchläuft. Noch wichtiger ist, dass das Gerät ein Bild jeder Einheit, die zurückgewiesen wird, aufnimmt und protokolliert. Dieses Bild dient als Beweis für den Defekt oder die Verunreinigung. Die protokollierten Daten werden von QS-Teams verwendet, um das Problem zu bestimmten vorgelagerten Geräten zurückzuverfolgen und bei unangekündigten Audits die vollständige Einhaltung des HACCP-Konzepts nachzuweisen.

Integration von Röntgensystemen in Hochgeschwindigkeits-Canning-Linien

Die Auswahl der richtigen Röntgentechnologie ist der erste von vielen Schritten. Die Integration des Systems in die eigentliche Produktionsanlage ist von großer Bedeutung. Dosenlinien können schwierig sein. Sie erfordern spezielle mechanische Lösungen für die Kombination aus hoher Geschwindigkeit und schweren Produkten in starren Behältern.

Strategische Platzierung auf der Strecke

Linienarchitekten müssen den besten Platz für das Röntgengerät in der Linie finden. Konserven können an zwei Hauptstandorten eingesetzt werden: direkt nach dem Verschließer oder am Ende der Linie kurz vor dem Sammelpacker.

Wenn das Röntgengerät nach der Verschließmaschine angeordnet ist, kann es Probleme zuerst erkennen. Das heißt, wenn der Füller oder der Verschließer anfängt, Metall abzuscheiden, wird das Röntgengerät dies erkennen, und die Anlage kann die Linie anhalten und die Menge des kontaminierten Produkts kontrollieren. Allerdings sind diese Anlagen in der Regel sehr feucht und schwanken in ihrer Geschwindigkeit.

Wenn das Röntgengerät direkt vor dem Sammelpacker platziert wird, kann es sicherstellen, dass sich das Produkt vor der Inspektion in seinem endgültigen Zustand befindet. Auf diese Weise kann das Röntgengerät das Produkt auf etwaige Fehler untersuchen, die während des Kochens (Retortierens) oder des Aufbringens der Etiketten aufgetreten sein könnten. An dieser Stelle sind die Geschwindigkeiten in der Regel gleichmäßiger. Wenn jedoch an dieser Stelle ein wiederkehrender Rückgang der Produktverunreinigung auftritt, bedeutet dies, dass viele Dosen bereits an diesem Endpunkt vernichtet werden müssen. Dies bedeutet, dass die Linienarchitekten eine Entscheidung treffen müssen, die auf der Analyse der spezifischen Ausfallrisiken der vorgelagerten Anlagen basiert.

Verwaltung von hohem Durchsatz und Ablehnungsmechanismen

Bei der modernen Dosentechnologie kann die Geschwindigkeit bis zu 1000 Dosen pro Minute und sogar bis zu 300 Dosen pro Minute betragen. Bei dieser Geschwindigkeit ist es zwingend erforderlich, dass das Produkt dem Röntgensensor vorgelegt wird und die präzise mechanische Synchronisation die Fehler tatsächlich entfernt.

Die Dosen müssen in einem bestimmten, anpassbaren Abstand in den Röntgenstrahl eintreten. Wenn sie sich nicht berühren, wird die Bildverarbeitungssoftware falsche Rückwürfe ermitteln. Um dies zu vermeiden, verwenden die Ingenieure Timing-Schrauben und/oder Transfer-Schrauben, bei denen vor der Prüfzone individuelle Abstände erforderlich sind.

Bei hohen Geschwindigkeiten, insbesondere bei schweren Metalldosen, kann der Auswurfmechanismus äußerst kritisch sein. Hochenergetische Dosen können schwere Verletzungen verursachen. So können herkömmliche mechanische Ausstoßer die ausgeworfene Dose eindrücken, verbeulen, zerbrechen und/oder verschütten und dazu führen, dass in der Nähe befindliche akzeptable Dosen umgestoßen werden. Aus diesem Grund spezifizieren die Ingenieure Hochgeschwindigkeits-Luftstoßauswerfer und servoangetriebene Ausschleuser. Darüber hinaus verlangen die Normen einen Sensor zur Bestätigung der Ausleitung. Dieser abschließbare Ausleitsensor bestätigt, dass die ausgeschleuste Dose nicht einfach über das Ausleitsystem hinaus in die Linie gelangt ist.

Umgang mit Strahlungsproblemen bei der Lebensmittelkontrolle

Betriebsleiter werden häufig mit Fragen zur Sicherheit von industriellen Röntgensystemen konfrontiert. Um das Vertrauen des Käufers und des Betreibers zu gewährleisten, müssen die Systeme ein Verständnis für die Physik der Röntgenprüfung ermöglichen.

• Lebensmittel Sicherheit: Bei der industriellen Lebensmittelkontrolle wird ionisierende Strahlung in niedriger Dosis verwendet. Die Röntgenstrahlen durchdringen das Produkt, ohne den Nährwert, die Beschaffenheit oder den Geschmack des Lebensmittels zu beeinträchtigen. Die Lebensmittel sind nicht radioaktiv und werden auch nie radioaktiv kontaminiert sein.
• Betreiber Sicherheit: Moderne Systeme haben ein extrem dickes Edelstahlgehäuse, bleifreie Strahlungsvorhänge und dicke Vorhänge am Ein- und Ausgang. Die Röntgenenergie ist in der Struktur enthalten. Die Strahlungswerte im Außenbereich liegen unter den Strahlungswerten, denen der Mensch durch die natürliche Hintergrundstrahlung ausgesetzt ist. Das Interlock-System schaltet den Röntgengenerator ab, wenn die Schranktüren geöffnet werden.
• Einhaltung der Vorschriften: Röntgeninspektionssysteme sind vollständig konform mit der FDA, der WHO und Ihren örtlichen Atomenergiebehörden.

Wenn alle sicherheitsrelevanten und technischen Fragen geklärt sind, hängt der Erfolg Ihrer Qualitätskontrolle letztendlich von der nahtlosen Integration der Linie ab. Sind Sie bereit, einen "röntgenfähigen" Konservierungsprozess zu entwickeln? Kontakt zu unseren Engineering-Experten heute, um eine Hochgeschwindigkeits-Verpackungslinie die perfekt mit erstklassigen Inspektionssystemen synchronisiert ist.