La technologie d'inspection des aliments par rayons X est le contrôle de la qualité au plus haut niveau. Grâce aux capacités de pénétration des emballages de cette technologie, les contrôleurs de la qualité peuvent identifier la présence de corps étrangers à l'intérieur des types d'emballages, vérifier les niveaux de remplissage des emballages et confirmer l'intégrité du produit de l'emballage pour la sécurité du consommateur. Cette technologie est une méthode fiable, essentielle pour assurer la conformité en matière de sécurité alimentaire, ainsi que l'efficacité de la production, dans des chaînes de production alimentaire au rythme soutenu.

Face à la demande croissante de produits alimentaires de la part des consommateurs et au renforcement des normes de sécurité alimentaire et de réglementation, les fabricants de produits alimentaires sont confrontés à des défis opérationnels et de fabrication considérables. Les rappels d'aliments peuvent avoir un effet dévastateur sur les résultats financiers, entraîner des coûts opérationnels élevés et ternir la réputation d'une marque. C'est pourquoi les systèmes d'inspection des aliments doivent être intégrés à la chaîne de production afin de réduire le risque de contamination. Les lacunes des méthodes d'inspection traditionnelles, en particulier pour les emballages alimentaires flexibles plus modernes, ont fait de l'inspection des aliments par rayons X la solution idéale pour ces emballages flexibles plus modernes. Les essais destructifs et le contact physique avec les produits emballés ne sont pas nécessaires avec l'inspection par rayons X. Ce guide se concentre sur les mécanismes d'inspection par rayons X de la technologie, les systèmes d'inspection par rayons X de l'industrie et les systèmes d'inspection par rayons X pour les exigences uniques des lignes d'emballage en conserve.

Qu'est-ce que l'inspection des aliments par rayons X et comment fonctionne-t-elle ?

Les systèmes d'inspection des aliments utilisant les rayons X reposent sur le principe de la mesure du degré de masse et de la densité du produit. Trois éléments principaux composent le système : le générateur de rayons X, un capteur linéaire à barrettes de diodes et un processeur d'ordinateur industriel.

Un générateur envoie un faisceau de rayons X de faible énergie vers la bande transporteuse, et chaque faisceau de rayons X est focalisé sur les produits emballés ou les matières premières. Lorsque les emballages traversent le faisceau de rayons X, les différents matériaux qui les composent absorbent l'énergie des rayons X, en fonction de leur composition. Par exemple, les matières étrangères denses, telles que l'acier, le verre et la pierre, absorbent plus d'énergie que les matières moins denses, telles que l'eau, la graisse et l'air.

Un capteur mesure l'énergie du faisceau de rayons X qui a traversé l'emballage afin de détecter d'éventuels contaminants. L'ordinateur traite la mesure de l'énergie et crée une image en niveaux de gris. Pour plus de détails, l'image est construite avec des matériaux denses affichant une coloration sombre. Le logiciel met en œuvre des algorithmes sophistiqués pour évaluer l'image en quelques millisecondes afin de respecter des normes de qualité strictes. Si le logiciel trouve une zone sombre indiquant un matériau étranger qui se situe en dehors de la plage de référence acceptable, il déclenche le mécanisme de rejet afin d'écarter le produit du processus de production.

Contrairement à un mécanisme de détection des métaux classique, ce type de détection des contaminants est beaucoup plus avancé. Les détecteurs de métaux lisent leur environnement en utilisant des champs électromagnétiques. Ils s'appuient sur le corps étranger pour créer un changement de comportement dans le champ électromagnétique en créant un champ conducteur ou magnétique. Cependant, la technologie des rayons X fonctionne indépendamment des champs électromagnétiques et utilise la présence ou l'absence de corps étrangers pour "voir à travers" les matériaux obstruants, identifiant ainsi un large éventail de corps étrangers.

La technologie des rayons X peut s'appliquer à un large éventail de conceptions d'emballages, car elle est basée sur la densité, contrairement à d'autres technologies qui reposent sur des mesures de la conductivité d'un produit spécifique.

Applications dans différents secteurs alimentaires

Les segments de l'industrie alimentaire exigent différents degrés d'assurance qualité. Par conséquent, les concepteurs de lignes doivent être précis quant au type d'équipement d'inspection nécessaire pour faire face aux risques potentiels spécifiques à chaque segment. La polyvalence des systèmes d'inspection par rayons X leur permet de fonctionner dans la plupart des environnements de transformation.

Viande et volaille

Les risques physiques sont inhérents à la transformation de la viande et de la volaille. Ils comprennent la contamination de la viande par des fragments d'os calcifiés, des lames de hachoir en acier inoxydable cassées et des aiguilles hypodermiques. En outre, la viande crue a une teneur élevée en humidité et en sel. Il en résulte un "effet produit" très fort qui pousse la plupart des détecteurs de métaux à rejeter la viande. La technologie des rayons X, en revanche, ne tient pas compte de l'humidité et du sel et identifie avec précision les fragments d'os et de métal.

Boulangerie et snacks

Pour conserver la fraîcheur des produits et empêcher l'humidité de pénétrer, les secteurs de la boulangerie et des snacks utilisent des films métallisés et des feuilles d'aluminium pour leurs emballages. Une fois les produits emballés dans ces feuilles d'aluminium, les détecteurs de métaux conventionnels ne peuvent pas les évaluer. L'énergie des systèmes d'inspection des aliments par rayons X traverse facilement le métal. C'est pourquoi les détecteurs de rayons X peuvent trouver des fils métalliques et des pierres (que l'on peut trouver dans les noix) même lorsque l'emballage est fermé, ce qui permet d'éviter les contaminations par des matières étrangères.

Produits en conserve et emballés : Le défi ultime

La technologie des rayons X revêt une grande importance dans l'industrie de la viande et de la boulangerie, mais pour l'industrie des conserves, elle est nécessaire pour maintenir la qualité des produits. Les produits les plus difficiles à traiter pour l'ingénierie du contrôle de la qualité sont les conserves et les produits emballés. Les ingénieurs du contrôle de la qualité se heurtent à une barrière absolue lorsqu'il s'agit de boîtes métalliques. Dans le cas d'une bouteille métallique, les méthodes traditionnelles de détection sont totalement inefficaces contre les contaminants étrangers. Par conséquent, dans une conserverie, l'inspection alimentaire par rayons X n'est pas un ajout facultatif ; il s'agit d'un impératif de conception fondamental pour éviter les rappels coûteux. La suite de ce guide met en évidence les problèmes uniques posés par les lignes d'emballage en conserve et démontre que la technologie à rayons X est la réponse ultime à ces problèmes.

Détection par rayons X ou détection de métaux : Tableau comparatif

Pour examiner les différentes façons dont l'approche traditionnelle des systèmes fonctionne mal sur les lignes de mise en conserve, un ingénieur doit évaluer les différentes façons dont les deux systèmes fonctionnent à un niveau fondamental. Le tableau suivant présente les différences opérationnelles et les limites d'application des systèmes suivants détection des métaux par rapport à l'inspection par rayons X.

Plongée en profondeur : Pourquoi les aliments en conserve doivent-ils être détectés par rayons X plutôt que par des détecteurs de métaux ?

Les lignes de mise en conserve traitent et se déplacent à des vitesses élevées et importantes, et sont constituées de matériaux rigides et non transparents. Ces conditions nécessitent un système de détection capable d'ignorer le conteneur et de travailler avec son contenu.

Surmonter l'angle mort de l'emballage métallique

Les détecteurs de métaux fonctionnent en créant un champ électromagnétique. Lorsqu'un objet métallique traverse ce champ, il déclenche une interruption et l'objet est retiré de la ligne. L'emballage métallique utilisé, qui est souvent du fer-blanc et de l'aluminium, est un conducteur. Lorsqu'une boîte métallique est transportée jusqu'au détecteur de métaux, elle crée une interruption extrêmement importante (ou plusieurs interruptions) du champ. C'est ce que l'on appelle l'effet cage de Faraday. Le détecteur ne verra rien de ce qui est emballé à l'intérieur de la boîte métallique.

Les architectes de ligne ne peuvent pas utiliser de détecteurs de métaux dans le cadre du processus d'inspection des boîtes scellées. Si une installation utilise des détecteurs de métaux, ceux-ci doivent être placés avant les processus de remplissage et de scellage. Cela crée un énorme angle mort. Si une machine fonctionne mal pendant le remplissage ou le scellage, la boîte en question est envoyée le long de la chaîne d'approvisionnement en tant que boîte contenant des matières dangereuses. C'est là que la technologie des rayons X est utile. Les rayons X reposent sur un principe totalement différent de celui des détecteurs de métaux, qui utilisent des champs magnétiques. Le logiciel de radiographie utilise la densité de la paroi métallique de la boîte comme référence et la soustrait pour inspecter le contenu du récipient scellé.

Détection du verre, des os et des plastiques de haute densité

Les conserveries utilisent souvent des machines disjointes qui sont susceptibles d'avoir des pièces d'usure non métalliques. De plus, certains produits agricoles peuvent contenir des débris provenant des champs. Par conséquent, les boîtes métalliques sont connues pour dissimuler des bris de verre, des petits cailloux ou des os provenant des légumes récoltés, ainsi que des rails de guidage brisés en plastique haute densité (PTFE ou acétal) et en plastique dans le système de convoyage.

Les détecteurs de métaux ne pourront jamais identifier le verre, les pierres ou les matières plastiques. En revanche, les systèmes à rayons X le peuvent. Le verre et les pierres apparaissent sur l'image en niveaux de gris des rayons X sous la forme de taches plus foncées en raison des valeurs de densité plus élevées qu'ils possèdent. De même, les plastiques de haute densité et les joints en caoutchouc (souvent de qualité industrielle) peuvent être détectés en raison de leur densité. Grâce aux systèmes à rayons X, les ingénieurs de production sont en mesure d'identifier et d'éliminer les contaminants non dangereux, qu'ils soient métalliques ou non, avant que le produit ne soit scellé.

Au-delà des contaminants : Libérer la valeur de la production de conserves

Les machines de production modernes doivent être en mesure de rentabiliser au maximum l'investissement. Les systèmes à rayons X sont capables de fournir de multiples services de contrôle de la qualité et sont donc plus que de simples outils de sécurité. Il s'agit de systèmes complets de contrôle de la sécurité des produits, qui permettent même de vérifier s'il manque des composants.

Inspection précise du niveau de remplissage

Les lois sur la protection des consommateurs imposent des amendes sévères pour les boîtes insuffisamment remplies et font courir le risque de poursuites judiciaires à l'ensemble de l'entreprise. Une boîte trop remplie constitue également un gaspillage de produit et peut nuire à la tête de fermeture de la double soudure en compromettant l'intégrité de la soudure.

Les systèmes à rayons X effectuent des inspections très détaillées et vérifient en même temps la présence de contaminants. Pendant que les rayons X examinent la boîte, le logiciel analyse le contenu liquide ou solide et trace une ligne horizontale. Les ingénieurs définissent les paramètres de la zone dans le logiciel. Si la ligne de contenu est inférieure ou supérieure aux paramètres définis, le système indique un rejet. De cette manière, les directeurs d'usine peuvent immédiatement ajuster l'équipement de dosage et réduire les pertes de produits, tout en maintenant la ligne de production en activité.

Identification des boîtes cabossées et des défauts d'étanchéité

La fermeture hermétique et la géométrie de la boîte sont essentielles pour la sécurité et l'intégrité du produit. Les boîtes endommagées peuvent être plus qu'esthétiques : des bosses importantes sur le joint de la boîte peuvent rompre le revêtement interne ou le joint sous vide, ce qui crée un risque de botulisme et altère le produit.

Le logiciel est équipé d'algorithmes de détection des bords. Lorsqu'une boîte passe devant les capteurs, le logiciel analyse la géométrie de la structure. Il examine le profil du double joint et les parois à la recherche de défauts. Si le système trouve une paroi bosselée, un couvercle manquant ou un flanc bosselé, il élimine la boîte. Cela garantit qu'aucun produit dangereux ou invendable n'est proposé à la vente dans les magasins.

Garantir la conformité HACCP et l'enregistrement des données

Les achats interentreprises sont axés sur la conformité. Les audits de sécurité alimentaire avec les certifications GFSI, BRC ou IFS exigent une documentation détaillée. Les auditeurs ne s'intéressent pas seulement au matériel. Ils veulent voir que les usines sont capables de surveiller et d'enregistrer les événements liés à la qualité de manière active et avec l'aide du système.

Les machines à rayons X industrielles sont des dispositifs avancés d'enregistrement des données. Le logiciel du système enregistre l'heure, la date et le code produit de chaque unité qui passe dans la machine. Plus important encore, la machine capture et enregistre une image de toute unité rejetée. Cette image constitue la preuve du défaut ou de la contamination. Les données enregistrées sont utilisées par les équipes d'assurance qualité pour remonter le problème jusqu'à l'équipement spécifique en amont, démontrant ainsi la conformité totale avec le système HACCP lors d'audits inopinés.

Intégration de systèmes à rayons X dans les lignes de mise en conserve à grande vitesse

Le choix de la bonne technologie radiographique est la première étape d'une longue série. L'intégration du système dans l'installation de production réelle est d'une importance capitale. Les lignes de mise en conserve peuvent être difficiles. Elles nécessitent des solutions mécaniques spécifiques pour leur combinaison de vitesse élevée et de produits lourds dans des conteneurs rigides.

Placement stratégique sur la ligne

Les architectes de ligne doivent déterminer le meilleur endroit pour placer la machine à rayons X sur la ligne. Les produits en conserve peuvent être placés à deux endroits principaux : directement après la sertisseuse ou à la fin de la ligne, juste avant l'encaisseuse.

Si les rayons X sont placés après la sertisseuse, ils pourront détecter les problèmes en premier. Cela signifie que si la remplisseuse ou la sertisseuse commence à perdre du métal, la radiographie le détectera et l'usine pourra arrêter la ligne et contrôler la quantité de produit contaminé. Cependant, ces sites ont tendance à avoir beaucoup d'humidité de lavage et leur vitesse fluctue.

Si les rayons X sont placés juste avant l'encaisseuse, ils pourront s'assurer que le produit est dans son état final avant l'inspection. Les rayons X pourront ainsi inspecter le produit à la recherche d'éventuels défauts survenus lors de la cuisson (autoclave) ou de l'application de l'étiquette. Cet emplacement présente généralement des vitesses plus régulières. Toutefois, si cet emplacement est le siège d'une baisse récurrente de la contamination du produit, cela signifie qu'un grand nombre de boîtes devront déjà être détruites à ce point final. Cela signifie que les architectes de la ligne doivent prendre une décision basée sur l'analyse des risques spécifiques de défaillance des équipements en amont.

Gestion du haut débit et des mécanismes de rejet

La technologie moderne de mise en conserve permet d'atteindre une vitesse de 1000 boîtes par minute, voire de 300 boîtes par minute. À cette vitesse, il est impératif que le produit soit présenté au capteur à rayons X et que la synchronisation mécanique précise élimine effectivement les défauts.

Les boîtes doivent entrer dans le faisceau de rayons X à un pas spécifique et personnalisable. Sinon, si elles se touchent, le logiciel de traitement d'images déterminera de faux rejets. Pour éviter cela, les ingénieurs utilisent des vis de synchronisation et/ou des vis de transfert, où un espacement personnalisé est requis avant la zone d'inspection.

À grande vitesse, en particulier avec des boîtes métalliques lourdes, le mécanisme de rejet peut être extrêmement critique. Les boîtes à haute énergie peuvent provoquer des blessures graves. Par exemple, les poussoirs mécaniques standard peuvent entailler, bosseler, rompre et/ou renverser la boîte rejetée et faire basculer les boîtes acceptables situées à proximité. C'est pourquoi les ingénieurs spécifieront des dispositifs de rejet par soufflage d'air à grande vitesse et des déviateurs servo-motorisés. En outre, les normes de conformité exigent un capteur de confirmation de rejet. Ce capteur de rejet verrouillable permet de confirmer que la cible rejetée n'a pas poursuivi son chemin le long de la ligne au-delà du système de rejet.

L'inspection des denrées alimentaires doit tenir compte des préoccupations relatives aux rayonnements

Les directeurs d'usine sont souvent confrontés à des questions concernant la sécurité des systèmes à rayons X industriels. Pour garantir la confiance de l'acheteur et de l'opérateur, les systèmes doivent permettre de comprendre la physique de l'inspection par rayons X.

• Alimentation Sécurité: Pour l'inspection industrielle des aliments, on utilise des rayonnements ionisants à faible dose. Les rayons X traversent le produit sans affecter la valeur nutritionnelle, la texture ou le goût de l'aliment. Les aliments ne sont pas et ne seront jamais radioactifs ou contaminés par la radioactivité.
• Opérateur Sécurité: Les systèmes modernes sont dotés d'une armoire en acier inoxydable extrêmement épaisse, de rideaux de radiation sans plomb et de rideaux épais à l'entrée et à la sortie. L'énergie des rayons X est contenue dans la structure. Les niveaux de rayonnement à l'extérieur sont inférieurs aux niveaux de rayonnement dus à l'exposition humaine au rayonnement naturel. Le système de verrouillage arrête le générateur de rayons X lorsque les portes de l'armoire sont ouvertes.
• Conformité : Les systèmes d'inspection par rayons X sont entièrement conformes aux normes de la FDA, de l'OMS et des autorités locales chargées de l'énergie atomique.

Une fois toutes les questions techniques et de sécurité résolues, le succès final de votre contrôle de la qualité dépend de l'intégration transparente de la ligne. Prêt à mettre en place un processus de mise en conserve "prêt pour les rayons X" ? Contactez nos experts en ingénierie aujourd'hui pour concevoir un ligne d'emballage à grande vitesse qui se synchronise parfaitement avec les systèmes d'inspection de premier plan.