A tecnologia de inspeção de alimentos por raios X é o controlo de qualidade ao mais alto nível. Utilizando as capacidades de penetração de embalagens da tecnologia, os controladores de qualidade podem identificar a presença de objectos estranhos dentro de tipos de embalagens, verificar os níveis de enchimento de embalagens e confirmar a integridade do produto da embalagem para a segurança do consumidor. A tecnologia é um método fiável, essencial para fornecer e garantir a conformidade da segurança alimentar, bem como a eficiência da produção, em linhas de produção alimentar de ritmo acelerado.

Com a procura cada vez maior de produtos alimentares por parte dos consumidores, juntamente com normas regulamentares e de segurança alimentar mais rigorosas, os fabricantes de produtos alimentares enfrentam desafios operacionais e de fabrico significativos. As recolhas de alimentos podem ser financeiramente devastadoras para o resultado final, incorrer em custos operacionais elevados e manchar a reputação de uma marca. Por conseguinte, os sistemas de inspeção alimentar devem ser integrados na linha de produção para reduzir o risco de contaminação. As deficiências dos métodos de inspeção tradicionais, especialmente para embalagens de alimentos flexíveis mais modernas, tornaram a inspeção de alimentos por raios X a solução perfeita para estas embalagens de alimentos flexíveis mais modernas. Os testes destrutivos e o contacto físico com os produtos embalados não são necessários com a inspeção por raios X. Este guia irá centrar-se nos mecanismos de inspeção por raios X da tecnologia, nos sistemas de inspeção por raios X da indústria e nos sistemas de inspeção por raios X para os requisitos exclusivos das linhas de embalagens enlatadas.

O que é a Inspeção Alimentar por Raios X e como funciona?

Os sistemas de inspeção alimentar que utilizam raios X são construídos com base na premissa de medir o grau de massa e a densidade do produto. O sistema é constituído por três elementos principais: o gerador de raios X, um sensor de matriz de díodos lineares e um processador de computador industrial.

Um gerador envia um feixe de raios X de baixa energia para a correia transportadora, e cada feixe de raios X é focado em produtos embalados individuais ou matérias-primas. À medida que as embalagens passam pelo feixe de raios X, os diferentes materiais das embalagens absorvem a energia dos raios X, dependendo da composição dos materiais. Por exemplo, mais energia é absorvida por matéria estranha densa, como aço, vidro e pedra, em comparação com a absorção de materiais menos densos, como água, gordura e ar.

Existe um sensor que mede a energia do feixe de raios X que foi capaz de atravessar a embalagem para detetar potenciais contaminantes. O computador processa a medição de energia e cria uma imagem em escala de cinzentos. Para obter mais pormenores, a imagem é construída com materiais densos que apresentam uma coloração escura. O software implementa algoritmos sofisticados para avaliar a imagem em milissegundos, de modo a manter padrões de qualidade rigorosos. Se o software encontrar uma região escura que indique material estranho que esteja fora do intervalo de base aceitável, o software inicia o mecanismo de rejeição para descartar o produto do processo de produção.

Ao contrário de um mecanismo típico de deteção de metais, este tipo de deteção de contaminantes é muito mais avançado. Os detectores de metais lêem o ambiente que os rodeia utilizando campos electromagnéticos. Dependem do corpo estranho para criar uma alteração comportamental no campo eletromagnético através da criação de um campo condutor ou magnético. No entanto, a tecnologia de raios X funciona independentemente dos campos electromagnéticos e utiliza a presença ou ausência de corpos estranhos para "ver através" de materiais obstrutivos, identificando uma vasta gama de objectos estranhos.

A tecnologia de raios X pode indicar uma vasta gama de designs de embalagens, uma vez que é orientada para a densidade, ao contrário de outras tecnologias que se baseiam em medidas de condutividade para um produto específico.

Aplicações em diferentes sectores alimentares

Os segmentos da indústria alimentar exigem diferentes graus de garantia de qualidade. Como resultado, os projetistas de linha precisam ser precisos no tipo de equipamento de inspeção necessário para lidar com riscos potenciais específicos pertencentes a cada segmento. A versatilidade dos sistemas de inspeção por raios X significa que eles funcionam na maioria dos ambientes de processamento.

Carnes e aves de capoeira

Os riscos físicos são inerentes à transformação de carne e aves de capoeira. Estes incluem a contaminação da carne com fragmentos de ossos calcificados, lâminas de moagem de aço inoxidável partidas e agulhas hipodérmicas. Além disso, a carne crua tem um elevado teor de humidade e sal. Isto resulta num "efeito de produto" muito forte que faz com que a maioria dos detectores de metais rejeite a carne. A tecnologia de raios X, no entanto, ignora a humidade e o sal e identifica com precisão fragmentos de ossos e metais.

Padaria e Snacks

Para manter os produtos frescos e impedir a entrada de humidade, os sectores da panificação e dos snacks utilizam películas metalizadas e folhas de alumínio para as suas embalagens. Uma vez que os produtos tenham sido embalados nessas folhas de alumínio, os detectores de metais convencionais não podem avaliá-los. A energia dos sistemas de inspeção de alimentos por raios X atravessa facilmente o metal. Por isso, os detectores de raios X podem encontrar fios metálicos e pedras (que podem ser encontradas em nozes) mesmo quando a embalagem está fechada, evitando contaminantes de materiais estranhos.

Produtos enlatados e embalados: O derradeiro desafio

A tecnologia de raios X é de grande importância na indústria de carnes e na indústria de panificação, mas para a indústria de alimentos enlatados, é necessário manter a qualidade do produto. Os produtos mais difíceis de tratar pela engenharia de controlo de qualidade são os produtos enlatados e embalados. Os engenheiros de controlo de qualidade encontram uma barreira absoluta quando se trata de latas de metal. Com um cilindro de metal, os métodos tradicionais de deteção são completamente ineficazes contra contaminantes estranhos. Por conseguinte, numa fábrica de conservas, a inspeção alimentar por raios X não é um complemento opcional; é um imperativo de conceção fundamental para evitar recolhas dispendiosas. O restante deste guia destacará os problemas exclusivos apresentados pelas linhas de embalagem de enlatados e demonstrará que a tecnologia de raios X é a resposta definitiva para esses problemas.

Deteção de raios X vs. deteção de metais: Uma tabela de comparação

Para examinar as diferentes formas de mau funcionamento do sistema tradicional nas linhas de enlatamento, um engenheiro deve avaliar as diferentes formas de funcionamento de ambos os sistemas a um nível fundamental. O quadro seguinte descreve as diferenças operacionais e os limites de aplicação de deteção de metais versus inspeção por raios X.

Mergulho profundo: Porque é que os alimentos enlatados requerem raios X em vez de detectores de metais

As linhas de enlatamento processam e movem-se a grandes e altas velocidades, e são feitas de material rígido e não transparente. Estas condições exigem um sistema de deteção que possa ignorar o contentor e trabalhar com o seu conteúdo.

Ultrapassar o ponto cego da embalagem de metal

Os detectores de metais funcionam através da criação de um campo eletromagnético. Quando um objeto metálico passa por esse campo, desencadeia uma interrupção e o objeto é retirado da linha. A embalagem metálica utilizada, que é frequentemente folha de Flandres e alumínio, é um condutor. Quando uma lata de metal é transportada para o detetor de metais, essa lata de metal cria uma interrupção extremamente grande (ou muitas interrupções) no campo. Isto é conhecido como o efeito de gaiola de Faraday. O detetor não terá visibilidade de nada que esteja embalado dentro da lata de metal.

Os arquitectos de linha não podem utilizar detectores de metais como parte do processo de inspeção de latas seladas. Se uma instalação utilizar detectores de metais, estes devem ser colocados antes dos processos de enchimento e selagem. Isto cria um enorme ângulo morto. Se uma máquina avariar durante o enchimento ou selagem, a lata em questão é enviada para a cadeia de abastecimento como uma lata que contém materiais perigosos. É aqui que a tecnologia de raios X é útil. Os raios X dependem de um princípio totalmente diferente dos detectores de metais, que utilizam campos magnéticos. O software de raios X utiliza a densidade da parede metálica da lata como linha de base e subtrai-a para inspecionar o conteúdo do recipiente selado.

Deteção de vidro, ossos e plásticos de alta densidade

As fábricas de conservas utilizam frequentemente maquinaria disjuntiva que é suscetível a peças de desgaste não metálicas. Além disso, alguns produtos agrícolas podem conter detritos do campo. Consequentemente, sabe-se que as latas de metal escondem vidro partido, pequenas pedras ou ossos provenientes dos legumes colhidos, bem como calhas de guia partidas feitas de plásticos de alta densidade (PTFE ou acetal) e plásticos no sistema de transporte.

Os detectores de metais nunca serão capazes de identificar vidro, pedras ou plásticos. No entanto, os sistemas de raios X conseguem. O vidro e as pedras aparecerão na imagem de escala de cinzentos dos raios X como pontos mais escuros devido aos valores de densidade mais elevados que possuem. Da mesma forma, os plásticos de alta densidade e as juntas de borracha (frequentemente de qualidade industrial) poderão ser detectados devido à sua densidade. Os engenheiros de produção são capazes de identificar e remover contaminantes metálicos e não metálicos não perigosos antes de o produto ser selado, graças aos sistemas de raios X.

Para além dos contaminantes: Desbloquear o valor da produção de conservas

As máquinas de produção modernas têm de ser capazes de proporcionar o máximo valor para o investimento. Os sistemas de raios X são capazes de fornecer múltiplos serviços de controlo de qualidade e, por isso, são mais do que simples ferramentas de segurança. São sistemas completos para o controlo da segurança do produto, verificando até a falta de componentes do produto.

Inspeção exacta do nível de enchimento

As leis de proteção do consumidor impõem multas severas para as latas com enchimento insuficiente, bem como o risco de processo judicial para toda a empresa. Uma lata demasiado cheia é também um desperdício de produto (giveaway) e pode afetar negativamente a cabeça de fecho da costura dupla, comprometendo a integridade da costura.

Os sistemas de raios X realizam inspecções altamente detalhadas e verificam a existência de contaminantes ao mesmo tempo. Enquanto o raio X examina a lata, o software analisa o conteúdo líquido ou sólido e mapeia uma linha horizontal. Os engenheiros definem os parâmetros da zona no software. Se a linha de conteúdo ficar abaixo ou acima dos parâmetros definidos, o sistema indicará uma rejeição. Desta forma, os gestores da fábrica podem ajustar imediatamente o equipamento de dosagem e reduzir o desperdício de produto, mantendo a linha de produção em funcionamento.

Identificação de latas amassadas e defeitos de vedação

O selo hermético e a geometria da lata são vitais para a segurança e integridade do produto. As latas danificadas podem ser mais do que cosméticas - amolgadelas graves na costura da lata podem quebrar o revestimento interno ou o selo de vácuo, criando o risco de botulismo e estragando o produto.

O software está equipado com algoritmos de deteção de arestas. Quando uma lata passa pelos sensores, o software analisa a geometria da estrutura. Examina o perfil de costura dupla e as paredes para detetar defeitos. Se o sistema encontrar uma parede amolgada, uma tampa em falta ou um flanco amolgado, elimina a lata. Isto garante que nenhum produto perigoso ou não vendável acaba por ser colocado à venda nas lojas.

Garantir a conformidade HACCP e o registo de dados

O aprovisionamento B2B centra-se na conformidade. As auditorias de segurança alimentar com certificações GFSI, BRC ou IFS requerem documentação extensa. Os auditores procuram mais do que apenas o hardware. Querem ver que as fábricas são capazes de monitorizar e registar eventos de qualidade de forma ativa e suportada pelo sistema.

As máquinas de raios X industriais são dispositivos avançados de registo de dados. O software do sistema regista a hora, a data e o código do produto de cada unidade que passa pela máquina. Mais importante ainda, a máquina captura e regista uma imagem de qualquer unidade que seja rejeitada. Esta imagem constitui uma prova do defeito ou da contaminação. Os dados registados são utilizados pelas equipas de QA para localizar o problema em equipamentos específicos a montante, demonstrando total conformidade com o HACCP durante auditorias sem aviso prévio.

Integração de sistemas de raios X em linhas de produção de conservas de alta velocidade

A escolha da tecnologia de raios X correta é o primeiro de muitos passos. A integração do sistema na configuração real da produção é de grande importância. As linhas de produção de conservas podem ser difíceis. Requerem soluções mecânicas específicas para a sua combinação de alta velocidade e produtos pesados em contentores rígidos.

Colocação estratégica na linha

Os arquitectos de linhas têm de descobrir o melhor local para colocar a máquina de raios X na linha. Os produtos enlatados podem ser colocados em dois locais principais: diretamente após a costureira ou no fim da linha, imediatamente antes da embaladora de caixas.

Se o raio X for colocado depois da costureira, será capaz de detetar os problemas primeiro. Isto significa que, se a enchedora ou a costureira começar a perder metal, o raio X detectá-lo-á e a fábrica poderá parar a linha e controlar a quantidade de produto contaminado. No entanto, estes locais tendem a ter muita humidade de lavagem e a sua velocidade varia.

Se o raio X for colocado imediatamente antes do embalador de caixas, poderá certificar-se de que o produto está no seu estado final antes da inspeção. Isto permitirá que o raio X inspeccione o produto para detetar quaisquer defeitos que possam ter ocorrido durante a cozedura (retortagem) ou aplicação de rótulos. Esta localização tem normalmente velocidades mais consistentes. No entanto, se esta localização for o caso de uma queda recorrente na contaminação do produto, isso significa que muitas latas já terão de ser destruídas neste ponto final. Isto significa que os arquitectos da linha devem tomar uma decisão baseada na análise dos riscos específicos de falha do equipamento a montante.

Gestão de mecanismos de alto rendimento e de rejeição

No que diz respeito à tecnologia moderna de enlatamento, as velocidades de enlatamento podem ir até 1000 latas por minuto, ou mesmo 300 latas por minuto. A este ritmo, é imperativo que o produto seja apresentado ao sensor de raios X e que a sincronização mecânica precisa esteja efetivamente a remover os defeitos.

As latas têm de entrar no feixe de raios X numa inclinação específica e personalizável. Caso contrário, se elas se tocarem, o software de processamento de imagens determinará falsas rejeições. Para evitar isto, os engenheiros utilizam parafusos de temporização e/ou parafusos de transferência, em que é necessário um espaçamento personalizado antes da zona de inspeção.

A altas velocidades, particularmente com latas de metal pesado, o mecanismo de rejeição pode ser extremamente crítico. Latas de alta energia podem causar ferimentos graves. Por exemplo, os empurradores mecânicos padrão podem entalhar, amolgar, romper e/ou derramar a lata rejeitada e fazer com que as latas aceitáveis próximas sejam empurradas. Como tal, os engenheiros especificarão rejeitadores de jato de ar de alta velocidade e desviadores servo-acionados. Para além disso, as normas de conformidade exigem um sensor de confirmação de rejeição. Este sensor de rejeição bloqueável fornece a confirmação de que o alvo da rejeição não continuou na linha para além do sistema de rejeição.

Abordagem das preocupações com as radiações na inspeção alimentar

Os gestores de instalações são frequentemente confrontados com questões relacionadas com a segurança dos sistemas de raios X industriais. Para garantir a confiança do comprador e do operador, os sistemas devem permitir uma compreensão da física da inspeção por raios X.

• Alimentação Segurança: Para a inspeção industrial de alimentos, é utilizada radiação ionizante de baixa dose. Os raios X atravessam o produto sem afetar o valor nutricional, a textura ou o sabor do alimento. O alimento não é e nunca será radioativo ou terá qualquer contaminação radioactiva.
• Operador Segurança: Os sistemas modernos têm um armário de aço inoxidável extremamente espesso, cortinas de radiação sem chumbo e cortinas espessas à entrada e à saída. A energia dos raios X está contida dentro da estrutura. Os níveis de radiação no exterior são inferiores aos níveis de radiação devidos à exposição humana ao fundo natural. O sistema de interbloqueio desliga o gerador de raios X quando as portas do armário são abertas.
• Conformidade: Os sistemas de inspeção por raios X estão totalmente em conformidade com a FDA, a OMS e as autoridades locais de energia atómica.

Com todas as preocupações técnicas e de segurança resolvidas, o sucesso final do seu controlo de qualidade depende de uma integração perfeita da linha. Pronto para criar um processo de enlatamento "pronto para raios X"? Contactar os nossos especialistas em engenharia hoje para conceber um linha de embalagem de alta velocidade que se sincroniza perfeitamente com os sistemas de inspeção de topo de gama.