Metallsuchtechnik und Röntgeninspektion sind in der Lebensmittelindustrie als zuverlässige Inspektionstechnologien etabliert. Je nach Einsatzgebiet haben beide Technologien ihre Stärken und Schwächen. Zahlreiche Parameter wie Produktgröße, Temperaturschwankungen sowie weitere Produkteigenschaften wie Dicke, Dichte oder Feuchtigkeit des Produkts beeinflussen die erzielbare Detektionsleistung. Es gilt also, eine Vielzahl von Einflussfaktoren abzuwägen, um eine fundierte Investitionsentscheidung zu treffen, welche Technologie für das jeweilige Einsatzszenario bei der Fremdkörpererkennung und Qualitätskontrolle von Lebensmitteln zu bevorzugen ist.
Die Grundvoraussetzung ist ein HACCP-Audit, das Aufschluss darüber gibt, an welchen kritischen Kontrollpunkten (CCPs) Verunreinigungsrisiken im Produktionsprozess zu erwarten sind und mit welcher Art von Fremdkörpern zu rechnen ist. Hersteller definieren in ihrem HACCP-Audit außerdem, wie sie diese CCPs mit Inspektionslösungen zur Fremdkörpererkennung am effektivsten überwachen.
Prinzip der Metallsuchtechnik
Bei der Metallsuchtechnik erfolgt die Fremdkörperdetektion über die Kontrolle der Leitfähigkeit des Produkts. Als Fremdkörper erkannt werden eisen- und nicht eisenhaltige Metalle einschließlich Aluminium, magnetische und nicht magnetische Edelstähle sowie magnetisierbare und elektrisch leitende Fremdkörper. Bei Lebensmitteln mit geringem Feuchtegehalt erzielen Metalldetektoren eine sehr hohe Erkennungsleistung und sind in der Lage, selbst äußerst kleine Fremdkörper zu entdecken.
Bei feuchten, säure- oder salzhaltigen Produkten gilt es, die elektrische Leitfähigkeit des Produkts zu berücksichtigen. So kann das Produkt selbst ein starkes elektrisches Signal erzeugen, bekannt als sogenannter Produkteffekt. Gleiches gilt auch für Produkte, die in metallisierter Folie verpackt sind. Lebensmittelhersteller sollten in diesem Fall auf spezielle Metallsuchtechnik zurückgreifen – etwa die der Profile-Advantage-Geräte von Mettler-Toledo. Letztere gleichen die Störsignale des Produkteffekts mit Software-Algorithmen und einer flexiblen Anpassung der Betriebsfrequenz aus. Im Gegensatz zu herkömmlichen Metallsuchgeräten, die nur das aktive Produktsignal erfassen und speichern, modifizieren Profile-Advantage-Systeme das Signal während der Einrichtung. Durch den Produkteffekt verursachte Fehlausschleusungen lassen sich so um bis zu 95 % reduzieren.
In horizontalen Anwendungen installierte Profile-Advantage-Geräte ermöglichen Bandgeschwindigkeiten von bis zu 400 m/min. Bei der Platzierung ist auf einen ausreichend großen metallfreien Bereich um das System zu achten, um mögliche Störungen der Detektionsleistung zu vermeiden.
Frei fallende Schüttgüter
Metallsuchsysteme eignen sich zudem sehr gut zur Erkennung metallischer Fremdkörper in losem, frei fallendem Schüttgut. Sie bieten dabei eine sehr hohe Erkennungsempfindlichkeit. So lassen sich trockene Schüttgüter aufgrund der hohen Produkthomogenität mittels vertikaler Freifall-Metallsuchsysteme besonders gut auf potenzielle Metallverunreinigungen – bei gleichzeitig hohen Durchsatzraten – untersuchen.
Für die Fremdkörperkontrolle von in Aluminiumfolie verpackten Lebensmitteln bieten sich spezielle Ferrous-in-Foil-Metallsuchgeräte an, um metallische Fremdkörper zuverlässig und kostengünstig zu detektieren.
Stärken der Röntgeninspektion
Röntgeninspektionssysteme wie das X34 von Mettler-Toledo gehen in ihrem Anwendungsspektrum über metallische Verunreinigungen hinaus und eignen sich generell zur Erkennung von Fremdkörpern mit hoher Dichte. Sie erkennen neben eisen- und nicht eisenhaltigen Metallen und Edelstählen auch Glas, mineralische Steine, kalkhaltige Knochen und Knochensplitter sowie Kunststoffe mit hoher Dichte.
Das Röntgeninspektionssystem X34 ist für Single-Lane-Betrieb konzipiert und eignet sich zur Fremdkörpererkennung in Lebensmittelprodukten mit kleinen und mittleren Verpackungsgrößen. Dabei inspiziert es sowohl Produkte in Folien- oder metallisierten Folienverpackungen als auch robuste Behälter wie Glasgefäße, Flaschen und Metalldosen. Der Röntgendetektor mit 0,4-mm-Diode identifiziert dabei selbst sehr kleine Fremdkörper zuverlässig.
Mit der auf jedes Produkt individuell abgestimmten Kombination von Leistung und Röntgenkontrast erzielt das Gerät eine höhere Erkennungsgenauigkeit; Lebensmittelhersteller senken hierdurch gleichzeitig ihren Energieverbrauch, da das X34 nicht dauerhaft mit der Maximalleistung von 100 W betrieben werden muss.
Zudem erfordert es keine manuellen Anpassungen beim Einrichten neuer Produkte. Beim Anlernen erkennt und speichert das Gerät nach wenigen Inspektionsvorgängen die besonderen Produktmerkmale und passt die erforderliche Stromleistung sowie die Einstellungen der Inspektionstools zur Fremdkörpererkennung automatisch an. Damit sind keine zeit- und kostenaufwendigen Bedienerschulungen erforderlich, Geräte- und Linienverfügbarkeit werden verbessert.
Mit Röntgeninspektionssystemen wie dem X34 lässt sich zudem eine Vielzahl weiterer Qualitätsprüfungen durchführen, beispielsweise Massebestimmung, Komponentenzählung oder die Überprüfung der Produktversiegelung. Im Vergleich zur Metallsuchtechnik ist bei der Röntgeninspektion mit höheren Betriebskosten und mehr Platzbedarf zu rechnen.
Grenzen der Röntgeninspektion
Ausschlaggebend für eine präzise Erkennung von Fremdkörpern ist bei der Röntgentechnik ein möglichst hoher Dichteunterschied zwischen der potenziellen Verunreinigung und dem Produkt. Röntgeninspektionssysteme wie das X34 erkennen Fremdkörper mit niedriger Dichte wie Aluminium, Insekten, Holz oder Polyethylenfolie daher nur schwer. Bei Verdacht auf Aluminiumfremdkörper sind Lebensmittelhersteller daher mit einem Metallsuchsystem besser beraten.
Röntgeninspektionssysteme sind des Weiteren keine geeignete Lösung für die Überprüfung von schwerkraftbefüllten Produkten wie Pulvern oder Granulaten. Geschwindigkeit und, bedingt durch das gegenseitige Aneinanderstoßen, Bewegungsrichtung der kleinen Teile sind für eine präzise Kontrolle zu inkonstant. Ähnlich wie bei Metallsuchsystemen stellen auch große Produkte eine Herausforderung für Röntgeninspektionssysteme dar. Lebensmittelproduzenten können hier die Erkennungsempfindlichkeit verbessern, indem sie die Röntgenleistung verstärken. Dies erhöht allerdings auch die Installationskosten.
Auswahl des richtigen Systems
Unabhängig davon, ob Röntgeninspektionsgeräte wie das X34 oder Metallsuchsysteme wie Profile Advantage bei der Fremdkörpererkennung und Qualitätskontrolle zum Einsatz kommen: Entscheider sollten darauf achten, dass sich die Inspektionssysteme dank leistungsstarker Software und intuitiv bedienbarer Benutzeroberflächen möglichst schnell und in höchstem Maße automatisiert an Produkt- und Verpackungswechsel anpassen lassen. So lassen sich Umrüstzeiten kurz und die Gesamtanlageneffektivität hoch halten.
Eine hochgradige Automatisierung der Inspektionslösung – etwa über das einfache Aufrufen von in Datenbanken hinterlegten Produktprofilen und ein unkompliziertes Handling beim Anlernen neuer Produkte – minimiert die Gefahr von Fehlbedienungen durch Mitarbeiter bei Produktwechseln.
Empfehlenswert sind insbesondere Inspektionsgeräte, die mittels interaktiver Benutzerführung den Mitarbeiter Schritt für Schritt durch den Bedienprozess führen. In jedem Fall ist es ratsam, vor einer Investitionsentscheidung einen erfahrenen Systemintegrator, beispielsweise Mettler-Toledo, mit ins Boot zu holen und Produkttests durchzuführen, um die am besten geeignete Technologie für die jeweilige Anwendung zu ermitteln.
Suchwort: dei0519mettlertoledo
Halle 11.1, Stand B65
Autorin: Miriam Krechlok
Head of Marketing,
Mettler-Toledo Produktinspektion
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