Metalldetektion imfreien Fall

Karl Eibl

Die Herstellung und Weiterverarbeitung von Lebensmitteln ist heute ein weitestgehend automatisierter Prozess. Nahezu alle Schritte werden von Maschinen durchgeführt, die zum Beispiel durch Defekte, Verschleiß oder Abrieb zu potenziellen Quellen für metallische Verunreinigungen werden können. Vor allem ist bereits im Rohstoff eine Metallkontamination relativ häufig. Dem Erkennen dieser unliebsamen Zutaten in den Produkten schenken die Lebensmittelhersteller daher besondere Aufmerksamkeit. Zwar werden zur Vermeidung von Imageverlust sowie von Reklamationen oder gar Produkhaftungsansprüchen Fertig-erzeugnisse aller Art vor Verlassen des Herstellerwerkes auf metallische Verunreinigungen untersucht, eine Metallseparation zu einem möglichst frühen Zeitpunkt bietet jedoch eine Reihe von Vorteilen.

Betriebswirtschaftlich nachgewiesen ist die Tatsache, dass Produktmängel um so teurer sind, je später sie entdeckt werden. Bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von Lebensmitteln kommen zudem technische Aspekte der Metalldetektion zum Tragen. Ob Tiefkühlprodukte, Gewürze, Milchpulver Suppennudeln oder Müsli, die Produkte werden in der Regel erst in verpackter Form auf einem Transportband durch Tunneldetektoren auf metallische Fremdpartikel untersucht. Aber durch die Portionierung und Leerräume in der Verpackung erhält das Produkt ein größeres Volumen. Entsprechend größer muss die Tunnelöffnung des Metallsuchgerätes ausgelegt werden, was zwangsweise die Detektionsgenauigkeit der Metallsuchspule vermindert.

Werden Lebensmittel in Folien mit Aluminiumbeschichtung oder in Aluminiumbehälter abgefüllt, ist eine Metalldetektion generell nur vorher sinnvoll. Ansonsten erzeugt die Verpackung Signale, deren Kompensation die Suchempfindlichkeit des Metalldetektors erheblich reduziert. Es lassen sich dann nur noch für Eisenmetalle akzeptable Detektionswerte erzielen. Da aber bei sämtlichen Ausrüstungsgütern in der Lebensmittelherstellung Edelstähle dominieren, bietet diese Art der Metalldetektion keine ausreichende Sicherheit.

Maschinenschutz ist ein weiteres Argument für eine möglichst frühzeitige Produktuntersuchung. Metallteile im Schüttgut können Häcksler, Mahlwerke, Kneter, Mischer, Rührwerke, Austragssysteme, Extruder oder Walzen beschädigen und hohe Reparatur- und Stillstandskosten nach sich ziehen. Insbesondere wenn ein Rohstoff oder ein Zwischenprodukt vor der weiteren Verarbeitung zerkleinert werden muss, ist eine vorherige Metalldetektion unerlässlich, da die entstehenden Splitter meist zu klein sind, um bei einer späteren Endkontrolle noch zuverlässig erkannt zu werden.

Die Metallseparatoren der Rapid-Baureihe (Abb. 1, Abb. 2) ermöglichen eine zuverlässige Untersuchung von Schüttgütern auf Fremdmetallpartikel – sowohl bei der Anlieferung beispielsweise von Getreide in Big Bags oder Silofahrzeugen als auch unmittelbar vor der Endverpackung. Die Freifall-Separatoren bestehen im Wesentlichen aus drei Systemkomponenten:

• der Metallsuchspule,

• der Auswerte-und Steuerelektronik Genius sowie

• einer Separiereinheit.

Die gesamte Einheit lässt sich auch nachträglich in bestehende Anlagen integrieren und wird in der Regel unter einem Aufgabetrichter oder in einem Fallrohr installiert. Dabei lässt sich die Einbauhöhe des Metallseparators minimieren, wenn er am Fallrohranfang eingebaut wird, wo das Schüttgut noch mit geringer Geschwindigkeit die Separiereinheit passiert. Die Durchlassöffnung ist auf die Nennweite des Fallrohres abgestimmt. Handelt es sich um einen schwer zugänglichen Installationsort oder befindet sich dieser in einer Ex-Schutzzone, ist es möglich, die Genius-Steuerungselektronik vom Detektions- und Abscheidesystem abzusetzen. Die Bedienung und Überwachung kann auch über eine serielle Schnittstelle von einem zentralen Leitstand aus erfolgen. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn häufig Produkte oder Rezepturen gewechselt werden oder wenn an einem PC oder über ein Druckprotokoll die Funktion des Metallseparators überwacht werden soll.

Die Ausführung der Separiermechanik (Abb. 3) – Ausscheideklappe beim Rapid 5000 oder Schwenktrichter beim Rapid 6000 – wird durch die Eigenschaften der zu untersuchenden Materialien bestimmt. Die Version mit rohrförmiger Ausscheideklappe kommt bei feinkörnigen, trockenen Schüttgütern zum Einsatz. Da diese Lösung im Produktstrom keine kritischen Kanten oder Absätze aufweist, eignet sie sich auch für pulverige Produkte wie Mehl oder Stärke. Durchsatzleistungen von bis zu 40 000 l/h sind möglich. Die Schwenktrichter-Ausführung ist auf die Separierung von großkörnigen, leicht brüchigen oder feuchten Schüttgütern, zum Beispiel Nudeln, Nüsse, Früchte oder Cornflakes, ausgelegt. Bei besonders leichten, flockigen Schüttgütern werden Verstopfungen durch Verwirbelungen und Rückstaus vermieden. Bei langfasrigen Produkten lässt sich ein Einklemmen einzelner Partikel in der Separiermechanik sicher verhindern.

Wie alle anderen Komponenten der Detektoren, die mit dem Schüttgut in Berührung kommen, bestehen die Separiereinrichtungen vollständig aus Edelstahl. Sie sind hinsichtlich der hohen Hygieneanforderungen in der Lebensmittelindustrie so ausgeführt, dass Materialablagerungen und damit Verkrustungen und Schimmelbildung vermieden werden. Hinzu kommt, dass gut zugängliche Reinigungsklappen und Schnellverschlüsse für einen raschen Aus- und Einbau der Abscheidemechanik ausgelegt sind.

Mit den Rapid Metallseparatoren lassen sich in Freifall-Förderstrecken magnetische und nichtmag-netische Metallteilchen und Einschlüsse ab 0,5 mm Größe erkennen und entfernen. Die Genius Steuerelektronik unterstützt die zuverlässige Detektion kleinster Metallverunreinigungen. Multiprozessortechnik und digitale Signalverarbeitung erhöhen die Suchempfindlichkeit und Betriebssicherheit. So werden zum Beispiel einbaubedingte Umgebungseinflüsse sicher ausgeblendet. Die präzise Produktkompensation verhindert Fehldetektionen, die durch Eigeneffekte, das bedeutet eine besonders hohe elektrische Leitfähigkeit des zu untersuchenden Produktes, hervorgerufen werden können. Dies ist vor allem bei feuchten, salz- oder fetthaltigen Lebensmitteln der Fall. Darüber hinaus ist die Elektronik in der Lage, bei langsamen Veränderungen des Untersuchungsgutes, beispielsweise bei schwankender Temperatur, Rezeptur oder Feuchte, die Suchempfindlichkeit genau nachzuführen. Wird ein Eisenmetall- oder ein Edelstahlteilchen erkannt, aktiviert die Steuerungselektronik die Separiereinheit, die das verunreinigte Material automatisch zum Schlechtausgang umlenkt. Die bei Genius per Tastendruck wählbaren Suchfrequenzen bieten eine zusätzliche Möglichkeit für die optimale Einstellung auf das Produkt. Darüber hinaus trägt die Möglichkeit der Frequenzwahl zu einer hohen Betriebssicherheit bei, da im Falle externer Einstrahlungen durch benachbarte Metalldetektoren auf ein störsicheres Frequenzband umgeschaltet werden kann.

Die Genius-Oberfläche ist bedienfreundlich ausgelegt. Bei der produktabhängigen Geräteeinstellung wird dem Gerät ein Referenzprodukt eingelernt. Die Mikroprozessorsteuerung erkennt dann etwaige Produkteffekte und stellt die Detektionsparameter sowie die Störsicherheit präzise auf das jeweilige Schüttgut ein. Bis zu 100 dieser Einstellungen lassen sich in einem Multiproduktspeicher ablegen und bei Bedarf aufrufen. Bedient werden die Metalldetektoren im menügeführten Dialog. Sieben Sprachen sind wählbar. Je vier Schaltein- und Schaltausgänge sowie RS232- und RS485-Schnittstellen erlauben eine Anbindung an übergeordnete Steuer- und Leitsysteme. Im Systemlogbuch der Genius-Steuerelektronik werden alle Einstellungen, Betriebszustände und Ergebnisse lückenlos aufgezeichnet. Mit einem integrierten Report-Generator lassen sich die Informationen statistisch aufbereiten, ausdrucken oder an einen Steuer-PC im Leitstand oder in der Qualitätsüberwachung übergeben. Über das zentrale Datenmanagement Insight besteht die Möglichkeit, mehrere Metalldetektoren zu vernetzen und von einem PC aus zu bedienen, zu überwachen und auszuwerten.

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