Qualitätskontrolle mit Röntgenprüfsystemen

06/02/2017

Röntgen bedeutet mehr Sicherheit

Die Röntgenprüfsysteme sind in der Lebensmittelindustrie heute verbreitet. Aufgrund strenger Qualitätsstandards des Handels wird die Fremdkörperdetektion mit Röntgen zum Wettbewerbsfaktor. Die Technologie ist sehr effizient beim Aufspüren von Verunreinigungen und bietet darüber hinaus noch weitere nützliche Möglichkeiten der Qualitätskontrolle.

Kontaminationen mit physikalischen Festkörpern sind für viele Produktrückrufe verantwortlich. In den USA zum Beispiel waren Fremdkörperverunreinigungen der Grund für jeden dritten Fleischproduktrückruf in 2016 (Quelle: Food Safety Inspection Service).

Mit jedem Prüfvorgang präziser

Röntgenprüfsysteme lassen sich problemlos an jeder Stelle der Produktionslinie integrieren – vor und nach dem Verpackungsprozess. Zur Fremdkörperkontrolle misst das System die Dichte eines Produkts. Ein Röntgenstrahl wird durch das Prüfobjekt geleitet und ein Fotodioden-Array nimmt die eintreffenden Strahlen auf. Die Fotodioden geben abhängig vom Niveau der empfangenen Röntgenstrahlung ein Signal aus. Dieses wird anschließend in ein Graustufenbild umgewandelt. Sind Einschlüsse vorhanden, die eine größere Dichte als das Produkt selbst aufweisen und daher weniger Röntgenstrahlung durchlassen, erscheinen sie auf dem Bild als dunkle Flecken. Hohlräume und Risse sind heller, da an diesen Stellen mehr Strahlung durchdringt.

Die Röntgenprüfsysteme von Ishida basieren auf der patentierten Technik eines lernenden genetischen Algorithmus: Durch die evolutionäre Bilddatenanalyse über mehrere Generationen hinweg erreichen die Maschinen eine hohe Prüfgenauigkeit. Da in der Lebensmittelherstellung zumeist wiederkehrende Kontaminationen auftreten, präzisiert jeder weitere Prüfvorgang das Protokoll für den Abgleich. Die Maschinen lassen sich dann so einstellen, dass sie Produkte mit einem bestimmten Mängeltyp automatisch zurückweisen.

Röntgenprüftechnik versus Metalldetektion

Anders als Metalldetektoren entdecken Röntgenprüfsysteme auch viele nichtmetallische Verunreinigungen. Eine Faustregel besagt: Sicher aufspüren lassen sich alle Fremdkörper, die nicht auf Wasser schwimmen. Dazu zählen Metall, Stein, Glas, Knochen, Keramik, Hartplastik, Gummi oder Schalensplitter. Hingegen nicht möglich ist die Identifikation von beispielsweise Holz, Papier, Insekten, Haaren, Fruchtkernen oder textilen Geweben. Die Mindestgröße der erkennbaren Partikel hängt ab vom Material und von der Empfindlichkeit des eingesetzten Systems. Die Röntgenprüfsysteme von Ishida finden bis zu 0,3 mm kleine Fremdkörper.

Im Vergleich zu Metalldetektoren bieten Röntgenprüfsysteme noch weitere Vorteile. Die Geräte erkennen Verunreinigungen auch in Metalldosen oder durch metallisierte Folien und sie können zudem die genaue Position der Verunreinigungen anzeigen. Dabei funktionieren die Systeme unabhängig von Temperatur, Salz- und Wassergehalt der Produkte und sie sind unempfindlich gegenüber Vibrationen der Umgebung. Mit einer Maskierungsfunktion lassen sich definierte Produktbereiche wie Verschlussclips von der Kontrolle ausschließen.

Die Lebensmittelindustrie erhält mit Röntgenprüfsystemen eine multifunktionale Qualitätskontrolle. Nicht nur Fremdkörper lassen sich detektieren, sondern auch weitere Produktmängel können ausgeschlossen werden. Deutlich zutage treten zum Beispiel Inkonsistenzen wie Hohlräume, fehlende oder beschädigte Produktteile sowie Produkteinschlüsse in den Siegelnähten. Darüber hinaus können die Systeme das Gewicht einzelner Produkte in einer Verpackung veranschlagen und die korrekte Zahl der Einheiten pro Packung prüfen.

Möglich ist auch eine Füllstandkontrolle. Ein Beispiel aus der Praxis: Beim Verarbeiten von Joghurt kann neben der zuverlässigen Fremdkörper- und Gewichtskontrolle die Füllstandmessung erfolgen. Sind die Becher in Sammelschalen platziert, ist eine herkömmliche Gewichtskontrolle nur für alle Becher in der Schale gemeinsam möglich. Weil es bei den Füllständen Toleranzen gibt, kann es passieren, dass in der Folge untergewichtige Becher ausgeliefert werden. Ein Röntgenprüfsystem aber kontrolliert das Gewicht und den Füllstand jedes einzelnen Bechers in einer Sammelschale. Die gleiche Technologie kommt zum Einsatz bei Bechern mit mehreren Kammern wie Joghurt mit separater Fruchtportion. Das Gewicht und der Füllstand jeder Kammer lassen sich einzeln prüfen.

Lückenlose Rückverfolgbarkeit

Die Datenprotokollierung von Röntgenprüfsystemen ermöglicht für jedes einzelne Produkt den rückwirkenden Nachweis über fehlerfreie Produktions- und Verpackungsvorgänge. Zum Verfolgen von Chargen und Ausschuss lassen sich sämtliche Bildaufnahmen und visuellen Darstellungen dauerhaft speichern. Die Bilder und die dazugehörigen Daten einschließlich Uhrzeit- und Datumsstempel sind bei Bedarf zugänglich.

Vor der Anschaffung eines Röntgenprüfsystems sollten Lebensmittelhersteller zunächst Grenzwerte bestimmen, gegen welche Partikelgrößen von Verunreinigungen sie sich schützen wollen. Ishida prüft gemeinsam mit den Kunden, welches Niveau der Qualitätskontrolle zu erreichen ist und hilft anschließend bei der Umsetzung. Bedeutsam ist in diesem Zusammenhang auch, welche Stelle der Produktionslinie optimal für die Installation des Röntgenprüfsystems ist. Die Verfügbarkeit ist bei Röntgenprüfsystemen ein wichtiger Faktor. Das Bereitstellen eventuell benötigter Sonderfunktionen ist oftmals durch intelligente Software möglich.

Mit all diesen Möglichkeiten können Hersteller durch Röntgenprüfsysteme oftmals bei laufender Produktion Probleme beheben. Die Technologie schafft generell neue Parameter für die Kontrolle von Lebensmitteln und sie optimiert die Prüfung bestehender Parameter bei hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit.