Ciała obce: Zagrożenia fizyczne. Jak zapobiegać? Jak wykrywać?
Należy pamiętać, że wykrycie ciała obcego o średnicy mniejszej niż czułość detektora będzie możliwe jedynie wówczas, gdy obiekt ten będzie dostatecznie długi. Przykładowo, dla detektora o czułości 2 mm dla niemagnetycznej stali kwasoodpornej, wykrycie drucika o średnicy 1 mm wykonanego z niemagnetycznej stali kwasoodpornej będzie możliwe, gdy jego długość będzie wynosiła około 6 mm. Przy obiektach o średnicy mniejszej niż czułość detektora, istotna będzie również ich orientacja w przestrzeni. Materiały żelazne najtrudniej wykryć, gdy ułożone są prostopadle do kierunku przemieszczania się testowanego materiału. W przypadku materiałów nieżelaznych i stali kwasoodpornej, najtrudniej będzie wykryć obiekt ułożony równolegle do kierunku przemieszczania się materiału w detektorze. Użycie dwóch detektorów metalu, ułożonych pod dwoma różnymi kątami nad taśmą transportującą produkt, może zwiększyć szansę wykrycia obiektów o średnicy mniejszej niż czułość detektora.
Chcąc uzyskać możliwie najwyższą czułość detektora, należy zadbać o to, aby wielkość otworu detektora była jak najlepiej dopasowana do wielkości produktu (opakowania) – im większy otwór, tym większa odległość między źródłem pola magnetycznego a odbiornikiem, i tym słabsza wartość sygnału odbieranego przez odbiornik.
Przemysław Kowalewski
Właściciel w SMIT Smart Industrial Technologies
Wyzwaniem dla zakładów mleczarskich są zarówno obce ciała przedostające się z natury (włosy, insekty, kamienie mineralne) jak i ciała mogące przedostać się z procesu produkcyjnego (elementy metalowe, kawałki gumy, plastiku). Inną kwestią jest „terroryzm konsumencki”, którego przypadki były nagłaśniane w mediach ogólnokrajowych i polega na zgłaszaniu nieuzasadnionych reklamacji z wykorzystaniem spreparowanych zanieczyszczonych produktów. Urządzenia procesowe są coraz bardziej niezawodne, jednakże ulegając awarii mogą spowodować przedostanie się odprysku lub wiórka metalowego z uszkodzonej części, może to być kawałek łożyska ślizgowego (brąz) lub urwany kawałek śruby wykonanej ze stali nierdzewnej. Aby ustrzec się przed ciałami obcymi stosowane są dwie technologie: tradycyjna detekcja metali na zasadzie pola elektromagnetycznego i technologia rentgenowska dająca większy wachlarz możliwości. Detektory metali mają swoje zastosowanie w ciągach przenośnikowych, rurociągach na przesypach lub na końcu konfekcji z wyjątkiem folii aluminiowej. Aby zwiększyć okres trwałości do spożycia producenci zaczęli używać folii aluminiowych i folii metalizowanych, gdzie tradycyjne detektory metali mają ograniczone zastosowanie lub nie można ich zastosować. Rentgen daje nam możliwość detekcji produktów w opakowaniach aluminiowych ale i lepszą czułość w porównaniu z tradycyjnym detektorem metali.
Tradycyjne detektory metali działające na zasadzie pola elektromagnetycznego pojawiły się w latach 50. poprzedniego wieku, a rentgeny przemysłowe 30 lat później. Na początku urządzenia te wykorzystywały elektronikę analogową, która nie pozwalała na osiąganie takich czułości jak w dzisiaj. Aby dopasować się do wymagań rynku, dostawcy (nie wszyscy) stosują najnowsze osiągnięcia elektroniki zwiększające czułość i efektywność urządzeń. Są to procesory sygnałowe DSP, zmienna częstotliwość robocza, technologia „wielocewkowa”, zaawansowane oprogramowanie detekcji eliminujące tzw. efekt produktu (sery). W przypadku rentgenów stosuje się procesory obróbki cyfrowej obrazów pozwalające na wykrywanie zanieczyszczeń lub zbryleń w produktach niehomogenicznych lub o zmiennej wysokości. Podwójna wiązka pozwala na znajdowanie odprysków szklanych w trudno dostępnych miejscach (np. korona dna słoja). Rentgeny oprócz detekcji ciał obcych jednocześnie wykrywają wady technologiczne takie jak braki elementów opakowania, poziom napełnienia (puszki aluminiowe, kartony tekturowo/aluminiowe). Dodatkową funkcją rentgenów jest „ważenie”. Ze względu na naturę promieniowania rentgenowskiego nie jest tak dokładna i nie może nią zastąpić wagi dynamicznej, ale może z grubsza dać pogląd na produkcję.
Jednym z kluczowych parametrów związanych z konstrukcją detektora jest częstotliwość jego pracy. Podnosząc częstotliwość zwiększymy ogólną czułość detektora, przy czym największą poprawę zaobserwujemy w zdolności wykrywania metali nieżelaznych. Możliwość wykrywana metali nieżelaznych wynika z faktu, że wykazują one przewodność elektryczną, przy czym musimy wiedzieć, że cechę tę wykazują również produkty spożywcze, dlatego wraz ze wzrostem częstotliwości detektora, coraz bardziej uwydatni się sygnał pochodzący z samego produktu, co może spowodować fałszywą detekcję i odrzut dobrego produktu. Zawartość wody w produkcie oraz rozpuszczonych w niej soli i kwasów, temperatura produktu, czyli czynniki, które wpływają na właściwości elektryczne produktu, będą również istotnie wpływały na możliwą do osiągnięcia czułość detektora.
Opakowanie może być również zdolne do przewodzenia prądu elektrycznego, co może znacznie ograniczyć czułość detektora lub w ogóle wykluczyć możliwość testowania zapakowanego produktu. Detektora metalu w zasadzie nie można zastosować tam, gdzie właściwe opakowanie lub jego jedną z warstw stanowi aluminium. Znane są również przypadki, w których nadruk na opakowaniu (rodzaj zastosowanych barwników), miał istotny wpływ na skuteczność pracy detektora. Można zastosować detektor metalu do sprawdzania produktu zapakowanego w metalizowane opakowanie foliowe z ultracienką powłoką metaliczną, przy czym zawsze odbędzie się to kosztem spadku jego czułości. Na szczególną uwagę zasługują detektory metalu ze zmienną częstotliwością – dzięki tej funkcji możliwe jest dobranie optymalnej częstotliwości dla różnych typów produktów i opakowań. Stosując takie rozwiązanie możemy zapewnić sobie większą elastyczność pracy detektora i skutecznie używać go dla jeszcze dla większej grupy produktów, nawet na różnych liniach produkcyjnych.