Metal Detecor e/o Ispezione a Raggi-X: la scelta giusta

Metal Detecor e/o Ispezione a Raggi-X:
la scelta giusta

Fornitura di soluzioni per tutta la filiera produttiva

Comprendere le tecnologie
Introduzione
METAL DETECTOR
sono in grado di rilevare contaminanti:
• ferrosi
• non ferrosi
• in acciaio inox
X-RAY
sono in grado simultaneamente di:
• rivelare contaminanti metallici e non metallici
• verificare la massa dei prodotti
• eseguire controlli qualitativi del prodotto
(completezza, confezioni danneggiate, ricerca clip, etc.)
Mettler Toledo S.p.A.2

Comprendere la rivelazione dei metalli
Flusso
di
prodott
o
Trasmettitore
Ricevitore Ricevitore
Uscita
Bobina avvolta
(apertura)
 La bobina centrale è il trasmettitore, le bobine esterne sono i ricevitori
 La bobina centrale viene eccitata con corrente ad alta frequenza che
genera un campo magnetico
 Due bobine esterne sono collegate in opposizione reciproca e rimangono
in uno stato di perfetto equilibrio "elettrico"
 Quando un pezzo di metallo passa attraverso il rivelatore, il campo viene
disturbato e cambia "equilibrio". Il segnale viene elaborato e diventa un
segnale di "metallo rivelato"
Rivelatori di metallo a bobina
bilanciata

Comprendere la rivelazione dei metalli

Comprendere i raggi-X
1
2
3
4
5
6
Generatore di raggi-X (rosso)
(alloggio lampada, elettronica, raffreddamento)
Lampada a vuoto per raggi-X
(emette un fascio verso il basso)
Fascio di raggi-X a bassa potenza
(attraversa il prodotto)
Rivelatore
(raccoglie e trasferisce i dati al computer)
Computer
(analizza le immagini e gestisce il sistema)
Dispositivo di espulsione
(rimuove il prodotto contaminato e/o difettoso)

 Fascio - Il fascio di raggi-X viene diretto sul detector posizionato sotto il nastro
trasportatore.
 Gruppo rivelatore - Il detector è costituito da una serie di fotodiodi, che generano un
segnale elettrico variabile a seconda dell'intensità del raggio che li colpisce.
 Generazione dell'immagine - Il rivelatore esegue una scansione del prodotto mentre
questo lo attraversa, generando un'immagine in scala di grigi.
Acquisizione di un'immagine
Direzione del
trasportatore
Generatore di
raggi-X
Raggi-X
Gruppo rivelatore
sotto il nastro
trasportatore

Principi di assorbimento dei raggi-X - Spessore e densità
Visione
dell'occhio umano
Visione
ai raggi-X
Densità = 1
Spessore = 1
Densità = 1
Spessore = 2
Densità = 2
Spessore = 1
Visione ai raggi-X (densità x spessore)
7

Principi di assorbimento dei raggi-X
Visione
dell'occhio umano
Visione
dei raggi-X
I raggi-X vedono "picchi" proporzionali alla densità/spessore del contaminante
Densità = 1
Spessore = 1
Densità = 1
Spessore = 2
Densità = 2
Spessore = 1
Acciaio inox = 1
Vetro = 3
Acciaio inox = 1
Vetro = 3
Acciaio inox = 1
Vetro = 3
8

Principi di assorbimento dei raggi-X
Visione
dell'occhio umano
Visione
dei raggi-X
Densità acciaio inox = 8,0 Densità vetro = 2,7 Densità plastica = 1,0
Densità = 1,0
Spessore = 1
Nota: il picco appare maggiore se il contaminante è appoggiato e non annegato
Se il contaminante è annegato i contaminanti meno densi (es. plastica) non sono visibili
9

Comprendere i raggi-X e la densità
Grafico della densità (g/cm3)
Acqua 1,0
Capello 0,32
Nocciolo di ciliegia 0,56
Insetti 0,59
Legno (quercia) 0,65
PP 0,9
Ghiaccio 0,92
UHMW 0,94
Nylon 1,15
PVC 1,7
Teflon 2,19
Osso 2,2
Pietra 2,52
Vetro 2,6
Alluminio 2,71
Ferro 7,15
Acciaio 7,86
SS 7,93
La maggior parte dei
prodotti alimentari è
appena superiore a 1,0
Non rivelabile
Rivelabile
In funzione di
spessore/omogeneità/densità
del prodotto e dimensione del
contaminante
Regola empirica: di solito, se un contaminante galleggia
nell'acqua, non è rivelabile

Attività di ispezione base
Sensibilità
Far controllare il prodotto dal fabbricante dell'apparecchiatura di ispezione
prima di operare la scelta
METAL DETECTOR
 I fattori principali che limitano la sensibilità del
rivelatore di metalli sono le dimensioni e la
conducibilità del prodotto
o più piccola è l'apertura, maggiore è la sensibilità
o minore è la conducibilità, maggiore è la sensibilità
X-RAY
 I fattori principali che limitano la sensibilità di un
sistema a raggi-X sono la struttura del prodotto e le
sue caratteristiche di assorbimento
o la sensibilità è migliore con prodotti omogenei
o la sensibilità aumenta con prodotti poco densi

Ispezione di prodotti omogenei ed eterogenei
METAL DETECTOR
 L'omogeneità di un prodotto in genere non
interferisce con la sensibilità di un
rivelatore di metalli; eccezioni:
- Pasticci di carne: la sensibilità della crosta
è diversa da quella della carne o della
gelatina
- Carne cruda: la sensibilità varia tra le parti
grasse e magre
X-RAY
 La sensibilità d'ispezione è elevata nei
prodotti omogeni, mentre diminuisce in
quelli eterogenei (diminuzione del contrasto)
Contaminanti

Ispezione di prodotti grandi e conduttori
 I prodotti grandi e conduttori possono essere:
- formaggi in pezzi
- grandi tagli di carne come prosciutti o
pollame intero
- prodotti ittici e vegetali
METAL DETECTOR
Il forte segnale generato dal prodotto stesso limita
la sensibilità
o dipende dal contenuto di sale, dalle dimensioni
del prodotto, e dal packaging
X-RAY
La sensibilità dei sistemi a raggi-X dipende dalla
struttura del prodotto e dalle caratteristiche di
assorbimento
o i formaggi sono omogenei ed i sistemi a raggi-X
danno ottimi risultati
o il packaging non è una barriera all'ispezione

Ispezioni di prodotti in confezioni di materiale metallico
 Le applicazioni tipiche comprendono:
- prodotti in vaschette e lattine di alluminio
- prodotti in confezioni di pellicola metallizzata
- prodotti in lattine di metallo o alluminio
- presenza di clip metalliche
METAL DETECTOR
 si devono usare sui prodotti subito prima del
confezionamento
 non rivelano efficacemente i contaminanti in acciaio
inox
X-RAY
 si utilizzano per ispezionano le confezioni chiuse
 non subiscono gli effetti della conduttività elevata della
confezione, o delle clip metalliche di chiusura
Ispezione a
raggi-X di
vassoi
contenenti
pasticci di
carne
Rivelazione di metalli preliminare al
confezionamento finale

Ispezione prodotti sfusi
METAL DETECTOR
 Solitamente offrono la sensibilità migliore in termini di
rilevamento di metallo, in quanto è possibile contenere
l'altezza dell'apertura.
 I prodotti altamente conduttori (es. vegetali) possono
costituire un'eccezione.
 Le soluzioni ad apertura rettangolare, per
confezionatrici verticali e a caduta, sono
estremamente efficaci nella rivelazione di metalli
X-RAY
 I prodotti sfusi spesso generano immagini complesse
per i raggi-X
 Prodotti sfusi come cereali, frutta e verdure possono
contenere contaminanti non metallici come pietre,
vetro e contaminanti non metallici, che rendono i
dispositivi a raggi-X l'unica vera soluzione
 L'ispezione su nastro trasportatore, permette di
individuare l'esatta posizione del contaminante; il
sistema di scarto può essere quindi progettato per
ridurre al minimo la quantità di prodotto scartato

Rivelazione di vetro, ossa e pietre
 Nei prodotti confezionati, si può ottenere solo
con l'ispezione a raggi-X.
- I sistemi visivi non sono in grado di individuare i
contaminanti annegati nel prodotto o nascosti
sotto di esso
 Rivelazione di vetro e pietre
- Contaminanti a densità "variabile" - maggiore è la
loro densità, più semplice è la rilevazione
- Vetri trasparenti e pietre bianche, sono invisibili
alle cernitrici ottiche
 Rivelazione di ossa in carne e pollame
- L'osso calcificato assorbe una maggior quantità di
segnale a raggi-X rispetto alla carne
- Le ossa di bovino o di suino in genere presentano
una maggiore calcificazione, quindi sono più facili
da individuare
- Le ossa del pollame sono più difficili da rivelare
perché in genere sono cave e poco calcificate; la
riduzione della presenza di ossa si può ottenere
utilizzando una soluzione pipeline

Raggi-X: peso totale del prodotto e di singole zone
L'assorbimento totale dei raggi-X è
proporzionale alla massa del prodotto;
quindi il valore totale di assorbimento
determinato dall'ispezione a raggi-X si
può convertire in un dato peso
o il sistema viene tarato usando un
prodotto "buono" di peso noto
o unitamente alla ricerca di contaminanti,
il sistema determina la massa del
prodotto ispezionato, verificandone il
rispetto delle tolleranze prestabilite (+/-)
o i sistemi d'ispezione a raggi-X possono
determinare la massa totale del
prodotto, o delle sue singole zone
o la misurazione continua del peso può
segnalare all'operatore la necessità di
regolare i dispositivi di riempimento a
monte della macchina

Raggi-X: verifica del contenuto, conteggio e controllo di livello
 Un sistema a raggi-X può adottare complessi algoritmi d'ispezione per analizzare
singolarmente l'intero prodotto, o i diversi settori di una stessa confezione destinati
magari a prodotti diversi - possono quindi essere eseguiti controlli qualitativi molteplici:
o Controllo di massa totale o delle singole zone
o Completezza/conteggio - il sistema può "contare" i singoli pezzi o componenti di una
confezione sigillata per controllare che rispondano a quanto previsto
o Controllo di livello – per verificare il corretto livello di riempimento di una confezione
o Ricerca oggetti – per determinare la completezza di una confezione
Confezione parzialmente
incompleta
Conteggio del numero di pezzi in
blister all'interno di scatole
sigillate
Individuazione di compresse
mancanti o danneggiate
Controllo di
livello
Verifica presenza
clip di chiusura

Linee di lavorazione e confezionamento
SCIVOLO
DI SCARICO
BILANCIA
IMBUTO DI
PLASTICA
FLANGIATO
TESTA DEL
RIVELATORE
TUBO
DI PASSAGGIO
IN PLASTICA
INSACCATRICE
TUBI DI
SUPPORTO
RIVELATORE
Linee di confezionamento: form-fill-seal
 Molte macchine di tipo form-fill-seal sono provviste di un rivelatore di metalli per
confezionatrici verticali ubicato sotto le sacche di riempimento delle bilance multi-testa
 L'ispezione a raggi-X si può impiegare nella zona del confezionamento finale,
preferibilmente sui sacchetti singoli, prima che vengano inseriti nella cassa da trasporto
- Anche le casse piene si possono ispezionare ai raggi-X, ma la natura eterogenea di molti
prodotti può generare un'immagine complessa da valutare
Rivelatore di metalli per
confezionatrici verticali
L'ispezione a raggi-X sulle confezioni
singole è la scelta migliore

 I flowpack avvolgono e sigillano ermeticamente prodotti di diverso tipo:
- snack dolci e salati, barrette dietetiche, formaggio, carne e affettati, etc.
Linee di confezionamento: flowpaccatrice
Mettler Toledo S.p.A.
 Le pellicole utilizzate possono essere di diverso tipo:
- plastiche: è possibile utilizzare i MD oppure i raggi-X, e le prestazioni sono
legate alle caratteristiche del prodotto
- metallizzate: i sistemi a raggi-X sono più performanti rispetto ai MD, poiché
l'effetto prodotto iniziale è condizionato dal packaging
- accoppiate: occorre utilizzare i sistemi a raggi-X poiché il film utilizzato, è una
barriera per i MD
20

 Le dimensioni fisiche di una confezione
possono essere fonte di problemi
- I rivelatori di metalli ad apertura grande
sono in genere molto più economici di un
sistema a raggi-X ad ampia apertura
 Il vetro o la pietra si rivelano solo con i
raggi-X
 Le casse utilizzate per trasportare i
prodotti sfusi in uno stabilimento spesso
si devono ispezionare per prevenire la
contaminazione di grandi lotti di prodotto
 Anche in questo caso valgono le
considerazioni fatte per le confezioni
grandi
Confezioni grandi (oltre 20 kg)
Ispezione casse

Rivelazione di contaminanti difficili
 Alluminio
-Quando sussiste il rischio di contaminanti in
alluminio sottili, come graffe e fogli di
alluminio per gomma da masticare, è
consigliabile usare un rivelatore di metalli
AI
 Per rivelare tutti i contaminanti fisici può
essere necessario abbinare i rivelatori di
metalli ai sistemi a raggi-X
 Fili e punti metallici
-L'effetto orientamento dei MD può rendere
difficoltosa l'individuazione di fili sottili; in
questi casi, per ridurre l'effetto, può
essere opportuno usare due rivelatori.
-I sistemi d'ispezione a raggi-X utilizzano
particolari algoritmi di ricerca per
individuare contaminanti filiformi
Contaminante
ferroso
Contaminante non
ferroso
Facile
Difficile
Facile
Difficile

Rivelazione di contaminanti difficili
 Cerotti, guanti di gomma, penne, ecc.
- L'industria alimentare dispone di accessori individuabili con un rivelatore, per
prevenire la contaminazione accidentale dei prodotti all'interno dello stabilimento
- La gamma degli accessori individuabili ai raggi-X è ancora limitata,
quindi occorre abbinare rivelatori e sistemi a raggi-X per la massima conformità
alle normative

Riepilogo: MD vs X-RAY
METAL DETECTOR
 Può ispezionare prodotti trasportati:
o su nastro
o in tubazione
o in una linea a caduta verticale
 Aumentando le dimensione dell'apertura:
o i costi aumentano leggermente
o la sensibilità si riduce maggiormente
 Contaminanti
o rileva metalli magneticamente o elettronicamente
conduttori
o facilità di rilevamento fogli di alluminio
 Effetto prodotto:
o l'omogeneità non influisce
o la conduttività riduce le prestazioni
 Packaging:
o confezioni metallizzate limitano le prestazioni
o possono impedire l'uso di MD
 Controlli qualitativi non eseguibili
RAGGI-X
 Può ispezionare prodotti trasportati:
o su nastro
o in tubazione
 Aumentando le dimensione del cono d'ispezione:
o i costi aumentano maggiormente
o la sensibilità si riduce minimamente
 Contaminanti
o rileva contaminazioni di qualsiasi natura, con densità
superiore a quella del prodotto
o fogli di alluminio non rilevabili
 Effetto prodotto:
o l'omogeneità influisce sulle prestazioni
o la conduttività non influisce
 Packaging:
o confezioni metallizzate non influenzano le prestazioni
o non impediscono l'uso di X-RAY
 È possibile fare controlli qualitativi aggiuntivi

Info e Supporto
Contatti:
internet: www.mt.com
e-mail: info.italia@mt.com
telefono: 02.33332 1
Davide Avizzano 02.33332 299
e-mail: davide.avizzano@mt.com

Grazie per l'attenzione

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