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Metalldetektoren: Produktsicherheit in der Lebensmittelindustrie

Die Automatisierung in allen Bereichen der Lebensmittelherstellung erfordert den Einsatz von Inline-Metalldetektoren. Im Rahmen der Sorgfaltspflicht des Herstellers muss der Endverbraucher vor Verletzungen durch metallische Fremdkörper geschützt werden. Außerdem werden durch gezielten Einbau von Metallsuchgeräten weiterverarbeitende Maschinen und Anlagen vor Beschädigungen durch Metallteile geschützt.

Zum Schutz des Endverbrauchers im Rahmen des Produkthaftungsgesetzes sollen Metallsuchgeräte nach Möglichkeit am Ende eines Produktionsund Verpackungsprozesses installiert werden. Bei Kontrolle des verpackten Produktes ist eine erneute Verunreinigung mit Metall ausgeschlossen.

» Aufbau und Funktionsweise

	Abb. Aufbau Metalldetektor

Metallsuchgeräte bestehen aus einem Metallgehäuse mit einer rechteckigen oder runden Durchgangsöffnung, die in ihren Abmaßen dem zu kontrollierenden Produkt angepasst ist. Um die Durchgangsöffnung sind drei Spulen angeordnet.

Um exakten Sitz zu gewährleisten, sind diese Spulen mit einer speziellen Kunstharzmasse vergossen. Eine Spule dient als Sender, die beiden anderen als Empfänger. Die Sendespule wird durch einen Oszillator mit einer Spannung sowie einer bestimmten Frequenz im FR-Bereich versorgt. Die beiden Empfängerspulen sind mit Auswertelektronik verbunden. Die Spulen sind in gegenläufiger Serie geschaltet, so dass die Induktionsspannungen sich gegenseitig aufheben. Im Gleichgewicht (Balance-Zustand) ist die Ausgangsspannung also gleich Null.

Jeder Metallgegenstand, der die Prüföffnung passiert, bewirkt eine Phasenverschiebung zwischen den Spulen, die mittels Mikroprozessor verarbeitet wird. Es wird ein Signal aktiviert, das den Ausschleusmechanismus auslöst. Dieses Prinzip beruht ausschließlich auf der elektrischen Leitfähigkeit der Metalle. Es werden sowohl Eisen- und Buntmetalle als auch Edelstahlteile erkannt. Die Amplitude und die Phase des erzeugten Signals bei der Metallerkennung sind abhängig von der Größe, der magnetischen Stärke und dem elektrischen Widerstand des Metallteilchens. Eisenmetalle erzeugen stärkere Signale als Nichteisenmetalle und Edelstähle. Eisenmetalle werden somit mit größerer Empfindlichkeit detektiert.

» Produkteffekt

Die meisten zu kontrollierenden Produkte haben eine Eigenschaft, die dem Metallsuchgerät eine nicht vorhandene metallische Verunreinigung vorspiegelt. Man bezeichnet diese Eigenschaft als "Produkteffekt". Der Produkteffekt ist begründet in der elektrischen Leitfähigkeit mancher Produkte, die z. B. auf den Gehalt von gelösten Salzen, dissoziierten Säuren und ähnlichen ionenbildenden Stoffen zurückzuführen ist.

Lock-Metallsuchgeräte verfügen über einen "Lernmodus", d. h. das Produktsignal wird im entsprechenden Phasenwinkel und in der gemessenen Größe ausgeblendet. Das bedeutet, dass Metallteilchen, deren Effekt kleiner ist als der Produkteffekt, nicht mehr erkannt werden können.

Ansprechempfindlichkeit Die Ansprechempfindlichkeit eines Metalldetektors ist von verschiedenen Faktoren abhängig:

1. Größe der Durchgangsöffnung
Eine Faustregel beziffert die Erkennungsgröße eines Metallsuchgeräts mit einem Kugeldurchmesser von 0,8 -1% der jeweiligen Durchlasshöhe des Suchkopfes. Diese Regel gilt, solange die Durchlassbreite nicht die doppelte Durchlasshöhe überschreitet. (Beispiel: bei Breite 200 mm und Höhe 100 mm liegt die Erkennungsgröße bei 0,8 - 1,0 mm bezogen auf Eisenmetalle).

2. Produkteffekt
Produkte mit hohem Produkteffekt sind beispielsweise Salz- und Essiglaken, Senf, Ketchup usw. Eine wichtige Rolle spielt auch die Produkttemperatur. Einen niedrigen Produkteffekt haben trockene Produkte wie Pulver, trockene Granulate, Mehle oder auch tiefgefrorene Erzeugnisse, bei denen das Wasser durch die niedrigen Temperaturen gebunden ist.

3. Einbauart bzw. Umwelteinflüsse
Elektromagnetische Felder, die von anderen Maschinen oder Anlagen erzeugt werden, können die Empfindlichkeit eines Metalldetektors beeinflussen. Hier werden Maßnahmen zur Abschirmung erforderlich.

» Einbau in die Produktionslinie

	Abb. Aufbau Metalldetektor

Metalldetektoren können in unterschiedlichste Produktionslinien eingebaut werden. Es stehen Freifallgeräte für pulvrige Produkte und Granulate, Band- und Rutschenanlagen für verpacktes und unverpacktes Produkt sowie Rohrleitungsgeräte für pumpfähige Güter zur Verfügung.

Eine Vielzahl von Ausschleusvorrichtungen für metallverunreinigtes Produkt sind verfügbar. Die Palette reicht von der einfachen Bandstopfunktion mit optischem oder akustischem Signal (Blinkleuchte oder Hupe) über Blasdüsen, Weichen, pneumatische Abschieber und Linienverteiler.

Die Bedeutung des Förderbandes bei einem Inline-Metalldetektor wird oft unterschätzt. Aufbau und Konstruktion des Fördersystems und der Ausschleusvorrichtungen sind ebenso wichtig wie der Suchkopf selbst, wenn es um die optimale Leistung und Detektionsempfindlichkeit geht.

Abb. Bandgerät

Die Florin GmbH bietet maßgeschneiderte Lösungen für die verschiedensten Aufgabenstellungen an. Neben Transportbändern mit lebensmittelechtem Spezialgurt können auch Gliedergurtbänder aus Kunststoff (z. B. Fabrikat Intralox) für spezielle Anwendungen eingesetzt werden. Jedes dieser Bänder kann mit den unterschiedlichsten Ausschleusvorrichtungen für metallverunreinigtes Produkt kombiniert werden.

Auch eine Kombination von Metallsuchgerät und Kontrollwaage zur gleichzeitigen Ermittlung von metallverunreinigten bzw. fehlgewichtigen Packungen ist möglich. Kompakte Geräte, die problemlos in vorhandene Linien integriert werden können, sind verfügbar.

Das weiterentwickelte Metallsuchgerät der neuesten Generation (Typ Metalchek 30+) arbeitet mit digitaler Signalverarbeitung.

Das Gerät stellt sich im Lernmodus automatisch auf den jeweiligen Produkteffekt ein. Durch einen Speicher für bis zu 100 Produkte können die Einstellparameter durch Knopfdruck mittels Klartextanzeige oder Artikelnummer abgerufen werden. Das Gerät verfügt über drei Zugangsebenen, die jeweils durch Codes abgesichert sind. Die Daten sind im Festspeicher gesichert und bleiben auch bei Spannungsabfall und Abschalten des Gerätes erhalten.

Durch den Einsatz neuer Technologien (32-Bit-Signalverarbeitung und Wartungsmöglichkeit per Ferndiagnose) wird eine hohe technische und betriebliche Leistungsfähigkeit sichergestellt. Der Metalchek 30+ bietet gute Detektionsergebnisse auch bei "schwierigen" Produkten. Automatische Erkennung und Betriebsanpassung von metallbedampften Folien im Lernmodus sind möglich. Durch modularen Aufbau der Geräte konnte der Service wesentlich vereinfacht werden. Die Geräte sind für aggressive Reinigungsmethoden geeignet, wie sie in der gesamten lebensmittelverarbeitenden Industrie üblich sind.

Eine serielle Schnittstelle RS 232/ 422/485 ermöglicht die Kommunikation mit einer zentralen Betriebsdatenerfassung. Eine automatische Balancesteuerung gewährleistet einen nachregelfreien Dauerbetrieb. Bis zu 300 Detektionssignale können auf Abruf wiedergegeben und ausgedruckt werden.

	Abb. Bandgerät für Glaslinien

Für den Nassbetrieb mit täglicher Reinigung und Desinfektion steht die Ausführung in Edelstahl und der Schutzart IP 66 zur Verfügung. Für den Einsatz im Trockenbereich sind Suchköpfe in der preiswerten lackierten Ausführung in Schutzart IP 54 lieferbar.

Durch frei wählbare Sicherheitscodes sind drei voneinander getrennte Zugangsebenen im Programm enthalten:

1. Ebene 1: Zugriff für Bedienungspersonal (z. B. bei Produktwechsel).
2. Ebene 2: Zugriff für autorisiertes Personal, um Produktparameter zu verändern und um neue Produkte einzulernen.
3. Ebene 3: Zugriff für Kundendiensttechniker, um die Grundeinstellungen zu sichern bzw. zu korrigieren.

Die Bedienung erfolgt standardmäßig über eine Folientastatur mit drei Bedienungstasten, durch die eine menügeführte Einstellung des Gerätes möglich ist.

» Optionen

Lock bietet zur Verbesserung der Flexibilität das innovative 3f-System mit drei Arbeitsfrequenzen an. Dadurch ist eine Anpassung des Metallsuchkopfes bei Produkten mit unterschiedlichem Produkteffekt oder mit stark abweichenden Packungsgrößen möglich. Im Lernmodus wählt der Suchkopf die optimale Frequenz automatisch aus.

Abb. Suchkopf 30

Auf Wunsch ist der Metalchek 30+ mit einem Touch-Screen lieferbar. Es handelt sich um einen hellen, tageslichtlesbaren Elektrolumineszenzbildschirm, über den die Einstellparameter eingegeben werden können.

In Kombination mit dem Touch-Screen ist die ADC-Software lieferbar. Es handelt sich um eine Grafiktechnologie, durch die die verschiedenen Produkteffekte für die unterschiedlichen Metallarten sichtbar gemacht werden können. Die ADC-Software ist darüber hinaus wichtiges Werkzeug zur Einstellung des Gerätes und zur Fehlerdiagnose mittels Bildschirm. Die ADC-Software kann auch mittels externem Laptop oder PC, der mit dem Metalldetektor verbunden ist, eingesetzt werden.

» Anwendungsbeispiele: Freifallgeräte, z. B. bei Schlauchbeutelmaschinen

Spezielle Freifallgeräte mit geringer Bauhöhe stehen zum Einsatz zwischen Abfüllwaagen und Schlauchbeutel- Verpackungsmaschinen zur Verfügung.

	Abb. Freifallgerät „Waferthin“

Diese Geräte empfehlen sich insbesondere bei Anwendungsfällen, bei denen Produkte in metallisierte Folien, die nicht mit herkömmlichen Metallsuchgeräten überprüft werden können, verpackt werden.

Es stehen sowohl komplette Einheiten bestehend aus Suchkopf, Fallrohr, Ausschleusvorrichtung und Montagegestell zur Verfügung. Hier erfolgt eine automatische, seitliche Ausschleusung des metallverunreinigten Produkts.

Bei extrem geringem Platzangebot können Geräte des Typs "Waferthin" mit kleinstmöglichen Einbaumaßen eingesetzt werden.

In Kombination mit speziellen Abstandsringen kann die erforderliche metallfreie Zone auf ein Minimum reduziert werden.

Die neueste Technologie

Das Metallsuchgerät MET 30+ hf wurde auf der Grundlage der anerkannten und bewährten Technik des MET 30+ weiterentwickelt. Der MET 30+ hf untersucht trockene Produkte mit einer viermal höheren Frequenz als andere Standardmetalldetektoren in der Lebensmittelindustrie. Das Gerät MET 30+ 3f ist weltweit der erste vollautomatische Detektor, der mit drei Frequenzen arbeitet und besitzt eine integrierte automatische Frequenzwahl, welche die optimale Frequenz für das entsprechende Produkte bzw. die Verpackung einstellt.

Der Explosionsschutz von Lock Kompaktdetektor für Freifallanlagen erfüllt die strengen Anforderungen der ATEX-Richtlinie. Die Zulassung für die Zonen 22 und 21 wurde durch eine offizielle Zertifizierungsstelle erteilt.

	Abb. Rohrleitungsgerät

Rohrleitungsgeräte

Bei pumpfähigen Produkten, die in Weißblechdosen, Wurstdärmen mit Metallclips oder ähnlichen Produkten verpackt werden, kann ebenfalls nur das unverpackte, in diesem Fall pumpfähige Produkt auf metallische Verunreinigungen überprüft werden. Hierfür sind sogenannte Rohrleitungsgeräte lieferbar.

In der Fleischwarenindustrie ist beispielsweise eine Installation zwischen Wurstfüller und Clipautomat möglich. Ebenso können alle anderen pumpfähigen Medien wie Säfte, Fruchtzubereitungen, Saucen, Kindernahrungsprodukte usw. untersucht werden.

Metallsuchgeräte für die pharmazeutische Industrie

In der pharmazeutischen Industrie werden unmittelbar hinter Tablettenpressen speziell entwickelte Metallsuchgeräte für hohe Leistungen und Genauigkeiten eingesetzt. Es handelt sich dabei um Komplettgeräte bestehend aus Metallsuchkopf mit Produktrutsche sowie einer automatischen, ausfallsicheren Ausschleusvorrichtung für metallverunreinigtes Produkt.

Die Geräte aus der neuen Produktionsreihe Metalchek 30+ haben die strengen Validierungsverfahren namhafter Pharmaunternehmen bestanden und ihre Effektivität bereits vielfach unter Beweis gestellt. Sie sind robust gebaut und lassen sich leicht einsetzten und reinigen.

Eine Anpassung an die aus den USA stammenden und bald international gültigen CFR 21-Regeln (Part 11) ist durch eine spezielle Software sowie einen optional in das Metallsuchgerät eingebauten Industrie-PC möglich.

Bei Stromausfall bzw. Störung am Metallsuchgerät geht die Ausschleusklappe automatisch auf Stellung "Ausschleusung". So ist gewährleistet, dass in keinem Falle metallverunreinigte Tabletten in den Gutstrom gelangen. Durch die extrem kleine Durchgangsöffnung sind Detektionsempfindlichkeiten von 0,1 bis 0,2 mm bezogen auf Eisenmetalle möglich.

Komplettgeräte bestehend aus Suchkopf, Ausschleusvorrichtung und verstellbarem Stativ sind lieferbar. Aber auch einzelne Suchköpfe mit Steuerbox, die nach Wunsch in vorhandene Tablettieranlagen integriert werden können werden angeboten.

Metallsuchgeräte in Kombination mit Vibrations-Förderrinnen

Zur Untersuchung von rieselfähigen oder kleinstückigen Produkten wir Granulaten, Hülsenfrüchten, Nüssen, Reis usw. sind Kombinationen bestehend aus Metallsuchkopf und Vibrationsrinne möglich. Durch separate Montage der Rinne und Pufferung des Suchkopfes wird die Störung des Suchkopfes durch Vibration auf ein Minimum reduziert. Eine nachgeschaltete, pneumatisch betätigte Klappe sorgt für die Ausscheidung von metallverunreinigtem Produkt aus dem Förderstrom.

 

Überblick über Anlagen & Maschinen:

1. Röntgentechnik
2. Optische Verleseanlagen
3. Verschließtechnik - Weissblech-Verpackungen
4. Verschließen unter Vakuum - Vakuumverschließmaschinen von Ferrum
5. Schneidemaschinen für Gemüse
6. Vakuumkochtechnik - optimale Produktschonung
7. Prozessanlagen für Feinkostprodukte
8. Kochtechnik für den universellen Einsatz
9. Pasteurisations- und Kühlanlagen
10. Abfüll- und Dosiertechnik
11. Abfüllanlagen für stückige & sperrige Füllgüter
12. So funktioniert die Mikrowelle