STROJE | Kontrolní zařízení v potravinářství: kdy zvolit kontrolní váhu, detektor kovů nebo rentgen

Metalizovaný obal totiž výrazně ovlivňuje citlivost běžného detektoru kovů umístěného za balicím strojem. Kontrolu je proto často potřeba přesunout před samotné balení, kdy výrobek ještě není do obalu s pokovenou vrstvou nadávkován. Právě správné umístění kontrolního zařízení je přitom jen jedním z faktorů, které rozhodují o spolehlivosti celé kontroly – od zachycení podezřelého výrobku až po jeho jednoznačnou identifikaci a bezpečné vyřazení z linky.

Při poptávce proto nestačí zmínit: „Chceme detektor kovů.“ 
Potřebujeme vědět:

• co se bude kontrolovat,
• do jakého obalu se výrobek bude balit,
• jaké riziko má zařízení zachytit,
• jak rychle linka pracuje,
• kam lze zařízení umístit,
• jak se má neshodný výrobek vyřadit,
• jaká data má systém ukládat a předávat dál.

V tomto článku porovnáme tři nejčastější kontrolní zařízení – kontrolní váhy, detektory kovů a rentgenovou kontrolu – a také zařízení, která kontrolní převážení a detekci kovů spojují.

Kontrola musí odpovídat konkrétnímu riziku

Podvážený sáček, cizí těleso v balení a kovový úlomek z opotřebené součásti jsou tři různé problémy. Jedno univerzální zařízení, které by je ve všech situacích vyřešilo stejně dobře, neexistuje.
Kontrolní váha hlídá hmotnost. Detektor kovů vyhledává kovové kontaminanty. Rentgen dokáže podle rozdílů v hustotě materiálů odhalovat širší spektrum cizích těles a kontrolovat také obsah balení.

Výběr proto musí vycházet z analýzy konkrétního rizika. Jinou kontrolu potřebuje sáček s kořením, jinou hotové jídlo v hliníkové misce a jinou sáček s mixem spojovacího materiálu.

Důvod je ekonomický i obchodní. Jediné vadné balení může znamenat reklamaci, stažení celé šarže z trhu nebo ztrátu důvěry odběratele – a požadavky konkrétních odběratelů či obchodních řetězců mohou zahrnovat také požadavky na automatickou kontrolu a doložitelnost jejího provádění.

Co jednotlivá zařízení dokážou – a kde mají své hranice

Kontrolní váha: když se největší ztráty schovávají v gramech

„Raději přidáme pár gramů navíc, ať neřešíme reklamace.“
Ve výrobě je tato úvaha pochopitelná. Podvážený sáček nechce nikdo. U dražších surovin se ale i malá rezerva rychle prodraží.

Podívejme se na modelový příklad:

• linka vyrábí 80 sáčků za minutu,
• do každého sáčku přidáte 2 gramy produktu navíc,
• jedna směna trvá osm hodin (480 minut).

Výpočet je jednoduchý:
80 sáčků × 2 g = 160 g za minutu | 160 g × 480 minut = 76,8 kg za směnu

Pokud se balí surovina za 1 000 Kč/kg, například matcha, oříšky, káva nebo prémiová proteinová směs, představuje takové převažování produkt navíc v hodnotě 76 800 Kč za jedinou směnu.

Jde samozřejmě o modelový výpočet – předpokládá, že každý sáček obsahuje skutečně o 2 g více produktu a že linka běží po celou 8-hodinovou směnu. 

Kontrolní váha proto nemusí sloužit jen k vyřazení podváženého nebo převáženého balení. Vybrané systémy průběžně sledují průměrnou hmotnost a mohou předávat zpětnou vazbu dávkovacímu zařízení. Pokud se dávkování postupně vychýlí, lze ho korigovat bez čekání na ruční zásah obsluhy. Konkrétní funkce vždy závisí na zvoleném zařízení a způsobu jeho propojení s linkou.

Jak kontrolní váha funguje

Hotové balení projede po dopravníku přes vážicí úsek. Zařízení porovná naměřenou hodnotu s nastavenými limity a rozhodne, zda výrobek:

• může pokračovat dál,
• má být vyřazen kvůli podváze nebo 
• má být vyřazen kvůli nadváze.

Vyřazení může zajistit například odfuk, klapka, propad, shazovač nebo pneumatická tlačka. Vhodný způsob se volí podle hmotnosti, tvaru a stability výrobku.

Kontrolní váha pozná i chybějící kus – někdy

Kontrolní váha může hlídat také úplnost balení, pokud se chybějící nebo přebývající kus dostatečně projeví na celkové hmotnosti.

Tento princip využíváme například u společnosti Rollyx, která vyrábí průmyslová kolečka. Za balicím strojem je integrovaná robustní nerezová tenzometrická váha.
Systém zná cílovou hmotnost správně naplněného sáčku. Pokud má být v balení například pět koleček, váha ověří, že tomu výsledná hmotnost odpovídá. Sáček s odchylkou automaticky vyřadí.
Jde o příklad z nepotravinářského provozu, princip kontroly je však stejný: váha nevidí dovnitř balení, ale dokáže z hmotnosti poznat, že něco chybí nebo přebývá.

Pokud je rozdíl mezi jednotlivými součástmi příliš malý nebo se může schovat v běžné toleranci ostatních komponent, je vhodnější zvážit jiný způsob kontroly, například rentgenovou nebo kamerovou podle konkrétní aplikace.

Detektor kovů: nestačí kontaminant najít, musí být také bezpečně vyřazen

Průmyslový detektor kovů, označovaný také jako metal detector, vytváří elektromagnetické pole. Kovový předmět toto pole ovlivní a zařízení změnu vyhodnotí.

Podle konkrétního provedení dokáže detekovat:

• železné kovy,
• neželezné kovy, např. hliník, měď nebo mosaz,
• nerezovou ocel.

Citlivost ale není univerzální hodnota platná pro každý výrobek. Ovlivňuje ji velikost a orientace částice, vlastnosti produktu, rozměry průchodu i materiál obalu. U potravin je důležitým faktorem také tzv. product effect – elektrická vodivost produktu, která může citlivost detekce ovlivnit. Proto je vhodné konkrétní výrobek a obal před konečným výběrem zařízení otestovat.

Dopravníkový nebo průpadový detektor?

Dopravníkový detektor se zpravidla používá pro kontrolu hotových balení nebo nezabalených výrobků, které projíždějí detekčním tunelem na pásu.
Průpadový neboli gravitační detektor se instaluje do toku sypkého produktu. Výrobek jím propadává například mezi dávkovacím zařízením a plnicím tubusem vertikálního balicího stroje.
Právě umístění před zabalením je důležité u výrobků balených do metalizovaných fólií.

Jak odhalit kov v produktu baleném do metalizované fólie

Metalizovaná fólie obsahuje tenkou kovovou vrstvu, která může výrazně omezit citlivost běžného detektoru umístěného až za balicím strojem. Jedním z řešení bývá přesunout kontrolu před samotné balení: produkt propadne průpadovým detektorem ještě před plnicím tubusem, a pokud se objeví kov, musí být zajištěno jednoznačné určení a bezpečné vyřazení odpovídající dávky. Konkrétní způsob identifikace závisí na konstrukci linky a může využívat sledování toku produktu, časovou logiku, počítání sáčků nebo jiné řízení procesu. 

Právě tady je vidět rozdíl mezi samostatným detektorem a dobře integrovaným řešením. Samotné upozornění na kov nestačí – linka musí vědět, ve kterém sáčku dávka skončila, a zajistit, že nebude pokračovat dál do kartonu a k zákazníkovi.

Detekce a vyřazení by navíc měly být jako celek validovány a následně pravidelně ověřovány. Nestačí tedy prokázat, že detektor kov najde; je potřeba ověřit také to, že systém při detekci spolehlivě oddělí kontaminovaný výrobek od ostatní produkce. 

Rentgenová kontrola: když potřebujete detekovat víc než kov

Detektor kovů řeší kovovou kontaminaci. Pokud potřebujete hledat také kontaminanty jako je sklo, kámen, keramiku, kost nebo některé husté plasty, bude vhodnější rentgenová kontrola.

Potravinářský rentgen prozáří výrobek a vyhodnocuje rozdíly v útlumu (absorpci) rentgenového záření, které souvisejí zejména s hustotou a tloušťkou materiálu. Výsledek proto závisí na tom, jak výrazně se cizí předmět liší od okolního produktu.

Rentgen dokáže podle konkrétní aplikace kontrolovat také:

• počet kusů v balení,
• chybějící součásti,
• úroveň naplnění,
• tvar nebo poškození výrobku,
• přítomnost odměrky, příbalového letáku apod.

U těchto funkcí je ale nutné rozlišovat mezi možnostmi konkrétního rentgenového systému a jeho skutečně validovanou schopností pro daný výrobek. Ne každá konfigurace dokáže stejně spolehlivě vyhodnotit všechny uvedené parametry. 

Ani rentgen však není zařízení, které automaticky odhalí každý cizí materiál. Pokud má nežádoucí předmět podobnou hustotu a rentgenovou absorpci jako kontrolovaný výrobek, může být jeho nalezení obtížné. Rozhoduje také velikost, poloha a nastavení systému.

Proto se při výběru neposuzuje jen seznam materiálů, které zařízení teoreticky umí najít. Důležitý je test konkrétního produktu a obalu.

Kdy má použití rentgenu smysl

Rentgenová kontrola se používá zejména tehdy, když:

• nestačí kontrolovat pouze kovové nečistoty,
• se výrobek balí do hliníkového nebo silně metalizovaného obalu a nelze jinde umístit průpadový detektor kovu,
• je potřeba kontrolovat úplnost nebo vnitřní uspořádání balení,
• vyžaduje provoz vyšší úroveň kontroly a dokumentace.

Průmyslové rentgenové systémy jsou uzavřená a stíněná zařízení. Bezpečnostní blokace a další ochranné prvky chrání obsluhu před působením rentgenového záření. Při správně navrženém, instalovaném a provozovaném zařízení je dávka záření mimo stíněný prostor udržována na bezpečné úrovni. 

Rentgenová kontrola potravin navíc není totéž co technologické ozařování potravin. Rentgenový systém při kontrole pouze vytváří obraz výrobku pomocí rentgenového záření; potravina se tím nestává radioaktivní. 

Kontrolní váha s detektorem kovů: ideální kombo v jednom zařízení

Pokud potřebujete hlídat hmotnost i kovovou kontaminaci, lze obě technologie spojit do jednoho zařízení.

Kontrolní váha s detektorem kovů může nabídnout:

• jedno společné stanoviště v lince,
• společné uživatelské rozhraní,
• integrované řízení vyřazování podle konkrétní konfigurace,
• jednodušší propojení s řízením linky,
• sjednocené statistiky podle zvolené konfigurace,
• menší prostorové nároky než dvě samostatná stanoviště.

Konkrétní úspora prostoru závisí na zvoleném zařízení, délce dopravníků, způsobu vyřazování a uspořádání celé linky.

Důležité je přitom zdůraznit, že kombinované zařízení neznamená automaticky jeden společný vyřazovací mechanismus. Konstrukce vyřazování závisí na konkrétním výrobku, rychlosti linky a konfiguraci zařízení. 

Jak jsme kombinované zařízení začlenili do linky pro claro

U rakouského výrobce ekologických pracích a čisticích prostředků claro jsme řešili kompletní automatickou linku pro plnění práškových produktů do tub a dóz.

Kontrolní váha s detektorem kovů zde není samostatným strojem přidaným až na konci projektu. Je součástí sestavy, která zahrnuje:

• depaletizaci prázdných obalů,
• jejich dopravu k plnicí stanici,
• dávkování produktu,
• plnění,
• aplikaci a uzavírání víček,
• kontrolní vážení a detekci kovů,
• značení hotových obalů.

Celá linka se přitom musela vypořádat také s prašností balených produktů. Proto je zakrytovaná, má připravená odsávací místa a plnicí hlavy se při dávkování zanořují hlouběji do obalů, aby padající prášek z velké výšky neprášil.

Kontrolní část zde nelze oddělit od zbytku technologie. Její výkon, komunikace i způsob vyřazování musí odpovídat tempu plnění, pohybu obalů a řízení celé linky.

Co použít pro konkrétní kontrolní úlohu

Tabulka slouží jako základní orientace. Konečný výběr musí zohlednit konkrétní produkt, obal, rozměry, rychlost linky i požadovanou citlivost.

Jak kontrolní zařízení vybíráme v praxi

Při návrhu nezačínáme katalogem konkrétního výrobce. Nejdřív potřebujeme pochopit výrobek a celý proces balení. Rozhoduje zejména:

• Co má kontrola zachytit – jinou technologii vyžaduje podváha, jinou kovový úlomek a jinou chybějící díl; důležité je určit nejmenší odchylku nebo předmět, který má být ještě rozpoznán.
• Jak se výrobek chová – obsah vody, soli, teplota nebo nehomogenní struktura ovlivňují citlivost; stejný detektor si u suchého koření a u vlhkého hotového jídla nevede stejně.
• Do čeho se balí a jaké má balení rozměry – papír, sklo, polyetylenová fólie, plechovka nebo metalizovaná fólie kladou jiné požadavky a mohou rozhodnout i o umístění kontroly na různých pozicích v balicí lince. Důležitá je také délka, šířka a výška výrobku nebo obalu. U detektoru kovů tyto rozměry určují potřebný detekční otvor, u kontrolních vah ovlivňují například potřebnou šířku dopravníku.
• Jak rychle linka pracuje – kromě počtu kusů za minutu i jejich rozměry, rozestupy a stabilita; kontrola nesmí vytvořit nové úzké hrdlo.
• Co se má stát při chybě – musí být jasné, který kus je neshodný, jak se vyjme z produkce, kam se vyřadí a jak se zabrání jeho návratu do výroby.
• Jaké jsou podmínky provozu – nerezové provedení, krytí a mytí řeší jinak suchý provoz a jinak linka s masem nebo omáčkami.
• Jaká data jsou potřeba – počty OK/NOK kusů, statistiky, alarmy a výsledky testů; tyto záznamy mohou sloužit jako důležitý podklad pro doložení provádění a ověřování kontrolních procesů. 
• Kolik je prostoru – váha potřebuje klidný průjezd, detektor odpovídající detekční prostor a bezkovovou zónu (odstup od kovových částí) a vyřazování prostor pro bezpečné odsunutí; uspořádání se navrhuje v kontextu celé linky.

Pro první návrh nám pomůže, když pošlete popis nebo vzorek výrobku, materiál a rozměry obalu, hmotnost balení, požadovaný výkon linky, riziko ke kontrole, požadovanou citlivost, způsob čištění provozu, dostupný prostor a informace o strojích, na které má kontrola navazovat.

Kam kontrolní zařízení v lince umístit

Typické uspořádání vypadá takto: 

dávkovací zařízení → balicí nebo plnicí stroj → kontrolní zařízení → značení nebo kartonování → paletizace.

Není to ale jediná možnost. Průpadový detektor kovů se může nacházet ještě před plnicím tubusem, kontrolní váha často kontroluje hotová balení za balicím strojem a dopravníkový detektor či rentgen se zařazují na výstupní dopravník. Rozhoduje, kde lze konkrétní riziko nejlépe zachytit a neshodný výrobek bezpečně vyřadit – pokud kontrola předchází kartonování, musí být vyřazení vyřešeno dřív, než se výrobky seskupí do kartonu.

Umístění detekčního zařízení by mělo být součástí analýzy celého procesu. IFS například výslovně požaduje, aby byly detektory instalovány tak, aby byla zajištěna maximální účinnost detekce a aby se zabránilo následné kontaminaci v další části procesu. 

Zařízení nestačí, musí komunikovat s celou linkou

Kontrolní zařízení sami nevyrábíme – do balicích a plnicích linek integrujeme systémy ověřených světově známých značek jako Ishida, Loma a CEIA. Naší úlohou je zajistit, aby kontrola fungovala společně s dávkováním, balicím strojem, dopravníky, značením, kartonováním, paletizací, tedy s řídicím systémem celé linky.

Zařízení musí dostávat výrobky ve správných rozestupech, zvládnout požadovaný výkon, předat informaci o chybě a spustit odpovídající reakci dalších částí linky. Právě integrace často rozhoduje o tom, zda kontrola funguje jen jako izolovaný přístroj, nebo jako skutečná součást výrobního procesu.

Další možnosti kontroly

Kromě kontrolních vah, detektorů kovů a rentgenových systémů existují také kamerová a laserová kontrolní zařízení. Používají se pro specifické úlohy, například pro kontrolu konkrétního detailu výrobku nebo obalu. Kamerový systém může podle zadání sledovat třeba správnou polohu určitého prvku nebo odhalovat otvor ve svaru.

V NOMATECHu nejde o běžně nabízené technologie a standardně je do linek nezařazujeme. Pokud je však taková kontrola pro zákazníka nezbytná, její možné využití a integraci posuzujeme individuálně podle konkrétní aplikace.

Validace a verifikace: nestačí, že zařízení funguje

U kontrolních zařízení není důležité pouze to, zda dokážou určitý problém technicky detekovat. Je potřeba také prokázat, že je zvolená technologie pro konkrétní výrobek a požadované riziko skutečně vhodná.

Validace ověřuje, zda je navržený kontrolní systém schopný za definovaných podmínek spolehlivě odhalit požadovaný kontaminant nebo odchylku. Testuje se například konkrétní výrobek, velikost a typ zkušebního tělesa, rychlost linky, obal a další podmínky, které mohou výsledek ovlivnit.

Verifikace následně ověřuje, zda zařízení tuto schopnost průběžně zachovává a zda při testu správně reaguje.

Výsledkem by měl být kontrolní systém, u kterého lze doložit nejen to, že „detektor funguje“, ale že celý proces kontroly funguje spolehlivě za podmínek konkrétní výroby.

Potřebujete navrhnout kontrolu pro konkrétní výrobek?

Navrhneme vhodné kontrolní zařízení i jeho začlenění do celé balicí nebo plnicí linky.

FAQ | ČASTO KLADENÉ OTÁZKY

NAVAZUJÍCÍ ČLÁNKY

Kontrolní váhy – přesná hmotnost, zpětná vazba dávkovači a omezení převažování. (Připravujeme.)

Detektory kovů – dopravníkové a průpadové systémy, citlivost a metalizované obaly. (Připravujeme.)

Rentgenová kontrola – co dokáže odhalit, kde má své hranice a kdy se vyplatí. (Připravujeme.)

Kontrolní váha s detektorem kovů: kdy se vyplatí dvě kontroly v jednom zařízení. (Připravujeme.)