Röntgendetektion von Fremdkörpern: Das Ende von zwei großen Mythen
Die Röntgeninspektion von Lebensmitteln ist weltweit immer beliebter geworden. Es ist weithin bekannt, dass die Geräte in der Lage sind, mehr als "nur" Metall zu finden. Typischerweise sprechen Endbenutzer und Lieferanten von Glas, Keramik und manchmal auch von dichtem Kunststoff. Neben der Suche nach Fremdkörpern sind weitere Qualitätskontrollen mit einem Röntgensystem möglich: Zum Beispiel in Joghurtbechern oder Ketchup-Flaschen können Röntgensysteme den Füllstand kontrollieren. In anderen Lebensmittelsegmenten werden Pizzen auf ihre perfekte Rundung geprüft, Pralinen in der Schale gezählt und sogar Käse kann nach seinem Reifegrad klassifiziert werden.
Mythos 1: Je höher die Dichte, desto höher die Erkennbarkeit
Es ist weithin bekannt, dass Röntgen auf der Dichte eines Fremdkörpers beruht, die bestimmt, ob er vom System erkannt wird oder nicht. Diese Erkenntnis ist nicht ganz falsch, aber auch nicht ganz richtig. Es handelt sich eher um eine Faustregel. Tatsache ist, dass die Materialeigenschaft, welche die Absorption von Strahlung (und damit die Nachweisbarkeit) beschreibt, von der Ordnungszahl abhängt.
Für den Nachweis von Glas ist die Kenntnis des realen Hintergrunds sehr wichtig. Glas ist keine streng definierte Materialzusammensetzung wie Edelstahl 316. Typisches Glas, das für Verpackungen wie Flaschen oder Gläser verwendet wird, stellt das höchste Kontaminationsrisiko dar. "Natron-Kalk-Glas" besteht hauptsächlich aus Siliziumdioxid - aber es gibt eine starke Schwankung bezüglich des Prozentsatzes. Gleichzeitig besteht das heutige Glas zumeist aus wiederverwertetem Glas. Dies führt aufgrund der verschiedenen Inhaltsstoffe, Zusatzstoffe und Verunreinigungen zu einer großen Variationsbreite. Diese können die Absorption des Glases dramatisch erhöhen. Silizium allein hat eine Ordnungszahl von 14, ähnlich wie Aluminium (13), was zu einer ähnlichen Absorption führt. Wenn das Glas z.B. mit ein wenig Blei (Ordnungszahl 82) verunreinigt ist, hat es eine viel höhere Absorption - selbst die Dichte kann sehr ähnlich sein.
Dieser Effekt wird auch wichtiger, wenn es um Vergleichstests zwischen verschiedenen Röntgensystemen geht. Es ist nicht ratsam, die Erkennungsergebnisse verschiedener Maschinen für Glas zu vergleichen, wenn verschiedene Testkugeln verwendet werden, da die Wahrscheinlichkeit groß ist, dass es sich in Wirklichkeit nicht um einen Maschinenvergleich, sondern eher um einen Vergleich der Absorption der Testkugeln handelt.
Nichtsdestotrotz ist es nicht ganz falsch, über die Dichte für alltägliche Anwendungen zu sprechen: Wenn ein Fremdkörper in der Fabrik auftritt, kann die Qualitätssicherung schnelle Tests durchführen, wenn es sich lohnt, die Erkennbarkeit tiefer zu untersuchen. Wenn die Verunreinigung im Wasser schwimmt, ist es nicht notwendig, weitere Prüfungen durchzuführen, da - unter normalen Umständen - ein Single Frequency X-ray System nicht in der Lage sein wird, sie zu finden. Wenn sie nicht schwimmt, lohnt es sich, ein Gespräch mit Röntgenexperten zu führen, die möglicherweise über lokale Prüfeinrichtungen für weitere Untersuchungen verfügen.
Mythos 2: Die Röntgenprüfung braucht viel Platz – auch für kleine Produkte
Röntgeninspektionsgeräte brauchen zusätzlichen Platz in der Fabrik. In der Lebensmittelindustrie ist Platz immer ein Thema, insbesondere für die Integration neuer Geräte in bestehende Produktionslinien. Ein Ansatz ist die vollständige Integration eines speziellen Röntgenprüfgerätes in eine Tiefzieh- und Füllmaschine (FFS), z.B. für Joghurtbecher. Ein anderer Ansatz sind kombinierte Einheiten: Der Platzbedarf für den Strahlenschutz ist immer vorgegeben, so dass dieser Raum für andere Prüfaufgaben genutzt werden kann.
Das weit verbreitete Röntgensystem SC-W ist ein Beispiel für eine voll integrierte Lösung von Kontrollwägung und Röntgen mit sehr geringem Platzbedarf. Daneben verfügt das „All-In-One“-System zusätzlich über eine Sichtprüfung. Wenn diese Systeme voll integriert sind, ergeben sich mehrere zusätzliche Vorteile: Zum Beispiel ist der Produktwechsel viel schneller, es gibt eine gemeinsame Statistik und es gibt weniger Schulungsaufwand.
Für sehr kleine Produkte hat Wipotec den Röntgenscanner SC-2000 „Mini“ entwickelt. Er ist für kleine Produkte, wie Suppenbeutel, Müsliriegel, Schokolade oder kleine Schalen konzipiert. Je nach Anwendung benötigt er nur 500 mm Zeilenabstand. Wenn ein Ausschuss erforderlich ist, sind Maschinen mit 700 mm Zeilenabstand möglich. Zudem ist die Breite der Maschine sehr gering.
Der modulare Aufbau ermöglicht individuelle Lösungen für jede Anwendung. Trotzdem kann die SC-2000 mit einer Prüfgeschwindigkeit von 90 m/min, hoher Röntgenleistung (und damit Detektion) und der gleichen leistungsfähigen Software wie alle großen Wipotec-Maschinen arbeiten.