An toàn của người tiêu dùng luôn là mối quan tâm hàng đầu của các nhà chế biến thực phẩm. HACCP (Phân tích mối nguy và điểm kiểm soát tới hạn) là phương pháp được FDA khuyến nghị từ những năm 1950 và các nhà sản xuất thực phẩm luôn có ý thức bảo vệ thương hiệu của mình. Việc ban hành FSMA đã khiến cường độ thậm chí còn tăng cao hơn.

Với quy tắc về an toàn thực phẩm, các nhà chế biến sẽ phụ thuộc hơn bao giờ hết vào các phương pháp và thiết bị kiểm soát chất lượng mới nhất để giữ cho nguồn cung cấp thực phẩm được an toàn.

Mặc dù các đợt thu hồi do Listeria, E. coli và Salmonella có thể đang được chú ý, nhưng việc nhiễm vật thể lạ là một vấn đề an toàn thực phẩm quan trọng không kém—và là một sự cố phổ biến.

Hầu hết thực phẩm tươi sống và nguyên liệu đều có nguồn gốc từ môi trường tự nhiên— cánh đồng, vườn cây ăn quả, trang trại, v.v. Khi thực phẩm được hái hoặc thu hoạch, các vật thể lạ như đá hoặc thủy tinh có thể rơi ra và vận chuyển vào nhà máy chế biến. Ngoài ra, các thành phần kim loại và nhựa của hệ thống xử lý và xử lý có thể được đưa vào dòng sản phẩm. Cuối cùng, các mảnh xương và các vật liệu không mong muốn khác không được loại bỏ thành công trong quá trình chế biến có thể ẩn trong các sản phẩm cuối cùng.

Ngoài các quy định nghiêm ngặt hơn, các nhà bán lẻ cũng bắt đầu đưa ra yêu cầu kiểm tra sản phẩm đối với các nhà chế biến thực phẩm, thậm chí từ chối hợp tác kinh doanh với những công ty không sử dụng công nghệ mới nhất

Bài viết này xem xét các thuộc tính của cả máy dò kim loại và Máy dò di vật X-ray và khi nào mỗi loại có thể phù hợp nhất. Các công nghệ này thường được triển khai tại các điểm khác nhau trong quy trình sản xuất, điều đó có nghĩa là không có gì lạ khi tìm thấy cả hai công nghệ trên cùng một dây chuyền sản xuất. Mục tiêu là cung cấp cho các chuyên gia về chất lượng thực phẩm những thông tin so sánh mà sau đó có thể được sử dụng để đưa ra quyết định đúng đắn cho từng sản phẩm và yêu cầu chế biến.

Thách thức trong chế biến thực phẩm

Theo truyền thống, phát hiện kim loại và phát hiện bằng tia X là nguồn gốc để phát hiện sự hiện diện của các chất gây ô nhiễm vật thể lạ trong sản phẩm thực phẩm trước khi chúng có cơ hội rời khỏi nhà máy chế biến.

Đối với các chuyên gia chất lượng thực phẩm, kỹ sư quy trình và giám đốc điều hành an toàn thực phẩm của công ty, những người phải quyết định công nghệ nào sẽ bảo vệ họ tốt nhất khỏi các chất gây ô nhiễm, việc chọn hệ thống phát hiện thường dựa trên ba điều: điểm kiểm tra tối ưu, khả năng ứng dụng tổng thể và tổng chi phí/lợi ích.

Tuy nhiên, mặc dù các công nghệ phát hiện đã được các nhà chế biến thực phẩm sử dụng trong nhiều thập kỷ, nhưng những cải tiến về kỹ thuật và phần mềm vẫn chưa được thực hiện. Điều này đã dẫn đến một số nhầm lẫn về việc sử dụng công nghệ nào và tại sao.

Điều cơ bản

Trong các ứng dụng an ninh, chẳng hạn như sàng lọc tại sân bay, máy dò kim loại sử dụng tín hiệu tần số vô tuyến để phản ứng với kim loại chuyển động, ví dụ như đồng xu trong túi của bạn. Hệ thống X-ray tạo ra hình ảnh mật độ được phân tích để tìm ra những điểm bất thường.

Việc triển khai các công nghệ này cho các ứng dụng thực phẩm phức tạp hơn. Kích thước và loại sự bất thường được phát hiện khó khăn hơn (tức là nhỏ hơn và đôi khi ẩn trong sản phẩm) và tốc độ phát hiện nhanh chóng cần diễn ra khiến quá trình trở nên phức tạp hơn.

Trên thực tế, trong nhiều trường hợp, thách thức thực sự không phải là tìm ra chất gây ô nhiễm; đó là bỏ qua sản phẩm, bao bì hoặc môi trường. Việc phát hiện sai có thể mất chi phí lớn, vì vậy việc phát hiện phải cực kỳ chính xác.

Máy dò kim loại và hệ thống X-ray cho các ứng dụng thực phẩm phải rất nhạy, dễ sử dụng, có mức độ tự động hóa cao, nhanh, cực kỳ mạnh mẽ, đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí. Đây là một yêu cầu cao đối với bất kỳ hệ thống tự động nào phải chạy nhiều năm trong một nhà máy nóng, ẩm ướt và đưa ra các quyết định đạt/không đạt đáng tin cậy đối với hàng triệu sản phẩm.

Hiệu suất phát hiện vật thể lạ được xác định theo ba cách: loại chất gây ô nhiễm có thể phát hiện được, kích thước chất gây ô nhiễm tối thiểu và xác suất phát hiện.

Dưới đây là bản tóm tắt cơ bản về các loại chất gây ô nhiễm có thể phát hiện được bằng công nghệ. Xin lưu ý đây là những hướng dẫn chung. Những tình huống có thể xảy ra khi có thể bỏ sót các chất gây ô nhiễm, hoặc ngược lại, có thể tìm thấy vật thể lạ mà bạn tưởng không tồn tại. Cách thực hành tốt nhất trước khi triển khai là luôn kiểm tra nhiều mẫu với các chất gây ô nhiễm khác nhau. Điều này giúp bạn hiểu cách sản phẩm và chất gây ô nhiễm phản ứng khi ở trong hệ thống phát hiện. Xem Bảng 1 dưới đây.

Kích thước chất gây ô nhiễm tối thiểu phụ thuộc vào thiết kế hệ thống/công nghệ và tác động của sản phẩm. Xác suất phát hiện có nghĩa là “khả năng thiếu chất gây ô nhiễm trong sản xuất thực tế khi sản phẩm thực chạy ở tốc độ thực là bao nhiêu?” Thông thường, chất gây ô nhiễm càng lớn thì khả năng phát hiện càng cao.

Sự cân bằng cơ bản này được giải quyết bằng cách xây dựng giới hạn cho sai sót, thiết lập các cuộc kiểm tra bắt buộc định kỳ và thực hiện bảo trì phòng ngừa. Các chính sách, thủ tục, đào tạo và kỷ luật là thứ tự hàng ngày.

Lựa chọn điểm phát hiện

Các công ty thường sử dụng phương pháp HACCP để quản lý an toàn thực phẩm của họ. Phần đầu tiên của quy trình (HA) xác định những chất gây ô nhiễm nào có nhiều khả năng xảy ra nhất.

Tiếp theo là việc xác định (CCP)—hoặc trong trường hợp chất gây ô nhiễm, điểm phát hiện tốt nhất. CCP có thể xảy ra ở nhiều nơi: lúc bắt đầu quá trình; sau khi cắt, sàng hoặc trộn; ngay sau khi túi hoặc hộp được đổ đầy; hoặc ở cuối dòng.

Loại chất gây ô nhiễm có thể phát hiện được	Máy dò kim loại	Hệ thống X-ray	Nội dung
Kim loại màu	•••	•••	Thép màu, kim loại màu và thép không gỉ khác nhau đối với MD, tương tự với XR
Kim loại màu, ví dụ như đồng thau hoặc đồng thau	••	•••
Thép không gỉ 316	•	•••
Nhôm	••	••	Mật độ tương tự như thủy tinh, lá mỏng chỉ có thể phát hiện được bằng MD
Dây điện	••	••	Phụ thuộc vào đường kính, chiều dài và hướng cho cả MD và XR
Thủy tinh		••	Phụ thuộc vào mật độ và kích thước, mật độ dày hơn ~ 3 lần so với thép không gỉ
Đá		••	Phụ thuộc vào mật độ và kích thước
Mảnh xương		•	Phụ thuộc vào mật độ và kích thước, chỉ có xương bị vôi hóa
Nhựa		•	Phụ thuộc vào mật độ và kích thước, nhựa nhẹ không thể phát hiện được một cách đáng tin cậy
Gỗ, pits, vỏ sò, côn trùng, v.v.			Không dẫn điện cho MD, không đủ đậm đặc cho XR

Bảng 1. Các loại chất gây ô nhiễm có thể phát hiện được theo công nghệ

Lý tưởng nhất là mục tiêu là sớm phát hiện các vấn đề trong quy trình để giảm chi phí làm lại hoặc phế liệu trong khi vẫn đảm bảo sản phẩm cuối cùng được an toàn. Việc kiểm tra các thùng hàng lớn ngay trước khi vận chuyển không phải lúc nào cũng là quyết định đúng đắn.

Điểm phát hiện tối ưu có thể ảnh hưởng đến công nghệ nào nên được sử dụng. Máy dò kim loại có thể được lắp đặt ở hầu hết mọi nơi, nhưng hiệu suất của chúng phụ thuộc vào kích thước của khẩu độ (đường hầm) mà sản phẩm đi qua. Nói chung, chúng hoạt động tốt nhất đối với sản phẩm được vận chuyển hoặc vận chuyển bằng đường ống với số lượng lớn hoặc các sản phẩm được đóng gói nhỏ.

Hệ thống X-ray cũng phụ thuộc vào kích thước sản phẩm nhưng có độ nhạy cao hơn với các sản phẩm lớn so với máy dò kim loại. Do tốc độ quét của cảm biến máy dò cơ bản, hệ thống X-ray bị giới hạn bởi tốc độ. Chúng thường được tìm thấy ở gần cuối dây chuyền nhưng cũng có thể được sử dụng để kiểm tra ô nhiễm lần đầu.

Hệ thống X-ray được trang bị để xử lý các sản phẩm số lượng lớn như các loại hạt có thể tìm thấy thủy tinh hoặc đá mà máy dò kim loại không thể tìm thấy. Bởi vì hệ thống X-ray cần tốc độ không đổi, đã biết để tạo ra hình ảnh nên chúng không thể được sử dụng trong các ứng dụng dòng chảy trọng lực. Máy dò kim loại là lý tưởng cho các loại sản phẩm này.

Danh sách kiểm tra

Trước khi đưa ra quyết định, hãy trả lời câu hỏi cơ bản này: Bạn muốn tìm chất gây ô nhiễm nào và chúng đến từ đâu? Xem Bảng 2 dưới đây.

Với tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất ứng dụng, cách tốt nhất để chọn công nghệ và hệ thống cụ thể là chạy thử nghiệm. Hãy thử mọi cách để làm cho hệ thống thất bại. Phấn đấu để có xác suất phát hiện gần 100% mà không có kết quả đọc sai. Đảm bảo bạn có đủ biên độ phát hiện để hệ thống có thể chạy không gặp sự cố trong nhiều giờ mà không có lỗi loại bỏ hoặc cần hiệu chuẩn.

Hướng dẫn kiểm tra bằng tia X

Hệ thống X-ray tạo ra hình ảnh thang độ xám theo thời gian thực tương ứng với mật độ và độ dày của sản phẩm được kiểm tra. Để phát hiện chất gây ô nhiễm trong những hình ảnh đó, chất gây ô nhiễm phải có độ tương phản đáng kể so với sản phẩm chứa chất gây ô nhiễm bên trong: chênh lệch mật độ giữa chất gây ô nhiễm và sản phẩm càng lớn thì độ tương phản giữa chúng trong ảnh càng lớn.

Máy dò kim loại	Máy dò X-ray
Phát hiện kim loại bao gồm nhôm và dây điện	Phát hiện hầu hết các kim loại và nhiều chất gây ô nhiễm rắn khác.
Có thể được sử dụng ở hầu hết mọi nơi trong một quy trình; băng tải, ống dẫn và đường ống	Sử dụng tốt nhất cho băng tải hoặc kiểm tra số lượng lớn.
Hoạt động ở nhiều tốc độ khác nhau.	Tốc độ phải không đổi và phạm vi. có thể bị hạn chế.
Các sản phẩm dẫn điện (ướt/mặn) là thách thức lớn nhất.	Những sản phẩm dày đặc với nhiều kết cấu sẽ khó đạt được hiệu quả tốt nhất
Hiệu suất phụ thuộc vào kích thước khẩu độ, hiệu ứng sản phẩm và phần mềm	Hiệu suất phụ thuộc vào công suất tia X, bộ thu, kết cấu sản phẩm và phần mềm
Tuổi thọ cao ngay cả trong môi trường khắc nghiệt nhất	Tuổi thọ vừa phải trong môi trường khắc nghiệt, tốt nhất trong môi trường được kiểm soát.
Phát hiện kim loại có đường kính xuống <1,0 mm	Phát hiện kim loại có đường kính <1,0 mm, đồng thời phát hiện các chất gây ô nhiễm phi kim loại dày đặc có đường kính <3,0 mm.
Sản phẩm khô, sản phẩm nhỏ, sản phẩm không đóng gói hoặc sản phẩm có bao bì không dẫn điện có độ nhạy tốt nhất.	Hầu hết các sản phẩm đóng gói đều có độ nhạy cao bao gồm lon kim loại, chai thủy tinh và các sản phẩm được đóng gói bằng màng kim loại hoặc seal niêm phong.
Giải pháp phát hiện có tính linh hoạt cao, tiết kiệm chi phí, phù hợp với nhiều điểm kiểm tra.	Phát hiện và xác minh sản phẩm hiệu quả đối với nhiều loại chất gây ô nhiễm và loại bao bì.

Bảng 2: So sánh tính năng máy dò kim loại với máy dò di vật X-ray

Một số mật độ vật liệu gây ô nhiễm điển hình so với nước (tức là mật độ nước = 1,0 g/mL)) và khả năng chung của hệ thống X-ray liên quan đến việc phát hiện các vật liệu này được trình bày trong Bảng 3. Khi chất gây ô nhiễm trở nên ít đậm đặc hơn thì kích thước tối thiểu có thể phát hiện được sẽ tăng lên . Cách duy nhất để xác định chính xác những gì có thể và không thể phát hiện được (kích thước vật liệu và chất gây ô nhiễm) là nhờ chuyên gia ứng dụng tiến hành thử nghiệm

Hiệu suất cơ bản của độ nhạy phát hiện kim loại có thể được đánh giá bằng cách kiểm tra các sản phẩm khô không có từ tính hoặc dẫn điện. Thử nghiệm như vậy chỉ ra quả cầu nhỏ nhất có thể phát hiện được ở trung tâm của khẩu độ (trường hợp xấu nhất). Hiệu suất giảm đối với các sản phẩm ướt, đôi khi lên tới 2 lần. Độ nhạy cũng có thể giảm đối với các sản phẩm có nhiều biến thể. Vì các ứng dụng trong thế giới thực rất khác nhau nên cách tốt nhất để đánh giá đầy đủ hiệu suất là thực hiện thử nghiệm bằng cách sử dụng sản phẩm thực tế sẽ được kiểm tra

Có thể phát hiện được	Khả năng phát hiện	Không thể phát hiện
Sắt 7.15	Nylon 1.15	Tóc 0.32
Thép 7.86	PVC 1.38	Trái cây 0.56
Thép không gỉ 7.93	Cao su dày 1.52	Côn trùng 0.59
Teflon 2.19		Xương cá 0.6
Xương vôi hóa 2.20		Gỗ 0.65
Đá 2.5 (avg.)		HDPE 0.92
Thủy tinh 2.5		UMHW 0.94
Nhôm 2.71		Đá 0.92

Bảng 3: Mật độ vật liệu gây ô nhiễm điển hình so với nước. Lưu ý: Tất cả mật độ tính bằng g/mL

Xu hướng vật liệu đóng gói

Nhu cầu tiếp thị sản phẩm bằng vật liệu đóng gói giúp nâng cao thời hạn sử dụng một cách hiệu quả về mặt chi phí đã khiến nhiều chủ thương hiệu chuyển đổi sang cấu trúc dựa trên màng kim loại hoặc giấy bạc. Những vật liệu này cung cấp các rào cản oxy, độ ẩm và tia UV tốt hơn

Tuy nhiên, cấu trúc bằng kim loại không tương thích với máy dò kim loại. Mặt khác, hệ thống X-ray không gặp vấn đề gì khi nhìn xuyên qua các gói này và có thể phát hiện các chất gây ô nhiễm rất nhỏ bên trong. Trên thực tế, hệ thống X-ray thậm chí có thể được sử dụng để tìm chất gây ô nhiễm thủy tinh bên trong chai thủy tinh. Xu hướng vật liệu đóng gói sẽ tiếp tục là yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn phát hiện tạp chất

Kết luận

Hệ thống phát hiện bằng Tia X và máy dò kim loại là những phần quan trọng của hệ thống an toàn thực phẩm hoàn chỉnh. Cả hai công nghệ đều có giá trị và có thể mang lại cho nhà sản xuất và người tiêu dùng sự bảo vệ quan trọng khỏi sự lây nhiễm của các vật thể lạ có hại. Khi quyết định sử dụng công nghệ hoặc sự kết hợp công nghệ nào, nhà sản xuất thực phẩm nên xem xét các yếu tố rủi ro và ứng dụng cụ thể trong quá trình sản xuất của họ. Các nhà cung cấp thiết bị kiểm tra sản phẩm có thể giúp hướng dẫn các nhà sản xuất thực phẩm trong quá trình ra quyết định này và điều chỉnh công nghệ phù hợp nhất cho nhu cầu cụ thể của họ.

Nguồn:

Minh Khang là nhà phân phối và nhập khẩu trực tiếp các thiết bị X-ray hãng Thermo Fisher.