For at opdage små kritiske glassplinter i glasemballager er man begyndt at anvende en form for røntgenscanning, der også anvendes til kontinuerlig inspektion af forseglinger i for eksempel plastemballerede fødevarer
Af Jørgen Rheinlænder. ph.d., direktør, InnospeXion ApS
Glassplinter i glasemballerede fødevarer udgør en væsentlig risiko for forbrugerne. Skarpe glasstykker kan forårsage store skader i mund og svælg. Problemet er markant, og tilbagekaldelser af fødevarer pakket i glas er hyppige.
Røntgenteknologi har været anvendt igennem en årrække til scanning af glasemballage med fødevarer.
Problemet er imidlertid, at almindelig røntgenscanning er uegnet til afsløring af små, men kritiske glassplinter. Det skyldes, at røntgenbilleder i standardsystemer er af så lav kontrast, at små glassplinter ikke kan skelnes fra baggrunden, dvs. fra fødevaren i glasset.
Derfor skal glassplinter være af en relativ stor størrelse, for at røntgensystemets automatiske billedanalysesoftware kan identificere dem og derved sikre en korrekt frasortering. Ud over kontrasten er en høj opløsning i røntgenbilledet nødvendig.
Det er således afgørende, at der er mange pixels (digitale billedelementer) til at repræsentere et kritisk fremmedlegeme. Desværre er høj kontrast og høj opløsning modstridende. En høj opløsning beror på små pixels, og små pixels giver et lavere signal end store pixels, hvorved kontrasten bliver størst for store pixels.
Ny teknologi, som er afprøvet og anvendt gennem de seneste år til kontinuerlig inspektion af forseglinger i for eksempel plastemballerede fødevarer, har vist sig velegnet til kontinuert inspektion af glasindpakkede fødevarer.
State of the art
Røntgensystemer til fødevareinspektion, særligt med henblik på detektion af fremmedlegemer, er alle meget ens i forhold til den grundlæggende basis for optagelsen af det digitale røntgenbillede. Således baseres løsningerne på lineære detektorenheder med pixelstørrelser på 0,4 eller 0,8 mm pixels.
Disse pixels opsamler det elektriske eller optiske signal, der kommer ind på det areal, som en pixel dækker. Signalet afspejler intensiteten af røntgenstråler og opstår ved, at disse rammer en såkaldt scintillator. Dette scintillatormateriale er i almindelige systemer et stof ved navn Gadox. Gadox er billigt, effektivt og robust.
Nyudvikling har dog resulteret i nye scintillatormaterialer. Blandt disse har materialet CdTe vist sig at have særdeles attraktive egenskaber, grundet en meget høj følsomhed for røntgenstråler. Særligt har materialet en følsomhed ved bølgelængder, hvor Gadox ikke virker.
Disse bølgelængder er netop interessante, fordi en bedre følsomhed i det relevante interval giver en forbedret kontrast mellem glas og det omgivende materiale (fødevaren). Grundet den forbedrede følsomhed er der samtidig mulighed for, at de enkelte pixels kan være væsentligt mindre, uden at det resultere i mere støj i billedet. Derfor kan man opnå en samlet effekt af både bedre kontrast og bedre opløsning.
I praksis kan dette let erkendes ved at sammenholde, at almindelige røntgensystemer har en nedre grænse for detektion af glasstykker, omkring 4 x 4 x 4 mm3. Et avanceret CdTe-baseret system kan detektere glassplinter, der er ned til otte gange mindre i volumen.
Man vil også finde, at den i dag anvendte teknik oftest fejler i detektion af glasstykker, der er placeret ved kanten af glasset. I visse systemer er denne effekt så stor, at næsten 40 procent af det totale volumen af glasset ikke kan undersøges.
Muligheder med ny teknologi
Den høje kontrast og høje opløsning, der er mulig ved anvendelse af CdTe teknologien, er i InnospeXions nye glas-i-glas-røntgenscanner integreret med en nyudviklet, robust og sikker automatisk glassplint detektionsalgoritme. De digitale billeder gennemanalyseres i realtid, således at selv de tyndeste glasstykker detekteres, også når de ligger næsten helt op mod glassets vægge.
Denne sammenkobling er en nyhed, der responderer på et markedsbehov for bedre fødevaresikkerhed. For producenten er gevinsten også, at systemerne kan indgå som en egentlig produktionskontrol, hvor ikke alene fremmedlegemer, men også produktets præsentation, indhold og væsentlige karakteristika kan kvantificeres.
Herved opfanges afvigelser, inden de ender som fejlproduktion. Det afgørende er dog, at almindelige røntgenscanningssystemer ikke detekterer de kritiske glasstykker, som reelt har betydning for fødevaresikkerheden. De store glasstykker, som afspejlet i eksemplet, vil en forbruger kunne identificere visuelt og derved undgå indtagelsen. Problemet ligger derfor i de små splinter, som ikke erkendes, og som har skadelig virkning for forbrugeren.
De første erfaringer
Ny teknologi har ofte vanskelige veje ind på markedet, når usete udfordringer opstår i forhold til robusthed, anvendelsestraditioner, hygiejnekrav m.v.
I dette tilfælde ligger innovationen i kombinationen af en udviklet teknologi med flere års anvendelse, blandt andet til fiskeindustrien (ben detektion). I fiskeindustrien stilles der således store krav til udstyret, blandt andet i forhold til rengøring, hygiejne, og anvendelsesmiljøet. På baggrund af dette erfaringsgrundlag har der ikke været de normale oplevelser af børnesygdomme og langvarige indkørings- og testforløb.
Det første system er i 24 timers drift i Malaysia. Erfaringerne er så gode, at tre ekstra systemer skal installeres inden for de næste måneder.