Inspeção por raios-x Mais do que simplesmente detecção de contaminação Índice 1 Por que usar raios-x para inspecionar produtos? 2 Como a inspeção por raios-x funciona? 3 A inspeção por raios-x vê o que não se pode ver 3.1 Medição de tamanho, largura, área e volume de produtos 3.2 Identificação de itens ausentes ou quebrados 3.2.1 Detecção de produtos danificados 3.2.2 Detecção de produtos ausentes 3.2.3 Inspeção de inserção 3.3 Medição de níveis de massa e monitoração de enchimento 3.4 Inspeção de vedação em produto 4 Conclusão: Nenhum choque ou surpresa
2 O que a inspeção por raios-x pode fazer pelo controle de qualidade? Desde o início da década de 90, as indústrias farmacêuticas e alimentícias dependem da tecnologia de raios-x para detectar contaminantes potencialmente perigosos, como vidro e metais, proteger os consumidores e manter a reputação da marca. Mas a inspeção por raios-x pode fazer mais? A tecnologia de raios-x poderia ser um defensor multitarefas da segurança do produto e da qualidade da marca? Esse relatório analisa o potencial da inspeção por raios-x para solucionar uma ampla variedade de questões de segurança de produtos e controle de qualidade características das indústrias alimentícia e farmacêutica. Ele aborda como a inspeção por raios-x pode detectar produtos com falhas antes que eles saiam da fábrica, evitando recall de produtos e decepção de clientes. Ele descreve como em uma única passagem - e nas altas velocidades de uma linha - os sistemas de raios-x podem executar várias tarefas de inspeções simultaneamente. 1. Por que usar raios-x para inspecionar produtos? A indústria farmacêutica utiliza a tecnologia de inspeção por raios-x para garantir a segurança e a qualidade dos seus produtos. A inspeção por raios-x proporciona níveis excepcionais de detecção de metais de aço inoxidável, ferrosos e não ferrosos. A tecnologia também é excelente para detectar outros corpos estranhos como vidro, pedra, osso, plástico de alta densidade e compostos plásticos. Os sistemas de raios-x também são capazes de executar simultaneamente uma ampla variedade de verificações de qualidade em linha, como medição de massa, contagem de componentes, identificação de produtos quebrados ou ausentes, monitoração de níveis de enchimento, inspeção da integridade da vedação e verificação de produtos e pacotes danificados. O aumento das velocidades de linha e das expectativas dos clientes pressiona a indústria a adotar métodos mais confiáveis de inspeção de produtos. Embora não exista uma exigência legal para o uso da inspeção por raios-x, diretrizes como a HACCP (Hazard Analysis Critical Control Points Pontos de Controle Críticos para Análise de Risco), a Iniciativa Global de Segurança Alimentar e Práticas Recomendadas de Manufatura, bem como padrões específicos definidos por varejistas individuais atribuem aos fabricantes o ônus de estabelecer programas confiáveis de inspeção de produtos. Incorporar sistemas de inspeção por raios-x em um programa de inspeção de produto que engloba toda a empresa para garantir a segurança e a qualidade de produtos ajuda os fabricantes de alimentos a estarem em conformidade com as regulamentações nacionais e internacionais, a legislação local e os padrões definidos pelos varejistas. 2. Como a inspeção por raios-x funciona? Os raios-x são invisíveis. Como luz ou ondas de rádio, eles são uma forma de radiação eletromagnética. Como seu comprimento de onda é curto, os raios-x podem passar através de materiais que são opacos à luz visível. Mas eles não passam por todos os materiais com a mesma facilidade. A transparência de um material para os raios-x está amplamente relacionada à sua densidade, e é por isso que a inspeção por raios-x é tão útil na indústria de bebidas e alimentos. Quanto mais denso o material, menor a passagem de raios-x. Contaminantes ocultos, como vidro e metal, são identificados durante a inspeção por raios-x porque absorvem mais raios-x do que o produto em volta.
Um sistema de raios-x é essencialmente um dispositivo de varredura. Quando um produto passa pela unidade, ele captura sua imagem em escala de cinzas (Figura 1). 3.1 Medição de tamanho, largura, área e volume A medição do tamanho, largura, área e volume de um produto é a forma mais simples de inspeção de produtos usada em conjunto com a detecção de contaminação. O processo é conhecido como um localizador de objetos. Como explicado previamente, uma imagem de raios-x é uma imagem em escala de cinzas. Quanto mais escuro o cinza, maior a quantidade de produtos no caminho do feixe de raios-x. Convertendo esses tons acinzentados em uma imagem de 3D, o software pode calcular, por exemplo, a área do produto. Figura 1: Criação de uma imagem de raios-x De forma comparativa, ele aceita ou rejeita a imagem. No caso de uma rejeição, o software envia um sinal para um sistema de rejeição automático que remove o produto da linha de produção.* O software no sistema de raios-x analisa a imagem em escala de cinzas e a compara a um padrão de aceitação predeterminado. 3. Inspeção por raios-x vê o que não se pode ver Explorando simples diferenças de densidade e analisando as imagens de raios-x em escala de cinzas resultante, o equipamento da inspeção por raios-x não se restringe mais à segurança do produto e passou a ser útil em outras áreas de controle de qualidade. Um sistema de raios-x muitas funções de controle de qualidades Os sistemas modernos de raios-x são defensores multitarefas da qualidade do produto e da marca, bem como detectores de contaminantes. Em uma única passagem em velocidades de linha elevadas, os sistemas de raios-x podem executar várias tarefas de inspeção simultaneamente medir tamanho, largura, área e volume dos produtos identificar produtos ausentes ou quebrados monitorar nível de enchimento medição de massa inspeção de vedações comprometidas enquanto ainda detecta contaminantes. *Mais informações sobre como a inspeção por raios-x funciona podem ser encontradas em www.mt.com/pius-guides Este tipo de análise de imagem leva o controle de qualidade a um novo nível de sofisticação. Isso identifica produtos que não parecem estar corretos, mesmo que tenham o peso correto, estejam na posição correta e livre de contaminantes. Isso é bastante útil para fabricantes de produtos que dependem de apelo visual. Por exemplo, uma das três tortas de carne mostrada na Figura 2 tem um furo. Isso é mostrado como um remendo claro em meio ao cinza uniforme. Figura 2: Vazio na torta 5 mm Uma das três tortas mostrada na figura 3 tem um formato inadequado. Figura 3: Torta mal formada +/- 5% As duas baguetes de alho embaladas (Figura 4) levam o processo mais adiante. O problema de controle de qualidade aqui é uma possível quantidade muito pequena de pasta de alho em cada parte porque a máquina injetora de pasta teria ficado bloqueada ou sem pasta. Como o sistema de raios-x pode ver bolhas individuais de pasta, ele pode analisar cada zona separadamente. Isso verifica que a área e o volume da superfície em cada zona atende a um padrão predefinido. Se isso não ocorrer, o produto será rejeitado a partir da linha. 3
Figura 4: Mostra duas baguetes de alho com pouca pasta 3.2 Identificação de itens ausentes ou quebrados A inspeção por raios-x também detecta produtos com defeito ou ausentes. Os exemplos são: 1. Detecção de produtos danificados Comprimidos amassados, ausentes e parciais em uma embalagem blister. Embalagem amassada, achatada ou deformada Verificar se o conteúdo da caixa está intacto e íntegro 2. Detecção de produtos ausentes Contagem de componentes para verificar se eles estão aqui Verificar se a alavanca de travamento de um inalador de asma está na posição correta 3. Inspeção de inserção A identificação de componentes ausentes, como tampas e folhetos de instrução Verificação da presença de brindes promocionais Essas rotinas de inspeção são igualmente eficazes quando um produto é embalado em várias camadas, como plástico bolha. 3.2.1 Detecção de produtos danificados Figura 5: A imagem de raios-x de um pacote de sopa amassado 3.2.2 Detecção de produtos ausentes Sistemas de raios-x podem olhar dentro do pacote vedado final para verificar se todos os componentes estão presentes. Ele pode contar produtos e componentes que não possam ser vistos ou contados por câmeras ou pelo olho humano. Por exemplo, pode contar agulhas e seringas em uma caixa, verificar a alavanca de travamento no inalador de asma, contar cubos de queijo em uma bandeja ou pralines em uma caixa de presente. Identificar a falta de uma salsicha na figura 6 foi fácil. O software encontrou cinco zonas escuras na imagem de raios-x de escala de cinzas e havia sido programado para esperar seis. Figura 6: Detecção de falta de salsicha A identificação da presença de tampas ou capas pode ser realizada pelo olho humano, mas o processo seria bem mais rápido e bem mais confiável se utilizasse tecnologia de raios-x. Se a capa estiver ausente, a área da capa aparecerá mais clara e o produto será rejeitado a partir da linha de produção (Figura 7). 4 A detecção de produtos danificados confia nos mesmos princípios de medição de comprimento e volume. Definindo tamanhos mínimo e máximo para largura, altura, volume ou área de superfície de pacote, um software de análise de raios-x pode identificar um pacote deformado. Na figura 5, uma verificação da área da superfície foi suficiente para identificar caixas deformadas e rejeitá-las da linha de produto. O software de raios-x atribuído a um valor de área de superfície de 100 para bons pacotes e rejeitou todos os pacotes abaixo de 90. Figura 7: Detecção de tampa ausente 3.2.3 Inspeção de inserção Se a inspeção por raios-x consegue identificar objetos que não deveriam estar em um pacote, ela também pode identificar objetos que devem estar no pacote, como um folheto e brindes promocionais.
A Figura 8 mostra caixas de lentes de contato que, de acordo com as regulamentações da indústria, devem incluir diretrizes de manipulação e informações sobre o produto. Ao verificar se o folheto está na posição correta, a inspeção por raios-x verifica a conformidade. como a satisfação dos clientes. A inspeção por raios-x pode analisar: a massa geral de um produto as massas individuais dentro de várias zonas ou compartimentos de um produto o nível geral de enchimento de um produto os níveis individuais de enchimento dentro de várias zonas ou compartimentos de um produto Figura 8: Inspeção de folheto Figura 9: Verificação da presença de brindes promocionais 3.3.1 Medição geral de massa Como explicado sob o ponto 3.1, uma imagem de raios-x é exibida como tons variáveis de cinza. Ao converter esses tons de cinza em uma imagem 3D, o software de raios-x pode calcular a quantidade de produto existente no pacote. Essa verificação volumétrica também é usada para medições de massa. A Figura 9 é uma imagem de raios-x de uma caixa de cereal contendo um brinquedo de brinde promocional. Se o software conseguir localizar o brinquedo, o pacote está bom. Ao mesmo tempo, a inspeção por raios-x pode inspecionar contaminantes. Eliminando o brinquedo da imagem, o sistema de raios-x pode verificar o restante do pacote. É um processo simultâneo em que o brinde promocional não interfere na detecção de contaminação. Outro exemplo vem da indústria de produtos de carne. Muitos produtos de carne contêm oxidantes (conhecidos como limpadores ) para ajudar a manter os produtos frescos. Os oxidantes podem ser bem densos, o que poderia reduzir a eficácia de detecção de contaminação. A Figura 10 mostra como, em um pacote de presunto cozido, o sistema de raios-x não apenas verifica que o oxidante está presente, mas também o remove da imagem de raios-x para detecção ótima de contaminação. O sistema de raios-x tem uma facilidade de aprendizado automático onde um pacote de peso aceitável (próximo do peso nominal) passa pelo sistema de raios-x, normalmente 10 vezes. Em seguida, o peso bruto do pacote é inserido no sistema. (O usuário deve ter pesado previamente este pacote em um conjunto de balanças estáticas calibradas oferecendo uma faixa de peso adequada e precisa.). Dessa forma, o software analítico pode calcular o peso dos pacotes subsequentes em comparação ao peso do seu pacote de referência de aprendizado. O sistema de inspeção por raios-x pode agora comparar todos os produtos futuros ao produto ideal de referência. Se a massa calculada ficar dentro de uma tolerância programada, o pacote é bom. Se apresentar algum desvio, o pacote será rejeitado. A Figura 11 mostra uma caixa contendo seis barras de cereais embaladas em duas camadas de folha metálica. A barra de cereais intermediária não tem a camada superior, que é o motivo pelo qual a outra barra de cereal saiu da posição. Isto aparece como sombras fora da faixa normal na imagem de raios-x em escala de cinzas; portanto, o produto será rejeitado. Figura 10: Verificação por raios-x da presença de oxidante no presunto 3.3 Medição de níveis de massa e monitoração de enchimento Manter massa e níveis de enchimento corretos em um produto é um desafio constante para as indústrias alimentícia e farmacêutica. A medição de excesso ou falta de conteúdo afeta os custos de manufatura bem Figura 11: Pacote de barras de cereais com uma barra a menos Figura 12: Pacote de roscas com uma menor quantidade de recheio e uma contaminada 5
6 A quantidade de geleia dentro da rosca é outro exemplo de como a inspeção por raios-x pode ser usada para exercer melhor controle de qualidade. Olhando de fora, uma rosca com muita ou pouca geleia no centro parece perfeita. É impossível perceber até se dar a primeira mordida. Muita geleia aumenta os custos de produção. Uma quantidade muito menor de geleia gera desapontamento. Com a inspeção por raios-x, cada rosca pode ser verificada, mesmo quando a linha opera a 600 roscas por minuto. O software de inspeção por raios-x examina cada imagem de raios-x de escala de cinzas. A partir nível geral de escuridão, ele calcula a massa de geleia dentro da rosca. Se a massa atender ao padrão predefinido, a rosca passa no teste. Se falhar, ela é rejeitada da linha e o fabricante pode ajustar o equipamento de enchimento para manter o padrão (Figura 12). A relação entre massa e absorção total de raios-x do produto não é linear. Usar um recurso de autoaprendizado a partir de um único produto é bastante preciso quando os pesos do pacote de produção estão próximos do peso-alvo. Sistemas mais sofisticados usam um processo de auto-aprendizado com três produtos: o ponto mínimo para rejeição, o peso-alvo e o ponto máximo para rejeição. Este método permite o cálculo da massa a partir de variações em absorção de raios-x em uma faixa mais estreita. Ele fornece maior precisão do que o oferecido pela faixa normal de peso de produção. A precisão de medição de massa é boa em pacotes homogêneos (ex. um bloco de manteiga), mas menos boa em produtos embalados soltos (ex. salsichas em um saco ou produtos para os quais os ingredientes podem variar conforme o lote). A massa de medição de raios-x é particularmente eficaz para aplicações de alta velocidade onde os sistemas de pesagem tradicionais em linha podem não oferecer o mesmo nível de precisão. Isso permite que os fabricantes estejam em conformidade com peso mínimo, peso médio da UE, ou regulamentações de peso por zona dos EUA. Em cada caso, o sistema produz estatísticas relevantes sobre rejeições. A medição de massa não oferece uma solução global para a conformidade de pesos e medições. Alguns países esperam uma aprovação tipo R51, que só se aplica a sistemas de pesagem gravitacionais. 3.3.2 Medições de massa por zona Para produtos que são apresentados em compartimentos definidos, como uma caixa de chocolates ou uma refeição pronta de dois compartimentos, a medição de massa pode oferecer resultados para cada zona/ compartimento individual. Ela permite que os fabricantes verifiquem a massa geral de um produto e as massas em cada compartimento. Figura 13: Refeição pronta com compartimento duplo A Figura 13 mostra uma refeição pronta com dois compartimentos. O software de raios-x está verificando simultaneamente a massa geral do pacote e a de cada compartimento. Neste caso, o peso geral está certo, mas há enchimento inferior no compartimento de arroz; portanto, o pacote foi rejeitado. 3.3.3 Inspeção geral de nível de enchimento A inspeção de nível de enchimento é diferente da medição de massa. É um processo em 2D baseado em um processo simples de inspeção: você define níveis máximo e mínimo de enchimento e rejeita qualquer produto que esteja fora deles. Não importa do que o produto seja feito ou qual seja a sua massa. Ele simplesmente tem que atingir uma determinada altura no pacote ou recipiente. O nível de enchimento torna-se uma verificação simples da imagem em 2D, em vez da verificação volumétrica em 3D necessária para medição da massa. A embalagem de batatas fritas na figura 14 é um exemplo de verificação de nível de enchimento. Como você pode ver, a pilha de batatas fritas tombou para um dos lados e algumas batatas estão quebradas. Ao verificar a altura da pilha, a análise de raios-x pode informar que o nível de enchimento caiu abaixo de um padrão aceitável e rejeitou o pacote. Figura 14: Embalagem composta de batatas empilhadas Figura 15: Pote de iogurte com baixo de nível de enchimento
Você poderia também adicionar um feedback opcional para a máquina de enchimento ajustar o nível de enchimento. Isso é especialmente relevante para produtos fluídos como iogurtes ou produtos soltos/em pó como leite em pó (Figura 15). 3.3.4 Inspeção por zona de nível de enchimento A inspeção por raios-x é tão importante para verificar os níveis de enchimento por zona quanto as medições de massa por zona. Um enchimento inferior em um pote de iogurte em uma embalagem com vários potes poderia ser compensado por um enchimento excedente em outro pote. Outro exemplo poderia ser a inspeção do nível de enchimento de cada pote em um pacote de seis iogurtes. A inspeção por raios-x examinará o nível de enchimento de cada pote. Se qualquer um deles estiver com enchimento inferior, todo o pacote seria rejeitado (Figura 16). Figura 16: Inspeção de fila dupla de seis potes de iogurte com enchimento baixo 3.4 Inspeção de vedação em produto A integridade de vedação hermética é um problema de controle de qualidade vital para fabricantes de pacotes vedados de produtos farmacêuticos e alimentícios. A segurança e a esterilidade de produtos farmacêuticos e o frescor de produtos alimentícios dependem das vedações; no entanto, eles são facilmente comprometidos por partículas isoladas de produtos, contaminantes ou produtos fora do lugar. Qualquer coisa presa nas vedações poderia significar que o pacote não esteja mais hermeticamente fechado. A ferramenta de raios-x de inspeção de vedação pode identificar partículas inferiores a 1 mm presas nas áreas de vedação. Figura 17: Pacote de chocolates com partículas presas na vedação Na embalagem de baixa densidade, um sistema de detecção de contraste especial ultraelevado pode simultaneamente verificar os contaminantes e a integridade das vedações. A Figura 17 mostra a imagem de raios-x de um pacote vedado de chocolate. O sistema verifica a presença de material denso entre a parte interna e externa da vedação. Se detectar material nesta área, ele rejeita o produto. Um exemplo da indústria farmacêutica é a inspeção de curativos cirúrgicos (Figura 18). Aqui, o software analítico está verificando que nenhum curativo cirúrgico esteja preso dentro da vedação, comprometendo a esterilidade do pacote. Figura 18: Curativo de ferimento preso na vedação 4. Conclusão: Sem choques ou surpresas inspeção por raios-x aplica valores de marca O equipamento de inspeção por raios-x fornece aos fabricantes as ferramentas para manter o controle de qualidade e a integridade de produtos em cada estágio de produção para produtos crus, a granel, bombeados e embalados. Definindo parâmetros apropriados e um ajuste fino de sensibilidade, os fabricantes podem investigar diversos problemas de qualidade, desde a identificação de contaminantes até a verificação da apresentação do produto para o cliente. O produto que passa com sucesso por uma inspeção por raios-x não traz choques, surpresas ou desapontamentos. O fabricante sabe que ele cumpre o que a sua marca promete. Como os exemplos neste estudo técnico mostraram, os sistemas modernos de raios-x são defensores multitarefas da qualidade do produto e da marca, bem como detectores de contaminantes. Ele descreve como em uma única passagem em velocidades de linha elevadas, os sistemas de raios-x conseguem executar várias tarefas de inspeção simultaneamente. Eles podem medir a massa do produto, contar componentes, verificar níveis de enchimento, identificar produtos com falhas, inspecionar a qualidade da vedação, identificar brindes faltando e ainda detectar contaminantes. Em resumo, a inspeção por raios-x é uma ferramenta altamente eficaz para manter os custos de produção e a integridade dos produtos. Principalmente, é uma ferramenta para manter os clientes satisfeitos, para verificar se a apresentação e a função do produto atendem exatamente às expectativas dos clientes. 7
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