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Qualitätskontrolle ist ein unverzichtbares Element jeder verantwortungsbewussten Herstellung und Verpackung von Industrieprodukten. Sie ist bei Lebensmittel- und Gesundheitsprodukten unabdingbar zur Aufrechterhaltung hoher Qualität und zur Gewährleistung der Verbrauchersicherheit. Außerdem sind die Anforderungen der Global Food Safety Initiative (GFSI) nicht auf Lebensmittel oder Arzneimittel/Medizinprodukte selbst beschränkt, sondern gelten auch für deren Verpackungen. Jede Verunreinigung von Lebensmittel- und Gesundheitsprodukten sowie deren zugehörigen Verpackungen mit Fremdstoffen jeglicher Art könnte folglich für ein Unternehmen ernsthafte Konsequenzen haben. Zur Vermeidung solcher Probleme setzen die Hersteller unterschiedliche Systeme zur Prüfung auf Verunreinigungen ein.

Vorteile von Röntgensystemen gegenüber konventionellen Metalldetektoren

Metalldetektoren leisten gute Dienste bei der Erkennung von magnetischen und nicht-magnetischen Metallen. Sie haben jedoch bei der Untersuchung von aluminiumbeschichteten Verpackungsmaterialien insoweit Einschränkungen, dass sie bei derartigen Verpackungen nur größere Metalle erkennen können.

Verunreinigungen mit Glas, Keramik, Steinen und ähnlichen Materialien stellen ebenfalls ein ernsthaftes Problem dar. In den letzten 10 bis 15 Jahren haben sich für solche Anwendungen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie Röntgeninspektionssysteme mehr und mehr durchgesetzt. Gegenüber herkömmlichen Metalldetektoren bieten diese Systeme den Vorteil, dass Röntgenstrahlen nicht nur eine Vielzahl dichter Fremdstoffe erkennen können, sondern auch mit einer viel höheren Detektionsauflösung arbeiten.

Bei Röntgensystemen werden die Bilder dadurch erzeugt, dass am Zeilendetektor die Menge der von einem Produkt absorbierten Röntgenenergie gemessen wird. Der Detektor verfügt üblicherweise über einzelne Dioden von 0,4 mm oder 0,8 mm, die nebeneinander angeordnet sind und mit sehr hoher Geschwindigkeit abgetastet werden. Die an jeder Diode empfangene Information wird als ein Pixel bezeichnet, und diese Pixel haben einen Grauwert der proportional zur Dichte des Produktes ist. Werden die Pixel nebeneinander angeordnet, erhält man eine Zeilenabtastung. Wird nun das Produkt mittels Förderband durch den Detektor transportiert, werden die Abtastzeilen zu einem Röntgenbild zusammengeführt.

Die Röntgentechnologie konnte sich aufgrund ihrer Vielseitigkeit über die Jahre hinweg immer weiter entwickeln und einen immer höheren Grad an Produktsicherheit gewährleisten. Ältere Röntgensysteme waren beispielsweise durch das verwendete Windows XP Betriebssystem in ihren Fähigkeiten erheblich eingeschränkt. Heutige Röntgensysteme verwenden immer noch eine benutzerfreundliche Windows-Umgebung als Bedienungsplattform, die Bildverarbeitung erfolgt jedoch getrennt auf einem nicht-Windows-basierten System nämlich Linux. Dies ermöglicht eine schnellere und stabilere Verarbeitung. Außerdem ist Linux das führende Betriebssystem bei großen Servern, speziell „Echtzeit-Anwendungen“, zum Einsatz. Es ist daher ideal geeignet für die anspruchsvolle Verarbeitung, die bei der Integritätsprüfung von Verpackungen erforderlich ist.

Vielseitige Röntgen-Bildverarbeitung ermöglichen erweiterte Anwendungen

Führende Röntgentechnologien verfügen über die Fähigkeit, einerseits Verunreinigungen detektieren zu können, und gleichzeitig auch zur Verbesserung der Qualität von verpackten Produkten beitragen zu können. Es ist kaum möglich, alle Verpackungen vom Bedienpersonal manuell prüfen zu lassen, um die Integrität von Produkten in geschlossenen Verpackungen oder von verkaufsfertigen Produkten zu kontrollieren. Die Röntgentechnologie ist in der Lage, unter Verwendung von hochauflösenden Detektoren in Kombination mit der hohen Verarbeitungsleistung eines effizienten Betriebssystems, die Integrität oder Vollständigkeit von Produkten sicherzustellen. Die erweiterten Fähigkeiten moderner Röntgensysteme ermöglichen somit die Durchführung von Aufgaben, die noch vor wenigen Jahren unmöglich gewesen wären, zumal auch Verpackungslinien mit steigendem Automatisierungsgrad immer schneller laufen. Und effizientere Betriebssysteme liefern die Basis für eine intelligentere Bildanalyse. Die Abbildungen eines gebrochenen Kekses (Abbildung 1a) und eines gebrochenen Pizza Teiglings (Abbildung 1b) zeigen als Beispiele die Erkennung von nicht spezifikationskonformen Produkten innerhalb von Verpackungen.

Zusätzlich kann ein modernes Röntgensystem auch die Anzahl einzelner Objekte in einer Verpackung zählen, oder die Bilddaten sogar zur Gewichtskontrolle verwenden.

Es wurde auch lange angenommen, dass Holz als Fremdmaterial mit der Röntgentechnologie nicht erkennbar ist. Abbildung 2 zeigt jedoch, dass ein Röntgensystem nicht nur Stieleis mit fehlendem Stiel, sondern auch mit zu kurzem Stiel erkennen und automatisch aussortieren kann.

Ein weiteres Anwendungsgebiet für moderne Röntgeninspektionssysteme ist die Erkennung von Kunststoffen. Es ist durchaus bekannt, dass Röntgensysteme nicht alle Kunststoffe als Fremdstoffe erkennen können. Viele Medizinprodukte und Arzneimittel werden jedoch verpackt bzw. aus Kunststoffbehältern dosiert. Abbildung 3 zeigt eine Fertigspritze mit korrekter Länge in einem Karton, und eine andere die eingedrückt wurde. Mit Röntgentechnik kann die Länge der Spritze gemessen werden und eine mögliche Drehung oder Schrägstellung zur besseren Genauigkeit erkannt werden. Spritzen mit falscher Länge können aussortiert werden. Da eine falsche Länge eine Abweichung von der korrekten Dosis bedeutet, wird mit einem Röntgensystem die Produktintegrität sichergestellt, wozu kein anderes System in der Lage Viele Produkte können chaotisch vorgelegt werden oder kombiniert sein und innerhalb einer Verpackung wahllos zusammengefügt werden. Bei einem Röntgensystem kann die beste Erkennungsleistung erreicht werden, wenn man produktspezifische Einstellungen verwendet. Es können zwar verschiedene Produkte mit einer einzigen Einstellung untersucht werden, eine solche Einstellung ist jedoch oft nur ein Kompromiss, der bei einem Produkt zu einer schlechteren Erkennungsleistung führt oder zu einer höheren Rate von Fehlausscheidungen. Ein mit neuester Softwaretechnik ausgestattetes Röntgensystem kann chaotisch angeordnete oder mehrere unterschiedliche Produkte beim Durchlaufen der Röntgenstrahlen automatisch erkennen. Abbildung 4 zeigt Hähnchenkeulen und –schenkel, die typischerweise auf einer Verpackungslinie wahllos verpackt werden. Die Software zeigt die erkannten Produkte auf dem Bildschirm an.

Bei zunehmender Robotisierung und Automatisierung in den Produktionsanlagen können Röntgensysteme oftmals unterschiedliche Produkte besser erkennen als optische Systeme. Diese Fähigkeit kann benutzt werden um die Robotersysteme über die ankommenden Produkte zu informieren. Mit der neueren Röntgenquellenarchitektur mit Durchleuchtung von unten nach oben können bis zu vier Fertigungslinien gleichzeitig kontrolliert werden. Dieser neue Trend zur Konzeption eines Röntgensystems ermöglicht eine Prüfung über die gesamte Breite der Fertigungslinie, wohingegen bei Geräten mit älterer Architektur und Durchleuchtung von oben nach unten die oberen Ecken nicht erfasst werden können.

Zukunftsperspektiven

Die neueste Generation von Röntgensystemen bietet nicht nur Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Metalldetektoren, sondern auch zu älteren Röntgentechnologien. Neben der Erkennung von Verunreinigungen dienen neue Röntgensysteme auch zur Qualitätskontrolle von Produkten indem sie die Produktintegriät, Vollständigkeit und Positionierung innerhalb geschlossener Formen und Verpackungen erkennen. Außerdem ermöglichen sie die hochwertige parallele Erkennung von zwei unterschiedlichen Produkten, falsch platzierten, oder überlappenden Produkten. Moderne Röntgentechnologie gewährleistet einen sicheren Betrieb sowohl für die untersuchten Produkte als auch für das Bedienpersonal an den Fertigungslinien. Röntgensysteme haben sich im Wesentlichen als Standard bei der Prüfung von Produktreinheit, Qualität und Integrität durchgesetzt. Aufgrund ausgereifter Technologie und ständig verbesserter Software sind die Systeme im Laufe der Jahre auch eher erschwinglich geworden. Der Einsatz modernster langlebiger Röntgenröhren kombiniert mit eigener Echtzeit-Software, die auf einem Industrie-PC mit Flash-Speicher läuft, ermöglicht eine schnellere Bildverarbeitung, höhere Zuverlässigkeit, und einfache Bedienung. Die Vorteile von Röntgeninspektionssystemen werden von Industrieexperten schon lange anerkannt. Die Vorteile von Röntgensystemen der nächsten Generation gegenüber Metalldetektoren und gegenüber älteren Röntgentechnologien tragen heute signifikant zur Amortisationsentscheidung bei und sind der Hauptgrund für die Installation solcher Systeme in allen Industriebereichen.

Sesotec auf einen Blick

Die Sesotec Gruppe ist einer der weltweit führenden Hersteller von Geräten und Systemen für die Produktinspektion und die Sortierung von Stoffströmen. Der Absatz der Produkte konzentriert sich hauptsächlich auf die Lebensmittel-, Kunststoff-, Chemie-, Pharma-, und Recyclingindustrie. Sesotec hat Tochtergesellschaften in Großbritannien, Frankreich, Italien, China, Singapur, Indien, Kanada und den USA, eine Repräsentanz in der Türkei sowie Vertretungen weltweit.