Test- & Prüfkörper im Fremdkörpermanagement

Die Test- und Prüfkörper werden für die Leistungsüberprüfung von Metalldetektoren und Röntgengeräte eingesetzt.  Diese Überprüfung nimmt im Rahmen des Fremdkörpermanagements eine wichtige Rolle ein. Übergeordnet geht es dabei nicht nur um den Verbraucherschutz, sondern auch um den Reputationsschutz des produzierenden Unternehmens. In diesem Beitrag möchten wir das Thema Prüfkörper(verwenden wir fortan als Synonym für Testkörper) im Detail beleuchten.

1.1 Prüfkörper für Metalldetektoren und Röntgengeräte 

Es gibt mehrheitlich keine Unterschiede zwischen den verwendeten Prüfkörpern. Je nach Produkt werden für die beiden Technologien jedoch unterschiedliche Detektionsleistungen erzielt, was die Wahl der Prüfkörpergrösse beeinflusst. 

Auf der anderen Seite hat die Applikation beziehungsweise der Einsatz im Produktionsprozess einen Einfluss auf die Wahl des idealen Designs von Prüfkörpern. Die Prüfkörper unterscheiden sich beispielsweise zwischen einem Metalldetektor der Bestandteil einer Rohrleitung ist, und einem der Fertigverpackungen inspiziert. Die nachfolgende Zusammenstellung soll einen Überblick über die verschiedenen Designs der Prüfkörper geben.
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Unternehmen müssen den Einsatz eines Detektorgerätes auf der Basis ihrer Gefahrenanalyse im Rahmen des HACCP-Systems jeweils selbst treffen. Die Identifikation möglicher Gefahren im Zusammenhang mit Fremdkörpern, z.B. Metall, Glas, Stein oder Kunststoff, die während des Herstellungsprozesses in Lebensmittel gelangen könnten, sind entscheidend für die Wahl der passenden Technologie.

Der Metalldetektor verwendet eine andere Technologie als das Röntgengerät, weswegen unterschiedliche Fremdkörper detektiert werden können. Die folgenden Materialien können mit einem Metalldetektor oder Röntgengerät detektiert werden:

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Vereinfacht erklärt erzeugt die Sendespule des Metalldetektors eine elektromagnetisches Feld, welches durch den magnetischen oder elektrisch leitenden Fremdkörper gestört wird. Im nachstehenden Kapitel 1.2 gehen wir vertieft auf diese Thematik ein.

Die entscheidende physikalische Eigenschaft für das Röntgengerät ist hingegen die Dichte des Fremdkörpers und deren Dichte-Unterschied zum Produkt, in welches sie eingebettet ist. Als vereinfachte Faustregel gilt, dass alle Produkte, die auf dem Wasser schwimmen nicht detektiert werden können wie zum Beispiel Holz, Insekten oder Haare. Bei den «Teilweise» detektierbaren Fremdkörper lohnt es sich vorgängig Tests bei den Herstellern von Röntgengeräten durchzuführen, damit die Zuverlässigkeit der Detektion eruiert werden kann.

1.2 Orientierungseffekt beim Metalldetektor

Alles, was in das Feld des Metalldetektors gelangt, das entweder magnetisch oder elektrisch leitend ist, verursacht eine Störung der Feldstärke in seiner Umgebung. Metalle weisen grundsätzlich eine oder beide dieser Eigenschaften auf und können entsprechend detektiert werden, sofern die Amplitude respektive die Signaländerung gross genug ist.

1. Magnetische Metalle:

Hohe Sensibilität in Richtung des Magnetfelds. Amplitude wird aus der Permeabilitätszahl und der Länge des Fremdkörpers in Magnetfeldrichtung bestimmt.

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2. Nicht-magnetische Metalle:

Hohe Sensibilität im rechten Winkel zur Richtung des Magnetfelds. Die Amplitude wird aus der Leitfähigkeit, dem Querschnitt und der Frequenz des Detektors bestimmt.

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Dieses Phänomen nennt sich auch Orientierungseffekt. Wenn ein metallischer Fremdkörper eine uneinheitliche Form hat, hängt das Signal, das beim Durchgang durch die Öffnung des Metalldetektors erzeugt wird, von der Ausrichtung ab (Nadeln, Drähte usw.).

Nebst den physikalischen Eigenschaften der Fremdkörper hat auch die Öffnungsgrösse des Metalldetektors und die Position des Fremdkörpers eine beachtliche Auswirkung auf die Empfindlichkeit.

Im Grundsatz gilt die Aussage «Je kleiner die Öffnungsgrösse des Metalldetektors, desto kleinere metallische Fremdkörper können detektiert werden».

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Nachfolgende Grafik zeigt die Empfindlichkeit des Metalldetektors an unterschiedlichen Positionen. Die Position, an welcher die Empfindlichkeit am geringsten ist, ist der Punkt 3 in der Mitte des Metalldetektors. Aus diesem Grund sollten die Prüfkörper an dieser Position verwendet werden.

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1.3 Warum werden Kugeln als Prüfkörper verwendet?

Der Hauptgrund für die Verwendung von Kugel als Prüfkörper ist der Orientierungseffekt. Um ein besseres Gefühl für den Volumenvergleich zwischen einer Kugel und einem Draht zu erhalten, haben wir diese rechnerisch festgehalten.

 
Das Volumen einer

 1 mm Kugel = 2.67 mm Draht mit einem Radius von 0.5 mm

 2 mm Kugel = 21.33 mm Draht mit einem Radius von 0.5 mm

 3 mm Kugel = 72 mm Draht mit einem Radius von 0.5 mm

Ein Metalldetektor, der eine Kugel mit dem Durchmesser von 1 mm detektiert, ist 31% empfindlicher als ein Metalldetektor der 1.1 mm detektiert.

1.4 Prüfvorgehen

Der Fokus des International Food Standards (IFS) liegt primär auf der Vermeidung von Fremdkörperkontaminationen, anstatt sich ausschliesslich auf die nachträgliche Detektion zu konzentrieren. Das Herzstück des HACCP-Systems und des Fremdkörpermanagementsystems bildet die Gefahrenanalyse. Hierbei werden sämtliche potenziellen Gefahren in Bezug auf Fremdkörper erfasst und sorgfältig bewertet.

Sollte die Gefahrenanalyse darauf hindeuten, dass ein erhöhtes Risiko für das Eindringen von Fremdkörpern besteht, könnte eine Detektion trotz umfassender Präventivmassnahmen möglicherweise erforderlich sein. Daher können, abhängig von der erwarteten Kontaminationsart, unterschiedliche Detektoren eingesetzt werden:

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‍·       Magnete

·       Metalldetektoren

·       Röntgengeräte

·       Optische Kontrollgeräte

·       Optische Kontrollen durch Mitarbeiter

·       Siebe

·       Physische Trennverfahren z.B Zentrifugieren

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Die Validierung sämtlicher Fremdkörperdetektionsmethoden ist vor der Inbetriebnahme sowie bei Produkt- oder Prozessänderungen unabdingbar. Dies bedeutet, dass durch ausreichende Versuchsgrössen nachgewiesen werden muss, dass der Detektor präzise die Funktion erfüllt, die für Ihr Produkt und Ihr Unternehmen erforderlich ist. Alle Detektoren müssen in regelmässigen Abständen überprüft werden, um sicherzustellen, dass ihre Funktionalität weiterhin gewährleistet ist. Diese Überprüfungen erfolgen in der Regel mithilfe festgelegter Testkörper.

Daher ist es ratsam, auf Grundlage der Ergebnisse Ihrer Gefahrenanalysefestzulegen, in welchen Zeitintervallen diese Überprüfungen durchgeführt werden sollten.