I rilevatori di metalli sono onnipresenti negli stabilimenti di produzione alimentare e vengono di norma utilizzati alla fine della linea produttiva, come ultima linea di difesa a supporto della qualità e della sicurezza degli alimenti, prima che un prodotto confezionato arrivi al consumatore.
La tecnologia di base ha sempre presentato limitazioni e compromessi, come i disturbi che possono interferire con i segnali, e con l’effetto del prodotto, che può far sì che, per esempio, un prodotto umido venga confuso con un metallo.
Mentre nel corso degli anni la tecnologia di rilevamento dei metalli si è lentamente evoluta, le sfide incontrate dalle industrie di produzioni alimentare sono notevolmente cambiate.
Perché è così difficile rilevare i metalli negli alimenti? Il rilevamento dei metalli è facile, quando funziona. Il problema è che, purtroppo, non funziona sempre. Esistono barriere fondamentali all’ottenimento di prodotti privi di metalli al 100%:
· il rilevatore di metalli deve essere in grado di trovare tutto, ovunque, in qualsiasi prodotto, sempre. Ciò può essere scoraggiante, considerando il volume della produzione di ogni singola linea in un giorno e i pezzi di tutte le diverse tipologie di metallo che sono presenti in una fabbrica o che si possono trovare negli ingredienti;
· i rilevatori di metalli utilizzano campi elettromagnetici per trovare oggetti che sono magnetici e conduttivi. La maggior parte dei prodotti alimentari umidi contengono sale o minerali che, quando sottoposti a campi elettromagnetici, appaiono magnetici e conduttivi. Ignorare il prodotto e trovare i metalli non è così facile come sembra;
· gli oggetti metallici estranei di piccole dimensioni presentano segnali molto piccoli e il rilevatore di metalli opera in fabbriche con molte fonti possibili di disturbo ambientale, che possono confondere i componenti elettronici e il software del rilevatore.
Non esiste una frequenza di funzionamento “migliore” per un rilevatore di metalli. È ampiamente noto che il ferro è il metallo più semplice da rilevare a causa delle sue proprietà magnetiche. I magneti attraggono il ferro. Un campo elettromagnetico reagisce maggiormente in presenza di un metallo ferroso al suo interno e più bassa è la frequenza, maggiore è la reazione.
Al contrario, l’acciaio inossidabile, che contiene solo una piccola quantità di metallo ferroso, possiede poca o nessuna proprietà magnetica. Trovare acciaio inossidabile con un rilevatore di metalli richiede l’uso di frequenze alte, perché il campo ad alta frequenza induce una corrente nell’acciaio inossidabile, creando un nuovo campo, il che interagisce con il campo originale nel rilevatore di metalli, generando un segnale.
La conclusione logica potrebbe essere che il miglior rilevatore di metalli è quello in grado di operare ad una frequenza bassa e ad una alta, ma la questione non è così semplice: dimensioni diverse dello stesso metallo hanno reazioni magnetiche e conduttive diverse; le leghe di metallo, inoltre, hanno anche loro reazioni differenti; la forma, l’orientamento e la posizione del metallo, infine, possono cambiare i segnali risultanti in un rilevatore di metalli.
Quale sarà, quindi, la frequenza “migliore” per tutte le applicazioni relative al rilevamento dei metalli?
Al momento dell’acquisto è generalmente possibile scegliere un insieme di frequenze, da 50 kHz a 1.000 kHz, ottenendo risultati differenti e bisognosi di specifici test da effettuare sullo specifico prodotto, che andrà scansionato, in tutte le sue pezzature finali e nell’imballaggio, in cui andrà inviato a destinazione, purché le modalità di sigillatura dell’imballaggio non prevedano parti chiudenti in metallo. Si avrà così il vantaggio di usare una frequenza vicina a quella ideale per qualsiasi tipo di metallo che si può incontrare. Il risultato è che la probabilità di rilevamento cresce in maniera esponenziale e le contaminazioni scompaiono.
La sensibilità risulta ottimizzata in quanto si utilizza la frequenza ottimale per ciascun tipo di metallo di interesse.
I rilevatori di metalli utilizzano una tecnica per ignorare gli effetti magnetici e conduttivi dei prodotti chiamata “fase”. Qualsiasi prodotto passi attraverso il rilevatore di metalli con un rapporto noto tra segnale magnetico e segnale conduttivo al di sotto di una certa soglia viene ignorato. Il problema è che i segnali generati in un rilevatore di metalli da pezzi casuali di metallo possono variare molto. Prima o poi, il loro angolo di fase combacia esattamente con l’angolo di fase del prodotto. Poiché il segnale del metallo è molto piccolo rispetto al prodotto, il metallo non viene rilevato.
Molto importante è vincere i disturbi per rilevare pezzi di metallo di piccole dimensioni, perché tutti gli strumenti che cercano di individuare piccoli cambi di segnale, come un rilevatore di metalli che cerca di trovare un frammento di metallo del diametro di 1 mm in una pagnotta di pane appena sfornato, hanno bisogno di un ambiente di lavoro “tranquillo”, in modo da potersi concentrare nella ricerca del “segnale” del metallo. Gli ingegneri lo chiamano rapporto segnale/disturbo. Più grande è, meglio è.
Le bobine o l’antenna del rilevatore di metalli dovrebbero essere stampate in materiale estremamente rigido, in modo che non si muovano in relazione alla struttura in acciaio inossidabile, evento che creerebbe piccoli falsi segnali.
L’elettronica interna dovrebbe essere protetta da più livelli di schermatura e assicurare che eventuali campi elettromagnetici esterni non penetrino all’interno, compromettendo il rilevamento.
L’alimentatore dovrebbe essere progettato per respingere il disturbo presente nella rete dell’alimentazione elettrica e, per essere sicuri, dovrebbe anche essere stato incluso un filtro di linea supplementare.
L’apparato dovrebbe poi essere corredato di provini certificati da utilizzare per la calibrazione quotidiana, rappresentati da sfere, bacchette, piastrine o altri supporti assimilabili certificati, in ragione di almeno un ferroso, un non ferroso e un acciaio inox.
La dimensione dei test certificati per l’utilizzo nell’Unione europea non dovrebbe superare i 2-2,5 mm, mentre per il mercato Usa, la Food and Drug Administration (Fda), l’Agenzia statunitense per gli Alimenti e i Medicinali, considera pericoloso un corpo estraneo di dimensione compresa fra i 3,5 e i 7 mm, sottintendendo l’innocuità per il particolato inferiore a 3,5 o superiore a 7. Regolando le prove sullo standard UE, si può, dunque, esser sicuri di ottemperare anche allo standard Fda, di per sé meno restrittivo.
Standard volontari come quelli BRC e IFS, nonché diversi capitolati di fornitura di grandi distributori internazionali, prescrivono anche la presenza di espulsori automatici delle confezioni rilevate sospette non conformi, non risultando più adeguate le soluzioni precedentemente molto diffuse, come l’arresto della linea, l’attivazione di un allarme sonoro o l’accensione di una luce di allarme.
Questi espulsori devono materialmente allontanare le confezioni sospette dalla linea per spinta laterale o per caduta, prevedendo un contenitore a lato o al di sotto del nastro, chiuso con chiave e, quindi, non apribile dall’operatore, al fine di ottenere una maggiore garanzia di impossibile riutilizzo involontario ed erroneo delle confezioni scartate.
In ultimo, va richiesta alla ditta venditrice e installatrice dell’apparato un certificato di taratura, collaudo e calibrazione del metal detector al “tempo 0”, in seguito al cui ricevimento inizieranno poi le verifiche quotidiane da parte degli utilizzatori.
