Hệ thống dò di vật X-ray: Những điều cần biết?

Mục tiêu của bài viết này là cung cấp những lợi ích và các thuộc tính về X-ray để các nhà sản xuất thực phẩm cân nhắc và đưa ra quyết định để sử dụng thiết bị này

Tổng quan

Trong các ứng dụng sàng lọc hành lý y tế hoặc sân bay, hệ thống X-ray tạo ra các hình ảnh mật độ (được tạo ra bởi bức xạ ion hóa) được mọi người phân tích để phát hiện những bất thường. Kỹ thuật quét và hiển thị khác với chụp X-ray thực phẩm nhưng mục tiêu đều giống nhau – tìm ra những thứ không như mong đợi.

Việc triển khai các công nghệ này cho các ứng dụng thực phẩm phức tạp hơn. Kích thước nhỏ và loại dị thường được phát hiện khó khăn hơn và tốc độ phát hiện nhanh chóng cần diễn ra có nghĩa là máy tính, chứ không phải con người, phải đưa ra quyết định. Trên thực tế, trong nhiều trường hợp, thách thức thực sự không phải là tìm ra chất gây ô nhiễm; đó là bỏ qua sản phẩm, bao bì hoặc môi trường. Việc phát hiện sai do sử dụng hoặc thông số kỹ thuật không đúng có thể gây ra những tổn thất lớn về chi phí

Hệ thống X-ray lý tưởng cho các ứng dụng thực phẩm phải rất nhạy, dễ sử dụng, hoàn toàn tự động, nhanh, cực kỳ mạnh mẽ, đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí. Đây là yêu cầu cao đối với bất kỳ hệ thống tự động nào phải chạy nhiều năm trong môi trường nhà máy khắc nghiệt và đưa ra quyết định đạt/không đạt đáng tin cậy trên hàng triệu sản phẩm.

Hiệu suất phát hiện vật thể lạ được xác định theo ba cách: loại chất gây ô nhiễm có thể phát hiện được, kích thước chất gây ô nhiễm tối thiểu và xác suất phát hiện.

Việc phát hiện tạp chất từ vật thể lạ tiếp tục là “ưu tiên hàng đầu” đối với đại đa số các nhà chế biến thực phẩm, bất kể vị trí địa lý hoặc loại sản phẩm. Đây là một phần quan trọng của chương trình an toàn thực phẩm tổng thể vì các mối đe dọa không bao giờ có thể được loại bỏ hoàn toàn.

Hầu hết thực phẩm thô và nguyên liệu đều có nguồn gốc từ môi trường tự nhiên – cánh đồng, vườn cây ăn quả, trang trại, v.v. Khi thực phẩm được thu hoạch, các vật thể lạ như đá hoặc thủy tinh có thể rơi vào và vận chuyển vào nhà máy chế biến. Ngoài ra, các vật thể được tìm thấy trong các cơ sở sản xuất – chẳng hạn như kim loại và nhựa – cũng có thể tìm đường vào dòng xử lý do lỗi máy móc hoặc quy trình. Cuối cùng, các mảnh xương, hột hoặc vỏ bị loại bỏ trong quá trình chế biến có thể ẩn trong sản phẩm cuối cùng. Những rủi ro này và chi phí liên quan đã dẫn đến các chính sách phát hiện khắt khe hơn trên toàn thế giới.

Ngoài các chính sách an toàn thực phẩm nghiêm ngặt hơn, một số nhà bán lẻ cũng bắt đầu đưa ra yêu cầu kiểm tra sản phẩm đối với các nhà chế biến thực phẩm – thậm chí từ chối hợp tác kinh doanh với những cơ sở không sử dụng công nghệ mới nhất. Cách chính để giải quyết vấn đề này là cài đặt các hệ thống phát hiện phức tạp – chẳng hạn như tia X – ở gần cuối dây chuyền để tăng cường chương trình phát hiện kim loại ở bước đầu.

Nguyên tắc cơ bản của hoạt động X-ray

Trên đây là sơ đồ khối đơn giản hóa của hệ thống kiểm tra bằng Tia X thực phẩm điển hình. Chùm tia X được tạo ra và truyền qua sản phẩm đang được kiểm tra khi nó được truyền qua hệ thống. Máy dò tạo ra hình ảnh từng dòng của sản phẩm được gửi đến máy tính để phân tích thị giác. Trước khi sản phẩm rời khỏi hệ thống, máy tính sẽ đưa ra quyết định tốt/xấu và tự động loại bỏ sản phẩm bị nhiễm bẩn. Mặc dù có nhiều cấu hình khả thi khác cho hệ thống Tia X nhưng hoạt động cơ bản luôn giống nhau. Sản phẩm được quét, phân tích và được thông qua hoặc bị từ chối.

Bằng cách hiểu các yếu tố quan trọng nhất của hệ thống X-ray, người dùng có thể triển khai chúng một cách dễ dàng và nhanh chóng trong nhà máy của mình. Giống như hầu hết các công nghệ, nhiều khi chỉ một vài quyết định quan trọng cũng có thể tạo nên sự khác biệt giữa thành công và thất bại.

1. Hệ thống X-quang an toàn

Các thiết bị X-quang đáp ứng hoặc vượt quá các tiêu chuẩn an toàn như Bộ luật Quản lý Thực phẩm & Dược phẩm theo Quy định Liên bang 21 Phần 1020.40 và các giới hạn IRR 1999 nghiêm ngặt hơn của Vương quốc Anh. Xin lưu ý rằng nhiều quốc gia có tiêu chuẩn riêng nhưng nhìn chung nếu hệ thống đáp ứng các yêu cầu của Hoa Kỳ/Anh thì hệ thống đó sẽ vượt qua các bài kiểm tra khác

Hệ thống X-ray có một số tính năng an toàn được thiết kế trong thiết kế của chúng. Chúng bao gồm khóa liên động an toàn cửa, màng chắn bức xạ, dừng khẩn cấp, nguồn có thể khóa và công tắc phím tia X, cảnh báo tia X trên màn hình và nút tắt cũng như đèn thông báo.

Các nhà sản xuất thường tiến hành khảo sát bức xạ tại nhà máy và sau khi lắp đặt thường tiến hành các mức kiểm tra nghiêm ngặt nhất. Ngoài ra, một số nhà sản xuất còn cung cấp thiết bị dò X-ray để khách hàng có thể tự xác minh độ an toàn định kỳ theo quy định của địa phương.

2. Việc lựa chọn nguồn và máy dò là rất quan trọng

Chùm tia X phải đủ rộng để đi qua tất cả các phần của sản phẩm lớn nhất của bạn. Ngoài ra, các sản phẩm dày hơn cần nhiều kilovolt (kV) hơn để “đâm xuyên qua;” milliampere (mA) chỉ làm sáng hình ảnh. kV x mA = công suất tia X (watt). Thông thường, khía cạnh này của hệ thống X-ray phải được nhà cung cấp hệ thống xác định trong quá trình thử nghiệm sản phẩm. Nếu không phát hiện đủ năng lượng tia X, hiệu suất sẽ bị ảnh hưởng và sẽ xảy ra lỗi loại bỏ.

Máy dò có kích thước pixel khác nhau (0,4 đến 0,8 mm) và độ nhạy khi tiếp xúc với tia X. Tuy nhiên, các pixel nhỏ hơn không phải lúc nào cũng tốt hơn; họ cần nhiều năng lượng tia X hơn và tốc độ đường truyền chậm hơn để đảm bảo thu được hình ảnh phù hợp.

Điểm mấu chốt của nguồn tia X và máy dò là chúng phải được chọn chính xác và có chất lượng cao để đảm bảo hiệu suất phát hiện tốt. Hình ảnh X-ray càng có độ trung thực cao thì kết quả cho ra sẽ càng tốt

3. Không phải tất cả phần mềm đều được tạo ra như nhau

Điều quan trọng là phải đánh giá kỹ lưỡng phần mềm X-ray để xác định khả năng và mức độ dễ sử dụng. Hầu hết các hệ thống là PC/ Dựa trên Windows, vì vậy hãy nhớ hỏi về các công cụ và khả năng hỗ trợ từ xa.

4. Điều quan trọng là kiểm tra sản phẩm kỹ lưỡng 

Hiệu suất tia X bị ảnh hưởng bởi những thay đổi về mật độ/kết cấu của sản phẩm, tốc độ dòng, loại chất gây ô nhiễm/vị trí/mật độ, các biến thể bao bì và nhiều hơn nữa. Để có kết quả chính xác, hãy kiểm tra năm gói trở lên của mỗi loại. Thay đổi loại chất gây ô nhiễm và vị trí của nó. Nếu có thể, hãy thay đổi vị trí sản phẩm bên trong gói hàng và vị trí của nó trên băng chuyền.

Hiệu suất trong thế giới thực phải được biểu thị bằng “xác suất phát hiện” hoặc POD. Không có hệ thống phát hiện nào là hoàn hảo, vì vậy bạn nên cố gắng hiểu điều gì luôn có thể phát hiện được và điều gì có thể có hoặc không. Việc kiểm tra sản phẩm kỹ lưỡng sẽ tạo ra các con số hiệu suất như được hiển thị ở đây.

  • Thép không gỉ 2 mm—100% POD
  • Thép không gỉ 1,7 mm—90% POD
  • Thép không gỉ 1,5 mm—50% POD

5. Bảo trì tối đa hóa thời gian hoạt động của hệ thống

Điều quan trọng là đảm bảo rằng hệ thống X-ray được bảo trì đúng cách, tránh nhiệt và độ ma sát. Thực hiện bảo trì sau 6 đến 12 tháng một lần bởi kỹ thuật viên hệ thống X-ray của nhà sản xuất.

Những điều cần kiểm tra hoặc thay đổi thường xuyên là:

  • Bộ lọc không khí làm mát
  • Vòng bi băng tải, con lăn và dây đai (phải phẳng và liền mạch)
  • Miếng đệm cửa và ổ khóa
  • Các phụ kiện tuyến cho dây điện
  • Công tắc an toàn và rèm chắn bức xạ
  • Màn hình chẩn đoán máy dò và số giờ chạy nguồn tia X

6. Đào tạo là yếu tố cần thiết

X-quang rất trực quan nhưng phải hiểu rõ các nguyên tắc sử dụng cơ bản. Bao gồm các:

  • Kích hoạt kiểm tra sản phẩm
  • Cài đặt nguồn tia X
  • Thiết lập và điều chỉnh thuật toán phát hiện
  • Từ chối thời gian
  • Kiểm tra hệ thống bằng các mẫu thử nghiệm
  • Hiệu chuẩn hệ thống X-ray
  • Xem lại hình ảnh sản phẩm bị từ chối
  • Hệ thống mật khẩu để hạn chế quyền truy cập
  • Truy cập mạng để thống kê, điều khiển từ xa, v.v.
  • Lưu và khôi phục cài đặt sản phẩm/máy

Đảm bảo rằng kỹ thuật viên lắp đặt hệ thống sẽ đào tạo cho người vận hành và các kỹ thuật viên khác về tất cả các lĩnh vực này.

7. Các thành phần tia X có tuổi thọ trung bình

Một số thành phần trong hệ thống Tia X của bạn có tuổi thọ giới hạn. Ví dụ, ống tia X có dây tóc và chân không tương tự như trong bóng đèn. Nhiệt độ bên trong thông thường là 50 độ C, do đó quá nhiệt có thể hạn chế tuổi thọ, thường là 10.000 giờ, tùy thuộc vào cài đặt nguồn và chu kỳ bật/tắt.

Ngoài ra, máy dò suy giảm do tiếp xúc với tia X liên tục, điều này cũng phụ thuộc vào cài đặt và sử dụng nguồn điện. Màn hình chẩn đoán có thể được sử dụng để cảnh báo bạn trước khi điều này xảy ra.

Hầu hết các nhà cung cấp đều cung cấp các nguồn và máy dò thay thế đã được tân trang lại với chi phí thấp hơn, có thể dễ dàng thay thế trong vòng chưa đầy 30 phút.

8. Chụp X-ray có thể mang lại nhiều lợi ích hơn

Hệ thống X-ray “trực quan” và dễ hiểu hơn máy dò kim loại. Bạn thực sự nhìn thấy sản phẩm được hiển thị trên màn hình, điều này cho phép bạn dễ dàng nhìn thấy chất gây ô nhiễm hoặc các điểm bất thường khác. Công nghệ này cũng cho phép bạn lưu lại sản phẩm bị từ chối, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lưu giữ hồ sơ, điều chỉnh hệ thống hoặc tinh chỉnh.

Ngoài việc phát hiện các chất gây ô nhiễm, nhiều hệ thống Tia X còn có thể kiểm tra:

  • Ước tính khối lượng về sự hiện diện/vắng mặt
  • Đếm
  • Đo điện tích
  • Thất lạc, vỡ mảnh

9. Đánh giá chặt chẽ tổng chi phí sở hữu

Hệ thống có giá thấp nhất không phải lúc nào cũng là sự lựa chọn tốt nhất. Bạn cần xem xét tất cả các chi phí dự kiến trong khoảng thời gian từ 5 đến 10 năm. Dưới đây là một số số liệu nên có trong danh sách kiểm tra của bạn

  • Mua và lắp đặt
  • Các vật dụng bảo dưỡng phòng ngừa và hao mòn
  • Có thể sửa chữa và thời gian ngừng hoạt động liên quan
  • Thay thế nguồn và máy
  • Tái triển khai sang dây chuyền hoặc địa điểm nhà máy khác

Bạn nên lấy ước tính trước về giá và nói chuyện với người dùng khác về độ tin cậy, thời gian đáp ứng dịch vụ, nâng cấp, v.v. Hãy xem xét nghiêm túc việc gia hạn bảo hành; chúng có thể chứng tỏ là một khoản đầu tư tốt

10. Không phải tất cả các nhà cung cấp đều như nhau

Điều quan trọng nữa là phải xem xét kỹ công ty sản xuất thiết bị X-quang và cam kết của họ với khách hàng

Họ có kinh nghiệm gì? Họ có lịch sử lâu đời về sản xuất thiết bị X-quang và có thể chỉ ra nhiều thế hệ cải tiến liên tục. Họ có sẵn nhiều hệ thống để lựa chọn không? Các hệ thống có những tính năng/khả năng độc đáo và có giá trị không

Nhà sản xuất đã cài đặt bao nhiêu hệ thống trong thập kỷ qua? Họ là quốc gia hay quốc tế? Họ có thể cung cấp kết quả kiểm tra chi tiết và đảm bảo hiệu suất không? Các kỹ thuật viên dịch vụ hiện trường có được đào tạo tốt và phản ứng nhanh không? Họ có cung cấp bảo hành mở rộng không?

Kết luận

Trước khi quyết định lựa chọn thiết bị X-ray, hãy đảm bảo bạn đã tìm hiểu đầy đủ về cách sử dụng, vận hành và tổng chi phí dự kiến. Ngoài ra hãy đảm bảo rằng bạn hợp tác với một công ty có thể hỗ trợ bạn trong suốt vòng đời của hệ thống

Nếu thực hiện những điều này, bạn có thể cùng hàng nghìn người dùng kiểm tra bằng Tia X là thực phẩm đạt được khả năng phát hiện vật thể lạ ở mức độ cao với nỗ lực và chi phí tối thiểu. Công nghệ X-ray đã phát triển thành một công cụ bảo vệ an toàn thực phẩm phổ biến được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau trên khắp thế giới.

Nguồn: https://www.thermofisher.com/document-connect/document-connect.html?url=https://assets.thermofisher.com/TFS-Assets%2FCAD%2FReference-Materials%2FCAD-X-Ray-inspection-systems-Whitepaper.pdf

Minh Khang là nhà phân phối và nhập khẩu trực tiếp các thiết bị X-ray hãng Thermo Fisher.