解決管道應用中的產品效應

□Jason Huang 梅特勒-托利多

液體、糊狀物和漿體等泵送產品通常含有較高的水分、大量的氣泡及產品空隙，且在整個產品流中的差異巨大，因此會產生所謂的“產品效應”——當在管道應用中使用金屬檢測設備檢測汙染物時會產生幹擾信號。這些幹擾信號不僅會降低檢測靈敏度，還會因錯誤剔除而造成大量浪費，進而直接影響產品質量和生產成本。

本文概述了金屬檢測機的工作原理，闡釋了產品效應的定義，以及產品效應對泵送產品的處理產生影響的原因，並提出了在管道應用中進行產品檢測時克服產品效應的解決對策。

工業金屬檢測機的工作原理

工業金屬檢測機由3個纏繞到線圈架上的線圈組成，被稱為“電平衡”。其中心是發射線圈，兩側是沿相反方向纏繞的接收線圈，且接收線圈距發射線圈距離相等。高頻信號被應用於中間線圈，其會在金屬檢測機開口處形成磁場，並以此對每個接收線圈釋放微量電壓，使“電平衡”因線圈的纏繞方向相反而具有反極性。檢測機的控製電子元件可測量電壓之間的差異，如果校準平衡，則應為零伏。

當金屬物質通過開口處時，它將以稍微不同的電量幹擾兩個接收線圈的磁場。然後通過測量這種平衡狀況的改變程度來檢測電壓變化，也就是金屬汙染物。簡而言之，不同電壓之間的差異觸發了金屬檢測。

產品效應的定義

當產品的自身特點(來自金屬檢測機內部的信號)類似於金屬件產生的信號時，便會出現產品效應，其一般與水分含量或鹽分含量較高的產品相關，通常指“濕性”產品或極具挑戰性的產品應用。食品企業往往借助管道金屬檢測係統來規避此類風險，例如湯、肉漿、香腸肉、油、調味品和醬料等。由於產品中的水分含量或鹽分含量較高，因而具有較強的導電性(相當於某些金屬)，使其能夠在金屬檢測機內產生與金屬汙染物類似的信號，這會使檢測員們很難將產品和汙染物區分開來。泵送產品則更為複雜，其產品一致性會在整個產品流中發生變化——泵送過程中可能存在氣泡或空隙，進而使產品效應更難預料。

相比之下，“幹燥”產品在金屬檢測機的磁場中不易發生顯著變化，如糖、大米、麵粉等，因為其導電性較低或為零，所以不會對金屬檢測機的平衡狀態造成重大影響。

產品效應的影響

為了避免產生產品效應，企業往往會選擇降低金屬檢測機的靈敏度，從而使產品在不誤剔的基礎上通過檢測機，但這也意味著檢測精度的降低。

事實上，降低金屬檢測機的靈敏度會增加產品中較小金屬汙染物未被檢出的風險。近年來，由該問題引起的產品召回事件大量湧現，對企業品牌聲譽造成的毀滅性影響不可言喻，更遑論從零售商供應鏈召回產品的高昂成本。

當前，可選的解決方案是不過分降低操作靈敏度，但這會導致較高的誤剔除率，增加產品浪費和企業成本，進而影響產品利潤。

消除產品效應

作為食品和製藥行業金屬檢測與X射線檢測解決方案的全球領先的供應商，梅特勒-托利多的檢測部門涵蓋金屬檢測、X射線檢測、自動檢重秤(Garvens)、視覺檢測(CI-Vision和PCE)等專業領域。目前，已經上市的梅特勒-托利多現代化金屬檢測機(如Profile Advantage Pipeline)專門設計用於顯著提高上述難以檢測產品的檢測靈敏度問題。

為了檢測“濕性”產品，以最高靈敏度運行的金屬檢測機采用多頻同步(MSF)技術能夠非常簡單地同時使用高頻與低頻組合。Profile Advantage Pipeline係統應用MSF技術，配合智能產品信號抑製軟件，能顯著識別無用的產品信號。不同於隻捕獲並保存產品信號的傳統金屬檢測機，Profile Advantage Pipeline金屬檢測機可修改設置過程中的信號，以便食品能夠顯著呈現其自身狀態，進而使產品效應最小化。由於產品自身信號可忽略不計，且汙染物檢測包絡經過優化，因此Profile Advantage Pipeline 金屬檢測機可獲得更高的檢測靈敏度。該儀器可使球體的靈敏度提高約50%，從而在檢測液體、糊狀物和漿狀產品時能夠準確地探測出不規則形狀的小顆粒金屬汙染物。

由於受檢產品僅能產生很小的產品信號，故因氣泡和空隙導致產品發生的任何變化也會大幅減少，這意味著該係統能夠顯著降低管道應用中的誤剔除率。例如，使用管道金屬檢測機的用戶發現，在嚐試使用Profile Advantage Pipeline技術檢測最小的金屬汙染物時，與產品效應相關的誤剔除率可降低約95%。

提高金屬檢測機的效率

金屬檢測機的運行效率會直接影響企業的生產效率。以Profile Advantage Pipeline係統為例，其機載狀態監測係統不僅支持預防性維護，還可監測其自身性能與功能——若檢測到變化便會觸發警報以提醒相關的操作人員。因此，在係統發生故障前發出警報能使維護工程師快速糾正相關問題，避免產生高昂的代價和不必要的停機時間。

同時，機載OEE報告功能可輕鬆獲取關於可用性、可靠性和質量的報告，其可作為生產線整體性能的一部分進行遠程查看係統數據，以便仔細檢查係統。Profile Advantage Pipeline金屬檢測機還可配備現場總線集成模塊(FIM)，從而與采用多種行業標準協議(以太網/IP、Profinet IO或Modbus TCP)的設備(PLC 和製造執行係統MES)進行連接。

Profile Advantage Pipeline金屬檢測機利用虛擬網絡計算(VNC)技術並配備了仿效功能——允許操作人員將一台或多台Profile金屬檢測機的人機界麵(HMI)映射到遠程聯網設備，包括手機、平板電腦和筆記本電腦等，用戶從應用商店下載免費應用，並通過無線網或用戶的內網將其直接鏈接至金屬檢測機。這樣一來，質量工作人員在辦公室就可登錄係統，實現遠程監控金屬檢測機的當前狀況，查看所做的任何設置更改，並審核性能監控統計數據，而無需直接麵對金屬檢測機。該款檢測機形式簡單，可被視作低成本的“車間地麵”到“車間頂部”的監控過程，進而使企業能夠有效管理關鍵控製點(CCP)。

符合世界杯賽程預測標準

梅特勒-托利多的所有係統設計都可使其用戶保持100%符合標準。例如，為幫助用戶符合HACCP要求，所有Profile Advantage金屬檢測機均配備了HACCP屏幕報告，用戶可通過金屬檢測機訪問日誌來監測登錄進程，上麵詳細列出了對金屬檢測機控製的所有登錄信息、操作員姓名及發生所有更改的時間與日期;對金屬檢測機控製的訪問均受密碼保護，且登錄時需要輸入雙層用戶名和密碼。此外，梅特勒-托利多還與世界杯賽程預測標準機構及主要零售商緊密合作，以確保其金屬檢測係統可以滿足所有最新的常規性能監控測試的要求。作為一家負責任的公司，梅特勒-托利多時刻密切關注監管政策的變化以滿足服務的合規性要求。

結論

為確保管道產品不受汙染，筆者建議生產商應考慮與管道應用方麵擁有豐富經驗的專業供應商合作，這不僅可以最大程度地確保從生產線中檢測並剔除最小金屬汙染物，還能使操作員熟練掌控先進的金屬檢測機，進而有效提升正常運行時間。將上述優勢與梅特勒-托利多對其用戶建立合作夥伴關係的承諾相結合，能在盡力提升生產效率的同時確保執行所有可行措施以對抗產品效應，這將使生產商對於將無金屬汙染物的產品運送至零售商供應鏈充滿信心。