artikel

Metaal detecteren tot op de laatste millimeter

Algemeen

Vaste frequenties, variabele frequenties, magnetiseren… Als u een metaaldetector wilt aanschaffen, vliegen u verschillende termen om de oren. Maar wat betekenen deze voor de nauwkeurigheid van uw detectie? En wat zijn de nieuwste ontwikkelingen bij het opsporen van metaaldeeltjes volgens de diverse leveranciers?

Vaste frequenties, variabele frequenties, magnetiseren… Als u een metaaldetector wilt aanschaffen, vliegen u verschillende termen om de oren. Maar wat betekenen deze voor de nauwkeurigheid van uw detectie? En wat zijn de nieuwste ontwikkelingen bij het opsporen van metaaldeeltjes volgens de diverse leveranciers?

De meeste metaaldetectoren werken met een gebalanceerd spoelensysteem waarmee een elektromagnetisch veld wordt opgewekt. Iedere stof geleidt deze elektrische lading anders, waarbij metalen dat in het algemeen goed doen. Als het gemeten signaal groter is dan het signaal van het product, dan bevat dit product dus waarschijnlijk metaal.
Over hoe nauwkeurig de apparaten metaaldeeltjes detecteren, kan geen van de aanbieders een eenduidig antwoord geven. Dat hangt namelijk af van de grootte en de samenstelling van het product. Hoe groter het product, hoe minder nauwkeurig de meting. Ook als producten van zichzelf al een behoorlijke elektrische geleiding hebben – doordat ze veel vocht, water of vet bevatten – is het niet meer mogelijk om de allerkleinste deeltjes eruit te halen. De metaaldetector moet dan namelijk op een lagere frequentie worden afgesteld of er moet gekeken worden naar alternatieven zoals het meten op meerdere frequenties.

Stabiel
Leveranciers kunnen uw producten testen en op basis daarvan aangeven hoe nauwkeurig hun metaaldetector uw producten kan detecteren. Belangrijk daarbij is of u op de testresultaten kunt vertrouwen. Metaaldetectoren zijn namelijk gevoelige apparaten die soms niet op elk moment hetzelfde presteren. Daarom zijn er aanbieders – zoals Mundi Technology – die tien jaar garantie geven op de nauwkeurigheden uit hun eerste rapport. Bovendien is het goed om na te gaan onder welke omstandigheden de resultaten gegarandeerd zijn. Een metaaldetector is namelijk gevoelig voor trillingen en temperatuurwisselingen. Daardoor kan hij in een laboratorium een hogere nauwkeurigheid bereiken dan in een productieomgeving. Aanbieders zoals Geveke geven daarom in hun rapport aan hoe groot de nauwkeurigheid is in uw productieomgeving.

Variabele frequentie
Er is keus tussen metaaldetectoren met (één of meerdere) vaste frequentie(s) of met variabele frequenties. Over de vraag welk principe het beste is, verschillen de meningen. Loma claimt dat zijn systemen met een variabele frequentie 20 tot 30% beter presteren dan systemen met een vaste frequentie. Zijn metaaldetector kiest namelijk automatisch voor elk product de meest geschikte frequentie. Leveranciers van systemen die werken met een vaste frequentie, zoals Goudsmit Magnetics Systems, Mettler Toledo en Lock Inspection Systems, beweren juist dat het moeilijk is om op de productievloer, na elke productwissel, exact de ideale frequentie te bepalen. Volgens hen zou je juist met een variabele frequentie inleveren op gevoeligheid.

Meerdere frequenties
Ook een systeem dat op meerdere frequenties tegelijk meet, behoort tot de mogelijkheden. Voor eenvoudige producten (zonder veel vocht, zout of vet) is één frequentie voldoende.
Veel leveranciers claimen dat het bij ingewikkelde producten, zoals vlees, kaas of olijven, het beste is om op twee of drie frequenties tegelijk te meten. Het meest geavanceerde op dit gebied is een systeem dat op verschillende variabele frequenties tegelijk meet. In theorie moet dit principe de hoogst mogelijke nauwkeurigheid bieden, vooral bij producten met veel producteffect. Toch beweert Mettler Toledo dat uit proeven blijkt dat deze systemen niet nauwkeuriger zijn dan de reguliere systemen. Joram van der Heijden, regionaal accountmanager bij Mettler Toledo: “Het is blijkbaar heel moeilijk om meerdere variabele frequenties stabiel te krijgen.” Loma en Mundi Technology zijn het daar absoluut niet mee eens. Mundi Technology heeft dit jaar een nieuwe metaaldetector geïntroduceerd die op meerdere variabele frequenties tegelijk meet. Zij claimen dat zij kunnen bewijzen dat deze tot 90% nauwkeuriger kan zijn dan een systeem dat op drie vaste frequenties meet, vooral bij voedingsmiddelen met een hoog producteffect. Wel ligt de aanschafprijs 20% hoger.

Toenemend producteffect
Na elke productwissel stelt de detector zelf de parameter bij aan de hand van de eerste producten die erdoorheen worden gevoerd. Hetzelfde kan ook wanneer de producten gedurende de dag veranderen. De voedingsmiddelenindustrie maakt van deze optie echter bijna geen gebruik. Het risico bestaat namelijk dat de metaaldetector de gevoeligheid aanpast als er splinterdunne metaaldeeltjes in het product blijken te zitten. Een ander nadeel is dat het systeem de gevoeligheid verlaagt als het producteffect toeneemt, maar vervolgens de gevoeligheid niet verhoogt als het producteffect afneemt. Daardoor levert u in de praktijk in op gevoeligheid.

Snufjes
Natuurlijk heeft elke leverancier ook zo zijn eigen snufjes. Mettler Toledo heeft de Profile metaaldetector uitgerust met een Early Warning functie. Dit betekent dat het systeem vroegtijdig waarschuwt als het bijna toe is aan onderhoud. De nauwkeurigheid is dan nog wel gegarandeerd. Loma heeft een metaaldetector die de barcode van producten kan lezen en op basis daarvan omschakelt naar andere instellingen, om menselijke fouten te voorkomen. Mundi Technology en Sartorius Mechatronics hebben een gevoeligheidsborging. Dit betekent dat de detector automatisch om een gevoeligheidscontrole vraagt en daarbij aangeeft met welke testkogeltjes de operator moet testen. “Dit is de enige manier om te kunnen waarborgen dat de metaaldetector correct functioneert met het vereiste detectiecriterium”, aldus Richard de Mooy van Mundi Technology. Sartorius Mechatronics, ten slotte, kan zijn detectoren optioneel uitrusten met een temperatuursensor. Deze meet de temperatuur van alle producten en slaat de gemiddelde, de minimale en de maximale temperatuur van de geproduceerde batch op.

Types
Vrijwel alle aanbieders van metaaldetectoren geven aan dat ze alle typen metaaldetectiesystemen kunnen bouwen: van een metaaldetector in vloeistofleidingen of aan een vrije val tot aan de meest uiteenlopende opstellingen aan een lopende band. Toch zijn er een paar typen metaaldetectoren die echt een vak apart zijn. Een daarvan is metaaldetectie door pneumatische lijnen. Een reguliere metaaldetector zou tijdens het uitstoten van metaal in zo’n leiding namelijk de druk in de leidingen verstoren. Goudsmit Magnetic Systems en Geveke hebben daarom een systeem waarbij de uitstootklep in een vat zit dat onder dezelfde druk staat. Deze vangt het drukverschil tijdens het uitstoten op, zodat het proces gewoon door kan gaan.
Een andere moeilijke toepassing is poeder dat langzaam naar beneden zakt en daarna wordt weggeschroefd. Geveke en Goudsmit hebben hiervoor een schuif ontworpen die het poeder met het metaaldeeltje uit de kolom duwt.
Goudsmit, Satorius, Geveke en Loma hebben een metaaldetector ontworpen voor leidingen waar worst doorheen geperst wordt. Zo kan deze gedetecteerd worden voordat de metalen clip erop gaat.
Goudsmit en Geveke, tot slot, kunnen hun systemen ook leveren in combinatie met magneten. Vooral leveranciers van zeer gevoelige producten, zoals babyvoeding, willen geen enkel risico lopen. Een magneet kan zelfs de kleinste ijzerdeeltjes (vanaf 30 micron) en magnetisch rvs-stof (zoals deeltjes van messen) uit een productstroom halen. Maar omdat een magneet niet in staat is om niet-magnetisch rvs en non-ferro (zoals aluminium en koper) te verwijderen, wordt deze vrijwel altijd gebruikt in combinatie met een reguliere metaaldetector.

Droge toepassingen
De meeste aanbieders kunnen hun metaaldetectoren uitrusten in rvs IP69K. Hierdoor is de detector bestand tegen agressieve reinigingsmiddelen en reiniging onder hoge druk. Mettler Toledo heeft ook detectoren uitgevoerd in aluminium. “In fabrieken waar ze droge producten produceren, wordt niet zo agressief gereinigd. Daardoor is rvs daar niet nodig”, vertelt Van der Heijden. “Zij kunnen beter kiezen voor aluminium. Dit verstoort de meting minder, waardoor je op een hogere frequentie, dus nauwkeuriger, kunt meten.” Andere aanbieders, zoals Lock en Loma, betwijfelen dat. Ruud Gruijters, verkoopdirecteur Europa bij Loma: “Uit onze testen blijkt niet dat een aluminium metaaldetector nauwkeuriger is. Aluminium is wel goedkoper dan rvs.” Ook Lock Inspection Systems ziet geen verschil in detectiegevoeligheden tussen aluminium behuisde en rvs behuisde detectoren. Marketing- en salesmanager Guido Duquesnoy: “Maar met aluminium loop je wel het risico dat de coating door beschadiging loslaat, waardoor stukjes ervan in het product kunnen komen. Daarom adviseren wij ook voor droge toepassingen rvs.”

Aluminium verpakking
Een normale metaaldetector is geschikt voor de detectie van alle producten: van kaas tot koekjes. Alleen producten verpakt in gemetalliseerde folie vormen een probleem. Voor verpakkingen met opgedampte metalen is dit bij een ‘normale’ metaaldetector op te lossen door de aluminiumverpakking weg te filteren. “Bij deze producten meet je onder precies dezelfde frequentie als bij reguliere producten”, vertelt Arthur Jonkman, sales engineer bij Goudsmit Magnetic Systems. “Maar elk metaal weerkaatst het signaal onder een andere hoek. Zo kun je het aluminium van de verpakkingsfolie eruit filteren.” Ook Mundi Technology biedt een dergelijk systeem aan.
Bij producten met een dikkere aluminium verpakking werkt dit principe niet. Hiervoor zijn systemen ontworpen die de producten magnetiseren. Aluminium kan namelijk niet gemagnetiseerd worden. De detectiekop meet vervolgens de hoeveelheid magnetisme en bepaalt zo of er metaal aanwezig is. De gevoeligheid is afhankelijk van het oppervlak van het metaaldeeltje: hoe groter het oppervlak, hoe nauwkeuriger.
Het grote voordeel van dit systeem is dat het ongevoelig is voor producteffect. Leveranciers die deze aanbieden zijn Goudsmit Magnetic Systems, Sartorius Mechatronics en Geveke. Het nadeel is dat het alleen staal en magnetisch rvs (zoals messen) detecteert en dus geen koper, lood of aluminium. Wilt u dat ook dergelijke verontreinigingen uit uw producten worden verwijderd, dan blijft er niets anders over dan een röntgensysteem, wat een veel hogere investering vergt.

Meetgegevens
Qua opslag van de meetgegevens zijn er weinig verschillen tussen de verschillende aanbieders. Alle aanbieders hebben systemen en software waarbij alle gegevens uitgelezen en geanalyseerd kunnen worden. Vrijwel alle systemen zijn aan te sluiten op het internet, het ethernet en zijn draadloos uit te lezen. Alle genoemde leveranciers maken gebruik van open software protocollen (OPC).

Reageer op dit artikel