Estudos Técnicos
Inspeção por raios-X
Mais do que simplesmente detecção de
contaminação
Índice
1
Por que usar raios-X para inspecionar produtos?
2
Como a inspeção por raios-X funciona?
3
A inspeção por raios-X vê o que não se pode ver
3.1
Medição de tamanho, largura, área e volume
de produtos
3.2
Identificação de itens ausentes ou quebrados
3.2.1 Detecção de produtos danificados
3.2.2 Detecção de produtos ausentes
3.2.3 Inspeção de inserção
3.3
Medição de níveis de massa e monitoração
de enchimento
3.4
Inspeção de vedação em produto
4
Conclusão: Nenhum choque ou surpresa
Estudos Técnicos
O que a inspeção por raios-X pode
fazer pelo controle de qualidade?
Desde o início da década de 90, as indústrias farmacêuticas e alimentícias dependem da
tecnologia de raios-X para detectar contaminantes potencialmente perigosos, como vidro e
metais, proteger os consumidores e manter a reputação da marca.
Mas a inspeção por raios-X pode fazer mais? A tecnologia de raios-X poderia ser um defensor multitarefas da
segurança do produto e da qualidade da marca?
Esse relatório analisa o potencial da inspeção por raios-X para solucionar uma ampla variedade de questões de
segurança de produtos e controle de qualidade características das indústrias alimentícia e farmacêutica. Ele aborda
como a inspeção por raios-X pode detectar produtos com falhas antes que eles saiam da fábrica, evitando recall de
produtos e decepção de clientes. Ele descreve como em uma única passagem - e nas altas velocidades de uma
linha - os sistemas de raios-X podem executar várias tarefas de inspeções simultaneamente.
1. Por que usar raios-X para inspecionar
produtos?
A indústria farmacêutica utiliza a tecnologia de
inspeção por raios-X para garantir a segurança
e a qualidade dos seus produtos. A inspeção
por raios-X proporciona níveis excepcionais de
detecção de metais de aço inoxidável, ferrosos
e não ferrosos. A tecnologia também é excelente
para detectar outros corpos estranhos como
vidro, pedra, osso, plástico de alta densidade
e compostos plásticos. Os sistemas de raios-X
também são capazes de executar simultaneamente
uma ampla variedade de verificações de qualidade
em linha, como medição de massa, contagem
de componentes, identificação de produtos
quebrados ou ausentes, monitoração de níveis de
enchimento, inspeção da integridade da vedação e
verificação de produtos e pacotes danificados.
O aumento das velocidades de linha e das
expectativas dos clientes pressiona a indústria
a adotar métodos mais confiáveis de inspeção
de produtos. Embora não exista uma exigência
legal para o uso da inspeção por raios-X,
diretrizes como a HACCP (Hazard Analysis Critical
Control Points – Pontos de Controle Críticos
para Análise de Risco), a Iniciativa Global de
Segurança Alimentar e Práticas Recomendadas
de Manufatura, bem como padrões específicos
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definidos por varejistas individuais atribuem aos
fabricantes o ônus de estabelecer programas
confiáveis de inspeção de produtos.
Incorporar sistemas de inspeção por raios-X em um
programa de inspeção de produto que engloba toda
a empresa para garantir a segurança e a qualidade
de produtos ajuda os fabricantes de alimentos a
estarem em conformidade com as regulamentações
nacionais e internacionais, a legislação local e os
padrões definidos pelos varejistas.
2. Como a inspeção por raios-X funciona?
Os raios-X são invisíveis. Como luz ou ondas
de rádio, eles são uma forma de radiação
eletromagnética. Como seu comprimento de onda é
curto, os raios-X podem passar através de materiais
que são opacos à luz visível. Mas eles não passam
por todos os materiais com a mesma facilidade. A
transparência de um material para os raios-X está
amplamente relacionada à sua densidade, e é por
isso que a inspeção por raios-X é tão útil na indústria
de bebidas e alimentos.
Quanto mais denso o material, menor a passagem
de raios-X. Contaminantes ocultos, como vidro e
metal, são identificados durante a inspeção por
raios-X porque absorvem mais raios-X do que o
produto em volta.
Um sistema de raios-X é essencialmente um dispositivo
de varredura. Quando um produto passa pela unidade,
ele captura sua imagem em escala de cinzas (Figura 1).
3.1Medição de tamanho, largura, área e volume
A medição do tamanho, largura, área e volume de
um produto é a forma mais simples de inspeção
de produtos usada em conjunto com a detecção de
contaminação. O processo é conhecido como um
“localizador de objetos”.
Como explicado previamente, uma imagem de raios-X é
uma imagem em escala de cinzas. Quanto mais escuro
o cinza, maior a quantidade de produtos no caminho do
feixe de raios-X. Convertendo esses tons acinzentados
em uma imagem de 3D, o software pode calcular, por
exemplo, a área do produto.
Figura 1: Criação de uma imagem de raios-X
De forma comparativa, ele aceita ou rejeita a imagem.
No caso de uma rejeição, o software envia um sinal
para um sistema de rejeição automático que remove o
produto da linha de produção.*
O software no sistema de raios-X analisa a imagem
em escala de cinzas e a compara a um padrão de
aceitação predeterminado.
Este tipo de análise de imagem leva o controle de
qualidade a um novo nível de sofisticação. Isso
identifica produtos que não parecem estar corretos,
mesmo que tenham o peso correto, estejam na posição
correta e livre de contaminantes. Isso é bastante útil
para fabricantes de produtos que dependem de apelo
visual. Por exemplo, uma das três tortas de carne
mostrada na Figura 2 tem um furo. Isso é mostrado
como um remendo claro em meio ao cinza uniforme.
3. Inspeção por raios-X vê o que não se
pode ver
Explorando simples diferenças de densidade e
analisando as imagens de raios-X em escala de cinzas
resultante, o equipamento da inspeção por raios-X não
se restringe mais à segurança do produto e passou a
ser útil em outras áreas de controle de qualidade.
Um sistema de raios-X – muitas funções de controle
de qualidades
Os sistemas modernos de raios-X são defensores
multitarefas da qualidade do produto e da marca, bem
como detectores de contaminantes. Em uma única
passagem em velocidades de linha elevadas, os
sistemas de raios-X podem executar várias tarefas de
inspeção simultaneamente
•
•
•
•
•
medir tamanho, largura, área e volume dos
produtos
identificar produtos ausentes ou quebrados
monitorar nível de enchimento
medição de massa
inspeção de vedações comprometidas
…enquanto ainda detecta contaminantes.
*Mais informações sobre como a inspeção por raios-X funciona podem
ser encontradas em www.mt.com/pius-guides
Figura 2: Vazio na torta 5 mm
Uma das três tortas mostrada na figura 3 tem um
formato inadequado.
Figura 3: Torta mal formada +/- 5%
As duas baguetes de alho embaladas (Figura 4) levam
o processo mais adiante. O problema de controle
de qualidade aqui é uma possível quantidade muito
pequena de pasta de alho em cada parte porque a
máquina injetora de pasta teria ficado bloqueada ou
sem pasta. Como o sistema de raios-X pode ver bolhas
individuais de pasta, ele pode analisar cada zona
separadamente. Isso verifica que a área e o volume
da superfície em cada zona atende a um padrão
predefinido. Se isso não ocorrer, o produto será
rejeitado a partir da linha.
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Figura 5: A imagem de raios-X de um pacote de sopa amassado
3.2.2 Detecção de produtos ausentes
Figura 4: Mostra duas baguetes de alho com pouca pasta
3.2 Identificação de itens ausentes ou
quebrados
A inspeção por raios-X também detecta produtos com
defeito ou ausentes.
Os exemplos são:
1. Detecção de produtos danificados
• Comprimidos amassados, ausentes e parciais em
uma embalagem blister.
• Embalagem amassada, achatada ou deformada
• Verificar se o conteúdo da caixa está intacto e
íntegro
2. Detecção de produtos ausentes
• Contagem de componentes para verificar se eles
estão aqui
• Verificar se a alavanca de travamento de um
inalador de asma está na posição correta
3. Inspeção de inserção
• A identificação de componentes ausentes, como
tampas e folhetos de instrução
• Verificação da presença de brindes promocionais
Essas rotinas de inspeção são igualmente eficazes
quando um produto é embalado em várias camadas,
como plástico bolha.
Sistemas de raios-X podem olhar dentro do pacote
vedado final para verificar se todos os componentes
estão presentes. Ele pode contar produtos e
componentes que não possam ser vistos ou contados
por câmeras ou pelo olho humano. Por exemplo, pode
contar agulhas e seringas em uma caixa, verificar a
alavanca de travamento no inalador de asma, contar
cubos de queijo em uma bandeja ou pralines em uma
caixa de presente.
Identificar a falta de uma salsicha na figura 6 foi fácil.
O software encontrou cinco zonas escuras na imagem
de raios-X de escala de cinzas e havia sido programado
para esperar seis.
Figura 6: Detecção de falta de salsicha
A identificação da presença de tampas ou capas pode
ser realizada pelo olho humano, mas o processo seria
bem mais rápido e bem mais confiável se utilizasse
tecnologia de raios-X. Se a capa estiver ausente, a área
da capa aparecerá mais clara e o produto será rejeitado
a partir da linha de produção (Figura 7).
3.2.1 Detecção de produtos danificados
A detecção de produtos danificados confia nos mesmos
princípios de medição de comprimento e volume.
Definindo tamanhos mínimo e máximo para largura,
altura, volume ou área de superfície de pacote, um
software de análise de raios-X pode identificar um
pacote deformado. Na figura 5, uma verificação da
área da superfície foi suficiente para identificar caixas
deformadas e rejeitá-las da linha de produto. O software
de raios-X atribuído a um valor de área de superfície
de 100 para bons pacotes e rejeitou todos os pacotes
abaixo de 90.
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Figura 7: Detecção de tampa ausente
3.2.3 Inspeção de inserção
Se a inspeção por raios-X consegue identificar objetos
que não deveriam estar em um pacote, ela também
pode identificar objetos que devem estar no pacote,
como um folheto e brindes promocionais.
A Figura 8 mostra caixas de lentes de contato que, de
acordo com as regulamentações da indústria, devem
incluir diretrizes de manipulação e informações sobre o
produto. Ao verificar se o folheto está na posição correta,
a inspeção por raios-X verifica a conformidade.
como a satisfação dos clientes.
A inspeção por raios-X pode analisar:
• a massa geral de um produto
• as massas individuais dentro de várias zonas ou
compartimentos de um produto
• o nível geral de enchimento de um produto
• os níveis individuais de enchimento dentro de várias
zonas ou compartimentos de um produto
3.3.1 Medição geral de massa
Figura 8: Inspeção de folheto
Figura 9: Verificação da presença
de brindes promocionais
A Figura 9 é uma imagem de raios-X de uma caixa de
cereal contendo um brinquedo de brinde promocional.
Se o software conseguir localizar o brinquedo, o
pacote está bom. Ao mesmo tempo, a inspeção por
raios-X pode inspecionar contaminantes. Eliminando
o brinquedo da imagem, o sistema de raios-X pode
verificar o restante do pacote. É um processo simultâneo
em que o brinde promocional não interfere na detecção
de contaminação.
Outro exemplo vem da indústria de produtos de carne.
Muitos produtos de carne contêm oxidantes (conhecidos
como “limpadores”) para ajudar a manter os produtos
frescos. Os oxidantes podem ser bem densos, o que
poderia reduzir a eficácia de detecção de contaminação.
A Figura 10 mostra como, em um pacote de presunto
cozido, o sistema de raios-X não apenas verifica que
o oxidante está presente, mas também o remove da
imagem de raios-X para detecção ótima de contaminação.
Como explicado sob o ponto 3.1, uma imagem de
raios-X é exibida como tons variáveis de cinza. Ao
converter esses tons de cinza em uma imagem 3D,
o software de raios-X pode calcular a quantidade
de produto existente no pacote. Essa verificação
volumétrica também é usada para medições de massa.
O sistema de raios-X tem uma facilidade de aprendizado
automático onde um pacote de peso aceitável (próximo
do peso nominal) passa pelo sistema de raios-X,
normalmente 10 vezes. Em seguida, o peso bruto do
pacote é inserido no sistema. (O usuário deve ter pesado
previamente este pacote em um conjunto de balanças
estáticas calibradas oferecendo uma faixa de peso
adequada e precisa.). Dessa forma, o software analítico
pode calcular o peso dos pacotes subsequentes em
comparação ao peso do seu pacote de referência de
aprendizado. O sistema de inspeção por raios-X pode
agora comparar todos os produtos futuros ao produto
ideal de referência. Se a massa calculada ficar dentro
de uma tolerância programada, o pacote é bom. Se
apresentar algum desvio, o pacote será rejeitado.
A Figura 11 mostra uma caixa contendo seis barras de
cereais embaladas em duas camadas de folha metálica.
A barra de cereais intermediária não tem a camada
superior, que é o motivo pelo qual a outra barra de
cereal saiu da posição. Isto aparece como sombras fora
da faixa normal na imagem de raios-X em escala de
cinzas; portanto, o produto será rejeitado.
Figura 10: Verificação por raios-X da presença de oxidante no presunto
3.3 Medição de níveis de massa e
monitoração de enchimento
Manter massa e níveis de enchimento corretos em um
produto é um desafio constante para as indústrias
alimentícia e farmacêutica. A medição de excesso ou
falta de conteúdo afeta os custos de manufatura bem
Figura 11: Pacote de barras
de cereais com uma barra
a menos
Figura 12: Pacote de roscas com
uma menor quantidade de
recheio e uma contaminada
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A quantidade de geleia dentro da rosca é outro exemplo
de como a inspeção por raios-X pode ser usada para
exercer melhor controle de qualidade. Olhando de
fora, uma rosca com muita ou pouca geleia no centro
parece perfeita. É impossível perceber até se dar a
primeira mordida. Muita geleia aumenta os custos de
produção. Uma quantidade muito menor de geleia gera
desapontamento. Com a inspeção por raios-X, cada
rosca pode ser verificada, mesmo quando a linha opera
a 600 roscas por minuto. O software de inspeção por
raios-X examina cada imagem de raios-X de escala de
cinzas. A partir nível geral de escuridão, ele calcula a
massa de geleia dentro da rosca. Se a massa atender
ao padrão predefinido, a rosca passa no teste. Se falhar,
ela é rejeitada da linha e o fabricante pode ajustar o
equipamento de enchimento para manter o padrão
(Figura 12).
A relação entre massa e absorção total de raios-X
do produto não é linear. Usar um recurso de autoaprendizado a partir de um único produto é bastante
preciso quando os pesos do pacote de produção estão
próximos do peso-alvo. Sistemas mais sofisticados usam
um processo de auto-aprendizado com três produtos:
o ponto mínimo para rejeição, o peso-alvo e o ponto
máximo para rejeição. Este método permite o cálculo da
massa a partir de variações em absorção de raios-X em
uma faixa mais estreita. Ele fornece maior precisão do
que o oferecido pela faixa normal de peso de produção.
A precisão de medição de massa é boa em pacotes
homogêneos (ex. um bloco de manteiga), mas menos
boa em produtos embalados soltos (ex. salsichas em um
saco ou produtos para os quais os ingredientes podem
variar conforme o lote). A massa de medição de raios-X é
particularmente eficaz para aplicações de alta velocidade
onde os sistemas de pesagem tradicionais em linha
podem não oferecer o mesmo nível de precisão. Isso
permite que os fabricantes estejam em conformidade com
peso mínimo, peso médio da UE, ou regulamentações de
peso por zona dos EUA. Em cada caso, o sistema produz
estatísticas relevantes sobre rejeições.
de massa pode oferecer resultados para cada zona/
compartimento individual. Ela permite que os fabricantes
verifiquem a massa geral de um produto e as massas em
cada compartimento.
Figura 13: Refeição pronta com compartimento duplo
A Figura 13 mostra uma refeição pronta com dois
compartimentos. O software de raios-X está verificando
simultaneamente a massa geral do pacote e a de cada
compartimento. Neste caso, o peso geral está certo,
mas há enchimento inferior no compartimento de arroz;
portanto, o pacote foi rejeitado.
3.3.3 Inspeção geral de nível de enchimento
A inspeção de nível de enchimento é diferente da medição
de massa. É um processo em 2D baseado em um
processo simples de inspeção: você define níveis máximo
e mínimo de enchimento e rejeita qualquer produto que
esteja fora deles. Não importa do que o produto seja feito
ou qual seja a sua massa. Ele simplesmente tem que
atingir uma determinada altura no pacote ou recipiente.
O nível de enchimento torna-se uma verificação simples
da imagem em 2D, em vez da verificação volumétrica em
3D necessária para medição da massa.
A embalagem de batatas fritas na figura 14 é um exemplo
de verificação de nível de enchimento. Como você pode
ver, a pilha de batatas fritas tombou para um dos lados e
algumas batatas estão quebradas. Ao verificar a altura da
pilha, a análise de raios-X pode informar que o nível de
enchimento caiu abaixo de um padrão aceitável e rejeitou
o pacote.
A medição de massa não oferece uma solução global
para a conformidade de pesos e medições. Alguns países
esperam uma aprovação tipo R51, que só se aplica a
sistemas de pesagem gravitacionais.
3.3.2 Medições de massa por zona
Para produtos que são apresentados em compartimentos
definidos, como uma caixa de chocolates ou uma
refeição pronta de dois compartimentos, a medição
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Figura 14: Embalagem
composta de batatas empilhadas
Figura 15: Pote de iogurte com
baixo de nível de enchimento
Você poderia também adicionar um feedback opcional
para a máquina de enchimento ajustar o nível de
enchimento. Isso é especialmente relevante para produtos
fluídos como iogurtes ou produtos soltos/em pó como
leite em pó (Figura 15).
3.3.4 Inspeção por zona de nível de enchimento
A inspeção por raios-X é tão importante para verificar os
níveis de enchimento por zona quanto as medições de
massa por zona. Um enchimento inferior em um pote de
iogurte em uma embalagem com vários potes poderia ser
compensado por um enchimento excedente em outro pote.
Outro exemplo poderia ser a inspeção do nível de
enchimento de cada pote em um pacote de seis iogurtes. A
inspeção por raios-X examinará o nível de enchimento de
cada pote. Se qualquer um deles estiver com enchimento
inferior, todo o pacote seria rejeitado (Figura 16).
Figura 16: Inspeção de fila dupla de seis
potes de iogurte com enchimento baixo
3.4 Inspeção de vedação em produto
A integridade de vedação hermética é um problema de
controle de qualidade vital para fabricantes de pacotes
vedados de produtos farmacêuticos e alimentícios. A
segurança e a esterilidade de produtos farmacêuticos
e o frescor de produtos alimentícios dependem das
vedações; no entanto, eles são facilmente comprometidos
por partículas isoladas de produtos, contaminantes
ou produtos fora do lugar. Qualquer coisa presa nas
vedações poderia significar que o pacote não esteja mais
hermeticamente fechado. A ferramenta de raios-X de
inspeção de vedação pode identificar partículas inferiores
a 1 mm presas nas áreas de vedação.
Figura 17: Pacote de chocolates com partículas presas na vedação
Na embalagem de baixa densidade, um sistema de
detecção de contraste especial ultraelevado pode
simultaneamente verificar os contaminantes e a
integridade das vedações. A Figura 17 mostra a imagem
de raios-X de um pacote vedado de chocolate. O sistema
verifica a presença de material denso entre a parte interna
e externa da vedação. Se detectar material nesta área, ele
rejeita o produto.
Um exemplo da indústria farmacêutica é a inspeção de
curativos cirúrgicos (Figura 18). Aqui, o software analítico
está verificando que nenhum curativo cirúrgico esteja
preso dentro da vedação, comprometendo a esterilidade
do pacote.
Figura 18: Curativo de ferimento preso na vedação
4. Conclusão: Sem choques ou surpresas –
inspeção por raios-X aplica valores de marca
O equipamento de inspeção por raios-X fornece aos
fabricantes as ferramentas para manter o controle de
qualidade e a integridade de produtos em cada estágio
de produção para produtos crus, a granel, bombeados e
embalados.
Definindo parâmetros apropriados e um ajuste fino
de sensibilidade, os fabricantes podem investigar
diversos problemas de qualidade, desde a identificação
de contaminantes até a verificação da apresentação
do produto para o cliente. O produto que passa com
sucesso por uma inspeção por raios-X não traz choques,
surpresas ou desapontamentos. O fabricante sabe que
ele cumpre o que a sua marca promete.
Como os exemplos neste estudo técnico mostraram,
os sistemas modernos de raios-X são defensores
multitarefas da qualidade do produto e da marca, bem
como detectores de contaminantes. Ele descreve como
em uma única passagem em velocidades de linha
elevadas, os sistemas de raios-X conseguem executar
várias tarefas de inspeção simultaneamente. Eles podem
medir a massa do produto, contar componentes, verificar
níveis de enchimento, identificar produtos com falhas,
inspecionar a qualidade da vedação, identificar brindes
faltando – e ainda detectar contaminantes.
Em resumo, a inspeção por raios-X é uma ferramenta
altamente eficaz para manter os custos de produção
e a integridade dos produtos. Principalmente, é uma
ferramenta para manter os clientes satisfeitos, para
verificar se a apresentação e a função do produto
atendem exatamente às expectativas dos clientes.
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