Les rayons X et la sécurité des aliments: Deux idées fausses courantes sur les inspections aux rayons X

Machine à rayons inspectant de la viande tranchée. Photo WIPOTEC.

«Les rayons X et la sécurité des aliments : deux idées fausses courantes sur les inspections aux rayons X», source article de Jim Renehan paru dans Food Safety News.

L'inspection par rayons X des produits alimentaires est de plus en plus populaire dans le monde. Cela est probablement dû à deux facteurs.

D'abord et avant tout, il y a les coûts élevés associés à un rappel d'aliments causé par une contamination par des corps étrangers.

Deuxièmement, des études menées par la FDA et d'autres organisations ont conclu que scanner des aliments avec des scanners à rayons X ne pose pas de risque pour la santé, mettant fin à toute préoccupation persistante à cet égard.

Au cours de cette hausse, il est reconnu que cette approche sophistiquée de l'inspection peut détecter plus que du métal.

Cette distinction est importante, car les fournisseurs de produits alimentaires et les utilisateurs finaux identifient généralement le verre, la céramique et même les plastiques denses comme les coupables fréquents de substances étrangères.

Les scanners à rayons X peuvent également exécuter des fonctions de contrôle de la qualité au-delà de la détection de substances étrangères. Par exemple, dans des pots de yaourt ou des bouteilles de ketchup, des systèmes à rayons X peuvent être utilisés pour vérifier les niveaux de remplissage précis. Dans d'autres segments alimentaires, les pizzas peuvent être vérifiées pour assurer une rondeur adéquate, des pralines peuvent être comptées dans le plateau de l'équipement avant conditionnement et, peut-être plus impressionnant, le fromage peut être classé en fonction de sa maturité.

Malgré son large éventail d'avantages potentiels, cependant, des idées fausses persistent sur l'inspection par rayons X et ses applications. Dissipons deux des mythes les plus courants.

Mythe 1: Plus la densité est élevée, plus la détectabilité est élevée

Il est bien entendu que l'efficacité d'un module d'inspection aux rayons X dépend en grande partie de la densité des corps étrangers qu'il est chargé de détecter. Et bien que cela puisse être le cas dans certains scénarios d'application, cette vision de la détectabilité centrée sur la taille n'est en aucun cas un point commun universel.

La réalité est que la principale caractéristique qui détermine l’absorption du rayonnement par l’unité, et donc sa détectabilité, est le numéro atomique de l’objet étranger. Plus il «rayonne», plus il est facile à détecter; et tandis que la taille tend à augmenter cette caractéristique, le tableau complet est beaucoup plus complexe.

Prenons l'exemple du verre.

Pour les scanners à rayons X chargés de trouver des objets étrangers enveloppés du verre, un facteur clé est le type de verre. Contrairement à, disons, l'acier inoxydable 316, le verre n'est pas une composition de matériau strictement définie. Le verre utilisé pour les applications d'emballage telles que les bouteilles et les pots constitue le risque le plus élevé de contamination, en raison de la nature variable de sa composition. Cela présente un large éventail de scénarios dans lesquels un scanner à rayons X doit faire la distinction entre le matériau en verre approprié du conteneur et tout morceau de contamination du verre causé par un matériau étranger caché dans le produit.

Pendant ce temps, le «verre sodocalcique» (ou soda-lime glass en anglais) se compose principalement de dioxyde de silicium, mais il existe une forte variation concernant le pourcentage. Un autre facteur favorisant la variabilité de la composition est que le verre d’aujourd’hui est principalement recyclé.

Tout cela conduit à un peu de variation en raison de différents ingrédients, additifs et contaminants qui peuvent augmenter considérablement l'absorption du verre. Par exemple. le silicium seul a un numéro atomique de 14, juste légèrement plus que l'aluminium (13) ; cela conduit à des taux d'absorption similaires. Mais si le verre est contaminé par quelque chose comme le plomb (numéro atomique 82), il aura une absorption beaucoup plus élevée même si la densité globale reste similaire à celle du verre autonome.

Cet effet devient particulièrement important lors des essais de comparaison entre des systèmes à rayons X. Ici, il est déconseillé de comparer les résultats de détection de modules concurrents, car le verre qu'ils testent peut ne pas être créé de la même manière. Dans ce scénario, la machine détectant du verre contenant même des traces d'une substance avec un numéro atomique plus élevé présente un avantage inhérent et injuste. En d'autres termes, comparer la détection du verre à la détection du verre revient souvent à comparer des pommes à des oranges.

Néanmoins, le paradigme de densité couramment perçu utilisé dans les applications quotidiennes n'est pas totalement erroné. Si un problème d'objet étranger survient dans l'usine, cette approche simplifiée de l'assurance qualité est généralement suffisante pour déterminer efficacement si le problème doit être étudié de manière plus approfondie. Si le contaminant flotte dans l'eau, il n'est pas nécessaire d'effectuer d'autres tests car, dans des circonstances habituelles, un système à rayons X à énergie unique ne pourra pas le retrouver. S'il ne flotte pas, cela vaut la peine d'avoir une discussion avec des experts en radiologie, qui pourraient avoir des installations d'essai locales pour une enquête plus approfondie.

Mythe 2: L'inspection aux rayons X nécessite beaucoup d'espace, même pour les petits produits

Alors que les unités d'inspection à rayons X nécessitent certainement une certaine quantité d'espace supplémentaire, leur impact global sur l'espace précieux au sol peut facilement être atténué.

L'hésitation est compréhensible: dans l'industrie agroalimentaire en particulier, l'espace est toujours une priorité, surtout lorsqu'il s'agit d'intégrer de nouveaux équipements dans des lignes de production existantes. Une approche consiste à intégrer complètement une unité de radiographie spéciale dans une machine de thermoformage et de remplissage (FFS pour form fill and seal, formage remplissage, scellage) une solution ordonnée dans, par exemple, la production de pots de yaourt.

Une autre approche novatrice consiste à combiner des unités compatibles. Malgré les exigences d'espace spécifiées pour la radioprotection, un scanner à rayons X peut néanmoins partager l'espace utilisé pour d'autres tâches d'inspection, telles que la pesée de contrôle. En fait, il existe des solutions axées sur l'efficacité qui combinent avec compétence les fonctions d'inspection aux rayons X et de contrôle de poids dans un espace étonnamment condensé. Ces modules à double tâche peuvent également être équipés de systèmes de vision qui apportent des avantages supplémentaires, notamment un changement de produit plus rapide via la reconnaissance d'étiquettes centrée sur le logiciel et l'analyse des métriques de fabrication pour une efficacité de ligne optimisée.

Beaucoup de ces unités sont extrêmement fonctionnelles malgré leur compacité, combinant la détection des contaminants avec l'objectif centré sur le retour sur investissement de minimiser le gaspillage grâce à un pesage de précision. Les applications où ces types de solutions communes sont particulièrement utiles comprennent les plats cuisinés conditionnés en unités, les plats cuisinés dans des plateaux en aluminium et les petits produits conditionnés en fin de ligne. Beaucoup offrent des systèmes de contrôle qualité avancés qui distinguent si un produit a été rejeté pour son poids ou sa contamination, une première étape utile et réduisant les temps d'arrêt pour le nettoyage-désinfection. Pour plus de facilité d'utilisation, certains proposent des interfaces homme-machine (IHMs) avec écran tactile liées des icônes pour une communication intégrée de l'équipement et un transfert de produit transparent.

De plus, un scanner à rayons X peut être réduit pour correspondre à la taille des produits qu'il inspecte. Ces modèles réduits sont spécialement conçus pour les petits produits tels que les sachets de soupe, les barres de céréales, le chocolat ou les petits plateaux. Malgré leur petite taille, ces unités offrent souvent des débits impressionnants sans sacrifier la précision ou la polyvalence, ce qui en fait un module adapté à diverses applications d'inspection des petits articles.

Jim Renehan est directeur marketing de WIPOTEC-OCS, un fabricant et fournisseur, leader en équipements de pesage de précision en mouvement et de scanner à rayons X.