Detecção online de metais na produção de alimentos: o guardião invisível da segurança alimentar.

Desde a farinha, matéria-prima, aos produtos acabados embalados, nem os fragmentos de metal de 0,5 mm escapam ao seu olhar atento.

Na produção alimentar industrializada actual, um minúsculo fragmento de metal pode desencadear não só uma crise de segurança alimentar, mas também uma ameaça directa à saúde do consumidor. Globalmente, mais de 3.000 recalls de produtos ocorrem anualmente devido à contaminação por metais, resultando em perdas económicas diretas de milhares de milhões de dólares.

Como "guardiã invisível" da produção alimentar, a tecnologia de detecção de metais online surgiu neste contexto e está gradualmente a tornar-se equipamento padrão nas linhas de produção alimentar.

1. Fontes e riscos das impurezas metálicas

As impurezas metálicas podem entrar nos alimentos através de diversas vias ao longo de toda a cadeia de produção, processamento e transporte. Durante a fase de obtenção da matéria-prima, as plantações podem absorver metais pesados ​​do solo; durante o processo de produção, o desgaste dos equipamentos e o desprendimento de peças podem levar à presença de impurezas metálicas; e durante o transporte, as embalagens danificadas podem permitir a entrada de objetos metálicos estranhos nos alimentos.

Estas impurezas metálicas representam uma séria ameaça para a saúde humana. Os fragmentos metálicos afiados podem arranhar as mucosas da boca, do esófago e do trato gastrointestinal, causando danos mecânicos; elementos de metais pesados, como o chumbo, o mercúrio e o cádmio, podem acumular-se no organismo, danificando o sistema nervoso, o sistema hematopoiético e os rins, podendo mesmo causar cancro.

Para as empresas alimentares, os incidentes de contaminação por metais podem desencadear uma crise de confiança do consumidor, levando a recalls de produtos e a danos na reputação da marca. De acordo com as estatísticas do setor, os produtos de panificação representam até 30% das queixas de segurança alimentar causadas por objetos estranhos de metal, o que os torna uma "área de alto risco" para o controlo de qualidade empresarial.

2.º Princípio de funcionamento da tecnologia de deteção de metais

O princípio fundamental dos modernos equipamentos de deteção de metais baseia-se na tecnologia de indução eletromagnética. Quando o alimento passa pelo canal de deteção, a bobina transmissora do equipamento gera um campo magnético variável de alta frequência. Se o alimento contiver impurezas metálicas, isso provocará uma alteração no campo magnético da bobina recetora.

O sistema de deteção de metais é constituído por três componentes principais: a bobina transmissora é responsável por gerar o campo magnético em torno do produto; a bobina recetora deteta quaisquer interrupções no campo magnético; e o sistema de resposta emite um alarme ou aciona um dispositivo de rejeição automática quando o metal é detetado.

A escolha da frequência de operação afeta diretamente o desempenho da deteção. Os detetores de metais operam normalmente a frequências de 80 a 800 kHz. As frequências mais baixas são melhores para detetar ferro, enquanto as frequências mais altas são melhores para detetar aço com alto teor de carbono.

Os avanços tecnológicos permitiram aos modernos equipamentos de deteção de metais distinguir entre os contaminantes reais e as características inerentes ao próprio produto. A tecnologia de deteção síncrona multifrequencial permite que o equipamento utilize múltiplas frequências em simultâneo para diferenciar entre o produto e os contaminantes metálicos, melhorando significativamente a precisão da deteção.

3. Aplicações dos diferentes tipos de equipamentos de deteção de metais

Com base em diferentes formas de alimentos e processos de produção, foram desenvolvidos vários tipos especializados de equipamentos de deteção de metais:

Os detetores de metais do tipo transportador são os mais comuns, equipados com um mecanismo de tapete transportador, adequados para detetar produtos ensacados e encaixotados, e podem ser integrados no final da linha de produção para rejeitar automaticamente produtos não conformes.

Os detetores de metais por gravidade são concebidos para produtos em pó e grânulos pequenos, utilizados principalmente nas indústrias de plásticos e borracha. Quando os artigos caem através do detetor, o sistema ativa imediatamente um mecanismo de separação ao detetar impurezas metálicas.

Os detetores de metais em condutas são utilizados para detetar produtos pastosos ou fluidos em tubos selados, como pasta de carne em salsichas, base de pastilha elástica e líquidos orais, permitindo a remoção online em tempo real de impurezas metálicas.

Os detetores de metais de mesa plana são adequados para detetar produtos finos, como têxteis e chapas extrudidas, principalmente para proteger equipamentos subsequentes, como ferramentas de corte.

4. Exemplos de aplicação da tecnologia de deteção de metais na indústria alimentar

Na indústria da panificação, a tecnologia de deteção de metais demonstra um valor significativo. Cada etapa do processo de produção de bolos pequenos apresenta o risco de contaminação por corpos estranhos metálicos, desde fragmentos de metal na farinha até pó metálico gerado pelo desgaste da batedeira.

Para lidar com os desafios específicos dos produtos de panificação, como o "efeito do produto" causado pela elevada humidade ou pelo elevado teor de sal, os detetores de metais modernos combinam algoritmos inteligentes com tecnologia de deteção síncrona multifrequencial para distinguir eficazmente entre sinais de metal reais e sinais de interferência do produto.

Na indústria dos lacticínios, uma grande empresa implementou detetores de metais em linha de alta precisão, reduzindo a taxa de contaminação por metais nos produtos de 0,15% para 0,02%, resultando numa poupança anual de mais de 2 milhões de yuans. A sensibilidade de deteção pode atingir Φ0,2 mm (ferro), Φ0,3 mm (metais não ferrosos) e Φ0,5 mm (aço inoxidável 316). Para a indústria de processamento de carne, os equipamentos de deteção de metais para alimentos que não requerem manutenção podem detetar de forma rápida e precisa impurezas como limalhas de metal provenientes de ferramentas desgastadas, garantindo a segurança dos produtos cárneos.

5. Inovação Tecnológica e Tendências de Desenvolvimento Futuro

A tecnologia de deteção de metais nos alimentos está a evoluir para uma maior inteligência e precisão. O design isento de manutenção é uma inovação significativa dos últimos anos. Os equipamentos tradicionais requerem manutenção frequente, enquanto os equipamentos isentos de manutenção utilizam uma estrutura selada para impedir eficazmente a entrada de resíduos alimentares, pó e humidade no interior, reduzindo a contaminação e a corrosão.

A integração da inteligência artificial e da tecnologia de big data está a levar a tecnologia de deteção de metais a um novo estágio. Os detetores de metais assistidos por IA, ao integrarem tecnologias de indução eletromagnética e de reconhecimento de imagem, constroem um sistema de deteção "dual-modal", reduzindo significativamente os falsos positivos.

Após uma padaria ter introduzido uma máquina de deteção com inteligência artificial, o número de falsos positivos diminuiu de 20 por dia para 3, e o tempo de inatividade da linha de produção foi reduzido em 85%.

A melhoria contínua da precisão da deteção é outra tendência importante. A tecnologia de deteção ultramicro tem como objetivo detetar partículas metálicas tão pequenas como 0,1 milímetros, enquanto a tecnologia de deteção de metais com banda multifrequência pode alcançar uma cobertura total do material, detetando várias impurezas metálicas, como ferro, aço inoxidável, cobre e alumínio.

Do ponto de vista do desenvolvimento sustentável, o design ecológico e com poupança de energia também está a receber cada vez mais atenção, incluindo o desenvolvimento de equipamentos de deteção com baixa radiação e baixo consumo de energia, em consonância com as metas de neutralidade carbónica.

6. Estratégias de Selecção e Implementação de Empresas Alimentares

A escolha do equipamento de deteção de metais adequado exige a consideração de diversos fatores. As empresas alimentares necessitam, em primeiro lugar, de analisar as características dos seus produtos, incluindo o teor de humidade, o teor de sal e os materiais de embalagem, dado que diferentes produtos têm diferentes requisitos para o equipamento de deteção.

Para aplicações complexas, como produtos húmidos, a altas temperaturas, refrigerados ou embalados em filme metálico, devem ser selecionados equipamentos de ponta com tecnologia síncrona multifrequencial e funções de supressão de sinal do produto para manter a sensibilidade de deteção sem aumentar a taxa de falsos positivos.

A localização da instalação dos equipamentos é também crucial. Os detetores de metais devem ser posicionados em pontos críticos de controlo no processo de produção. Os locais comuns incluem: no início do processo de produção (para capturar os contaminantes antes de entrarem na fase principal de processamento), durante o processamento (após o fabrico do produto, mas antes da embalagem) e no final da linha de produção (para inspeção final do produto).

A manutenção e verificação regulares são essenciais para garantir o desempenho a longo prazo. Os fabricantes de alimentos devem realizar verificações contínuas de desempenho, e os testes de rotina (normalmente a cada 6 a 12 meses) são cruciais para demonstrar que o sistema continua a operar como esperado. Com os contínuos avanços tecnológicos, os equipamentos de deteção de metais em alimentos estão a tornar-se cada vez mais inteligentes, precisos e fiáveis. No futuro, os sistemas de deteção que integram inteligência artificial, big data e Internet das Coisas tornar-se-ão comuns, passando da "deteção passiva" para a "prevenção proativa".

Desde a simples indução eletromagnética à complexa deteção síncrona multifrequencial, e da deteção de um único metal à identificação simultânea de múltiplos objetos estranhos, a tecnologia de deteção de metais tornou-se um elemento indispensável para a garantia da qualidade na indústria alimentar.

Para as empresas alimentares, investir em equipamentos avançados de deteção de metais não é apenas um requisito de conformidade, mas também um elemento central da proteção da marca e da competitividade do mercado.