安全性和灵敏度：金属异物检测背后的科学

　　金属杂质是食品中头号污染物，它会带来严重的产品质量问题，同时会危害消费者安全和健康。然而，由于我们无法控制金属污染物的大小、形状和对称性，因此这些特性会影响金属探测器的准确性。

　　当一块形状奇怪的金属物以不同方向穿过探测设备时，探测器对金属每一个方向的反应会有所不同。因此，我们通常使用球体来测试金属探测器：因为球体没有方向效应，当其穿过金属探测器孔径内的相同位置时，总是产生相同信号。但如果把金属压成扁平状，或者卷成针状、线状，当它以不同方向、方式通过探测器时，信号就会发生很大的不同。

　　通过使用不同大小、形状和材料的金属测试球，可以评估金属探测器对不同类型金属的检测能力。这些测试球可用于校准金属探测器，确定其灵敏度和准确性，以及检测金属的最小尺寸和最大深度等性能指标。

　　金属检测的一般规则是，如果金属物在某一方向的尺寸小于可检测金属球的球体尺寸，即当它以最难检测的方向进入设备时，探测器可能无法检测到它。但根据金属物通过的方向不同，其产生的信号可能比球体信号大得多。

　　这些球形测试样品显示了灵敏度上的进步，并为机器供应商和买家提供了相对基准的测试工具。它们为机器灵敏度的测量提供了坚实可靠的标准。因此，当供应商报告灵敏度提高了0.5 mm 时，这是很重要的提升。

　　克服定向效应定向效应

　　是指不对称的金属污染碎片，以某个方向比另一个方向通过金属检测系统时更容易被检测到。当不锈钢和有色金属线横向或直立通过孔径空间，而不是与传送带同一方向时，更容易检测到它们。其原因与金属的导磁率有关，不锈钢的导磁率远低于其他金属。

　　一种解决方案是在传送带的不同角度放置几个金属探测器；然而，这通常会导致孔径尺寸的显著增加，从而降低金属探测器的性能和灵敏度。将系统置于整个流程的上游通常更为可取。

　　减小孔径（开口）尺寸是提高金属探测器灵敏度的另一种简单有效的方法。由于灵敏度测量于孔径的几何中心，因此应考虑孔径与产品尺寸的比值。当污染物靠近电磁场最强的孔壁时，灵敏度最高。因此，孔径越小，金属探测器的性能越好是有据可循的。

　　在美国，食品金属探测器需要进行定期测试。这时，制造商应将FDA 批准的测试片插入设备各个位置，例如前部、中部和后部，然后进行连续测试，其中金属球体应尽可能靠近孔径的几何中心。这些测试应针对所有包装尺寸和配置进行。这为金属探测器提供了额外保证，无论金属类型、尺寸或产品掩蔽性如何，金属探测器都能正常工作，检测出测试污染物。

　　了解这些金属

　　金属污染物的种类也需要考虑在内。所有工业金属探测器对以下三种主要金属的灵敏度都各不相同：含铁金属（如铁或钢）、有色金属（包括铝箔）和不锈钢。由于金属探测器的工作原理基于金属异物通过电磁场时产生的磁导率以及电导率，因此不锈钢（300 系列）通常是最难检测的。

　　不锈钢广泛应用于食品制备和生产领域，有各种等级。推荐进行性能验证时使用300 系列不锈钢，因为它无磁性且导电性较差，是最难检测的。隐藏在干燥产品中的不锈钢球体通常需要比铁球大50% 才能产生类似强度的信号。这种差异在“湿”产品中可能会上升到300%，如新鲜食品、肉类、鱼类、酱汁、蜜饯和面包，因为这些产品中的水分会产生导电信号，而金属检测可能会被产品效应掩盖，这类似于不锈钢产品效应的相位特征。

　　相反，任何强化铁的产品，如营养强化谷物、膳食补品剂或早餐棒，都会产生很强的磁信号，探测器必须克服这个信号才能检测到小块金属。这些产品被称为“干”产品，往往相对容易检测，因此对检测效果的担忧较少。

　　为识别导电产品中的金属污染物，金属探测器必须消除或减少对这种产品的影响。解决办法是改变操作频率，以尽量减少对产品的影响；然而，当金属探测器的工作频率改变时，通常会在性能上有所损失。

　　改变频率是在不影响金属探测器灵敏度的情况下消除产品效应的最可靠方法。

　　寻找扁平薄片根据金属薄片

　　在产品中的放置方式，它也有可能完全避开金属探测器，在不引起磁场干扰的情况下完美地穿过电磁通量。使用多个定向电磁场的检测系统可以覆盖每个电磁场各自的弱点；这项技术特别有利于糖果和巧克力等上游高端应用，并已被证明能够可靠地检测可能在混合、轧制、调味、成型或烘焙等工艺流程中引入的非常薄的薄片和箔片。

　　球体大小测试阈值金属检测行业为食品生产商制定了通用的球体尺寸指南。这些是基于待测产品是状态——“干”或“湿”，以及产品的总体尺寸。对于一块约75 毫米、湿度较高的奶酪块，黑色金属、有色金属和不锈钢的球体参数尺寸分别为2.0毫米、2.5毫米和3.5 毫米。

　　总之，有许多变量会影响金属探测器的性能，包括污染物的方向、通过探测器的产品类型、产品尺寸，有时甚至包括周围环境。然而，机器灵敏度仍然是一个可靠的衡量标准。

　　与食品安全任何方面一样，总有前因后果。金属检测方面所积累的丰富经验——包括不同食品应用中的表现、引起这些反应的原因、重新学习检测设备限制，将永远不该被低估。