解決管道應(yīng)用中的產(chǎn)品效應(yīng)

□Jason Huang 梅特勒-托利多

液體、糊狀物和漿體等泵送產(chǎn)品通常含有較高的水分、大量的氣泡及產(chǎn)品空隙，且在整個(gè)產(chǎn)品流中的差異巨大，因此會(huì)產(chǎn)生所謂的“產(chǎn)品效應(yīng)”—當(dāng)在管道應(yīng)用中使用金屬檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)污染物時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)。這些干擾信號(hào)不僅會(huì)降低檢測(cè)靈敏度，還會(huì)因錯(cuò)誤剔除而造成大量浪費(fèi)，進(jìn)而直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本。

本文概述了金屬檢測(cè)機(jī)的工作原理，闡釋了產(chǎn)品效應(yīng)的定義，以及產(chǎn)品效應(yīng)對(duì)泵送產(chǎn)品的處理產(chǎn)生影響的原因，并提出了在管道應(yīng)用中進(jìn)行產(chǎn)品檢測(cè)時(shí)克服產(chǎn)品效應(yīng)的解決對(duì)策。

工業(yè)金屬檢測(cè)機(jī)的工作原理

工業(yè)金屬檢測(cè)機(jī)由3個(gè)纏繞到線圈架上的線圈組成，被稱為“電平衡”。其中心是發(fā)射線圈，兩側(cè)是沿相反方向纏繞的接收線圈，且接收線圈距發(fā)射線圈距離相等。高頻信號(hào)被應(yīng)用于中間線圈，其會(huì)在金屬檢測(cè)機(jī)開口處形成磁場(chǎng)，并以此對(duì)每個(gè)接收線圈釋放微量電壓，使“電平衡”因線圈的纏繞方向相反而具有反極性。檢測(cè)機(jī)的控制電子元件可測(cè)量電壓之間的差異，如果校準(zhǔn)平衡，則應(yīng)為零伏。

當(dāng)金屬物質(zhì)通過(guò)開口處時(shí)，它將以稍微不同的電量干擾兩個(gè)接收線圈的磁場(chǎng)。然后通過(guò)測(cè)量這種平衡狀況的改變程度來(lái)檢測(cè)電壓變化，也就是金屬污染物。簡(jiǎn)而言之，不同電壓之間的差異觸發(fā)了金屬檢測(cè)。

產(chǎn)品效應(yīng)的定義

當(dāng)產(chǎn)品的自身特點(diǎn)（來(lái)自金屬檢測(cè)機(jī)內(nèi)部的信號(hào)）類似于金屬件產(chǎn)生的信號(hào)時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品效應(yīng)，其一般與水分含量或鹽分含量較高的產(chǎn)品相關(guān)，通常指“濕性”產(chǎn)品或極具挑戰(zhàn)性的產(chǎn)品應(yīng)用。食品企業(yè)往往借助管道金屬檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)規(guī)避此類風(fēng)險(xiǎn)，例如湯、肉漿、香腸肉、油、調(diào)味品和醬料等。由于產(chǎn)品中的水分含量或鹽分含量較高，因而具有較強(qiáng)的導(dǎo)電性（相當(dāng)于某些金屬），使其能夠在金屬檢測(cè)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生與金屬污染物類似的信號(hào)，這會(huì)使檢測(cè)員們很難將產(chǎn)品和污染物區(qū)分開來(lái)。泵送產(chǎn)品則更為復(fù)雜，其產(chǎn)品一致性會(huì)在整個(gè)產(chǎn)品流中發(fā)生變化—泵送過(guò)程中可能存在氣泡或空隙，進(jìn)而使產(chǎn)品效應(yīng)更難預(yù)料。

相比之下，“干燥”產(chǎn)品在金屬檢測(cè)機(jī)的磁場(chǎng)中不易發(fā)生顯著變化，如糖、大米、面粉等，因?yàn)槠鋵?dǎo)電性較低或?yàn)榱悖圆粫?huì)對(duì)金屬檢測(cè)機(jī)的平衡狀態(tài)造成重大影響。

產(chǎn)品效應(yīng)的影響

為了避免產(chǎn)生產(chǎn)品效應(yīng)，企業(yè)往往會(huì)選擇降低金屬檢測(cè)機(jī)的靈敏度，從而使產(chǎn)品在不誤剔的基礎(chǔ)上通過(guò)檢測(cè)機(jī)，但這也意味著檢測(cè)精度的降低。

事實(shí)上，降低金屬檢測(cè)機(jī)的靈敏度會(huì)增加產(chǎn)品中較小金屬污染物未被檢出的風(fēng)險(xiǎn)。近年來(lái)，由該問(wèn)題引起的產(chǎn)品召回事件大量涌現(xiàn)，對(duì)企業(yè)品牌聲譽(yù)造成的毀滅性影響不可言喻，更遑論從零售商供應(yīng)鏈召回產(chǎn)品的高昂成本。

當(dāng)前，可選的解決方案是不過(guò)分降低操作靈敏度，但這會(huì)導(dǎo)致較高的誤剔除率，增加產(chǎn)品浪費(fèi)和企業(yè)成本，進(jìn)而影響產(chǎn)品利潤(rùn)。

消除產(chǎn)品效應(yīng)

作為食品和制藥行業(yè)金屬檢測(cè)與X射線檢測(cè)解決方案的全球領(lǐng)先的供應(yīng)商，梅特勒—托利多的檢測(cè)部門涵蓋金屬檢測(cè)、X射線檢測(cè)、自動(dòng)檢重秤（Garvens）、視覺(jué)檢測(cè)（CI—Vision和PCE）等專業(yè)領(lǐng)域。目前，已經(jīng)上市的梅特勒—托利多現(xiàn)代化金屬檢測(cè)機(jī)（如Pro fi le Advantage Pipeline）專門設(shè)計(jì)用于顯著提高上述難以檢測(cè)產(chǎn)品的檢測(cè)靈敏度問(wèn)題。

圖1 Profile Advantage Pipeline金屬檢測(cè)機(jī)

為了檢測(cè)“濕性”產(chǎn)品，以最高靈敏度運(yùn)行的金屬檢測(cè)機(jī)采用多頻同步（MSF）技術(shù)能夠非常簡(jiǎn)單地同時(shí)使用高頻與低頻組合。Profile Advantage Pipeline系統(tǒng)應(yīng)用MSF技術(shù)，配合智能產(chǎn)品信號(hào)抑制軟件，能顯著識(shí)別無(wú)用的產(chǎn)品信號(hào)。不同于只捕獲并保存產(chǎn)品信號(hào)的傳統(tǒng)金屬檢測(cè)機(jī)，Profile Advantage Pipeline金屬檢測(cè)機(jī)可修改設(shè)置過(guò)程中的信號(hào)，以便食品能夠顯著呈現(xiàn)其自身狀態(tài)，進(jìn)而使產(chǎn)品效應(yīng)最小化。由于產(chǎn)品自身信號(hào)可忽略不計(jì)，且污染物檢測(cè)包絡(luò)經(jīng)過(guò)優(yōu)化，因此Profile Advantage Pipeline 金屬檢測(cè)機(jī)可獲得更高的檢測(cè)靈敏度。該儀器可使球體的靈敏度提高約50%，從而在檢測(cè)液體、糊狀物和漿狀產(chǎn)品時(shí)能夠準(zhǔn)確地探測(cè)出不規(guī)則形狀的小顆粒金屬污染物。

由于受檢產(chǎn)品僅能產(chǎn)生很小的產(chǎn)品信號(hào)，故因氣泡和空隙導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生的任何變化也會(huì)大幅減少，這意味著該系統(tǒng)能夠顯著降低管道應(yīng)用中的誤剔除率。例如，使用管道金屬檢測(cè)機(jī)的用戶發(fā)現(xiàn)，在嘗試使用Pro fi le Advantage Pipeline技術(shù)檢測(cè)最小的金屬污染物時(shí)，與產(chǎn)品效應(yīng)相關(guān)的誤剔除率可降低約95%。

提高金屬檢測(cè)機(jī)的效率

金屬檢測(cè)機(jī)的運(yùn)行效率會(huì)直接影響企業(yè)的生產(chǎn)效率。以Profile A d v a n t a g e Pipeline系統(tǒng)為例，其機(jī)載狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅支持預(yù)防性維護(hù)，還可監(jiān)測(cè)其自身性能與功能—若檢測(cè)到變化便會(huì)觸發(fā)警報(bào)以提醒相關(guān)的操作人員。因此，在系統(tǒng)發(fā)生故障前發(fā)出警報(bào)能使維護(hù)工程師快速糾正相關(guān)問(wèn)題，避免產(chǎn)生高昂的代價(jià)和不必要的停機(jī)時(shí)間。

同時(shí)，機(jī)載OEE報(bào)告功能可輕松獲取關(guān)于可用性、可靠性和質(zhì)量的報(bào)告，其可作為生產(chǎn)線整體性能的一部分進(jìn)行遠(yuǎn)程查看系統(tǒng)數(shù)據(jù)，以便仔細(xì)檢查系統(tǒng)。Pro fi le Advantage Pipeline金屬檢測(cè)機(jī)還可配備現(xiàn)場(chǎng)總線集成模塊（FIM），從而與采用多種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（以太網(wǎng)/IP、Pro fi net IO或Modbus TCP）的設(shè)備（PLC 和制造執(zhí)行系統(tǒng)MES）進(jìn)行連接。

Pro fi le Advantage Pipeline金屬檢測(cè)機(jī)利用虛擬網(wǎng)絡(luò)計(jì)算（VNC）技術(shù)并配備了仿效功能—允許操作人員將一臺(tái)或多臺(tái)Pro fi le金屬檢測(cè)機(jī)的人機(jī)界面（HMI）映射到遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，包括手機(jī)、平板電腦和筆記本電腦等，用戶從應(yīng)用商店下載免費(fèi)應(yīng)用，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)或用戶的內(nèi)網(wǎng)將其直接鏈接至金屬檢測(cè)機(jī)。這樣一來(lái)，質(zhì)量工作人員在辦公室就可登錄系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控金屬檢測(cè)機(jī)的當(dāng)前狀況，查看所做的任何設(shè)置更改，并審核性能監(jiān)控統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，而無(wú)需直接面對(duì)金屬檢測(cè)機(jī)。該款檢測(cè)機(jī)形式簡(jiǎn)單，可被視作低成本的“車間地面”到“車間頂部”的監(jiān)控過(guò)程，進(jìn)而使企業(yè)能夠有效管理關(guān)鍵控制點(diǎn)（CCP）。

符合食品安全標(biāo)準(zhǔn)

梅特勒—托利多的所有系統(tǒng)設(shè)計(jì)都可使其用戶保持100%符合標(biāo)準(zhǔn)。例如，為幫助用戶符合HACCP要求，所有Pro fi le Advantage金屬檢測(cè)機(jī)均配備了HACCP屏幕報(bào)告，用戶可通過(guò)金屬檢測(cè)機(jī)訪問(wèn)日志來(lái)監(jiān)測(cè)登錄進(jìn)程，上面詳細(xì)列出了對(duì)金屬檢測(cè)機(jī)控制的所有登錄信息、操作員姓名及發(fā)生所有更改的時(shí)間與日期；對(duì)金屬檢測(cè)機(jī)控制的訪問(wèn)均受密碼保護(hù)，且登錄時(shí)需要輸入雙層用戶名和密碼。此外，梅特勒—托利多還與食品安全標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)及主要零售商緊密合作，以確保其金屬檢測(cè)系統(tǒng)可以滿足所有最新的常規(guī)性能監(jiān)控測(cè)試的要求。作為一家負(fù)責(zé)任的公司，梅特勒—托利多時(shí)刻密切關(guān)注監(jiān)管政策的變化以滿足服務(wù)的合規(guī)性要求。

結(jié)論

為確保管道產(chǎn)品不受污染，筆者建議生產(chǎn)商應(yīng)考慮與管道應(yīng)用方面擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)供應(yīng)商合作，這不僅可以最大程度地確保從生產(chǎn)線中檢測(cè)并剔除最小金屬污染物，還能使操作員熟練掌控先進(jìn)的金屬檢測(cè)機(jī)，進(jìn)而有效提升正常運(yùn)行時(shí)間。將上述優(yōu)勢(shì)與梅特勒—托利多對(duì)其用戶建立合作伙伴關(guān)系的承諾相結(jié)合，能在盡力提升生產(chǎn)效率的同時(shí)確保執(zhí)行所有可行措施以對(duì)抗產(chǎn)品效應(yīng)，這將使生產(chǎn)商對(duì)于將無(wú)金屬污染物的產(chǎn)品運(yùn)送至零售商供應(yīng)鏈充滿信心。