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Segundas Jornadas Internacionales de la Aceituna de Mesa, 26 y 27 de Marzo de 2008, Dos Hermanas (Sevilla)
Rayos-X
en el control de calidad
y seguridad alimentaria
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Objetivos:
Ù Presentar a Multiscan Technologies S.L.
Ù ¿ Qué son los Rayos X?
Ù Conocer la normativa aplicable a los equipos de Rayos X
Ù Mostrar las modalidades de inspección posibles
Ù Aplicaciones de los Rayos X en el control de calidad
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Multiscan
Technologies S.L.
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Empresa:
- MULTISCAN TECHNOLOGIES S.L. es una empresa del grupo LA
ESPAÑOLA ALIMENTARIA ALCOYANA S.A.
- MULTISCAN TECHNOLOGIES S.L. es líder nacional en sistemas de
inspección, verificación y manipulacíon de producto en la industria alimentaria,
estamos presentes en cuatro continentes con más de 350 máquinas
instaladas.
- En la actualidad somos el primer fabricante nacional que ha
desarrollado un equipo completo de inspección para productos alimentarios
usando tecnología de Rayos X.
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Rayos X en Multiscan Technologies:
Contamos con un laboratorio de Rayos X dedicado a la investigación con personal
técnico cualificado.
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Radiación ionizante:
Interacción con la materia
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Wilhelm Conrad Röntgen
(1845-1923)
Descubrimiento de los Rayos-X en 1895
Premio Nobel de Física en 1901
www.csic.es
RADIO
MICROONDAS INFRARROJO
VISIBLE
ULTRAVIOLETA
RAYOS-X
RAYOS GAMMA
Baja frecuencia = Mayor longitud de onda
Frecuencia
(Hz)
Longitud
de onda (m)
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Longitud de onda (nm)
N
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Escala
Alta frecuencia = Menor longitud de onda
www.andor.com
RAYOS X:
Ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia con la suficiente
energía como para producir ionización (creación de partes eléctricamente
cargadas, una positiva y una negativa), rompiendo los enlaces atómicos que
mantienen a las moléculas unidas en las células.
Ù
Partículas cargadas:
α y β
Ù
Partículas no cargadas:
Rayos-gamma y Rayos-X
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Interacción de la radiación ionizante con la materia
Ù
Partículas cargadas:
* Partícula pesada con carga positiva (núcleo de helio ionizado) que atrae
eléctricamente a los electrones cercanos, ionizando los átomos.
papel
α
* Pierde paulatinamente su energía en cada ionización hasta llegar a detenerse.
* Su alcance es corto por ser fuertemente ionizante.
* Su trayectoria es recta por tener una gran masa.
papel de aluminio
* Partícula ligera con carga negativa (electrones) ó positiva (positrones).
* Pierde paulatinamente su energía en cada ionización hasta llegar a detenerse.
* Son más penetrantes que las α, con alcance medio.
β
* Su trayectoria es muy sinuosa por tener una masa similar a la de los electrones
de los átomos son más fácilmente desviados.
Ù Partículas no cargadas:
* Radiación electromagnética o fotón (sin masa y con carga neutra) que surge de
transiciones entre niveles energéticos nucleares (rayos-γ), del frenado de
electrones (radiación “Bremstrahlung” de rayos-X) o de transiciones electrónicas de
un átomo (rayos-X característicos).
* Al no tener carga no se produce frenado paulatino sino que la transferencia de su
energía resulta de un proceso único (de absorción o dispersión).
* Su poder de penetración es muy alto.
γ
material denso
Rayos-X
es.wikipedia.org
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Mecanismos de interacción de los rayos γ y X
Absorción de fotones
(efecto fotoeléctrico)
Dispersión
(dispersión Compton)
Rayos-X
electrón
electrón
Fotón (λ)
Fotón (λ)
Fotón dispersado
(λ’)
El fotón interacciona con un electrón fuertemente ligado
al que le transmite toda su energía.
El fotón colisiona elásticamente con un
electrón débilmente ligado. La energía y la
dirección del fotón dispersado dependen de la
energía transferida al electrón.
Formación de pares
Fotón (λ)
electrón
El fotón de alta energía interacciona con el
núcleo y su energía se transforma en un par
partícula-antipartícula.
positrón
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Interacción de los rayos-X con la materia
+
Efecto fotoeléctrico
= ATENUACIÓN
Dispersión Compton
N - ΔN
N
I0
I = I0 · e- μ
espesor x
masa m
l
⋅x
• Número atómico
• Espesor
• Densidad
• Energía
10000
20 kV
9000
60 kV
8000
Vidrio
Hormigón
18
150 kV
16
7000
I (u.A.)
Agua
20
14
6000
μm
5000
4000
12
10
8
3000
6
2000
4
1000
2
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
Espesor (cm)
8
9
10
10
100
Energía del fotón (keV)
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Generación de rayos-X
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Filamento
Metal de peso atómico elevado
-
+
Aplicando corriente al
filamento se emiten eÁnodo
Cátodo
Los e- son acelerados por
la diferencia de potencial
entre cátodo y ánodo
La interacción de los econ los núcleos del metal
los frena.
La energía cinética perdida se
emite en forma de fotón de
radiación X (radiación
Bremstrahlung) y calor
Ù La diferencia de potencial entre ánodo y
cátodo (kV) fija la energía máxima de los
fotones.
Ù La intensidad de corriente (mA) regula el
número de fotones producidos y la
intensidad del haz sin variar la energía.
Blindaje
Cámara lineal
Cinta
transportadora
Ordenador
Fuente: HAMAMATSU
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Protección radiológica
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Dosimetría
Dosis: radiación que absorbe la materia
por unidad de masa
Dosis absorbida
por el cuerpo
Evaluación del
efecto biológico
Unidad (SI)
Definición (SI)
Gray (Gy)
1 Gy : energía registrada de un
julio por kilogramo de materia
Sievert (Sv)
Sv : Gy multiplicado por un factor
de ponderación consustancial a
cada radiación y órgano
La legislación diferencia entre la dosis absorbida por el producto y la
dosis absorbida por los trabajadores (protección radiológica) a la hora
de establecer los límites máximos permitidos.
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Límites máximos de radiación en productos alimentarios
Directiva 1999/2/CE y Directiva 1999/3/CE
Real Decreto 348/2001
Dosis total media
de radiación
absorbida
Energía nominal
de los equipos de
rayos-X
Productos irradiados
Hierbas aromáticas
secas, especias y
condimentos vegetales
Etiquetado:
< 10 kGy
< 5 MeV
• “irradiado” o
• “tratado con radiación ionizante”
Productos no irradiados
< 0.5 Gy
< 10 MeV
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Reglamento sobre Instalaciones Nucleares y Radiactivas
Real Decreto 1836/1999
Instalaciones radiactivas:
3
Instalaciones con aparatos que funcionen a
más de 5 kV
En el caso de instalaciones de rayos-X se requiere autorización de
funcionamiento:
• Memoria descriptiva de la instalación
• Estudio de seguridad
• Verificación de la instalación
• Relación de personal
• Plan de emergencia interior
• Previsiones de clausura y cobertura económica
• Reglamento de funcionamiento
3
Al menos una persona con licencia de supervisor y todo el personal que
opere con los equipos con licencia de operador.
3
Reglamento sobre Protección Sanitaria contra las radiaciones ionizantes:
Real Decreto 783/2001
3
Diario de operación, archivo de documentos, registros e informes.
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Reglamento sobre Instalaciones Nucleares y Radiactivas
Real Decreto 1836/1999
Equipos con aprobación de tipo:
3
Ventajas que justifiquen su utilización.
3
Seguridad contra la fuga de radiaciones ionizantes.
3
Tasa de dosis no superior a 1 μSv/h en ningún punto situado a 10 cm.
Ù No se requieren precauciones ni revisiones médicas especiales para las
personas que trabajan con este tipo de aparatos.
Ù
Las fugas son insignificantes en comparación con la radiación natural.
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Aprobación de tipo.
Para aprobación de tipo la legislación se basa los siguientes
puntos fundamentales:
- El aparato radiactivo debe ofrecer suficiente seguridad
contra la fuga de radiaciones ionizantes, tanto en
condiciones normales de uso, como en otras que
accidentalmente puedan presentarse, incluidas posibles
utilizaciones incorrectas.
- El aparato radiactivo no presentará en condiciones
normales de funcionamiento una tasa de dosis superior a 1
µSv/h en ningún punto situado a 0,1 m de la superficie
accesible del mismo.
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Dosis por hora.
(Fuente: CSN)
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Dosis anual media de radiación
Radiaciones del suelo
0.4
5
mS
v
2.41 mSv natural
+
1.1 mSv artificial
Actividad natural
del cuerpo
0.34
mSv
Radiación cósmica
Medicina
0.35
mSv
0.4-1
mSv
6
2
.
1 v
mS
Inhalación de Radón
0.
m 01
Sv
Otras fuentes
(Fuente: CSN)
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Modalidades de
inspección con rayos-X
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Modalidades de inspección con rayos-X
Ù Transmisión
Se detectan los fotones que atraviesan la muestra totalmente. El
contraste es resultado de los distintos niveles de atenuación del
haz según el espesor, densidad y número atómico del material.
www.rad-icon.com
Ù Transmisión “Dual Energy”
Técnica basada en la obtención de imágenes de transmisión a
diferentes niveles de energía relacionando las diferencias de
atenuación a las distintas energías que presentan los
componentes.
www.vidisco.com
Ù Dispersión
Se detectan los fotones dispersados en direcciones distintas a la
de propagación desde la fuente.
Harding, 2004
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Aplicaciones de los rayos-X
al control de calidad
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Aplicaciones de los rayos-X al control de calidad
• Detección de cuerpos extraños:
Es posible detectar metales, metales no férricos en envase metálico, acero
inoxidable, vidrio, piedras, huesos calcificados, PVC, teflón y materiales
cerámicos. Aparecen dificultades con plásticos de baja densidad, piedras de
baja densidad, insectos, madera, pelo, papel o cartón.
• Ausencia de producto
• Mezcla incorrecta
• Defectos de empaquetado
• Colocación incorrecta de
producto
• Producto deformado
• Aglomerados
• Fallos de cantidad en
empaquetados
• Nivel de llenado
• Producto roto
• Contenido de magro en carne
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Detección de contaminantes
Detección de
contaminantes metálicos
en envases metálicos
Detección de
vidrio
Detección de
contaminante
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Verificación de producto
Unidades en envase
Elementos accesorios
Unidades rotas
Lotes de producto
envasado
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Verificación de producto
Ausencia y defecto en
medicamentos
Ausencia y defecto en
dulces
Fuente: sales.hamamatsu.com
Fuente: Multiscan Technologies
Verificación de llenado
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Pesado
Corte de producto
en porciones de peso estipulado
Pesado producto a producto
en envase combinado
sales.hamamatsu.com
Endivia
Lechuga iceberg
Fuente: Multiscan Technologies
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Detección de hueso calcificado
Fuente: sales.hamamatsu.com
Fuente: Physics World, January 2002
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Daños y defectos
Detección de
daño por
insectos
Detección de
daño por helada,
bufado
Inspección del
estado de
desarrollo
Fuente: Multiscan Technologies
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Insectos / huesos
Detección de insectos
en productos de hoja
Picada de mosca
en aceituna
Detección de hueso en
aceituna deshuesada
Fuente: Multiscan Technologies
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Máquina trabajando, hilo de cobre muy fino
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Ventajas del uso de rayos-X
Asegura la calidad del producto.
Es una técnica segura, precisa y rápida.
Su alta capacidad de penetración permite la inspección interna del
producto y la inspección en el interior de embalajes.
Es una técnica versátil que realiza la evaluación de distintos
parámetros de calidad en la misma inspección.
Es capaz de detectar contaminantes, ausencia de producto, defectos
de empaquetado, producto deformado, aglomerados, fallos de
cantidad, colocación incorrecta de producto, nivel de llenado,
producto roto...
Tiene capacidad para determinar el peso del producto inspeccionado
y las proporciones de los componentes de un producto complejo.
Tiene un alto potencial de desarrollo de nuevas aplicaciones
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¿ Puedo aplicar esta tecnología en mi proceso ?
Si, pero antes es aconsejable realizar pruebas de laboratorio, para
ello Multiscan Technologies pone a su disposición a un equipo
altamente cualificado que evaluará la viabilidad de uso de los Rayos
X en la solución de su problema particular.
Multiscan Technologies es el primer fabricante en España que ha
obtenido la aprobación de tipo para una amplia gama de máquinas,
en estos momentos se está trabajando para obtenerlo en 3 modelos
más.
Hablando con Multiscan Technologies se está hablando con el
fabricante, estaremos encantados de escuchar sus propuestas y
ofrecerles soluciones. Gran parte de las innovaciones que hemos
introducido en nuestras máquinas de selección de aceitunas son
gracias a recomendaciones de nuestros expertos clientes.
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¿ Donde hay equipos de Multiscan funcionando ?
Este año 2008 van a ser equipadas más de 9 líneas de proceso de
empresas líderes en el sector de la alimentación.
En nuestro showroom podemos probar equipos reales.
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¿ Cómo es un equipo de RX ?
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¿ Cómo es un equipo de RX ?
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Gracias por su atención