IMS Services Dienstleistungen HACCP-Konzept

HACCP.23 Fremdkörpermanagement

Fremdkörper in Lebensmittel

Mit den neuen technischen Möglichkeiten haben sich die Erwartungen der Kunden in Bezug auf das Auftreten von Fremdkörpern deutlich verschärft. Fremdkörper sind physikalische Festkörper, die nicht Bestandteil der Rezeptur sind und sensorisch erkannt werden können. Hierzu zählen insbesondere Glassplitter, Steine oder Metallteile, Holz und Kunststoff unterschiedlichster Herkunft.

Auch organische Verunreinigungen, z. B. Insekten, Maden oder kleinere Nagetiere können ein Produkt verunreinigen und ekelerregend wirken. Fremdkörper können sowohl von außen in das Produkt als auch durch Fehler in der Prozessführung entstehen. Letztendlich ist die Fremdkörpererkennung immer ein kritischer Steuerungspunkt (CCP). Fremdkörper sind manchmal gefährlich, aber immer unerwünscht! Nicht nur das Lebensmittel- und Futtermittelgesetzbuch (LFBG), auch der IFS legen fest, dass Lebensmittel frei von Fremdkörpern sein müssen.

Konsumenten sollen vor gesundheitlichen Schäden geschützt werden. Detektoren für Fremdkörper werden nicht nur eingesetzt, um möglichst störungsfreie Prozesse und eine maximale Produktivität zu erreichen, sondern im Bereich der Lebensmittel vor allem wegen der Produktsicherheit.

Maßnahmen Fremdkörpermanagement

Als präventive Maßnahmen sollten Wareneingangskontrollen, regelmäßige Schulungen zur Personalhygiene und Fremdkörpermanagement sowie regelmäßige Audits bei Vorlieferanten vorgenommen werden. Darüber hinaus sollten Reparaturen an Maschinen nicht während der laufenden Produktion durchgeführt werden.

Die Detektion kann dann entweder durch Sichtkontrolle (visuelle Erkennung durch Kontrollpersonen) oder aber durch die Installation von geeigneten Kontrollgeräten zur automatischen Erkennung und Ausschleusung von Fremdkörpern aus dem Produktstrom erfolgen.

Methoden Fremdkörpermanagement

Generell können verschiedene Techniken und Methoden eingesetzt werden:

Siebtechnik (Trennung nach Partikelgröße)
Statische-, Schwing-, Trommel- und Zentrifugal-Siebe
Filter (Trennung nach Partikelgröße)
Statische- und Zentrifugal-Filter (Dekanter)
Magnetabscheider (Abtrennung von magnetisierbaren Metallen)
Permanent- und Elektromagnete
Sichtung (Trennung nach leichten und schweren Partikeln)
Windsichtung, Steinauslese
Metallsuchtechnik (Erkennung von metallischen Fremdkörpern)
Induktive Technik
Thermografische Detektion (Trennung nach Wärmekapazität, z. B. Holz im Weingummi)
Wärmefluss-Thermografie: Hier unterscheiden sich das Produkt und die Fremdkörper (Holzsplitter) in ihrer Wärmekapazität voneinander, sodass sie nach dem Wärmeimpuls unterschiedliche Temperaturen aufweisen und so im Thermografiebild unterschieden werden können.
Ultraschall (Trennung nach abweichender Oberflächenhärte)
Messung unterschiedlicher Dichten
Optische Verlesung (Trennung nach Farbe und Form)
LED/Infrarot-, Kamera- und Laser-Technik
Röntgendetektion (Trennung nach unterschiedlicher Dichte)
Durchleuchten von unverpackten und verpackten Produkten
Mikrowellen-Detektion (dielektrische Eigenschaften)
Auffinden von Fremdkörpern geringer Dichte in der Rohrleitung

Im Folgenden werden die Metallsuchtechnik, die Röntgeninspektion sowie die optische Verlesung tiefergehend dargestellt.

Metallsuchtechnik

Die induktive Metalldetektion ist eine bereits seit Jahrzehnten im Einsatz befindliche Technik zum Aufspüren von Metallen, jedwelcher Art, in losen oder verpackten Lebensmitteln. Das Sortierprinzip hierbei ist die elektrische Leitfähigkeit. Im Allgemeinen sind Metalldetektoren mit einer Sender- und zwei Empfängerspulen ausgestattet. Durch die Senderspule wird ein dauerhaftes elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt. Passiert eine metallische Verunreinigung den Detektor, kommt es zu einer Störung dieses Wechselfeldes. Diese Störung wird von den beiden Empfängerspulen erkannt.

Das dadurch entstehende Signal wird durch die Elektronik ausgewertet und aktiviert eine entsprechende automatische Ausschleusung des verunreinigten Produkts, z. B. in einen abschließbaren Behälter mit Füllstandssensor. Es existieren verschiedene Ausführungen von Metalldetektoren, sodass nahezu die komplette Produktrange der Lebensmittel auf metallische Verunreinigungen geprüft werden kann:

Freifallgeräte für z. B. Produkte, die über Wägesysteme in Verpackungsmaschinen befördert werden
Bandgeräte mit Suchkopf für lose oder verpackte Produkte
Rohrleitungsgeräte für flüssige Produkte

Die Detektionsempfindlichkeit ist von mehreren Faktoren abhängig:

Größe der Durchgangsöffnung

Je höher die Öffnung, desto weniger kann detektiert werden. Eine Faustregel beziffert die Erkennungsgröße eines Metallsuchgerätes mit einem Kugeldurchmesser von 0,8 % bis 1 % der jeweiligen Durchlasshöhe des Suchkopfes (bezogen auf Eisenmetalle).

Produkteffekt

Salz- und Essiglaken, Senf, Ketchup usw. haben beispielsweise einen hohen Produkteffekt. Ebenso spielt die Produkttemperatur eine wichtige Rolle. Trockene Produkte, z. B. Mehle, Pulver und Granulate aber auch tiefgefrorene Produkte, bei denen das Wasser durch die niedrigen Temperaturen gebunden ist, haben einen geringen Produkteffekt. Die Elektronik kompensiert diesen Produkteffekt. Die Ansprechempfindlichkeit wird umso schlechter je stärker die erforderliche Kompensation ist. Metalldetektoren stellen sich im Lernmodus automatisch auf den jeweiligen Produkteffekt ein.

Einbauart bzw. Umwelteinflüsse

Elektromagnetische Felder, die von anderen Maschinen oder Anlagen erzeugt werden, können die Empfindlichkeit eines Metalldetektors beeinflussen. Es sind dann Abschirmmaßnahmen erforderlich.

Röntgeninspektion

Seit 1990 setzt man bereits die Röntgeninspektion für Lebensmittel ein. Vorreiter waren hier vor allem die Babynahrungshersteller. Neben der hervorragenden Erkennungsempfindlichkeit für Edelstahl sowie Eisen- und Nichteisenmetalle kann man mit der Röntgeninspektion auch Glas, Keramik, Knochen und Steine aufspüren. Es gibt einige Hersteller, die mittels Röntgeninspektion auch bestimmte Kunststoffarten und Gummi zuverlässig finden wollen. Es ist hier in jedem Fall angeraten, produktspezifische Tests im Vorfeld einer Investition in eine solche Maschine durchzuführen.

Eine besondere Herausforderung stellt das Aufspüren von Glassplittern in Glasbehältern oder von metallischen Verunreinigungen in Metallverpackungen dar. Auch hierfür bietet der Markt Lösungen an.

Die Röntgenstrahlung ist eine Form elektromagnetischer Strahlung mit kurzer Wellenlänge. Sie durchdringt Materialien, die für sichtbares Licht undurchlässig ist. Die Durchlässigkeit eines Materials für Röntgenstrahlung ist vor allem von seiner Dichte abhängig. Verborgene Fremdkörper absorbieren mehr Röntgenstrahlung als das sie umgebende Produkt.

Jedes Produkt wird bei der Röntgeninspektion im Durchlauf „gescannt“. Es entsteht ein Graustufenbild. Im Vorfeld hat man der Geräte-Software einen vordefinierten akzeptablen Standard „eingelernt“, mit dem die entstehenden Graustufenbilder verglichen werden. Weicht ein Bild von diesem Standard ab, aktiviert das entsprechende Signal einen Ausschleusemechanismus.

Für die Untersuchung von flachen Verpackungen, z. B. Pizzen, Fertiggerichte oder lose geschütteten Produkten wie Nüssen oder Rosinen setzt man Systeme ein, die das Produkt vertikal durchleuchten. Hohe, stehende Produkte wie Flaschen, Gläser oder Dosen werden horizontal durchleuchtet. Hierzu wurden Systeme entwickelt, die mit bis zu 4 Röntgenquellen arbeiten, um die Gebinde in verschiedenen Winkeln zu prüfen. Eine Quelle wird hierbei zur Inspektion des Glas- oder Flaschenbodens eingesetzt, auf dem sich Fremdkörper bei Getränken oder flüssigen Produkten absetzen werden.

Neben der Fremdkörpererkennung können Röntgenscanner auf für folgende Qualitätskontrollfunktionen eingesetzt werden:

Erkennung von beschädigten oder fehlenden Produkte
Füllstandsüberwachung
Produktabmessungen, -fläche und -volumen können bestimmt werden
Massenbestimmung
Kontrolle von Siegelnähten

Prüfkörper (Teststäbchen, Testkarten etc.) dienen als Prüfmittel zur Überprüfung von Metallsuchgeräten und Röntgendetektoren im Rahmen der Qualitätssicherung. Im Inneren des Prüfkörpers befindet sich eine zertifizierte Kugel aus Metall, Glas oder Keramik. Zur Überprüfung lässt man den Prüfkörper gemeinsam mit dem Produkt durch das Metallsuchgerät oder den Röntgendetektor fahren. Somit lässt sich einfach überprüfen, ob das jeweilige Gerät diese Kugel sicher findet. Empfehlenswert für den Zeitpunkt dieser Prüfungen ist jeweils vor, mitten und am Ende einer Produktionscharge.

Optische Sortiersysteme für lose Produkte

Für die Fremdkörpererkennung bei nicht verpackten, losen Produkten können neben den eben aufgeführten Metall- und Röntgendetektoren auch optische Sortiersysteme eingesetzt werden, die neben dem Aufspüren von Fremdkörpern und Verunreinigungen auch nach Farbe und Form sortieren können. Meist wird hierbei eine Kombination aus verschiedenen optischen Systemen eingesetzt.

Kameraverlesung

Hochgeschwindigkeitskameras (monochrom als auch RGB) überprüfen das Produkt auf dem Förderband oder im freien Fall. Die Fehlererkennung beschränkt sich dabei nicht nur auf das sichtbare Spektrum, sondern nutzt darüber hinaus infrarote, ultraviolette und andere Spektren. Kameras haben den Vorteil, dass sie in unterschiedlichen Winkeln positioniert werden können, um das Produkt von bis zu 6 Seiten zu überprüfen.

Lasersortierung: Lasersortierer werden für Anwendungen verwendet, die sowohl eine Farb- als auch eine Struktursortierung benötigen, z. B. Rosinen, Garnelen, Gemüse, Obst, Tabak und Nüsse. Man erkennt mit der Lasersortierung Verunreinigungen, selbst wenn Gutprodukt und Fremdmaterial dieselbe Farbe haben. Neben der Sortierung nach Farb-, Struktur-, Größen- und Formunterschieden kann auch nach biologischen Eigenschaften sortiert werden, die für das menschliche Auge unsichtbar sind. So kann mit speziellen Lasern z. B. Chlorophyll oder Aflatoxin erkannt werden. Darüber hinaus ist eine Sortierung aufgrund des Wassergehalts möglich: So kann man z. B. in TK-Produkten Holz oder Kunststoffe aufspüren.

Fazit

Fremdkörper dürfen in Lebensmitteln nicht vorkommen!
Das Personal ist über die Wichtigkeit dieser Forderung aufzuklären!
Je nach vorhandener Prozesstechnologie müssen unterschiedliche Kontrollmaßnahmen durchgeführt bzw. installiert werden!
Eine 100-%ige Sicherheit ist mit keiner der bekannten Kontrollmethoden erreichbar!
Die Kontrollmethoden sollten immer aktualisiert werden.
Geräte zur Fremdkörpererkennung sind immer nur ein Teil des Maßnahmenkataloges!
Die Wirksamkeit von Detektionsmethoden hängt im Wesentlichen davon ab, welche Art von Fremdkörper in welcher Lebensmittelmatrix gesucht wird.

Anweisung

Fremdkörpervermeidung in Lebensmitteln

Ein großes Risiko bei der Herstellung von Lebensmitteln ist die Verunreinigung mit Fremdkörpern. Splitternde und feste Stoffe stellen ein hohes Verletzungsrisiko dar.

Liste der Fremdkörper

Im Rahmen der Gefahren-Analysen zur Erstellung der HACCP-Verfahren wird das Risiko der Fremdkörperkontamination für die einzelnen Produkte bewertet. Fremdkörper gehören zu den physikalischen Risiken.

Folgende Fremdkörper können als mögliche Gefahren für Lebensmittel identifiziert werden:

Metallteile (z.B. abgebrochene Messer, Späne von Dosen, Maschinenteile, Metallclips, Schmuckstücke)
Glassplitter (z.B. von Flaschen, Beleuchtungskörpern usw.)
sonstige Fremdkörper (z.B. Holzsplitter, Kunststoffsplitter, Knochensplitter, Gräten)
Ungeziefer oder Teile davon,
Menschliche Körperteile (Haare, Fingernägel)

Vermeidung verhaltensbedingter Kontaminationen

Ein großer Teil der möglichen Kontaminationsrisiken lässt sich durch klare Verhaltensregeln ausschließen. Damit wird sichergestellt, dass bestimmte Fremdkörper gar nicht erst in die Produktion gelangen.

Folgende Regeln gelten daher für die Produktion:

kein Schmuck (alles, was man sieht, ist verboten)
keine Flaschen, Gläser usw. (keine privaten Getränke)
keine Kugelschreiber, Feuerzeuge usw. in offenen Taschen der Arbeitskleidung
keine sonstigen privaten Gegenständen (Zahnstocher, Zigaretten, MP3-Player usw.)

Vermeidung prozessbedingter Kontaminationen

1. Wareneingang

wenn möglich, nur metalldetektierte Waren einkaufen
wenn möglich, keine in Glas verpackten Waren einkaufen
wenn möglich, nur auf Kunststoffpaletten anliefern lassen
offene Gebinde dürfen nicht angenommen werden
Holzpaletten dürfen nicht in die Produktion (holzfreie Produktion)

2. Produktion

über alle splitterbaren Gegenstände im Bereich der Verarbeitung, Lagerung und Verpackung von Lebensmitteln wird ein sog. Glas-Register geführt.

splitterbare Gegenstände werden regelmäßig auf fehlende Teile bzw. Bruch geprüft
die Häufigkeit der Kontrollen wird risikoabhängig festgelegt
jeder Bruch splitterbarer Gegenstände wird im Bruchprotokoll dokumentiert
Glas- und Kunststoff in Beleuchtungskörpern und Scheiben ist aus Sicherheitsmaterial und/ oder durch Splitterschutz gesichert.
bei der Zerlegung von Fleisch ist auf die Vermeidung von Knochensplittern zu achten
bei der Verarbeitung von Fisch ist auf die Entfernung gefährlicher Gräten zu achten
offene Gebinde, die nicht sofort verbraucht werden, müssen verschlossen werden
offene Lebensmittel, die kontaminiert sein könnten, werden vernichtet

3. Warenausgang

wenn möglich, die verpackte Ware metalldetektieren

Anlagen:

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