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食品是人類賴以生存的基本生活物資，食品產(chǎn)品產(chǎn)量長足發(fā)展，食品產(chǎn)業(yè)規(guī)模全球領先，在新時代發(fā)展過程中，食品的市場需求、食品行業(yè)的發(fā)展理念、發(fā)展模式、食品安全保障方式方法等均快速發(fā)展，消費者對食品安全的要求越來越高，食品企業(yè)面臨新的挑戰(zhàn)與機遇。
食品中的金屬異物屬于物理危害，會造成人體的機械損傷，某些重金屬甚至引起食物中毒。本文從金屬異物的來源、金屬探測器工作原理、金屬探測器的確認和驗證等方面進行論述，希為食品生產(chǎn)金屬異物的控制提供理論與實踐的參考。
01 金屬異物的來源
1.1原料帶入
農(nóng)業(yè)種植養(yǎng)殖過程中，各種廢棄垃圾等污染，導致收獲時會有螺絲、螺母、鐵絲、鐵釘、銅線等金屬異物的混入，同時在農(nóng)業(yè)收獲作業(yè)中，隨著機械化程度的提高，也會有螺絲、螺母鐵絲、鐵釘、銅線等金屬混入。
1.2私人物品
在食品生產(chǎn)加工過程，操作人員、管理人員、外來人員等私人物品，例如佩戴的首飾、蓄意迫害等混入。
1.3維護
機械化、連續(xù)化、自動化、信息化、智能化的食品企業(yè)工廠基本可以實現(xiàn)無人廠房，減少了人員私人物品的混入，在機械設備維護過程中產(chǎn)生的金屬異物會混入，例如切屑和焊渣（維修后）；銅線邊角料（電氣維修后）；管道維修產(chǎn)生的金屬屑等。
1.4生產(chǎn)加工
食品企業(yè)使用的機械設備、工器具在運行中會有磨損，金屬異物混入，例如面粉磨粉機磨損的鐵屑、肉制品加工中金屬手套磨損的金屬屑、食品加工中使用的刀具等磨損的金屬屑等。
1.5貯存運輸
在產(chǎn)品、原料貯存運輸過程中會混入金屬異物，例如車廂中的鐵銹、捆綁用的金屬線等。
02 常見的金屬異物的類型
2.1黑色金屬（鐵）
2.2有色金屬（黃銅、銅、鋁、鉛）
2.3不銹鋼（磁性和非磁性）
2.4有色金屬（銅、鋁、鉛）
以上金屬異物，黑色金屬是最容易檢測的，不銹鋼廣泛用于食品工業(yè)，但最難檢測，尤其是常見的非磁性不銹鋼，如316和304。
有色金屬，如黃銅、銅、鋁和鉛，檢測難易度介于這兩種金屬異物之間。
03 金屬探測器
3.1構(gòu)造
金屬探測器是一種精密的設備，用于檢測和剔除金屬異物。典型的金屬探測器由四個主要部分組成：金屬探測器的探頭、控制面板、運輸系統(tǒng)、自動剔除系統(tǒng)。
探頭是金屬探測器的核心部件，目前市場上有兩類探頭，一是“平衡線圈”探頭，能夠檢測新鮮或冷凍產(chǎn)品中的所有金屬異物（包括黑色金屬、有色金屬和不銹鋼）。這種類型的探頭是金屬探測器最常用的探頭。二是永磁體探頭，這種探頭僅用于檢測鋁箔包裝的新鮮或冷凍產(chǎn)品中的黑色金屬和磁性不銹鋼。
3.2工作原理
“平衡線圈”探頭由三個線圈組成，這三個線圈平行的纏繞在一個非金屬的框架上，中間的線圈通電產(chǎn)生一個高頻磁場，稱之為“發(fā)射器”，兩側(cè)的兩個線圈充當“接收器”。
當有金屬異物通過線圈裝置時，高頻磁場在第一個接收器線圈處受到干擾，然后又在第二個接收器線圈處再次受到干擾。
這個干擾動作改變了每個接收器中的電壓，盡管只有 1x10-9 納伏，但這種平衡變化會產(chǎn)生一個信號，該信號可以被處理、放大并隨后用于檢測是否存在金屬異物。
為了防止空氣中的電信號，或防止附近的金屬物品和機械干擾探測器，線圈裝置需要安裝在一個金屬外殼內(nèi)。
探頭上有一個開口（孔徑）以便產(chǎn)品通過。
金屬外殼會影響磁場的平衡狀態(tài)，任何相對于線圈的運動都可能導致錯誤的檢測信號。因此，設備制造廠家的主要設計議題之一是設計一個完全剛性和穩(wěn)定的探頭，確保探頭不會受到電機、傳送帶、自動剔除裝置、溫度變化、以及金屬探測器附近的任何機械振動的影響。
為獲得最佳金屬檢測結(jié)果，檢測器的孔徑外圍應有一個 “無金屬區(qū)（MFZ）”，這個區(qū)域應該沒有任何金屬�！盁o金屬區(qū)”的大小詳見廠家的說明書。
3.3影響金屬探測器靈敏性的因素
3.3.1金屬種類
金屬可分為黑色金屬、有色金屬或不銹鋼。檢測的難易程度取決于金屬異物的磁導率（即磁化的難易程度）以及金屬異物的電導率。
如果污染黑色金屬，那么它既是磁性的又是良好的導電體，因此很容易被檢測到。
有色金屬是非磁性的，但它們是良好的電導體，這意味著它們在干燥的環(huán)境中相對容易檢測到，但在潮濕的環(huán)境中相對不容易檢測到，因為它們是非磁性的；
不銹鋼有許多不同的等級，一些是磁性的，一些是奧氏體的（完全非磁性的），而且它們的導電性也是可變的，檢測的難易程度不確定。
304/316不銹鋼沒有磁性且導電性差，不容易檢出，當產(chǎn)品潮濕、含鹽量高，可檢測性會進一步受到阻礙。
3.3.2金屬形狀及定向效應
如果金屬是非球形顆粒，例如金屬絲，通過金屬探測器，與另一個方向相比，當以一個特定方向通過時，它會更容易檢測到，這被稱為“定向效應”。
表1金屬絲方向檢測的難易程度
| A | B | |
| 黑色金屬 | 容易 | 困難 |
| 有色金屬或不銹鋼 | 困難 | 容易 |
圖1金屬絲方向示意圖
只有當金屬絲的直徑小于金屬探測器的球面靈敏度時，定向效應才明顯。
例如，將金屬檢測器靈敏度設置為1.5mm直徑，只有直徑小于1.5mm的電線才會顯示定向效果。如果金屬檢測器靈敏度提高到1.0mm，只有直徑小于1.0mm 的電線才會出現(xiàn)定向效果。
表2靈敏度對金屬異物檢測影響
| 圓球 靈敏度 |
鋼制回形針
直徑 0.95mm
|
鍍錫銅線
直徑 0.91mm
|
銅線
直徑 1.37mm
|
304不銹鋼絲
直徑 1.6mm
|
| 1.2 mm | 1.5 mm | 3.5 mm | 不適用 | 不適用 |
| 1.5 mm | 3.0 mm | 9.0 mm | 3.0 mm | 不適用 |
| 2.0 mm | 6.0 mm | 26.0 mm | 8.0 mm | 24.0 mm |
| 2.5 mm | 11.0 mm | 55.0 mm | 18.0 mm | 64.0 mm |
在靈敏度直徑為1.5毫米的情況下，鍍錫銅線需要9毫米長才能保證檢測到。在2.0毫米的靈敏度下，這將增加至26毫米的長度，然后才能保證檢測到�？梢钥闯觯饘贆z測器靈敏度的微小變化將對檢測的金屬絲靈敏度產(chǎn)生很大影響。
3.3.3孔徑尺寸/金屬異物在孔徑中的位置
金屬探測器的孔徑越小，檢測的靈敏度越高。（但是孔徑大小與產(chǎn)品有關，大包裝產(chǎn)品當然需要大孔徑）
表3靈敏度對金屬異物檢測影響
| 孔徑大小 | 黑色金屬 | 有色金屬（黃銅、銅和鋁） | 不銹鋼 316 無磁性 |
| 350 mm x 50 mm | 0.50 mm | 0.40 mm | 0.60 mm |
| 350 mm x 125mm | 0.70 mm | 0.70 mm | 0.90 mm |
| 350 mm x 200 mm | 0.85 mm | 0.95 mm | 1.10 mm |
圖2顯示了一個典型的金屬探測器。 幾何中心（位置 1）是探測器最不敏感的部分，而角落是最敏感的部分（位置 3）。 所有其他點將介于兩者之間（例如位置 2）。 這種現(xiàn)象被稱為“靈敏度梯度”。
圖2金屬探測器幾何中心位置示意圖
（4）環(huán)境條件
金屬探測器會在不同程度上受到不利環(huán)境條件的影響，例如電氣干擾、振動和溫度波動。在高靈敏度下操作時，這些影響會變得更加嚴重。
烤箱、冷凍隧道和熱水沖洗都會產(chǎn)生熱沖擊，從而導致錯誤的檢出信號。除非采用良好的設計技術來消除這些問題，否則唯一的解決方案是降低檢測器的靈敏度。
（5）檢測速度
檢測速度取決于金屬探測器的孔徑高度，例如125毫米的孔徑，最大檢測速度約為4米/秒。
（6）產(chǎn)品的干濕度
糖果和谷物食品等干產(chǎn)品相對容易檢測�？梢允褂迷诟哳l和超高頻調(diào)諧頻率（通常在800 Khz和900 Khz范圍內(nèi)）運行的檢測器，它們提供高水平的整體靈敏度，尤其擅長檢測不銹鋼。
鮮肉、家禽、奶酪、魚等濕產(chǎn)品的導電性好于干產(chǎn)品，因此濕產(chǎn)品會增加檢出難度。但任何產(chǎn)品確切的導電性都無法從基于鹽分、水分或pH值等數(shù)據(jù)中計算出來，即無法基于產(chǎn)品的特性計算金屬探測器的靈敏度，因此金屬探測器制造商應提供這項服務。
（7）自動產(chǎn)品補償
產(chǎn)品的包裝規(guī)格、干濕度等均會對靈敏度造成影響，沒有自動產(chǎn)品補償功能的金屬探測器，當更換產(chǎn)品時，應針對不同的產(chǎn)品調(diào)整檢測器的設置（即使有自動補償功能的探測器也可能需要手動調(diào)整，只不過調(diào)整相對簡單）。
04 金屬探測儀的靈敏度確定
我國現(xiàn)有的食品標準與法規(guī)法規(guī)并沒有規(guī)定金屬異物大小。
美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）合規(guī)性政策指南（CPG）第555.425節(jié)《食品-涉及堅硬或尖銳異物的摻假》中規(guī)定“禁止銷售含有 7-25 mm 堅硬或尖銳異物的即食食品”。
該指南也提到：如果目標消費者是特殊人群，如嬰幼兒、手術患者、老年人，小于7 mm的異物也屬于安全風險，禁止銷售。
通常，根據(jù)金屬探測儀使用的不同技術，建議的靈敏度如下：
表4常規(guī)金屬探測靈敏度
| 產(chǎn)品高度 | 黑色金屬 |
有色金屬（黃銅、銅和鋁）
|
不銹鋼 316無磁性
|
| ＞25 mm | 1.5 | 2.0 | 2.5 |
| 25-75 mm | 2.0 | 2.5 | 3.5 |
| 75-125 mm | 2.5 | 3.0 | 4.0 |
| 125-175 mm | 3.0 | 3.5 | 4.5 |
表5使用超高調(diào)諧頻率技術的金屬探測靈敏度
| 產(chǎn)品高度 | 黑色金屬 | 有色金屬（黃銅、銅和鋁） | 不銹鋼 316無磁性 |
| ＞25 mm | 0.5-0.6 | 0.6-0.8 | 0.8-1.0 |
| 25-75 mm | 0.6-0.8 | 0.8-1.0 | 1.0-1.2 |
| 75-125 mm | 0.8-1.0 | 1.0-1.2 | 1.2-1.5 |
|
125-175 mm
|
1.0-1.2 | 1.2-1.5 | 1.5-1.8 |
注：適用于干產(chǎn)品。
表6使用MSF技術的金屬探測靈敏度
| 產(chǎn)品高度 | 黑色金屬 | 有色金屬（黃銅、銅和鋁） | 不銹鋼 316無磁性 |
|
＞25 mm
|
0.8-1.0 | 1.2-1.5 | 1.5-1.8 |
| 25-75 mm | 1.0-1.2 | 1.5-1.8 | 1.8-2.2 |
| 75-125 mm | 1.2-1.5 | 1.8-2.2 | 2.2-2.5 |
| 125-175 mm | 1.5-2.0 | 2.2-2.8 | 2.5-3.0 |
注1：使用多同步頻率（Multi Simultaneous Frequency簡稱MSF）技術金屬探測靈敏度
該技術同時使用2個或更多頻率工作，其中至少一個頻率在高頻模式下工作，盡可能的消除產(chǎn)品抑制信號導致的檢測誤差。
注2：適用于濕產(chǎn)品。
05 金屬探測器的安裝和調(diào)試
在金屬探測器進行首次安裝和調(diào)試時，需要注意一下方面，首先要保持無金屬區(qū)，確保探測器的無金屬區(qū)遠離所有金屬。其次要減少振動和機械沖擊影響，盡量確探測器不受到振動和機械沖擊的影響。在無法避免此類情況的情況下，應盡一切努力將這些影響降至最低。然后預防電磁干擾(EMI)影響，探測器不應安裝在任何可能發(fā)射電磁干擾(EMI)的設備附近，例如無線電發(fā)射器、逆變器和變速驅(qū)動器等。最后要有穩(wěn)定的電源，為探測器供電的電源的任何顯著變化都可能引起電子干擾。電子干擾可能會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生不利影響，以至于系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，例如錯誤的檢出。
06 金屬探測器關鍵控制點的確認
為了控制金屬異物，食品企業(yè)把金屬異物危害作為顯著（重大）危害進行控制，通常列為關鍵控制點（CCP），金屬探測器必須在安裝時由制造商進行確認。
制造商通過提供客觀證據(jù)表明金屬探測器已滿足特定預期用途或應用的要求。
如果隨后發(fā)生重大變更（移動金屬探測器位置或更換產(chǎn)品），則應對金屬探測器實施重新確認。
07 金屬探測器關鍵控制點的驗證
金屬探測器驗證，通過測試來完成，目的是確保自上次成功測試以來探測器的性能水平?jīng)]有顯著變化。這些變化可能會由于以下變化而發(fā)生：
機器設置（相位設置）；產(chǎn)品信號；金屬探測器功能；金屬探測器使用周期等。
7.1測試樣品
使用三種污染物類型進行監(jiān)測測試，即黑色金屬、有色金屬和不銹鋼（假設它們都是潛在的異物）。
測試樣品最好是公司危害識別確定的實際材料類型，例如鐵、黃銅、鋁和316不銹鋼，而不僅僅是通用名稱（例如不銹鋼），這是因為它們的磁導率和電導率存在差異。
7.2測試包的制作
如果可行，最好是制作測試包，即將測試卡固定在包裝成品上用于測試。注意可以使用彩色膠帶對測試包予以區(qū)分（與合格的包裝成品）。測試卡應放在測試包的不同位置，包括包裝里、包裝的上下、包裝的前中后等。
7.3測試樣品的定位
測試樣品的首選位置是最不可能被檢測到的位置，可以是包裝的前部、中部或后部；測試樣品應始終盡可能靠近孔徑的幾何中心——即在最不敏感的位置。
7.4測試次數(shù)
這將取決于多種因素，取決于食品企業(yè)準備承擔的風險水平。
作為一個推薦的建議：可以考慮按照計數(shù)抽樣檢驗程序 第1部分：按接收質(zhì)量限（AQL）檢索的逐批檢驗抽樣計劃（GB 2828.1-2012）確定測試次數(shù)：例如：
選擇一般檢驗水平Ⅱ，AQL 2.5（%）（附2）；
（2）每小時檢測3200個包裝成品；
（3）查表K（測試次數(shù)）=125（附3）。
這僅是建議，食品企業(yè)應按照自己的風險水平確定測試次數(shù)。
7.5記憶測試
某些食品企業(yè)的客戶要求實施記憶測試：包括3個測試樣品和2個沒有金屬異物的測試樣品。
附1某企業(yè)金屬檢測HACCP計劃表
附2樣本量字碼
附3.正常檢驗一次抽樣方案
附4：某國際公司供應商的金屬異物評估標準
除腌制鮮禽類、預洗、預切割農(nóng)產(chǎn)品之外的所有產(chǎn)品：
1.5mm 含鐵檢測卡（Fe）
2.5mm 316級不銹鋼檢測卡（SUS 316）
2.0mm 非鐵*檢測卡(Non-Fe)
腌制或冰鮮鮮禽類：
3.0mm 含鐵檢測卡（Fe）
4.5mm 316級不銹鋼檢測卡（SUS 316）
3.5mm 非鐵*檢測卡(Non-Fe)
預洗、預切割農(nóng)產(chǎn)品：
2.5mm 含鐵檢測卡（Fe）
3.5mm 316級不銹鋼檢測卡（SUS 316）
3.0mm 非鐵*檢測卡(Non-Fe)
