食品工場において、金属異物の混入対策は、商品の安全性と企業の信頼を守るための重要な取り組みです。 製造設備の摩耗や破損、工具や部品の落下、原材料への混入などにより、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属異物が商品へ混入する可能性があります。 こうした金属異物を、生産ライン上で自動的に検出する装置が「食品用金属検出機」です。 食品工場向け金属検出機は、商品をコンベヤで搬送しながら磁界の変化を測定し、金属異物を検出します。金属異物を検出した商品は、後段の振分装置によって生産ラインから自動的に排除できます。 食品用金属検出機は、屋外や地中にある金属を探す「金属探知機」とは用途が異なります。 本記事では、食品工場で使用する金属検出機について、検出原理、検出できる金属、製品影響、機種の選び方、テストピースによる感度確認、X線検査装置との違いなどを解説します。 神戸衡機は、イシダ社の兵庫県代理店として、コンベヤ式、円筒型、金属検出機付ウェイトチェッカーなど、各種の食品用金属検出機を取り扱っています。 社内にはサービスエンジニアが常駐しており、機種選定、テスト、据付、調整だけでなく、導入後の点検、修理、メンテナンスにも自社で対応しています。
食品用金属検出機を導入する目的
食品工場で金属検出機を導入する主な目的は、商品に混入した金属異物を検出し、不良品の出荷を防止することです。
金属異物が混入する原因には、次のようなものがあります。
・製造設備の摩耗や破損
・刃物やカッターの欠損
・ボルト、ナット、ワッシャーなどの脱落
・金網やフィルターの破損
・工具や清掃用具の置き忘れ
・原材料に含まれていた金属片
・包装機や搬送装置から発生した金属粉
・作業者の持ち物や装飾品の落下
金属異物が消費者へ届いた場合、けがや健康被害につながるおそれがあります。
また、商品回収、原因調査、取引先への報告、生産停止などが必要となり、企業の信用や事業活動へ大きな影響を与える可能性があります。
厚生労働省が公開する食品製造事業者向けの衛生管理手引書でも、工程や原料に由来する異物への対策として、金属探知機やX線検査装置などによる異物除去が重要であるとされています。
金属検出機と金属探知機の違い
「金属検出機」と「金属探知機」は似た言葉ですが、一般的には使用目的が異なります。
金属検出機は、食品、医薬品、化学品などの生産ラインで、商品に混入した金属異物を検査する設備です。
一方、金属探知機は、地中に埋まっている金属、落とし物、危険物などを人が探すための携帯型機器を指すことが多くあります。
| 比較項目 | 食品用金属検出機 | 一般的な金属探知機 |
|---|---|---|
| 主な用途 | 食品などへの金属異物混入検査 | 地中、床、荷物などの金属探索 |
| 使用方法 | 生産ラインへ組み込んで自動検査 | 人が持って対象範囲を探索 |
| 検査対象 | 包装品、原料、粉体、液体など | 地面、壁、手荷物、人体周辺など |
| 不良品処理 | 振分装置による自動排除が可能 | 検出場所を音や表示で通知 |
| 主な使用場所 | 食品工場、製薬工場、生産設備 | 工事現場、空港、警備、屋外など |
食品工場への導入を検討する場合は、「食品用金属検出機」「コンベヤ式金属検出機」「金属検出機付ウェイトチェッカー」などの名称で機種を選定します。
金属検出機の仕組み
一般的な食品用金属検出機では、検出ヘッドの内部に送信コイルと受信コイルが配置されています。
送信コイルが一定の磁界を発生させ、左右の受信コイルが磁界の状態を監視します。
金属が入っていない商品が通過するときは、受信コイルで検出される磁界のバランスが保たれます。
商品に金属異物が混入していると、金属によって磁界が変化します。金属検出機はこのわずかな変化を検出し、金属異物が混入した可能性がある商品として判定します。
一般的な検査の流れは次のとおりです。
1．商品を搬入コンベヤへ供給する
2．商品が検出ヘッドの開口部を通過する
3．磁界の変化から金属異物の有無を判定する
4．金属を検出した信号を振分装置へ送る
5．対象商品を生産ラインから排除する
6．検査結果や排出履歴を記録する
イシダのコンベヤ式金属検出機も、鉄だけでなく非鉄系金属を含む金属異物の検出に対応し、商品条件に合わせて検査モードを選択できる構成となっています。
金属検出機で検出できる金属
食品用金属検出機では、一般的に次のような金属を検出できます。
・鉄
・鋼
・ステンレス
・アルミニウム
・銅
・真鍮などの非鉄金属
ただし、すべての金属を同じ感度で検出できるわけではありません。
一般的には磁性を持つ鉄が検出しやすく、非鉄金属、ステンレスの順に検出が難しくなる傾向があります。
特に食品設備で広く使用されるステンレスは、種類や形状によって磁気的・電気的特性が異なるため、鉄よりも大きなテストピースで管理することが一般的です。
検出能力は、金属の材質だけでなく、次の条件によって変化します。
・異物の大きさ
・異物の形状
・異物の向き
・検出ヘッド内を通過する位置
・商品の水分や塩分
・商品の温度
・包装材
・検出ヘッドの開口寸法
・コンベヤ速度
・周辺設備からの振動や電気ノイズ
そのため、「ステンレスを検出できる機種だから安心」と判断するのではなく、実際の商品と管理したいテストピースを使用して検出能力を確認する必要があります。
金属検出機の感度を左右する製品影響とは
食品用金属検出機を選ぶうえで、特に重要なのが「製品影響」です。
食品に水分や塩分が含まれていると、食品自体が電気的な信号を発生させ、金属異物に似た反応を示すことがあります。
これを製品影響、または製品効果と呼びます。
製品影響が大きくなりやすい商品には、次のようなものがあります。
・漬物
・ハム、ソーセージ
・生肉、鮮魚
・惣菜
・パン生地
・味噌や調味料
・塩分を多く含む食品
・水分の多い冷蔵食品
・温度の高い商品
・冷凍状態が安定していない商品
同じ商品でも、温度、水分量、塩分濃度、形状、向きなどが変わると、金属検出機への反応が変化する場合があります。
例えば、完全に凍結した商品と、表面が解凍しかけた商品では、製品影響が異なることがあります。
金属検出機は、商品の反応と金属異物の反応を区別して判定します。
感度を高く設定しすぎると正常品を金属ありと判定する誤検出が増え、反対に安定性を優先して感度を下げすぎると、小さな金属異物を検出できなくなる可能性があります。
必要な検出感度と安定稼働を両立できる設定を見つけることが重要です。
金属検出機は商品のどこを通すかで感度が変わる
金属検出機の検出感度は、検出ヘッドの開口部の中で均一ではありません。
一般的には、検出ヘッドの中心付近が最も感度が低くなる位置として管理されます。
そのため、テストピースによる感度確認では、単に商品へテストピースを付けて通すだけでなく、実際に最も検出しにくい位置を通過させることが重要です。
袋物の場合は、次のような位置へテストピースを取り付けて確認する方法があります。
・商品の前側
・商品の中央
・商品の後ろ側
また、コンベヤ上の左右位置や、商品の上面・下面によっても検出状態が変わることがあります。
検査方法は商品形状や金属検出機の構造によって異なるため、導入時に最も厳しい条件を確認し、日常点検の手順へ反映します。
金属検出機の開口寸法と検出感度
金属検出機では、商品が通過する検出ヘッドの開口寸法が検出感度に大きく影響します。
一般的に、開口部が小さいほど高い検出感度を得やすく、開口部が大きくなるほど微小な金属を検出することが難しくなります。
そのため、商品が通過できる範囲で、できるだけ小さい開口寸法を選ぶことが基本です。
ただし、開口寸法に余裕がなさすぎると、袋の膨らみや商品の姿勢変化によって検出ヘッドへ接触する可能性があります。
検出ヘッドへ商品やコンベヤの部品が接触すると、誤検出や搬送不良の原因になることがあります。
商品の通常寸法だけでなく、次の条件も考慮して開口寸法を決めます。
・包装の膨らみ
・商品の高さのばらつき
・コンベヤ上での蛇行
・商品姿勢の変化
・品種変更後の最大商品
・搬送ガイドの位置
必要以上に大きな機種を選ぶのではなく、商品を安定して搬送できる最小限の開口寸法を検討することが重要です。
金属検出機の選び方
検出したい金属と管理基準を決める
まず、どの材質、どの大きさの金属異物を検出する必要があるかを整理します。
一般的には、鉄、非鉄金属、ステンレスのテストピースを使用して管理基準を設定します。
顧客から指定された検出感度がある場合は、その条件を満たせるか実機テストで確認します。
管理基準は、カタログ上の最高感度だけで決めるのではなく、実際の商品を安定して検査できる条件で設定します。
商品の寸法と重量を確認する
商品の幅、高さ、長さ、重量を確認し、検出ヘッドとコンベヤのサイズを選定します。
商品の高さや幅だけでなく、包装材の余白や膨らみも考慮します。
商品が重すぎる場合や長すぎる場合は、コンベヤの耐荷重や前後設備との乗り移りも確認します。
包装材を確認する
一般的な樹脂フィルム、紙、段ボールなどは金属検出機で検査できます。
一方、アルミ箔や金属を多く含む包装材は、それ自体が強く反応するため、一般的な金属検出機では包装後の検査が難しくなります。
アルミ蒸着フィルムについては、金属層の厚みや機種、商品条件によって検査の可否が異なります。
金属を含む包材を使用する場合は、次の方法を検討します。
・包装前に金属検査を行う
・円筒型金属検出機を包装機の前へ設置する
・アルミ包装対応型の検査方式を検討する
・X線検査装置を使用する
包装材だけで判断せず、実際の包材と商品を使用して確認することが必要です。
商品の水分・塩分・温度を確認する
製品影響が大きい商品では、一般的な乾燥食品よりも検出感度が低くなる可能性があります。
商品温度が変化するラインでは、想定される温度範囲で安定して検査できるかを確認します。
冷凍食品の場合は、完全凍結時だけでなく、生産開始時や停止後の温度変化も考慮します。
必要な処理能力を確認する
1分間に何個の商品を検査する必要があるかを確認します。
金属検出機本体が高速処理に対応していても、商品間隔が狭すぎると、振分装置で対象品だけを正しく排除できない場合があります。
検出から振り分けまでの距離、コンベヤ速度、商品間隔、振分装置の動作時間を含めて検討します。
設置環境を確認する
金属検出機は磁界の小さな変化を測定するため、周辺の金属や電気的なノイズの影響を受けることがあります。
設置時には、次の条件を確認します。
・金属製の設備や架台との距離
・前後コンベヤとの接続方法
・床や周辺設備からの振動
・インバーターやモーターからのノイズ
・電源の状態
・無線機器や電気設備の影響
・検出ヘッドへの金属接触
金属検出機の近くに大きな金属構造物がある場合は、メーカーが指定するメタルフリーゾーンを確保する必要があります。
コンベヤ式金属検出機
コンベヤ式金属検出機は、袋物、箱物、トレー商品などをコンベヤで搬送しながら検査する一般的なタイプです。
包装後の商品を全数検査し、金属異物を検出した商品を後段の振分装置で排除します。
食品工場では、次のような商品に使用されています。
・冷凍食品
・パン、菓子
・惣菜
・食肉加工品
・水産加工品
・漬物
・調味料
・ペットフード
・健康食品
イシダのコンベヤ式金属検出機は、鉄と非鉄系金属の検出に対応し、商品条件に合わせた複数の検査モード、検査記録の管理、波形確認などの機能を備えています。
コンベヤ式を選ぶ場合は、検出ヘッドだけでなく、振分装置、排出確認センサー、回収箱、前後コンベヤとの接続まで含めて検討します。
円筒型金属検出機
円筒型金属検出機は、粉体、粒体、バラ商品などが配管やシュートを自然落下する途中で金属異物を検出するタイプです。
例えば、コンピュータスケールと縦型包装機の間に設置し、商品が包装される直前に金属検査を行います。
円筒型には次のような利点があります。
・包装前に金属検査ができる
・アルミ系包材を使用する商品にも対応しやすい
・コンベヤ駆動部が不要
・省スペースで設置しやすい
・粉体や粒体の連続処理に適している
一方で、金属を検出した際の排除方法も重要です。
金属検出信号が出ても、対象部分を確実に振り分けられなければ、良品へ混入する可能性があります。
落下速度、排出装置の動作時間、商品が配管内に残る量などを考慮し、適切な排出時間を設定します。
金属検出機付ウェイトチェッカー
金属検出機付ウェイトチェッカーは、金属異物検査と重量検査を一台で行う複合型の検査装置です。
金属異物だけでなく、内容量不足、過量、欠品なども同じ生産ラインで検査できます。
主なメリットは次のとおりです。
・金属検査と重量検査を一台で行える
・単体で設置するより省スペース化しやすい
・品種設定をまとめて管理できる
・振分装置を共用できる
・検査記録を一元管理しやすい
・前後コンベヤを短くできる
例えば、3方向振分装置を使用し、良品は直進、金属検出品は片側、軽量品や過量品は反対側へ排除する構成も可能です。
ただし、金属検出機とウェイトチェッカーでは、安定検査に必要な商品間隔や搬送条件が異なります。
両方の検査を必要な速度と精度で行えるか、実際の商品を使用して確認します。
金属検出機とX線検査装置の違い
金属検出機とX線検査装置は、どちらも食品工場の異物検査に使用されますが、検出原理と得意な異物が異なります。
| 比較項目 | 金属検出機 | X線検査装置 |
|---|---|---|
| 検査原理 | 磁界の変化を検出 | X線の透過量を画像解析 |
| 主な検出対象 | 鉄、非鉄金属、ステンレス | 金属、石、ガラス、硬骨など |
| 非金属異物 | 検出できない | 高密度の異物を検出可能 |
| 微細な金属 | 得意な場合が多い | 商品条件により異なる |
| アルミ包装 | 一般的な方式では難しい | 検査可能な場合が多い |
| 欠品・形状検査 | 対応できない | 対応可能な場合がある |
| 主な影響要因 | 水分、塩分、温度、包装材 | 商品と異物の密度差、厚み、重なり |
金属検出機は、微細な金属異物の検出に適しており、比較的シンプルな構成で導入できます。
X線検査装置は、金属だけでなく石、ガラス、硬骨なども検出でき、欠品や形状検査にも利用できます。
どちらか一方が常に優れているわけではありません。
商品、包装材、想定異物、必要な検出感度、設置場所などから、適切な検査方式を選ぶことが重要です。
金属検出機の振分装置
金属検出機が金属異物を検出しても、対象商品を確実に排除できなければ、異物混入対策は成立しません。
商品に合わせて、次のような振分装置を選びます。
・プッシャー式
・アーム式
・エアジェット式
・ドロップベルト式
・フラッパー式
・コンベヤ停止式
・自然落下用の分岐ダンパー
軽い小袋にはエアジェット式、箱物やトレーにはプッシャー式やアーム式、薄い袋物にはドロップベルト式などが使用されます。
円筒型では、金属検出信号に連動して流路を切り替える排出装置を使用します。
振分装置を選ぶ際には、次の項目を確認します。
・商品を傷めずに排除できるか
・高速運転時にも正しく動作するか
・対象商品だけを排除できるか
・排出されたことをセンサーで確認できるか
・NG品が良品側へ戻らないか
・回収箱を施錠できるか
・回収箱の満杯を検知できるか
異物検出の感度だけでなく、排出後の管理まで含めて検査工程を設計する必要があります。
テストピースによる金属検出機の感度確認
金属検出機は、始業前に正常であっても、設定変更、ベルトの蛇行、周辺環境の変化、機器の不具合などによって検出状態が変化する可能性があります。
そのため、鉄、非鉄金属、ステンレスなどのテストピースを使用し、定期的に検出動作を確認します。
一般的な確認内容は次のとおりです。
・設定したテストピースを検出できるか
・警報が正しく作動するか
・コンベヤが停止するか
・振分装置が正しく作動するか
・対象商品が確実に排除されるか
・排出確認センサーが作動するか
・検査結果が記録されるか
確認するタイミングは、工場の衛生管理計画やHACCPプランに基づいて設定します。
例えば、次のようなタイミングがあります。
・生産開始前
・品種切替時
・一定時間ごと
・休憩後
・生産終了時
・設定変更後
・修理や清掃後
HACCPでは、危害要因分析の結果、金属検出工程を重要管理点として設定する場合があります。その場合は、許容限界、モニタリング方法、逸脱時の措置、検証方法、記録方法を明確にします。農林水産省は、金属検出機による異物検出を重要管理点の代表例として説明しています。
金属検出機が反応したときの対応
金属検出機が反応した商品を排除するだけで終わらせず、反応原因を確認することが重要です。
一般的には、次のような手順で確認します。
1．排除された商品を隔離する
2．商品を再度金属検出機へ通す
3．再現性があるか確認する
4．必要に応じて商品を分割して異物位置を特定する
5．金属異物を回収し、材質や形状を確認する
6．設備、原材料、工具などの発生源を調査する
7．同じ時間帯に生産した商品への影響を確認する
8．原因と対応内容を記録する
排除品を繰り返し通し、反応しなかったため良品へ戻すという運用は避ける必要があります。
商品の向きや異物の位置によって反応が変わる可能性があるため、社内で定めた手順に従って隔離、調査、判定を行います。
金属検出対応の結束バンドや備品
食品工場では、設備や配線に使用する結束バンド、筆記具、耳栓、清掃用品などが破損し、商品へ混入する可能性があります。
一般的な樹脂製品は金属検出機では検出できません。
そのため、鉄粉などを練り込み、金属検出機で反応しやすくした金属検出対応品を使用する方法があります。
農林水産省が公開する食品製造現場の衛生管理資料でも、異物混入時に発見しやすい色を使用することや、鉄粉を混ぜて金属探知機で検出できるようにする対策が紹介されています。ただし、含まれる金属量が少ない場合は検出できない可能性も指摘されています。
金属検出対応品を使用する場合も、実際に工場で使用している金属検出機と商品条件で検出できるかを確認することが必要です。
「金属検出対応」と表示されているだけで、必ず検出できるとは限りません。
金属検出機導入前には実機テストが重要
金属検出機のカタログに記載されている最高感度は、理想的な条件で測定した値である場合があります。
実際の食品を流したときの検出感度は、商品の水分、塩分、温度、包装材、寸法などによって変化します。
導入前の実機テストでは、次の項目を確認します。
・鉄、非鉄、ステンレスの検出感度
・商品の製品影響
・正常品の誤検出の有無
・商品温度による反応の変化
・包装材の影響
・検出ヘッド内の通過位置
・必要な生産速度での安定性
・振分装置の排出動作
・前後設備との搬送状態
・品種切替時の設定方法
テストには、実際に生産する商品を複数個用意することをおすすめします。
正常品にも重量、温度、内容物の位置などのばらつきがあるため、一つの商品だけでは安定性を十分に判断できないことがあります。
金属検出機の点検・修理・メンテナンス
金属検出機を長期間安定して使用するためには、日常点検と定期的なメンテナンスが必要です。
主な点検項目には、次のようなものがあります。
・テストピースの検出確認
・振分装置の動作確認
・排出確認センサーの確認
・コンベヤベルトの蛇行や摩耗
・検出ヘッドへの接触
・搬送ガイドの緩み
・電源、配線、コネクターの状態
・操作画面の警報履歴
・清掃状態
・エア圧や駆動部の状態
金属検出機に異常が発生すると、金属検査ができず、生産ラインを停止しなければならない場合があります。
設備を選ぶ際には、検出感度や価格だけでなく、修理対応、交換部品の供給、定期点検など、導入後の保守体制も確認することが重要です。
イシダも、修理については各地域の購入元販売店への連絡を案内しています。
兵庫県で食品用金属検出機の導入・修理をご検討の方へ
神戸衡機は、イシダ社の兵庫県代理店として、食品工場向け金属検出機を各種取り扱っています。
コンベヤ式金属検出機、円筒型金属検出機、金属検出機付ウェイトチェッカーなど、商品、包装形態、生産能力、検出したい金属に合わせた機種をご提案します。
神戸衡機では、次のような対応を行っています。
・食品用金属検出機の機種選定
・実際の商品を使用した検出テスト
・鉄、非鉄、ステンレスの感度確認
・金属検出機とX線検査装置の比較
・振分装置の選定
・搬入・搬出コンベヤの設計
・既設生産ラインへの接続
・据付、試運転、感度調整
・テストピースによる動作確認
・定期点検
・修理、メンテナンス
・消耗部品、交換部品の手配
・移設や品種変更に伴う再調整
社内にはサービスエンジニアが常駐しており、導入後の点検、修理、メンテナンスにも自社で対応しています。
金属検出機は、商品を通せば必ず異物を発見できる設備ではありません。
商品の水分や塩分、温度、包装材、検出ヘッドの大きさ、設置環境などを確認し、必要な検出感度を安定して維持できる設備構成を検討することが重要です。
兵庫県内で食品用金属検出機の新規導入、更新、点検、修理、移設をご検討の際は、神戸衡機へご相談ください。