食品工場において、異物混入対策は製品の安全と企業の信頼を守るための重要な取り組みです。 製造工程では十分な管理を行っていても、原料由来の石や骨、設備由来の金属片、容器や資材の破片などが製品へ混入する可能性を完全になくすことは困難です。 こうした異物を、製品を開封せずに検査する設備が「食品用X線検査装置」です。 食品工場向けX線検査装置は、製品へX線を照射し、透過量の違いを画像として解析することで、食品中に混入した異物を検出します。 金属異物だけでなく、石、ガラス、貝殻、硬骨など、金属検出機では検出できない異物にも対応できることが大きな特長です。 また、異物検査だけでなく、商品の欠品、割れ、欠け、形状不良、内容物の位置などを検査できる場合もあります。 ただし、X線検査装置は、すべての異物を検出できる装置ではありません。 検出できる異物の種類や大きさは、食品と異物の密度差、製品の厚み、包装形態、異物の向き、設置条件などによって変わります。 導入時には、カタログ上の性能だけで判断せず、実際の商品と想定される異物を使用したテスト検査を行うことが重要です。 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X線検査装置を各種取り扱っています。 機種選定やテスト検査、既設ラインへの接続だけでなく、導入後の点検、修理、メンテナンスについても、常駐するサービスエンジニアが自社で対応しています。
食品用X線検査装置を導入する目的
食品工場向けX線検査装置は、主に次のような目的で導入されます。
・食品中に混入した異物の検出
・包装後の製品の全数検査
・商品の欠品や内容個数の確認
・製品の割れ、欠け、形状不良の確認
・目視では確認できない内部状態の検査
・検査作業の自動化と省人化
・検査画像や検査結果の記録
・異物混入品の自動排除
食品を開封せずに内部を検査できるため、袋詰め、箱詰め、トレー包装、アルミ蒸着包装など、さまざまな包装後の商品を検査できます。
検査結果に異常があった場合は、後段の振分装置によって対象製品を生産ラインから自動的に排除します。
X線検査装置の仕組み
X線検査装置は、製品へX線を照射し、製品を透過したX線をラインセンサーなどで受け取ります。
食品や異物は、材質、密度、厚みなどによってX線の透過量が異なります。
装置は、この透過量の違いを濃淡画像として表示し、画像処理によって異物や欠陥を判定します。
一般的な検査の流れは次のとおりです。
1．製品を搬入コンベヤへ供給する
包装機などの前工程から流れてきた製品を、一定の間隔でX線検査装置へ搬入します。
2．製品へX線を照射する
製品が検査室を通過する間に、X線発生器から製品へX線を照射します。
3．透過したX線をセンサーで受け取る
製品を透過したX線をラインセンサーで検出し、透過画像を作成します。
4．画像処理によって異物を判定する
食品部分とは異なる濃淡や形状を画像処理で抽出し、登録した検査条件に基づいて合否を判定します。
5．異常品を生産ラインから排除する
異物や欠品などを検出した製品を、プッシャー、アーム、ドロップベルトなどの振分装置で排除します。
6．検査結果を記録する
検査数、不良品数、検査画像などを記録し、品質管理や原因調査に活用します。
X線検査装置で検出しやすい異物
食品用X線検査装置は、食品よりもX線を吸収しやすい、密度の高い異物を検出することに適しています。
一般的には、次のような異物が検出対象になります。
・鉄
・ステンレス
・アルミニウム
・銅などの金属
・石
・ガラス
・貝殻
・硬い骨
・高密度の樹脂やゴム
ただし、同じ材質でも、異物の大きさ、厚み、向き、形状によって検出感度は変わります。
例えば、細長い金属線は、X線の照射方向に対してどの向きで入っているかによって、画像上の見え方が異なります。
また、骨についても、硬く密度の高い骨は比較的検出しやすい一方、軟骨や薄い骨は食品との密度差が小さく、検出が難しい場合があります。
X線検査装置で検出しにくい異物
X線検査装置は万能ではありません。
食品との密度差が小さい異物は、透過画像上で食品と見分けにくいため、検出が難しい場合があります。
一般的に検出が難しいものには、次のような異物があります。
・毛髪
・虫
・紙
・布
・木片
・薄いフィルム
・低密度の樹脂
・軟質ゴム
・食品と密度が近い骨や殻
「プラスチックだから検出できる」「骨だから必ず検出できる」という判断はできません。
想定される異物の材質や大きさを確認し、実際の商品へ入れた状態でテストする必要があります。
X線検査装置でできる異物検査以外の検査
X線検査装置は、異物の検出だけでなく、透過画像を利用したさまざまな検査に対応できます。
欠品検査
箱や袋の中に、必要な商品や部品がすべて入っているかを確認します。
個包装された菓子、調味料の小袋、付属品などの入れ忘れ検査に利用できます。
内容個数の検査
一定数の商品が入っているかを、X線画像から判定します。
製品同士が重なっている場合や形状が不規則な場合には、事前テストが必要です。
割れ・欠け検査
クッキー、せんべい、錠剤などの割れや欠けを、輪郭や面積の違いから判定します。
製品の重なりや姿勢によっては検査が難しい場合があります。
形状検査
製品の大きさ、面積、長さ、位置などを画像から確認します。
成形不良、配置ずれ、内容物の偏りなどの検査に利用できることがあります。
かみこみ検査
包装シール部分へ商品やフィルムが挟まっていないかを検査します。
薄い内容物や包材の検査には、専用のセンサーや画像処理を備えた機種が必要になる場合があります。
質量推定
X線画像から商品の質量を推定し、重量不足や過量の傾向を判定します。
ただし、ウェイトチェッカーのように重量を直接測定するものではなく、画像から推定する方式です。
質量推定の結果を取引・証明に使用することはできませんので、ご注意ください。
X線検査装置と金属検出機の違い
食品工場の異物検査では、X線検査装置と金属検出機が広く使用されています。
両者は検査原理と得意な異物が異なります。
| 比較項目 | X線検査装置 | 金属検出機 |
|---|---|---|
| 検査原理 | X線の透過量の違いを画像解析 | 電磁界の変化を検出 |
| 主な検出対象 | 金属、石、ガラス、貝殻、硬骨など | 鉄、非鉄金属、ステンレスなど |
| 非金属異物 | 一部を検出可能 | 原則として検出できない |
| アルミ包装 | 検査可能な場合が多い | 一般的な方式では難しい |
| 欠品・形状検査 | 対応可能な場合がある | 対応できない |
| 得意分野 | 高密度異物と画像による内部検査 | 微細な金属異物の検出 |
| 注意点 | 食品と密度が近い異物は難しい | 商品の水分や塩分、包装材の影響を受ける |
X線検査装置は、金属検出機よりも多くの種類の異物を検出できます。
一方で、微細な金属異物については、製品条件によって金属検出機の方が高感度になる場合があります。
そのため、どちらが優れているかではなく、想定する異物、商品、包装材、検査位置などから選ぶことが重要です。
製品によっては、金属検出機とX線検査装置を異なる工程に設置し、それぞれの特長を生かす方法もあります。
食品用X線検査装置を選ぶポイント
検出したい異物を明確にする
まず、どのような異物を検出したいのかを整理します。
原料由来の骨や石なのか、設備由来の金属片なのか、容器由来のガラスなのかによって、必要なセンサーや機種が異なります。
過去に発生した異物だけでなく、製造工程から想定される異物も洗い出します。
商品の厚みと密度を確認する
X線は商品を透過して検査するため、商品の厚みや密度が検出感度に影響します。
厚みのある商品や密度の高い商品では、異物と食品の差が小さくなり、検出が難しくなる場合があります。
また、商品に凹凸がある場合や、内容物が重なっている場合には、食品自体の濃淡がノイズとなることがあります。
包装形態を確認する
袋、トレー、箱、缶、アルミ蒸着包装など、包装形態によって検査条件が異なります。
包装材そのものは検査できても、包装の継ぎ目、留め具、厚みの変化などが画像へ影響することがあります。
包装前に検査するのか、包装後に検査するのかも重要な検討事項です。
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。
処理能力は、コンベヤ速度だけでなく、商品の長さ、商品間隔、検査室の長さ、後段の振分装置などによって変わります。
包装機の能力が高くても、商品間隔が安定していなければ、正しい検査や振り分けができない場合があります。
製品寸法と検査室サイズを確認する
商品が検査室の開口部を通過できるかを確認します。
商品サイズに対して検査室が大きすぎる場合、機種によっては必要以上にX線出力が必要となり、検出感度や設備費用へ影響することがあります。
通常の商品だけでなく、包装の膨らみや搬送時の姿勢も考慮します。
搬送方法を確認する
袋物、箱物、トレー、ボトル、バラ物など、商品の形状によって適した搬送方式が異なります。
軽い製品や背の高い製品では、コンベヤの乗り移り時に転倒することがあります。
バラ商品では、コンベヤ上で商品が重なったり、厚みが変化したりするため、専用のコンベヤ構造が必要になる場合があります。
防水性と清掃性を確認する
水産品、食肉、惣菜などを扱う食品工場では、装置を水洗いすることがあります。
その場合は、防水仕様だけでなく、コンベヤやベルトを工具なしで取り外せるか、検査室内へアクセスしやすいか、汚れがたまりにくい構造かを確認します。
日々の洗浄時間を短縮することは、生産ラインの稼働率向上にもつながります。
振分装置と排出確認を検討する
異物を検出しても、対象製品を確実に排除できなければ検査工程は成立しません。
製品の重量、形状、速度に合わせて、プッシャー式、アーム式、ドロップベルト式などの振分装置を選びます。
さらに、NG品が排出されたことを確認するセンサー、NG品回収箱の満杯検知、回収箱の施錠なども検討します。
設置スペースと前後設備を確認する
X線検査装置本体だけでなく、搬入コンベヤ、振分装置、回収箱、保守スペースなどが必要です。
既設ラインへ追加する場合は、前後の包装機やコンベヤとの高さ、速度、信号連動を確認します。
限られたスペースへ導入する場合は、コンパクトタイプや既設ラインのレイアウト変更も検討します。
X線検査装置からのX線漏洩と安全対策
食品用X線検査装置では、検査室の内部でX線を照射するため、装置の外へX線が漏れないように遮蔽構造が設けられています。
一般的な装置では、X線発生器や検査室を金属製のカバーで囲み、商品の出入口にはX線を遮蔽する金属製のカーテンを取り付けます。このカーテンは、食品工場では「遮蔽カーテン」や「X線防護ノレン」などと呼ばれています。
装置内部で発生したX線は、検査室の壁面や遮蔽カーテンによって減衰し、装置外への漏洩が抑えられます。
ただし、商品の出入口はコンベヤを通す必要があるため、完全に金属板で閉じることはできません。そのため、商品の形状や搬送方法に合わせた漏洩対策が重要になります。
金属製の遮蔽カーテンによる漏洩対策
袋物、箱物、トレー商品などでは、検査室の出入口に複数枚の金属製遮蔽カーテンを設置する方法が一般的です。
商品がコンベヤで搬送される際に遮蔽カーテンを押し開き、通過後はカーテンが元の位置へ戻ります。
複数枚のカーテンを前後へ配置することで、商品が通過している間も開口部が一直線に開いた状態になりにくく、X線の漏洩を抑えます。
遮蔽カーテンを使用する場合は、次の点を確認する必要があります。
・商品がカーテンを押し開いて安定して通過できるか
・商品がカーテンに引っ掛からないか
・背の高い商品や軽い商品が転倒しないか
・包装材が破れたり、製品表面が傷ついたりしないか
・カーテンが折れた状態や開いた状態になっていないか
・摩耗、破損、脱落がないか
遮蔽カーテンが変形したり、一部が欠損したりすると、設計時よりも漏洩線量が増える可能性があります。日常点検では、カーテンの状態も確認することが重要です。
軽い製品やバラ商品の漏洩対策
バラ流しの商品や、軽量な袋物、柔らかい製品などでは、商品に遮蔽カーテンを押し開く力がないことがあります。
遮蔽カーテンが重すぎると、商品が入口で滞留したり、搬送姿勢が崩れたり、複数の商品が重なったりする原因になります。
また、食肉や冷凍食品などのバラ商品では、遮蔽カーテンが商品へ直接触れることで、衛生面や清掃面の問題が生じる場合もあります。
このような商品では、遮蔽カーテンの形状や長さを調整し、装置の前後に金属製の長い遮蔽トンネルを設ける方法があります。
遮蔽トンネルを長くすることで、X線の発生部から開口部までの距離を確保し、装置外へ到達するX線を減衰させます。また、X線が装置外へ直線的に抜けにくい構造にすることで、散乱線を含めた漏洩を抑えます。
一般的な考え方は次のとおりです。
X線発生部
↓
検査室
↓
遮蔽カーテン
↓
金属製の遮蔽トンネル
↓
装置出口
軽い商品やバラ商品では、商品が無理なく通過できる範囲で遮蔽カーテンを短くしたり、必要な部分を分割したりしながら、トンネルの長さや形状で遮蔽性能を確保します。
ただし、遮蔽カーテンを短くしたり切断したりすると、装置外へ漏れるX線量が変化する可能性があります。
現場判断だけで遮蔽カーテンを加工するのではなく、装置メーカーや専門のサービス担当者が、次の条件を確認したうえで設計・調整する必要があります。
・X線発生器の出力
・検査室の開口寸法
・遮蔽カーテンの材質、枚数、配置
・遮蔽トンネルの長さと形状
・商品の高さ、幅、重量
・コンベヤの高さと速度
・商品通過時のカーテンの開き方
・装置周辺の漏洩線量
遮蔽構造を変更した場合は、実際の使用条件で漏洩X線を測定し、安全性を確認することが必要です。
商品の高さと遮蔽トンネルの関係
背の高い商品を検査する場合は、検査室の開口部も高くする必要があります。
開口部が大きくなるほど、X線が外部へ漏れる経路を確保しやすくなるため、遮蔽カーテンの枚数や遮蔽トンネルの長さが増える場合があります。
一方、遮蔽トンネルを長くすると、装置全体の設置面積も大きくなります。
X線検査装置を選ぶ際には、本体寸法だけでなく、入口側と出口側の遮蔽トンネル、振分装置、保守スペースを含めた全体寸法を確認することが重要です。
インターロックなどの安全機能
X線検査装置には、遮蔽構造に加えて複数の安全機能が設けられています。
一般的には、次のような機能があります。
・点検扉やカバーを開けるとX線照射を停止するインターロック
・X線の照射状態を知らせる表示灯
・異常発生時に装置を停止する非常停止スイッチ
・安全装置の異常を検知する監視機能
・X線発生器の電源を切るキースイッチ
インターロックなどの安全装置を無効にした状態で、検査室内へ手を入れたり、カバーを取り外したりしてはいけません。
厚生労働省も、意図しない被ばくを防ぐためには、インターロックや警報装置などの設備面だけでなく、点検手順や作業者教育を組み合わせた多重防護が必要であるとしています。
漏洩X線の定期的な確認
X線検査装置は、設置時に安全であっても、長期間の使用によって遮蔽カーテンの摩耗、扉のずれ、部品の変形などが発生することがあります。
次のような場合は、漏洩線量の確認を行うことが重要です。
・装置を新たに設置したとき
・装置を移設したとき
・遮蔽カーテンを交換、加工したとき
・遮蔽トンネルの構造を変更したとき
・検査する商品の高さや搬送条件を大きく変更したとき
・検査室や扉を修理したとき
・定期点検を行うとき
漏洩線量は、専用の測定器を使用し、装置の前後、側面、扉の周辺などを確認します。
測定時には、装置を実際の使用条件で運転し、商品が遮蔽カーテンを押し開いた状態も考慮する必要があります。
X線漏洩対策は搬送性能と合わせて考える
X線漏洩を抑えるために遮蔽カーテンを増やしすぎると、商品が通過しにくくなることがあります。
反対に、搬送を優先して遮蔽カーテンを減らしすぎると、漏洩線量が増える可能性があります。
そのため、X線検査装置では次の二つを両立させる必要があります。
・商品を詰まらせず、安定して搬送すること
・装置外へのX線漏洩を十分に抑えること
特に、バラ商品、軽量商品、背の高い商品、不安定な形状の商品では、標準的な遮蔽カーテンだけでは対応できない場合があります。
商品の搬送テストと漏洩線量の測定を行い、遮蔽カーテン、遮蔽トンネル、コンベヤガイドなどを含めて最適な構成を検討することが重要です。
神戸衡機では、商品の形状や搬送条件を確認したうえで、X線検査装置本体だけでなく、前後の遮蔽トンネルやコンベヤを含めた設備構成をご提案します。
また、設置後の点検、遮蔽カーテンの交換、漏洩状態の確認、修理、メンテナンスについても対応しています。
X線検査を行った食品への影響
食品用X線検査装置は、製品を短時間で透過検査する装置です。
検査のために照射されたX線が食品へ残ることはなく、食品が放射線を出すようになることもありません。
ただし、装置はX線を発生する機器であるため、メーカーの仕様や安全基準に従って設置・使用し、定期的な点検を行う必要があります。
X線検査装置の導入前には実機テストが重要
X線検査装置の検出能力は、異物の材質だけでは決まりません。
実際には、次の条件が検出感度へ影響します。
・異物の大きさ
・異物の厚み
・異物の向き
・異物が入っている位置
・商品の厚み
・商品の密度
・商品の重なり
・包装材の種類
・コンベヤ速度
・画像処理の設定
同じ異物でも、商品の表面付近にある場合と、厚い商品の中央にある場合では、検出のしやすさが異なることがあります。
導入前の実機テストでは、実際の商品へ想定異物を入れ、必要な生産速度で検出できるかを確認します。
あわせて、正常品を異物ありと判定する誤検出の発生状況も確認します。
感度を上げるだけでは誤検出が増え、正常品の廃棄や生産停止につながる可能性があります。
必要な異物を検出しながら、正常品を安定して通過させられる設定を見つけることが重要です。
食品工場向けX線検査装置の種類
食品用X線検査装置には、商品、異物、包装形態、設置環境に合わせてさまざまな種類があります。
直接変換型X線検査装置
直接変換型X線検査装置は、X線をセンサーで直接電気信号へ変換して画像化するタイプです。
微小な金属線や、硬骨、貝殻、ガラスなどの検出感度向上が期待できます。
従来方式では検出が難しかった異物を対象とする場合や、より高い検査感度が求められる生産ラインに適しています。
イシダのIX-PDシリーズは、直接変換型の新型センサーとエネルギー分析機能を搭載したハイエンドモデルです。
デュアルエナジーX線検査装置
デュアルエナジーX線検査装置は、異なるエネルギーの情報を利用して食品と異物を判別します。
商品の厚みや重なりによる影響を抑えながら、骨、貝殻、石、ガラスなどの異物検出感度を高めることを目的としています。
凹凸のある食品、複数の商品が重なる製品、厚みが一定でない商品などに適しています。
AI搭載X線検査装置
AI搭載X線検査装置は、従来の画像処理にAIによる判定を組み合わせたタイプです。
鶏肉の残骨など、食品の形状と異物の見え方が似ている検査で、検出感度の向上や誤検出の低減が期待できます。
ただし、AIを搭載すれば、あらゆる異物を自動的に検出できるわけではありません。
対象商品と異物に適した学習や設定、実機テストが必要です。
スタンダードタイプX線検査装置
袋物、箱物、トレー商品など、幅広い食品の異物検査に使用される汎用タイプです。
金属、石、ガラスなどの異物検査に加え、欠品検査や形状検査に対応できる機種もあります。
商品ごとに画像処理プログラムを設定し、検査対象に合わせて感度を調整します。
長期保証・省エネタイプX線検査装置
低出力のX線発生器や効率的な冷却方式を採用し、消費電力や維持費を抑えることを目的としたタイプです。
初期費用だけでなく、X線発生器やセンサーの保証期間、消耗部品、定期点検費用などを含めて比較することが重要です。
かみこみ検査用X線検査装置
包装シール部分へ内容物や薄いシートが挟まる「かみこみ不良」の検査に適したタイプです。
冷凍食品、湿布、フェイスシートなど、通常の異物検査とは異なる画像処理が必要な製品に使用されます。
かみこみ検査と異物検査を同時に行える場合もあります。
大型商品向けX線検査装置
段ボール箱、クラフト袋、番重、ブロック肉など、大型・重量商品の検査に適したタイプです。
検査室の幅や高さ、コンベヤの耐荷重を、商品の最大寸法と重量に合わせて選定します。
大型商品では内容物の厚みや重なりも大きくなるため、検出したい異物を使用したテストが特に重要です。
省スペース型X線検査装置
本体寸法を抑え、限られた生産スペースへ設置しやすくしたタイプです。
既設ラインへX線検査を追加したい場合や、複数列の検査装置を並べたい場合などに適しています。
本体が小さくても、振分装置や保守スペースを含めたレイアウト確認が必要です。
ボトル・紙パック向けX線検査装置
ボトル、缶、紙パックなど、背の高い製品を側面から検査するサイドビーム方式のX線検査装置です。
容器底部の異物検査、キャップの有無、充填状態などの確認に利用できます。
商品が転倒しないよう、搬送ガイドや製品間隔も含めて検討します。
バラ商品向けX線検査装置
食肉、冷凍食品、調味料など、包装前のバラ商品を検査するタイプです。
商品をコンベヤ上へ直接供給するため、商品が重なりすぎないように均一に広げることが重要です。
洗浄性や衛生性が求められる現場では、ベルトやコンベヤを取り外しやすい防水仕様を選定します。
兵庫県でX線検査装置の導入・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X線検査装置を各種取り扱っています。
直接変換型、デュアルエナジー型、AI搭載型、汎用型、大型商品向け、省スペース型、ボトル向け、バラ商品向けなど、商品と検査目的に応じた機種をご提案します。
X線検査装置は、装置本体だけを選べばよい設備ではありません。
商品の寸法、厚み、密度、包装形態、生産速度、想定異物、搬送方法、振分装置、前後設備との接続まで含めて検討する必要があります。
神戸衡機では、次のような対応を行っています。
・X線検査装置の機種選定
・実際の商品と想定異物を使用したテスト検査
・金属検出機との比較検討
・搬入・搬出コンベヤの設計
・振分装置の選定
・既設生産ラインへの接続
・据付、試運転、感度調整
・定期点検
・修理、メンテナンス
・消耗部品や交換部品の手配
・移設や生産条件変更に伴う再調整
社内にはサービスエンジニアが常駐しており、導入後の修理やメンテナンスも自社で対応しています。
X線検査装置に異常が発生すると、異物検査ができず、生産ラインを停止しなければならない場合があります。
そのため、装置の検出性能だけでなく、故障時の対応、定期点検、交換部品の供給など、導入後のサービス体制も重要です。
兵庫県内で食品用X線検査装置の新規導入、更新、修理、点検、移設をご検討の際は、神戸衡機へご相談ください。