De verpakking van een levensmiddel speelt een grote rol in het waarborgen van de kwaliteit en de houdbaarheid van het verpakte product. De kwaliteit van een verpakking hangt af van twee belangrijke factoren: de kwaliteit van het verpakkingsmateriaal zelf en de kwaliteit van de sluiting of lasnaad. Het verpakkingsmateriaal zelf kan geselecteerd worden op basis van de specifieke behoeften van het te verpakken product. Een goede sluiting van de verpakking is vaak moeilijker te verwezenlijken. Problemen die zich tijdens het verpakkingsproces kunnen voordoen zijn onder meer het voorkomen van plooitjes en vervuilingen ter hoogte van de lasnaad. Dit zorgt voor de aanwezigheid van micro-kanalen waarlangs de eventueel aanwezige beschermende atmosfeer kan ontsnappen of waarlangs micro-organismen de verpakking kunnen binnendringen. Bovendien zorgen deze lasfouten voor een verzwakking van de sluiting, waardoor de verpakking al bij een geringe externe kracht kan opengaan.
Momenteel wordt er voor de detectie van lasfouten in de praktijk meestal gesteund op het steekproefsgewijs, offline testen van enkele verpakkingen. Een andere mogelijkheid is het uitvoeren van een manuele inspectie door getraind personeel. Omwille van de steeds groter wordende productiesnelheden is er echter een stijgende vraag naar volledig automatische, online inspectiesystemen die de kwaliteit van elke individuele verpakking kunnen controleren. In het kader van het IWT VIS-traject ‘Duurzame en functionele verpakkingen’ onderzoekt de Afdeling Mechatronica, Biostatistiek en Sensoren (MeBioS) van de KU Leuven technieken die kunnen ingezet worden voor de online inspectie van de lasnaadkwaliteit.
Een eerste, gepatenteerd, systeem (de ‘SealScope’) steunt op een analyse van het trillingspatroon van de lasbalken tijdens het sluiten. Dit signaal wordt geregistreerd met behulp van een trillingsgevoelige sensor (‘accelerometer’). Als er een fout optreedt tijdens het lassen, zorgt dit voor een afwijking van het normale trillingspatroon. Dit normale trillingspatroon verschilt echter voor de verschillende types verpakkingsmachines en ook voor identieke machines die door productietoleranties of door meer/minder gebruik of onderhoud ieder een uniek patroon genereren. Deze variatie wordt opgevangen door geavanceerde statistische modellen die zelflerend zijn. Dit wil zeggen dat ze verfijnd worden elke keer een signaal opgemeten wordt dat overeenstemt met het verwachtingspatroon van een goede lasnaad. Zo worden grenzen gedefinieerd die verschillen voor verschillende machines en die zichzelf verfijnen naarmate er meer productiegegevens beschikbaar zijn van een bepaalde machine. Een tweede technologie maakt gebruik van een thermische camera voor de inspectie van lasnaden onmiddellijk na het lasproces. De snelheid van het afkoelproces van de lasnaad wordt gewijzigd door de aanwezigheid van lucht, plooien (microkanalen) of vervuilende partikels. Dit is te wijten aan een verschil in thermische eigenschappen tussen het foliemateriaal en de vervuilingen. Fig. 1 toont dat de vervuilende partikels op een thermisch beeld duidelijk te onderscheiden zijn van de rest van de lasnaad. Beide basistechnologieën worden door de Vlaamse KMO Engilico gecommercialiseerd (www.engilico.com).
In het VIS-traject wordt op deze laatste technologie verder gebouwd. Op basis van de warmtebeelden wordt het percentage vervuiling en het aantal partikels dat zich tussen de lasnaad bevindt, berekend. Er wordt ook onderzocht hoe deze parameters (percentage vervuiling, aantal en grootte van de partikels) vertaald kunnen worden naar bruikbare informatie voor de voedingsproducent (sterkte van de lasnaad, houdbaarheid van het verpakte product, …).
| Figuur 1: Warmtebeeld van een vervuilde lasnaad. De vervuilende partikels hebben een hogere temperatuur dan de rest van de lasnaad en kunnen op basis daarvan gedetecteerd worden. |
Voor meer informatie over dit onderzoek kan u terecht bij Dr. ir. Bart De Ketelaere van de onderzoeksgroep MeBioS (bart.deketelaere@biw.kuleuven.be) of bij Pack4Food.
Auteurs
- Bart De Ketelaere: bart.deketelaere@biw.kuleuven.be
- Karlien D'huys: Karlien.Dhuys@biw.kuleuven.be