食品是人類(lèi)賴以生存的基本生活物資，食品產(chǎn)品產(chǎn)量長(zhǎng)足發(fā)展，食品產(chǎn)業(yè)規(guī)模全球領(lǐng)先，在新時(shí)代發(fā)展過(guò)程中，食品的市場(chǎng)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(fèi)者對(duì)食品安全的要求越來(lái)越高，食品企業(yè)面臨新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

食品中的金屬異物屬于物理危害，會(huì)造成人體的機(jī)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(lái)源、金屬探測(cè)器工作原理、金屬探測(cè)器的確認(rèn)和驗(yàn)證等方面進(jìn)行論述，希為食品生產(chǎn)金屬異物的控制提供理論與實(shí)踐的參考。

01? 金屬異物的來(lái)源

1.1原料帶入

農(nóng)業(yè)種植養(yǎng)殖過(guò)程中，各種廢棄垃圾等污染，導(dǎo)致收獲時(shí)會(huì)有螺絲、螺母、鐵絲、鐵釘、銅線等金屬異物的混入，同時(shí)在農(nóng)業(yè)收獲作業(yè)中，隨著機(jī)械化程度的提高，也會(huì)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(guò)程，操作人員、管理人員、外來(lái)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(hù)

機(jī)械化、連續(xù)化、自動(dòng)化、信息化、智能化的食品企業(yè)工廠基本可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人廠房，減少了人員私人物品的混入，在機(jī)械設(shè)備維護(hù)過(guò)程中產(chǎn)生的金屬異物會(huì)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(jī)械設(shè)備、工器具在運(yùn)行中會(huì)有磨損，金屬異物混入，例如面粉磨粉機(jī)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(yùn)輸

在產(chǎn)品、原料貯存運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)混入金屬異物，例如車(chē)廂中的鐵銹、捆綁用的金屬線等。

02? 常見(jiàn)的金屬異物的類(lèi)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(cè)的，不銹鋼廣泛用于食品工業(yè)，但最難檢測(cè)，尤其是常見(jiàn)的非磁性不銹鋼，如316和304。

有色金屬，如黃銅、銅、鋁和鉛，檢測(cè)難易度介于這兩種金屬異物之間。

03? 金屬探測(cè)器

3.1構(gòu)造

金屬探測(cè)器是一種精密的設(shè)備，用于檢測(cè)和剔除金屬異物。典型的金屬探測(cè)器由四個(gè)主要部分組成：金屬探測(cè)器的探頭、控制面板、運(yùn)輸系統(tǒng)、自動(dòng)剔除系統(tǒng)。

探頭是金屬探測(cè)器的核心部件，目前市場(chǎng)上有兩類(lèi)探頭，一是“平衡線圈”探頭，能夠檢測(cè)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(lèi)型的探頭是金屬探測(cè)器最常用的探頭。二是永磁體探頭，這種探頭僅用于檢測(cè)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(gè)線圈組成，這三個(gè)線圈平行的纏繞在一個(gè)非金屬的框架上，中間的線圈通電產(chǎn)生一個(gè)高頻磁場(chǎng)，稱(chēng)之為“發(fā)射器”，兩側(cè)的兩個(gè)線圈充當(dāng)“接收器”。

當(dāng)有金屬異物通過(guò)線圈裝置時(shí)，高頻磁場(chǎng)在第一個(gè)接收器線圈處受到干擾，然后又在第二個(gè)接收器線圈處再次受到干擾。

這個(gè)干擾動(dòng)作改變了每個(gè)接收器中的電壓，盡管只有 1x10-9 納伏，但這種平衡變化會(huì)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)可以被處理、放大并隨后用于檢測(cè)是否存在金屬異物。

為了防止空氣中的電信號(hào)，或防止附近的金屬物品和機(jī)械干擾探測(cè)器，線圈裝置需要安裝在一個(gè)金屬外殼內(nèi)。

探頭上有一個(gè)開(kāi)口（孔徑）以便產(chǎn)品通過(guò)。

金屬外殼會(huì)影響磁場(chǎng)的平衡狀態(tài)，任何相對(duì)于線圈的運(yùn)動(dòng)都可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的檢測(cè)信號(hào)。因此，設(shè)備制造廠家的主要設(shè)計(jì)議題之一是設(shè)計(jì)一個(gè)完全剛性和穩(wěn)定的探頭，確保探頭不會(huì)受到電機(jī)、傳送帶、自動(dòng)剔除裝置、溫度變化、以及金屬探測(cè)器附近的任何機(jī)械振動(dòng)的影響。

為獲得最佳金屬檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)器的孔徑外圍應(yīng)有一個(gè) “無(wú)金屬區(qū)（MFZ）”，這個(gè)區(qū)域應(yīng)該沒(méi)有任何金屬?！盁o(wú)金屬區(qū)”的大小詳見(jiàn)廠家的說(shuō)明書(shū)。

3.3影響金屬探測(cè)器靈敏性的因素

3.3.1金屬種類(lèi)

金屬可分為黑色金屬、有色金屬或不銹鋼。檢測(cè)的難易程度取決于金屬異物的磁導(dǎo)率（即磁化的難易程度）以及金屬異物的電導(dǎo)率。

如果污染黑色金屬，那么它既是磁性的又是良好的導(dǎo)電體，因此很容易被檢測(cè)到。

有色金屬是非磁性的，但它們是良好的電導(dǎo)體，這意味著它們?cè)诟稍锏沫h(huán)境中相對(duì)容易檢測(cè)到，但在潮濕的環(huán)境中相對(duì)不容易檢測(cè)到，因?yàn)樗鼈兪欠谴判缘模?/p>

不銹鋼有許多不同的等級(jí)，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(dǎo)電性也是可變的，檢測(cè)的難易程度不確定。

304/316不銹鋼沒(méi)有磁性且導(dǎo)電性差，不容易檢出，當(dāng)產(chǎn)品潮濕、含鹽量高，可檢測(cè)性會(huì)進(jìn)一步受到阻礙。

3.3.2金屬形狀及定向效應(yīng)

如果金屬是非球形顆粒，例如金屬絲，通過(guò)金屬探測(cè)器，與另一個(gè)方向相比，當(dāng)以一個(gè)特定方向通過(guò)時(shí)，它會(huì)更容易檢測(cè)到，這被稱(chēng)為“定向效應(yīng)”。

表1金屬絲方向檢測(cè)的難易程度

圖1金屬絲方向示意圖

只有當(dāng)金屬絲的直徑小于金屬探測(cè)器的球面靈敏度時(shí)，定向效應(yīng)才明顯。

例如，將金屬檢測(cè)器靈敏度設(shè)置為1.5mm直徑，只有直徑小于1.5mm的電線才會(huì)顯示定向效果。如果金屬檢測(cè)器靈敏度提高到1.0mm，只有直徑小于1.0mm 的電線才會(huì)出現(xiàn)定向效果。

表2靈敏度對(duì)金屬異物檢測(cè)影響

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(zhǎng)才能保證檢測(cè)到。在2.0毫米的靈敏度下，這將增加至26毫米的長(zhǎng)度，然后才能保證檢測(cè)到?？梢钥闯?，金屬檢測(cè)器靈敏度的微小變化將對(duì)檢測(cè)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(cè)器的孔徑越小，檢測(cè)的靈敏度越高。（但是孔徑大小與產(chǎn)品有關(guān)，大包裝產(chǎn)品當(dāng)然需要大孔徑）

表3靈敏度對(duì)金屬異物檢測(cè)影響

圖2顯示了一個(gè)典型的金屬探測(cè)器。 幾何中心（位置 1）是探測(cè)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(diǎn)將介于兩者之間（例如位置 2）。 這種現(xiàn)象被稱(chēng)為“靈敏度梯度”。

圖2金屬探測(cè)器幾何中心位置示意圖

（4）環(huán)境條件

金屬探測(cè)器會(huì)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(dòng)和溫度波動(dòng)。在高靈敏度下操作時(shí)，這些影響會(huì)變得更加嚴(yán)重。

烤箱、冷凍隧道和熱水沖洗都會(huì)產(chǎn)生熱沖擊，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的檢出信號(hào)。除非采用良好的設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)消除這些問(wèn)題，否則唯一的解決方案是降低檢測(cè)器的靈敏度。

（5）檢測(cè)速度

檢測(cè)速度取決于金屬探測(cè)器的孔徑高度，例如125毫米的孔徑，最大檢測(cè)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(duì)容易檢測(cè)?？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(yùn)行的檢測(cè)器，它們提供高水平的整體靈敏度，尤其擅長(zhǎng)檢測(cè)不銹鋼。

鮮肉、家禽、奶酪、魚(yú)等濕產(chǎn)品的導(dǎo)電性好于干產(chǎn)品，因此濕產(chǎn)品會(huì)增加檢出難度。但任何產(chǎn)品確切的導(dǎo)電性都無(wú)法從基于鹽分、水分或pH值等數(shù)據(jù)中計(jì)算出來(lái)，即無(wú)法基于產(chǎn)品的特性計(jì)算金屬探測(cè)器的靈敏度，因此金屬探測(cè)器制造商應(yīng)提供這項(xiàng)服務(wù)。

（7）自動(dòng)產(chǎn)品補(bǔ)償

產(chǎn)品的包裝規(guī)格、干濕度等均會(huì)對(duì)靈敏度造成影響，沒(méi)有自動(dòng)產(chǎn)品補(bǔ)償功能的金屬探測(cè)器，當(dāng)更換產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)針對(duì)不同的產(chǎn)品調(diào)整檢測(cè)器的設(shè)置（即使有自動(dòng)補(bǔ)償功能的探測(cè)器也可能需要手動(dòng)調(diào)整，只不過(guò)調(diào)整相對(duì)簡(jiǎn)單）。

04? 金屬探測(cè)儀的靈敏度確定

我國(guó)現(xiàn)有的食品標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)法規(guī)并沒(méi)有規(guī)定金屬異物大小。

美國(guó)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(jiān)硬或尖銳異物的摻假》中規(guī)定“禁止銷(xiāo)售含有 7-25 mm 堅(jiān)硬或尖銳異物的即食食品”。

該指南也提到：如果目標(biāo)消費(fèi)者是特殊人群，如嬰幼兒、手術(shù)患者、老年人，小于7 mm的異物也屬于安全風(fēng)險(xiǎn)，禁止銷(xiāo)售。

通常，根據(jù)金屬探測(cè)儀使用的不同技術(shù)，建議的靈敏度如下：

表4常規(guī)金屬探測(cè)靈敏度

表5使用超高調(diào)諧頻率技術(shù)的金屬探測(cè)靈敏度

注：適用于干產(chǎn)品。

表6使用MSF技術(shù)的金屬探測(cè)靈敏度

注1：使用多同步頻率（Multi Simultaneous Frequency簡(jiǎn)稱(chēng)MSF）技術(shù)金屬探測(cè)靈敏度

該技術(shù)同時(shí)使用2個(gè)或更多頻率工作，其中至少一個(gè)頻率在高頻模式下工作，盡可能的消除產(chǎn)品抑制信號(hào)導(dǎo)致的檢測(cè)誤差。

注2：適用于濕產(chǎn)品。

05? 金屬探測(cè)器的安裝和調(diào)試

在金屬探測(cè)器進(jìn)行首次安裝和調(diào)試時(shí)，需要注意一下方面，首先要保持無(wú)金屬區(qū)，確保探測(cè)器的無(wú)金屬區(qū)遠(yuǎn)離所有金屬。其次要減少振動(dòng)和機(jī)械沖擊影響，盡量確探測(cè)器不受到振動(dòng)和機(jī)械沖擊的影響。在無(wú)法避免此類(lèi)情況的情況下，應(yīng)盡一切努力將這些影響降至最低。然后預(yù)防電磁干擾(EMI)影響，探測(cè)器不應(yīng)安裝在任何可能發(fā)射電磁干擾(EMI)的設(shè)備附近，例如無(wú)線電發(fā)射器、逆變器和變速驅(qū)動(dòng)器等。最后要有穩(wěn)定的電源，為探測(cè)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(huì)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生不利影響，以至于系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，例如錯(cuò)誤的檢出。

06? 金屬探測(cè)器關(guān)鍵控制點(diǎn)的確認(rèn)

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(jìn)行控制，通常列為關(guān)鍵控制點(diǎn)（CCP），金屬探測(cè)器必須在安裝時(shí)由制造商進(jìn)行確認(rèn)。

制造商通過(guò)提供客觀證據(jù)表明金屬探測(cè)器已滿足特定預(yù)期用途或應(yīng)用的要求。

如果隨后發(fā)生重大變更（移動(dòng)金屬探測(cè)器位置或更換產(chǎn)品），則應(yīng)對(duì)金屬探測(cè)器實(shí)施重新確認(rèn)。

07? 金屬探測(cè)器關(guān)鍵控制點(diǎn)的驗(yàn)證

金屬探測(cè)器驗(yàn)證，通過(guò)測(cè)試來(lái)完成，目的是確保自上次成功測(cè)試以來(lái)探測(cè)器的性能水平?jīng)]有顯著變化。這些變化可能會(huì)由于以下變化而發(fā)生：

機(jī)器設(shè)置（相位設(shè)置）；產(chǎn)品信號(hào)；金屬探測(cè)器功能；金屬探測(cè)器使用周期等。

7.1測(cè)試樣品

使用三種污染物類(lèi)型進(jìn)行監(jiān)測(cè)測(cè)試，即黑色金屬、有色金屬和不銹鋼（假設(shè)它們都是潛在的異物）。

測(cè)試樣品最好是公司危害識(shí)別確定的實(shí)際材料類(lèi)型，例如鐵、黃銅、鋁和316不銹鋼，而不僅僅是通用名稱(chēng)（例如不銹鋼），這是因?yàn)樗鼈兊拇艑?dǎo)率和電導(dǎo)率存在差異。

7.2測(cè)試包的制作

如果可行，最好是制作測(cè)試包，即將測(cè)試卡固定在包裝成品上用于測(cè)試。注意可以使用彩色膠帶對(duì)測(cè)試包予以區(qū)分（與合格的包裝成品）。測(cè)試卡應(yīng)放在測(cè)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(cè)試樣品的定位

測(cè)試樣品的首選位置是最不可能被檢測(cè)到的位置，可以是包裝的前部、中部或后部；測(cè)試樣品應(yīng)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(cè)試次數(shù)

這將取決于多種因素，取決于食品企業(yè)準(zhǔn)備承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)水平。

作為一個(gè)推薦的建議：可以考慮按照計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序 第1部分：按接收質(zhì)量限（AQL）檢索的逐批檢驗(yàn)抽樣計(jì)劃（GB 2828.1-2012）確定測(cè)試次數(shù)：例如：

選擇一般檢驗(yàn)水平Ⅱ，AQL 2.5（%）（附2）；

（2）每小時(shí)檢測(cè)3200個(gè)包裝成品；

（3）查表K（測(cè)試次數(shù)）=125（附3）。

這僅是建議，食品企業(yè)應(yīng)按照自己的風(fēng)險(xiǎn)水平確定測(cè)試次數(shù)。

7.5記憶測(cè)試

某些食品企業(yè)的客戶要求實(shí)施記憶測(cè)試：包括3個(gè)測(cè)試樣品和2個(gè)沒(méi)有金屬異物的測(cè)試樣品。

附1某企業(yè)金屬檢測(cè)HACCP計(jì)劃表

附2樣本量字碼

附3.正常檢驗(yàn)一次抽樣方案

附4：某國(guó)際公司供應(yīng)商的金屬異物評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

除腌制鮮禽類(lèi)、預(yù)洗、預(yù)切割農(nóng)產(chǎn)品之外的所有產(chǎn)品：

1.5mm 含鐵檢測(cè)卡（Fe）

2.5mm 316級(jí)不銹鋼檢測(cè)卡（SUS 316）

2.0mm 非鐵*檢測(cè)卡(Non-Fe)

腌制或冰鮮鮮禽類(lèi)：

3.0mm 含鐵檢測(cè)卡（Fe）

4.5mm 316級(jí)不銹鋼檢測(cè)卡（SUS 316）

3.5mm 非鐵*檢測(cè)卡(Non-Fe)

預(yù)洗、預(yù)切割農(nóng)產(chǎn)品：

2.5mm 含鐵檢測(cè)卡（Fe）

3.5mm 316級(jí)不銹鋼檢測(cè)卡（SUS 316）

3.0mm 非鐵*檢測(cè)卡(Non-Fe)