Rileva perdite di confezioni e contenitori con la tecnologia QCL

Oct 15, 2023

Peter Watmough, responsabile prodotto globale per il rilevamento delle perdite di Emerson

Il sistema di rilevamento perdite di imballaggi Rosemount CT4215 di Emerson si avvale di una sofisticata tecnologia utilizzata nelle applicazioni petrolifere e del gas, adattata per rilevare perdite nelle applicazioni MAP per alimenti e bevande, lattine e bottiglie a velocità di linea.

Foto per gentile concessione di Emerson

Gli ingegneri di Emerson hanno creato un dispositivo di rilevamento in grado di rilevare perdite di gas in bottiglie, lattine e imballaggi in atmosfera modificata (MAP) alla velocità della linea, utilizzando la tecnologia laser sviluppata da Cascade Technologies, uno spin-off dell'Università di Strathclyde con sede a Stirling, in Scozia.

Quando nel 2014 Emerson ha acquisito Cascade e i suoi analizzatori di gas e sistemi di monitoraggio delle emissioni di gas basati su laser Quantum Cascade (QCL), Emerson ne ha trovato molte applicazioni nel settore del petrolio e del gas, nei test automobilistici, nella lavorazione chimica e nel monitoraggio continuo delle emissioni. Infatti, secondo Peter Watmough, product manager globale per il rilevamento delle perdite, Emerson ha spedito molte centinaia di unità in vari mercati, utilizzando più di 4.500 QCL.

Come altre storie del passato, l'industria alimentare e delle bevande ora ha a sua disposizione una tecnologia che era in uso in altri settori, ma che necessitava di adattamento per funzionare nel nostro settore. Ed è qui che entra in gioco l'innovazione. Gli ingegneri Emerson avevano bisogno di creare teste di rilevamento specializzate per vari stili e applicazioni di confezionamento di alimenti e bevande.

Il risultato di questo lavoro è un dispositivo, il sistema di rilevamento perdite di imballaggi Rosemount CT4215, che ospita testine personalizzabili per vassoi, buste, sacchetti, bottiglie e scatole e può misurare l'anidride carbonica e altri gas utilizzati nel MAP. Infatti, afferma Watmough, il sensore è in grado di rilevare perdite dovute a micro-fessure nelle bottiglie di vodka. Ho chiesto a Watmough di fornire qualche dettaglio in più.

FE: In poche parole, come funziona questa tecnologia?

Peter Watmough: Il sistema utilizza un laser a cascata quantistica con cinguettio come parte del suo sistema di misurazione. I laser QCL possono creare un raggio laser con una lunghezza d'onda molto stretta selezionata per essere assorbita dal gas rilevato. Il cinguettio o la pulsazione del laser molto veloce, a meno di 10 nanosecondi, consente di utilizzare efficacemente più di un laser contemporaneamente, consentendo di rilevare più gas.

Il pacchetto di test passa attraverso una testa campione che aspira l'aria e le eventuali perdite di gas in una cella campione. Si tratta di una scatola sigillata con specchi altamente lucidati alle due estremità progettati per riflettere il raggio e aumentare la lunghezza del percorso, aumentando notevolmente la sensibilità. Mentre il laser attraversa la cella, parte della luce laser viene assorbita dal gas di interesse. La quantità assorbita viene quindi correlata al tasso di perdita. Se il tasso di perdita è superiore alle specifiche, il pacco viene automaticamente scartato.

FE: Ho detto che avevi qualche adattamento da fare per le applicazioni nel settore alimentare e delle bevande. Puoi descriverlo più dettagliatamente?

Watmough: Il laser QCL brevettato e cinguettato è il cuore del sistema. Questo cambia solo quando cambia il gas rilevato e non richiede manutenzione o altri adattamenti. L'innovazione sta nella progettazione di teste campione che possono essere utilizzate con una gamma molto diversificata di imballaggi.

Ad esempio, le confezioni di carne potrebbero aver bisogno di un materiale per rulli morbido e cedevole per comprimere delicatamente la confezione per forzare il gas attraverso eventuali fori di spillo o spazi di saldatura. Le scatole di vodka necessitano di un arco sotto cui passare per rilevare perdite di alcol, mentre le botti di whisky e i sacchi di carne possono utilizzare un sistema di bacchette. La sfida lanciata da questa diversità è entusiasmante, poiché consente un’innovazione ancora maggiore basata sulla nostra piattaforma QCL principale.

FE: Per le bottiglie di vetro con tappo, il sistema “annusa” il sigillo del tappo? E le bottiglie di plastica?

Watmough: In tutte le nostre applicazioni di rilevamento perdite, utilizziamo un sistema che esamina l'intero pacchetto per garantire la cattura di ogni singola perdita. Ad esempio, nelle bottiglie, ciò avviene tramite un arco che si trova sopra la linea che consente il passaggio dei contenitori uno alla volta.