Détectez les fuites de colis et de conteneurs grâce à la technologie QCL

Oct 15, 2023

Peter Watmough, chef de produit mondial Emerson pour la détection des fuites

Le système de détection de fuites d'emballage Rosemount CT4215 d'Emerson utilise une technologie sophistiquée utilisée dans les applications pétrolières et gazières, adaptée pour détecter les fuites dans les applications MAP pour aliments et boissons, canettes et bouteilles à des vitesses de ligne.

Photo gracieuseté d'Emerson

Les ingénieurs d'Emerson ont créé un dispositif de détection capable de détecter les fuites de gaz dans les bouteilles, les canettes et les emballages sous atmosphère modifiée (MAP) à des vitesses de ligne, en utilisant la technologie laser développée par Cascade Technologies, une spin-off de l'Université de Strathclyde basée à Stirling, en Écosse.

Lorsqu'Emerson a acquis Cascade et ses analyseurs de gaz et systèmes de surveillance des émissions de gaz basés sur le laser Quantum Cascade (QCL) en 2014, Emerson leur a trouvé de nombreuses applications dans les domaines du pétrole et du gaz, des essais automobiles, du traitement chimique et de la surveillance continue des émissions. En fait, selon Peter Watmough, responsable mondial des produits de détection des fuites, Emerson a expédié plusieurs centaines d'unités sur divers marchés, utilisant plus de 4 500 QCL.

Comme d’autres histoires dans le passé, l’industrie agroalimentaire dispose désormais d’une technologie qui a été utilisée dans d’autres industries, mais qui a dû être adaptée pour fonctionner dans notre industrie. Et c'est là que l'innovation entre en jeu. Les ingénieurs d'Emerson avaient besoin de créer des têtes de détection spécialisées pour différents styles et applications d'emballage de produits alimentaires et de boissons.

Ce travail a abouti à un appareil, le système de détection de fuites d'emballage Rosemount CT4215, qui accueille des têtes personnalisables pour les plateaux, les sachets, les sacs, les bouteilles et les boîtes, et peut mesurer le dioxyde de carbone et d'autres gaz utilisés dans le MAP. En fait, explique Watmough, le capteur peut détecter les fuites dues aux microfissures des bouteilles de vodka. J'ai demandé à Watmough de fournir quelques détails supplémentaires.

FE : En quelques mots, comment fonctionne cette technologie ?

Peter Watmough : Le système utilise un laser à cascade quantique gazouillé dans le cadre de son système de mesure. Les lasers QCL peuvent créer un faisceau laser avec une longueur d'onde très étroite sélectionnée pour être absorbée par le gaz détecté. Le gazouillis ou l'impulsion du laser très rapidement, en moins de 10 nanosecondes, permet d'utiliser plusieurs lasers efficacement en même temps, permettant ainsi de détecter plusieurs gaz.

Le pack de test passe à travers une tête d'échantillon qui aspire l'air et tout gaz qui fuit dans une cellule d'échantillon. Il s'agit d'une boîte scellée avec des miroirs hautement polis à chaque extrémité, conçus pour réfléchir le faisceau et augmenter la longueur du trajet, augmentant ainsi considérablement la sensibilité. Lorsque le laser traverse la cellule, une partie de la lumière laser est absorbée par le gaz d’intérêt. La quantité absorbée est alors liée à un taux de fuite. Si le taux de fuite est supérieur aux spécifications, le pack est automatiquement rejeté.

FE : J'ai mentionné que vous aviez quelques adaptations à faire pour les applications liées à l'alimentation et aux boissons. Pouvez-vous décrire cela plus en détail ?

Ce qui est : Le laser QCL breveté et gazouillé est au cœur du système. Cela ne change que lorsque le gaz détecté change et ne nécessite aucune maintenance ou autre adaptation. L’innovation réside dans la conception de têtes d’échantillons pouvant être utilisées avec une gamme très diversifiée d’emballages.

Par exemple, les paquets de viande peuvent avoir besoin d'un matériau de rouleau souple et souple pour presser doucement le paquet afin de forcer le gaz à travers les trous d'épingle ou les espaces de soudure. Les boîtes de vodka ont besoin d'un arc sous lequel passer pour détecter les fuites d'alcool, tandis que les fûts de whisky et les sacs de viande peuvent utiliser un système de baguette. Le défi posé par cette diversité est passionnant, car il permet encore plus d’innovation basée sur notre plateforme QCL chirped de base.

FE : Pour les bouteilles en verre avec bouchon, le système « renifle-t-il » le joint du bouchon ? Et les bouteilles en plastique ?

Ce qui est : Dans toutes nos applications de détection de fuites, nous utilisons un système qui examine l'ensemble d'un emballage pour garantir que nous capturons chaque fuite. Par exemple, dans les bouteilles, cela se fait via une arche située au-dessus de la ligne qui permet aux conteneurs de passer un à un.