La très grande majorité des systèmes d'inspection par rayons X sont installés au niveau du conditionnement, en fin de ligne de production. Mais certains industriels mettent parfois en place une machine en réception ou avant l'emballage pour vérifier l'absence de bouts d'os par exemple.

I l y a quelques années,un habitant d'Annemasse (Haute-Savoie) a découvert une tête et le corps broyé d'une souris dans une boîte de haricots verts, ou une mère de famille s'est retrouvée face à une grenouille morte au beau milieu de sa salade dans une chaîne de restauration située à Lomme (Nord). Selon l'association 60 millions de consommateurs, qui reçoit régulièrement des courriers à ce sujet, il n'est pas rare de découvrir un «corps étranger» (cheveu, bris de verre, bout d'os, de métal ou de plastique) dans un produit alimentaire. Même si cela ne fait pas à chaque fois la une des médias, on peut très facilement imaginer les retombées négatives possibles sur l'image de la marque du produit alimentaire en question.

C'est d'abord pour ces raisons de sécurité et, plus généralement de qualité des produits fabriqués, que les industriels de l'agroalimentaire recherchent des moyens leur permettant de détecter le moindre corps étranger et donc de garantir l'absence totale de contaminants. Ça, c'est pour la théorie. En parallèle de ces exigences, les mêmes industriels doivent respecter des réglementations et des normes internationales, telles que l'analyse des risques et points de contrôle critiques ( Hazard Analysis Critical Control Points ou HACCP), la norme ISO 22000 – Management de la sécurité des denrées alimentaires, les référentiels British Retail Consortium (BRC) Food et International Featured Standards (IFS) Food ou encore le protocole de certification Foundation for Food Safety Certification (FSSC) 22000 qui est basé sur la norme ISO 22000 et est reconnu par l'Initiative mondiale pour la sécurité des aliments (GFSI).

Il y a encore une vingtaine d'années, les seuls moyens réellement mis en œuvre par les industriels de l'agroalimentaire pour dénicher les corps étrangers s'appuyaient sur une seule et unique technique. « Il s'agissait de la détection de métaux, qui représentait un marché très important à l'époque.Mais,pour pallier certaines limites de cette technique – il est en effet impossible de détecter du verre dans le verre ou une feuille d'aluminium dans le produit, par exemple –, on a commencé à parler des premiers systèmes d'inspection par rayons X dans les années 1990 », se souvient Éric Bertrand, chef produits et marché agroalimentaire au sein de la division Product Inspection de Mettler-Toledo France. Mais ces tout premiers systèmes n'ont pas suscité un grand engouement de la part de l'industrie agroalimentaire, en raison notamment de l'utilisation d'une source de rayons X.

C'est pour des raisons de sécurité et, plus généralement, de qualité des produits, bien souvent imposées par un éventail de réglementations et de normes, que les industriels de l'agroalimentaire recherchent des moyens leur permettant de détecter le moindre corps étranger. Et de plus en plus souvent, ils utilisent l'inspection par rayons X.

« Les machines n'étaient pas du tout performantes et faciles d'utilisation, et elles étaient aussi très chères,leur prix s'élevant facilement à 100 000 ou 120 000 euros , ajoute Nicolas Prompt, directeur commercial de Loma Systems France. C'est l'amélioration des algorithmes de traitement des images, associée surtout à des PC bien plus performants, la réduction de la taille des composants et la baisse des prix, qui ont fait changer la situation il y a un peu moins de dix ans. » Hasan Uygul,Business Manager XRay chez Wipotec, groupe allemand auquel appartient OCS, rappelle que « les produits alimentaires sont “vivants”, aucune pizza ne ressemble à une autre. Comparer deux images rayons X n'a donc pas de sens ; il faut comparer pixel par pixel ». La majorité des acteurs ont ainsi commencé à voir les premières demandes en inspection par rayons X en ligne durant les années 2000. « Si l'installation de la première machine en France remonte à 1996 chez nous,il y a eu ensuite une demande importante en agroalimentaire, avec d'abord les “conserveurs”, qui n'avaient en fait aucune autre solution pour détecter la présence de pierres, et les grandes sociétés qui avaient les moyens financiers et humains pour investir », constate Marc Kleinholtz, chargé d'affaires chez HTDS, distributeur français de l'italien Dylog.

Forte demande de l'inspection par rayons X

La demande s'est poursuivie avec l'exigence de certains pays –le Japon, par exemple, impose de tout contrôler– et avec un niveau de qualité toujours plus élevé. « Le déclencheur de cette large diffusion,ce sont les nouvelles réglementations IFS qui ont contraint à beaucoup plus de contrôles et de garantie des produits de la part des industriels », confirme Thierry Michelet, gérant d'ATM Vision. « Aujourd'hui, de plus en plus de petites sociétés se mettent à l'inspection par rayons X en ligne, souvent contraintes par leurs clients. Plus il existe d'applications, meilleure est la sensibilité des systèmes commercialisés sur le marché », indique Marc Kleinholtz. Du côté du français ATM Vision, « c'est en 2005 que nous avons installé la première machine par rayons X, une machine existante personnalisée pour des besoins spécifiques en agroalimentaire. Si nous étions un intégrateur jusque-là, nous avons ensuite développé nos propres matériels, en se démarquant d'ailleurs d'un secteur agroalimentaire très concurrentiel », explique Thierry Michelet, pour qui le marché de l'inspection par rayons X en ligne est aujourd'hui arrivé à son état de l'art, d'où des gains plus au niveau des coûts que des performances.

« D'où la phase actuelle de démocratisation auprès des industriels, sans oublier les contraintes toujours plus nombreuses et fortes des distributeurs notamment », renchérit Nicolas Prompt (Loma Systems France). Pour Éric Bertrand (Mettler-Toledo France), « nous sommes entrés depuis deux ans dans une mutation du marché, avec une forte accélération de la demande.Les industries de l'agroalimentaire qui ont beaucoup investi, telles les industries laitières, remplacent les détecteurs de métaux par des systèmes d'ins-pection par rayons X,voire choisissent d'emblée cette technique,associée parfois à des détecteurs de métaux, pour les nouvelles lignes, en particulier les lignes dites “enfants” ».

Pour en terminer sur le marché de l'inspection par rayons X industrielle, la société d'analyse américaine Global Industry Analysts prévoit un marché mondial de 718,3 millions de dollars en 2022, tous secteurs confondus, alors que la société estimait le même marché à 591,9M$ en 2017 (étude réalisée en 2011). Avec une croissance de l'ordre de 10 à 20% par an en France, affirme même un fabricant. « Le marché de l'inspection par rayons X dans l'agroalimentaire se caractérise également par la présence de pas mal d'acteurs, notamment des fabricants européens et japonais.Mais seuls quatre à cinq sont réellement sérieux », affirme Benjamin Huet, responsable Radioprotection & QSE chez Ishida France. Parmi les nombreux acteurs, on peut ainsi citer: les japonais Anritsu Infivis, distribué en France par BFR Groupe, et Ishida, l'italien Dylog, le britannique Loma Systems, l'américano-suisse Mettler-Toledo, les allemands Minebea Intec (anciennement Sartorius Intec) et OCS, les américainsThermo Fisher Scientific etVJTechnologies, etc.

S'affranchir des emballages métalliques

Mais qu'est ce qui suscite tant d'intérêt pour l'inspection par rayons X dans la détection de corps étrangers en ligne de la part des industriels de l'agroalimentaire? Le premier avantage d'une machine à rayons X, comparée à un détecteur de métaux, est la possibilité de contrôler des contenants en métal. « Après la fermeture d'un emballage métallique, un détecteur de métaux ne peut plus fonctionner. Et en présence de barquettes, de moules ou de poches en aluminium, ce dernier affiche des résultats très médiocres », rappelle Thierry Michelet (ATM Vision). Le deuxième avantage est le très large éventail de corps susceptibles d'être détectés par des rayons X. Des petits morceaux de métal, du verre pur ou plombé – plus le verre est plombé, plus c'est facile d'ailleurs–, des cailloux, des pierres, de la céramique, des bouts d'os, certains plastiques présentant une densité élevée et une taille suffisamment importante, etc. Tous ces éléments peuvent être détectés par les rayons X. Pouvoir détecter des morceaux de métal est d'autant plus essentiel que les installations dans les usines agroalimentaires sont toutes en acier inoxydable pour des raisons d'hygiène. Il faut donc s'assurer qu'une éventuelle vis ou un petit bout d'une lame ne se retrouve pas dans les produits. Il faut savoir que la taille minimale d'un corps étranger pouvant être détecté est de l'ordre de 0,5 mm avec de l'acier inoxydable (selon la densité du produit), de 2mm avec le verre et les cailloux, et de 2 à 3mm avec les os (présence de calcium). « Contrairement à la détection de métaux, l'inspection par rayons X n'est pas assujettie à l'effet “produit”, à savoir un produit alimentaire humide,surgelé ou à forte énergie », ajoute Nicolas Prompt. « Les machines à rayons X sont de très bons détecteurs de métaux, surtout dans les produits humides conducteurs,car ils ne sont pas sensibles à l'humidité relative de ces produits », insiste Éric Bertrand (Mettler-Toledo France). On imagine ainsi facilement que tous les industriels de l'agroalimentaire sont intéressés, aussi bien ceux produisant du fromage, de la viande, des produits en vrac (céréales,légumes),des yaourts, des biscuits, des plats cuisinés et autres produits emballés. « Nous couvrons presque 100 % des produits destinés aux linéaires. Neuf systèmes d'inspection par rayons X sur dix sont installés au niveau du conditionnement,en fin de ligne de production (juste avant la livraison au client), car il n'y a normalement plus de risque qu'un corps étranger puisse pénétrer après l'étape de l'emballage », explique Marc Kleinholtz (HTDS). « Certains industriels mettent parfois en place une machine à rayons X en réception ou avant l'emballage pour vérifier l'absence de bouts d'os par exemple », signale Benjamin Huet (Ishida France). Ou encore pour assurer la protection d'autres machines sur la ligne de production.

Les principales évolutions ont porté ces dernières années sur le logiciel et les composants électroniques, ce qui a permis de réduire significativement la puissance des sources de rayons X. Si, auparavant, il fallait une puissance de 500 W pour traverser une épaisseur de 10 cm d'eau, seuls 100 W suffisent aujourd'hui.

Les systèmes d'inspection par rayons X en ligne permettent d'obtenir d'autres types d'informations. Comme l'analyse de la forme des emballages, l'absence d'un chocolat dans une alvéole, la présence et le bon positionnement d'étiquettes ou de codes. Sans oublier l'association à une trieuse pondérale.

Des puissances de génération réduites

Au-delà de la détection proprement dite de corps étrangers, les systèmes d'inspection par rayons X en ligne permettent par ailleurs aux utilisateurs d'obtenir d'autres types d'informations.

« Comme on travaille à partir d'une image, il est ainsi possible d'analyser la forme des emballages – une boîte déformée sera éjectée –, s'il manque du produit dans un yaourt – le niveau de gris de l'image sera alors différent – ou l'absence d'un gâteau dans une barquette ou d'un chocolat dans une alvéole », indique Benjamin Huet (Ishida France). « La vision intégrée à nos systèmes SC-V permet de contrôler la présence et le bon positionnement d'étiquettes ou de codes. Et le regroupement avec une trieuse pondérale assure aussi un gain de place »,ajoute Hasan Uygul (Wipotec).

Tous ces avantages n'ont été rendus possibles que grâce aux évolutions réalisées par les fabricants de systèmes d'inspection par rayons X. « Les principales évolutions ont porté ces dernières années sur le logiciel et les composants électroniques (en particulier les photodiodes), ce qui a permis de réduire significativement la puissance des sources de rayons X. Si, auparavant, il fallait une puissance de 500W pour traverser une épaisseur de 10 cm d'eau,seuls 100W suffisent aujourd'hui », explique Marc Kleinholtz (HTDS). « On s'affranchit par ailleurs de plus en plus des systèmes de refroidissement – seul 1 % des rayons X servent à la détection, les 99 % autres se transformant en chaleur –,et notamment de la circulation d'huile, qui complique la conception et accroît la maintenance. Avec un générateur électrique à rayons X de 100W scellé, une simple climatisation suffit désormais,d'où un risque de pannes et un coût moindres »,ajoute Éric Bertrand (Mettler-Toledo France).

La réduction de la puissance générée a eu une autre conséquence avantageuse, à savoir la réduction des coûts: on est passé de 30000e pour un générateur de 1500W (sans compter la lampe et les photodiodes, soit un total de 50000e) à seulement 8000e pour le bloc entier. Au niveau des systèmes d'inspection par rayons X complets, les prix s'étendent d'une dizaine de milliers d'euros à environ 70000e, voire jusqu'à 200000e pour certains modèles très haut de gamme. « Chez Ishida,le principal axe deR&D a été,ces dernières années,de développer notre gamme avec des machines moins chères, telles que la série IX-EN », indique d'ailleurs Benjamin Huet (Ishida France). Même tendance du côté d'OCS: « Nous avons développé la série économique SC-E dotée d'un détecteur à photodiodes de 0,4mm de résolution,et non une caméra comme les autres séries,de trois hauteurs de travail (750-850, 800-900 ou 850950mm), un package logiciel complet en option »,explique Hasan Uygul (Wipotec).

Les fabricants ont également tendance à standardiser leur offre, avec une gamme d'options disponibles (vérin pneumatique, bac de récupération, etc.), au détriment de machines spécifiques. Parmi les autres évolutions matérielles, citons entre autres l'amélioration de la sensibilité des détecteurs –un facteur trois à cinq par rapport aux anciennes générations–, l'apparition de modèles triples ou multi-vues et d'une nouvelle conception. « L'originalité de notre nouveau modèle X3750, conçu pour l'inspection du verre dans le verre, réside dans la présence d'un seul faisceau incliné (technologie Optimum Beam Geometry ou OBG) et non plus de plusieurs faisceaux verticaux et horizon-taux. Ce qui permet de couvrir le fond bombé des pots sans zone d'ombres et de simplifier par la même occasion la machine et sa maintenance », explique Éric Bertrand (Mettler-Toledo France).

Si, avec les générations précédentes, les opérateurs devaient être parfaitement formés pour tirer pleinement profit des fonctionnalités des machines, les fabricants proposent aujourd'hui des programmes d'auto-apprentissage du produit à inspecter. 95 à 97 % des applications sont ainsi couvertes, avec des opérateurs n'ayant qu'un minimum de connaissance.

Le rôle essentiel du logiciel

Mais les fabricants ont surtout porté leurs efforts de R&D sur la partie logicielle des systèmes d'inspection par rayons X en ligne. « Grâce aussi à la qualité accrue des photodiodes, les nouveaux algorithmes permettent d'exploiter encore mieux les images. Et, en plus des logiciels standard, nous pouvons développer des outils sur mesure pour, par exemple, contrôler la présence d'une fève dans des galettes des rois, son positionnement (pas au centre),si la fève avec une forme particulière n'est pas cassée », indique Marc Kleinholtz (HTDS).Toutes les personnes interrogées s'accordent sur le fait que c'est le logiciel qui fait la performance d'une machine. Rappelons que les systèmes d'inspection par rayons X peuvent fournir d'autres analyses.

Si, avec les générations précédentes, les opérateurs devaient être parfaitement formés pour tirer pleinement profit des fonctionnalités des machines, « nous proposons aujourd'hui des programmes d'auto-apprentissage du produit à inspecter. 95 à 97 % des applications sont ainsi couvertes,avec des opérateurs n'ayant qu'un minimum de connaissance », constate Nicolas Prompt (Loma Systems France). L'amélioration de l'ergonomie, et plus généralement de la simplicité d'utilisation, passe également par l'intégration d'interfaces USB et Ethernet, de bus de terrain et/ ou de serveurs Web, pour récupérer l'historique des derniers contrôles sur clé USB, prendre la main sur une machine à distance ou automatiser un process.

Beaucoup de personnes pensent qu'une fois contrôlés par rayons X, les produits n'auront plus aucun corps étranger. Mais ils se trompent car les systèmes d'inspection par rayons X ne détectent pas 100 % des corps étrangers. D'où, sur certaines lignes de production, la combinaison d'un détecteur de métaux et d'une machine à rayons X.

Au vu des bénéfices que peuvent retirer les industriels de l'agroalimentaire de l'inspection par rayons X et de la de-mande en forte progression, on pourrait s'attendre à ce que cette technique supplante complètement et définitivement la détection des métaux dans les années à venir. « Beaucoup de personnes pensent qu'une fois contrôlés par rayons X, les produits n'auront plus aucun corps étranger. Mais ils se trompent car les systèmes d'inspection par rayons X ne détectent pas 100 % des corps étrangers », affirme Thierry Michelet (ATM Vision). Il suffit qu'un corps ait une densité inférieure à celle du produit à contrôler pour que celui-là ne soit pas détecté. C'est le cas des bouts de bois ou de carton, des cheveux, des insectes, des cartilages (corps mou), des morceaux de plastique léger. « Il est facile à savoir ce qui est détectable ou non : tout corps flottant à la surface du produit ne l'est pas », résume Nicolas Prompt (Loma Systems France). Á cela s'ajoutent d'autres paramètres, tels que la stabilité, l'hétérogénéité, ou l'homogénéité du produit à inspecter, qui interviendront dans la possibilité de détecter plus ou moins facilement un corps étranger.

Il existe par ailleurs une autre limitation des systèmes d'inspection par rayons X, ou en tout cas une contrainte assez lourde pour certains industriels. Il s'agit, pour chaque industriel, de l'obligation de déclarer ses générateurs électriques de rayons X (numéro d'approbation pour une machine donnée) auprès de l'Autorité de sûreté nucléaire (ASN). « Il faut d'abord que les machines soient conformes à la norme française NF C 74100. L'utilisateur doit ensuite monter un dossier, le déposer à l'ASN et attendre l'autorisation de l'ASN avant la mise en service », explique Marc Kleinholtz (HTDS). Un contrôle doit par la suite être réalisé une fois par an par un organisme tel qu'Apave, BureauVeritas ou Dekra. « Enfin, l'industriel doit disposer en interne d'une personne compétente en radioprotection (PCR) », ajoute Éric Bertrand (Mettler-Toledo France). Les fabricants, eux, doivent faire certifier les générateurs électriques à rayons X et disposer d'une PCR.

Ce n'est pas une technique universelle

Même si cela impose effectivement des contraintes particulières lors des opérations de maintenance et de remplacement, ainsi que des coûts de gestion supplémentaires, « au quotidien, les machines à rayons X ne posent pas de problème aux opérateurs travaillant à proximité, car le risque reste confiné à l'intérieur », affirme Benjamin Huet (Ishida France). Si l'on indiquait auparavant que le coût des systèmes d'inspection par rayons X avait significativement baissé en une vingtaine d'années, il n'en demeure pas moins qu'une machine à rayons X reste toujours plus chère à l'achat qu'un détecteur de métaux. D'autant que « des progrès ont aussi été faits du côté des détecteurs de métaux, en particulier au niveau des logiciels (plus d'équations, par exemple), d'où de meilleurs contrastes en agroalimentaire », signaleThierry Michelet (ATMVision).

Cela n'étonnera donc personne que les deux techniques soient parfois associées sur une même ligne de production, en particulier les lignes dites «baby food», toujours pour une protection maximale. Pour Benjamin Huet (Ishida France), « si les industriels vont continuer,les cinq années à venir, à s'équiper de systèmes d'inspection par rayons X, les détecteurs de métaux existeront encore quelques années. »

Ce que confirme Hasan Uygul (Wipotec): « L'inspection par rayons X ne remplacera pas la détection de métaux. Mais nous voyons une croissance importante chaque année, de plus en plus d'industriels et de pays s'y convertissent. » « Nous vivons de belles années et de beaux jours (projets) sont encore prévus, avec notamment des développements à venir sur des détecteurs à multi-énergie », affirme en conclusion Marc Kleinholtz (HTDS). Et Nicolas Prompt (Loma Systems France) de conclure : « Nous sommes persuadés que la détection de demain sera les rayons X et que le marché va continuer à croître ».