第五屆全國稱重技術(shù)研討會論文集

    概述：為貫徹落實(shí)國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局即將正式頒布的《定量包裝商品計量監(jiān)督管理辦法》（2004版）。本文從自動重量分選秤的基本原理與檢測方法、到與接軌的版OIML R51建議、HACCP技術(shù)安全體系，闡述了自動重量分選技術(shù)在包裝物流品質(zhì)檢測上的發(fā)展與應(yīng)用。對從事重量分選的設(shè)計開發(fā)、檢驗(yàn)測試與用戶的選購，具有一定的指導(dǎo)作用。

    關(guān)鍵詞：OIML R51 HACCP 自動重量分選 品質(zhì)檢測

1.為什么要用自動重量分選秤

    作為世界上zui大的潛在食品消費(fèi)大國-中國而言，食品包裝業(yè)無疑是競爭力的行業(yè)之一。隨著中國改革開放與加入WTO, 世界各大食品及飲料制造*都把目標(biāo)瞄準(zhǔn)了中國食品飲料消費(fèi)的大市場。面對激烈的市場競爭,為zui大限度保護(hù)廣大消費(fèi)者的合法權(quán)益，中國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局根據(jù)法制計量組織（OIML）第R87號建議《預(yù)包裝商品凈含量》（Net Content in Packages）于1995年發(fā)布了《定量包裝商品計量監(jiān)督規(guī)定》的第43號令及隨后的“C”標(biāo)志認(rèn)證商品的檢驗(yàn)制度。OIML于2004年正式頒布了的 R87-2004建議《預(yù)包裝商品凈含量》。我國針對的 R87-2004，于2004年進(jìn)行了跟蹤，由華東國家計量測試中心負(fù)責(zé)對我國第43號令的修訂，形成了《定量包裝商品計量監(jiān)督管理辦法》（2004版）。上述文件不僅對質(zhì)量定量包裝商品的標(biāo)注凈含量允許負(fù)偏差作了規(guī)定，而且與定量包裝商品的稱重檢測設(shè)備也密切相關(guān)。法制計量組織OIML R61號《重力式自動裝料秤》和OIML R51號《自動重量分檢秤》兩個建議中的允差規(guī)定均來源于定量包裝商品凈含量允許負(fù)偏差T。而OIML R51號《自動重量分檢秤》隨著R87-2004的正式頒布，近來也加快了修訂步伐，在2004年4月提出了R51修訂稿，作為法制計量組織24個正式成員國之一的全國衡器計量技術(shù)委員會在征求了部分委員的意見后，將我國的修改意見在2004年7月及時返回到了OIML。OIML TC9/SC2工作組匯總各國意見后，于2004年10月形成了4CD（fourth committee draft）稿供表決通過。

    作為包裝物流品質(zhì)檢測線上*的計量檢測設(shè)備——自動重量分選秤的選用顯得尤為重要。下面想就自動重量分選秤功能原理及檢測方法、標(biāo)準(zhǔn)的介紹，闡述其在包裝物流品質(zhì)檢測上應(yīng)用的重要性。

2.分類與原理

    2.1 自動重量分檢秤分類及概念

    版OIML R51-2004《自動重量分檢秤》（Automatic catchweighing instrument）定義為：
“對預(yù)裝分立載荷或散狀物品單個載荷進(jìn)行稱重的自動衡器”稱作“自動重量分檢秤”，亦稱“自動重量抓捕秤”（以下簡稱分檢秤）。

    分檢秤按用途結(jié)構(gòu)可分為重量分選秤（check weigher）、重量標(biāo)簽秤（weigh labeller）、重量計價標(biāo)簽秤（weigh-price labeller）、車載式重量分檢秤（vehicle mounted catchweigher）、車輛組合重量分檢秤（vehicle incorporated catchweigher）共五類。

    上述五類秤中，自動重量分選秤（以下簡稱分選秤）目前在上zui為流行。分選秤也有“自動檢重秤”之說。無論是檢重或選別作用，分選秤都是一種對不連續(xù)的預(yù)裝分立載荷按預(yù)先設(shè)定重量范圍界限，檢驗(yàn)被稱物品重量的衡器。對不同重量的物品，根據(jù)標(biāo)稱設(shè)定差值進(jìn)行選別。

    2.2 分選秤適用性

    隨著我國人民生活水準(zhǔn)的不斷提高，食品、飲料、乳品包裝品和容器裝商品市場需求量大量增加，規(guī)模化的食品、飲料、乳品生產(chǎn)廠往往需要批量化自動流水線生產(chǎn)。分選秤檢測對象有兩類，一是預(yù)包裝商品，另一類是無包裝的物品。分選秤一般用在食品產(chǎn)品生產(chǎn)流水線上時，裝在重力式或容積式自動裝料機(jī)或灌裝機(jī)之后，用于重量分選并剔除預(yù)先設(shè)定的不合格品，或用于被稱物品重量分選的分等分級。該秤的秤量準(zhǔn)確度要高于自動裝料機(jī)或灌裝機(jī)。

    2.3分選秤結(jié)構(gòu)原理

    目前國內(nèi)外的自動重量分選秤秤體結(jié)構(gòu)均由三部分組成，*是被稱物品的前置送進(jìn)裝置（送進(jìn)皮帶）、計量裝置（計量皮帶）、剔除裝置（剔除皮帶），外觀見右圖。

    zui典型的分選秤的結(jié)構(gòu)與主要動作見表1。 

表1

3. 分檢秤計量要求（OIML R51-2004）

    3.1 準(zhǔn)確度等級
    （1）用于按OIML R87號建議《預(yù)包裝商品凈含量》要求,對預(yù)包裝商品進(jìn)行檢重的自動重量分選秤，分成4級：XI，XII，XIII，XIIII
    每一個級別中還包括一個由制造商的（x）因子，（x）的值應(yīng)是1×10 k, 2×10 k, 5×10 k,其中k是正整數(shù)、負(fù)整數(shù)或零。
    （2）用于其它自動重量分檢秤，例如重量計價標(biāo)簽秤、郵政和輸送秤，以及用于稱量散狀物品單個載荷的衡器，分成4級：Y（I），Y（II），Y（a），Y（b）
    一臺衡器既可以X類分級，也可以Y類分級。例如一臺衡器可以兩種模式操作，既可作為自動重量分選秤時以X類分級，也可作為重量計價標(biāo)簽秤時以Y類分級。

    3.2 檢定分度值（e）
    檢定分度值與檢定分度數(shù)如表2所述：

表2

    3.3 zui小稱量 （ Min ）
    zui小稱量由制造商規(guī)定。對于Y類衡器的zui小稱量不得小于下表值：

表3

    3.4 zui大允許誤差與試驗(yàn)方法
    3.4.1 自動運(yùn)行
    （1）X類衡器自動運(yùn)行zui大允許誤差
    衡器凈載荷數(shù)大于等于zui小稱量（Min）和小于等于zui大稱量（Max）時，
    A.zui大允許平均（系統(tǒng)）誤差，如下表所述：

表4

    平均（系統(tǒng)）誤差計算公式：

    式中：x_i——表示某一次的載荷示值誤差，
          x —平均誤差，
          n —稱量次數(shù)。

    B．zui大允許標(biāo)準(zhǔn)偏差（隨機(jī)誤差），如下表5，值乘以等級指示因子（x）：

表5

    對于XI和XII級，等級指示因子（x）<1；
    對于XIII級， 等級指示因子（x）≤1；
    對于XIIII級， 等級指示因子（x）>1。

    標(biāo)準(zhǔn)偏差（s）計算公式：

    （2）Y類衡器自動運(yùn)行zui大允許誤差

    大于等于zui小稱量（Min）和小于等于zui大稱量（Max）的衡器載荷，zui大允許誤差如下表所述：

表6

    （3）自動運(yùn)行試驗(yàn)載荷

    a） 試驗(yàn)載荷接近Min 和Max；
    b） 試驗(yàn)載荷接近Min 和Max之間的兩個轉(zhuǎn)折點(diǎn)，但不得在轉(zhuǎn)折點(diǎn)之上。
    注：為了能達(dá)到衡器所規(guī)定的zui大運(yùn)行率，有必要在上述四個常規(guī)載荷值中再增加一個以上的試驗(yàn)載荷。

    （4）自動運(yùn)行試驗(yàn)次數(shù)
    為了確定自動運(yùn)行時，X類衡器的平均（系統(tǒng)）誤差、標(biāo)準(zhǔn)偏差和Y類衡器的獨(dú)立誤差，連續(xù)試驗(yàn)稱量的次數(shù)應(yīng)按下表規(guī)定：

表7

    注：對于Y類衡器，試驗(yàn)稱量的次數(shù)至少為10次，除非不可能實(shí)現(xiàn)。

    3.3.2 非自動運(yùn)行（靜態(tài)）
    （1） 非自動運(yùn)行（靜態(tài)）zui大允許誤差
    對于X類、Y類衡器非自動（靜態(tài)）運(yùn)行時，大于等于zui小稱量（Min）和小于等于zui大稱量（Max）的載荷，zui大允許誤差如下表所述：

表8

    （2）非自動運(yùn)行（靜態(tài)）試驗(yàn)載荷
    在影響因子試驗(yàn)時，非自動運(yùn)行（靜態(tài)）試驗(yàn)載荷選擇原則如下：
    試驗(yàn)載荷從零加到Max，并用相似方法卸載到零點(diǎn)。在確定初始本質(zhì)誤差時，應(yīng)至少選十個不同的載荷點(diǎn)，在其它稱量試驗(yàn)時，應(yīng)至少選五個不同的載荷點(diǎn)。試驗(yàn)載荷的選擇應(yīng)包括Max、Min和zui大允許誤差轉(zhuǎn)折點(diǎn)的載荷（但不得在轉(zhuǎn)折點(diǎn)之上）。

4.分選秤選用原則

    下面結(jié)合YAMATO大和制衡株式會社推出的部分分選秤產(chǎn)品，談如何準(zhǔn)確選用與使用分選秤。首先將YAMATO產(chǎn)品部分系列參數(shù)列表如下：

    在選用分選秤時，上述參數(shù)中zui主要的是：
    （1）稱重范圍與準(zhǔn)確度關(guān)系：
    從上表中可看出，稱重規(guī)格越大（1-50kg）準(zhǔn)確度較差（±10 g）稱重規(guī)格越?。?.6-600g）準(zhǔn)確度較高（±0.02 g）。
    （2）被測物品的測量速度、長度與準(zhǔn)確度關(guān)系：
    現(xiàn)舉CSH06L型分選秤為例，速度、長度與準(zhǔn)確度關(guān)系如下圖表：

    A．速度為60件/分時：                         B. 速度為100件/分時：

被測物品長度（mm）	被測物品長度（mm）

    C. 速度為160件/分時：                         D. 速度為220件/分時：

被測物品長度（mm）	被測物品長度（mm）

    E. 速度為260件/分時：                          F. 速度為330件/分時： 

被測物品長度（mm）	被測物品長度（mm）

    （3）計量皮帶長、寬—與稱重范圍、分選準(zhǔn)確度有關(guān)。
    從上表中可看出，稱重規(guī)格大時（1-50kg），計量皮帶長1.1m寬0.6m，分選準(zhǔn)確度較低（±10 g）；稱重規(guī)格小時（0.6-600g）計量皮帶長0.65m寬0.22m，分選準(zhǔn)確度較高（±0.02 g）。

5.分選秤功能

    分選秤可完成功能：
    （1）物品種類的設(shè)定與確認(rèn)；
    （2）選別條件的設(shè)定與確認(rèn)（品種代碼、目標(biāo)基準(zhǔn)值、上限值、下限值、樣品數(shù)）；
    （3）累計數(shù)的設(shè)定與確認(rèn)（偏輕、偏重與適重品的累計）；
    （4）去皮的設(shè)定與確認(rèn)；
    （5）重量顯示方式的選擇（重量、偏差、平均值）；
    （6）動態(tài)誤差修正；
    （7）自動調(diào)零及故障報警（超計量范圍、零位出錯）等。

    典型的稱重顯示控制器顯示畫面如下：

6.如何檢測整箱與單件的重量

    在選用整箱計量的分選秤時,主要設(shè)定整箱合格品的上下限。例如，選用稱量范圍為1～10kg的分選秤，稱整箱重量為10kg的飲料，內(nèi)裝20瓶飲料。假設(shè)每瓶飲料為500g允許誤差為0～+5g，則整箱重量設(shè)定上下限為10.0kg～10.1kg，當(dāng)實(shí)際檢測的整箱重量超過了設(shè)定的上下限，則可判斷整箱內(nèi)多裝或少裝（20瓶總重量、整箱內(nèi)裝瓶數(shù)量判定），此時分選秤的剔除裝置自動地將不合格的整箱飲料剔除出流水線。而對于每一瓶飲料的實(shí)際重量是多是少，則由裝在分選秤之前的重力式或容積式自動灌裝機(jī)來初步判定。

    7.分選秤技術(shù)的發(fā)展
    （1）分選秤自動適應(yīng)、自動調(diào)整、自我診斷、遠(yuǎn)程遙控操作
    的分選秤產(chǎn)品已朝智能化方向發(fā)展，針對不同的被檢物品的大小和計量速度，可自動決定zui合適篩選及計量時間；當(dāng)ROM/RAM、A/D、光電裝置、通訊等異常時，有提示并采取措施，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)整、自我診斷功能；由于的分選秤產(chǎn)品具備了ARC NET及ETHERNET網(wǎng)絡(luò)通訊功能，使得系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)與前道工序的電腦組合秤集中控制，以及遠(yuǎn)程遙控操作及過程反饋控制。
    （2）重量分選與金檢、X射線異物檢測一體化
    近幾年分選秤產(chǎn)品更趨向于小巧、多功能方向發(fā)展，金屬檢測、X射線異物檢測與分選一體化的重量分選秤已經(jīng)問世。極大滿足了食品行業(yè)的需求。目前一般金屬檢測器可檢測出0.8～1.0mm的金屬異物，檢測速度可達(dá)40～60m/min。金屬檢測器可檢測出很小的金屬鐵屑，但不能檢測出諸如毛發(fā)、線頭、骨頭、玻璃等異物。為此一種的X射線異物檢測器應(yīng)運(yùn)而生，該設(shè)備除了能檢測出0.3mm直徑的鐵或不銹鋼鐵球外，并可檢測出0.28×2mm的不銹鋼絲，以及諸如毛發(fā)、線頭、骨頭、玻璃等異物。檢測速度可達(dá)65m/min。
    （3）重量分選與裝箱物流檢測集成化
    近來世界各工業(yè)國又開始把重量分選秤的功能進(jìn)步擴(kuò)展到了倉儲裝箱自動化管理。一種集重量分選、裝箱幾何尺寸檢測、射頻自動識別編碼、外形圖像識別等技術(shù)于一身的集成化輸送檢測設(shè)備已經(jīng)用于物流管理系統(tǒng)。
    （4） HACCP技術(shù)安全體系
    HACCP（Hazard Analysis and Critical Control Point）即《危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)》體系。zui早是由美國國家航空航天局為保障太空作業(yè)宇航員食品安全而制定的。目前已為歐美國家及WHO/FAO世界衛(wèi)生組織作為食品生產(chǎn)市場準(zhǔn)入的要求。傳統(tǒng)的食品安全控制流程一般建立在集中觀察、zui終產(chǎn)品的檢測等方面尋找潛在危害。而的HACCP管理體系，將食品安全融入到設(shè)計的過程中，而不是傳統(tǒng)的zui終產(chǎn)品檢驗(yàn)。HACCP管理體系屬控制食品安全危害的預(yù)防性體系。該體系由7個原理組成：進(jìn)行危害分析和確定預(yù)防性措施；確定點(diǎn)關(guān)鍵控制點(diǎn)；建立關(guān)鍵限值；監(jiān)控每個關(guān)鍵控制點(diǎn)；建立當(dāng)發(fā)生關(guān)鍵限值發(fā)生偏離時，可采用的糾偏措施；建立記錄保存系統(tǒng)；建立驗(yàn)證程序。HACCP體系是建立在GMP（良好操作規(guī)范）和SSOP（衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)操作程序）基礎(chǔ)上，并更具技術(shù)性、靈活性。
    我國認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會在2002年3月發(fā)布《食品生產(chǎn)企業(yè)危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)（HACCP）管理體系認(rèn)證管理規(guī)定》，首先要求所有出口食品加工企業(yè)一定要盡快完成HACCP認(rèn)證工作，獲得食品出口“通行證”。另外，由于近來中國食品、飲料行業(yè)的發(fā)展，要求分選秤符合HACCP食品安全衛(wèi)生體系標(biāo)準(zhǔn)，由此能滿足上述要求的具有技術(shù)的重量分選秤也已推向了市場。

8.使用分選秤的經(jīng)濟(jì)與社會效益

    由于分選秤是一種檢驗(yàn)秤，它可以將前道生產(chǎn)工序中的不合格品選別出來并加以剔除，因此不言而語，其經(jīng)濟(jì)與社會效益是很可觀的?，F(xiàn)舉例說明如下：
    現(xiàn)以小瓶500g的灌裝果汁飲料為例，整箱內(nèi)包裝20瓶飲料。現(xiàn)選用YAMATO大和衡器公司的CMA10型分選秤，稱量范圍為1-10kg。每瓶500g飲料以3元計，假設(shè)工人以每瓶多灌裝5g計，整箱20瓶飲料則多裝100 g，價值0.6元。一臺分選秤測量速度為50箱/分，24000箱/8小時，一年按300天計，則720萬箱/年的產(chǎn)量,光原料就可節(jié)省432萬元/年人民幣。另外如果以節(jié)省勞動力計算，則由于采用了自動分選秤，無須人工上下搬動靜態(tài)檢測，減小了勞動強(qiáng)度、提高了生產(chǎn)效率。此價值更無法統(tǒng)計。
    根據(jù)國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布的《定量包裝商品計量監(jiān)督規(guī)定》的第43號令和將發(fā)布的《定量包裝商品計量監(jiān)督管理辦法》（2004版），各地技監(jiān)局加強(qiáng)了市場抽查的力度，對于包裝凈含量不符合規(guī)定的企業(yè)將處以罰款或勒令停產(chǎn)。定量包裝的計量準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到制造商的信譽(yù)，凈含量不足會失信于消費(fèi)者，而過量的包裝將使制造商蒙受損失。因此自動重量分選秤的應(yīng)用無疑對提高企業(yè)在消費(fèi)者中的信譽(yù)，擴(kuò)大市場消售都有積極的作用。

結(jié)尾

    近來由于自動重量分選秤已開始逐步進(jìn)入我國的飲料、乳品及各類食品、醫(yī)藥等加工、包裝行業(yè)，一些卓有遠(yuǎn)見的企業(yè)，特別是一些較有規(guī)模的飲料、乳品生產(chǎn)廠家已開始采用自動重量分選秤產(chǎn)品。筆者相信，隨著國內(nèi)市場銷售及管理的日益規(guī)范，自動重量分選秤將作為高速、高準(zhǔn)確度計量手段，越來越受到各行各業(yè)制造商的青睞。愿本文能對自動重量分選秤的大力發(fā)展起到推波助瀾的作用。

參考文獻(xiàn)

    （1）《Automatic catchweighing instrument》OIML R51-2004（4CD）
    （2）《Net Content in Packages》OIML R87-2004
    （3）《定量包裝商品計量監(jiān)督管理辦法》（2004版）國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局
    （4）《食品生產(chǎn)企業(yè)危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)（HACCP）管理體系認(rèn)證管理規(guī)定》
          中國認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會20