第五屆全國稱重技術研討會論文集

    概述：為貫徹落實國家質量監督檢驗檢疫總局即將正式頒布的《定量包裝商品計量監督管理辦法》（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技術安全體系，闡述了自動重量分選技術在包裝物流品質檢測上的發展與應用。對從事重量分選的設計開發、檢驗測試與用戶的選購，具有一定的指導作用。

    關鍵詞：OIML R51 HACCP 自動重量分選 品質檢測

1.為什么要用自動重量分選秤

    作為世界上zui大的潛在食品消費大國-中國而言，食品包裝業無疑是競爭力的行業之一。隨著中國改革開放與加入WTO, 世界各大食品及飲料制造*都把目標瞄準了中國食品飲料消費的大市場。面對激烈的市場競爭,為zui大限度保護廣大消費者的合法權益，中國國家質量監督檢驗檢疫總局根據法制計量組織（OIML）第R87號建議《預包裝商品凈含量》（Net Content in Packages）于1995年發布了《定量包裝商品計量監督規定》的第43號令及隨后的“C”標志認證商品的檢驗制度。OIML于2004年正式頒布了的 R87-2004建議《預包裝商品凈含量》。我國針對的 R87-2004，于2004年進行了跟蹤，由華東國家計量測試中心負責對我國第43號令的修訂，形成了《定量包裝商品計量監督管理辦法》（2004版）。上述文件不僅對質量定量包裝商品的標注凈含量允許負偏差作了規定，而且與定量包裝商品的稱重檢測設備也密切相關。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定均來源于定量包裝商品凈含量允許負偏差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。

    作為包裝物流品質檢測線上*的計量檢測設備——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、標準的介紹，闡述其在包裝物流品質檢測上應用的重要性。

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：
“對預裝分立載荷或散狀物品單個載荷進行稱重的自動衡器”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）。

    分檢秤按用途結構可分為重量分選秤（check weigher）、重量標簽秤（weigh labeller）、重量計價標簽秤（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的預裝分立載荷按預先設定重量范圍界限，檢驗被稱物品重量的衡器。對不同重量的物品，根據標稱設定差值進行選別。

    2.2 分選秤適用性

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

    2.3分選秤結構原理

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

    zui典型的分選秤的結構與主要動作見表1。 

表1

3. 分檢秤計量要求（OIML R51-2004）

    3.1 準確度等級
    （1）用于按OIML R87號建議《預包裝商品凈含量》要求,對預包裝商品進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）的值應是1×10 k, 2×10 k, 5×10 k,其中k是正整數、負整數或零。
    （2）用于其它自動重量分檢秤，例如重量計價標簽秤、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如表2所述：

表2

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

表3

    3.4 zui大允許誤差與試驗方法
    3.4.1 自動運行
    （1）X類衡器自動運行zui大允許誤差
    衡器凈載荷數大于等于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）誤差，如下表所述：

表4

    平均（系統）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。

    B．zui大允許標準偏差（隨機誤差），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。

    標準偏差（s）計算公式：

    （2）Y類衡器自動運行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）自動運行試驗載荷

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

    （4）自動運行試驗次數
    為了確定自動運行時，X類衡器的平均（系統）誤差、標準偏差和Y類衡器的獨立誤差，連續試驗稱量的次數應按下表規定：

表7

    注：對于Y類衡器，試驗稱量的次數至少為10次，除非不可能實現。

    3.3.2 非自動運行（靜態）
    （1） 非自動運行（靜態）zui大允許誤差
    對于X類、Y類衡器非自動（靜態）運行時，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）非自動運行（靜態）試驗載荷
    在影響因子試驗時，非自動運行（靜態）試驗載荷選擇原則如下：
    試驗載荷從零加到Max，并用相似方法卸載到零點。在確定初始本質誤差時，應至少選十個不同的載荷點，在其它稱量試驗時，應至少選五個不同的載荷點。試驗載荷的選擇應包括Max、Min和zui大允許誤差轉折點的載荷（但不得在轉折點之上）。

4.分選秤選用原則

    下面結合YAMATO大和制衡株式會社推出的部分分選秤產品，談如何準確選用與使用分選秤。首先將YAMATO產品部分系列參數列表如下：

    在選用分選秤時，上述參數中zui主要的是：
    （1）稱重范圍與準確度關系：
    從上表中可看出，稱重規格越大（1-50kg）準確度較差（±10 g）稱重規格越小（0.6-600g）準確度較高（±0.02 g）。
    （2）被測物品的測量速度、長度與準確度關系：
    現舉CSH06L型分選秤為例，速度、長度與準確度關系如下圖表：

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

5.分選秤功能

    分選秤可完成功能：
    （1）物品種類的設定與確認；
    （2）選別條件的設定與確認（品種代碼、目標基準值、上限值、下限值、樣品數）；
    （3）累計數的設定與確認（偏輕、偏重與適重品的累計）；
    （4）去皮的設定與確認；
    （5）重量顯示方式的選擇（重量、偏差、平均值）；
    （6）動態誤差修正；
    （7）自動調零及故障報警（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，內裝20瓶飲料。假設每瓶飲料為500g允許誤差為0～+5g，則整箱重量設定上下限為10.0kg～10.1kg，當實際檢測的整箱重量超過了設定的上下限，則可判斷整箱內多裝或少裝（20瓶總重量、整箱內裝瓶數量判定），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來初步判定。

    7.分選秤技術的發展
    （1）分選秤自動適應、自動調整、自我診斷、遠程遙控操作
    的分選秤產品已朝智能化方向發展，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ROM/RAM、A/D、光電裝置、通訊等異常時，有提示并采取措施，實現自動調整、自我診斷功能；由于的分選秤產品具備了ARC NET及ETHERNET網絡通訊功能，使得系統可以實現與前道工序的電腦組合秤集中控制，以及遠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
    近幾年分選秤產品更趨向于小巧、多功能方向發展，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問世。極大滿足了食品行業的需求。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、線頭、骨頭、玻璃等異物。為此一種的X射線異物檢測器應運而生，該設備除了能檢測出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、線頭、骨頭、玻璃等異物。檢測速度可達65m/min。
    （3）重量分選與裝箱物流檢測集成化
    近來世界各工業國又開始把重量分選秤的功能進步擴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于一身的集成化輸送檢測設備已經用于物流管理系統。
    （4） HACCP技術安全體系
    HACCP（Hazard Analysis and Critical Control Point）即《危害分析與關鍵控制點》體系。zui早是由美國國家航空航天局為保障太空作業宇航員食品安全而制定的。目前已為歐美國家及WHO/FAO世界衛生組織作為食品生產市場準入的要求。傳統的食品安全控制流程一般建立在集中觀察、zui終產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計的過程中，而不是傳統的zui終產品檢驗。HACCP管理體系屬控制食品安全危害的預防性體系。該體系由7個原理組成：進行危害分析和確定預防性措施；確定點關鍵控制點；建立關鍵限值；監控每個關鍵控制點；建立當發生關鍵限值發生偏離時，可采用的糾偏措施；建立記錄保存系統；建立驗證程序。HACCP體系是建立在GMP（良好操作規范）和SSOP（衛生標準操作程序）基礎上，并更具技術性、靈活性。
    我國認證認可監督管理委員會在2002年3月發布《食品生產企業危害分析與關鍵控制點（HACCP）管理體系認證管理規定》，首先要求所有出口食品加工企業一定要盡快完成HACCP認證工作，獲得食品出口“通行證”。另外，由于近來中國食品、飲料行業的發展，要求分選秤符合HACCP食品安全衛生體系標準，由此能滿足上述要求的具有技術的重量分選秤也已推向了市場。

8.使用分選秤的經濟與社會效益

    由于分選秤是一種檢驗秤，它可以將前道生產工序中的不合格品選別出來并加以剔除，因此不言而語，其經濟與社會效益是很可觀的。現舉例說明如下：
    現以小瓶500g的灌裝果汁飲料為例，整箱內包裝20瓶飲料。現選用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/年的產量,光原料就可節省432萬元/年人民幣。另外如果以節省勞動力計算，則由于采用了自動分選秤，無須人工上下搬動靜態檢測，減小了勞動強度、提高了生產效率。此價值更無法統計。
    根據國家質量監督檢驗檢疫總局發布的《定量包裝商品計量監督規定》的第43號令和將發布的《定量包裝商品計量監督管理辦法》（2004版），各地技監局加強了市場抽查的力度，對于包裝凈含量不符合規定的企業將處以罰款或勒令停產。定量包裝的計量準確與否直接關系到制造商的信譽，凈含量不足會失信于消費者，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用無疑對提高企業在消費者中的信譽，擴大市場消售都有積極的作用。

結尾

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

參考文獻

    （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督管理辦法》（2004版）國家質量監督檢驗檢疫總局
    （4）《食品生產企業危害分析與關鍵控制點（HACCP）管理體系認證管理規定》
          中國認證認可監督管理委員會20