自動重量分選在包裝物流品質檢測上的發展與應用

第五屆全國稱重技術研討會(hui) 論文集

    概述：為(wei) 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(cong) 自動重量分選秤的基本原理與(yu) 檢測方法、到與(yu) 接軌的版OIML R51建議、HACCP技術安全體(ti) 係，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(yu) 應用。對從(cong) 事重量分選的設計開發、檢驗測試與(yu) 用戶的選購，具有一定的指導作用。

    關(guan) 鍵詞：OIML R51 HACCP 自動重量分選 品質檢測

1.為(wei) 什麽(me) 要用自動重量分選秤

    作為(wei) 世界上zui大的潛在食品消費大國-中國而言，食品包裝業(ye) 無疑是競爭(zheng) 力的行業(ye) 之一。隨著中國改革開放與(yu) 加入WTO, 世界各大食品及飲料製造*都把目標瞄準了中國食品飲料消費的大市場。麵對激烈的市場競爭(zheng) ,為(wei) 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製計量組織（OIML）第R87號建議《預包裝商品淨含量》（Net Content in Packages）於(yu) 1995年發布了《定量包裝商品計量監督規定》的第43號令及隨後的“C”標誌認證商品的檢驗製度。OIML於(yu) 2004年正式頒布了的 R87-2004建議《預包裝商品淨含量》。我國針對的 R87-2004，於(yu) 2004年進行了跟蹤，由華東(dong) 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(jin) 對質量定量包裝商品的標注淨含量允許負偏差作了規定，而且與(yu) 定量包裝商品的稱重檢測設備也密切相關(guan) 。法製計量組織OIML R61號《重力式自動裝料秤》和OIML R51號《自動重量分檢秤》兩(liang) 個(ge) 建議中的允差規定均來源於(yu) 定量包裝商品淨含量允許負偏差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(wei) 法製計量組織24個(ge) 正式成員國之一的全國衡器計量技術委員會(hui) 在征求了部分委員的意見後，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後，於(yu) 2004年10月形成了4CD（fourth committee draft）稿供表決(jue) 通過。

    作為(wei) 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(wei) 重要。下麵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(yu) 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(yi) 為(wei) ：
“對預裝分立載荷或散狀物品單個(ge) 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(wei) 重量分選秤（check weigher）、重量標簽秤（weigh labeller）、重量計價(jia) 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(wei) 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範圍界限，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(chan) 廠往往需要批量化自動流水線生產(chan) 。分選秤檢測對象有兩(liang) 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(chan) 品生產(chan) 流水線上時，裝在重力式或容積式自動裝料機或灌裝機之後，用於(yu) 重量分選並剔除預先設定的不合格品，或用於(yu) 被稱物品重量分選的分等分級。該秤的秤量準確度要高於(yu) 自動裝料機或灌裝機。

    2.3分選秤結構原理

    目前國內(nei) 外的自動重量分選秤秤體(ti) 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(yu) 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）用於(yu) 按OIML R87號建議《預包裝商品淨含量》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(ge) 級別中還包括一個(ge) 由製造商的（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）用於(yu) 其它自動重量分檢秤，例如重量計價(jia) 標簽秤、郵政和輸送秤，以及用於(yu) 稱量散狀物品單個(ge) 載荷的衡器，分成4級：Y（I），Y（II），Y（a），Y（b）
    一台衡器既可以X類分級，也可以Y類分級。例如一台衡器可以兩(liang) 種模式操作，既可作為(wei) 自動重量分選秤時以X類分級，也可作為(wei) 重量計價(jia) 標簽秤時以Y類分級。

    3.2 檢定分度值（e）
    檢定分度值與(yu) 檢定分度數如表2所述：

表2

    3.3 zui小稱量 （ Min ）
    zui小稱量由製造商規定。對於(yu) Y類衡器的zui小稱量不得小於(yu) 下表值：

表3

    3.4 zui大允許誤差與(yu) 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
    衡器淨載荷數大於(yu) 等於(yu) zui小稱量（Min）和小於(yu) 等於(yu) zui大稱量（Max）時，
    A.zui大允許平均（係統）誤差，如下表所述：

表4

    平均（係統）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

    對於(yu) XI和XII級，等級指示因子（x）<1；
    對於(yu) XIII級， 等級指示因子（x）≤1；
    對於(yu) 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

    大於(yu) 等於(yu) zui小稱量（Min）和小於(yu) 等於(yu) 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(liang) 個(ge) 轉折點，但不得在轉折點之上。
    注：為(wei) 了能達到衡器所規定的zui大運行率，有必要在上述四個(ge) 常規載荷值中再增加一個(ge) 以上的試驗載荷。

    （4）自動運行試驗次數
    為(wei) 了確定自動運行時，X類衡器的平均（係統）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：對於(yu) Y類衡器，試驗稱量的次數至少為(wei) 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
    對於(yu) X類、Y類衡器非自動（靜態）運行時，大於(yu) 等於(yu) zui小稱量（Min）和小於(yu) 等於(yu) 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(cong) 零加到Max，並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(ge) 不同的載荷點，在其它稱量試驗時，應至少選五個(ge) 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

    下麵結合YAMATO大和製衡株式會(hui) 社推出的部分分選秤產(chan) 品，談如何準確選用與(yu) 使用分選秤。首先將YAMATO產(chan) 品部分係列參數列表如下：

    在選用分選秤時，上述參數中zui主要的是：
    （1）稱重範圍與(yu) 準確度關(guan) 係：
    從(cong) 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(yu) 準確度關(guan) 係：
    現舉(ju) CSH06L型分選秤為(wei) 例，速度、長度與(yu) 準確度關(guan) 係如下圖表：

    A．速度為(wei) 60件/分時：                         B. 速度為(wei) 100件/分時：

被測物品長度（mm）	被測物品長度（mm）

    C. 速度為(wei) 160件/分時：                         D. 速度為(wei) 220件/分時：

被測物品長度（mm）	被測物品長度（mm）

    E. 速度為(wei) 260件/分時：                          F. 速度為(wei) 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(yu) 稱重範圍、分選準確度有關(guan) 。
    從(cong) 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(yu) 確認；
    （2）選別條件的設定與(yu) 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(yu) 確認（偏輕、偏重與(yu) 適重品的累計）；
    （4）去皮的設定與(yu) 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（超計量範圍、零位出錯）等。

    典型的稱重顯示控製器顯示畫麵如下：

6.如何檢測整箱與(yu) 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，選用稱量範圍為(wei) 1～10kg的分選秤，稱整箱重量為(wei) 10kg的飲料，內(nei) 裝20瓶飲料。假設每瓶飲料為(wei) 500g允許誤差為(wei) 0～+5g，則整箱重量設定上下限為(wei) 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(nei) 多裝或少裝（20瓶總重量、整箱內(nei) 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。而對於(yu) 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(chan) 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(jue) 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，有提示並采取措施，實現自動調整、自我診斷功能；由於(yu) 的分選秤產(chan) 品具備了ARC NET及ETHERNET網絡通訊功能，使得係統可以實現與(yu) 前道工序的電腦組合秤集中控製，以及遠程遙控操作及過程反饋控製。
    （2）重量分選與(yu) 金檢、X射線異物檢測一體(ti) 化
    近幾年分選秤產(chan) 品更趨向於(yu) 小巧、多功能方向發展，金屬檢測、X射線異物檢測與(yu) 分選一體(ti) 化的重量分選秤已經問世。極大滿足了食品行業(ye) 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(wei) 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直徑的鐵或不鏽鋼鐵球外，並可檢測出0.28×2mm的不鏽鋼絲(si) ，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(yu) 裝箱物流檢測集成化
    近來世界各工業(ye) 國又開始把重量分選秤的功能進步擴展到了倉(cang) 儲(chu) 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於(yu) 一身的集成化輸送檢測設備已經用於(yu) 物流管理係統。
    （4） HACCP技術安全體(ti) 係
    HACCP（Hazard Analysis and Critical Control Point）即《危害分析與(yu) 關(guan) 鍵控製點》體(ti) 係。zui早是由美國國家航空航天局為(wei) 保障太空作業(ye) 宇航員食品安全而製定的。目前已為(wei) 歐美國家及WHO/FAO世界衛生組織作為(wei) 食品生產(chan) 市場準入的要求。傳(chuan) 統的食品安全控製流程一般建立在集中觀察、zui終產(chan) 品的檢測等方麵尋找潛在危害。而的HACCP管理體(ti) 係，將食品安全融入到設計的過程中，而不是傳(chuan) 統的zui終產(chan) 品檢驗。HACCP管理體(ti) 係屬控製食品安全危害的預防性體(ti) 係。該體(ti) 係由7個(ge) 原理組成：進行危害分析和確定預防性措施；確定點關(guan) 鍵控製點；建立關(guan) 鍵限值；監控每個(ge) 關(guan) 鍵控製點；建立當發生關(guan) 鍵限值發生偏離時，可采用的糾偏措施；建立記錄保存係統；建立驗證程序。HACCP體(ti) 係是建立在GMP（良好操作規範）和SSOP（衛生標準操作程序）基礎上，並更具技術性、靈活性。
    我國認證認可監督管理委員會(hui) 在2002年3月發布《食品生產(chan) 企業(ye) 危害分析與(yu) 關(guan) 鍵控製點（HACCP）管理體(ti) 係認證管理規定》，首先要求所有出口食品加工企業(ye) 一定要盡快完成HACCP認證工作，獲得食品出口“通行證”。另外，由於(yu) 近來中國食品、飲料行業(ye) 的發展，要求分選秤符合HACCP食品安全衛生體(ti) 係標準，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(yu) 社會(hui) 效益

    由於(yu) 分選秤是一種檢驗秤，它可以將前道生產(chan) 工序中的不合格品選別出來並加以剔除，因此不言而語，其經濟與(yu) 社會(hui) 效益是很可觀的。現舉(ju) 例說明如下：
    現以小瓶500g的灌裝果汁飲料為(wei) 例，整箱內(nei) 包裝20瓶飲料。現選用YAMATO大和衡器公司的CMA10型分選秤，稱量範圍為(wei) 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(jia) 值0.6元。一台分選秤測量速度為(wei) 50箱/分，24000箱/8小時，一年按300天計，則720萬(wan) 箱/年的產(chan) 量,光原料就可節省432萬(wan) 元/年人民幣。另外如果以節省勞動力計算，則由於(yu) 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(chan) 效率。此價(jia) 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，對於(yu) 包裝淨含量不符合規定的企業(ye) 將處以罰款或勒令停產(chan) 。定量包裝的計量準確與(yu) 否直接關(guan) 係到製造商的信譽，淨含量不足會(hui) 失信於(yu) 消費者，而過量的包裝將使製造商蒙受損失。因此自動重量分選秤的應用無疑對提高企業(ye) 在消費者中的信譽，擴大市場消售都有積極的作用。

結尾

    近來由於(yu) 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(ye) ，一些卓有遠見的企業(ye) ，特別是一些較有規模的飲料、乳品生產(chan) 廠家已開始采用自動重量分選秤產(chan) 品。筆者相信，隨著國內(nei) 市場銷售及管理的日益規範，自動重量分選秤將作為(wei) 高速、高準確度計量手段，越來越受到各行各業(ye) 製造商的青睞。願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(chan) 企業(ye) 危害分析與(yu) 關(guan) 鍵控製點（HACCP）管理體(ti) 係認證管理規定》
          中國認證認可監督管理委員會(hui) 20