食用油計量差異分析

胡鉑，范立鵬，謝衛東

（1.天津市北辰區計量檢定所，天津300000；2.中紡油脂（天津）有限公司，天津300461）

食用油計量差異分析

胡鉑1，范立鵬2，謝衛東2

（1.天津市北辰區計量檢定所，天津300000；2.中紡油脂（天津）有限公司，天津300461）

岸罐和船艙是食用油液貨貿易交接最常用的計量容器，在實際使用這些容器計量交接油品時，測量的誤差不可避免，同時大容量修正，計算步驟繁瑣，各個環節都容易引入誤差，如果不從細節上控制，最終累加起來誤差會比較大，使計量結果產生大的差異，甚至造成不必要的經濟損失。從食用油容量計量計算入手，分析各個環節誤差產生的原因。

容量計量方法；食用油計量；計量差異

液體貨物通過容積和密度，可以計算出商業質量。根據需求的不同，質量計算的方式也不同。在此，我們采用國內港口比較通用的質量計算方法，來分析影響油品差異的原因。液油在空氣中質量M[1]計算如下

式中：dt油為液油在溫度t時的實際密度，（kg/ dm3）；d20為液油在20℃時的標準密度，（kg/dm3）；t油為罐內液體溫度，℃；γ為油脂溫度每差1℃的密度平均補正數，（豆油、棕櫚油、葵花油為0.000 64[2]kg/dm3/℃）；Vt為岸罐液油在實測溫度下的計算體積，kL；V表為容量表示值，kL；V靜修為岸罐液油對應的靜壓力修正值，kL；α為罐壁材質線膨脹系數，對于低碳鋼取α= 0.000 012，（1/℃）；M為油液在空氣中質量，MT；0.001 1為空氣浮力修正系數。

通過計算公式（1）（2）（3）我們可以看出，要計算液油的準確數量，就必須有準確的標準密度d20，油品溫度t油和計算體積Vt，即油品數量的差異取決于油品密度、溫度、容量。接下來，我們將依次從這三個方面進行分析。

1 密度對計量數量的影響

密度是物質的理化性質，油脂也不例外。對于容量計量，密度的準確性直接影響了最終質量的計算，在此我們重點討論空間位置和時間上的變化造成測量本身和裝置的變化而產生的誤差。按照國家標準GB/T5524—2008《動植物油脂扦樣》取樣，使用密度儀測量測量出數據。產生差異的環節主要有三個方面，即樣品代表性問題、標準不統一及儀器操作誤差等。

1.1 樣品代表性差異的影響

食用油粘度大，流動性差，成分多樣，在容器內很難保持完全穩定均一，再加上時間、空間的變化，導致容器內液體橫向、縱向分布情況復雜，輕質油和重質油分層，低熔點油品結晶等，都使取樣樣品代表性大大下降，尤其是棕櫚油因低溫凝固后，差異很大，見表1。

表1 油品分布不均測量密度的變化Table1 Measuring changes in density of the uneven distribution of oil

一般視初裝時液體均勻，樣品代表性好，密度測量準確。秋冬季氣溫低，棕櫚油在罐內部分結晶，在僅限的取樣位置難以取到代表性好的樣品，造成密度差異。差異分析大部分原因都是因為罐內有大量的結晶樣品代表性差造成。解決此類問題，一般可通過計量數據與初裝數量的差異進行比較，打開罐周圍光孔、備用小孔測量，檢查罐內油脂倉儲狀態。

1.2 標準不一致產生的差異

標準不一致產生的差異主要體現在國內和國外油品交接時候。不同國家在溫度修正計算時采用的修正、換算系數不一致，表現在γ取值的差異，即各國采用的油品密度溫度系數不一致，見表2。

表2 不同國家采用的密度修正Table2 Density correction in different Country

表2中可見，一般大豆原油、葵花籽原油和我國采用20℃標準密度的計算方式，但采用的修正系數還是不一樣；棕櫚油進口油脂計算使用密度表計算，而且修正系數不固定，修正系數采取從0.000 5～0.000 7都有，在此我們截取部分密度表，觀察γ值隨溫度變化（圖1）。

圖1 印尼棕櫚油密度截圖Fig.1 Density of palm oil in Indonesia

圖中分析，γ值不同導致的結果是溫度差異越大，密度差異也越大，可以通過公式dt油=d20+（20－t油）× γ-0.0011計算，如30℃和35℃密度差異比較來說明，現在國內測量d20=0.911 4，分別計算不同溫度的密度。

1）t油=30℃時，中國d油=0.9039，印尼d油=0.9068，差異0.002 9；

2）t油=35℃時，中國d油=0.9007，印尼d油=0.904 4，差異0.003 7。

也就是說，如果按照印尼密度表計算，交接30℃棕櫚油10 000 t貨物，因為密度的差異就是0.002 9 t，數量差異是29 t，影響較大。所以在油品交接時一定要考慮這點，遇到密度差異很大時，可以考慮比較標準體積的辦法，協商好交接最終依據方式來減少經濟損失。

1.3 儀器誤差產生的差異

測量中帶來的差異不可避免，同樣的油品使用不同的儀器測量的結果不一致，這種差異也不可避免，日常使用中對國內常用的密度儀進行數量比對，不同儀器差異保持在0.000 3之內。在油品交接中（國內貿易），雙方可協商互相能夠接受的密度進行交接計算。如果超出0.000 3就得重新校正儀器，或情況嚴重的更換儀器。

2 溫度對計量數量的影響

從公式（1）（2）（3）分析，可以得出溫度對計量數據的影響，主要體現在對密度和罐材的影響上。溫度升高密度變小，溫度降低密度升高，成反比例關系；溫度升高，罐材膨脹體積變大，溫度降低，罐材收縮體積變小。同時，按照行業標準SN/T0801.8《進出口油脂密度檢驗方法》采用的密度溫度系數為0.000 64，也就是說對于10 000 t的貨物，溫度每差一度，質量差異6.4 t，對數量影響還是很可觀的；同樣對于10 000 t貨物，保溫罐罐材低碳鋼因溫度的高低引起的熱脹冷縮變化每一度為0.36 t，影響很小。

受油脂本身特性，倉儲時間、空間的影響，因為溫度造成的油品數量的差異還是值得關注。在實際操作中，溫度差異的出現主要體現在以下方面。

2.1 油品狀態發生變化時，測量差異的產生

計算公式（2）計算是基于線性溫度密度關系，而當油液呈半凝固狀態時，熱脹冷縮的線性關系不再存在了，再用密度溫度系數0.000 64將不合適。半凝固狀態的液體，其物理特性變得復雜，溫度分布情況復雜，平均溫度將不易采集，使用公式計算誤差也是比較大。

事例，初裝的5 000 t棕櫚油，倉儲半年后加溫重新測量，按照溫度測量規程，計量口測量液體溫度33℃，按照流程計算數量，結果虧30 t。事故找原因，發現計量打尺測溫位置為液體，而備用口測量罐中心大面積凝固，測量時出現局部22℃的溫度，說明在計量位置所測結果有偏差，不代表平均溫度。

2.2 溫度計本身及環境變換引起的差異

食用油計量中一般用酒精（或煤油）玻璃工作溫度計，應該使用校正過的溫度計。就本身來講酒精（或煤油）工作液體分子間作用力較弱，導致使用中輕微的磕碰溫度計毛細管工作液體就會斷裂，有時測量中會恢復過來，這種情況該如何讀數，此溫度計是否可以再用，都是值得研究的課題。

另外，毛細管膨脹原理的溫度計，在測量高溫液體時，毛細管容易發現永久變形，而導致測量的不準確，日常使用應該多和標準做比對，應該盡量避免此類情況發生。

2.3 人工因素

油脂溫度測量，人工測量時對測量時間，即溫度計熱平衡的時間的把握是重點。實踐表明，有兩方面的人工因素對溫度測量影響較大。一方面，介質和環境溫差大，測量時間會增加。溫差大時溫度計溢流室液體在介質中形成溫度梯度液體區，液體與液體熱交換，感溫平衡時間加長，按照10min標準有可能達不到平衡。這時需要人工更換溢流室液體，加快平衡時間。

另一方面，測量高熔點油品后，溫度計感溫泡會現場油脂保溫層，這個“層”將嚴重阻礙熱交換，平衡時間加長，按標準操作也可能未達到平衡，因此要及時清理溢流室，包裝感溫泡良好的感溫效果。

圖2 溫度計溢流室Fig.2 Thermometer overflow room

3 容量對計量結果的影響

油脂質量的計算，首先是在確定油高下查詢所對應的體積。同時，根據JJG168-2005中華人民共和國國家計量檢定規程《立式金屬罐容量》檢定規程，容量表所示容量為20℃時的容量，使用時按照公式（2）進行修正（保溫罐）。從公式中，可以看到影響容量的要素為容量表本身和測量高度的準確性。

3.1 容量表對計算的影響

立式金屬罐的容量表根據JJG168-2005中華人民共和國國家計量檢定規程《立式金屬罐容量》檢定規程進行檢定后得到，檢定過程相對復雜，對工作環境要求也有一定要求，在建模計算及生成容量表時，無法回避帶來的誤差，比如測量儀器自身、讀數的誤差以及測量中遇到的障礙物等多方面因素。為此，JJG168-2005檢定規程明確給出了容量表的誤差：

對于100m3～700m3的金屬罐，總檢定結果的擴展不確定度為0.2%（k=2）；

對于700m3以上的金屬罐，總檢定結果的擴展不確定度為0.1%（k=2）；

以某個平均半徑為10 500mm（周長65 973mm）、8個圈板總高度為15.230m的立式金屬罐為例，嚴格按照檢定規程，鋼卷尺圍尺法測量油罐容積（100m標準鋼卷尺），取k=2，則相對擴展不確定度為[3]

也就是說，理論上此立式金屬罐差異范圍為3～4個體積。但實際情況會比這復雜的多，金屬罐既是計量器具同時又是容器，在儲油時液位的高低變換會引起罐壁、罐底的變形，地基如果不好還會產生傾斜、罐底永久變形等不確定因素，直接造成計量體積的差異，而且大多數情況下的變形沒規律性，要求計量工作者在日常使用中多積累分析數據，分析儲罐的計量可靠性。

3.2 液位測量對計算的影響

3.2.1 溫度變化對尺的影響

在國內一般采用二級量油尺對油品液位進行測量，對于食用油測量介質溫度一般在20℃～30℃，根據JJG168-2005中華人民共和國國家計量檢定規程《立式金屬罐容量》，量油尺溫度修正

式中：Ht為溫度修正后的油高，m；H0為測量得到的油高，m；t為實際測量的油品溫度，℃；α為測量尺的線性膨脹系數，在此取α=0.000 012，（1/℃）。

當測量介質溫度30℃時，測量高度15.000m時，油尺修正值為15.000×[1+（30-20）×0.000012]=15.0018，即介質在30℃溫度下，測量結果有1.8mm的變換量，根據不同罐會對容量有不同的影響。

3.2.2 尺的變形、磨損對測量的影響

在實際操作中，量油尺除了溫度高低引起的鋼材膨脹對計量生產影響外，尺帶的褶皺、尺錘的磨損也會對測量準確性產生顯著的影響。量油尺在不斷反復的折合使用中，常常發生永久彈性變形，就產生褶皺，這種情況對測量結果有顯著地影響，但無規律可循，影響的大小取決于褶皺的程度。

3.2.3 尺錘的選型對測量的影響

尺錘的型號對測量影響也比較大，油脂粘度高，底部也容易沉淀雜質等。一般為了保證測量時尺錘與下計量零點的結合，選用尺錘比較尖而長（如圖3），但實際使用時尖尺錘容易磨損，也就是說尖銳的觸底性能好，但易磨損，所以要根據實際需求來選擇尺型。同時計量板在設計時為了增強剛性，一般采用螺紋鋼板，尖尺錘很容易放到螺紋槽里，計量不確定性增加。

圖3 尺錘樣式Fig.3 Style of ruler hammer

3.2.4 計量位置對測量的影響

人工檢尺，在計量口不同位置測量的結果不同。另外，由于現在使用的大部分油罐都是軟基礎的，油罐在裝油后受靜壓力作用，罐底產生變形，焊接在罐底板上的計量基準板將不同程度的傾斜，造成檢尺誤差。

4 結論

通過以上三個方向的分析，可以得出計量結果誤差的影響因素是多方面的。一方面，環境、人、設備等直接原因，需要行之有效的計量操作流程，做到科學計量，合理規范，積極降低直接原因帶來的計量差異。例如，針對測量器具溫度計、測量尺、密度計和岸罐，可以采用類比方式校驗其準確性。測量尺、溫度計可周期性校準和更換，嚴格禁止使用褶皺嚴重的測量尺和測量液體斷裂的溫度計進行油品計量交接；密度儀可以其他廠家進行比對，周期性校準，保證測量準確性；岸罐可以通過不同罐的轉倒做差異比較（最好規格接近），也可以通過出（下程）入（上程）庫與準確的地磅進行比對，尋找差異。總之，直接原因是可以通過大量數據的積累分析而找到規律，從而得到相應的解決辦法。另一方面，技術、貿易因素等間接原因，需要在長期的計量實踐中摸索尋找規律。統一標準或體積交接方式值得探索。計量活動依托測量科學的發展而成熟，容量計量發展多年來，岸罐的變形一直是計量中最大的不確定因素，也是現在一直未能解決的問題。變形有沒有規律可循，有沒有新的技術來改變變形造成的差異，是我們需要研究的方向。

[1]劉子勇,佟明星,王丁,等.JJG 168-2005中華人民共和國國家計量檢定規程：立式金屬罐容量[S].北京：中國計量出版社,2005：11

[2]沈文潔,林宏雄,劉能盛,等.SN/T 0801.8-2010進出口動植物油脂密度檢驗方法[S].北京：中國標準出版社,2010：6

[3]劉子勇.容量計量[M].北京：中國計量出版社,2009(10)：256-262

Difference Analysis of the Measurement of Edible Oil

HU Bo1，FAN Li-peng2，XIE Wei-dong2
（1.Tianjin Beichen District Metrological Verification Institute，Tianjin 300000，China；2.Chinatex Edible Oil（Tianjin）Co.，Ltd.，Tianjin 300461，China）

Shore tanks and cabins are the most commonly measurement tools for the liquid cargo trade of edible oil.However，the measurement error is inevitable when actual use of these containers measuring the oil.At the same time，large capacity of corrective calculation is tedious，and every segment are easy to bring in errors.The total error is big if we do not control from details and the measurement results may have big difference，what is more，it can cause unneces saryeconomic losses.This paper starts from the computation of the edible oil capacity，and analyse the causes of the error in each segment.

measurement method of capacity；measurement of edible oil；differences in measurement

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.16.025

2014-02-18

胡鉑（1963—），男（漢），助理工程師，本科，研究方向：計量檢定。