梅特勒-托利多称量系统解决食品配料的配制问题

时间：2015/9/8阅读：5645

1. 配方的重要性

无论是调查、开发还是生产，根据既定配方制作多种组分混合物是许多行业zui为重要的标准任务之一。对于食品制作更是如此，因为该过程经常采用高明并经过反复测试的配方。必须每时每刻严格遵循这些配方，从而保持一致的产品质量。在食品行业，称量错误不仅会造成经济损失，而且会造成与健康相关的后果。

与此同时，该行业承受着既要成功又要降低成本的巨大压力。鉴于此，必须改进与优化配方，以改善口味、外观、形状以及延长产品的使用寿命。另外，还必须遵循关于某些原料的使用规定，这些规定会随着新知识的出现而不断改变。

如今，需要配方的研制过程进行准确记录。在此过程中生成的报告作为与质量与保质期相关索赔的凭证，其中保留关于正确配料与其他数据的信息。

出于这些原因，用于配方过程的称量系统必须具有高精度、zui高可靠性与可追溯性。用于实验室与生产的梅特勒-托利多称量系统可解决这些挑战，这些将在下文中进行介绍。

2. 实验室与生产线的不同要求

食品行业实验室集中主要精力进一步开发产品系列。对新原料进行测试以及减少已有原料。目的为不断改进食品的口味、一致性、保质期、颜色、外观与香味。在进行此操作时，配方经常只会发生细微改变，使用的称量系统必须提供尽可能灵活的支持，以适应这些改变。使用只能处理几毫克或几克质量的天平进行操作可限制材料与原料的使用量与成本。

生产线提出了不同的要求：称量范围更大，并且要求侧重于速度与效率。与现有 LIMS（实验室管理系统）或ERP（企业平台）系统（如：SAP）连接的功能通常是称量系统的重要要求。诸如这些的网络可确保理货物。来自于采购、仓储、生产与会计部门的数据以电子方式比较，这可同时降低出现错误的风险与成本。

在实验室中，这些网络提供了接入所有连接天平的中央接口，并允许自动保存所有测量值。梅特勒-托利多为这两个应用领域提供度身定制的仪器，以确保高度称量可靠性与经济性。

3. 配方：一项重要与具有挑战性的应用

配方是zui重要的任务之一，对于食品与饮料行业尤为如此。用于食品与饮料生产的配方经常由 10 种或 20 种不同的组分组成。产品除了包含基本原料与香料之外，通常包含附加维生素、着色剂、增味剂或防腐剂。一些组分仅以少量添加至配方。在配方方面，zui大的挑战是广泛的称量范围与配方的复杂性。

3.1 配方方法

配方方法简单，能够很容易解释：首先为相关的称量任务提供适合的天平。然后，将适合的称量容器放置在天平上，并去皮。然后，天平将清零，并称量*个组分。一旦达到特定值，应记录质量然后将天平再次清零。重复进行此程序，直至对所有组分的称量工作完成并已将所有的测量值记录。

3.2 配方过程中的风险

每一个称量步骤均存在着任何称量过程面临的相同错误风险。典型的错误根源包括：静电电荷、样品散落、外部影响与操作失误。

达到每个组分的目标质量是zui难实现的。尤其是当称量粉末时，如果有过多的产品进入称量容器以及超过允许的zui大允差，则整个称量过程作废。不仅达到这一点的所有分配的组分丢失，并且会浪费宝贵的工作时间。

通常在实验室寻找新配方时，组分的zui初质量有可能低于天平设置的zui小称量值。如果在称量过程中出现这种情况，则必须以较大样品量再次进行配方，这既浪费时间又浪费材料。

配方中每新增一种新组分，错误的风险便会加大。因此，包含大量组分的混合物存在着巨大风险。

通过人工方式将称量数据相继输入至实验室日志与电子数据库中是两种常见错误的根源，对于人工配方更是如此，这会很大程度上影响到称量的可靠性。

3.3 人工配方

过程的所有步骤均由用户执行；每次按下按钮以及每次记录称量结果。用户还必须确保遵循配方，以及不会遗漏任何原料。

在配方过程结束时，可以将产品的zui终实际质量与通过记录的所有单个质量计算所得的理论值进行比较，以检查过程的精度。如果这两个值超过先前确定的允差，则配方无效，必须再次进行。

zui后将称量值传输至 Microsoft Excel 或已有的数据库系统是手动过程中的额外步骤。

尽管此过程一眼看上去简单、快速并且可靠，但是现今的解决方案使其弱点与缺点暴露无遗。

3.4 用于配方的仪器

梅特勒-托利多提供众多智能称量与软件解决方案，可帮助zui大限度降低配方过程中的风险，以及弥补手动过程的缺点。如果仅仅是出于对健康后果的考虑，则食品行业进行正确与可追溯的工作是必需的。

在实验室中，分析与精密天平通过以下方式支持配方：

– 依照 21 CFR Part 11 进行的质量计算与数据管理

– 通过与网络直接连接的多台天平进行质量计算

– 可作为方法保存的可随意配置的集成应用程序

– 可为每个配方过程zui多输入 255 个组分，并且以字母数字方式进行组分识别

– 通过天平显示屏或 PC 显示用户友好的直观菜单

– 由于具有多个选项，如：添加剂或单独配料、自动质量测定、去皮重、预设皮重、删除上一个样品、覆盖

功能，因此称量过程灵活

– 使用组分识别号、组分总量与与称量参数进行详细文件记录

– 将所有数据自动存储于 SQL 服务器数据库

梅特勒-托利多为生产线提供一系列高度坚固、灵活与的工业天平。配料与配方系统 FormWeigh.Net® 在

天平与 ERP 系统之间起到智能接口的作用，可控制整个配方过程与管理材料流转过程。这可确保产品质量

一致，zui大限度提高原材料使用率以及加快过程速度。FormWeigh.Net® 具有以下优点：

– 操作简单，可创建不同的配方方法

– 可全面追溯整个生产过程

– 集中数据管理，减少材料损失以及智能化货物管理

– 快速材料/数据流与可靠数据存储

– 从进货到发货，实现基于批记录的工作流程

– 部分批量管理与装量校正

– 功能符合 21 CFR Part 11、21 CFR Part 111 与 EU 178/2002 要求

FormWeigh.Net 提高工业配方过程的经济有效性、可靠性与效率。

3.5 用于实验室的配方仪器

使用传统型天平进行的配方这是一种人工分步过程，而超越系列天平却具有更多功能。配方与集成功能作

为标准称量程序集成在天平中，可自动提供用户引导。

优势明显：只需使用位于存储配方程序中的一些设置即可按照用户的要求设置 XP 天平。创建完成后，只需

单击 TFT 触摸屏即可*性访问定制的方法。配方过程按照上述程序进行，但是一旦方法开始，则每一个

步骤在显示屏上显示。这样，大大地提高了测量可靠性与用户舒适性。

梅特勒-托利多配方指南 6

在去皮之后，只需在集成的红外感应器 (SmartSens) 上方挥挥手，天平即可自动清零。也可连接一台打印机，

打印*结果或者去皮容器的样品标识，此时可使用此标识单独识别配方。

当称量某一原料时，显示屏始终显示浅灰色，直至达到配方中的值。然后显示屏从浅灰色变为黑色数字，

以提示质量正好处于设定的容差范围内。用户可在红外感应器 (SmartSens) 上方挥挥手对天平再次去皮，

然后按照天平显示屏上接下来的提示进行操作。

结果自动传输至缓冲器内存，并在其中汇总。在这一工具的帮助下，

可避免对称量过程造成中断。如有疑问，用户可随时重新读取天平显

示器上的称量组分。所有的测量值与总质量全部记录在打印结果中。

总质量还显示在天平上。打印结果有助于检查与文档记录，并可粘贴

至实验室日志中。超越系列天平可zui多存储 99 种配方，并具有宽敞的

空间，方便操作人员轻松准确地操作几乎无需任何改动的标准配方。

3.6 使用 LabX 天平实现合规、联网与集中控制

LabX 天平为用户进一步提高了可靠性、可追溯性与用户舒适性。该软件模块将所有天平连接至一个网络。

质量主管或实验室管理人员可随意定义自己的配方、用户权限、读/写权限以及诸多其他安全参数。

所有的设置均可应用于特定天平或者所有连接的设备。这样，人工录入方式就变得过时了。可自动计算与保存

所有测量值。

接口可将数据导出至 Microsoft Excel 或 LIMS 系统。可为此功能添加任何的产品数据库。客户可使用自己的

产品自行建造过程系统。天平与 SAP 之间的表单、打印结果与数据交换可全部通过 LabX 天平实现。不再需要

将计算机直接连接至天平。还可通过以太网或 WLAN 访问数据。

3.7 测量度经常不受重视

配方过程的关键环节是称量。但是，即便如此一些错误所造成的风险却时常被低估。总之，称量的性具有

着非常重要的作用，尤其是在实验室通常提供很小砝码的情况下。当质量值低于zui小允差时，或者当天平未

校准、所需的测量精度未知或者天平安装在不理想的场所时，制定足够准确的 SOP 的作用是什么？

在各种情况下，显示的称量结果均有可能与实际值发生巨大偏差。在错误发生之后寻找可能的错误根源既

耗时又耗费金钱，这就是事先尽可能地排除zui重要的错误根源之所以值得尝试的原因。这些错误包括：

– 操作错误（zui小允差、测量准确度、校准、记录等）

– 一般与/或系统错误（选择不当的地点、环境影响因素等）

操作错误：

人为错误：除了系统错误根源之外，人当然是天平运行的核心。当不正确记录数值时，即使是zui简单的错误

也会发生。因此，应当尽可能地避免人工记录操作。梅特勒-托利多提供的所有天平均可与外部打印机连接，

或者可通过以太网或 WLAN 将测量值导出至连接的计算机。

这可避免因混合样品或者不正确记录数据所造成的错误。在越来越让人手忙脚乱的实验室环境中，这种风险

性更高，对于配方等操作期间进行的复杂称量过程尤为如此。如果在称量时，铃声响起或者用户因其他

事情分散注意力，则错误必定发生。

zui小允差：如果测量的样品质量低于天平允许的zui小称量值，则测量错误会急剧增加，并且会很快地超出允差

范围。超越系列 XP/XS 微量天平、分析与精密天平全部内置zui小称量值 (MinWeigh) 功能。当低于允许的zui小

称量值时，红色称量值发出可视警告（如图 4)。

如果在配方的zui后，某一组分的质量值低于zui小允差，则该功能可防止出现称量错误，但却无法防止失去的

时间或材料。

使称量容器居中：如果称量容器未在秤盘上居中，则有可能发生测量错误。当样品质量增加时，这种风险性

更高，具体取决于容器偏离中心的程度。

网格秤盘 (SmartGrid)：溢出的样品有可能造成测量结果不正确。如果材料散落在秤盘上而不是称量容器的

开口中，则当无人发现时称量结果将不正确。梅特勒-托利多的网格秤盘 (SmartGrid) 可消除这一风险。散落的

样品材料落入网格中，这样就不会对测量产生影响。这种创新技术具有两项新优点：

• 网格秤盘 (SmartGrid) 对于气流的阻力很小。因此，与使用传统天平得到的结果相比，测量值能够更加快速

地稳定。该优点对于经常性称量（如：配方）或者更多数量的样品尤为有用。

• 网格秤盘悬挂在天平的后侧，可轻松拆除，确保更快速清洁。由于网格秤盘的悬挂设计，因此可轻松够触

整个称量室进行清洁。称量表面光滑，无既无角又无边，这样可消除积尘的风险。

易巧称量组件：梅特勒-托利多的易巧称量组件配有一系列适用于网格秤盘 (SmartGrid) 的不同支架，可确保

承装各种类型的去皮容器，如：试管、圆底与容量瓶以及秤盘。称量容器固定在一个符合人体工程学的

位置。

系统错误：

位置：天平的安装所在位置会极大程度上影响到测量的准确度。应当将天平安装在稳定、无磁性以及尽可能

无振动的表面。选择尽可能风小的地点，即：不靠近门窗、加热系统、空调、进气/出气阀的地方。

温度、热辐射、空气湿度与静电电荷：称量结果取决于温度，这就是称量室内的一致条件之所以有助于获得

可重现结果的原因所在。日光直射或光源热辐射也会对称量结果产生影响。

梅特勒-托利多提供的众多称量解决方案均配有全自动校准技术 (FACT, proFACT) 或者集成的温度控制程序

(ITC)。这些功能可帮助消除因温度所致的错误。

空气相对湿度也会对结果产生影响。空气湿度应不低于 20% 或超过 80%，保持在 45% 与 60% 之间。

这一范围还有助于降低出现静电电荷问题的风险。当使用采用玻璃或塑料制成的非传导性称量容器时，或者

当称量非常干燥的物质时，这种现象经常出现。由于静电电荷的过程很慢，因此大多数情况下会发生漂移，

这意味着几乎无法实现任何可重现的质量一致性。可集成在超越系列天平内的防静电套件有助于防止这一

错误发生。该套件可作为配件单独订购。.

称量台：如果天平不平整，则无法获得的结果。梅特勒-托利多提供的所有天平均配有水平指示

器，方便快速调平。超越系列天平可自动检查水平位置。如果在清洁等过程中将天平移动，则水平控制系统

(LevelControl) 自动发出声响信号，以警告天平不再处于水平位置。与此同时，显示屏显示重新调平天平的各个

步骤

3.8 在生产过程的配方环节确保zui率

在生产过程中，除了度与可靠性之外，效率、速度与可追溯性等其他因素对于配方同样起着非常重要的作

用。换言之，需要快速、可靠与称量，在称量系统和 ERP/EMS 系统建立数字连接。这可自动调节库存

量以及对每一批进行完整文件记录。梅特勒-托利多提供的配料与配方系统 Formweigh.Net® 全部具有这些

性能特点。梅特勒-托利多的所有工业称量解决方案均可使用此软件运行。在现场与称量系统连接的不同终端

在计算机与天平之间起着接口作用。

3.9 确保一致的产品质量

系统启动存储的配方程序，并将所有的测量值自动保存在可追溯的电子数据库中。该自动过程可始终确保

高质量以及高度过程可靠性。

因此，可避免因各批次组分错误造成的材料损失。尚未执行的待执行命令在

显示屏上突出显示，并对已经执行的过程进行标记。另一优点是简单、清晰的用户指南。在需要四眼原则的

任务中，Formweigh.Net 可提供第二双眼。它可为配方任务自动选择正确的天平，并可通过条码扫描仪检测原

材料。因此，系统遵循“先出”的原则可优化对原材料的使用。无需再处置过期的原材料，这可减少处置

成本与材料费用。这是一种可极大程度提率与盈利能力的解决方案。

可按需定制 Formweigh.Net，以适合所有已经安装的公司软件系统（如：SAP）。用于 ERP/EMS 系统的标准接口

可交换原材料与订货数据。无需重新输入关于库存量的主数据与信息。通过系统之间的通信不断同步处理

信息。库存量信息始终保持状态，可追溯批次，并可集中整理不同干预或变更。

3.10 良好的称量管理规范TM (GWP®)

梅特勒-托利多的良好的称量管理规范 (GWP)® 是一种为确保天平长期具有良好的测量质量与可靠性所制定

的准则。在该机制当中，可事先对每一个测量风险进行评估。利用这一机制，可根据客户的特定需求对初始

称量结果、要求的测量精度以及任何错误造成的后果进行计算。如果客户需要，可对安装的所有秤和天平进行

验证 (GWP® Verification)。该验证对于确保用于配方的天平测量误差处于规定的允差范围内尤为重要。这些

解决方案可确保一致的配方质量。

该机制还可为常规测试提供明确的建议。如果不对天平定期检测，则即使是*的天平和理想的安装位置也

无济于事。久而久之，每一台天平都会发生变化，必须通过定期校准/校正。超越系列 XP/XS 天平具有全自动

校准技术 (FACT 与 proFACT)，并且定期接受内部校准。这意味着无需长时间使用通过认证的外部砝码进行

校准；但是，即使是对于这些型号，外部校准依然*。

GWP 提供关于校准时间间隔、所需砝码、允许的zui大允差，以及当未遵循校准时间间隔而需要采取措施的

建议。如果为确保测量的可靠性而需要将单独的天平停用，则天平可被自动停用。.

4. 结束语

配方是食品行业实验室与生产线的核心任务。梅特勒-托利多的解决方案可确保称量过程中具有更高可靠性、

使用舒适性与率。多种创新型称量解决方案有助于zui大限度防止错误发生。Formweigh.Net 软件是用于

生产的理想产品，其中速度与材料流转优化同样为重要因素。由于可与 SAP 等 ERP 系统连接，因此可提高过

程的稳定性与盈利能力。

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