干燥失重法檢測(cè)油辣椒中水分含量的不確定度評(píng)定

楊 波，盧垣宇

（貴州省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)院，貴州貴陽(yáng) 550014）

市面上銷售的油辣椒種類繁多，有無(wú)添加輔料的純油辣椒、有添加花生、肉沫或豆豉等輔料的油辣椒，上述添加輔料的油辣椒水分含量較純油辣椒偏高，油辣椒的水分含量直接影響其保質(zhì)期、口感品質(zhì)和質(zhì)量要求。現(xiàn)行有效檢測(cè)油辣椒水分的標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.3—2016[1]，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)國(guó)標(biāo)檢測(cè)油辣椒水分含量進(jìn)行不確定度評(píng)定和分析，以控制各環(huán)節(jié)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，有效降低檢測(cè)誤差，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，對(duì)油辣椒中水分的控制提供數(shù)據(jù)支撐。

根據(jù)JJF 1059.1—2012[2]中測(cè)量不確定度的有關(guān)定義，測(cè)量不確定度一般由若干分量組成，其中一些分量可根據(jù)一系列測(cè)量值的統(tǒng)計(jì)分布，按測(cè)量不確定度A類評(píng)定進(jìn)行評(píng)定，有些情況可用標(biāo)準(zhǔn)偏差表征；另一些分量則可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或其他信息獲得的概率函數(shù)，按測(cè)量不確定度B類評(píng)定進(jìn)行評(píng)定，有些情況也可用標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

油辣椒，市售；分析天平（梅特勒托利多，XSE204）、熱風(fēng)循環(huán)恒溫箱（Binder FED115）、干燥器（天波）和玻璃制稱量瓶（天波）。

1.2 檢測(cè)方法

按照GB 5009.3—2016第一法第5條的分析步驟，即取潔凈玻璃制稱量瓶于105℃恒溫干燥箱中加熱1 h，取出置干燥器內(nèi)冷卻后稱量，并重復(fù)干燥至前后兩次質(zhì)量差不超過(guò) 2 mg。稱取粉碎后的樣品，放入恒重的稱量瓶中，置于恒溫干燥箱中干燥后，放入干燥器內(nèi)冷后稱量，再放入恒溫干燥箱中干燥，取出放入干燥器內(nèi)冷卻后再稱量。并重復(fù)干燥過(guò)程，使前后兩次質(zhì)量差不超過(guò)2 mg ，即為恒重。

1.3 測(cè)量模型建立

1.3.1 測(cè)量模型1

根據(jù)JJF 1059.1—2012中測(cè)量不確定度的有關(guān)定義建立測(cè)量模型：

式中：W為考慮各種誤差后的油辣椒中水分含量；X為油辣椒中水分含量測(cè)量值；Q為油辣椒中水分含量重復(fù)測(cè)量值的修正值。

1.3.2 測(cè)量模型2

根據(jù)GB 5009.3—2016第一法中計(jì)算公式和JJF 1059.1—2012相關(guān)要求，測(cè)量模型中的輸出量（被測(cè)量），其量值由輸入量（測(cè)量值）通過(guò)相關(guān)函數(shù)公式來(lái)確定。根據(jù)下列油辣椒中水分含量的公式，X（水分含量）為輸出量，m1、m2、m3分別為輸入量[3]。

式中：X為水分的含量，g/100 g；m1為稱量瓶和樣品的質(zhì)量，g；m2為稱量瓶和樣品干燥后的質(zhì)量，g；m3為稱量瓶的質(zhì)量，g。

1.4 各不確定來(lái)源的分析

根據(jù)數(shù)學(xué)模型和JJF 1059.1—2012相關(guān)要求，油辣椒中水分含量測(cè)量結(jié)果的不確定度來(lái)源為測(cè)量結(jié)果重復(fù)性的不確定度、天平檢定的不確定度、稱量恒重的不確定度等[4]。表1為各分量的相關(guān)信息。

表1 各不確定分量

2 結(jié)果與分析

2.1 A類不確定度評(píng)定

A類不確定度評(píng)定用統(tǒng)計(jì)分析方法獲得實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差，當(dāng)用算術(shù)平均值(X-)作為被測(cè)量估計(jì)值時(shí)，被測(cè)量值的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定（uA），可由下列公式得：

式中：s(X)為標(biāo)準(zhǔn)偏差。在相同測(cè)量條件下，按照檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求，測(cè)得10平行實(shí)驗(yàn)油辣椒中水分含量的結(jié)果，如表2所示。

表2 水分測(cè)量結(jié)果

根據(jù)上述表2的檢測(cè)結(jié)果，按JJF 1059.1—2012中A類不確定度的貝塞爾公式進(jìn)行不確定度評(píng)定：

2.2 B類不確定度評(píng)定

根據(jù)JJF 1059.1—2012中B類不確定度相關(guān)定義，B類不確定度是根據(jù)有關(guān)的信息或經(jīng)驗(yàn)，判斷被測(cè)量可能值的可能區(qū)間，并假設(shè)被測(cè)量的概率分布[5]。根據(jù)概率分布和要求的概率P確定k，則B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定（uB），可由下列公式得：

式中：a為半寬度；k為置信因子，也稱包含因子。

根據(jù)上述信息，分別計(jì)算各分量的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

2.2.1 稱量瓶和樣品質(zhì)量的不確定度u(m1)

已知m1不確定度來(lái)源于天平檢定誤差和稱量恒重，則m1的不確定度應(yīng)由天平檢定誤差和恒重的不確定度合成。

根 據(jù)JJF 1059.1—2012可 得uB(m1)=根據(jù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中恒重的兩次質(zhì)量差不超過(guò)2 mg和天平檢定證書(shū)示值誤差為 ±0.5 mg， 得0.000 289 g；合成m1的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.2.2 稱量瓶和樣品干燥后的質(zhì)量的不確定度u(m2)

因m2不確定度來(lái)源于天平檢定誤差和稱量恒重，則與上述m1不確定度來(lái)源一樣，按上述步驟處理，其標(biāo)準(zhǔn)不確定為合成m2的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.2.3 稱量瓶質(zhì)量的不確定度u(m3)

2.2.4 B類合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

根據(jù)上述測(cè)量模型和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，各輸入分量之間彼此獨(dú)立不相關(guān)，可將模型公式變?yōu)閅=(m1-m2)，X=(m1-m3)，Y和Z可 按 JJF 1059.1—2012中4.4.2.2的公式計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)合成不確定度：

模型公式X=彼此獨(dú)立不相關(guān)，則測(cè)量結(jié)果的B類合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按JJF 1059.1—2012中4.4.2.3的公式計(jì)算得：

2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

根據(jù)測(cè)量模型1，X與Q相互獨(dú)立，按JJF 1059.1—2012中4.4.2，油辣椒中水分含量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定為uC(W)=

2.4 擴(kuò)展不確定度

根據(jù)JJF 1059.1—2012中4.5.2，擴(kuò)展不確定度U由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定uc乘包含因子k得到，通常的測(cè)量中，k=2，包含概率為95%，上述油辣椒中水分含量的擴(kuò)展不確定度U=k×uC(W)=2×0.039 5%=0.079%。

2.5 不確定度報(bào)告測(cè)量結(jié)果

上述油辣椒中水分含量的平均值為12.233 7%，根據(jù)測(cè)量模型1，則本次測(cè)定油辣椒中水分含量的不確定度測(cè)量結(jié)果為Y=W±U=12.233 7%±0.079%。

3 結(jié)論

干燥失重法測(cè)定油辣椒中水分含量的不確定度主要受樣品重復(fù)性測(cè)定和天平稱重影響。A類不確定度，即重復(fù)性測(cè)定帶來(lái)的不確定度uA(X)=0.010 9%；B類不確定度，即恒重和稱量帶來(lái)的不確定uB(X)=0.038 0%。B類不確定度貢獻(xiàn)要比A類不確定度大，可以使用等級(jí)和精度較高的天平進(jìn)行有效稱量，以降低干燥失重法測(cè)定油辣椒中水分含量的不確定度。