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凝固點能否作為鑑定地溝油的根據?

果殼網_96
・2014/09/04 ・1711字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 481 ・五年級

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credit: CC by  Michael May@flickr
credit: CC by Michael May@flickr

文 / 云無心

消息:京華時報信息。上海向明中學高二學生發明出家庭簡易鑑別地溝油方法:地溝油因反覆使用,其中動物油含量高,相比植物油,其黏度冰點不同。橄欖油零下十多度才凝結,普通植物油也要零度,而地溝油在8攝氏度即凝結。將自家購買的食用油放進溫度8度左右的冰箱,如凝結,即為地溝油。

真相:這是微博上的一條消息 [1],描述了一個鑑別地溝油的方法。不過,只是將其放入冰箱,好像不能算是一個發明。

從京華時報的報導 [2]來看,高中學生的發明是根據檢測油的凝固點來判斷它是不是地溝油。實際的裝置是利用半導體製冷片來對油進行降溫。半導體製冷片是一種片狀元件,通電時一面制熱一面製冷。藉由溫度傳感器建立反饋迴路,可以精確控制製冷面的溫度。

從科學原理的角度來說,這位高中生的解決問題的思路是對的。「地溝油」和正常食用油在物理性質方面有許多差異,凝固點是其中之一。如果一種油的凝固點比它「應該」的凝固點相差很大,那麼其中肯定有鬼。許多地溝油確實含有許多動物油,導致在 8℃ 甚至更高的溫度下凝固。這樣的油,用這位發明者的方法來檢測,確實可以被判斷為地溝油。

不過,作為一個「檢測方法」,它是否靠譜需要考慮兩個問題:一、有沒有正常的食用油在 8℃ 下凝固?如果有,這樣的正常油就會被「冤枉」;二、有沒有地溝油在 8℃ 下依然不凝固?如果有,就會導致這樣的油「漏網」。

食用油的凝固點主要由油中的飽和脂肪與不飽和脂肪的比例來決定。植物油以不飽和脂肪為主,凝固點較低,比如大豆油、葵花籽油、菜籽油的凝固點都在 -10℃ 以下,花生油和棉籽油相對高一些,也是在 0℃ 附近。而動物油中的飽和脂肪含量高,凝固點就比較高,通常在室溫下都以固態存在。不過,植物油中也有飽和脂肪含量高因而凝固點很高的種類,比如棕櫚油和椰子油,凝固點都在 25℃ 以上。此外,油的凝固點也不是一個確定的溫度,而是一個範圍。一方面,它會從某一個溫度開始出現固體,溫度降低也不見得全部凝固。另一方面,即使是同一種 植物的油,組成也不可能完全一樣,其凝固特性也會有一定差異。現在,市場上還有「調和油」,它們的凝固溫度會由被混合的油的品種和比例來決定。顯而易見, 棕櫚油、椰子油之類的植物油會被這種檢測方法直接「冤殺」。如果調和油中含有棕櫚油或者椰子油等凝固點很高的油,那麼也可能導致「調和油」的凝固點大大升 高而「含冤而死」。

出於「寧可錯殺,不可放過」的原則,第一個問題還不是那麼關鍵。如果真是地溝油「矇混過關」,被當作「正常油」,才是更大的問題。所謂的「地溝油」,並不是一個「標準」的商品——正常的油有相對一致的指標,而「地溝油」則「地溝」得各不相同。地溝油中,飽和脂肪含量的升高主要取決於混入了多少動物脂肪。如果是只炸過薯片或者油條的廢油,那麼飽和脂肪的含量與「新鮮油」相比並不會明顯增加。要知道反覆的使用並不會將大量地不飽和脂肪轉化成飽和脂肪 ——不飽和脂肪的加氫飽和是要在催化劑的幫助下才能有效發生。如果是混入了大量的火鍋廢料或者其他肥肉殘湯的地溝油,那麼動物油的含量才會高得多。也就是 說,地溝油的凝固點並不一定都是在 7-8℃ ,從稍高於「正常油」到十幾度都有可能。此外,如果把 7℃ 或者 8℃ 凝固作為「地溝油」的判斷指標,不法商販完全可以把通不過這一檢測的地溝油用正常油稀釋,把它的凝固點降低到「判斷指標」以下。

結論: 這種「簡易鑑別法」能夠「判斷出」一些地溝油。但是,作為一種檢測方法,它既可能「冤枉」好油,也可能「放過」壞油。對於那些能夠用這種方法「檢測」出來 的地溝油,可能粘度等其他指標差異已經大到肉眼可以識別的地步了。其實,利用這個方法也用不著專門的裝置來實現——如果你買了 精煉的低熔點油 ,比如大豆油、葵花籽油、菜籽油、玉米油等,可以在冰箱保鮮層(一般是 4℃ 左右)中放一段時間。如果凝固了,說明有問題。但是,需要記住的是:沒凝固並不意味著就沒有問題。而花生油的凝固點就在那附近,凝不凝固都說明不了什麼問題。

參考資料:

  1. 微博
  2. 京華時報:地溝油鑑別術首進發明大賽

原刊載於果殼網

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果殼網_96
108 篇文章 ・ 9 位粉絲
果殼傳媒是一家致力於面向公眾倡導科技理念、傳播科技內容的企業。2010年11月,公司推出果殼網(Guokr.com) 。在創始人兼CEO姬十三帶領的專業團隊努力下,果殼傳媒已成為中國領先的科技傳媒機構,還致力於為企業量身打造面向公眾的科技品牌傳播方案。

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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餿水油,恐怖呦?—陳炳輝教授專訪
PanSci_96
・2014/09/12 ・2127字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 556 ・八年級

Credit: ksikeptuve via Flickr
Credit: ksikeptuve via Flickr

文/ L編

中秋連假本是全家團圓的好日子,不料在這美好的節慶前卻爆出黑心豬油的壞消息,讓皎潔明月頓時矇上一層烏雲。我們吃著月餅瀏覽新聞,發現除了原料來源和責任追查,對於餿水油的危害程度卻沒有統一的結論。毒物科醫師說,餿水油一滴都不能吃[新聞來源]!食品科學教授又說,吃一點點的傷害微乎其微[新聞來源],媒體甚至說在大陸有人「五臟六腑都被細菌吃掉了[新聞來源]!」先撇除媒體的說法,學者們都是根據相同證據表達意見,為何論點會大相逕庭?我們在相信或反駁專家言論的同時,對餿水油的瞭解又有多少?泛科學訪問長期研究食用油和食品安全的陳炳輝老師,從科學家的角度為大家提供一些食用油安全性的看法。

餿水油有多可怕?

假設本次黑心食用油的來源是餿水中的回收油,沒有皮革油或其他可疑來源,餿水油能再製成豬油流入市面的可能方法有二:以餿水油混入新鮮豬油,稀釋其中有害成分和氣味;或是經過精煉,加入氫氧化鈉中和餿水油中的游離脂肪酸,加入活性炭或皂土脫色,若有更完整的設備,也可經過高溫、高真空進行脫臭。如此一來,餿水油就能搖身一變,以全統香豬油的身份強勢回歸,矇騙消費者和法規的檢驗。

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然而檢測合格的油,就是安全無虞嗎?這麼安全的話,是否真能回收餐飲廢油再製成食用油?陳炳輝教授語重心長的說:「食用油沒有這麼簡單啊……」食用油成分複雜,其安全需建立在良好的原料品質,雖然科學家可以推測油脂在加熱過程中發生的反應和產物,但沒有人知道餿水油原料所歷經的加熱次數和條件,無法精準推測反應產物,加熱產生的有害物質在精煉過程也不一定會被去除。所以,即使成品重金屬、酸價和最具代表性的苯駢芘皆低於限制量,也不代表未檢測的其他多環芳香族碳氫化合物(不含苯駢芘)、醛類、氧化膽固醇等有害成分都在安全範圍內,就算各個項目都符合標準,但所有成分的相乘效應可能比想像中還高,因此無法就這些檢測結果推論餿水油的安全,更何況檢驗項目的代表性還有待加強。

該怎麼檢驗才對呢?

食藥署的檢測項目有酸價、總極性物質、重金屬、苯駢芘和黃麴毒素等。酸價高代表油品已不再新鮮,可能經過高溫處理或存放條件不佳導致三酸甘油酯分解成游離脂肪酸;總極性物質代表油品在高溫中裂解產生的醛、酸、醇、酮等極性產物,總極性物質高代表油的品質下降,其中的醛類也是致癌物;而苯駢芘的五環結構,是油品高溫裂解時較難形成的產物,若測出超量的苯駢芘,就可以推測油品中也存在其他較易形成的致癌物,因此被當作檢驗的指標。

檢測酸價只能得知游離脂肪酸的含量,卻無法顯示有多少致癌物,更何況游離脂肪酸可能在精煉過程中被去除,我們也無法經由成品的酸價推測致癌成分。餿水油原料比單獨加熱的油品還要複雜,因為其中除了油脂裂解產物,也有食材在高溫下反應的產物,所以應該要增加其他檢測項目,才能加強可信度。陳教授建議增加的檢驗項目為膽固醇氧化物及雜環胺,前者係豬油中的膽固醇於加熱過程中形成,後者係高量蛋白質含量的食品於油炸過程中形成。此外,亦可考慮檢測丙烯醯胺,此化合物於油炸高澱粉含量的食品中較易形成。此三種產物對人體有致癌性和致突變性,是肉類油炸後的產物,可能因為烹煮過程而存在餿水油中。陳教授補充道:「檢驗餿水油的黃麴毒素其實沒有太大意義,因為黃麴毒素通常只存在豆類或花生等原料。」

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資料來源:衛生福利部食品藥物管理署

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科學家該怎麼說?

無論提醒民眾餿水油危害的醫生,或想要平息大眾恐慌的學者,都自認是摸著良心表達專業立場,然而陳教授認為,科學家應該依證據判斷是非,有幾分證據才講幾分話,現在食藥署只公布了五項檢驗結果,雖然全統香豬油的酸價和苯駢芘的濃度低於限制量,但如上文所說,其他有害成分種類和含量還未知,科學家不能就這些證據為餿水油背書。

既然知道了餿水油不是完全無害,那大家最關心的致癌物質危害程度呢?由於食品成分相當複雜,科學家只能從檢驗結果判斷餿水油是否有害,但無法單單依據這幾個成分的含量推斷這些餿水油的危害程度。科學家需要做長期的追蹤研究,或是拿餿水油進行動物實驗,判斷致癌程度,以及由血液生化值等結果,推測其對人體的危害後,才能告知民眾事情的嚴重性。說到這,陳教授語帶憤慨的補充:「若對事件還不瞭解就大放厥詞,真的很不負責任!」

除了事件爆發後的處理,學界平常就在進行食品安全的教育,除了進行食品安全的科學研究外,衛生福利部跟台灣食品科技學會也合作舉辦了食品安全與生活座談會,全國巡迴向民眾推廣食品添加物、食用油安全等相關資訊,建立民眾對食品安全的正確觀念。

學界在進行研究和推廣教育的同時,也對政府提出建議方針,陳老師認為,本次事件是政府失責,防範食安問題的方法要從法律和制度做起,加強預防式管理,掌握食品原料品質,同時對夜市攤販進行安全衛生的輔導,並且修訂特別法對黑心商人速審速決,祭出重罰絕不寬待,希望能有效遏止黑心食品的產出。最後陳老師無奈的說:「黑心食品防不勝防,消費者自己也要提高警覺,謹慎挑選食材的品質。」

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