乳品生产过程中全链条质量追溯信息分析的研究进展2024-02-22

随着生产技术发展,乳品企业生产已经进入高效、快速的时期。乳品已经成为人民群众日常生活中的重要组成部分。虽然其生产技术持续提升,但乳品质量问题仍然存在,为消费者带来潜在的安全隐患。现代乳品供应链已经从最初的农场到餐桌模式演变成一个复杂的网络结构。乳品供应链以加工企业为核心,将原料供应商、加工企业、配送商及销售商紧密相连,乳品质量问题主要源于生产过程中的不规范操作以及原辅料的变质与掺假行为,这些问题严重破坏了消费者对乳品企业的信任。

 

在当前社会环境中,消费者对于产品的质量要求日益提升。传统的追溯系统主要采用纸质记录,用以录入乳品从源头到消费者的全过程,这种方法虽然简单且成本较低,但其效率低下易出错,难以满足乳品生产业的快速发展。当前,国际标准化委员会(International Organization for Standardization,ISO)将可追溯性定义为:“通过记录的标识追溯某个实体的历史、用途或位置的能力”。此外,欧盟法规(No.178/2002)也提出了食品可追溯性概念。一个完善的乳品追溯系统应该包含乳品生产、产品检验、质量监管及市场销售各个环节,在保障消费者权益的同时让产品信息透明化。一旦发现问题,能够有效地控制事故,召回问题产品,最大限度降低事故的危害,保障消费者的权益。

 

乳品的质量把控与人类健康及疾病防控有着密切的联系,为了满足人民群众喝上“安全奶”“放心奶”的需求,乳品企业及卫生部门对新鲜度、营养成分以及致病菌污染情况进行全方位的检查与监控。乳制品产业链的组成部分广泛,涉及如农业、畜牧业、工业、服务业等领域,其关键环节如图1所示。由于乳品自身富含蛋白质、糖类、脂质等营养物质,易发生氧化或酸败,所以应对乳品生产过程中全链条,包括牧场奶源收购、运输、工厂生产及成品运输等全环节进行严格的质量把控。本文将从乳品生产全链条质量把控的角度出发,针对市场投诉相关问题,对生产过程中的关键步骤进行质量分析。

 

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1 乳品产业链关键环节   

 

Fig.1 Key links in the dairy industry chain

 

1 产品投诉问题概述

市场投诉是对产品质量问题进行分析的出发点,不仅提供了解和解决问题的途径,而且立足于市场投诉的准确和清晰反馈,生产厂家可以及时了解到产品质量问题的具体信息。当前,大多数乳品制造企业都会依据国际标准化组织ISO90001中的规定,建立市场投诉相关台账和报告,并设立了专门负责处理市场投诉的岗位。投诉报告分为问题描述、问题记录、问题反馈等几部分。基本可以满足反馈要求记录内容,并满足第三方审核需求。调查完成并形成结论后,产品问题将推进至处理阶段。此时,从业人员需具备足够的法规敏感性,与消费者进行高效沟通后,对投诉产品采取合适的方式进行处理。通过市场投诉可以建立有效的纠正和预防措施,这不仅是进行产品投诉问题分析的目的,也为食品安全和质量管理的持续改善提供机会。清晰、准确地描述产品相关问题并搭建投诉信息系统是解决产品质量问题的基础;全面深入的调查是解决问题的关键,保持对处理产品市场投诉问题过程中的法规敏感性,系统解决问题能有效地降低投诉率,将因产品质量投诉产生的负面影响降到最低。

 

2 乳品源头开展质量控制

原料乳作为乳品的基础原料,应被视为乳品质量控制的首要环节。一旦在原料部分出现质量问题,在后续多道加工过程中也无法解决,对乳品质量造成持久性影响,加工过程将失去其重要性。回顾2008年发生的乳粉质量安全事件让各企业都认识到乳品生产结构混乱的问题,奶源散乱、规模小、奶农掺水、掺假等,因此,乳品源头质量控制应该采取多方面、综合的措施,以确保万无一失。质量控制部门应以实地收奶、饲养环境条件为基础,制定并执行相关标准。此外,采用赋能培训等方式传达质量标准给相关责任人,严格监管并检查执行情况。通过这样的结构化步骤,可以预防不符合生产标准的原料乳进入工厂,对乳品质量进行源头把关。

 

考虑到奶牛养殖的散布性,牧户相对分散,以及饲养方式的不统一等诸多因素,乳品企业需要对奶牛养殖的牧户进行安全管理方面的赋能培训,定期检查饲料和水源,分析奶牛的生长状况,并建立统一的档案管理系统。应提前对奶牛常见的疾病进行预防,防止大规模传染病爆发。相关的管理工作应做到分层、系统化,保证奶源足够安全。乳品的特殊性需要在生产加工、运输及仓储过程中保持低温冷藏。原料乳到厂需经过品名、贮藏条件的核实及相关微生物的检测,然后可进行下一步工序。对于原料乳贮藏、转序时间管控是另一个质量控制的关键点,根据统计,当原料乳贮藏8 h后,可能由于微生物超标引发质量问题。

 

3 乳品生产环节开展质量控制

乳品生产环节的复杂性源自其涉及多重因素影响,如人员、操作、机械等,其中任何一个环节出现差错都会影响整体的产品质量。乳品加工生产环节也是乳品生产全链条中的核心板块,一些不良乳品加工企业为了获得更多的自身利益,将没有达标的乳品中添加各种试剂进行调配指标,以达到检测标准,或将超保质期的乳品进行二次加工销售。这类违规操作极有可能引发微生物污染,经过生产、贮藏和运输等环节后,消费者可能会购买到有质量问题的产品。

 

对于此类问题,生产工厂需要引进、更新先进的生产设备和检验设备,结合相关内部质量部门、检测部门保障乳品质量,同时需要更新人员检测技术,如针对有毒害小分子物质的酶联免疫吸附测定技术、更快速的成分分析仪器,还要着力改善乳品加工环境,确保乳品生产环节干净、卫生、干燥,特殊加工部门还要做好无菌处理,避免乳品受环境影响而出现污染问题。此外,对设备进行周期性的保养也是减少质量问题的关键点。在生产过程中,推行责任到人的制度。乳品企业应对生产员工做出严格规定,在掌握正确操作技能的前提下,员工应保证在生产全过程中保持个人和环境卫生。一旦发现质量问题和质量隐患,应及时整改并进行责任追究。此外,还需要通过适当的培训和评估手段来提高操作人员的质量安全意识。

 

4 乳品运输环节开展质量控制

对乳品运输环节的质量控制主要依赖于两大核心要素:人员和对运输前后的全面检测。首先,运输人员必须接受全面的质量安全意识培训,以确保具备高度的质量意识,能明确质量目标,并理解自己职责范围内可能存在的风险点。这样可以有效预防运输过程中的操作失误导致乳品质量问题的发生。其次,运输过程中的质量控制也不可忽视,在运输途中,管理人员应做好质量策划,结合乳品自身的属性做好防护工作,制定符合产品的运输车辆,并在运输过程中保障贮藏温度,严禁运输途中无故开启运输车门,防止无关人员的自由进入。最后,每趟运输结束后,需要对车载运输设备进行彻底的检查,保证控温、恒温系统正常运作,并校验车内仪器参数合理性。

 

5 发挥监督机制作用

对于乳品企业,为了确保产品质量并减少可能的风险,必须建立一套全链条的内部监督系统,该系统由内部工作人员组成,需要保证内部人员深度了解乳品行业,掌握详实的行业知识和经验。这种组织形式能更高效地发现潜在的质量问题或风险。通过建立责任制度,企业可以有效提升全员对产品质量问题的关注度和重视度。倡导运用“全员监督+专管监督+各工段分工监督”的模式,以达到最佳的监督效果。全员监督表示每一个员工都有责任对质量进行把控,从而保证质量控制覆盖到每个环节;专管监督则有利于确保对特定领域的专业监管;各工段分工监督可以保证工序间的质量衔接。这个模式不仅能够降低监督部门的工作压力,也有助于扩大监督的范围和增强其有效性,从而更全面地保证乳品的质量。

 

6 乳品安全溯源技术概述

6.1 典型信息采集技术

随着物联网技术发展,追溯技术广泛应用到乳品生产过程,当前,乳品生产领域追溯系统应用较多的技术分别为条码追溯技术、射频识别技术及通过GPS全球定位进行追溯。目前条码技术为一维条码技术和二维条码技术,一维码具有简单、易识别的优势,广泛应用于市场,但一维码的缺点是信息容量小、密度低、易被造假等,当缺少数据支持,一维码使用会受到限制。二维码合理解决此类问题,其基于一维码生成,广泛应用于物流、生产制造产业,工作人员通过扫码可以查询检验信息并且登记信息。在乳品制造过程中,主要有4个环节应用二维码,包括出入库管理、仓库管理及原料乳配送。在入库时,读取二维码信息,同时录入其存放信息,可以在规定时间内进行转序、生产,避免造成用料迟滞。在出库时,读取物料上的二维码信息,确认信息并更新状态。在仓储管理中,二维码既可以用于存货盘点,也可以用于出库备货。在原料乳配送方面,可以利用二维码自动检验订单配送情况,并且将相关检查、检验信息统一提供给下一流程中的检验人员。

 

6.2 传感器技术及数字视频技术

传感器是一种能够将检测信息转变为信号传递的监控装置。检测原件在工作条件下对于信号进行感知,通过转换原件变成其他信号,最后作为电信号进行输出。传感器目前已投入至工业生产、环境监测、资源调查等其他领域中。通常根据基本感知功能可将传感器分为热敏传感器、光敏传感器、气敏传感器、力敏传感器、色敏传感器和声敏传感器等几类。由于乳品生产过程中涉及环节众多,较为复杂,要想实现全链条的质量监控,需要传感器技术配以专业操作人员进行支撑。

 

6.3 指纹分析技术

指纹分析技术指的并非广泛概念中的人类指纹,而是描述各种与食品成分相关的分析信号,包括光谱、色谱和图像。指纹分析技术已经成为乳品检测的有力手段,基于样品的某些特性,以指纹分析方法为手段,快速、灵敏地进行食品检测,尤其是对原料掺假问题,可以从单一光谱中识别出范围广泛的潜在掺假物,且不会破坏样品。目前,常用的指纹分析技术有稳定同位素检测方法、光谱分析方法、代谢技术分析方法等。稳定同位素指纹是所有生物的一个标签,或与生物的生长环境密切相关,不随着化学添加剂的改变而改变。可为乳品溯源提供一种科学、不可改变的信号,并且该信号随着全链条流动而一直保存。Liu Xing等通过蒸馏法提取冷冻山羊乳中的水分,结果发现,山羊乳中的酪蛋白含量和水的氢原子和氧原子比值与饮用水中相同,稳定同位素比值是羊乳产地鉴定的最佳方式。稳定同位素指纹分析技术在乳品中的应用主要方法是通过将乳品进行消化,进而分析消化后乳品中各元素的特点。

 

此外,对乳制品的检测还有通过光谱方法对乳制品的特征峰进行检测。Pappas等建立了一种基于傅里叶变换红外光谱的方法鉴别羊乳,分析49个山羊脱脂乳和38个绵羊脱脂乳和冷冻干燥的牛乳样本,结果发现,在光谱区间1 840950 cm-1,傅里叶变换红外光谱技术可以快速、准确地识别脱脂乳的种类,并通过聚类分析区分出山羊脱脂乳和绵羊脱脂乳样品。傅里叶变换红外光谱技术能够实现快速、准确、无损检测出牛乳种类之间的细微差别。采用傅里叶变换红外光谱与化学计量学相结合的方法对掺假骆驼乳进行快速、无损的定量检测,利用偏最小二乘回归方法发现可以很好地从骆驼乳中检测出掺假。一些不良商家为了获取更高的利润,在乳粉中添加三聚氰胺和尿素,增加蛋白含量,这对消费者的健康造成了不良影响。使用近红外光谱技术对植物油配制的4种乳粉中的三聚氰胺和尿素进行检测,在掺假水平≥1.00%时偏最小二乘回归模型的预测效果能达到预期结果。

 

代谢指纹分析技术是对代谢组学进行研究,对比图谱信息,对乳制品进行鉴别。基于核磁共振和气相色谱-质谱指纹识别方法,检测出山羊乳中的烷烃类挥发性物质和少量酯类,有效识别了来自脂肪、糖和芳香物质区域内的代谢物。利用核磁共振波谱法对纯巴氏杀菌乳和人工掺假的巴氏杀菌乳样品进行检测,研究发现,N-乙酰基碳水化合物可作为检测标志物,鉴别原料乳真实性。

 

随着指纹技术的发展,对乳制品特征检测、识别掺假和质量溯源等环节起到了重要作用,有助于解决当下的食品安全问题,为食品相关部门的监管及食品安全控制提供技术支撑。当然,并非所有的指纹图谱技术都可以应用到乳及乳品的检测中,要根据不同的目的和各种指纹技术的适应性进行合理选择。

 

6.4 区块链技术

区块链是在数字加密货币基础上发展起来的一种分布式数据库技术,其储存的是按时序生成的数据区块链表。狭义上区块链是一种链式数据结构,将数据和信息按时间顺序组合在一起,以加密形式记录,形成不可篡改、不可伪造的分布式账本。区块链具有分散性、透明性、可追溯性、可信任性的特点。目前,区块链技术已应用于各类食品(肉类、果蔬、牛乳、水产品等)的可追溯性,主要作用在于对商品溯源、防伪、防篡改,增加消费者的信任度,对食品供应链中的零售商、销售商、消费者和监管部门来说十分重要,通过储存数据并在食品供应链的各个阶段实现快速跟踪,让食品行业更加透明化。这不仅满足消费者对食品安全的需求,也满足监管部门对食品安全与质量的监管控制要求,为提高食品可追溯的安全性和透明度提供有效的解决方案。乳及乳制品供应链包括原料乳供应商、乳品公司和消费者。在乳品生产过程中,乳品企业经常使用危害分析关键控制点(hazard analysis and critical control point,HACCP)系统来控制食品安全。HACCP主要是在食品企业内部实施,在关键控制点对产品进行检测。但只有食品企业内部的管理规范并不足够,不足以保证乳品安全。因此需要建立从农场到最终消费者的可追溯性区块链系统。Gehlot等将区块链技术与物联网相连接实现实时数据跟踪,对动物健康、动物位置跟踪、牛乳质量、饲料监测和奶牛安全进行监测,并将监测数据记录到区块链系统。这种基于高计算能力的可穿戴设备、可再生能源采集以及牛乳供应链分析的物联网辅助系统的区块链为乳品的安全提供了保障。牛乳质量的监控在乳品行业至关重要,因为微小的缺陷会导致供应链损失,因此,将区块链技术应用到乳品行业,对各个连接点实时跟踪,对于减少供应链损失十分重要。并且低成本、节能和智能计算的物联网设备提升了智能生态系统,将成本降至最低,将农民的利益最大化。Cele等通过全球边缘计算构架提供了一个面向农业环境中的区块链技术应用平台,对奶牛的状态和饲料谷物实时监测,确保生产中的可追溯性和可持续性,以环境友好、透明和安全的特点适应当前市场,向消费者保证质量安全。目前国内区块链技术主要应用于教育、金融、健康与医疗和农业等方面,在乳品行业的相关应用尚处空白,因此,乳品企业在区块链技术的应用上仍有一定的发展空间,利用区块链技术与物联网技术相结合,为我国乳品安全提供新的溯源途径。

 

7 结语

随着乳品安全溯源技术的发展,保障了乳品的安全性和可追溯性。通过在乳品供应链各阶段的快速追踪以及全流程的监控实现了透明化生产及流通。目前国内消费者倾向于购买高质量食品,这也说明了安全溯源技术应用于乳品安全溯源方面具有可行性。本文综述了目前应用在乳品安全溯源方面的相关技术,并对国内外相关乳品质量控制的实例进行阐述,旨在对目前乳品安全溯源技术研究现状进行概述。目前就射频识别技术、电子产品码技术和指纹识别技术而言,我国已经取得了一定的研究应用;对于区块链技术,在国外已有成功的乳品安全溯源应用实践,能够在出现问题时迅速追溯问题源头,这为我国食品安全溯源工作提供了参考,也期待我国未来能在乳品安全控制溯源领域更为广泛地运用区块链技术。