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SPC控制技术在食品加工企业的应用

2020-07-31 来源:我们爱旅游
田固 澎江雇 矸学 2013年第11期 文献著录格式:赵素华,张月义.SPC控制技术在食品加工企业的应用[J].浙江农业科学,2013(11):1486—1489 SPC控制技术在食品加工企业的应用 赵素华 ,张月义 (1.浙江省质量检测科学研究院,浙江杭州310013;2.中国计量学院 ,浙江杭州310018) 摘 要:食品安全管理体系中的危害分析与关键控制点往往通过是否超出关键限值进行关键控制点的控制, 未能有效识别食品加工过程的安全隐患。本文将质量管理中SPC控制技术引入食品加工过程,预防食品安全问 题的发生,并通过具体应用实例进行说明。 关键词:食品安全;统计过程控制;关键限值 中图分类号:TS 201.6 文献标志码:B 文章编号:0528 9017(2013)11-1486—04 民以食为天,食以安为先。10多年前,人们 还在为解决温饱而努力,未留意食品安全问题。但 随着经济的快速发展,食品品种丰富,数量充足, 量的目的。其中控制图和过程能力分析是SPC最 主要的统计技术。控制图是判别生产过程是否处于 控制状态的一种手段,利用其可区分质量波动是由 随机因素引起,还是系统因素造成的。过程能力是 指处于稳定状态下的过程(或工序)实际的加工 能力,是衡量过程加工内在一致性的标准。过程能 力分析是保证产品质量的基础工作,只有掌握了过 程能力,才能控制制造过程的符合性质量。如果过 供给有余,供求格局发生了根本性的变化,在满足 食品数量需求的同时,质量却存在着严重不足。近 年来曝光的多起食品安全事件,如瘦肉精、毒大 米、苏丹红、多宝鱼、塑化剂、毒豆芽、毒韭菜、 染色馒头、银光增白剂等,使得全社会对食品安全 问题忧心忡忡, “问题食品”之多、涉及范围之 广、造成后果之严重,已到了令人谈“食”色变 的地步,2008年的三聚氰胺奶制品事件更使之雪 上加霜。食品安全形势不容乐观,控制食品安全势 在必行。 程能力不能满足产品设计的要求,那么质量控制就 无从谈起。 1.1 控制图原理 在生产过程中,仅有随机性因素存在时,产品 质量特性值 会形成某种确定的典型分布,如正 态分布。当出现系统性原因时, 就偏离原来的典 当前,多数食品加工企业建立了ISO 22000食 品安全管理体系。ISO 22000动态地将HACCP的 原则及其应用与前期要求整合了起来,用危害分析 来确定要采取的策略,以确保食品安全危害通过 HACCP和前期要求联合控制。企业在贯彻实施食 品安全管理体系标准时,也注重关键控制点的控 制,但是操作者往往只监视关键控制点的输出数据 是否超出关键限值,忽略了加工过程是否处于稳定 状态,是否发生过程变异,未能发挥事前预防的 作用 1 SPC简介 型分布了。通过统计学中假设检验的方法可及时发 现这种分布的偏离,据此判断系统性原因是否存 在。设当生产不存在系统性原因时, ~N( , or ),则P( 一30-< < +3Or):0.997 3。 图1显示, 落在两条虚线外的概率之和只有 0.27%。即1 000个样品(数据)中,平均约有3 个数据超出分布范围,有997个落在(肛一3or, +30-)。如果从处于统计控制状态的生产中任意抽 取一个样品 ,可认为 一定在分布范围( 一 3 )~( +3 ),而认为出现在分布范围之外是 不可能的,这就是控制图的30-原理。 实施SPC的过程分为2个阶段:分析用控制 图阶段和控制用控制图阶段。分析用控制图的目的 是对收集到的一定数据进行分析,寻找稳态。控制 SPC是英文statistical process control的字首简 称,即统计过程控制。SPC就是应用统计技术对过 程中的各个阶段进行监控,从而达到改进与保证质 收稿日期:2013.07-08 基金项目:浙江省软科学研究计划项目(2012C35036) 作者简介:赵素华(1976一),女,河北藁城人,工程师,硕士,主要从事食品检测和食品安全管理工作。E—mail:zsuhua@163.conl。 赵素华,等:SPC控制技术在食品加工企业的应用 圆 蚓 幡 序号 图1 控制原理的示意图解 用控制图是对实时数据进行分析,保持稳态。 实施食品安全管理系统过程中,在关键控制点 的监视程序中应用控制图,当关键控制点的质量特 性值出现异常,会随时反映在控制图上,采取措施 及时消除,把各个关键控制点控制在所定的关键限 值范围内,就能最大限度地消除食品中的潜在风险 的发生。 1.2过程能力及过程能力指数 过程能力或称为工序能力,是指处于稳定状态 下的过程(或工序)实际的加工能力,它是衡量 过程加工内在一致性的标准。过程满足产品质量要 求的能力主要表现在以下2个方面:产品质量是否 稳定,产品质量精度是否足够。当确认过程能力可 以满足精度要求的条件时,是以该过程产品质量特 性值的变异或波动来表示的。在稳定生产状态下, 影响过程能力的偶然因素的综合结果近似地服从正 态分布。为了便于过程能力的量化,可用3o-原理 来确定其分布范围。当分布范围取/x±3o-时,产 品质量合格的概率可达99.73%,接近于1,因此 以±30",即6o-为标准来衡量过程的能力是具有足 够的精确度和良好经济特性的。在实际计算中就用 6o-的波动范围来定量描述过程能力。记过程能力 为 ,则B=60"。 过程能力指数表示过程能力满足产品技术标准 的程度。技术标准是指加工过程中产品必须达到的 质量要求,通常用标准、公差(容差)等来衡量, 一般用符号 表示。质量标准 与过程能力曰的 比值,称为过程能力指数,记为C 。过程能力指 数C 值,是衡量过程能力满足产品技术要求程度 的指标。过程能力指数越大,说明过程能力越能满 足技术要求,甚至有一定的储备能力,但非过程能 力指数越大,加工精度就越高或者说技术要求 越低。 在实际过程能力指数分析过程中,当标准中心 和分布中心的偏移重合时,过程能力指数的计算公 式为:  。,1 u一 L 一6 一 6 。 正常情况下,标准中心和分布中心的偏移总是 存在的,此时,需要对过程能力指数进行修正,修 正过程能力指数的计算公式为: CP =C (1一k)。 其中k为偏移系数。 过程能力指数C 是对过程处于稳定状态下 (即受控状态下)的生产过程而言的,要计算过程 能力指数,需要先确定过程是否处于受控状态。若 不处于受控状态,需要进一步对系统进行纠正、调 整,使其稳定;若已处于受控状态,则可计算其过 程能力指数,来判断过程的能力。 2 应用实例 苯甲酸钠常被用作食品加工过程的防腐剂,苯 甲酸钠亲油性较大,易穿透细胞膜进入细胞体内, 干扰细胞膜的通透性,抑制细胞膜对氨基酸的吸 收;进入细胞体内电离酸化细胞内的碱储,并抑制 细胞的呼吸酶系的活性,阻止乙酰辅酶A缩合反 应,从而起到食品防腐的目的。为了达到食品防腐 的目的,要求食品中的苯甲酸含量不低于最低水 平,以此保证尚处于保质期内食品的安全性;但苯 甲酸钠一次性食入过多又可能会引起食物中毒,故 需要控制其最大含量。根据GB 2760--2011《食品 安全国家标准食品添加剂使用标准》规定,酱油、 醋食品中苯甲酸钠的添加量不大于1 mg・kg~。 某食品酿造厂出于对食品安全的考虑,在食品 安全管理体系运行中,经危害分析,确定酱油、醋 中苯甲酸钠的含量是影响食品安全的显著因素。因 此,测定苯甲酸钠含量是酱油、醋生产加工过程中 的一个关键控制点。根据该厂的工艺及安全要求, 将苯甲酸钠含量的关键限值定为0.4和0.6 mg・ kg~。在食品安全管理体系实施过程中,操作者在 多数情况下对关键控制点的监视仅仅只是观察过程 的输出数据有没有超出关键限值,如果没有超出关 键限值就认为食品是安全的,这么做实际就是事后 检验,不能有效识别出过程中的隐患,起不到任何 预防和控制的作用。如果对实际测量的数据应用 SPC方法,就会发现实际生产过程中尽管没有超出 关键限值,但生产过程可能已经存在问题了。为了 澎江右J-:种学 2013年第11期 2 3 4 5 6 7 8 9 ¨ 进行统计过程控制分析,在生产加工过程中随机抽 " 加 一. _暑g)/槲鞯幡 取样本测量苯甲酸钠的含量(表1)。 表1 苯甲酸钠含量实测数据 mg.kg一 1 9 9 1 7 4 4 0 O 4 8 6 3 2 舶 ̄_ 砌轴 卯∞铝 2 5 7 1 3 卯 如 5 3 卯 X1 X2 X3 n序号X4 X5 n 仉 m m 仉n n m 6 6 8 7 5 5 3 1 6 2 7 7 9 8 6 5 7 8 B O 9 1 8 1 I诎 锹 勰 ∞卯 。 l 3 5 7 9“l3 l5 l7 19 2l 23 25 n m m m n n n 样本 4 0 7 9 4 6 8 O 7 6 l 9 3 0 __ ̄一 驺 O 0 4 卯诣 档卯“ 1。9 n m m n n m n n O 1 7 0 2 5 1 0 5 3 0 7 9 1 2 6 4 9 6 2 1 B 鼹鲫 舶 钾 n n吼n n . 8 O 2 3 2 7 7 8 8 6 3 4 O 2 1 8 4 2 跚 ∞ 铊卯如犍 一 ∞邑 霹博犊 O 0 O O O O 5 O ∞ 钾 5 O 2.1 统计稳态分析 应用SPC理论进行食品加工过程的控制和预 防,首先应寻找稳态,进行分析用控制图中的均值 和极差控制图。按照SPC控制界限确定原理,应先 做极差控制图(借助于minitab软件做图)(图2)。 0.20 0 15 0.10 0 O5 O 3 5 7 9 l】13 l5 l7 19 21 23 25 样本 图2 苯甲酸钠的极差控制图 按照控制图的8条判异准则观察图2可知,极 差处于统计稳定状态,然后做均值控制图(图3)。 由图3可知,均值也处于统计稳定状态。在食 品加工企业进行分析用控制图寻找统计稳态过程 中,往往会出现反复,极差控制图和均值控制图都 可能处于失控状态。此时,需要寻找原因,并采取 图3 苯甲酸钠的均值控制图 措施,重新收集数据开展分析用控制图。n  2.2卯 技术稳态分析 钉 ∞ 6 n 已知苯甲酸钠含量的关键限值:T.=0.4 mg・n  们 kg~,T :0.6 mg・kg~。可应用过程能力指数的 船 8 1 7 计算公式分别计算C。和C 本文应用minitab软 件直接计算。 从图4可知,苯甲酸钠含量的C。=0.76,C = 0.71。显然,过程能力指数不足,应设法降低苯甲 酸钠含量的离散程度,提高过程能力指数。图中直 方图的分布形态很不理想,可能是抽样的随机性较 差,也可能是测量苯甲酸钠含量的仪器误差较大, 应系统分析产生问题的原因,并采取措施加以 解决。 对可能影响过程的人、机、料、法、环、测等 因素进行调整后诮重新收集数据,按照上述分析过 程再次进行分析用控制图,直到过程同时达到统计 稳态和技术稳态。 2.3 应用控制用控制图 当过程同时达到统计稳态和技术稳态后,延长 统计控制状态下的均值和极差控制图的控制界线, 进入控制用控制图阶段,实现对过程的日常控制。 3 小结 在食品安全管理体系实施过程中,多数企业通 过危害分析确定关键控制点,且通过对关键控制点 设置关键限值进行控制,但这种方法只是事后检 验,最多能起到把关作用。SPC控制技术对于食品 加工企业可能引起的食品安全问题具有很好的预防 和控制作用,分析可知,单纯通过关键限值的偏离 不能识别出安全隐患。SPC能真实地反映出食品加 工过程的实际能力和运行状态,并采取措施消除异 因以保证各个关键控制点处于受控状态,将食品安 全和品质指标变事后检验为事前控制和预防,在生 产过程中充分发挥预防的目的和作用。 赵素华,等:SPC控制技术在食品加工企业的应用 圆 图4 苯甲酸钠含量的过程能力分析图 参考文献: [3] 宋明顺,周玲玲.质量管理学[M].北京:科学出版 社.2012. 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[11] 孙彩霞,刘信,徐俊锋,等.欧盟转基因食品溯源管理体 [5] European Comission.Commission Regulation(EC)65/2004 establishing a system for the development and assignment of 系[J].浙江农业学报,2009,21(6):645—648. unique identiifers for GMOs『S]. [12] 徐俊锋,陈笑芸,孙彩霞,等.转基因植物及其食品安全 [6] European Comission.Regulation(EC) 1946/2003 on 性评估方法[J].浙江农业学报,2010,22(3): 378—383. transboundary movements of GMOs[S]. [7] European Comission.Commission Regulation(EC)1981/2006 (责任编辑:张瑞麟) 

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