控制图在生鲜食品冷链质量安全管理中的应用研究——以乳制品冷链为例

宋宝娥

(陕西科技大学经济与管理学院，西安 710021)

0 引 言

随着经济的发展，消费者对食品的消费需求逐渐从温饱型向营养调剂型转变，国内肉、蛋、奶、鱼、果蔬等生鲜食品的需求量逐渐增加。由于生鲜食品保质期短、容易腐烂变质，生鲜食品在流通过程中浪费损失严重，不仅对消费者安全构成威胁还使生产者利益受损。中国工程院院士陈君石指出，生鲜食品质量安全的头号问题就是“致病微生物引起的食源性疾病”[1]。而为了抑制微生物的生长，在流通过程中必须确保生鲜食品始终处于适宜的低温环境。要保障生鲜食品的质量安全，就必须实施冷藏冷冻管理，使生鲜食品在供应链的各个环节、节点都处于低温状态，温度是影响生鲜食品质量安全的关键因素，而控制图是分析判断生鲜食品贮藏过程中温度异常的有效工具。因此，本文运用控制图原理，监控和记录超市乳制品冷藏销售过程的温度，绘制温度均值—标准差控制图，以期为乳制品质量安全管理提供参考。

1 冷链及乳制品冷链

1.1 冷链概述

随着现代信息技术的发展以及制冷技术的突破，冷链模式逐渐形成。冷链以网络信息为平台，基于冷藏冷冻工艺学并以制冷技术、GIS和GPS等为主要技术手段，在低温环境下沿着供应链链条进行点对点全链条监控。国家标准物流术语（GB/T18354-2006）[2]对冷链的定义为：依据物品特点和性质，将物品从生产到消费的整个过程都置于低温状态以保持物品品质的物流网络。食品冷链泛指冷藏冷冻类食品在供应链的各个环节中始终处于适宜的低温条件下，以保证食品质量安全的全程监控模式。食品冷链的最终目的是防止食品腐烂变质，保证食品的安全和品质。冷链主要适合的食品是生鲜易腐食品，主要包括初级生鲜食品、冷藏冷冻食品和自制食品。初级生鲜食品是指新鲜的、未经烹饪等热加工的蔬菜、水果、禽畜肉以及水产品等食品。冷藏食品是指将农、畜、水产原料经加工处理，急速冷却在4℃以下储存销售的食品；冷冻食品是指以农、畜、水产为原料进行加工处理，急速冷冻在-18℃以下储存销售的食品[3-7]。自制食品指经烹饪、腌渍等加工处理后的熟食、面包点心和其它即食食品。冷链包含冷藏生产、冷藏加工、控温贮藏、冷藏运输、冷藏配送以及冷藏销售6个方面，如下图1所示。

图1 冷链构成图[8]

其中，冷藏加工指的是果蔬的预冷，各种奶制品和速冻食品的低温加工；禽蛋、生鲜鱼和肉类的冷藏与冷冻及其在低温环境下的加工过程。控温储存是指食品的冷藏或冷冻贮藏和水果蔬菜等的调温贮藏，确保食物在贮藏过程中处于适当的低温状态。冷藏运输及配送指使用低温运输工具，对食品进行的中、长途低温保鲜运输及短途配送等。在食品冷链流通过程中，温度是影响食品质量安全的关键因素，因此承载食品的设施设备应性能良好，能够一直保持在适当的低温状态。冷藏销售指生鲜易腐食品进入销售终端后，在食品冷藏冷冻展示柜的销售，主要由终端销售商完成[9-12]。

1.2 乳制品冷链

1.2.1 乳制品冷链概念

乳制品供应链是由农畜业、乳品生产加工商、物流运输商、销售商以及消费者等相关主体组成的乳品生产与供应的网链结构[13-14]。该结构由不同的节点和环节组成：原奶的生产供应环节、乳品的生产加工环节、运输配送环节到各乳品销售商最后到达消费者手中。乳制品因其自身的特殊性，对加工、储藏、运输、配送等冷链物流的环节要求极高，为了确保乳制品的质量安全，在整个乳制品供应链过程中都必须保持在一定的温度范围之内。

乳制品质量安全是指乳品不存在直接或间接危害公众安全的因素，能满足广大人民群众生理需求并提供充足营养；从供应链的视角分析，乳品质量安全则是指从原奶供应、乳制品生产加工、运输配送、销售到消费的过程中，乳制品在整个链条的环节符合质量安全标准，不存在任何危害和威胁消费者安全的隐患。

1.2.2 乳制品冷链研究综述

乳制品冷链是国内外学者关注的焦点问题，近年来相关研究主要集中在国内乳制品冷链现状及对策[15-17]、HACCP安全管控[18-20]、安全风险管理[21-27]以及乳制品配送[28-33]四个方面。本文限于篇幅，仅对以上相关关键重要文献进行简要论述。在国内乳制品冷链现状及对策方面，郑言[15],冯彩云[16]，郭延景,孙世民[17]，系统梳理了国内乳制品冷链的发展现状并提出了相应的对应措施。张玉香[18]，李月茗[19]研究了如何运用HACCP原理确保乳制品的质量安全。在分析影响乳品企业食品安全诚信因素的基础上，姜启军,胡珂[21]采用解释结构模型分析了乳品企业食品安全诚信影响因素之间的关系，研究发现政府相关部门是否重视并对食品安全事件主体进行惩处，对乳制品企业食品质量安全有极大影响。在此基础上，进而提出乳制品供应链安全诚信管理机制，并通过对某乳品企业进行案例分析，提出基于供应链的乳制品企业质量安全诚信管理对策。张荣彬[22]对乳制品行业的市场贸易形势、产业组织结构、转型升级方式、质量安全现状及产品监管措施等方面进行了探讨和分析,为学者进一步研究我国乳制品行业的健康持续发展提供了参考。从系统可靠性角度出发，根据乳制品各环节不同的温度需求，程文,谢亚雄[23]构建了GO-FLOW图，设定了系统各环节的参数，并运用GO-FLOW法对乳制品冷链物流系统进行了安全性评价。程文等[24]运用故障树分析以及模糊数，系统评价了乳品冷链物流系统的安全性。基于乳制品对运输时效要求高的特性，吴嘉伟[28]，孙玲[30]，莫逊[33]以及冯居君[32]等学者研究了乳制品冷链的配送路径问题。

国内外学者对乳制品安全进行了系统研究，形成了一套相对完整的理论体系，为后续探索提供了的理论积淀和方法指引。然而，综观现有文献，国内外学者在乳制品供应链的结构及特征、HACCP管控、运输配送路径以及风险安全性评价方面做了深入研究，但是鲜有学者研究控制图在乳制品冷链质量安全中的应用，然而温度控制在确保乳制品的质量安全方面至关重要。鉴于此，本文运用控制图原理，以乳制品供应链冷藏销售环节为研究对象，制定并分析相应的均值—标准差控制图，以期为解决乳制品安全问题提供理论基础和实践指导。

2 控制图概述

2.1 控制图基本原理

控制图的基本原理主要包括四个方面的内容：正态性假定、3σ准则、小概率原理以及反证法思想[34-36]。

（1）正态性假定

任何产品的质量必然会存在一定的波动，这些波动主要是由于原材料、生产者、工艺流程以及机器设备等引起的随机误差。在生产过程相对稳定或是处于被控制状态时，产品的质量特性基本均服从或近似服从正态分布，关于产品生产的这一假定即为正态性假定。

（2）3σ准则

若产品质量特性X服从正态分布N(μ,σ2),根据正态分布的概率特性，下列等式1成立。

制作质量特性X的控制图，中心线CL=μ，上下控制线分别为UCL=μ+3σ，LCL=μ-3σ。

（CL：central line中心线；UCL：upper control line上控制线；LCL：lower control line下控制线）

（3）小概率原理

小概率原理的主要思想是小概率事件一般不会发生。若X服从正态分布N(μ,σ2),则X的值超出控制界限的概率为0.27%，其为小概率事件。

（4）反证法思想

如果控制图上出现超出上下控制线的点，则意味着小概率事件发生，判定产品生产过程不在控制状态。

2.2 控制图的判异规则

一旦控制图出现以下几种情况，则判定生产过程不稳定：

（1）一个点在中心线3σ之外；

（2）连续8个点落在中心线两侧的1σ之外；（3）连续6个点呈现递增或递减的态势；

（4）连续14个点呈现交替上升和下降的态势；

（5）连续3个点有2个点落在中心线一侧的2σ之外；

（6）连续9个点落在中心线的一侧；

（7）连续5个点中有4个落在中心线一侧的1σ之外；

（8）连续15个点落在中心线两侧的1σ之内。

2.3 均值-标准差控制图

常用的计量控制图主要有四种：均值—标准差、均值—极差、中位数—极差以及单值—移动极差控制图。以上四种控制图，在数据分布中心方面，均值图检出力最强，中位数图检出力次之，单值图检出力最弱；在数据的标准差方面，标准差图检出力最强，极差图检出力次之，移动极差图检出力最弱。当均值图与标准差图结合时，其检出力最强[37-38]，因此本文主要介绍均值—标准差控制图的绘制步骤：

（1）在生产过程基本稳定的情况下，定时收集生产过程某一变量的数据，每组样本大小为n，组数k≥25。

（2）计算样本的均值和标准差，公式如下：

（3）计算总平均和方差平均

（4）计算控制线

均值图的控制线计算公式如下：

标准差图的控制线计算公式如下：

（5）制作均值—标准差控制图，并依据控制图的判断规则分析控制图的状态。

3 均值-标准差控制图的应用例证

随着居民消费水平的提高，超市生鲜食品的供应量逐年递增，而冷冻、冷藏销售设备的温度控制直接影响着生鲜食品的质量安全[39-40]。本文运用超市生鲜乳制品冷藏设备的温度记录信息对均值—标准差控制图进行例证分析,具体实施过程如下：

（1）温度记录

在温度设备正常运作的情况下，将2017年7月超市冷藏冰箱的温度作为研究对象，分别记录上午8、11时以及下午14、17、20时冷藏柜温度，共采集数据31组，如下表1所示：

（3）计算31组温度样本的总平均和标准差的平均。

（4）分别运用公式6和7计算均值图和标准差图的控制线：

均值图：

(5)将样本数据组输入SPSS软件，得均值以及标准差控制图如图2、3所示。

从以上控制图2以及3可以看出，7月21号的平均温度、18和25号的标准差落在中心线3σ范围之外，违背了控制图判异规则的第一条。超市工作人员需要对以上控制图提示的异常情况及时处理，将7月18、21以及25号的乳制品隔离评估，防止将有质量安全隐患的乳制品销售给顾客，同时也要检查冷藏设施设备状况，确保装备的安全使用。

表1 2017年7月冷藏柜温度记录表

图2 均值控制图

图3 标准差控制图