基于HACCP和SPC的PET瓶热灌装果汁饮料生产质量安全控制研究

郭清坤

（福建胜基食品饮料有限公司，福建 福州 350101）

近年来，随着人均饮料消费量的逐渐提升，我国果汁饮料市场呈持续增长的发展态势。在果汁饮料产品质量安全问题方面，国内外学者做了许多探索和研究，已经形成一套比较完整的系统理论[1-7]，然而纵观现有文献资料，虽然国内外学者都充分肯定了HACCP（Hazard Analysis Critical Control Point，危害分析与关键控制点）、SPC（Statistical Process Control，统计过程控制）在食品安全过程控制中应用的巨大作用[8-13]，但仍较少学者研究HACCP体系和SPC方法结合使用的具体实施应用[14]，特别是在PET瓶热灌装果汁饮料产品生产加工环节的应用尚无报道。

鉴于此，本文以在PET瓶热灌装果汁饮料生产加工环节中，研究通过HACCP体系进行危害分析，并利用SPC方法将质量安全控制中的关键控制点（所采集的质量特性值）转化成信息，根据反馈信息及时发现过程的变异，并采取措施将变异消除，使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态，以达到控制果汁饮料产品质量安全的目的，确保产品符合标准要求，以期为进一步解决果汁饮料产品质量安全问题提供理论依据和实践指导。

1 材料与方法

1.1 试剂与材料

果汁饮料产品由果浆（大连海升果业有限责任公司）、果葡糖浆（嘉吉食品[天津]有限公司）、白砂糖（山东星光糖业有限公司）、柠檬酸（中粮生化能源[榆树]有限公司）、羧甲基纤维素钠（上海申光食用化学品有限公司）、黄原胶（鄂尔多斯市中轩生化股份有限公司）等原辅料调配加工而成。

1.2 仪器与设备

PET 瓶热灌装生产线：本公司饮料生产线（其中UHT设备厂家为APV，型号为HTP/C88-t 6-12T/h）。

1.3 HACCP 体系与SPC方法结合应用的理论基础

HACCP 体系与SPC方法结合应用的理论基础，国内外已有一些专家学者在保健品以及牛奶、啤酒等食品领域的应用进行研究，并取得较好的效果[14-18]，但在PET瓶热灌装果汁饮料生产中的应用研究未见报道，有必要在PET瓶热灌装果汁饮料生产环节进行深入的研究和应用，为整个PET瓶热灌装果汁饮料行业质量安全控制提供帮助，提高该行业生产质量管理水平。

HACCP 通过分析原辅材料、生产加工、仓储物流、市场销售等各环节中影响产品安全的各种因素，辨别食品生产过程中的关键控制点，并采取有效的控制措施预防危害的发生或降低发生概率，但其无法精确地把控趋势和稳定性，并以此制定有效的纠正预防措施使产品质量安全，而SPC方法恰好可以解决这一问题。

SPC 的两个核心工具分别是过程能力分析和控制图[19]。过程能力也称工序能力，一般是指在稳定状态下过程波动范围的大小。过程能力指数Cp（Process Capability index）表示过程能力满足技术标准的程度，通过计算Cp和Cpk（Complex Process Capability index，有偏移的过程能力指数）可以评定过程能力的强弱以及进一步判断过程能力满足质量要求的程度。控制图作为SPC方法的重要手段，是对过程质量特性值进行测定、记录和评估，从而监测过程是否处于受控状态[20]。控制图由上控制限（upper control limit，UCL）、中心线（central line，CL）、下控制限（lower control limit，LCL）和根据按时间顺序抽样采集的数据所描的点组成，所描的点落在上、下控制线之外或排列不随机，则说明过程存在异常，需要调查原因并采取相应改善措施。

1.4 实验方法

利用HACCP体系和SPC方法相结合，对PET瓶热灌装果汁饮料产品的原辅料验收、调配、脱气、均质、杀菌、热灌装及封盖、包装入库等生产过程进行风险分析，确定关键控制点，制定关键限值并采取有效的纠正预防措施，对本公司果汁饮料生产进行全方位监控和控制，确保产品质量安全。

2 结果与分析

2.1 PET 瓶热灌装果汁饮料生产工艺流程

2.2 实施危害分析并建立HACCP计划表

根据PET瓶热灌装果汁饮料生产流程，对每一道工序进行物理、化学、微生物危害分析，采用因子分析法（详见表1），对其生产加工工序各影响因素进行评价，最终确定为原辅料及包材验收、调配、UHT杀菌、瓶及盖清洗消毒、热灌装及封盖和CIP清洗为PET瓶热灌装果汁饮料生产加工环节中经由HACCP体系控制的关键控制点（CCP），进而制定出HACCP计划表，如表2所示。

2.3 关键控制点的确定和分析

2.3.1 确定控制对象

表2 PET瓶热灌装果汁饮料生产加工环节HACCP计划表的建立

影响PET瓶热灌装果汁饮料生产加工环节质量安全的因素有很多，主要可概括为5M1E，即受人（Man/Manpower）、机器（Machine）、材料（Material）、方法（Method）、测量（Measurement）和环境（Environment）等因素影响，因而通过危害风险分析，确定生产加工环节过程中的关键控制点，实施统计过程控制方法，以保障产品质量安全。由于文章篇幅的原因，本文着重以生产加工环节关键控制点中的UHT杀菌工序的杀菌温度为例实施统计过程控制方法，通过控制图法分析UHT温度波动特性，确定影响波动的因素，提出相应的控制方法和控制参数，并对控制效果进行评估；其他关键控制点以此类推，同样可以实施统计过程控制方法，可以帮助生产企业改进生产工艺、稳定产品质量、降低成本，为企业根据产品质量要求制定工艺及质量控制参数提供依据。

根据生产工艺控制标准要求，UHT杀菌温度应≥125 ℃，UHT温度会受蒸汽压力波动、环境温度变化、灌装料液回流等因素波动，且为了产品风味减少受太高温度影响，UHT杀菌温度设置为（126±1）℃，因此以126 ℃作为UHT杀菌温度关键限值的设定。

2.3.2 抽样、分组及数据记录

以每10 min记录一次UHT杀菌温度，每小时记录6次为一个样本（n=6），以小时为单位，连续收集并记录25个样本的数据进行数据分析。该时段内生产设备和机器运行状况、工人操作方式及人员没有太大的变动，若有变动即忽略不计，以确保实验环境处于相对稳定的状态，数据样本符合正态分布规律。数据记录详见表3。

2.3.3 控制图的绘制、判稳分析及纠偏改善

根据表3的数据，利用Minitab软件做“均值—极差图”“过程能力分析图”，见图1、图2。由图1、图2可知，个别时间段UHT杀菌温度甚至低于125 ℃，该时间UHT料液将自动关闭输送往灌装而处于自循环直至温度达到125 ℃以上，灌装将因料液不足停机等待，且存在料液风味变差、杀菌不彻底的风险；控制图出现异常状况，说明生产过程UHT温度波动偏大，统计过程控制下的过程能力指数Cp是0.76，有偏移的过程能力指数Cpk是0.73，结合表4综合考虑可知：过程能力不足，表示技术管理能力已很差，应采取措施立即改善，设法提高过程能力等级。

表3 UHT杀菌温度检测结果 单位：℃

利用HACCP体系与统计过程控制的原理将制定的改进措施结合，落实到实际生产操作过程中监督执行，该工厂在生产时考虑各工序风险和过程能力如表4，并从5M1E等6个方面进行分析和控制，从根本上预防UHT杀菌温度控制的不受控（表5），以及控制图（图3）、过程能力指数（图4），有效地保证UHT杀菌温度波动稳定性，保障产品质量安全。

图1 UHT杀菌温度X—R控制图

图2 UHT杀菌温度控制的过程能力分析

表4 过程能力Cp值的评价参考

表5 UHT杀菌温度控制的纠正预防措施

图3 采取改进措施后UHT杀菌温度X—R控制图

图4 采取改进措施后UHT杀菌温度控制的过程能力分析

2.4 控制效果确认与跟踪

由图3、图4可见，将HACCP计划控制措施与统计过程控制原理结合，落实到实际生产过程中监督执行，经过持续改进，通过对改进前后的数据对比，发现样本平均值的上下控制限缩窄了48.8%，Cp由0.76上升到1.46，Cpk由0.73上升到1.37，过程能力级别从第Ⅳ级提高到第Ⅱ级，即过程能力充分，技术管理能力很强，改进后的过程能力指数相对改善前提高了将近1倍，说明改进后UHT杀菌温度更稳定，波动更小，过程更受控，产品质量更加稳定。

3 结论

从上述事例看出，所有UHT杀菌温度检测值基本能满足（126±1）℃控制要求，若仅用HACCP体系判断，关键控制点在控制范围（关键限值）内。但由统计过程控制分析中看出其过程能力不足，技术管理能力已为很差，需采取措施，提高过程管理能力等级，以实现达到控制更精密、稳定。 HACCP 是迄今为止最广泛的食品加工过程安全控制体系，而SPC是现代质量管理的重要工具之一。本文以实例的形式对HACCP系统和统计过程控制基本原理进行了综合考虑，然后根据两者特点进行了实操和论述，说明了SPC方法在HACCP体系中补充完善作用和应用价值。在本公司长期生产质量控制实践中发现，HACCP体系和SPC方法相结合对调配过程理化指标、瓶和盖清洗氯水浓度与水压、热灌装中心温度、旋盖扭力以及净含量等关键控制点的质量控制均能起到有效作用，大大提高了生产效率，有效保障了产品质量安全，降低了企业生产成本，提高了企业市场竞争力。由此可见，将HACCP体系和SPC方法有效结合应用于PET瓶热灌装果汁饮料行业生产管理中，是对该行业质量安全控制的一次创新，具有重要指导意义。