乳品质量安全溯源和监控体系构建

第４１卷第５期　２０１０年５月　东北农业大学学报　４１（５）：１４９￣１５３　Ｍａｖ　２０１０　如ｕｍａｌ　ｏｆ　Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　Ａ　ｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　乳品　质量安全溯源和监控体系构建　刘东红，唐佳妮　（浙江大学生物系统工程与食品科学学院，杭州　３１００２９）　摘要：文章分析了我国乳品存在的质量安全问题，并提出了构建乳品质量安全溯源和监控体系来保证乳品　的质量。详细阐述了该体系中三个系统（基于ＲＦＩＤ技术的原料奶品质管理系统、原料奶品质现场分析和监控系　统、乳品运输过程品质监控及温度监控和报警系统）ｅｊ构成、核心技术及功能。　关键词：乳；质量安全；品质；溯源；监控　中图分类号：Ｆ０６２．９　文献标志码：Ａ　文章编号：１００５—９３６９（２０１０）０５—０１４９—０５　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｒａｃｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｄａｉｒｙ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｕｕ　Ｄｏｎｇ－　ｈｏｎｇ，ＴＡＮＧ　Ｊｉａｎｉ（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｆｏｏｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１　００２９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｄａｉｒｙ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｄｅａ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ　ｔｒａｃｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｆｕｎ￣ｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｅｒｅ　ｓｔａｔｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄａｉｙｒ；ｓａｆｅｔｙ；ｑｕａｌｉｔｙ；ｔｒａｃｉｎｇ；ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　＼　乳品行业是近十几年来发展极为迅速的一个行　业，最近几年乳品行业的运营和发展能力均超过了　１　乳与乳制品存在的质量安全问题　食品制造业的平均水平。然而，近几年发生的“大　Ｉ．Ｉ原料奶质量安全问题　头娃娃”事件、“三聚氰胺”事件等严重问题，反映　①我国奶牛饲养目前仍以个体养牛为主，较难　出现有的乳制品安全控制体系依然不够完备，不能　对其进行统一的标准化管理。个体养牛规模小、多　完全地保障乳制品的安全性。　用手工挤奶，饲养环境较差，管理落后［１１，使得生　收稿Ｅｌ期：２０１０—０３—１７　基金项目：“十一五”国家科技支撑计划项目（２００６ＢＤ０４Ａ０８）　作者简介：刘东红（１９６８一），女，教授，博士，研究方向为食品加工技术装备与自动化、食品包装、食品无损检测技术。Ｅ—ｍａｉｌ：ｄｈ—　ｌｉｕ＠ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ　［４］李伟民，裘正军．基于ＧＰＳ现代农业信息计算机采集系统的研　［８】饶运涛，邹继军，王进宏，等．现场总线ＣＡＮ原理与应用技术　究［Ｄ】．杭卅ｌ：浙江大学，２００６．　［Ｍ］．北京：ｊＥ京航空航天大学出版社，２００７．　【５］裘正军，应霞芳，．基于ＧＰＳ模块的便携式农田面积测量　【９］深圳宏晶科技有限公司．ＳＴＣ８９Ｃ５１ＲＣ—ＲＤ＋ＧＵＩＤＥ　ＣＨＩＮＥＳＥ　仪ｆＪＪ．浙江大学学报，２００５，３１（３）：３３３—３３６．　【ｓ】．深圳：深圳宏晶科技有限公司，２００９．　【６］北京合众思壮科技有限责任公司．Ｃｒｅｓｃｅｎｔ　ＯＥＭ产品说明书　【１０】Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ　ＧＰＳ　Ｉｎｃ．ＨＥＭＩ￣ＣＥ　ＧＰＳ　ｃｒｅｓｃｅｎｔ　ＯＥＭ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｒｅ—　［ｓ】．北京：北京合众思壮科技有限责任公司，２００７．　ｆｅｒｅｎｃｅ［Ｓ］．２００７．　［７】欧阳斌林，刘立山．单片机原理及应用ｆＭ】．北京：中国水利水电　［１　１】Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ　ＧＰＳ　Ｉｎｃ．ＨＥＭＩＳ—ＣＥ＿ＧＰＳ　ｏｕｔｂａｃｋ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｈａｎｇｅ　ｔｏ　出版社，２００１．　ＯＣＳＡＴ［Ｓ］．２００７．　１５０・　东北农业大学学报　第４１卷　鲜牛乳中的菌落总数、体细胞数过高，抗生素残留　超标。　假现象也较为严重，掺假的物质有淀粉、蛋白粉、　乳清粉等嘲。　②原料奶在输送过程中缺乏冷链监控体系，　使得原料奶中的细菌大量繁殖，影响了奶的品　质　③乳酸菌饮品是否真的含有乳酸菌，以及活菌　含量的检测等。　④市场上存在着以调配酸奶冒充发酵酸奶的现　③原料奶的掺杂掺假现象屡禁不止。掺假可发　象。　生在以下各个环节：第一环节是奶农，在将原料奶　交付奶站前掺入，第二环节是奶站，在收购各奶农　原料奶的混合储罐内掺人，第三环节是运输队，在　２　乳品质量安全追溯和监控体系的构　成　要保证乳及乳制品的安全质量，最重要的是　从奶站交付乳品加工厂的途中掺人。有效的监测系　统应对以上各个环节的原料奶质量进行无干扰、实　时的监控。　追源溯流，规范乳品行业行为，加强行业自律。　并构建乳及乳制品的监控体系，从检测、监测上　升到监控层面。在乳品质量控制方面，由被动监　管转为“以预防为主”的主动、实时的质量监控。　④原料乳的收购过程中缺乏相应的快速检测　设备，检测指标不够齐全是目前较为突出的问题。　为保证原料奶的品质，在全面检测蛋白质含量、　比重、脂肪含量、酸度、乳固体、细菌总数等指　标的同时，还应检验抗生素残留。　⑤原料奶收购体系尚未形成第一方组织（奶农　组织）为各奶农权益服务以及进行原料奶质量监督，　第三方的监督检验也没有普及。　１．２乳制品的安全质量问题　检测是出于自身质量管理或保证的需要对项目、　指标等进行检查的行为；监测是职能部门或　者上级主管部门为了监督产品的质量安全状况，　对一些产品质量数据进行监督检查；而质量监控　则是对生产过程各个环节进行实时控制，使其在　正常的状态下运行。　乳品质量安全追溯和监控体系旨在对原料奶质量进　行智能化、网络化、数字化监控。构建快速检测体　系，实现乳品质量的快速反馈；全程温度跟踪，保　证乳品在流通中的质量安全；基于ＲＦＩＤ技术的原　料奶品质管理系统、原料奶品质现场分析和监控系　①液态奶存在的主要质量问题有：还原奶，即　采用廉价进口奶粉或低质国产奶粉作原料，还原加　工成液态奶；掺假掺杂现象，如掺加淀粉、乳清　粉、植脂末，甚至牛奶香精也可购进用于液态奶　中，添加辅助材料，制造牛奶，增加牛奶的“香”、　“浓”　。　统、乳品运输过程品质监控及温度监控和报警系统　共同构成了乳品质量安全追溯和监控体系。　２．１基于ＲＦＩＤ技术的原料奶品质管理系统　②奶粉是常见的乳制品，存在的主要问题是营　养成分配比没有按照标准配制；同时，奶粉中的掺　整体结构如图１所示。　挤奶站１　挤奶站２　挤奶站ｎ　图１　ＲＦＩＤ技术的原料奶品质管理系统整体结构　Ｆｉｇ．１　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｒａｗ　ｍｉｌｋ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＲＦＩＤ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　第５期　刘东红等：乳品质量安全溯源和监控体系构建　‘１５１・　基于ＲＦＩＤ技术的原料奶品质管理系统（ＭＱＭＳ　导传感及变送器，用于分析原料奶的电导传感率及　系统）是一个将ＲＦＩＤ传感器技术问，超声波乳成分　奶牛健康程度；⑥压力传感器，用于称量奶牛体　分析技术，电子称重技术，体细胞测量技术等相结　重。该系统由各个测定站组成，各测定站通过　合的综合系统。它能够连续准确地记录特定饲养条　ＴＣＰ／ＩＰ与数据库服务器和监控中心相连。每个测　件下每个奶牛个体的挤奶量、原料奶品质以及奶牛　定站包括确定奶牛电子标签的ＲＦＩＤ设备，分析牛　体重。该系统的硬件组成有：①计算机，用于运行　奶成分的乳成分分析仪，检测奶牛健康状态的电导　数据库、监控中心、测试站软件；＠ＲＦＩＤ阅读器　传感设备，测量挤奶量的电子计量设备以及测量奶　和电子标签，用于识别记录奶牛信息和识别奶牛；　牛体重的称量设备。奶牛测定站的结构如图２所　③乳成分分析仪；④挤奶机及电子计量装置；⑤电　示。　乳成分分析仪　管道式挤奶及　电　图２奶牛测定站结构　Ｆｉｇ．２　Ｍｉｌｋ　ｓｔａｔｉｏｎｓ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　２．２原料奶品质现场分析和监控系统　温控模块和服务器管理模块。　要保证原料奶的品质和安全，实现现场的在线　原料奶品质现场分析和监控系统的核心技术是　检测和监控是第一关，也是最重要的技术保障，只　在线乳成分分析仪，该仪器以超声波分析为原理，　有从源头保证品质，同时杜绝掺假才能保证原料奶　在几十秒内完成对原料奶的成分分析，同时结合采　的品质和安全。采用现场、在线的乳成分检测装　样和清洗模块，具有分析准确，速度快，耗能低，　置，掌握挤奶站原料奶的品质成分数据，便能控制　无污染，使用成本小的特点。能够方便的集成到收　和杜绝不符合标准的原料进入到生产环节，即时的　奶站挤奶系统中，实时的获取原料奶的成分数据，　监控杜绝了掺假的可能性，从而变被动的实验室抽　为杜绝掺假提供了保障。目前已开发的在线乳成分　样检测为主动的防御性监控。　分析仪的技术指标如下：　原料奶品质现场分析和监控系统具有如下功　检测速度：４５　Ｓ・次　；　能：①原料奶成分的在线检测分析，实时采集原料　采样时间间隔：２　ｍｉｎ～２　ｈ（可调）；也可采用指　奶的成分信息；②根据设定的时间间隔监测原料奶　定采样时刻方式（２４　ｈ内任意时刻）；　成分、电导、温度，实时掌握原料奶品质的状况；　ＣＩＰ清洗时间间隔：２Ｏ一５０　ａｒｉｎ（可调）；　③通过无线数据传输技术，即时传输原料奶品质信　检测精度：脂肪０．５％一ｌ２％±０．１％；非脂乳固体　息到上位管理机；④原料奶品质信息的汇总、管　６％一１２％±０．２％；密度（１．０２６０—１．０３３０＋０．０００５）ｇ・ｍ　；　理。该系统由６个模块组成：采样模块、分析模　蛋白质２％一６％±０．２％；乳糖１．５０％一７．０％±０．１５％。　块、无线传输模块、自动清洗模块、现场监测设备　原料奶的现场分析与监控管理软件相分离的这　１５２・　一东北农业大学学报　第４１卷　基础，以及无线传输技术的普及为实现集中化远　加合理化的数据和极大的提高工作效率，为企业增　强管理提供支持。　２．３乳品运输过程品质监控及温度监控和报警系　程管理原料奶的分析提供技术支持。通过管理软件　的操作，可以方便的操作每一台登记的现场分析设　备，无需现场工作人员的操作。管理软件能对各个　统　点的数据进行汇总、分析、比较，为管理者提供更　整个系统见图３，４。　图３乳品运输过程品质监控系统　Ｆｉｇ．３　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｄａｉｒｙ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　从而实现了乳品安全信息的全程监控。该系统具有　运输车辆或奶罐识别、实时温度记录、历史温度查　询、温度超限报警等功能。　２．３．１　乳品运输过程品质监控系统　车载读写　通讯装置　乳品运输过程品质监控系统由ＲＦＩＤ温度检测　系统、无线通信系统、监控软件系统三个子系统组　成［７１。　温度　ＲＦＩＤ标签　ＲＦＩＤ温度检测系统由ＲＦＩＤ温度传感器和阅　读器组成。ＲＦＩＤ温度传感器作为标签贴于奶罐车　图４乳品运输过程品质监控系统硬件构成　上。当阅读器发送指令给ＲＦＩＤ标签时，ＲＦＩＤ标　Ｆｉｇ．４　Ｄｅｖｉｃｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｄａｉｒｙ　签将检测到的温度和标签本身的ＩＤ一同发送给阅　ｑｕａｌｉｔｙ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　读器。　无线通信系统主要实现运输车辆与监控中心的　乳品运输过程的品质监控与记录是乳品物流质　数据通信。ＲＦＩＤ阅读器将读到的ＩＤ信息和传感信　量的“黑匣子”。物流过程中的动态数据采集手段一　号通过无线通信方式（ＧＰＲＳ或ＣＤＭＡ）发送，监控　直是制约物流信息管理系统的瓶颈问题之一。乳品　中心通过互联网获得数据，以备显示和存储。　运输过程品质监控及温度监控和报警系统基于　监控软件系统为整个系统的中心，将各个车辆　ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ１Ｘ网络数据的发送与接收功　的信息汇总并显示，给监控中心的工作人员以直观　能集成于便携式电子标签读写器，实现温度等物流　的判断。工作人员还可以通过控制和获得奶罐的信　信息通过无线信号传输技术发送到物流监控平台，　息并对其进行设置。同时监控中心的服务器还可以　第５期　刘东红等：乳品质量安全溯源和监控体系构建　将各个运输车的信息给与保存。　２．３．２乳品运输温度监控和报警系统　３　结　语　基于ＲＦＩＤ技术的原料奶品质管理系统、原料　奶品质现场分析和监控系统、乳品运输过程品质　监控及温度监控和报警系统的乳品质量安全溯源　和监控体系，可对乳品从挤奶、奶罐、运输到生　产厂家实行全面的品质监测和溯源。目前的研究　已完成了整个溯源和监控的硬件和软件建设，具　乳品运输温度监控和报警系统是一套与温度检　测记录装置配套的、通过手机短信的方式远程查询　原料奶温度实时数据并自动接收温度报警信号的装　置。一台仪器可连接多台原奶输送车。手机ＧＳＭ　网络经过多年的发展完善，现在已经非常成熟，盲　区少，信号稳定，自动漫游，并且通讯距离不受周　围环境影响。尤其是ＧＳＭ短信息，灵活方便，可　以跨省市、甚至传送，且可靠廉价。因此使用　手机短信来实现原料奶温度报警、超远程遥测记录　数据是一个非常不错的选择。　该系统具有如下功能：①手机查询指定运输车　上温度的实时数据，随时掌控现场温度情况；②手　机接收运输车的温度超限报警信号，及时处理突发　事件；③手机设置指定运输车的温度报警上下限数　据；（　用手机打开或关闭指定运输车的温度超限报　警功能。其硬件构成见图５。　短信　温度检测　告警器　记录仪　检测　探头　图５乳品运输温度监控和报警系统硬件构成　Ｆｉｇ．５　Ｄｅｖｉｃｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｄａｉｒｙ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　备了实施乳品质量安全溯源和监控的最基本条件。　若将该体系扩展到乳品的消费环节，将更具实际　应用价值。　［参考文献］　【１】励建荣．我国乳品工业的现状与发展前景【Ｊ］．中国乳品工业，　２００４，３２（９）：４９—５２．　【２】黄艾祥，李彦屏，武志霞，等．生产贮藏条件对原料奶中微生物　的影响『Ｊ］．中国乳品工业，２００７，３５（５）：４２—４５．　【３］王爱军．我国乳品工业现状及发展趋势［Ｊ】．农产品加工・学刊，　２００７（９）：６０—６３．　【４】刘伟娟，张均媚，薛剐，等．牛乳掺伪现状的调查综述［Ｊ】．食品研　究与开发，２００５，２６（３）：３０．　［５】荆文清，罗晓红，张丹凤．牛奶掺假及其鉴别［Ｊ１．中国乳业，２００２　（２）：２２—２４．　【６］Ｐｉｅｒｃｅ　Ｆ　Ｊ，ＥｌｌｉｏｔｔＴＶ．Ｒｅ￣ｏｎａｌ　ａｎｄ　ｏｎ—ｆａｒｍ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔ—　ｗｏｒｋｓ　ｆｏｒ　ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｉｎ　Ｅａｓｔｅｒｎ　Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ［Ｊ】．Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ｉｎ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，２００８，６１：３２—４３．　（７】Ｖｏｕｌｏｄｉｍｏｓ　Ａ　Ｓ，Ｐａｔｒｉｋａｋｉｓ　Ｃ　Ｚ，Ｓｉｄｅｒｉｄｉｓ　Ａ　Ｂ，ｅｔ　ａ１．Ａ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｉｆａｒｍ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａｎｉｍａｌ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　ＲＦＩＤ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ｉｎ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，　２０１０，７０：３８０－３８８．