統(tǒng)計過程控制在出口水產(chǎn)品微生物監(jiān)控過程中的應(yīng)用

王明陽　李璠　解瑞林　李孝松　鄒聯(lián)寧　汪霞　何藝梅

（茂名出入境檢驗檢疫局　廣東茂名　525000）

統(tǒng)計過程控制在出口水產(chǎn)品微生物監(jiān)控過程中的應(yīng)用

王明陽李璠解瑞林李孝松鄒聯(lián)寧汪霞何藝梅

（茂名出入境檢驗檢疫局廣東茂名525000）

介紹統(tǒng)計過程控制原理；應(yīng)用統(tǒng)計過程控制對出口水產(chǎn)品環(huán)境微生物進行監(jiān)測和控制，及時修正生產(chǎn)車間環(huán)境條件，減少生產(chǎn)過程中因環(huán)境帶入而引起的微生物超標(biāo)。結(jié)果表明，在出口水產(chǎn)品加工過程中實施統(tǒng)計過程控制，可以提高良品率，節(jié)約資源，降低成本，具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益。

統(tǒng)計過程控制；控制圖；水產(chǎn)品；環(huán)境微生物監(jiān)控

1　前言

統(tǒng)計過程控制（Statistical Process Control，SPC）是指使用控制圖等統(tǒng)計技術(shù)分析過程和其輸出，通過適當(dāng)?shù)拇胧┻_到并保持過程穩(wěn)定，從而實現(xiàn)改進和保證產(chǎn)品質(zhì)量的目的?？刂茍D是判別生產(chǎn)工序過程是否處于控制狀態(tài)的一種手段，1924年美國質(zhì)量大師休哈特（W A Shewhart）博士首先發(fā)明了控制圖方法進行工序控制，以穩(wěn)定生產(chǎn)過程的質(zhì)量，達到以預(yù)防為主的目的［1］。

目前SPC在國內(nèi)外電子、航空、機械、飼料加工等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用［2-4］，但其在水產(chǎn)品生產(chǎn)加工過程中對環(huán)境微生物監(jiān)控方面成功應(yīng)用的報導(dǎo)和示例較少。本研究通過對水產(chǎn)品生產(chǎn)車間環(huán)境微生物的監(jiān)控分析，介紹SPC在水產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。

2　控制圖分析

2.1控制圖的基本概念

控制圖是判斷過程正常與否的一種統(tǒng)計工具，可將其用于由特殊原因所引起的異常波動和過程固有的隨機波動的區(qū)分，也可用于診斷評估過程的穩(wěn)定性，具有對過程狀態(tài)預(yù)警及確認(rèn)過程改進效果的功能。在生產(chǎn)過程中，僅有相互獨立的偶然性因素影響時，產(chǎn)品質(zhì)量特性值X會服從正態(tài)分布。X落在如圖1所示上、下控制線內(nèi)的概率有99.73%［5］。

圖1　控制圖示例

控制圖是由中心線（CL）、上控制限（UCL）和下控制限（LCL）及將樣本統(tǒng)計量的數(shù)值，按抽樣時間順序構(gòu)成描點序列。

式中：μ為總體均值；3σ為總體標(biāo)準(zhǔn)差。

2.2控制圖的判斷分析

控制圖對過程的判定是基于小概率事件的理論，其對過程的判定準(zhǔn)則包括點子出界和在界限內(nèi)排列不隨機兩大類。判斷時將中心線與上、下控制限間分為6個區(qū)域，每個區(qū)的寬度為1σ，每個區(qū)域的標(biāo)號從上到下分別為A、B、C、C、B、A，兩個A、B、C區(qū)分別對稱的位于中心線的兩側(cè)，圖2為控制圖模式評估準(zhǔn)則。如果控制圖中出現(xiàn)圖2的8種情況，原因往往是系統(tǒng)變量，可以查明。例如，出現(xiàn)準(zhǔn)則1和準(zhǔn)則2的情形，一個點落在A區(qū)外或連續(xù)9個點落在中心線同一側(cè)，一般為新操作人員、方法不對、原料不合格等原因；準(zhǔn)則3，連續(xù)6個點遞增或遞減，一般為工具逐漸磨損、維護水平逐漸降低或人員技能逐漸提高等原因，其他準(zhǔn)則原因分析見文獻［6-8］。

圖2　變量可查明原因控制圖8種情形

當(dāng)水產(chǎn)品生產(chǎn)車間的環(huán)境微生物污染水平處于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，空氣沉降菌指標(biāo)會處于一個相對穩(wěn)定的范圍之內(nèi)。如果最終輸出產(chǎn)品的微生物指標(biāo)合格，那么從理論上就可以推斷該批產(chǎn)品生產(chǎn)過程所處的環(huán)境微生物污染水平可以接受，即車間環(huán)境的微生物污染水平?jīng)]有對產(chǎn)品的安全性構(gòu)成顯著影響［4］。可以認(rèn)為，車間環(huán)境微生物（以車間沉降菌作為監(jiān)測指標(biāo)）處于UCL控制限以內(nèi)時，生產(chǎn)出的終產(chǎn)品微生物指標(biāo)合格是大概率事件。

3　對水產(chǎn)品生產(chǎn)車間環(huán)境微生物監(jiān)控

3.1數(shù)據(jù)采集

真實準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)是產(chǎn)品質(zhì)量分析的基礎(chǔ)性關(guān)鍵因素，而SPC成功應(yīng)用的關(guān)鍵則是質(zhì)量數(shù)據(jù)的有效采集。在水產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控中，通過對車間環(huán)境微生物監(jiān)測而獲取的該地區(qū)/企業(yè)一段時間內(nèi)車間環(huán)境微生物和產(chǎn)品菌落總數(shù)含量基線數(shù)據(jù)的整理和分析，可摸清該地區(qū)/企業(yè)微生物污染的整體水平和不合格品出現(xiàn)的頻率，為政府主管部門/企業(yè)自身進行微生物危害分析、確立關(guān)鍵控制點及有效防控微生物學(xué)污染提供科學(xué)依據(jù)。

3.2采集方法

以茂名地區(qū)某凍羅非魚片出口水產(chǎn)品加工企業(yè)為樣本，在水產(chǎn)品生產(chǎn)車間連續(xù)20個生產(chǎn)日采集20組空氣沉降菌數(shù)據(jù)作為車間環(huán)境微生物污染監(jiān)測指標(biāo)，每生產(chǎn)日按圖3五點取樣法采集5個沉降菌平皿作為一個子組，每次采集在生產(chǎn)開工后1.5-2 h進行。

圖3五點取樣法

采集方法采用沉降菌法 （參照SN/T 3063.1-2011《航空食品 第1部分：冷加工車間環(huán)境微生物檢驗方法》），用事先配制好的平板計數(shù)瓊脂平皿敞口放置5 min，采集完成后36℃±1℃培養(yǎng)48 h計數(shù)。采集位點相對固定，采集時車間溫度為19℃±2℃，濕度為60%-85%。

3.3車間沉降菌數(shù)據(jù)

車間沉降菌采集數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1。

表1　車間沉降菌和產(chǎn)品菌落總數(shù)統(tǒng)計表

3.4確定車間環(huán)境微生物控制限

因車間未對環(huán)境微生物限量進行規(guī)定，選擇建立均值-極差（X-R）控制圖［1，6］。20組觀測值如表1所示，=8.73，=11.5，（為子組均值，為總平均值，R為子組極差，為平均極差）

從GB/T 4091-2001《常規(guī)控制圖》表2可知，當(dāng)子組大小n=5時，D4=2.114，D3=0，代入R圖公式，得到

系統(tǒng)因素引起的變量屬于圖2中可查明原因的情形，隨機因素引起的變量往往無法查明原因，控制圖是基于隨機因素進行討論的，可以用R來建立均值控制圖［6］。

由GB/T 4091-2001表2知：n=5時，A2=0.577，將=8.73，=11.5代入圖的控制限公式，得到：

即：

（LCL可以不考慮，因為理論上車間環(huán)境微生物沉降菌越小越有利于生產(chǎn)，且不可能為負值。）

3.5均值控制圖

圖4為車間20組數(shù)據(jù)制成的均值控制圖。

圖4　均值控制圖

通過建立的均值控制圖，可見在本實驗采集的20組數(shù)據(jù)中，有4組沉降菌已超出UCL，表明4組沉降菌超限的控制節(jié)點車間環(huán)境微生物已處于不可控狀態(tài)，需通過車間清潔程序，改進車間微生物環(huán)境，以確保最終產(chǎn)品的菌落總數(shù)處于安全限度以內(nèi)。

3.6利用均值控制圖監(jiān)控生產(chǎn)

UL和UCL確定后，通過日常對水產(chǎn)品生產(chǎn)車間空氣沉降菌的監(jiān)測，將所得監(jiān)測數(shù)據(jù)標(biāo)于控制圖上，能及時了解車間空氣微生物污染的水平及發(fā)展趨勢，及時發(fā)現(xiàn)異常動態(tài)。當(dāng)有環(huán)境輕微污染時，可局部清潔，避免整體清潔導(dǎo)致時間損失；當(dāng)環(huán)境微生物超過UCL控制限時，應(yīng)采取有效清潔措施進行全面整體清潔，從而避免因環(huán)境微生物帶入引發(fā)的產(chǎn)品菌落總數(shù)超標(biāo)。

4　總結(jié)

本項目通過對出口水產(chǎn)品生產(chǎn)車間沉降菌的采集分析，試將SPC應(yīng)用到出口水產(chǎn)品生產(chǎn)車間環(huán)境微生物的監(jiān)控。通過本項目介紹的方法，可以確定水產(chǎn)品生產(chǎn)車間環(huán)境微生物控制限值，將產(chǎn)品質(zhì)量由事后檢測提前到生產(chǎn)過程中對環(huán)境微生物實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)車間環(huán)境異常，以便采取有效措施對車間環(huán)境進行清潔，避免最終產(chǎn)品出現(xiàn)微生物指標(biāo)異常情況的發(fā)生。在水產(chǎn)品生產(chǎn)車間應(yīng)用SPC原理對車間環(huán)境微生物進行控制，有利于提高良品率，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

不同企業(yè)生產(chǎn)車間的結(jié)構(gòu)及其空氣、人員、物料等的流向各不相同，因此，不同企業(yè)需根據(jù)自身車間的環(huán)境微生物監(jiān)測結(jié)果制定相應(yīng)的環(huán)境微生物控制限。

本項目只通過車間沉降菌的采集分析制作控制圖監(jiān)控車間衛(wèi)生條件。實際操作中，可增加其他微生物指標(biāo)，如監(jiān)測車間環(huán)境中大腸菌群和大腸桿菌，監(jiān)測車間半成品的沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、產(chǎn)氣莢膜梭狀芽胞桿菌、大腸桿菌O157∶H7等對人體危害較大的致病菌，以取得更全面的微生物監(jiān)控數(shù)據(jù)。隨著生產(chǎn)的繼續(xù)，對控制圖的制作也可采集更多數(shù)據(jù)，更新控制圖的原始數(shù)據(jù)，使控制圖更準(zhǔn)確地指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)。

［1］錢夕元.統(tǒng)計過程控制（SPC）及其應(yīng)用研究［J］.計算機工程，2004，30（19）：145-154.

［2］沈朝霞，劉劍.SPC技術(shù)在航天產(chǎn)品質(zhì)量控制上的應(yīng)用［J］.制導(dǎo)與引信，2006，27：47-50.

［3］何滿田.統(tǒng)計過程控制技術(shù)在飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］.飼料廣角，2006，14：31-33.

［4］趙良娟，姚霞，張宏偉，等.SPC在食品微生物監(jiān)測方面的應(yīng)用［J］.食品研究與開發(fā)，2009，30（6）：173-175.

［5］韓亞利.質(zhì)量統(tǒng)計過程控制SPC技術(shù)及其應(yīng)用［J］.長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2009，9（1）：48-51.

［6］GB/T 4091-2001常規(guī)控制圖［S］.

［7］ NELSON L S.The Shewart Control Chart-Tests for Special Causes［J］.Journal of Quality Technology，1984，16（4）：237-239.

［8］ NELSON L S.The Shewart X Control Chart［J］.Journal of Quality Technology，1985，17（2）：114-116.

The Application of SPC in the Process of Microbial Monitoring of Aquatic Products

WANG Mingyang，LI Fan，XIE Ruilin，LI Xiaosong，ZOU Lianning，WANG Xia，HE Yimei
（Maoming Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Maoming，Guangdong，525000）

The principle of statistical process control（SPC）is introduced and SPC is used to monitor and control the environmental microorganism of the aquatic product.The results show that SPC can improve the yield of the product，save the cost，and has certain economic benefits and social benefits.

SPC；Control Chart；Aquatic Product；Environment Microorganism Monitoring

TS207.4

E-mail：wmy880@163.com

廣東出入境檢驗檢疫局科技項目（2014GDK31）

2015-11-06