GEA干燥塔生產(chǎn)過程中奶粉水分控制分析

王福明 劉柱 謝永民

摘要：在乳品工藝中產(chǎn)品水分一直是非常重要的指標(biāo)之一，脫脂乳粉一般4%，全脂乳粉一般2.5%在合理的范圍內(nèi)產(chǎn)品水分越高可以為公司提升的收益越高，但過高的水分影響產(chǎn)品質(zhì)量，蛋白會發(fā)生變性，乳糖會從無定形狀態(tài)吸水結(jié)晶，全職奶粉的游離脂肪量增加，從而導(dǎo)致脂肪氧化，賴氨酸中的NH2基團與乳糖發(fā)生美拉德反應(yīng)也會顯著增加。從而導(dǎo)致奶粉結(jié)塊，變成棕色，美拉德反應(yīng)的產(chǎn)生直接與奶粉的貯存時間、貯存溫度與水分含量有關(guān)，水分含量是可以由塔的排風(fēng)溫度或流化床的供熱的方式控制。

關(guān)鍵詞：GEA干燥塔;水分控制;分析

引言：

我們所分享的是一種以GEA干燥塔為基準(zhǔn)一種對水分控制與分析的思維方式與方法用于對奶粉水分提升的科學(xué)有效的方法，為了幫助蒸發(fā)干燥操作人員能夠采用科學(xué)有效的方法在設(shè)備穩(wěn)定生產(chǎn)得前提下提升奶粉水分，對于此套控制分析方法將用到《相關(guān)工藝流程梳理》、《因果矩陣評分分析》、《柏拉圖優(yōu)先級確認》、《魚骨圖分析》、《回歸方程》、《DOE試驗》、《能力分析》、《重現(xiàn)性與再現(xiàn)性報告》、《GRR分析》。

一、GEA干燥塔奶粉水分控制分析方法的主要優(yōu)勢

（一）方法科學(xué)

此方法從流程梳理—因果矩陣評分—柏拉圖優(yōu)先級確認—建立數(shù)據(jù)化蹤—回歸方程—DOE實驗—能力分析及重現(xiàn)性與再現(xiàn)性報告結(jié)果不理想回到回歸方程繼續(xù)優(yōu)化參數(shù)形成一個閉環(huán)，避免了傳統(tǒng)的想要提升水分單一的憑借經(jīng)驗更改參數(shù)數(shù)據(jù)引起可能水分提升了但連鎖出一系列問題。此方法不斷分析工藝流程參數(shù)操作人員也會對工藝越發(fā)深入的了解提升操作人員操作能力。

（二）安全系數(shù)高

質(zhì)量與效率 食品質(zhì)量一直都是食品企業(yè)之命脈，此方法從整條生產(chǎn)工藝鏈中進行深度剖析避免因盲目憑借經(jīng)驗更改單一參數(shù)而引發(fā)連鎖反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)問題，例如水分過高造成產(chǎn)品因產(chǎn)生美拉德反應(yīng)結(jié)塊變色、或是微生物風(fēng)險，效率是企業(yè)核心競爭力，高效率高質(zhì)量是企業(yè)立足之根本，此方法循序漸進逐一驗證分析有效防止因提升產(chǎn)品水分而導(dǎo)致生產(chǎn)事故，成本浪費。

（三）持續(xù)驗證穩(wěn)定性高

在乳品產(chǎn)品水分提升中影響因素眾多例如空氣含水量、室外溫濕度、干燥塔各項參數(shù)濃縮液濃度等，在調(diào)控水分過程中不可控性因素是我們這條路上最大的絆腳石，導(dǎo)致產(chǎn)品水分不穩(wěn)定時而高、時而低，我們所推行的方法將從各項參數(shù)中尋找規(guī)律，制定標(biāo)準(zhǔn)在什么樣下的空氣含水量什么樣的產(chǎn)品配方控制那些參數(shù)，通分析找出規(guī)律

二、GEA干燥塔生產(chǎn)過程中產(chǎn)品水分控制分析具體應(yīng)用

（一）工藝流程梳理

分別從人、機、料、法、環(huán)、測六個方面對奶從液體變成固體的整個生產(chǎn)流程、取樣檢測流程進行梳理，不要根據(jù)經(jīng)驗客觀的認為某些參數(shù)、流程對產(chǎn)品水分沒有影響而直接省略，將所有流程全部梳理出來才能做出全面的分析。

（二）因果矩陣評分

將所有流程羅列后確認受影響的方面，根據(jù)影響程度不同進行逐一評分，評分標(biāo)準(zhǔn)不要單一的聚焦到水分指標(biāo)其中質(zhì)量、能耗也可作為評分標(biāo)準(zhǔn)之一，我們將對這三個評定標(biāo)準(zhǔn)進行分值分配，因為我們主要研究的目標(biāo)是水分可以將水分定為目標(biāo)項對其它兩項進行合理分配分值，可參照1、3、5進行評分。

（三）柏拉圖優(yōu)先級確認建立數(shù)據(jù)化跟蹤表

此時借助柏拉圖工具根據(jù)各項評分確定影響達到80%的項目，此時我們聚焦這80%的項目是我們應(yīng)該優(yōu)先解決的，根據(jù)這80%的項目建立數(shù)據(jù)化跟蹤表，對相關(guān)項目數(shù)據(jù)及水分結(jié)果進行實時跟蹤。

（四）回歸方程

我們認為我們使用的工藝參數(shù)一定與我們的產(chǎn)品結(jié)果指標(biāo)有著某種規(guī)律，這種規(guī)律是一種函數(shù)關(guān)系，當(dāng)我們工藝參數(shù)發(fā)生特定變化時產(chǎn)品指標(biāo)必定會跟隨變化，這時們需要借助一種工具叫MINITAB軟件這個軟件中有一個功能就是根據(jù)給出的參數(shù)進行擬合回歸方程，通過大數(shù)據(jù)匹配多次實驗得出一個最佳方程，次方程就是工藝參數(shù)與水分指標(biāo)的函數(shù)關(guān)系，我們可以通過改變參數(shù)計算出水分值，避免盲目調(diào)節(jié)參數(shù)走彎路。

（五）DOE實驗確定最優(yōu)參數(shù)

我們得到方程后需要調(diào)節(jié)參數(shù)，我們想要得到一個相對穩(wěn)定的參數(shù)組合，我們不需要對所有因子進行改動有些因子對實驗結(jié)果影響較小，有些則很大一旦發(fā)生變化，實驗結(jié)果水分就會有很明顯的反應(yīng)，我們稱為顯著因子?？梢允褂肈OE實驗我們對回歸方程中的顯著因子進行范圍規(guī)定在這各區(qū)間內(nèi)利用DOE實驗進行排列組合，也是MINITAB中DOE實驗的程序?qū)⑽覀兲暨x的顯著因子與范圍輸入自動進行排列組合，得到一系列參數(shù)組合，選擇的因子不宜過多以較小規(guī)模的實驗、較短的周期和成本獲得理想的實驗結(jié)果，我們將得到的一些列參數(shù)進行逐一實驗，將實驗結(jié)果最為穩(wěn)定的一組參數(shù)進行重復(fù)實驗確?？煽啃?，如果多次實驗依然穩(wěn)定我們將此組參數(shù)定為最優(yōu)參數(shù)制定表格對操作人員培訓(xùn)制定標(biāo)準(zhǔn)。

（六）能力分析與乳品分析儀重現(xiàn)性與再現(xiàn)性實驗

我們將最優(yōu)參數(shù)運用到生產(chǎn)中，需要持續(xù)跟蹤生產(chǎn)情況收集當(dāng)前數(shù)據(jù)進行能力分析，確保此參數(shù)確穩(wěn)定性，利用MINITAB中能力分析程序?qū)⑦\行的這套參數(shù)下的結(jié)果收集輸入進行能力分析觀測離散性當(dāng)CPK>1.33時證明此參數(shù)結(jié)果溫定。在我關(guān)注整套生產(chǎn)流程時也要控制分析檢測標(biāo)準(zhǔn)，可以使用GRR工具對化驗檢測人員與儀器進行重復(fù)性與再現(xiàn)性實驗，有化驗室人員現(xiàn)場取10個樣品隨機編號，選取3名檢測人員在檢測儀正常運行狀態(tài)下分別對10個樣品進行檢測沒人每個樣品分別做3次利用MINITAB中GRR分析分析結(jié)果確保檢測人員與檢測儀器的穩(wěn)定性。

三、未來GEA干燥塔生產(chǎn)過程中水分控制分析法發(fā)展趨勢分析

（一）可持續(xù)發(fā)展

在產(chǎn)品水分偏離時或是需要提升時運用此方法可以快速穩(wěn)定的達到預(yù)期效果，也可快速培訓(xùn)新員工，使其更加了解蒸發(fā)干燥工藝，并且此方法是一種思維方式即問題描述、分析問題、制定計劃、實施行動、結(jié)果跟蹤、標(biāo)準(zhǔn)化，水分以外的問題也可拓使用此方法進行解決。

（二）迅速推廣模塊化

此方法可有效運用在GEA干燥塔的工廠進行迅速推廣，可以有效的提升水分為工廠增加收益。

四、結(jié)束語

綜上所述，乳粉領(lǐng)域，GEA干燥塔生產(chǎn)過程中水分控制與分析因其優(yōu)勢明顯，已具有遠大前景和無限潛力，也是影響乳品行業(yè)競爭力的主要因素。此外，隨著該技術(shù)的改進完善，它的應(yīng)用范圍得到了擴展，在未來將成為必要技術(shù)，使其順應(yīng)未來的趨勢發(fā)展。