GEA干燥塔生產過程中奶粉水分控制分析

王福明 劉柱 謝永民

摘要：在乳品工藝中產品水分一直是非常重要的指標之一，脫脂乳粉一般4%，全脂乳粉一般2.5%在合理的范圍內產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品質量，蛋白會發生變性，乳糖會從無定形狀態吸水結晶，全職奶粉的游離脂肪量增加，從而導致脂肪氧化，賴氨酸中的NH2基團與乳糖發生美拉德反應也會顯著增加。從而導致奶粉結塊，變成棕色，美拉德反應的產生直接與奶粉的貯存時間、貯存溫度與水分含量有關，水分含量是可以由塔的排風溫度或流化床的供熱的方式控制。

關鍵詞：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有效的方法，為了幫助蒸發干燥操作人員能夠采用科學有效的方法在設備穩定生產得前提下提升奶粉水分，對于此套控制分析方法將用到《相關工藝流程梳理》、《因果矩陣評分分析》、《柏拉圖優先級確認》、《魚骨圖分析》、《回歸方程》、《DOE試驗》、《能力分析》、《重現性與再現性報告》、《GRR分析》。

一、GEA干燥塔奶粉水分控制分析方法的主要優勢

（一）方法科學

此方法從流程梳理—因果矩陣評分—柏拉圖優先級確認—建立數據化蹤—回歸方程—DOE實驗—能力分析及重現性與再現性報告結果不理想回到回歸方程繼續優化參數形成一個閉環，避免了傳統的想要提升水分單一的憑借經驗更改參數數據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操作人員也會對工藝越發深入的了解提升操作人員操作能力。

（二）安全系數高

質量與效率 食品質量一直都是食品企業之命脈，此方法從整條生產工藝鏈中進行深度剖析避免因盲目憑借經驗更改單一參數而引發連鎖反應導致產品質量出現問題，例如水分過高造成產品因產生美拉德反應結塊變色、或是微生物風險，效率是企業核心競爭力，高效率高質量是企業立足之根本，此方法循序漸進逐一驗證分析有效防止因提升產品水分而導致生產事故，成本浪費。

（三）持續驗證穩定性高

在乳品產品水分提升中影響因素眾多例如空氣含水量、室外溫濕度、干燥塔各項參數濃縮液濃度等，在調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，導致產品水分不穩定時而高、時而低，我們所推行的方法將從各項參數中尋找規律，制定標準在什么樣下的空氣含水量什么樣的產品配方控制那些參數，通分析找出規律

二、GEA干燥塔生產過程中產品水分控制分析具體應用

（一）工藝流程梳理

分別從人、機、料、法、環、測六個方面對奶從液體變成固體的整個生產流程、取樣檢測流程進行梳理，不要根據經驗客觀的認為某些參數、流程對產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，根據影響程度不同進行逐一評分，評分標準不要單一的聚焦到水分指標其中質量、能耗也可作為評分標準之一，我們將對這三個評定標準進行分值分配，因為我們主要研究的目標是水分可以將水分定為目標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）柏拉圖優先級確認建立數據化跟蹤表

此時借助柏拉圖工具根據各項評分確定影響達到80%的項目，此時我們聚焦這80%的項目是我們應該優先解決的，根據這80%的項目建立數據化跟蹤表，對相關項目數據及水分結果進行實時跟蹤。

（四）回歸方程

我們認為我們使用的工藝參數一定與我們的產品結果指標有著某種規律，這種規律是一種函數關系，當我們工藝參數發生特定變化時產品指標必定會跟隨變化，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給出的參數進行擬合回歸方程，通過大數據匹配多次實驗得出一個最佳方程，次方程就是工藝參數與水分指標的函數關系，我們可以通過改變參數計算出水分值，避免盲目調節參數走彎路。

（五）DOE實驗確定最優參數

我們得到方程后需要調節參數，我們想要得到一個相對穩定的參數組合，我們不需要對所有因子進行改動有些因子對實驗結果影響較小，有些則很大一旦發生變化，實驗結果水分就會有很明顯的反應，我們稱為顯著因子。可以使用DOE實驗我們對回歸方程中的顯著因子進行范圍規定在這各區間內利用DOE實驗進行排列組合，也是MINITAB中DOE實驗的程序將我們挑選的顯著因子與范圍輸入自動進行排列組合，得到一系列參數組合，選擇的因子不宜過多以較小規模的實驗、較短的周期和成本獲得理想的實驗結果，我們將得到的一些列參數進行逐一實驗，將實驗結果最為穩定的一組參數進行重復實驗確保可靠性，如果多次實驗依然穩定我們將此組參數定為最優參數制定表格對操作人員培訓制定標準。

（六）能力分析與乳品分析儀重現性與再現性實驗

我們將最優參數運用到生產中，需要持續跟蹤生產情況收集當前數據進行能力分析，確保此參數確穩定性，利用MINITAB中能力分析程序將運行的這套參數下的結果收集輸入進行能力分析觀測離散性當CPK>1.33時證明此參數結果溫定。在我關注整套生產流程時也要控制分析檢測標準，可以使用GRR工具對化驗檢測人員與儀器進行重復性與再現性實驗，有化驗室人員現場取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分析分析結果確保檢測人員與檢測儀器的穩定性。

三、未來GEA干燥塔生產過程中水分控制分析法發展趨勢分析

（一）可持續發展

在產品水分偏離時或是需要提升時運用此方法可以快速穩定的達到預期效果，也可快速培訓新員工，使其更加了解蒸發干燥工藝，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、結果跟蹤、標準化，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、結束語

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