GEA干燥塔生产过程中奶粉水分控制分析

王福明 刘柱 谢永民

摘要：在乳品工艺中产品水分一直是非常重要的指标之一，脱脂乳粉一般4%，全脂乳粉一般2.5%在合理的范围内产品水分越高可以为公司提升的收益越高，但過高的水分影响产品质量，蛋白会发生变性，乳糖会从无定形状态吸水结晶，全职奶粉的游离脂肪量增加，从而导致脂肪氧化，赖氨酸中的NH2基团与乳糖发生美拉德反应也会显著增加。从而导致奶粉结块，变成棕色，美拉德反应的产生直接与奶粉的贮存时间、贮存温度与水分含量有关，水分含量是可以由塔的排风温度或流化床的供热的方式控制。

关键词：GEA干燥塔;水分控制;分析

引言：

我们所分享的是一种以GEA干燥塔为基准一种对水分控制与分析的思维方式与方法用于对奶粉水分提升的科学有效的方法，为了帮助蒸发干燥操作人员能够采用科学有效的方法在设备稳定生产得前提下提升奶粉水分，对于此套控制分析方法将用到《相关工艺流程梳理》、《因果矩阵评分分析》、《柏拉图优先级确认》、《鱼骨图分析》、《回归方程》、《DOE试验》、《能力分析》、《重现性与再现性报告》、《GRR分析》。

一、GEA干燥塔奶粉水分控制分析方法的主要优势

（一）方法科学

此方法从流程梳理—因果矩阵评分—柏拉图优先级确认—建立数据化踪—回归方程—DOE实验—能力分析及重现性与再现性报告结果不理想回到回归方程继续优化参数形成一个闭环，避免了传统的想要提升水分单一的凭借经验更改参数数据引起可能水分提升了但连锁出一系列问题。此方法不断分析工艺流程参数操作人员也会对工艺越发深入的了解提升操作人员操作能力。

（二）安全系数高

质量与效率 食品质量一直都是食品企业之命脉，此方法从整条生产工艺链中进行深度剖析避免因盲目凭借经验更改单一参数而引发连锁反应导致产品质量出现问题，例如水分过高造成产品因产生美拉德反应结块变色、或是微生物风险，效率是企业核心竞争力，高效率高质量是企业立足之根本，此方法循序渐进逐一验证分析有效防止因提升产品水分而导致生产事故，成本浪费。

（三）持续验证稳定性高

在乳品产品水分提升中影响因素众多例如空气含水量、室外温湿度、干燥塔各项参数浓缩液浓度等，在调控水分过程中不可控性因素是我们这条路上最大的绊脚石，导致产品水分不稳定时而高、时而低，我们所推行的方法将从各项参数中寻找规律，制定标准在什么样下的空气含水量什么样的产品配方控制那些参数，通分析找出规律

二、GEA干燥塔生产过程中产品水分控制分析具体应用

（一）工艺流程梳理

分别从人、机、料、法、环、测六个方面对奶从液体变成固体的整个生产流程、取样检测流程进行梳理，不要根据经验客观的认为某些参数、流程对产品水分没有影响而直接省略，将所有流程全部梳理出来才能做出全面的分析。

（二）因果矩阵评分

将所有流程罗列后确认受影响的方面，根据影响程度不同进行逐一评分，评分标准不要单一的聚焦到水分指标其中质量、能耗也可作为评分标准之一，我们将对这三个评定标准进行分值分配，因为我们主要研究的目标是水分可以将水分定为目标项对其它两项进行合理分配分值，可参照1、3、5进行评分。

（三）柏拉图优先级确认建立数据化跟踪表

此时借助柏拉图工具根据各项评分确定影响达到80%的项目，此时我们聚焦这80%的项目是我们应该优先解决的，根据这80%的项目建立数据化跟踪表，对相关项目数据及水分结果进行实时跟踪。

（四）回归方程

我们认为我们使用的工艺参数一定与我们的产品结果指标有着某种规律，这种规律是一种函数关系，当我们工艺参数发生特定变化时产品指标必定会跟随变化，这时们需要借助一种工具叫MINITAB软件这个软件中有一个功能就是根据给出的参数进行拟合回归方程，通过大数据匹配多次实验得出一个最佳方程，次方程就是工艺参数与水分指标的函数关系，我们可以通过改变参数计算出水分值，避免盲目调节参数走弯路。

（五）DOE实验确定最优参数

我们得到方程后需要调节参数，我们想要得到一个相对稳定的参数组合，我们不需要对所有因子进行改动有些因子对实验结果影响较小，有些则很大一旦发生变化，实验结果水分就会有很明显的反应，我们称为显著因子。可以使用DOE实验我们对回归方程中的显著因子进行范围规定在这各区间内利用DOE实验进行排列组合，也是MINITAB中DOE实验的程序将我们挑选的显著因子与范围输入自动进行排列组合，得到一系列参数组合，选择的因子不宜过多以较小规模的实验、较短的周期和成本获得理想的实验结果，我们将得到的一些列参数进行逐一实验，将实验结果最为稳定的一组参数进行重复实验确保可靠性，如果多次实验依然稳定我们将此组参数定为最优参数制定表格对操作人员培训制定标准。

（六）能力分析与乳品分析仪重现性与再现性实验

我们将最优参数运用到生产中，需要持续跟踪生产情况收集当前数据进行能力分析，确保此参数确稳定性，利用MINITAB中能力分析程序将运行的这套参数下的结果收集输入进行能力分析观测离散性当CPK>1.33时证明此参数结果温定。在我关注整套生产流程时也要控制分析检测标准，可以使用GRR工具对化验检测人员与仪器进行重复性与再现性实验，有化验室人员现场取10个样品随机编号，选取3名检测人员在检测仪正常运行状态下分别对10个样品进行检测没人每个样品分别做3次利用MINITAB中GRR分析分析结果确保检测人员与检测仪器的稳定性。

三、未来GEA干燥塔生产过程中水分控制分析法发展趋势分析

（一）可持续发展

在产品水分偏离时或是需要提升时运用此方法可以快速稳定的达到预期效果，也可快速培训新员工，使其更加了解蒸发干燥工艺，并且此方法是一种思维方式即问题描述、分析问题、制定计划、实施行动、结果跟踪、标准化，水分以外的问题也可拓使用此方法进行解决。

（二）迅速推广模块化

此方法可有效运用在GEA干燥塔的工厂进行迅速推广，可以有效的提升水分为工厂增加收益。

四、结束语

综上所述，乳粉领域，GEA干燥塔生产过程中水分控制与分析因其优势明显，已具有远大前景和无限潜力，也是影响乳品行业竞争力的主要因素。此外，随着该技术的改进完善，它的应用范围得到了扩展，在未来将成为必要技术，使其顺应未来的趋势发展。