精制食用盐生产中污染物预防控制方法及系统与流程

本发明属于食用盐生产，尤其涉及一种精制食用盐生产中污染物预防控制方法。

背景技术：

1、精制食用盐是人们日常生活必需食品。精制食用盐的生产方法有两种：一种是以地下卤水、溶解岩盐矿卤水、日晒饱和卤水或以溶解海湖盐制得饱和卤水为原料，经卤水处理，除去杂质后，再经多效蒸发结晶、离心脱水、加入碘和抗结剂、干燥、筛分、包装等单元操作而制得的产品，这种采用真空蒸发结晶方法生产的食用盐，称真空精制食用盐。另一种生产方法是以海盐或湖盐为原料，经粉碎、洗涤、离心脱水、加入碘和抗结剂、干燥、筛分、包装等单元操作制得的产品，产品质量达到精制盐标准，这种采用粉碎、洗涤、干燥方法生产的盐，称粉碎洗涤精制食用盐。

2、近年来，食品安全问题成为全球一个重要的公共卫生问题，也是我国公共卫生面临的主要挑战。食品中污染物是引发食品安全问题的直接因素，全球约有1/10的人因食用受污染的食品而发病。食品污染的广泛性和严重性，促进了世界各国卫生标准的制定和全球食品安全体系的建立。食品中化学重金属污染物种类多、隐患大、风险等级高。是影响食品安全和危害人体健康的主要因素之一。

3、全球环境污染变得越来越严重，越来越受社会的广泛关注，食用盐中的污染主要来自于大自然，化学重金属污染可能会影响食用盐质量。铅、砷、汞、镉、钡5种有害金属元素广泛存在于自然界中，由于工业废气污染大气、工业废水污染地表水及地下水等造成食用盐中的重金属污染现象也已引起食盐生产企业的重视，铅、砷、汞、镉、钡都是被世界卫生组织重视的环境污染物。长期在人体内蓄积可造成慢性中毒，因此必须严格控制其在食用盐的限量。

4、食用盐中污染物指标的安全直接关系人体健康，因此gb2721《国家食品安全标准食用盐》和gb/t5461-2016《食用盐》国家标准对污染物(铅、砷、汞、镉、钡)都有明确的限制指标要求。

5、食用盐污染物中只要有一项指标含量超标，就被判定为不合格食用盐，都将只能降等作为工业盐处理，对食用盐生产企业无疑是重大的经济损失。如果污染物含量超标的食盐流入食用盐市场，还将对食用者造成急性食物中毒或引起机体的慢性中毒，导致严重的食品安全事故。

6、精制食用盐是一种较易受到生产环境和控制技术影响的产品。原料和接触原料或半成品的介质中含有污染物都是食用盐产品中污染物的来源。如果生产方法和过程控制不规范，生产食用盐的物料和与物料接触的介质中污染物发生变化，就可能出现污染物含量超标的质量问题。

7、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：在目前的精制食用盐生产中，食用盐生产企业却没有这些污染物指标的预防控制措施，全部采用产品下线入库或出厂检验的事后检验判定合格与否的方法进行质量管理。一旦食用盐生产原辅料或生产场所周围环境发生变化，其污染物含量升高，又没有及时检测发现，所产食用盐就很可能污染物指标超标，成为不合格食用盐。而目前，还没有一种有效的污染物预防控制方法，改变食用盐产品污染物限量事后把关的现状。所以采取科学有效的预防控制措施，在食盐生产过程预见性地提前预防控制污染物指标就是食用盐生产中具有很现实意义的工作。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种在食用盐生产中污染物预防控制的方法，尤其涉及食用盐生产中重金属污染物铅、砷、汞、镉、钡含量的预防控制。

2、本发明的目的在于提供一种食盐中污染物预防控制的方法，用以解决现有的不能预知确定食用盐成品污染物含量，而在事后把关的出厂检验时才发现食用盐成品中污染物含量超标导致食用盐质量不合格的问题；同时为降低食用盐产品中污染物含量，使食用盐重金属污染风险达到一个更低的可接受水平，提供一种控制技术方法。

3、本发明是这样实现的，一种精制食用盐生产中污染物含量预防控制方法，包括：

4、为实现上述目的，本发明的技术方案为精制食用盐生产中污染物预防控制方法，包括：

5、步骤一，对精制食用盐生产工艺进行分析，确定可能影响精制食用盐产品中污染物的因素；

6、步骤二，测定各影响因素与食用盐产品的数量关系；

7、步骤三，研究设计食用盐产品污染物含量与影响因素污染物含量的相关关系式；

8、步骤四，根据步骤三设计的数量关系式编制食用盐产品中各污染物含量计算公式；

9、步骤五，根据食用盐产品质量标准要求或客户要求设定各污染物警报值；

10、步骤六，定期检测各影响因素中污染物含量，将检测结果输入步骤四编制好的计算公式，计算出食用盐产品中各项污染物指标的含量；

11、步骤七，当步骤五计算出的食用盐产品中污染物指标某一项或一项以上指标达到或超过警报限值时，发出警报；

12、步骤八，根据警报提示的污染物超标指标，对生产工艺采取对应控制措施。

13、本发明提供了一种精制食用盐生产中污染物预防控制方法。通过食用盐生产工艺分析，确定影响食用盐产品污染物含量的因素；研究设计食用盐产品污染物含量与影响因素污染物含量的数学相关关系式；按数学相关关系式编制食用盐产品中和污染物指标含量计算公式；定期检测影响因素中污染物含量；将检测结果输入计算公式提前计算出食用盐产品中的污染物含量；当计算结果达到或超过警报限时，立即发出预告警报；根据警报提示，在生产工艺采取对应措施，实现预防控制食盐产品中污染限量的目的。

14、进一步，所述精制食用盐生产中污染物预防控制方法还包括以下步骤：

15、进一步，经对工艺分析，确定影响食用盐产品中污染物含量的因素有：食用盐生产原料(原料盐或卤水)、营养强化剂碘酸钾、添加剂亚铁氰化钾、洗盐用水、干燥空气；

16、进一步，以食用盐产品基数n＝1000kg，根据生产工艺指标和食用盐产品对应质量指标，确定影响因素的量与食盐产品对应的数量关系：

17、

18、式中：qi——影响因素的量(kg)

19、n——食用盐产品基数(kg)，为计算简单，取n＝1000

20、——食盐产品与原料或介质中某物质的含量比

21、

22、ηn——产品中某物质含量(根据食用盐产品质量标准要求确定)

23、ηm——原料或介质中某物质含量(测定原辅料或介质及工艺条件确定)

24、进一步，

25、原料盐或卤水用量：

26、营养强化剂碘酸钾用量：

27、其中：η产品中碘酸钾百分含量＝ω产品中碘原子百分含量╳(kio3分子量/i原子量)

28、添加剂亚铁氰化钾用量：

29、其中：η产品中亚铁氰化钾百分含量＝ω产品中亚铁氰根百分含量╳{[k4fe(cn)6·3h2o]分子量/[fe(cn)6]-离子量}

30、洗盐用水的用量：

31、其中：n╳(1-η成品盐中水分含量)/(1-η干燥前半成品湿盐中水分含量)＝m干燥前湿盐用量；

32、干燥空气用量：

33、其中：η干燥床每小时通风流量＝η热风机每小时通风流量+η冷风机每小时通风流量

34、η每小时成品盐产量＝n设计年产量/(300天╳24h/天)

35、……

36、其他可能参与产品组成的原辅料或介质用量：

37、

38、……

39、进一步，通过试验测定确定各影响因素污染物含量对食盐产品污染物含量参与系数ηi(在0-1之间)；

40、进一步，通过以上分析可知食用盐产品中污染物含量是由各影响因素参与食用盐组成的量及影响因素中污染物含量和参与系数共同组成，所以就可以进一步，研究设计食用盐产品污染物含量与影响因素污染物含量的相关关系式为：

41、

42、其中：f(x)——食用盐产品中污染物含量

43、n——食用盐产品基数,取n＝1000(kg)

44、qi——各影响因素参与食用盐组成的量

45、ci——各影响因素中污染物含量

46、ηi——各影响因素参与系数

47、进一步，所述污染物包括铅、砷、汞、镉、钡；

48、进一步，根据以上数量关系编制出食用盐产品中各污染物指标含量计算公式；

49、

50、

51、

52、

53、

54、进一步，根据食盐产品中各污染物指标要求，制定食盐产品中各污染物含量警报限，按gb5461-2016《食用盐》标准对污染物铅、砷、汞、镉、钡规定要求或根据市场用户要求设置警报限值(单位：mg/kg)。

55、maxf(pb)＝a

56、maxf(as)＝b

57、maxf(cd)＝c

58、maxf(hg)＝d

59、maxf(ba)＝e

60、进一步，定期检测影响因素用量qi及其中污染物含量ci。

61、检测出的影响因素用量：

62、原料盐用量q1(kg)；

63、营养强化剂碘酸钾用量q2(kg)；

64、添加剂亚铁氰化钾用量q3(kg)；

65、洗盐用水用量q4(kg)；

66、干燥用空气用量q5(m3)。

67、……

68、还可能存在的其他因素用量qi

69、……

70、检测出的原辅料和各介质中各污染物含量(见表1原辅料和各介质中污染物含量检测报告单，表2干燥用空气中污染物含量检测报告单)

71、表1原辅料和各介质中污染物含量检测报告单

72、

73、表2干燥用空气中污染物含量检测报告单

74、

75、……

76、还可能存在的其他影响因素污染物含量检测结果

77、表3还可能存在的其他因素中污染物含量检测报告单

78、

79、……

80、进一步，将上述检测结果输入编制好的食用盐产品中各污染物指标含量计算公式，计算食盐产品中各污染物指标含量f(pb)、f(as)、f(cd)、f(hg)、f(ba)，与设定的报警值比较，单位均为mg/kg。

81、若f(pb)≥a；

82、或f(as)≥b；

83、或f(cd)≥c；

84、或f(hg)≥d；

85、或f(ba)≥e

86、其中有一项或一项以上达到上述条件，则发出警报。

87、进一步，根据警报提示的污染物超标指标，分析辨识主要因素，及时对生产原辅料和生产工艺采取对应控制措施，就可以提前预防食盐产品中污染物含量超标，从而保证食盐产品质量合格。

88、本发明提供了一种精制食用盐生产污染物预防控制系统，系统包含分析模块、计算模块、检测模块、预警模块和控制模块；其中，分析模块用于对精制食用盐生产工艺进行分析并确定影响食盐产品中污染物的关键因素；计算模块根据分析模块的输出设计污染物含量与因素污染物含量的数学关系式，并编制计算公式；检测模块负责定期检测影响因素使用量及其中污染物含量，并与计算模块交互以计算食盐产品中的污染物含量；预警模块根据计算模块输出结果与设定警报值比较，达到或超过警报值时发出预告警报；控制模块根据预警模块的提示采取相应的工艺控制措施，以预防和控制食盐中污染物含量。

89、进一步，所述污染物包括铅、砷、汞、镉、钡，系统中的检测模块具备对上述污染物进行精确测量的能力，并能够实时更新数据至计算模块进行分析。

90、进一步，所述计算模块内置有基于食用盐产品基数n＝1000kg的污染物含量计算公式，能够根据不同生产工艺指标和质量标准自动调整计算参数，确保污染物含量的准确计算。

91、进一步，所述预警模块具备自定义警报值设定功能，允许用户根据食用盐产品质量标准要求或客户需求调整各污染物的警报阈值，实现灵活的风险管理。

92、进一步，系统通过无线或有线网络连接各模块，实现数据的实时传输和处理。控制模块可根据实时数据和预警信息自动调节生产线上的相关设备和参数，实时调整生产工艺，最大程度减少污染物对食用盐产品的影响，确保产品质量和安全。

93、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

94、第一、食用盐成品中污染物主要来自生产食用盐所用原辅料本身含有的污染物及食盐加工生产过程中接触物料和半成品的介质所含有的污染物。在原辅料被加工生产成食用盐产品的过程中原料和辅料中的污染物自然被全部带入产品中；同时在原辅料与其他介质接触的各个环节，都有可能使介质中的污染物质进入食盐产品。因此，本发明主要从生产前的原辅料准备阶段和即将进行生产时，原辅料和半成品接触的介质着手，首先测定计算出组成食用盐单位产品原辅料的数量和接触介质的用量；然后对原辅料中污染物含量进行检验测定；之后再按测定计算出用量和检测出的污染物含量；提前计算出食盐产品中污染物各指标的含量；同时根据产品执行标准规定或用户要求及生产工艺稳定能力确定各项污染物指标的报警值；当根据原辅料及介质污染物含量检测结果计算出的食盐产品污染物指标含达到或超过报警限值时，发出警报，随后及时根据警报提示，分析辨识可能引起产品污染物超标的因素，对应采取控制措施；就可实现对食用盐产品中污染物超标的预防目的，避免因污染物指标超标而产生不合格食盐产品。本发明主要解决目前食用盐产品中污染物采取事后把关检验，检出污染物超标时，食盐产品已经定性为不合格，已造成的不可逆转经济损失的问题。

95、本发明主要是找到了精制食用盐生产中成品食盐的污染物含量预防控制的方法。在食用盐生产过程中对可能造成食盐产品污染的因素进行分析识别，测定各影响因素参与食用盐产品组成的数量，对各影响因素中污染含量进行检测，由此预先计算出食用盐产品中各污染物指标的含量，实现对即将生产还没有生产出的产品中污染物含量预知的效果。并设定各污染物指标的警报限值，当计算结果中某一指标值达到或超过警报值时，发出警报，提前对可能引起产品不合格的主要因素进行预防控制，从而达到防止产品污染物指标不合格的目的。

96、污染物进入食用盐过程中主要是通过原辅料及加工生产时所接触的辅助介质完成的。食盐中污染物的含量与原辅料及接触介质中污染物含量以及用量多少成正比关系。因此原辅料的用量及污染物含量是计算预防和控制食盐成品中污染物含量的重要参数。为食用盐产品污染物预防控制方案计划、制定影响因素控制操作标准、指标限量设定、警戒报警等工作中发挥了重要的作用。为食盐质量管理从事后检验把关向预防控制的转变奠定了坚实的基础。同时在食盐质量安全保障中，对计算食用盐产品纳污能力、预测污染物含量，制定污染物控制方案以及制定食用盐质量安全管理规划方案等整个过程的准确性和合理性的影响显著。本发明研究过程中系统地研究了食用盐生产中污染物预防控制的国内外研究现状,并对构成食用盐产品中污染物的影响因素加以分析,以期为食用盐生产中产品污染物含量预防控制的研究工作提供科学依据。食用盐质量标准中只对铅、砷、汞、镉、钡等污染物含量作了限定，其实食用盐中污染物的种类还有很多。因此,本发明提供的方法也适用于对食用盐中铅、砷、汞、镉、钡以外的污染物预防控制。

97、要实现对即将生产还未生产出食盐产品中污染物含量的预知，要解决以下困难问题。

98、首先要解决的困难问题之一就是对生产工艺进行分析确定对食盐产品中污染物指标的影响因素。精制食盐中污染物含量预防控制方法流程图(附图1)可以看出组成食盐产品的原料是原料盐，辅料是添加的营养强化剂碘酸钾和抗结剂亚铁氰化钾或柠檬酸铁铵，原辅粒和半成品接触的介质主要生产用水和干燥用空气。

99、其次要解决的困难问题之二是检测确定组成单位食盐产品的各种原辅料用量及单位食盐产品接触各种介质的量。通过对生产工艺的深入分析进行物料衡算，确定组成单位食盐产品的各种原辅料用量及单位食盐产品接触各种介质的量计算方法公式。真空精制盐是通过对卤水多效真空蒸发结晶生产的，多效真空蒸发工艺过程虽然复杂，但它最终只是把卤水中水分蒸发出去，结晶分离出卤水中nacl和na2so4或caso4组分，这样就可以根据卤水中nacl和na2so4或caso4含量，计算出生产1000kg食用盐所需卤水量。

100、再次要解决的困难问题之三就是设计制定食盐产品中污染物含量预测计算公式。

101、然后要解决的困难问题之四就是确定各种原辅料及介质中污染物的检测方法及报出污染物检测结果表示单位，要求与计算公式中所用单位保持一致。

102、最后要解决的困难问题之五就是根据检测结果确定接触各种介质污染物含对食盐产品污染物含量的影响率。

103、本发明公开了一种按影响因素用量及污染物含量进行食盐产品中污染物含量预先计算的方法，包括影响因素的分析确定；影响因素用量的测定和计算；设计食用盐生产所用各种原辅料及接触介质用量和污染物含量与食用盐成品污染物含量相关关系的数学模型的基本公式；检测原料及介质用量及含量数据和参与系数；代入数学模型公式计算；设定各污染物指标的警报限值；当计算结果中某一指标值达到或超过警报值时发出警报；根据警报提示对可能引起产品不合格的主要因素采取预防控制措施；从而达到防止产品中污染物指标不合格的目的。

104、本发明的有益效果为：提出了利用预先计算的方法，解决了食盐生产中成品食用盐中污染物无法预防控制的难题，将食用盐中污染物含量由事后把关检验，转变为对影响因素的检测预先计算出食用盐产品中污染含量，达到预知结果提前采取措施防止污染物指标超标，杜绝出现污染物超标的不合格食用盐，为实际的食用盐生产质量安全保障起到指导作用。还可以根据测定的影响因素中污染物含量水平预测计算出食用盐产品中污染物含量，有计划地降低食用盐中污染物含量限值要求，提高食用盐质量档次等级。

105、第二，本发明主要是对食用盐产品中污染物含量由事后检验把关检验管理转变为预防控制管理找到了一种方法，通过对影响食用盐产品污染物含量因素进行预先监测并采取措施控制在预警限值以内，从而保证食用盐产品中污染物含量不超过规定限值要求。避免了食用盐产品下线后才检验出污染物超标判定为不合格造成无法逆转损失的状况发生。同时，这一方法，还可以通过对影响因素的提前检测预测出产品中污染物含量水平，预测出即将生产食用盐产品中污染物含量，便于进一步降低食用盐中污染物最大限值标准要求，提高食用盐产品质量水平，降低风险，预防疾病发生。随着食品安全风险评估体系的建设完善及化学污染物膳食暴露评估创新技术研究和使用方面进一步深入，食盐中重金属污染的膳食暴露风险评估，可能会对食用盐污染限值提出更高要求，使食用盐污染物风险在一个更低的可接受水平，食用盐中污染物问题就会显得更加突出，控制方法也将会显得更加重要。本发明为食用盐污染风险控制，提供了一种新方法措施。

106、所以本发明要保护的技术主要是：通过食用盐生产工艺分析，确定影响食盐产品污染物含量的因素；测定影响因素与食盐产品对应的数量关系；研究设计食盐产品污染物含量与影响因素污染物含量的数学关系式；按数学关系式编制食用盐产品中污染物含量计算公式；定期检测影响因素中污染物含量；将检测结果输入计算公式预先计算出产品可能的污染物含量；在计算结果达到或超过警报限时，发出预告警报；根据警报提示，在生产工艺采取对应措施，实现预防控制食用盐产品中污染限量的这一技术方法。

107、第三，作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：

108、(1)本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：

109、本发明主要解决了食用盐生产中食用盐产品中污染物含量没有预防控制的问题，全国食用盐年生产消费量在900万吨左右，食用盐生产企业99家，装置生产能力最小的在10万吨/年，最大的120万吨/年，班产量最小的110吨，最大的1300吨，以最终小包装产品生产成本800元/吨计，每班进行入库验收检验发现污染物含量不合格，规模最小的企业一次直接经济损失最小88000元，规模最大的企业一次直接经济损失104万元，即使降等作为工业盐处理，直接经济损失也在以上数量的一半。

110、(2)本发明的技术方案填补了国内外业内技术空白：

111、精制盐生产已有五十多年的生产历史，但对食盐产品中污染物的预防控制研究在国内外未见到相关研究的报导和知识产权保护公告，本发明的技术方案填补了国内外业内技术空白。

112、(3)本发明的技术方案解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：

113、按照gb/t5461-2016《食用盐》标准规定，食用盐分为精制盐、粉碎洗洗盐、日晒盐三个品种，精制食用盐占食用盐市场比例的绝大多数，生产的主要方法有真空蒸发工艺和粉碎洗涤工艺，生产技术都比较成熟。生产的精制食用盐nacl含量都达到了98％以上，污染物含量是食用盐重要的质量安全指标，执行统一规定要求：pb≤2mg/kg、as≤0.5mg/kg、cd≤0.5mg/kg、hg≤0.1mg/kg、ba≤15mg/kg。这些污染物长期在人体内蓄积可造成慢性中毒，对人体健康有很大的危害，进一步降低食用盐中这些污染物指标含量是提高食用盐质量水平的一个重要方面。过去人们希望通过降低污染物含量，提高食盐产品质量等级，但由于没有深入探讨污染物来源，也没有对污染物含量控制进行深入细致的研究，缺乏具体的措施方法，始终没有找到合适的解决办法，而本发明则创造性地解决了预防控制污染物含量问题。

114、(4)本发明的技术方案克服了技术偏见：

115、由于制盐工业属传统产业。大多数企业都以规模效益求生存谋发展，对于污染物含量控制没有引起足够重视，以侥幸心理认为污染物含量很低(在百万分之几的数量级上)出现超标的可能性较小。其次污染物含量检测方法受检测设备的限制，普及率不高，也没有条件对食用盐产品中污染物来源及控制方法进行深入研究，认为这些含量很低的污染物没有办法控制。只是在生产完成后做验收入库或出厂检验，进行分辨识别，发现污染物超标，作为不合格产品处理。本发明的技术方案，本发明提供了一种精制食用盐生产中污染物预防控制方法。通过食用盐生产工艺分析，确定影响食用盐产品污染物含量的因素；测定影响因素与食盐产品对应的数量关系；研究设计出食盐产品污染物含量与影响因素污染物含量的相关数学关系式；按数学关系式编制食用盐产品中污染物含量计算公式；定期检测影响因素中污染物含量；将检测结果输入计算公式提前计算出产品可能的污染物含量；在计算结果达到或超过警报限时，发出预告警报；根据警报提示，在生产工艺采取对应措施，实现预防控制食盐产品中污染限量的目的，创造性地解决了对食盐中污染物进行预防控制提高产品质量的问题。