食品安全追溯与过程风险评估建模及优化

发布时间：2017-10-23 00:03

  本文关键词：食品安全追溯与过程风险评估建模及优化

  更多相关文章： 食品安全 食品追溯 优化 不完备数据链 连续生产过程 风险评估 过程风险 贝叶斯网络

【摘要】：随着经济全球化进程日益加速,食品安全不仅事关消费者生命健康,也是社会和经济和谐稳定发展的重要支柱,受到国际国内社会的广泛关注。识别、预防、控制和减少“从农田到餐桌”的全过程中可能存在的各种危害,最大限度降低食品的安全风险,溯源危害源头、追踪涉及的食品产品流向,是各国政府和食品行业共同的目标。 基于追踪标记的追溯建模方法,依赖于具体产品种类的过程模型,使得依据该建模方法建立的追溯信息系统不能用于其他种类的食品及其过程,缺乏系统兼容性,形成了大量信息孤岛,阻碍了追溯信息系统的可复制性及其互联互通,难以形成完整的食品信息链；而目前的食品安全过程风险评估模型中忽略了食品生产流通过程中的各类风险因素,即使通过完整的追溯信息也无法识别产生危害的风险因素、评估并降低风险因素的影响,纵而难以实施有效的风险管理。因此研究食品安全追溯和过程风险评估的建模与优化具有重要的理论价值和现实意义。 本文阐述了现有食品安全追溯与风险评估建模方法的研究现状和存在的问题,对食品安全追溯的通用建模方法及特殊条件下的追溯方法、食品安全的过程风险评估建模方法和生物追溯,进行了深入、细致的研究,主要研究工作概况如下： (1)鉴于现有基于追踪标记的追溯建模方法对具体食品种类及其过程的依赖,造成追溯信息系统缺乏可重用性和系统兼容性,提出通用追溯建模方法。根据食品追溯实现的要素,从信息系统设计和实现的角度,将过程中的各个处理步骤进行抽象和分类,定义“批次”、“位置”、“交易单元”和“事件”四个通用可追溯结构,统一了处理步骤在追溯模型中的表达形式,从而利于不同处理步骤间的追溯信息的关联,使得信息追溯变得简单和通用,能够覆盖各类食品,易于实现食品链和跨食品链的追溯。 (2)针对食品追溯过程中存在的追溯数据缺失、不同步或不完备的问题,提出利用追溯单元流转时间预测其流动状态、估测其历史流动路径的智能化追溯方法。该方法将追溯单元在食品链网络中两节点间流转的时间看作连续随机变量,利用历史数据估计流转时间的分布特征；然后以节点间是否存在追溯单元流转作为变量,以两节点间路径总时间与给定时间的差值最小为最优化目标,建立路径估测优化模型,并采用蒙特卡罗仿真对估测路径的时间分布进行模拟,验证追溯单元流动路径的可行性。仿真结果表明,该方法不依赖于追溯单元的同步信息,可在仅知追溯单元发出节点的情况下,预测追溯单元在食品链网络中的流动状态,在已知追溯单元发出节点和终端节点时,估测其历史流动路径。 (3)针对连续生产的性质造成的物料与产品批次的追溯难题,以乳制品生产为例,给出了原料乳错时混合条件下的追溯及优化模型。追溯模型以储奶罐两次清洗之间的间隔作为一个研究周期,结合生产过程数据,采用迭代方程描述产品批次中原料乳的消耗量,并以此表征原料乳与生产批之间的批次关联关系。通过定义追溯复杂度,以降低追溯复杂度为目标,将追溯模型转化为批次优化模型。经仿真验证,批次优化模型可将示例的追溯复杂度降低50%以上,有效缩小产品召回的范围。 (4)针对目前食品安全过程风险建模方法中未考虑风险因素,仅能评估当前食品中微生物危害风险的缺陷,改进了食品安全过程风险建模方法。将操作环境、人员、设备等风险因素抽象为危害转移模块,设置控制模块表征控制措施对风险因素的控制作用,设置效益模块表征实施控制措施的成本和收益；采用贝叶斯网络模型结构,结合预测微生物学,通过贝叶斯推理估计食品处理过程中微生物危害的数量及其出现的概率；并讨论了过程风险模型的应用场景。仿真分析表明,改进方法在实现食品中微生物危害水平评估的同时,在同一模型结构下能溯源危害被引入的风险因素源头,评估风险因素对食品产品中微生物危害水平的影响程度,管理者通过综合考虑控制效果和成本能够选择合适的风险控制措施,为企业在生产流通过程中预防和管理安全风险提供了有力的工具。 本文在总结全文工作的基础上,提出了食品安全风险评估与追溯建模方法有待进一步研究的问题和方向。
【关键词】：食品安全 食品追溯 优化 不完备数据链 连续生产过程 风险评估 过程风险 贝叶斯网络
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TS201.6
【目录】：

• 目录5-8
• TABLE OF CONTENTS8-11
• 摘要11-13
• ABSTRACT13-18
• 第一章 绪论18-32
• 1.1 引言18-19
• 1.2 食品安全追溯19-25
• 1.2.1 同位素示踪与分子追溯19
• 1.2.2 基于追踪标记的追溯19-23
• 1.2.3 危害溯源23-24
• 1.2.4 生物追溯24-25
• 1.3 食品安全风险评估25-29
• 1.3.1 风险评估模拟建模方法26-27
• 1.3.2 模块化过程风险评估建模方法27-29
• 1.4 本文主要工作29-32
• 第二章 基于追踪标记的通用追溯建模方法32-45
• 2.1 引言32-33
• 2.2 追溯预备知识33-34
• 2.2.1 追溯的含义33-34
• 2.2.2 追溯的范围34
• 2.3 通用追溯建模方法34-36
• 2.3.1 通用可追溯结构定义34-35
• 2.3.2 追溯模型构建35-36
• 2.4 追溯模型实例36-41
• 2.5 通用追溯平台研发41-44
• 2.5.1 追溯数据存储41
• 2.5.2 追溯信息的关联41-42
• 2.5.3 平台架构42-44
• 2.6 小结44-45
• 第三章 离散批食品不完备数据链的智能化追溯方法45-56
• 3.1 引言45
• 3.2 智能化追溯方法45-48
• 3.2.1 估计食品链网络中各节点间的时间分布特征45-47
• 3.2.2 建立路径估测优化模型47-48
• 3.2.3 预测追溯单元流动状态48
• 3.2.4 估测追溯单元流动路径,进行模拟验证48
• 3.3 仿真分析48-54
• 3.4 小结54-56
• 第四章 连续生产过程追溯建模与优化56-66
• 4.1 引言56
• 4.2 追溯模型56-59
• 4.2.1 批次识别56-57
• 4.2.2 追溯模型建立57-59
• 4.3 追溯优化模型59-60
• 4.3.1 确定优化变量和目标函数59
• 4.3.2 建立追溯优化模型59-60
• 4.3.3 转换优化变量,求解优化模型60
• 4.4 实例分析60-65
• 4.5 小结65-66
• 第五章 食品中微生物危害的过程风险评估与生物追溯66-87
• 5.1 引言66
• 5.2 改进的过程风险评估建模方法66-69
• 5.2.1 现行过程风险评估建模模块66-67
• 5.2.2 新增建模模块67-69
• 5.2.3 过程风险评估建模步骤69
• 5.3 过程风险评估69-82
• 5.4 生物追溯82-83
• 5.5 实例验证83-85
• 5.6 小结85-87
• 第六章 结论与展望87-89
• 6.1 工作总结87-88
• 6.2 下一步的研究工作88-89
• 参考文献89-97
• 攻读博士学位期间完成的论文及参加的科研项目97-98
• 致谢98-99
• 附件99-110
• 学位论文评阅及答辩情况表110

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本文编号：1080662