区块链应用视角下的乳制品供应链质量安全监管研究

钟海岩，于 瑶，刘媛媛

(黑龙江东方学院 管理学院，黑龙江 哈尔滨 150065)

1 引言

新冠肺炎病毒席卷全球，对人们的生命和财产安全都造成严重的危害，食品质量安全的控制问题再次引发了社会和学界的密切关注。***总书记强调积极推动区块链技术在商品防伪、食品安全中的应用[1]。乳制品供应链主要包括奶牛养殖、原奶供应、乳制品生产、包装贮存、运输、销售等环节。乳制品对这些环节所应具备的条件有着极高的要求。老酸奶“工业明胶”等一系列安全事件曾彻底摧毁了消费者对乳制品的信心，也引起国家对乳制品质量安全的高度重视，此类问题的发生很大程度上是乳制品供应链管理不严格造成的。应用先进的信息技术对乳制品供应链全过程进行质量安全信息实时监测及风险预警显得尤为迫切。

2 乳制品供应链

2.1 乳制品供应链的过程描述

乳制品供应链是以乳制品为研究对象，从奶源的采购，到乳制品公司的生产加工，再到分销商把乳制品分到各个终端店铺，如超市、餐厅等，最终销售给消费者。乳制品生产加工企业、分销商、零售商到最终消费者形成了一个整体的功能模型[2]。供应链中的任何节点出现问题将不可避免地导致乳制品的质量特性最终偏转,那么必然会导致消费者的需求偏离质量的风险，甚至健康问题。

2.2 乳制品供应链的特性

乳制品供应链的特点具有波动性、可操控性和不可预测性。乳制品是非常活跃的，因此在运输、贮存过程中对保质期、卫生条件等有严格的标准。例如，乳制品需要短时间的运输，并且还需要整个过程中的冷链控制以及高卫生条件和产品质量。显而易见，乳制品供应链包括的环节众多，参与质量活动的各个环节多而复杂，与此同时，参与供应链的各成员间存在信息的传递、物流的更新、契约等不受控制的要素影响[3]。

3 乳制品供应链各个节点质量安全存在的问题

3.1 原料奶生产、贮存和运输环节

在原奶生产环节中，奶牛在饲养的时候，存在不先进的生产条件、不合理的饲养结构等众多问题[4]。国家规定饲料和兽药等物质必须达标。但现阶段，在动物的饲养环节，仍存在着过度使用药物等现象，主要是由于饲养者过度地追求经济利益。为了提升牛奶蛋白的数量，在饲料中添加三聚氰胺；为了提高牛奶的产量，在饲料中添加激素等现象经常发生。原料奶在贮存环节中掺假现象普遍存在。作为商人，在利益驱动下，一些奶农和奶站将米汤、淀粉等混入原料奶中，甚至一些奶农在原料奶中加入化肥、防腐剂等严重威胁人类健康的物质，以达到检测原料奶的目的。在运输环节中，奶农从牛身上提取出来的原奶易产生微生物，为了控制微生物的传播，要将温度保持在4℃以下。原奶的运输也必须低于4℃。但由于冷冻原奶的车成本较高，绝大多数小型乳品加工企业仍使用桶装运输，易产生细菌，从而影响产品质量。

3.2 乳制品加工、运输、贮存和销售环节

在加工环节中，乳制品检测能力不足。目前企业对于乳制品微生物的检测方法古老、敏感度低，仍使用微生物培养法,包括真菌体积检测等。另外，乳制品检测缺少第三方检测机构的合格证书，没有准确的测试结果。还有众多企业为了延长牛奶保质期，添加了超标的食品添加剂等现象。另外，乳制品具有易腐化的特点，在运输和贮存过程中，对温度有严格的要求，需要冷藏运输，运输温度必须控制在0～4℃。乳制品运输利用率较低，其贮存受温度、湿度的限制，贮存时要根据乳制品的品种选择适宜的温度，温度过高会加速微生物的生长繁殖，导致乳制品质量下降。此外，要提高现有的销售环境，销售环节必须要求出售乳制品的场所要配备相应的冷藏设备，乳制品的保质期极短，销售过程中应注意储存最新保质期，售卖即将到期的产品。

4 区块链技术改善乳制品质量安全风险监测效果

区块链技术是分布式的系统，并且拥有公私钥技术、共识机制等核心技术。参与者每个操作都记录在区块链中，区块链中的每个人都可以使用记录的数据，并且不能对其进行更改或删除。从而在技术上加强乳制品供应链的质量安全管理。

4.1 去中心化实现质量安全实时监控

区块链主要使用网络技术、密码学、共识算法等技术，这些技术决定了区块链具有去中心化、信息透明性和可追溯性的特点。为了确保数据的安全性和完整性，区块链网络的去中心化结构保证了双方之间的互动，使交易高效化。区块链技术支持交易，可以让双方在无任何担保的前提下，实现双方彼此交易时的信任。原奶供应商、牛奶加工公司、物流公司和分销商之间的信息交换不必经过中间流程。通过每个节点创建的信息交换联盟，可以实现乳制品的联合监控。

4.2 共识机制提高质量安全监控的效率

共识机制可以在分布式网络中实现数据一致性和记录有效性[5]。区块链按时间顺序记录数据，将数据区块以顺序相连的方式组合成链式数据库。共识机制保证了数据的真实性，实现了在监测到质量安全异常时系统会自动进行报警。乳制品在流通过程中会受到温度限制，若在流通的过程中温度高于或低于室温，则自动触发报警装置，并将该温度的所有过程记录在区块链上以供追溯。

4.3 公私钥技术保证质量安全信息的真实性

公钥通常用于加密会话密钥、验证数字签名或加密可使用相应私钥解密数据。公私钥技术用于确保客户隐私和数据安全[6]。将区块链中公私钥技术运用到乳制品供应链上，让供应链上的所有参与人员设有各自的私钥，都不能伪造对方的私钥。公钥记录从生产商到消费者手中所有相关联的数据。公司通过公钥请求有关乳制品交付质量的信息，然后使用私钥将其加工信息传输到区块链，以确保乳制品的质量安全。

5 区块链技术可以实现乳制品供应链的质量安全监控

将区块链和RFID技术相结合，构建乳制品可追溯性平台，通过供应链的各个环节，实现乳制品质量安全信息的交换[7]。本研究建立了以区块链为基础的乳制品供应链质量安全信息监控平台。如图1所示。

5.1 实时获取质量安全信息模块

在乳制品供应链质量监测平台中，可以实时监测到原料和鲜奶生产、质量控制、生产加工、运输、储存、原料和鲜奶平台的信息，将实时收集的数据从非结构化和半结构化数据转换为结构化数据。在乳制品加工业务中主要关注生产和储存条件。温度、湿度监测器、微生物敏感器用于监测方面，得到相关信息利用传感器上传至区块链的信息中心。分拣加工完成后，使用二维码将奶源、物品编号以及参与处理的员工批号、消毒信息和个人基本信息扫描到区块链网络中。

5.2 实时监控质量安全信息模块

在分布式区块链存储结构下，质量安全信息监控平台返回相关信息，如乳制品生产加工等信息，通过实时收集和处理乳制品供应链质量安全数据，并在获得整个网络的批准后将其存储在区块链数据中心，实时向网络系统发送质量检测和其他信息。在原料奶供应环节中，利用射频识别技术对每批次产品的所粘贴的标签，对奶牛养殖的卫生情况实施监测，将信息存储到区块链分布式存储系统中。还可以通过区块链对运输车辆的情况实时定位追踪，并对反馈的信息进行优化，提高乳制品的质量安全性。

5.3 技术资源模块

监控平台使用的技术资源，通过软硬件的综合运用，对乳制品质量安全开展追踪，来提高质量安全效果。区块链共识机制允许乳制品供应链中的每个环节达成共识，缩短相互验证数据的时间，并及时警视与乳制品加工相关的质量安全风险。质量监控平台的数据层和操作模块通过神经网络等技术进行实时通信，如果乳制品的存储环境出现异常，系统会自动发出警报。通过智能合约中的规则，实时将数据上传到区块链中，并根据算法程序，采取相应的应急措施，解决乳制品供应链的质量安全问题。

图1 乳制品供应链质量安全信息监测平台

5.4 系统应用界面

乳制品供应链质量安全监控平台的接口是一个纽带，可以为运营商提供操作界面，授权人员通过网络端口登录系统，不同用户的职能分配权限不同，根据权限级别，执行并输入有关乳制品供应链的相关信息。对信息进行实时监控、检索查询、智能温控、溯源防伪查询等操作。如果乳制品存在质量安全问题，可以跟踪区块链并找到相关信息，这些信息可以以图形、图像和视频的形式呈现，客户可以通过终端查询质量安全数据，避免乳制品的质量安全风险。

6 结语

乳制品质量安全问题一直以来都得到全社会的广泛关注。所研究的乳制品质量安全监控系统是区块链技术与乳制品质量安全管理的深度融合。建立有效的乳品养殖、原料奶收集、原料奶运输、乳制品加工和销售的质量安全检验和管理体系。该系统用于监控牛奶生产和销售过程中的所有链接，提高乳制品质量监测的效率，以确保最终消费者获得质量安全的乳制品。