美国科学家努力解决变质牛奶问题
在全球粮食不安全的大流行时期很久以前，牛奶过多就成了一个问题。根据美国农业部过去十年的数据，估计美国每三加仑牛奶中就有一加仑会被浪费掉。一组科学家，包括现在圣路易斯华盛顿大学的一名科学家，利用数学模型整合来自多个学科的知识——牛奶生产和加工、微生物学和供应链——从而努力解决一个数百年的问题：变质牛奶。
他们的研究特别发现了两种主要的策略，可用于牛奶供应链的开始阶段——农场和加工厂——以防止耐冷(冷生长)芽孢细菌污染和过早地变质牛奶:
- 根据原料奶中较低（或较高）的变质细菌数量支付奖金（或罚款）；
- 在加工层面投资减少孢子的技术。
他们的研究于7月8日在一家前沿期刊上发表，结论是实施这两种策略可以改善半天到13天的牛奶保质期，可持续粮食系统前沿.
“总的来说，我想说的是，这不是一个解决所有问题的处方，”他说F奥勒·埃纳亚蒂·阿汉加他是奥林商学院(Olin Business School)新上任的供应链优化讲师。“我们优化模型的结果表明，干预措施的最佳组合在很大程度上取决于每个单独的乳制品加工者的特点。这些特征包括加工牛奶的数量和供应原料牛奶的质量。因此，我们的优化模型提供了新颖的决策工具，单个处理器可以从中受益，并为其设施确定最佳策略。”
在食品科学、人口和兽医学以及供应链的交叉点上，奶瓶的存放时间越长，就会产生一个全球性的问题。因此，Enayaty Ahangar与她之前所在机构的研究人员——莎拉·墨菲、妮可·马丁、马丁·维德曼和康奈尔大学的资深作家雷纳塔·伊万内克——合作，通过建模来测试这些策略。
这项研究针对的是由细菌——芽孢杆菌和拟杆菌引起的牛奶过早变质问题。这些细菌进入农场的生牛奶中，其耐寒的孢子可以在巴氏杀菌后存活。（有一种替代的巴氏杀菌法，但成本更高，消费者在经历了更高的温度后会抱怨牛奶的味道。）
将他们的研究结果与来自24个州的农业部数据进行比较，并以每天生产64磅或15半加仑牛奶的奶牛为基础，该团队进行了24个案例研究——或者他们称之为实例——考察处理器规模、供应链中牛奶生产商的数量和规划范围，这意味着未来五年和十年。
保费支付，或生产水平干预:如果奶农因为持续的高质量牛奶受到芽孢腐败菌污染的奖励，而因为低质量牛奶受到惩罚，那么就应该鼓励他们从一开始就实施修复和改进流程——从奶牛乳房的牛奶开始。
作者指出，在鸡蛋和鸡肉等美国牲畜商品中已经存在类似于该奖金/处罚准则的合同。在本文中，研究人员提出了一种新的、灵活的奖励/惩罚系统，该系统仅基于生产时原料奶的初始孢子数。
孢子减少投资，或处理水平干预:牛奶加工公司知道，诸如微滤和细菌糖化等技术的获取、安装和运营成本都很高。但这项研究说明了如何使用这两种方法，包括第三种，双杆菌法，是从牛奶中长期消除孢子形成细菌的最有效方法。
他们的模型预测，通过使用这种加工水平的干预和投资，牛奶的保质期将全面延长。这一改进的保质期——定义为5%的牛奶包装携带特定细菌数量的第一天——范围从20-26天(小型加工厂)到28-31天(中型加工厂)到平均34天(大型加工厂)。
“乳制品行业越来越关注使用低孢子数生奶生产高质量乳制品的重要性，但行业决策者尚未就如何实现这一目标制定蓝图，”墨菲说。“重要的是，我们的研究有助于业界如何投资于奶农和技术，并提供可能支持行业决策者的工具。
Enayaty Ahangar说:“我们主要关注的是如何更好地分配预算，以延长加工牛奶的保质期。”
简言之，研究表明，中型和大型加工商可以实施干预措施，将牛奶的保质期分别提高到13天和12天。
“在美国最好的兽医学校之一康奈尔大学工作，对我来说是一次奇妙的经历，”受过工业工程师和优化专家培训的Enayaty Ahangar说。“我曾与流行病学家、微生物学家、食品科学家、商学院人士合作……由于我们新颖的优化模型整合了多学科的方法和知识，我相信我们的论文有可能成为食品行业许多其他研究项目的良好起点。”
“我们研究的最终目标是支持可持续的牛奶生产供应链的发展,牛奶减少浪费在一种划算的方式为所有玩家在粮食生产和消费的统一体,是社会接受和环保,“Ivanek说。“像牛奶变质数学模型这样的决策支持工具是这项研究中多学科研究努力的一个组成部分。”
Wiedmann补充道：“该项目继续为乳制品和其他食品供应链开发数字工具，这将作为行业决策支持工具发挥重要作用，因为它们将继续提高营养食品的生产率和可持续性。”
