Wie Hostess Produkte von der Rezeptur bis zum Endprodukt entwickelt

Eine neue Ergänzung ihres Labors ist die Möglichkeit, dynamische Taupunktisothermen zu erstellen und diese zu nutzen, um Zeit zu sparen und Vorhersagen über neue Produkte zu treffen.

In unserem letzten Gespräch haben wir darüber gesprochen, wie AQUALAB mit Hostess zusammenarbeitet – von Produktprognosen in der Forschung und Entwicklung bis hin zu Qualitätskontrollkennzahlen und Produktionsoptimierung.

Die Herausforderungen bei der Produktentwicklung

Die Produktentwicklung, insbesondere in der Lebensmittelindustrie, bringt eine Reihe von Herausforderungen mit sich. Die meisten dieser Herausforderungen konzentrieren sich auf die Zeit, die benötigt wird, um ein Lebensmittel von der Rezeptur bis zum Endprodukt zu bringen.

Je nach Art des Produkts können die Zeitpläne für Forschung und Entwicklung laut Dr. Allen sehr eng sein – beispielsweise bei limitierten Auflagen oder wenn Probleme in der Lieferkette zu Engpässen bei den Inhaltsstoffen führen.

„Mein Team arbeitet an drei bis fünf Projekten gleichzeitig“, sagt Allen. „Manchmal nimmt die Neugestaltung oder Modifizierung eines Produkts wirklich viel Zeit in Anspruch. Wenn ein Produkt beispielsweise völlig neu ist und wir es noch nie zuvor hergestellt haben oder wenn es viele Änderungen gibt, kann das Projekt vielleicht ein oder zwei Jahre dauern. Kleinere Projekte wie Geschmacks- oder Farbänderungen dauern vielleicht sechs Monate oder weniger. Das hängt wirklich davon ab.“

Darüber hinaus kann die Entwicklung neuer Geschmacksrichtungen oder die Verwendung natürlicher Farbstoffe die Rezepturen so stark verändern, dass sie im Grunde genommen zu eigenen Rezepten werden. Die Beibehaltung oder Senkung der Lebensmittelkosten durch die Änderung der Zutatenarten kann technische Auswirkungen wie Haltbarkeit und Lagerstabilität haben.

Und natürlich nützt auch eine perfekte Produktformulierung nichts, wenn sie nicht mit den Erkenntnissen über die Verbraucher und dem Marketingplan übereinstimmt.

Dr. Allen und Hostess haben einige dieser Herausforderungen bewältigt, indem sie sich auf das konzentrierten, was sie als die „drei Ms der Feuchtigkeit“ bezeichnen: Mastering, Measuring und Managing (Beherrschen, Messen und Managen).

Beherrschung der Produkte vor der Massenproduktion

Für das Forschungsteam von Dr. Allen war die Anschaffung eines AQUALAB-Dampfsorptionsanalysators ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Beherrschung der Feuchtigkeit.

Vor der Verwendung des VSA erstellte das Team von Dr. Allen Isothermenmodelle für jedes Produkt und jeden Inhaltsstoff, aber jede Isotherme wurde manuell erstellt – indem mindestens 10 Datenpunkte oder mehr von jedem Produkt mühsam gesammelt, die Punkte grafisch dargestellt und die Ergebnisse analysiert wurden, um die Beziehung zwischen Wasseraktivität und Feuchtigkeitsgehalt abzubilden. Da die Erfassung jedes Datenpunkts zwischen 3 und 30 Minuten dauerte, war die Erstellung dieser Isothermen ein langsamer und mühsamer Prozess.

Mit einem VSA auf der Werkbank konnte ihr Team schnell Feuchtigkeitsadsorptionsisothermen erstellen, Änderungen an der Rezeptur modellieren und in kürzerer Zeit tiefere Einblicke gewinnen.

„Wenn wir einen vollständigen Haltbarkeitstest durchführen würden, würde dies mindestens zwei bis drei Monate dauern, was für jedes Produkt zu lang sein könnte“, sagt Dr. Allen. „Wenn wir also diese Technologie zur Vorhersage der Haltbarkeit einsetzen können, wissen wir frühzeitig Bescheid und können den Zeitrahmen verkürzen.“

Innerhalb weniger Tage erstellt die VSA automatisch die Daten, die Dr. Allens Team zuvor manuell erfasst hat – und das mit einer etwa zehnmal höheren Auflösung. Das Team kann diese Isotherme dann nutzen, um Produktspezifikationen festzulegen, den Feuchtigkeitsgehalt zu maximieren, um die Schmackhaftigkeit zu erhöhen und das Wachstum von Mikroorganismen zu verhindern, kritische Wasseraktivitätspunkte zu ermitteln und die Verpackung zu bewerten.

Messung der Wasseraktivität und des Feuchtigkeitsgehalts

Zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts hat Hostess das AQUALAB 3 eingeführt. Vor dem AQUALAB 3 hat das Team von Dr. Allen den Feuchtigkeitsgehalt mit einer Feuchtigkeitswaage gemessen, war jedoch mit den oft ungenauen Ergebnissen unzufrieden.

„Das Problem liegt in den Aromen und der Hitze. Wenn man die Temperatur bei dieser Art von Feuchtigkeitsmesser einstellt, können sie unbeständig sein. Daher wird das Aroma als Feuchtigkeitsverlust berechnet“, sagt Allen.

Das Erhitzen einer Probe mit Aromastoffen kann dazu führen, dass diese flüchtigen Verbindungen verdampfen und somit falsche Feuchtigkeitswerte angezeigt werden. Während der tatsächliche Feuchtigkeitsgehalt also bei 20 % liegt, könnte er aufgrund des Aromaverlusts mit 24 % berechnet werden. Dies könnte zu großen Feuchtigkeitsschwankungen in der Produktion und zu Abweichungen zwischen den einzelnen Chargen führen. „Seit wir jedoch auf diese Isothermenmodelle umgestellt haben, sind diese genauer und es gibt weniger Abweichungen.“

Da das AQUALAB 3 die Proben nicht erhitzt, verdampfen keine flüchtigen Bestandteile und die Ungenauigkeiten wurden beseitigt. Dies half Dr. Allens Team, die Zeitpläne zu verkürzen und die Feuchtigkeitsschwankungen zwischen den Chargen zu reduzieren.

Produktionsmanagement für perfekte Produkte

Um die Feuchtigkeit während des Produktionsprozesses zu regulieren, hat Hostess SKALA Delta T installiert. Delta T ist ein geschlossenes System, das die Bandgeschwindigkeit der Produktionslinie automatisch anpasst, um sicherzustellen, dass die Produkte stets den Spezifikationen entsprechen. Delta T hilft Hostess dabei, Abweichungen zwischen Produkten und Chargen zu reduzieren, die Ausbeute zu optimieren, Nacharbeiten zu vermeiden und die perfekte Qualität zu erzielen, die die Kunden von Hostess erwarten. Bislang hat Hostess mit der Implementierung von SKALA Delta T in seiner Donut-Produktionslinie begonnen.

„Dieses neue Tool könnte unserer Bäckerei helfen“, sagt Allen. „Es könnte den Feuchtigkeitsgehalt und die Schwankungen zwischen den Lebensmitteln reduzieren, die Produktionseffizienz und -qualität verbessern und gleichzeitig den Energieverbrauch und den Abfall reduzieren.“

Durch die Implementierung dieser neuen Technologien konnte das Produktentwicklungsteam von Dr. Allen Zeit und Ressourcen sparen und jedes Mal perfekte Produkte herstellen.

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