Wie Hostess Produkte von der Formulierung zum Endprodukt bringt

Seit kurzem ist es in ihrem Labor möglich, dynamische Taupunktisothermen zu erstellen und sie zu nutzen, um Zeit zu sparen und Vorhersagen über neue Produkte zu treffen.

In unserem jüngsten Gespräch haben wir erörtert, wie AQUALAB mit Hostess zusammengearbeitet hat - von Produktvorhersagen in der Forschung und Entwicklung bis hin zu Qualitätskontrollmetriken und Produktionsoptimierung.

Die Herausforderungen bei der Produktentwicklung

Die Produktentwicklung, insbesondere in der Lebensmittelindustrie, bringt eine Reihe von Herausforderungen mit sich. Die meisten dieser Herausforderungen betreffen die Zeit, die es braucht, um ein Lebensmittel von der Formulierung bis zum Endprodukt zu bringen.

Je nach Art des Produkts kann der Zeitplan für Forschung und Entwicklung sehr eng sein, z. B. bei limitierten Auflagen oder wenn es in der Lieferkette zu Engpässen bei den Inhaltsstoffen kommt.

"Mein Team arbeitet an 3-5 Projekten gleichzeitig", sagt Allen. "Manchmal braucht die Neuerfindung oder Änderung eines Produkts wirklich Zeit. Wenn zum Beispiel ein Produkt völlig neu ist und wir es vorher noch nicht hergestellt haben oder wenn es viele Änderungen gibt, kann das Projekt vielleicht ein oder zwei Jahre dauern. Aber kleinere Projekte wie ... Geschmacks- oder Farbänderungen, vielleicht 6 Monate oder weniger. Es kommt wirklich darauf an."

Darüber hinaus kann die Entwicklung neuer Geschmacksrichtungen oder die Verwendung natürlicher Farbstoffe die Rezepturen so weit verändern, dass sie im Wesentlichen zu eigenen Rezepten werden. Die Beibehaltung oder Senkung der Lebensmittelkosten durch 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 der Verbraucher und dem Marketingplan übereinstimmt.

Dr. Allen und Hostess haben einige dieser Herausforderungen gemeistert, indem sie sich auf die so genannten "drei Ms der Feuchtigkeit" konzentriert haben: Beherrschen, Messen und Verwalten.

Beherrschung der Produkte vor der Massenproduktion

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

Vor dem Einsatz des VSA erstellte das Team von Dr. Allen Isothermenmodelle für jedes Produkt und jeden Inhaltsstoff, aber jede Isotherme wurde manuell erstellt - durch mühsames Sammeln von mindestens 10 Datenpunkten von jedem Produkt, grafische Darstellung der Punkte und Analyse des Ergebnisses, um die Beziehung zwischen Wasseraktivität und Feuchtigkeitsgehalt zu erfassen. 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 dem Prüfstand ist ihr Team in der Lage, schnell Isothermen für die Feuchtigkeitsaufnahme zu erstellen, Rezepturänderungen zu modellieren und in kürzerer Zeit mehr Erkenntnisse zu gewinnen.

"Wenn wir einen vollständigen Haltbarkeitstest durchführen würden, würde dieser mindestens zwei bis drei Monate dauern, so dass es für jedes Produkt zu lange dauern könnte", sagt Dr. Allen. "Wenn wir also diese Technologie zur Vorhersage der Haltbarkeit nutzen können, können wir es frühzeitig wissen und die Zeitspanne verkürzen.

In ein paar Tagen erzeugt der VSA automatisch die Daten, die Dr. Allens Team früher manuell gesammelt 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 mikrobielles Wachstum zu verhindern, kritische Wasseraktivitätspunkte festzulegen und die Verpackung zu bewerten.

Messung der Wasseraktivität und des Feuchtigkeitsgehalts

Zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts setzte Hostess das AQUALAB 3 ein. Vor der Einführung des AQUALAB 3 hatte das Team von Dr. Allen den Feuchtigkeitsgehalt mit einer Wasserwaage gemessen, war aber mit den oft ungenauen Ergebnissen unzufrieden.

"Das Problem liegt in den Aromen und der Hitze. Wenn man bei dieser Art von Feuchtigkeitsmesser die Temperatur einstellt, können sie flüchtig sein. Der Geschmack wird dann als Feuchtigkeitsverlust berechnet", sagt Allen.

Das Erhitzen einer Probe mit Aromastoffen kann dazu führen, dass diese flüchtigen Verbindungen verdampfen und einen falschen Feuchtigkeitswert ergeben. Während der tatsächliche Feuchtigkeitsgehalt also 20 % beträgt, könnte er durch den Aromaverlust auf 24 % geschätzt werden. Dies kann zu großen Feuchtigkeitsschwankungen in der Produktion und zu Schwankungen von Charge zu Charge führen. "Aber seit wir auf diese isothermen Modelle umgestiegen sind, sind sie genauer und es gibt weniger Abweichungen.

Da das AQUALAB 3 die Proben nicht erhitzt, verdampfen die flüchtigen Bestandteile nicht, und die Ungenauigkeiten wurden behoben. Dadurch konnte das Team von Dr. Allen die Zeitspanne verkürzen und die Feuchtigkeitsschwankungen zwischen den einzelnen Chargen verringern.

Produktionsmanagement für perfekte Produkte

Um die Feuchtigkeit während des Produktionsprozesses zu kontrollieren, installierte Hostess SKALA Delta T. Delta T ist ein System mit geschlossenem Regelkreis, das die Bandgeschwindigkeit der Produktionslinie automatisch anpasst, um sicherzustellen, dass die Produkte immer innerhalb der Spezifikationen liegen. Delta T hilft Hostess, Abweichungen zwischen Produkten und Chargen zu reduzieren, die Ausbeute zu optimieren, Nacharbeit zu vermeiden und die perfekte Qualität zu erreichen, die Hostess-Kunden erwarten. Bislang hat Hostess mit der Implementierung von SKALA Delta T in ihrer Donut-Produktionslinie begonnen.

"Dieses neue Werkzeug könnte unserer Bäckerei helfen", sagt Allen. "Sie könnten den Feuchtigkeitsgehalt und die Schwankungen zwischen den Lebensmitteln reduzieren, die Produktionseffizienz und die Qualität verbessern und gleichzeitig den Energieverbrauch und den Abfall senken.

Durch den Einsatz dieser neuen Technologien ist das Produktentwicklungsteam von Dr. Allen in der Lage, Zeit und Ressourcen zu sparen und jedes Mal perfekte Produkte herzustellen.