Wie Hostess Produkte von Rezeptur zum Endprodukt umsetzt

Eine der jüngsten Neuerungen in ihrem Labor ist die Möglichkeit, dynamische Taupunktisothermen zu erstellen und diese zu nutzen, um Zeit zu sparen und Vorhersagen über neue Produkte zu treffen.

In unserem jüngsten Gespräch haben wir darüber gesprochen, wie AQUALAB mit Hostess zusammenarbeitet – von Produktprognosen in der Forschung und Entwicklung über Qualitätskontrolle bis hin zur Produktionsoptimierung.

Die Herausforderungen bei der Produktentwicklung

Die Produktentwicklung, insbesondere in der Lebensmittelindustrie, bringt ganz eigene Herausforderungen mit sich. Die meisten dieser Herausforderungen drehen sich um die Zeit, die benötigt wird, um ein Lebensmittel von Rezeptur 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.“

Zudem können die Entwicklung neuer Geschmacksrichtungen oder die Verwendung natürlicher Farbstoffe die Rezepturen so stark verändern, dass sie im Grunde genommen zu eigenständigen Rezepten werden. Die Beibehaltung oder Senkung der Lebensmittelkosten durch den Wechsel bestimmter Zutaten kann technische Auswirkungen wie Haltbarkeit die Lagerstabilität haben.

Und natürlich Rezeptur selbst eine perfekte Rezeptur nichts, wenn sie Rezeptur mit den Verbrauchererkenntnissen 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 dem Einsatz des VSA erstellte das Team von Dr. Allen Isothermenmodelle für jedes Produkt und jeden Inhaltsstoff, doch jede Isotherme wurde manuell erstellt – indem mühsam mindestens 10 oder mehr Datenpunkte von jedem Produkt gesammelt, die Punkte grafisch dargestellt und das Ergebnis analysiert wurden, um den Zusammenhang zwischen Wasseraktivität Feuchtigkeitsgehalt abzubilden. Da die Erfassung jedes einzelnen Datenpunkts zwischen 3 und 30 Minuten in Anspruch nahm, war die Erstellung dieser Isothermen ein langwieriger und mühsamer Prozess.

Mit einem VSA im Labor ist es ihrem Team gelungen, schnell Feuchtigkeitssorptionsisothermen zu erstellen, Rezeptur zu modellieren und in kürzerer Zeit tiefere Einblicke zu gewinnen.

„Wenn wir einen vollständigen Haltbarkeit durchführen würden, würde dieser mindestens zwei bis drei Monate dauern, was für jedes einzelne Produkt möglicherweise zu lange wäre“, sagt Dr. Allen. „Wenn wir also diese Technologie zur Vorhersage Haltbarkeit nutzen können, erhalten wir frühzeitig Erkenntnisse und können den Zeitrahmen verkürzen.“

Innerhalb weniger Tage liefert das VSA automatisch die Daten, die Dr. Allens Team bisher manuell erfasst hat – und das mit etwa zehnmal höherer Auflösung. Das Team kann diese Isotherme dann nutzen, um Produktspezifikationen festzulegen, den Feuchtigkeitsgehalt zur Steigerung der Schmackhaftigkeit zu optimieren und Mikrobielles Wachstum zu verhindern, kritische Wasseraktivität zu ermitteln sowie Verpackungen zu bewerten.

Messung Wasseraktivität 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 Feuchtewaagen 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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