Come ottimizzare l'essiccazione, la cottura o la disidratazione degli alimenti

Che si tratti di cottura, disidratazione, affumicatura, essiccazione o stagionatura, in qualsiasi modo la si chiami, il risultato è una sola cosa: eliminare l'acqua. Molte aziende alimentari lo fanno e tutte quelle che lo fanno vi diranno che è molto difficile essere precisi e coerenti. 

Cosa c'è in gioco? Ha davvero importanza?

La maggior parte delle aziende alimentari è consapevole di poter ottimizzare in qualche misura i propri processi di essiccazione. Ma quasi tutte sottovalutano i vantaggi che ne deriverebbero e le perdite che subirebbero ignorando il problema.

Il grafico qui sopra è stato creato con i dati reali di un cliente. Come molte altre aziende, anche queste sottostimavano i costi di una cattiva asciugatura di circa l'80%. 

Dopo aver riportato alla luce e interpretato i dati pregressi (erano tutti sepolti in documenti cartacei), si sono resi conto che il problema era 8 volte più costoso di quanto avessero stimato.

Questo esempio proviene dall'industria del cibo per animali, dove gli ingredienti coinvolti spesso costano centesimi al chilo. Tuttavia, il principio è lo stesso per aziende di settori diversi. Considerate il costo quando si lavora con carni muscolari intere, dove gli ingredienti possono costare 8 dollari all'etto, o con la cannabis, dove gli ingredienti possono costare fino a 2.000 dollari all'etto. 

Errore n. 1: incomprensione di ciò che si deve misurare

Le misure dell'acqua si dividono in due categorie: contenuto di umidità o attività dell'acqua. Entrambe hanno a che fare con l'acqua, ma forniscono informazioni molto diverse. Non dovrebbero essere utilizzate nello stesso modo.

Un fraintendimento frequente nelle aziende alimentari è quello di concentrarsi molto sulle misurazioni del contenuto di umidità, dato che la relazione tra il contenuto di umidità e la resa è chiara e facile da capire. 

I dirigenti aziendali (come i direttori finanziari) spesso non hanno un background scientifico o di controllo qualità per capire quanto sia cruciale misurare l'attività dell'acqua e il contenuto di umidità. Potrebbero non sapere che, sebbene il contenuto di umidità sia un ottimo parametro per misurare la resa, non dovrebbe mai essere usato per prevedere o controllare la crescita microbica, la consistenza del prodotto o la qualità complessiva.

L'attività dell'acqua è una misura dell'energia. È un principio termodinamico. Può sembrare complesso, ma non è necessario comprendere le equazioni scientifiche. 

Il principio fondamentale è semplice: L'attività dell'acqua indica se possono avvenire reazioni chimiche, se possono crescere microrganismi o se la consistenza può cambiare. Inoltre, le misurazioni di alta precisione dell'attività dell'acqua sono semplici e facili da raccogliere: con gli strumenti giusti, possono essere effettuate in 60 secondi o meno. 

Il contenuto di umidità è semplicemente la quantità di acqua presente in un campione. Se si riuscisse a rimuovere ogni molecola d'acqua da un prodotto alimentare e a misurarne la quantità, questo sarebbe il contenuto di umidità. Sfortunatamente, è estremamente difficile farlo con una precisione simile. 

Errore n. 2: misurare con il dispositivo sbagliato

Indipendentemente dalla scelta di concentrarsi sull'attività dell'acqua o sul contenuto di umidità, sarà molto difficile controllare un processo se la deviazione standard e la variabilità del metodo di misurazione sono elevate.

In uno studio recente, METER Group ha inviato diversi campioni dello stesso prodotto da testare con una serie di metodi di misurazione del contenuto di umidità comunemente utilizzati. Il grafico qui sopra mostra i risultati.

Sebbene il prodotto fosse sempre lo stesso, i risultati relativi al contenuto di umidità variavano in modo significativo. I risultati dell'attività dell'acqua non hanno subito quasi alcuna variazione.

Questi risultati chiariscono quanto sia difficile prendere decisioni coerenti e sicure basandosi solo sulle letture del contenuto di umidità. Un lavoratore che vede un risultato di 3,51% MC potrebbe essere indotto a credere di aver essiccato troppo il prodotto, mentre un altro lavoratore potrebbe credere che il prodotto sia troppo umido. Ognuno di loro potrebbe intraprendere azioni diverse (e contrastanti) sulla base dei risultati del contenuto di umidità, quando in realtà i due campioni erano uguali. 

L'aggiunta di misure dell'attività dell'acqua, generalmente molto più precise, può aiutare a risolvere questi problemi.

Errore n. 3: lasciare che gli operatori lavorino a intuito 

Molti operatori, soprattutto quelli esperti, conservano conoscenze tribali. Spesso sono convinti di poter capire se un prodotto funzionerà senza intoppi o sarà ben fatto in base alla vista, al tatto, al suono o ad altri indizi sensoriali.

Questi metodi sono imprecisi nel migliore dei casi e raramente portano a risultati positivi: ad esempio, come si fa a formare i nuovi dipendenti a intuire la qualità?

È molto più utile allegare misure affidabili provenienti da sensori ben calibrati. La relazione tra il contenuto di umidità e l'attività dell'acqua può essere visualizzata su un grafico chiamato isoterma.

La creazione di un'isoterma di riferimento per il prodotto in questione rende semplice l'identificazione di uno "sweet spot" per la qualità e la resa ideali. Questo "sweet spot" può essere utilizzato per definire i processi e gli obiettivi della linea di produzione. 

Errore n. 4: campionare nei punti sbagliati

I produttori di alimenti in genere prelevano campioni di umidità dopo il raffreddamento. Alcuni includono anche campionamenti in fasi precedenti.

Il Dr. Newman raccomanda di comprendere e stabilire i valori target per ogni processo: dopo la miscelazione dell'impasto, durante o dopo il forno, durante il raffreddamento e persino durante lo stoccaggio dopo il raffreddamento ma prima del confezionamento, poiché i fattori ambientali possono causare variazioni significative dell'umidità. Un ambiente secco può causare una perdita di umidità. In ambienti umidi, i prodotti potrebbero acquisire umidità e rovinare la consistenza o la qualità.

Alcune aziende controllano anche i livelli di umidità degli ingredienti in entrata, poiché i livelli variano spesso da un lotto all'altro e la migrazione dell'umidità può modificare la qualità complessiva, la consistenza o la durata di conservazione del prodotto finale.

Errore n. 5: lasciare aperto il circuito di controllo

Molte aziende si limitano a far funzionare le linee di produzione fino a quando non individuano un campione fuori specifica. A quel punto, spesso la linea funziona fuori specifica da 20 minuti o più, producendo prodotti che dovranno essere scartati o rilavorati.

La variabilità del processo è un nemico. Quando c'è troppa variabilità, i rendimenti e la produttività sono inferiori. Inoltre, costa di più far funzionare i forni e gestire tutte le rilavorazioni, per non parlare del personale durante questo tempo extra, dello stoccaggio di due gruppi diversi di prodotti e della riduzione del rischio di muffe e microbi durante lo stoccaggio. 

Misurando i livelli più frequentemente e dando a un algoritmo il potere di elaborare il feedback e di effettuare microregolazioni istantanee, i produttori non devono aspettare 20 minuti per individuare un problema. Questo è ciò che i dottori Newman e Cartwright chiamano "ciclo chiuso".

Un sistema ad anello chiuso verrebbe comunque monitorato da un operatore, ma le regolazioni rapide verrebbero effettuate dallo strumento stesso o dalla macchina.