5 costosi errori nel processo di essiccazione e come evitarli

Informazioni sui presentatori

Susan Newman è direttore dei servizi professionali di METER Group. La sua padronanza del pensiero progettuale, dell'ingegneria e del controllo dell'umidità ha aiutato innumerevoli aziende del settore alimentare e della cannabis a perfezionare e ottimizzare i processi di essiccazione.

Zachary Cartwright è il principale scienziato alimentare del Gruppo METER. Ha conseguito un dottorato di ricerca in scienze alimentari presso la Washington State University e una laurea in biochimica presso la New Mexico State University.

Trascrizione, modificata per chiarezza

Dottor Zachary Cartwright:

Salve a tutti, mi chiamo Zachary. Oggi sono qui con Susan e siamo entusiasti di parlarvi di cinque costosi errori nel processo di essiccazione e dei modi per evitarli. 

Che si tratti di cottura, disidratazione, affumicatura, essiccazione o stagionatura - in qualunque modo la chiami il vostro team o qualunque sia la fase del vostro processo - il risultato è una cosa sola. Eliminate l'acqua. Molte aziende alimentari lo fanno e tutte quelle che lo fanno vi diranno che è molto difficile essere precisi e coerenti. 

Ci sono centinaia di argomenti diversi di cui potremmo parlare per migliorare l'asciugatura, ma oggi ci concentreremo sui cinque principali errori che vediamo. 

Gli errori di cui parleremo sono:

1. Fraintendimento delle misure corrette da utilizzare,
2. Utilizzando il metodo sbagliato per la misurazione,
3. Lasciare che gli operatori lavorino sull'intuito, e magari anche usando le mani per guidare le loro decisioni,
4. Campionamento nei punti sbagliati e
5. Lasciare aperto il circuito di controllo. 

Cosa c'è in gioco?

Prima di esaminare i cinque errori, vorrei parlare della posta in gioco, del costo dell'inazione e di quanto costa alle aziende non concentrarsi sulla riduzione della variabilità del contenuto di umidità. 

Abbiamo qui una figura che mostra il costo dell'inazione. Sull'asse X c'è il tempo in settimane e sull'asse Y il costo. 

Questo esempio riguarda diversi prodotti alimentari per animali domestici. Noterete che ogni settimana che passa costa decine di migliaia di dollari. Questo non accade solo per il cibo per animali, ma anche per molti altri prodotti. 

Molte aziende non sono nemmeno consapevoli di quanto costa loro avere un alto grado di variabilità nell'umidità. 

Cosa hai visto, Susan, nella tua esperienza quando vai a parlare con i clienti? Sono consapevoli di queste cifre e di quanto costa loro?

Dr. Susan Newman:

Ottima domanda. Sono consapevoli, ma sono poco consapevoli. Sottovalutano i costi. 

Questo grafico proviene da dati reali di un cliente: prima che lavorassimo con loro, sottostimavano i costi di circa l'80%. Era una cifra enorme. 

Sapevano che c'era un'opportunità di aumentare la resa, ma pensavano che sarebbe stata piuttosto piccola, perché i dati possono essere difficili da trovare e interpretare nell'industria alimentare. Molto spesso sono archiviati su carta. Quindi, scavando a fondo e impegnandosi a fondo, hanno capito che stavano perdendo quasi otto volte di più di quanto pensassero.

Spesso le persone sottovalutano i risultati che possono ottenere controllando il processo. Questo è un esempio di cibo per animali, dove il costo degli ingredienti è piuttosto basso, ma vediamo la stessa situazione con i clienti che utilizzano carni intere, ad esempio, o cannabis, dove il costo degli ingredienti o del prodotto è molto più alto. 

il costo degli ingredienti nel cibo per animali potrebbe essere di pochi centesimi. Ma se lo si confronta con la cannabis, che costa, a seconda del mercato, 2.000 dollari al chilo. Oppure la carne: 8 dollari al chilo è un prezzo piuttosto medio. Si tratta quindi di un fenomeno esponenziale per quei mercati.

Errore n. 1: fraintendere le misure corrette da prendere 

Dottor Zachary Cartwright:

Questo ci porta al primo errore di essiccazione. Quello che noto in molte aziende alimentari è che non capiscono quale sia la misura corretta da utilizzare. 

Fondamentalmente, le misure dell'acqua possono essere riassunte in due tipi: contenuto di umidità o attività dell'acqua. Vorrei soffermarmi sulle differenze tra queste due misure. 

Prima di confrontarli, cosa vedi, Susan, quando vai a parlare con un cliente? Stanno usando una di queste misure o entrambe? Come vengono implementate?

Dr. Susan Newman:

Vedo tutto. Non potete nemmeno immaginare cosa ho visto. Dal NIR alla bilancia dell'umidità, fino al Karl Fischer. C'è anche molta attività sull'acqua, ma i diversi settori hanno diversi CCP richiesti. Gli alimenti per animali domestici, ad esempio, puntano molto sul contenuto di umidità come CCP. 

Molte aziende con cui lavoriamo capiscono l'importanza dell'attività dell'acqua per i parametri di sicurezza, quindi la utilizzano un po' di più. Mi piace vedere questo. C'è ancora molta strada da fare, però: vedo molte persone che usano le bilance di umidità nei loro stabilimenti. Vedo molta attività dell'acqua in laboratorio, non molto in produzione.

Ho avuto un cliente che - adoro raccontare questa storia perché è molto divertente - ha incontrato un direttore finanziario ed era entusiasta del contenuto di umidità. Nel loro laboratorio c'erano 10 dispositivi per il contenuto di umidità e uno per l'attività dell'acqua. 

Quando ho incontrato la responsabile del team QA - il suo nome è Theresa, la adoro - ha amato questo misuratore di attività dell'acqua, perché ha capito dove avviene la crescita dei patogeni. Aveva capito che i batteri non crescono sotto lo 0,8, che le muffe o i lieviti non crescono sotto lo 0,6 e che nulla cresce sotto lo 0,6. 

Ha anche capito che l'attività dell'acqua è la forza trainante della croccantezza. Se si produce un prodotto croccante, è necessaria l'attività dell'acqua, e lei l'ha capito. 

Il direttore finanziario puntava molto sul contenuto di umidità perché è il parametro della resa, e ha ragione. Se si gestisce un'azienda, è necessario comprendere l'umidità, ma anche realizzare un prodotto sicuro.

Dottor Zachary Cartwright:

Abbiamo qui una tabella che aiuta a riassumere la differenza tra queste due misure.

L'attività dell'acqua è una misura dell'energia. È un principio termodinamico. L'energia è importante perché ci aiuta a capire se possono avvenire determinate reazioni chimiche o se i microrganismi possono crescere o se la consistenza può cambiare. Il contenuto di umidità è semplicemente una quantità. Se si riuscisse a rimuovere ogni molecola d'acqua da un campione di cibo o da un prodotto, questo sarebbe il contenuto di umidità. È estremamente difficile rimuovere tutta l'acqua e ottenere una lettura accurata. 

L'attività dell'acqua è qualitativa. Con questo intendo dire che, anche se otteniamo un numero quantitativo, è qualitativo perché possiamo collegarlo alla sicurezza e alla qualità del prodotto. Molte aziende cercano di misurare il contenuto di umidità e di metterlo in relazione. Ma la variabilità intrinseca del contenuto di umidità rende estremamente difficile farlo. Il contenuto di umidità è più quantitativo, proprio come ha detto lei. Un direttore finanziario o un responsabile delle decisioni che pensa a quanto aumenterà la resa o il fatturato sarà interessato al contenuto di umidità. 

L'attività dell'acqua è una forza trainante per le reazioni chimiche. Il contenuto di umidità, anche se ha una relazione con le reazioni chimiche, è molto difficile da capire. L'attività dell'acqua ha una precisione e un'accuratezza molto più elevate in questo senso, quindi ci permette di effettuare la determinazione e di ricollegarla alla sicurezza e alla qualità. Con l'attività dell'acqua, abbiamo standard noti. Si tratta di soluzioni saline diverse che hanno sempre la stessa attività dell'acqua, quindi è molto facile verificare la calibrazione di uno strumento per l'attività dell'acqua. Il contenuto di umidità non ha questo tipo di standard. Non c'è nulla che abbia un contenuto di umidità intrinseco con cui confrontarsi, quindi è davvero difficile sapere se si sta ottenendo un numero accurato o meno.

Infine, l'attività dell'acqua è priva di unità. Va da zero - qualcosa che non ha energia - fino a uno, qualcosa che ha la stessa energia dell'acqua pura. Quando si parla di contenuto di umidità, questo viene generalmente espresso in percentuale, sia su base umida che su base secca. 

Si spera che questa tabella aiuti a comprendere alcune differenze tra queste due misure dell'acqua.

Errore n. 2: utilizzare una metodologia di misurazione sbagliata

Dottor Zachary Cartwright:

Passiamo al secondo errore: utilizzare una metodologia di misurazione sbagliata. 

Sia che si utilizzi l'attività dell'acqua o il contenuto di umidità, ci sono diverse metodologie per ognuna di queste, ed è davvero difficile controllare un processo se c'è una grande deviazione standard e una grande variabilità inerente al metodo che si sta utilizzando.

Abbiamo qui un grafico che mostra i risultati di un prodotto, testato con diverse metodologie, e i risultati di ciascuna di esse. Sull'asse X ci sono diverse metodologie. Sull'asse X sono riportati il contenuto di umidità e l'attività dell'acqua. 

La prima cosa che voglio farvi notare è che, pur trattandosi dello stesso identico prodotto, il contenuto di umidità è molto variabile. Ma se si osserva l'attività dell'acqua, questa è molto costante - quasi nessun cambiamento nell'attività dell'acqua, anche se la misurazione del contenuto di umidità ci dà un alto grado di variabilità. 

Perché è importante, Susan?

Dr. Susan Newman:

Quando abbiamo condotto questo studio, ero così entusiasta. Abbiamo preso un prodotto, l'abbiamo portato a un punto in cui era acclimatato e perfettamente consistente, pronto per l'uso - quindi vedrete che l'attività dell'acqua è molto consistente, pari a 0,42. 

L'abbiamo spedito e poi abbiamo esaminato le diverse letture del contenuto di umidità. Sono rimasta scioccata dai risultati ottenuti. Il valore più basso è stato di 3,5 e quello più alto di quasi 10, per lo stesso prodotto. 

Ho provato a mettermi nei panni di un team di QA. Come si sentirebbero se ricevessero questi risultati? Quali azioni potrebbero intraprendere a partire da questi risultati? Quando vedo risultati così diversi, mi sento sconfitto per loro. 

Se si invia il prodotto a un solo laboratorio e si ottiene solo il valore di 3,5, cosa si fa? Pensate di aver essiccato troppo il prodotto, quindi aggiungete più umidità, riducete le temperature, magari diminuite i tempi di cottura, il che può incrinare le fasi di eliminazione del CCP se non state attenti.

Poi, all'altro capo dello spettro, se si ottiene una lettura di 10 e il prodotto può arrivare al 12% - e questo prodotto lo era - si ottiene questo risultato e si pensa: "Wow, sto facendo un ottimo lavoro". 

Ma guardando tutti questi dati, sono rimasto scioccato dalla varianza che abbiamo riscontrato e da quanto sia difficile fare un buon lavoro ogni giorno per rendere il proprio prodotto coerente.

Dottor Zachary Cartwright:

Di recente abbiamo tenuto un webinar sulle misurazioni dell'umidità e una cosa che è emersa durante il webinar, una volta raccolti alcuni dati, è stata la grande variabilità che esiste, soprattutto per i bilanci di umidità.

Questo si ricollega a quanto detto prima. Molte strutture che serviamo possono avere 10 bilance di umidità e un misuratore di attività dell'acqua, ma quella bilancia di umidità può avere una variabilità dal 4 al 7%. Questo è molto comune e può essere dovuto a una persona diversa che lo utilizza, a una metodologia diversa e così via, e questo grafico fa un buon lavoro per mostrare questa variabilità. 

Cosa faresti se fossi quella persona che si occupa di QA, Susan? Cosa faresti dopo aver visto questi dati? In che modo questo vi aiuterebbe a prendere una decisione sul metodo da utilizzare?

Dr. Susan Newman:

Vedere questi singoli punti di dati sarebbe enorme per me. Ho sempre saputo che l'attività dell'acqua è fondamentale per noi per la sua precisione. Vedo che il contenuto di umidità varia con i miei clienti, più o meno il 2%, ma anche fino a quattro o sette, come hai detto tu. 

Se vedessi questi dati, rimarrei scioccato e comincerei a mettere in discussione i miei metodi. Penserei: "Come posso farlo in modo migliore? Qual è la verità? Come posso fare affidamento su misure più accurate come l'attività dell'acqua, ma applicarle comunque al contenuto di umidità, che è un CCP, fondamentale per le mie rese e i miei profitti?".

Vorrei davvero dedicarmi a questa attività acquatica, ma capire la differenza e il rapporto tra le due cose, e c'è un rapporto. È lì che dedicherei il mio tempo. Ma se ottenessi solo uno di questi dati, penserei che sto facendo un ottimo lavoro o che devo essere licenziato.

Dottor Zachary Cartwright:

È importante notare che esiste una relazione tra l'attività dell'acqua e il contenuto di umidità, e questo è un aspetto che tratteremo nel prossimo errore. 

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

Dottor Zachary Cartwright:

Parliamo del terzo errore: Lasciare che gli operatori lavorino sulla base del loro intuito invece di fornire loro dati precisi e in tempo reale per aiutarli a prendere decisioni informate. 

Hai delle belle storie a riguardo, Susan. Ti lascio la parola.

Dr. Susan Newman:

Dedico la maggior parte del mio tempo all'errore numero tre. Ci sono molti operatori, soprattutto quelli che lavorano da molto tempo, che conservano conoscenze tribali. 

Uno dei miei clienti preferiti: spero che oggi ci stia guardando. Ciao, Harley! - lavorava su una linea che produceva biscotti per cani. Avevano fatto un impasto per iniziare e lui era convinto di poter toccare l'impasto, sentirlo e capire se sarebbe andato bene o no. L'ho sfidato su questo punto, perché in realtà quello che sentiva era la temperatura. Quando si tirano le trafile, il prodotto più freddo risulta un po' più gradevole, ma le mani non sono calibrate per fare questo tipo di lavoro. Se ci fate affidamento, chiamatemi. Non vogliamo farlo, ma è molto comune.

Persino il QA era d'accordo con questo perché non era un punto del processo in cui misurare qualcosa. Non aveva molta importanza come CCP. Quindi per lui l'intuizione era tutto. Ma come farà a formare le persone? Come si fa ad addestrare le persone ad avere questo senso del sentimento? Lavorare sull'intuito: non sempre è l'idea migliore. Questo è il mio primo esempio. 

Un altro esempio che vedo spesso è quello della cannabis. Storicamente, non c'era molta scienza nella cannabis. C'erano molti test istantanei. Se un cliente fa uno snap test, a circa 0,4 di attività dell'acqua si ha quella sensazione. Ho fatto molti test in merito: la sensazione di schiocco sul ramo si verifica a 0,4, e questo è un problema perché a quel punto i terpeni del prodotto si sono già degradati.

Sappiamo che a 0,5 di attività dell'acqua i terpeni iniziano a degradarsi nella cannabis. Se la vostra media esce dalla porta con un'attività dell'acqua di 0,4, avete già degradato i terpeni. Lo stesso vale per le patatine fritte e altri prodotti. Se si asciuga troppo, si inizia a perdere qualità.

In questo grafico, la zona rossa rappresenta l'ideale. Questo grafico, specifico per la cannabis, è un'isoterma della cannabis che mostra la relazione tra umidità e attività dell'acqua. Voglio che tutti i nostri clienti raggiungano questa zona ideale. È il punto in cui siamo al sicuro dalla crescita dei patogeni. Non ci sono molte coltivazioni di cannabis sotto lo 0,625. L'unico a cui dobbiamo prestare attenzione è l'aspergillus enchiladas, che può crescere fino a 0,625, ma voglio comunque che abbiano una bella resa.

Vogliamo mantenerli tra 0,55, per avere terpeni belli e gradevoli, e un limite superiore di 0,625. Raggiungendo questo limite, si otterrà un prodotto bello, ma anche il prodotto più redditizio da vendere. 

In base a questa relazione tra umidità e attività dell'acqua, un test istantaneo arriva in genere a circa l'8% di umidità. Se vi affidate a un metodo più accurato, come l'attività dell'acqua, sarete in grado di ottenere la precisione necessaria per arrivare al 12% di umidità. Per la cannabis, un aumento del 4% dell'umidità, anche se si producono 50.000 libbre all'anno a un prezzo di vendita di 2.000 libbre, ottimizzando quel 4% si rischia di avere un problema da 4 milioni di dollari.

Questo è un caso estremo a causa del valore del prodotto, ma lo vediamo anche nei prodotti di basso valore. Un altro aspetto molto interessante della comprensione dell'isoterma - la relazione tra l'umidità e l'attività dell'acqua - è che si può vedere il motivo per cui Harley non era molto efficace. Si può notare che questo grande cambiamento nell'attività dell'acqua è solo un piccolo cambiamento nell'umidità, quindi l'umidità non cambia molto, ma l'attività dell'acqua cambia molto. Ecco perché le mani non funzionano. Ecco perché affidarsi all'attività dell'acqua come misura di scelta è la cosa migliore.

Dottor Zachary Cartwright:

È importante capire che l'isoterma di assorbimento dell'umidità che stiamo osservando è qualcosa in cui METER Group è specializzato. Disponiamo di una tecnologia brevettata che ci consente di creare una curva di desorbimento per capire come l'acqua viene rimossa da un prodotto, oppure una curva di adsorbimento per capire come l'acqua si lega al prodotto. Utilizzando questa curva e fissando un obiettivo per l'attività dell'acqua, possiamo trovare un punto di forza e accontentare tutti. Possiamo rendere felice la persona che si occupa di QA e che comprende la scienza, in modo che conosca il suo obiettivo e capisca anche quale dovrebbe essere l'obiettivo del contenuto di umidità.

Questo grafico fa un buon lavoro nel riassumere tutto quello che c'è da sapere sull'acqua contenuta in quel prodotto, rendendo felici gli scienziati e i decisori e facendo capire quale dovrebbe essere lo sweet spot. Questo è qualcosa che possiamo fare per ogni diverso tipo di prodotto. Anche ogni formulazione può avere una curva diversa da considerare.

Errore n. 4: campionare nei punti sbagliati

Dottor Zachary Cartwright:

Passiamo all'errore numero quattro: Campionare nel punto sbagliato. 

Susan, quando entri in una struttura alimentare, dove vedi la gente che campiona e dove dovrebbe campionare?

Dr. Susan Newman:

Una domanda fantastica. In genere vedo campionare i prodotti dopo il raffreddamento. In questo esempio, prima di entrare in una confezione, è proprio lì che si trovano i CCP, per cui si assiste a campionamenti intensivi in quell'area e poi sporadici all'interno del processo.

Alcuni clienti stanno iniziando a capire le variazioni degli ingredienti e il loro impatto sull'impasto. In questo esempio di biscotti, abbiamo un'area per l'impasto, stiamo mescolando gli ingredienti grezzi, abbiamo un forno e poi un refrigeratore. Nel mixer, l'impasto ha un'attività idrica tipica dello 0,99.

Poi, al fresco, per ottenere la croccantezza desiderata da un biscotto, l'attività dell'acqua è di circa 0,3. Campionando queste due aree, si ottiene una visione. Ma la parte che manca è quella più importante, quella che richiede più energia per funzionare: il forno.

Quello che mi piace vedere sono i clienti che si stanno espandendo e che comprendono davvero un obiettivo per ogni processo. L'impasto è un processo, il forno è un processo e poi il raffreddamento. Potremmo anche ampliare questo aspetto e considerare il modo in cui si conserva il prodotto dopo averlo raffreddato, ma prima che venga confezionato. A seconda della situazione, con un'attività dell'acqua pari a 0,3, se l'ambiente è molto secco, si può perdere umidità. In un ambiente umido, invece, l'umidità potrebbe aumentare fino a raggiungere livelli tali da rendere i biscotti disgustosi e non croccanti. La comprensione di ciascuno di questi processi è molto importante.

Dottor Zachary Cartwright:

Una cosa che manca in questo grafico è che molte aziende misurano gli ingredienti in entrata. Molte aziende ora fissano una specifica, magari più o meno il 10% di attività dell'acqua degli ingredienti in entrata. Il motivo è che qualsiasi variazione negli ingredienti in entrata può essere trasmessa al prodotto finale. 

Questo sta diventando sempre più comune. L'ha visto nella sua esperienza con alcune aziende?

Dr. Susan Newman:

Sì, ecco perché sono qui a sorridere. Uno dei miei clienti preferiti è Sunrise Fresh. Hanno un'azienda agricola a conduzione familiare. È fantastica, coltivano ciliegie, noci e cose del genere. 

Uno dei loro prodotti più problematici è la ciliegia. Di anno in anno, a seconda della quantità di acqua e di sole, i livelli di brix delle ciliegie possono cambiare. Per questo motivo, ora si guarda all'isoterma della ciliegia per capire come questa variazione di brix influisca sulla ciliegia. Se la si fa essiccare e la si mette in un sacchetto da sgranocchiare, è una cosa. Ma se la si usa come ingrediente in un altro prodotto, ad esempio una barretta energetica, l'impatto è maggiore, perché lo zucchero è un forte umettante. 

È un modo divertente di guardare agli ingredienti. Un piccolo cambiamento da un anno all'altro in una ciliegia può essere un grande cambiamento in una barretta di granola.

Dottor Zachary Cartwright:

È importante notare che possiamo creare un'isoterma, sia per ogni stagione che per ogni formulazione, e tale isoterma ci aiuta davvero a individuare il punto di forza. Possiamo creare un'isoterma per ogni prodotto o formulazione e poi usare queste informazioni per impostare correttamente l'obiettivo. 

Un'altra cosa che si potrebbe notare riguardo a questa figura è che ho notato che alcune aziende utilizzano misuratori di attività dell'acqua da banco per cercare di ottenere una misurazione in-process. Questo può essere in qualche modo efficace, ma se si preleva un campione e poi si deve aspettare che la temperatura raggiunga quella giusta per la lettura, o se si deve preparare molto il campione, potrebbero volerci più di 20 minuti per ottenere una lettura. A quel punto, è già troppo tardi. I cambiamenti sono già avvenuti e non è possibile correggerli in modo efficace. 

Perché è così importante poter effettuare una misurazione in corso d'opera, Susan?

Dr. Susan Newman:

So esattamente di cosa stai parlando. Alcuni pensano che se non si sa, l'ignoranza è una beatitudine, si può continuare a correre. Ma stanno facendo girare un prodotto che è fuori dalle specifiche. Forse è conforme alle specifiche di CCP, ma non ha la qualità che tu vorresti. 

Capendo esattamente a che punto siete, ottenendo rapidamente il feedback e apportando queste microregolazioni, potete renderlo perfetto, ed è lì che volete arrivare. 20 minuti sono troppi per aspettare. La velocità del nastro è la più alta possibile perché vogliamo che la produttività sia elevata, quindi 20 minuti possono rappresentare un'enorme quantità di deviazioni e di rilavorazioni. Mi piace vedere le cose istante per istante. E se si può chiudere il ciclo, ancora meglio. Anche di questo parleremo prossimamente.

Errore n. 5: lasciare aperto il circuito di controllo

Dottor Zachary Cartwright:

Bene, il quinto e ultimo errore è quello di lasciare aperto il circuito di controllo. 

Cosa intendi con questo, Susan? Ne hai parlato prima, nell'errore n. 4, ma cosa intendi per ciclo aperto e ciclo chiuso?

Dr. Susan Newman:

Intendo il pandemonio. Lasciare aperto il circuito di controllo significa che si sta solo producendo un prodotto. Probabilmente conoscete la ricetta per il tempo e la temperatura di un biscotto o di qualsiasi altro prodotto. Lasciare il circuito aperto significa impostare quei parametri e lasciarli funzionare finché non si verifica un problema. Non si sta ottimizzando. 

Il punto in cui voglio davvero vedere i clienti prosperare è quello della riduzione delle variazioni. Voglio che generino un prodotto che sia davvero fedele alle loro specifiche.

Come si può vedere dal grafico, questo è un esempio del nostro sistema SKALA Solo in funzione, e in questo caso siamo in grado di chiudere il ciclo di un processo invece di lasciarlo andare. 

La variabilità è il nemico. Se c'è molta variabilità, la resa è più bassa e la produttività più bassa. Anche il funzionamento di quei forni costa di più. In più ci sono molte rilavorazioni, persone costose, e poi dove lo tenete? Dovrete conservare questo prodotto e quando lo conservate e non è conforme alle specifiche, può causare problemi di stampaggio. A quel punto dovrete buttarlo via e nemmeno ai vostri clienti piacerà. Non vogliono un biscotto ammuffito. 

Chiudendo il cerchio e comprendendo questi dati, si ottiene un record storico. Un prodotto come SKALA (o altri sul mercato) può fornire i dati storici, ma capire come dovrebbero essere e apportare modifiche rapidamente non è possibile se si è un essere umano. Bisogna esaminare i dati secondo per secondo e sapere con precisione quando effettuare una regolazione, in modo da non sbilanciare il sistema.

Dottor Zachary Cartwright:

Per chiarire, il sistema ad anello aperto dipende ancora da un essere umano: è ovvio che si verifichino degli errori. Il sistema ad anello chiuso è ancora monitorato o guardato da un operatore, ma le regolazioni rapide vengono effettuate dallo strumento stesso o dalla macchina. 

Forse potete parlarne ancora un po'.

Dr. Susan Newman:

Certamente. SKALA Solo analizza le temperature all'interno del sistema (ingresso, uscita e temperatura del prodotto) e ha un algoritmo brevettato. Comprendiamo l'umidità di processo e l'attività dell'acqua e li raccogliamo entrambi, ma a me piace allenarmi sull'attività dell'acqua. 

In questo esempio di PLC, c'è un punto che indica l'obiettivo di attività dell'acqua. Il nostro obiettivo è quello di far funzionare l'algoritmo su quel target e poi gli operatori preleveranno un campione per verificare che l'algoritmo funzioni in modo efficiente. L'algoritmo effettua continuamente aggiustamenti, microregolazioni che non hanno un impatto enorme sul processo complessivo che avete convalidato con il vostro reparto di ricerca e sviluppo.

Vogliamo esaminare i dati secondo per secondo e ogni minuto prendere la decisione di effettuare una microregolazione. E non solo, vedrete anche che ci sono più zone. Sarete in grado di vedere quale zona ha il maggiore impatto sul risultato che state cercando di ottenere e di regolare in quella zona.

Abbiamo parlato dell'attività dell'acqua e del contenuto di umidità, ma ora stiamo unendo tutto questo, esaminando le registrazioni storiche e il modo in cui possiamo davvero portare i dati dell'industria 4.0 per ottenere risultati in tempo reale, rapidi e attuabili per gli operatori.

Dottor Zachary Cartwright:

Un modo per capirlo è che se lasciamo partire questa animazione PLC, noterete che c'è un certo obiettivo, che è più basso di quello ottimale e che presenta molte variazioni. Ma dopo soli 30 minuti dall'implementazione di SKALA Solo, vedrete che la variazione si riduce e potrete aumentare l'obiettivo. 

Questo ci riporta al nostro primo grafico su cosa è a rischio, ovvero quanto costa alle aziende che non sono in grado di effettuare l'adeguamento. Questo grafico fa un ottimo lavoro per mostrare quanto SKALA Solo sia potente nel ridurre molto rapidamente questa variazione.

Per quale prodotto si tratta, Susan?

Dr. Susan Newman:

Si tratta di crocchette estruse per animali domestici, cibo per cani.

Dottor Zachary Cartwright:

Da qui, vorrei passare alla domanda sugli operatori. Come si può fare in modo che un nuovo assunto sia altrettanto bravo di una persona che lavora nel settore da 30 anni? Questo strumento permette di farlo?

Dr. Susan Newman:

Certo, niente è magico, ma questo strumento sicuramente toglie il processo decisionale dalle mani dell'uomo e lo fa al posto suo. Eseguirà queste regolazioni in un sistema ad anello chiuso, collegato direttamente a un PLC. 

Quindi riceve i dati del PLC, che potrebbero essere anche a livello micro, i dati del PLC, li legge, capisce le temperature di ingresso, di uscita e del prodotto e si regola automaticamente. 

Ora, da dispositivo a dispositivo, l'avvio e lo spegnimento saranno sempre difficili. Noi aiutiamo a gestire anche questo aspetto, aiutando gli operatori a concentrarsi sul modo in cui eseguire l'avvio e lo spegnimento, e da lì possiamo partire per mettere il processo sotto controllo.

Revisione e conclusione

Dottor Zachary Cartwright:

Bene, per concludere, voglio passare in rassegna i cinque errori più costosi un'ultima volta. 

Il primo è l'incomprensione della misura corretta da utilizzare. Il secondo era l'utilizzo di una metodologia sbagliata per la misurazione. Il terzo è stato lasciare che gli operatori lavorassero in base all'intuizione - e abbiamo analizzato un paio di storie che Susan ha raccontato. Il quarto è il campionamento nel posto sbagliato: non dobbiamo campionare solo il prodotto finale, ma tutto il processo. L'ultimo è stato quello di lasciare aperto il circuito di controllo. 

Se avete domande su questi argomenti o sull'attività dell'acqua, sul contenuto di umidità, sulle isoterme o su SKALA Solo, contattateci, visitate il nostro sito web o contattate direttamente Susan o me. Saremo lieti di rispondere alle vostre domande. 

Ora abbiamo un paio di domande, e apriremo la discussione per rispondere al maggior numero possibile di domande.

D&A #1: Può parlare un po' delle differenze e dei punti in comune che ha riscontrato nel modo in cui i diversi prodotti si asciugano? È sempre necessario un approccio all'essiccazione specifico per ogni prodotto?

Dr. Susan Newman:

Gli agenti patogeni sono agenti patogeni e la loro crescita è specifica di quell'agente patogeno, non del prodotto. Sappiamo che i batteri non crescono al di sotto di 0,8, i lieviti e le muffe al di sotto di 0,6, quindi questa è la caratteristica comune. 

La differenza sta nel capire il prodotto, e abbiamo parlato dell'isoterma, la differenza tra umidità e attività dell'acqua è diversa per ogni prodotto. Il modo in cui si arriva a un punto sicuro sarà diverso per tutti i prodotti e specifico per quel prodotto. 

La differenza sta nel capire dove andare veloci e dove rallentare. Per un biscotto, il processo è rapido. Non ci si deve preoccupare più di tanto della crescita microbica. Quando si lavora con un prodotto come un salame, il processo potrebbe durare 30 o 90 giorni. Si vuole che i batteri crescano all'interno, ma bisogna anche farlo in modo sicuro. 

Quindi, in generale, esistono queste differenze. Nella cannabis, se andiamo troppo veloci, uccidiamo i terpeni all'esterno del prodotto e lasciamo l'interno umido. Quindi, in termini di velocità, è proprio qui che risiedono le differenze.

Dottor Zachary Cartwright:

È un'ottima osservazione: anche se gli obiettivi possono essere gli stessi per alcuni di questi prodotti diversi, il modo in cui questi prodotti perdono acqua o addirittura ne guadagnano è davvero specifico per il prodotto o per la formulazione. Ma utilizzando un'isoterma, è possibile capire questo aspetto. Questo può aiutarvi a stabilire i vostri obiettivi. Può anche dipendere dalla metodologia utilizzata, che si tratti di un metodo spray dry o di un forno a lotti o altro, siamo in grado di esaminare ciascuno di questi metodi e di aiutarvi a ridurre le variazioni e a raggiungere i vostri obiettivi.

D&A #2: Quali consigli ha per chi cerca di essiccare il più rapidamente possibile prodotti ad alta umidità (60% MC o superiore)?

Dottor Zachary Cartwright:

In genere, i prodotti con un contenuto di umidità così elevato sono cose come i condimenti, le marmellate o altri prodotti con un contenuto di umidità molto più elevato. Se si lavora con l'impasto o con qualcosa come il cibo per animali, bisogna fare attenzione a non essiccare troppo rapidamente, causando l'incapsulamento. In questo caso, l'interno del prodotto ha un contenuto di umidità più elevato, un'attività idrica più alta rispetto all'esterno e, una volta che il prodotto raggiunge l'equilibrio, si iniziano ad avere problemi con i microbi. 

Non so esattamente quale sia il prodotto di interesse, ma dirò che per alcuni prodotti bisogna fare attenzione a non riscaldarli troppo velocemente. 

Qual è la tua esperienza, Susan? C'è qualcosa che mi sfugge?

Dr. Susan Newman:

Dobbiamo esaminare le fasi di ostacolo. Mi interessa sapere quali umettanti potreste usare per ridurre l'attività dell'acqua e ottenere un prodotto più stabile e sicuro, in modo da evitare la crescita batterica. Forse anche il pH potrebbe essere considerato una parte della vostra tecnologia di ostacolo, per rendere il prodotto un po' più sicuro dalla crescita di agenti patogeni.

D&A #3: Lavoro con gli snack. In termini di SPC, quale attributo dovrei usare per misurare e controllare per ridurre la variazione del processo?

Dr. Susan Newman:

Ne abbiamo parlato a lungo. Se si considera la variazione del processo, è necessario disporre di un ottimo metodo di misurazione, di un ottimo metro di giudizio, e lo si fa attraverso l'accuratezza. Si pensi all'attività dell'acqua, dove si può ottenere un'accuratezza di 0,003, 0,005, che si trova nei nostri TE e nel nostro AQUALAB 3. I bilanci dell'umidità, che abbiamo mostrato oggi, hanno visto letture dappertutto, da 0,35 a quasi 10. 

Se state cercando un controllo statistico del processo, dovete considerare un ottimo metodo di misurazione, che sarà l'attività dell'acqua. Questo sarà l'attributo da stabilire per ogni fase del processo, dalla miscelazione alla cottura, al raffreddamento e prima del confezionamento.

Dottor Zachary Cartwright:

Questo torna ancora una volta alle isoterme: molti prodotti di snack si trovano in quel punto di debolezza di cui abbiamo parlato. Una variazione dell'1% nel contenuto di umidità può rappresentare una differenza del 30 o 40% nell'attività dell'acqua. È logico che si voglia utilizzare la misura con il massimo grado di precisione e accuratezza, e questa sarà sempre l'attività.

Quali sono le parti del processo di essiccazione che più facilmente favoriscono la crescita microbica? Cosa si può fare al riguardo?

Dr. Susan Newman:

Abbiamo esaminato l'esempio dei biscotti e ho visto problemi in cui le persone che utilizzano un processo a lotti, mescolano tutti gli ingredienti, aggiungono l'acqua, poi vengono pressati o formati, passano in forno, poi inseriscono altri ingredienti, ma non hanno fatto un lavaggio accurato. 

La prima parte consiste nell'assicurarsi di avere un ottimo programma igienico-sanitario, di effettuare i lavaggi con la frequenza necessaria, di eseguire un tampone per verificare la presenza di escrescenze e di registrare i punti in cui si verificano le escrescenze. In genere si tratta di luoghi difficili da raggiungere. Il problema è che sono difficili da raggiungere, quindi la gente non li pulisce.

Lo vedo spesso. Cosa si può fare? Esaminando i programmi e il cambio di turno, è proprio a questo che mi riferisco, oltre che a portare il prodotto al di sotto delle specifiche per quanto riguarda la crescita microbica. A meno che non si utilizzi una fase di abbattimento, non si uccide nulla, ma si vuole arrivare a un punto in cui i microbi non crescono e non si moltiplicano. 

Quindi, ancora una volta, batteri, 0,8 di attività dell'acqua, lieviti e muffe - ve lo ricorderemo - 0,6 per questi. Raggiungere questi limiti il più rapidamente possibile e mantenerli.

Dottor Zachary Cartwright:

L'unica cosa che vorrei aggiungere è che anche se si scende al di sotto di questi limiti, bisogna tenere presente che le condizioni della struttura possono favorire la crescita microbica se l'umidità o le temperature sono elevate. Anche se siete al di sotto dei limiti citati da Susan, potete trovarvi in un ambiente in cui i microrganismi sono già presenti e, una volta che l'ambiente consente la crescita, vedrete una fioritura, i microrganismi inizieranno a crescere. 

Quindi tenetelo a mente, anche se controllate tutto il processo di essiccazione, il prodotto, se è vicino a un limite, deve comunque essere monitorato molto attentamente.