Informazioni sui relatori

La dottoressa Susan Newman è direttrice dei servizi professionali presso AQUALAB by Addium. La sua padronanza del design thinking, dell'ingegneria e del controllo dell'umidità ha aiutato innumerevoli aziende alimentari e produttrici di cannabis a perfezionare e ottimizzare i loro processi di essiccazione.

Il dottor Zachary Cartwright è capo ricercatore alimentare presso AQUALAB by Addium. Ha conseguito un dottorato in scienze alimentari presso la Washington State University e una laurea in biochimica presso la New Mexico State University.

Trascrizione, modificata per maggiore chiarezza

Dott. Zachary Cartwright:

Ciao 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 al forno o disidratazione, affumicatura o essiccazione o stagionatura, qualunque sia il nome che il vostro team utilizza o qualunque sia la fase del vostro processo, il risultato finale è sempre lo stesso: si elimina l'acqua. Molte aziende alimentari lo fanno e tutte quelle che lo fanno vi diranno che è davvero difficile essere precisi e costanti.

Ci sono centinaia di argomenti diversi di cui potremmo parlare in relazione al miglioramento dell'essiccazione, ma oggi ci concentreremo sui cinque errori principali che riscontriamo.

Gli errori di cui parleremo sono:

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

Cosa c'è in gioco?

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

Abbiamo qui un grafico che mostra il costo dell'inazione. Sull'asse X è riportato il tempo in settimane, mentre sull'asse Y è riportato il costo.

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

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

Cosa hai osservato, Susan, nella tua esperienza quando vai a parlare con i clienti? Sono consapevoli di queste cifre e di quanto gli costano?

Dott.ssa Susan Newman:

Ottima domanda. Ne sono consapevoli, ma non abbastanza. Sottovalutano il costo.

Questo grafico proviene dai dati reali dei clienti: prima di lavorare con loro, sottovalutavano i costi di circa l'80%. Era una cifra enorme.

Sapevano che c'era la possibilità di aumentare la resa, ma pensavano che sarebbe stata piuttosto modesta, perché nel settore alimentare può essere difficile trovare e interpretare i dati. Molte volte questi dati sono conservati in documenti cartacei. Quindi, approfondendo la questione e dedicandovi tutte le loro energie, hanno capito che stavano perdendo quasi otto volte più di quanto pensassero.

Spesso le persone sottovalutano i risultati che possono ottenere controllando il processo. Questo è un esempio tratto dal settore degli alimenti per animali domestici, dove il costo degli ingredienti è piuttosto basso, ma vediamo la stessa situazione anche con i clienti che utilizzano, ad esempio, carni muscolari intere o cannabis, dove il costo degli ingredienti o del prodotto è molto più elevato.

Il costo degli ingredienti contenuti negli alimenti per animali domestici potrebbe essere di pochi centesimi. Ma confrontiamo questo dato con quello della cannabis, che, a seconda del mercato, può arrivare a costare 2.000 dollari al chilo. Oppure la carne: 8 dollari al chilo è un prezzo piuttosto nella media. Quindi si tratta di un aumento esponenziale per questi mercati.

Errore n. 1: fraintendere le misurazioni corrette da effettuare

Dott. Zachary Cartwright:

Questo ci porta al nostro primo errore di essiccazione. Quello che ho notato in molte aziende alimentari è che fraintendono la misura corretta che dovrebbero utilizzare.

Fondamentalmente, le misurazioni dell'acqua possono essere riassunte in due tipi: contenuto di umidità o attività dell'acqua. Vorrei dedicare un po' di tempo a sottolineare le differenze tra queste due misurazioni.

Prima di metterli a confronto, cosa noti, Susan, quando parli con un cliente? Utilizzano uno di questi strumenti o entrambi? Come vengono implementati?

Dott.ssa Susan Newman:

Vedo tutto. Non puoi nemmeno immaginare cosa ho visto. Dal NIR ai bilanci idrici fino al Karl Fischer. C'è anche molta attività dell'acqua, ma settori diversi hanno CCP richiesti diversi. Gli alimenti per animali domestici, ad esempio, danno molta importanza al contenuto di umidità come CCP.

Molte aziende con cui collaboriamo comprendono l'importanza dell'attività dell'acqua per i parametri di sicurezza, quindi la utilizzano un po' di più. Mi fa molto piacere vederlo. Abbiamo ancora molta strada da fare, però: vedo molte persone che utilizzano bilance per l'umidità nei loro stabilimenti. Vedo molta attività dell'acqua tipicamente in laboratorio, ma non così tanta nella produzione.

Avevo un cliente che – mi piace raccontare questa storia perché è molto divertente – ho incontrato un direttore finanziario, ed era molto entusiasta del contenuto di umidità. Quindi nel loro laboratorio si potevano vedere 10 dispositivi per misurare il contenuto di umidità e un dispositivo per misurare l'attività dell'acqua.

Quando ho incontrato la responsabile del team QA, Theresa, che adoro, lei era entusiasta di questo misuratore di attività dell'acqua, perché capiva dove avviene la crescita dei patogeni. Capiva che i batteri non crescono al di sotto di 0,8, che né muffe né lieviti crescono al di sotto di 0,6 e che nulla cresce al di sotto di 0,6.

Capì anche che l'attività dell'acqua è il fattore determinante per la croccantezza. Se si vuole ottenere un prodotto croccante, l'attività dell'acqua è fondamentale, e lei lo aveva capito.

Il direttore finanziario era molto attento al contenuto di umidità perché è il parametro che determina la resa, e ha ragione. Se gestisci un'azienda, devi capire l'umidità, ma devi anche realizzare un prodotto sicuro. Comprendere entrambe queste due misurazioni e utilizzarle in modo appropriato è un aspetto che dobbiamo davvero approfondire nel settore alimentare.

Dott. Zachary Cartwright:

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

L'attività dell'acqua è una misura dell'energia. È un principio termodinamico. Tale energia è importante perché ci aiuta a capire se possono verificarsi determinate reazioni chimiche, se possono svilupparsi microrganismi o se la consistenza può cambiare. Il contenuto di umidità è semplicemente una quantità. Quindi, se fosse possibile rimuovere ogni molecola d'acqua da un campione alimentare o da un prodotto, quello sarebbe il contenuto di umidità. È estremamente difficile rimuovere tutta l'acqua e ottenere una lettura accurata.

L'attività dell'acqua è qualitativa. Ciò che intendo dire è che, anche se otteniamo un valore quantitativo, esso è qualitativo perché possiamo ricollegarlo direttamente alla sicurezza e alla qualità del prodotto. Vedo molte aziende che cercano di misurare il contenuto di umidità e di ricollegarlo al prodotto. Tuttavia, la variabilità intrinseca del contenuto di umidità rende estremamente difficile farlo. Il contenuto di umidità è più quantitativo, proprio come hai detto tu. Un direttore finanziario o un decisore che pensa a quanto questo aumenterà la resa o le entrate sarà interessato al contenuto di umidità.

L'attività dell'acqua è una forza motrice delle reazioni chimiche. Il contenuto di umidità, sebbene sia correlato alle reazioni chimiche, è molto difficile da comprendere. L'attività dell'acqua è molto più precisa e accurata in tal senso, quindi ci consente di effettuare determinazioni e ricollegarle alla sicurezza e alla qualità. Per quanto riguarda l'attività dell'acqua, disponiamo di standard noti. Si tratta di diverse soluzioni saline che hanno sempre la stessa attività dell'acqua, il che rende molto facile verificare la calibrazione di uno strumento per misurare l'attività dell'acqua. Il contenuto di umidità non ha questo tipo di standard. Non esiste nulla che abbia un contenuto di umidità intrinseco con cui possiamo fare un confronto, quindi è davvero difficile sapere se si sta ottenendo un valore accurato o meno.

Infine, l'attività dell'acqua è priva di unità di misura. Va da zero, che indica l'assenza di energia, fino a uno, che indica 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.

Speriamo che questa tabella ti aiuti a comprendere alcune delle differenze tra queste due unità di misura dell'acqua.

Errore n. 2: Utilizzo di una metodologia di misurazione errata

Dott. Zachary Cartwright:

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

Sia che si utilizzi l'attività dell'acqua o il contenuto di umidità, esistono diverse metodologie per ciascuna di esse ed è davvero difficile controllare un processo se vi è una forte deviazione standard e una grande variabilità intrinseca nel metodo utilizzato.

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

La prima cosa che vorrei sottolineare è che, sebbene si tratti dello stesso identico prodotto, il contenuto di umidità varia notevolmente. Tuttavia, se si osserva l'attività dell'acqua, questa risulta molto costante, quasi senza variazioni, nonostante la misurazione del contenuto di umidità mostri un elevato grado di variabilità.

Perché è importante, Susan?

Dott.ssa Susan Newman:

Quando abbiamo condotto questo studio, ero davvero entusiasta. Abbiamo preso un prodotto, lo abbiamo portato a un punto in cui era acclimatato e perfettamente omogeneo, pronto per essere utilizzato, quindi vedrete che l'attività dell'acqua è molto costante, pari a 0,42.

L'abbiamo inviato, quindi abbiamo esaminato diverse letture del contenuto di umidità. Sono rimasto davvero scioccato dai risultati ottenuti. Il valore più basso che abbiamo rilevato era 3,5, mentre il più alto era quasi 10, entrambi relativi allo stesso prodotto.

Ho provato a mettermi nei panni di un team di controllo qualità. Come si sentirebbero se ottenessero questi risultati? Quali azioni potrebbero intraprendere sulla base di questi dati? Quando vedo risultati così variabili, mi sento sconfitto per loro.

Supponiamo che tu invii il campione a un solo laboratorio e ottenga solo un punteggio di 3,5. Cosa fai? Pensi che il tuo prodotto sia troppo secco, quindi aggiungi più umidità, riduci le temperature, magari diminuisci i tempi di cottura, ma se non stai attento rischi di compromettere le fasi di eliminazione dei CCP.

All'altra estremità dello spettro, se ottieni un risultato di 10 e il tuo prodotto può arrivare fino al 12% (come nel caso di questo prodotto), pensi: "Wow, sto facendo davvero un ottimo lavoro".

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

Dott. Zachary Cartwright:

Recentemente abbiamo tenuto un webinar sulle misurazioni dell'umidità e, una volta raccolti alcuni dati, ciò che è emerso con maggiore evidenza è stata proprio la grande variabilità dei valori, in particolare per quanto riguarda i bilanci idrici.

Questo ci riporta a quanto hai detto prima. Molte delle strutture che serviamo potrebbero 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%. È una cosa molto comune, che può essere dovuta al fatto che viene utilizzata da persone diverse o con metodologie diverse, e questo grafico mostra bene tale variabilità.

Cosa faresti se fossi quella responsabile del controllo qualità, Susan? Cosa faresti dopo aver visto questi dati? In che modo ti aiuterebbero a prendere una decisione sul metodo da utilizzare?

Dott.ssa Susan Newman:

Vedere questi singoli dati sarebbe molto importante per me. Ho sempre saputo che l'attività dell'acqua è fondamentale da comprendere per la sua accuratezza. Ho notato che il contenuto di umidità varia tra i miei clienti, con una differenza del 2% in più o in meno, ma anche fino al 4-7% come hai detto tu.

Se vedessi questi dati, rimarrei scioccato e inizierei davvero a mettere in discussione i miei metodi. Penserei: "Come posso migliorare il mio approccio? Qual è la verità? Come posso avvalermi di misure più accurate, come l'attività dell'acqua, ma continuare ad applicarle 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 capisco la differenza e la relazione tra le due cose, e c'è una relazione. È lì che passerei il mio tempo. Ma cavolo, se avessi solo uno di questi dati, penserei di stare andando alla grande, oppure penserei che dovrei essere licenziato.

Dott. Zachary Cartwright:

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

Errore n. 3: lasciare che gli operatori lavorino basandosi sull'intuito

Dott. Zachary Cartwright:

Parliamo del terzo errore: lasciare che gli operatori lavorino basandosi sul proprio intuito invece di fornire loro dati accurati e in tempo reale che li aiutino a prendere decisioni informate.

Hai delle belle storie da raccontare su questo argomento, Susan. Lascio la parola a te.

Dott.ssa Susan Newman:

Passo la maggior parte del tempo a occuparmi dell'errore numero tre. Ci sono molti operatori, specialmente quelli che lavorano da molto tempo, che conservano conoscenze tribali.

Uno dei miei clienti preferiti – spero che oggi stia guardando – Ciao, Harley! – lavorava in una linea di produzione di biscotti per cani. Per prima cosa preparavano l'impasto e lui era convinto di poterlo toccare con le mani, sentirne la consistenza e capire se sarebbe venuto bene o meno. L'ho sfidato su questo punto, perché in realtà quello che sentiva era la temperatura. Quando si lavora con il laminatoio, i prodotti più freddi risultano leggermente migliori, ma le mani non sono calibrate per fare questo tipo di lavoro. Se ti affidi a questo, chiamami. Non vogliamo farlo, ma è una pratica molto comune.

Anche il reparto QA era d'accordo con questa soluzione, perché non si trattava di una fase del processo in cui venivano effettuate misurazioni. Non era davvero importante come CCP. Quindi, per lui, l'intuizione era fondamentale. Ma come avrebbe potuto formare le persone? Come si fa a insegnare alle persone ad avere questo tipo di sensibilità? Lavorare sull'intuizione: non sempre è la soluzione 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 rapidi. Se un cliente esegue un test rapido, con un'attività dell'acqua di circa 0,4 otterrà quella sensazione. Ho fatto un sacco di test su questo: quella sensazione di scatto sul ramo si ha a 0,4, e questo è un problema perché a quel punto hai già degradato i terpeni nel tuo prodotto.

Sappiamo che con un'attività dell'acqua pari a 0,5, i terpeni iniziano a degradarsi nella cannabis. Se la tua media è pari a un'attività dell'acqua di 0,4, i terpeni si sono già degradati. Lo stesso fenomeno si verifica anche con le patatine e altri prodotti. Se si essicca eccessivamente, si inizia a perdere qualità.

In questo grafico, la zona rossa rappresenta l'ideale. Questo grafico è specifico per la cannabis, è un isotermo della cannabis che mostra la relazione tra umidità e attività dell'acqua. Vorrei che tutti i nostri clienti raggiungessero quel punto ottimale. È il punto in cui siamo al sicuro dalla proliferazione di agenti patogeni. Non abbiamo molta crescita sulla cannabis al di sotto di 0,625. Quello a cui dobbiamo prestare attenzione è l'Aspergillus enchiladas, che può crescere fino a 0,625, ma vorrei comunque che avessero questa splendida resa.

Vogliamo mantenerli tra 0,55, per terpeni piacevoli e di qualità, e un limite massimo di 0,625. Raggiungendo questo obiettivo, otterranno un prodotto eccellente, ma anche il prodotto più redditizio da vendere.

Sulla base di questa relazione tra umidità e attività dell'acqua, un test rapido di solito dà un risultato di circa l'8% di umidità. Se ti affidi a un metodo più preciso, come l'attività dell'acqua, potrai ottenere la precisione necessaria per regolarlo qui e arrivare fino 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 dollari la libbra, si tratta di un problema da 4 milioni di dollari ottimizzando quel 4%.

Si tratta di un caso estremo a causa del valore del prodotto, ma vediamo che questo fenomeno si verifica anche nei nostri prodotti di basso valore. Un altro aspetto davvero interessante della comprensione dell'isoterma, ovvero il rapporto tra umidità e attività dell'acqua, è che permette di capire perché Harley non fosse 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 in modo significativo. Ecco perché le mani non funzionano. Ecco perché affidarsi all'attività dell'acqua come misura di riferimento è la scelta migliore in questo caso.

Dott. Zachary Cartwright:

È importante comprendere che questa isoterma di assorbimento dell'umidità che stiamo esaminando è una specialità di METER Group. Disponiamo di una tecnologia brevettata che ci consente di tracciare una curva di desorbimento per comprendere come l'acqua viene rimossa da un prodotto, oppure una curva di adsorbimento per comprendere come l'acqua si lega a quel prodotto. Quindi, utilizzando quella curva e fissando un obiettivo per l'attività dell'acqua, possiamo trovare un punto di equilibrio che soddisfi tutti. Possiamo soddisfare il responsabile della qualità che comprende la scienza, in modo che conosca il proprio obiettivo e comprenda anche quale dovrebbe essere il contenuto di umidità target.

Questo grafico riassume efficacemente tutto ciò che dobbiamo sapere sull'acqua contenuta in quel prodotto, soddisfacendo sia gli scienziati che i responsabili delle decisioni e aiutandoci a capire quale dovrebbe essere il punto ottimale. È qualcosa che possiamo realizzare per ogni tipo di prodotto. Anche ogni formulazione può avere una curva diversa che dobbiamo prendere in considerazione.

Errore n. 4: campionamento nei luoghi sbagliati

Dott. Zachary Cartwright:

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

Susan, quando entri in un locale dove si servono cibi, dove vedi le persone che assaggiano i prodotti e dove dovrebbero farlo?

Dott.ssa Susan Newman:

Ottima domanda. Di solito vedo persone che effettuano campionamenti dopo il raffreddamento. Quindi, in questo esempio, prima che il prodotto venga confezionato, che è tipicamente dove si trovano i CCP, vedremo molti campionamenti intensivi in quell'area e poi alcuni sporadici all'interno del processo.

Ho alcuni clienti che stanno iniziando a comprendere la variabilità degli ingredienti e come questa influisca sull'impasto. In questo esempio dei biscotti, abbiamo un'area dedicata all'impasto, dove mescoliamo gli ingredienti grezzi, abbiamo un forno e poi abbiamo un refrigeratore. Nel mixer, l'impasto ha tipicamente un'attività dell'acqua pari a 0,99.

Quindi, nel refrigeratore, affinché un biscotto ottenga quella piacevole croccantezza che desideri, l'attività dell'acqua deve essere di circa 0,3. Campionando queste due aree, si ottiene una visione d'insieme. Ma la parte che manca è quella più importante, quella che richiede più energia per funzionare: il forno.

Quello che mi piace vedere sono clienti che stanno diversificando la loro attività e comprendono davvero l'obiettivo di ogni processo. L'impasto è un processo, la cottura in forno è un altro processo, e poi c'è il raffreddamento. Potremmo anche ampliare questo concetto e considerare come si conserva il prodotto dopo il raffreddamento ma prima che venga confezionato. Quindi, a seconda di dove ci si trova, con un'attività dell'acqua pari a 0,3, se l'ambiente è molto secco, si potrebbe perdere umidità. In un ambiente umido, si potrebbe guadagnare umidità e spingere i livelli al punto da ottenere biscotti grossolani che non sono croccanti. Comprendere ciascuno di questi processi è davvero importante.

Dott. Zachary Cartwright:

Ciò che manca in questo grafico è il fatto che molte più aziende stanno misurando gli ingredienti in entrata. Molte aziende ora stabiliscono una specifica, magari con una tolleranza del ±10% sull'attività dell'acqua degli ingredienti in entrata. Il motivo è che qualsiasi variazione negli ingredienti in entrata può riflettersi sul prodotto finale.

Questo sta diventando sempre più comune. L'hai notato nella tua esperienza con alcune aziende?

Dott.ssa 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 fantastico, 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, il grado Brix delle ciliegie può variare. Quindi ora osservano l'isoterma delle ciliegie per capire come tale variazione influisca sul frutto. Se le si essicca e le si mette in un sacchetto per mangiarle, è un conto. Ma se le si utilizza come ingrediente in un altro prodotto, come ad esempio una barretta energetica, allora l'impatto è maggiore, perché lo zucchero è un umettante molto potente.

È un modo divertente di considerare gli ingredienti. Una piccola variazione da un anno all'altro nella ciliegia può comportare un grande cambiamento nella barretta di muesli.

Dott. Zachary Cartwright:

È importante notare che possiamo creare un isotermo, sia che si tratti di ogni stagione o di ogni formulazione, e che l'isotermo ci aiuta davvero a individuare il punto ottimale. Possiamo creare quell'isotermo per ogni prodotto o formulazione e quindi utilizzare tali informazioni per impostare correttamente l'obiettivo.

Un altro aspetto che potremmo notare riguardo a questo dato è che alcune aziende utilizzano misuratori di attività dell'acqua da banco per cercare di ottenere una misurazione durante il processo. Questo può essere in qualche modo efficace, ma se si preleva un campione, poi si deve attendere che la temperatura raggiunga il livello giusto per la lettura, o se si deve preparare molto il campione, potrebbero essere necessari 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 misurazioni durante il processo, Susan?

Dott.ssa Susan Newman:

So esattamente di cosa stai parlando. Alcuni pensano che se non sappiamo, l'ignoranza è beatitudine, possiamo continuare a correre. Ma stanno utilizzando un prodotto che non è conforme alle specifiche. Forse soddisfa le specifiche per il CCP, ma non ha la qualità che desideri.

Comprendendo esattamente a che punto sei, ottenendo rapidamente quel feedback e apportando queste micro regolazioni, puoi renderlo perfetto, ed è proprio quello che vuoi ottenere. 20 minuti sono troppi da aspettare. Stiamo utilizzando la massima velocità possibile del nastro perché vogliamo ottenere quella produttività, quindi 20 minuti possono rappresentare un enorme dispendio di tempo e rielaborazioni. Mi piace vedere tutto questo istante per istante. E se riesci a chiudere il cerchio, ancora meglio. È qualcosa di cui parleremo anche in seguito.

Errore n. 5: lasciare aperto il circuito di controllo

Dott. Zachary Cartwright:

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

Cosa intendi dire, Susan? Ne hai accennato prima nell'errore n. 4, ma cosa intendi per "circuito aperto" rispetto a "circuito chiuso"?

Dott.ssa Susan Newman:

Intendo dire che si crea il caos. Lasciando aperto il ciclo di controllo, significa che si sta semplicemente utilizzando il prodotto. Probabilmente conosci la ricetta relativa al tempo e alla temperatura per preparare un biscotto o qualsiasi altro prodotto. Lasciare aperto il ciclo significa impostare quei parametri e lasciare che il prodotto venga utilizzato fino a quando non si verifica un problema. Non si sta realmente ottimizzando.

Il punto in cui desidero davvero vedere i clienti prosperare è quello della riduzione della variazione. Desidero che realizzino un prodotto che sia davvero conforme alle loro specifiche.

Come potete vedere nel grafico qui, questo è un esempio del nostro sistema SKALA Solo in funzione, che ci permette di chiudere il ciclo di un processo invece di lasciarlo funzionare.

La variabilità è il nemico. Se abbiamo molta variabilità, abbiamo una resa inferiore, abbiamo una produttività inferiore. Inoltre, il funzionamento di quei forni costa di più. Aggiungeteci un sacco di rilavorazioni, personale costoso e poi dove lo conservate? Dovrete conservare questo prodotto, e quando lo conservate e non è conforme alle specifiche, possono insorgere problemi di muffa. A quel punto dovrete buttarlo via, e nemmeno ai vostri clienti piacerà. Non vogliono biscotti ammuffiti.

Chiudendo il cerchio e comprendendo questi dati, otteniamo una registrazione storica. Un prodotto come SKALA (o altri presenti sul mercato) può fornirti questi dati storici, ma comprendere come dovrebbero apparire e apportare modifiche rapidamente è qualcosa che un essere umano non è in grado di fare. Devi farlo guardando i dati secondo per secondo e poi sapendo esattamente quando apportare una modifica, in modo da non sbilanciare il tuo sistema.

Dott. Zachary Cartwright:

Per chiarire, quel sistema a ciclo aperto dipende ancora dall'intervento umano, quindi è inevitabile che si verifichino errori. Il sistema a ciclo chiuso è ancora monitorato o controllato da un operatore, ma le regolazioni rapide vengono effettuate dallo strumento stesso o dalla macchina.

Forse potresti parlarne un po' di più.

Dott.ssa Susan Newman:

Certamente. SKALA Solo controlla le temperature all'interno del sistema, ovvero la temperatura in ingresso, in uscita e del prodotto, e poi abbiamo un algoritmo brevettato. Comprendiamo l'umidità e l'attività dell'acqua durante il processo e raccogliamo entrambi i dati, ma mi piace concentrarmi sull'attività dell'acqua.

In questo esempio di PLC, vedrete che c'è un punto che indica l'obiettivo di attività dell'acqua. Quello che stiamo osservando qui è che voglio che questo funzioni su quell'obiettivo, quindi gli operatori preleveranno un campione per verificare che l'algoritmo funzioni in modo efficiente. Effettua continuamente delle regolazioni, micro-regolazioni 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 decidere ogni minuto se effettuare una micro regolazione. Non solo, qui vedrete anche che ci sono più zone. Potrete vedere quale zona ha il maggiore impatto sul risultato che state cercando di ottenere e regolarla.

Abbiamo parlato di attività dell'acqua e contenuto di umidità, ma ora mettiamo insieme tutti questi elementi, esaminando i dati storici e valutando come possiamo realmente utilizzare i dati dell'industria 4.0 per ottenere risultati in tempo reale, rapidi e utilizzabili dagli operatori.

Dott. Zachary Cartwright:

Un modo per comprendere questo concetto è quello di riprodurre l'animazione PLC: noterete che c'è un determinato obiettivo, che è inferiore a quello ottimale e presenta molte variazioni. Ma dopo soli 30 minuti dall'implementazione di SKALA Solo, vedrete che la variazione si riduce e potrete quindi aumentare l'obiettivo.

Questo ci riporta al nostro primo grafico che mostra cosa è a rischio in questo caso, ovvero quanto costa alle aziende che non sono in grado di adeguarsi. Questo grafico mostra molto bene quanto SKALA Solo sia efficace nel ridurre rapidamente tale variazione.

Per quale prodotto è questo, Susan?

Dott.ssa Susan Newman:

Si tratta di croccantini estrusi per animali domestici, cibo per cani.

Dott. Zachary Cartwright:

Da qui, vorrei passare a parlare degli operatori. Come è possibile che un neoassunto sia bravo quanto una persona che lavora nel settore da 30 anni? Questo strumento permette che ciò avvenga?

Dott.ssa Susan Newman:

Sì, nulla è magico, ma questo strumento solleva decisamente gli esseri umani dal compito di prendere decisioni e lo fa al posto loro. Effettuerà queste regolazioni in un sistema a circuito chiuso, collegato direttamente a un PLC.

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

Ora, da dispositivo a dispositivo, l'avvio e lo spegnimento saranno sempre difficili. Aiutiamo anche in questo, aiutando gli operatori a concentrarsi davvero su come eseguire l'avvio e lo spegnimento, e poi possiamo partire da lì, mettendo essenzialmente il processo in modalità cruise control.

Revisione e sintesi

Dott. Zachary Cartwright:

Bene, per concludere, vorrei ripassare un'ultima volta i cinque errori che possono costare caro.

Il primo era fraintendere la misura corretta che si dovrebbe utilizzare. Il secondo era utilizzare una metodologia errata per la misurazione. Il terzo era lasciare che gli operatori lavorassero basandosi sull'intuito, e abbiamo esaminato un paio di storie raccontate da Susan. Il quarto è campionare nel posto sbagliato: non dobbiamo campionare solo il prodotto finale, ma campionare durante tutto il processo. Infine, l'ultimo era lasciare aperto il ciclo di controllo.

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

Abbiamo un paio di domande qui ora, quindi procederemo ad aprire la discussione per rispondere a quante più domande possibile.

Domanda n. 1: Può parlarci un po' delle differenze e delle analogie che ha riscontrato nel modo in cui i diversi prodotti si asciugano? È sempre necessario un approccio specifico per ogni prodotto?

Dott.ssa Susan Newman:

Gli agenti patogeni sono agenti patogeni e il luogo in cui crescono è specifico per quel determinato agente patogeno, non per il prodotto. Sappiamo che i batteri non crescono al di sotto di 0,8, mentre lieviti e muffe al di sotto di 0,6, quindi questa è la caratteristica comune.

La differenza sta nel comprendere appieno il prodotto, e abbiamo parlato dell'isoterma, ovvero della differenza tra umidità e attività dell'acqua, che varia a seconda del prodotto. Il modo in cui si raggiunge un livello di sicurezza sarà diverso per tutti questi prodotti e specifico per ciascun prodotto.

La differenza sta proprio nel capire dove andare veloce e dove rallentare. Per un biscotto, il processo è veloce. Non devi preoccuparti troppo della crescita microbica. Quando lavori con un prodotto come il salame, il processo può durare dai 30 ai 90 giorni. Vuoi che alcuni batteri crescano al suo interno, ma devi farlo in modo sicuro.

Quindi, in generale, queste differenze esistono. Nel caso della cannabis, se procediamo troppo velocemente, distruggiamo i terpeni presenti all'esterno del prodotto e lasciamo l'interno umido. Quindi, in termini di velocità, è proprio qui che risiedono le differenze.

Dott. Zachary Cartwright:

È interessante notare che, 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 acquisiscono è davvero specifico per ogni prodotto o addirittura per ogni formulazione. Ma utilizzando un isotermo, questo è qualcosa che possiamo comprendere. Questo può aiutarti a fissare i tuoi obiettivi. Può anche dipendere dalla metodologia che stai utilizzando, che si tratti di un metodo di essiccazione a spruzzo, di un forno discontinuo o di qualcos'altro, siamo in grado di esaminare ciascuno di questi metodi e aiutarti a ridurre la variazione e a raggiungere il tuo obiettivo.

Domanda e risposta n. 2: Che consiglio daresti a chi desidera asciugare il più rapidamente possibile prodotti con elevato contenuto di umidità (60% MC o superiore)?

Dott. Zachary Cartwright:

Beh, in genere i prodotti con un contenuto di umidità così elevato sono cose come condimenti o forse marmellate o qualcosa che ha un contenuto di umidità molto più alto. Se si lavora con impasti o qualcosa come alimenti per animali domestici, è necessario fare attenzione a non asciugarli troppo rapidamente, causando l'incapsulamento. Questo è il caso in cui l'interno del prodotto ha un contenuto di umidità più elevato, un'attività dell'acqua più elevata rispetto all'esterno e, una volta che il prodotto raggiunge l'equilibrio, iniziano a sorgere problemi di natura microbica.

Non sono sicuro di quale sia esattamente il prodotto in questione, ma posso dire che per alcuni prodotti è necessario fare attenzione a non riscaldarli troppo rapidamente.

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

Dott.ssa Susan Newman:

Dobbiamo considerare gli ostacoli da superare. Mi interessa sapere quali umettanti potresti utilizzare per ridurre l'attività dell'acqua e ottenere un prodotto più stabile e sicuro, in modo da evitare la proliferazione batterica. Forse anche il pH, quindi potresti considerare anche il pH come parte della tua tecnologia di superamento degli ostacoli, per rendere il prodotto un po' più sicuro dalla proliferazione di agenti patogeni.

Domanda e risposta n. 3: Lavoro nel settore degli snack. In termini di SPC, quale attributo dovrei utilizzare per misurare e controllare al fine di ridurre la variazione di processo?

Dott.ssa Susan Newman:

Ne abbiamo parlato abbastanza. Per quanto riguarda la variazione di processo, è necessario disporre di un metodo di misurazione davvero efficace, un ottimo metro di valutazione, e questo si ottiene attraverso la precisione. Bisogna considerare l'attività dell'acqua, dove è possibile ottenere una precisione di 0,003, 0,005, che è quella dei nostri TE e del nostro AQUALAB 3. I bilanci idrici, che abbiamo mostrato oggi, hanno registrato valori che andavano da 0,35 fino a quasi 10.

Se state valutando il controllo statistico di processo nel vostro processo, dovete cercare un metodo di misurazione davvero efficace, ovvero l'attività dell'acqua. Questo sarà l'attributo che vorrete stabilire per ogni fase del processo, dalla miscelazione alla cottura e al raffreddamento, fino al confezionamento.

Dott. Zachary Cartwright:

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

Quali fasi del processo di essiccazione favoriscono maggiormente la proliferazione microbica? Cosa si può fare al riguardo?

Dott.ssa Susan Newman:

Abbiamo esaminato l'esempio dei biscotti e ho riscontrato alcuni problemi: le persone che utilizzano un processo in batch mescolano tutti gli ingredienti, aggiungono l'acqua, poi il composto viene pressato o modellato, passa in forno e infine vengono aggiunti altri ingredienti, ma non viene effettuato un lavaggio accurato.

La prima parte consiste nell'assicurarsi di avere un ottimo programma di igiene, lavando con la frequenza necessaria, effettuando tamponi per verificare la presenza di proliferazioni e registrando dove si trovano i punti con maggiore proliferazione. Questi punti si trovano solitamente in luoghi difficili da raggiungere. Il problema è che sono difficili da raggiungere, quindi le persone non li puliscono.

Lo vedo spesso. Cosa si può fare al riguardo? Guardando i vostri programmi, guardando il cambio di turno, è proprio lì che mi orienterei, oltre a portare il vostro prodotto al di sotto delle specifiche per la crescita microbica. A meno che non utilizziate una fase di uccisione, non state uccidendo nulla, ma volete arrivare a un punto in cui non crescono e non si moltiplicano.

Quindi, ancora una volta, batteri, attività dell'acqua pari a 0,8, lieviti e muffe: ve lo ripeteremo fino allo sfinimento: 0,6 per questi ultimi. Raggiungete questi limiti il più rapidamente possibile e manteneteli tali.

Dott. Zachary Cartwright:

L'unica cosa che aggiungerei è che, anche se si rimane al di sotto di tali limiti, è importante tenere presente che le condizioni della struttura possono favorire la proliferazione microbica in caso di umidità o temperature elevate. Anche se si rimane al di sotto dei limiti indicati da Susan, è possibile trovarsi in un ambiente in cui i microrganismi sono già presenti e, una volta che l'ambiente ne consente la proliferazione, si assisterà a una fioritura e i microrganismi inizieranno a crescere.

Quindi tenete presente che, anche se controllate l'intero processo di essiccazione, quel prodotto, se è vicino al limite, deve comunque essere monitorato molto attentamente.

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