ホステスが製品の処方から完成品までをどのように作り上げているか

彼女の研究室では最近、動的な露点等温線を作成し、それを活用して時間を節約したり、新製品に関する予測を行ったりできるようになった。

先日の会話では、AQUALABがHostessとどのように提携しているかについて話し合いました。具体的には、研究開発段階での製品予測から、品質管理指標、そして生産の最適化に至るまでです。

製品開発における課題

製品開発、特に食品業界における開発には、特有の課題が伴います。こうした課題の多くは、食品の配合から最終製品までの開発期間に集中しています。

アレン博士によると、製品の種類によっては、限定販売の際やサプライチェーンの混乱による原材料の不足時など、研究開発のスケジュールが非常にタイトになることがあるという。

「私のチームは、一度に3～5つのプロジェクトに取り組んでいます」とアレンは言う。「製品の刷新や改良には、本当に時間がかかることもあります。例えば、まったく新しい製品で、これまで作ったことがないものだったり、大幅な変更があったりする場合は、プロジェクトが1年か2年かかることもあります。しかし、味や色の変更といった小規模なプロジェクトなら、6ヶ月かそれ以下で済むこともあります。本当にケースバイケースですね。」

さらに、新しい風味を開発したり、天然着色料を使用したりすることで、配合が大幅に変更され、実質的に別のレシピとなることがあります。原材料の種類を変更して食品コストを維持・削減しようとすると、賞味期限や保存安定性といった技術的な影響が生じる可能性があります。

そしてもちろん、たとえ完璧な製品処方であっても、消費者のインサイトやマーケティング計画と合致していなければ、何の意味もありません。

アレン博士とホステスは、彼らが「保湿の3つのM」と呼ぶ「習得（Mastering）、測定（Measuring）、管理（Managing）」に焦点を当てることで、こうした課題のいくつかを克服しました。

量産前の製品検証

アレン博士の研究チームにとって、AQUALAB気相吸着分析装置の導入は、水分管理を確立するための重要な一歩となりました。

VSAを使用する以前、アレン博士のチームは各製品および原材料について等温線モデルを作成していましたが、すべての等温線は手作業で作成されていました。具体的には、各製品から少なくとも10個以上のデータポイントを丹念に収集し、それらをグラフ化して分析を行い、水分活性と水分含有量の関係を明らかにしていたのです。1つのデータポイントを収集するのに3分から30分もかかるため、これらの等温線を作成するのは、時間がかかり、骨の折れる作業でした。

VSAを導入したことで、彼女のチームは吸湿等温線の迅速な作成や配合変更のシミュレーションが可能となり、より短時間で深い知見を得られるようになった。

「保存期間の全期間にわたる試験を行うと、少なくとも2～3ヶ月はかかるため、製品ごとに時間がかかりすぎる可能性があります」とアレン博士は述べる。「ですから、この技術を使って保存期間を予測できれば、早期に把握し、試験期間を短縮できるのです」

わずか数日で、VSAはアレン博士のチームが従来手作業で収集していたデータを自動的に生成します。しかも、その解像度は約10倍にも達します。チームはこの等温線データを活用して、製品の仕様を決定し、水分含有量を最適化して嗜好性を高め、微生物の増殖を抑制し、臨界水分活度のポイントを特定し、包装の評価を行うことができます。

水分活性と水分含有量の測定

水分含有量を測定するため、ホステス社はAQUALAB 3を導入しました。AQUALAB 3を導入する以前、アレン博士のチームは水分天秤を用いて水分含有量を測定していましたが、結果がしばしば不正確であることに不満を抱いていました。

「問題は風味と熱にあります。この種の水分計で温度を設定すると、数値が不安定になりがちです。そのため、風味が水分損失として計算されてしまうのです」とアレン氏は言う。

香料を含む試料を加熱すると、揮発性成分が蒸発し、水分含有量の測定値が実際とは異なる結果となる可能性があります。つまり、実際の水分含有量が20％であっても、香りの損失を考慮すると、24％と算出されてしまうことがあるのです。これにより、製造工程における水分含有量のばらつきが大きくなり、ロット間のばらつきも生じかねません。「しかし、これらの等温線モデルに切り替えてからは、測定精度が向上し、誤差も少なくなりました。」

AQUALAB 3は試料を加熱しないため、揮発性成分が蒸発せず、測定誤差が解消されました。これにより、アレン博士のチームは測定時間を短縮し、バッチ間の水分含有量のばらつきを低減することができました。

完璧な製品を生み出すための生産管理

製造工程における湿度管理のため、ホステスは「SKALA Delta T」を導入しました。Delta Tは、製品が常に仕様範囲内にあることを保証するために、生産ラインのベルト速度を自動的に調整する閉ループシステムです。Delta Tは、製品間やロット間のばらつきを低減し、歩留まりを最適化し、手直し作業を回避することで、ホステスの顧客が期待する完璧な品質を実現するのに役立っています。現在、ホステスはドーナツの生産ラインにおいてSKALA Delta Tの導入を開始しています。

「この新しいツールは、うちのベーカリーの役に立つかもしれない」とアレンは言う。「食品の水分含有量やばらつきを抑えることで、生産効率と品質を向上させつつ、エネルギー消費と廃棄物を削減できるだろう。」

これらの新技術を導入したことで、アレン博士の製品開発チームは時間とリソースを節約し、常に完璧な製品を生み出すことができるようになりました。

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