Jak Hostess przeprowadza produkty od fazy formulacji do gotowego wyrobu

Jednym z ostatnich ulepszeń w jej laboratorium jest możliwość tworzenia dynamicznych izoterm punktu rosy i wykorzystywania ich do oszczędzania czasu oraz prognozowania właściwości nowych produktów.

W naszej niedawnej rozmowie omówiliśmy współpracę AQUALAB z firmą Hostess – od prognozowania właściwości produktów w dziale B+R po wskaźniki kontroli jakości i optymalizację produkcji.

Wyzwania związane z opracowywaniem produktów

Rozwój produktów, zwłaszcza w branży spożywczej, wiąże się z wieloma wyzwaniami. Większość z nich oscyluje wokół czasu potrzebnego na przejście z produktem od etapu formulacji do postaci finalnej.

Zdaniem dr Allen, w zależności od rodzaju produktu, harmonogramy prac B+R mogą być bardzo napięte – na przykład w przypadku limitowanych serii lub gdy zakłócenia w łańcuchu dostaw powodują niedobory składników.

„Mój zespół pracuje nad 3–5 projektami jednocześnie” – mówi dr Allen. „Czasami ponowne opracowanie lub modyfikacja produktu wymaga naprawdę dużo czasu. Na przykład, jeśli produkt jest całkowicie nowy i nigdy wcześniej go nie wytwarzaliśmy, lub jeśli wprowadzamy wiele zmian, projekt może potrwać około roku lub dwóch. Jednak mniejsze projekty, takie jak zmiany smaku czy koloru, zajmują może 6 miesięcy lub mniej. Wszystko zależy od sytuacji”.

Ponadto opracowywanie nowych smaków lub stosowanie naturalnych barwników może na tyle zmienić formuły, że stanowią one w zasadzie zupełnie nowe receptury. Utrzymanie lub obniżenie kosztów żywności poprzez zmianę rodzajów składników może mieć wpływ na parametry techniczne, takie jak okres trwałości i stabilność podczas przechowywania.

I oczywiście nawet idealna formulacja produktu nie zda się na wiele, jeśli nie będzie spójna z analizami rynkowymi i planem marketingowym.

Dr Allen i firma Hostess przezwyciężyli część tych wyzwań, skupiając się na tym, co nazywają „trzema filarami wilgotności” (ang. Three Ms of Moisture): opanowaniu (Mastering), pomiarie (Measuring) i zarządzaniu (Managing).

Opanowanie produktów przed masową produkcją

Dla zespołu badawczego dr Allen pozyskanie urządzenia AQUALAB Vapor Sorption Analyzer było znaczącym krokiem w stronę pełnej kontroli nad wilgotnością.

Przed rozpoczęciem korzystania z VSA zespół dr Allen tworzył modele izoterm dla każdego produktu i składnika ręcznie. Wymagało to niezwykle pracochłonnego gromadzenia co najmniej 10 lub więcej punktów danych dla każdego wyrobu, nanoszenia ich na wykres i analizowania wyników w celu odwzorowania zależności między aktywnością wody a zawartością wilgoci. Ponieważ zebranie każdego punktu danych zajmowało od 3 do 30 minut, tworzenie tych izoterm było procesem powolnym i nużącym.

Mając urządzenie VSA w laboratorium, jej zespół zyskał możliwość szybkiego tworzenia izoterm sorpcji wilgoci, modelowania zmian w recepturach oraz uzyskiwania głębszego wglądu w dane w krótszym czasie.

„Gdybyśmy mieli przeprowadzić pełny test trwałości, zająłby on co najmniej dwa do trzech miesięcy, co mogłoby trwać zbyt długo w przypadku każdego produktu” – wyjaśnia dr Allen. „Dlatego jeśli możemy wykorzystać tę technologię do prognozowania okresu trwałości, dowiadujemy się o wszystkim wcześniej i możemy skrócić cały harmonogram”.

W ciągu kilku dni urządzenie VSA automatycznie generuje dane, które zespół dr Allen musiał wcześniej zbierać ręcznie – i to z około dziesięciokrotnie wyższą rozdzielczością. Zespół może następnie wykorzystać tę izotermę do ustalenia specyfikacji produktów, maksymalizacji zawartości wilgoci w celu zwiększenia walorów smakowych przy jednoczesnym zapobieganiu rozwojowi drobnoustrojów, wyznaczenia krytycznych punktów aktywności wody oraz oceny opakowań.

Pomiar aktywności wody i zawartości wilgoci

Aby mierzyć zawartość wilgoci, firma Hostess wdrożyła urządzenie AQUALAB 3. Przed jego wprowadzeniem zespół dr Allen mierzył wilgotność za pomocą wagi wilgotnościomierskiej, lecz nie był usatysfakcjonowany często niedokładnymi wynikami.

„Problem tkwi w aromatach i wysokiej temperaturze. Jeśli ustawisz temperaturę na tego typu wilgotnościomierzu, zawarte w nim substancje mogą okazać się lotne. W efekcie aromat zostanie potraktowany jako utracona wilgoć” – mówi dr Allen.

Podgrzewanie próbki zawierającej substancje aromatyczne może powodować odparowanie tych lotnych związków, co prowadzi do fałszywego odczytu wilgotności. W rezultacie, podczas gdy rzeczywista zawartość wilgoci wynosi 20%, ze względu na ubytek aromatów wynik może zostać obliczony na 24%. Mogłoby to prowadzić do szerokich zakresów wilgotności w produkcji oraz różnic pomiędzy poszczególnymi partiami. „Jednak odkąd przeszliśmy na te modele izoterm, pomiary są dokładniejsze, a rozbieżności mniejsze”.

Ponieważ AQUALAB 3 nie podgrzewa próbek, związki lotne nie odparowują, co pozwoliło wyeliminować niedokładności pomiarowe. Pomogło to zespołowi dr Allen skrócić harmonogramy i ograniczyć wahania wilgotności między poszczególnymi partiami produkcyjnymi.

Zarządzanie produkcją w celu uzyskania idealnych wyrobów

W celu kontrolowania wilgotności w procesie produkcji firma Hostess zainstalowała system SKALA Delta T. Delta T to rozwiązanie o obiegu zamkniętym, które automatycznie dostosowuje prędkość taśmy produkcyjnej, aby upewnić się, że produkty zawsze mieszczą się w określonych specyfikacjach. System ten pomaga firmie Hostess ograniczać zmienność między wyrobami i partiami, optymalizować wydajność, unikać konieczności przeróbek oraz osiągać doskonałą jakość, jakiej oczekują klienci Hostess. Jak dotąd firma Hostess rozpoczęła wdrażanie rozwiązania SKALA Delta T na swojej linii produkcyjnej pączków.

„To nowe narzędzie może bardzo pomóc naszej piekarni” – mówi dr Allen. „Pozwala ono obniżyć zawartość wilgoci i zredukować wahania między produktami, co zwiększa wydajność i jakość produkcji przy jednoczesnym obniżeniu zużycia energii i ilości odpadów”.

Dzięki wdrożeniu tych nowoczesnych technologii zespół ds. rozwoju produktów dr Allen zyskał możliwość oszczędzania czasu i zasobów, co pozwala mu za każdym razem tworzyć idealne wyroby.

‍