如何优化食物的干燥、烘焙或脱水

无论你是烘焙、脱水、熏制、干燥还是腌制——无论你如何称呼它，归根结底都只有一个目的：去除水分。许多食品企业都在进行这一工序，而任何从事这项工作的食品企业都会告诉你，要做到精准且一致其实非常困难。

这关系到什么？这真的重要吗？

大多数食品企业都意识到，他们的干燥工艺在一定程度上尚有优化空间。但几乎所有企业都低估了优化工艺所能带来的收益——以及忽视这一问题所造成的损失。

上图是根据真实的客户数据绘制的。与许多公司一样，他们低估了干燥不充分所造成的成本，误差约为80%。

在挖掘并分析了以往的数据（这些数据全都埋藏在纸质记录中）后，他们意识到，该问题的成本比原先预估的高出8倍。

这个例子来自宠物食品行业，该行业的原料价格通常仅为每磅几美分。然而，这一原则对不同行业的企业同样适用。试想一下使用整块肌肉肉时的成本——这类原料可能高达每磅8美元；或者以大麻为例，其原料价格甚至可能高达每磅2,000美元。

错误一：误解了需要衡量的内容

水分测定主要分为两类：含水量和水分活度。两者都与水分有关，但各自提供的信息却大不相同。因此，它们不应以相同的方式使用。

食品企业中一个常见的误解是过于关注水分含量的测量，因为水分含量与出料率之间的关系显而易见且易于理解。

公司高管（如首席财务官）往往缺乏科学或质量控制方面的背景，因此无法理解在测量水分活度的同时，测量水分含量是多么重要。他们可能不知道，虽然水分含量是衡量产量的绝佳指标，但绝不应用于预测或控制微生物生长、产品质地或整体质量。

水活度是能量的度量。这是一个热力学原理。这听起来可能很复杂，但其实不必去理解那些科学方程式。

其核心原理很简单：水分活度能表明化学反应是否会发生、微生物是否会生长，以及质地是否会发生变化。此外，高精度的水分活度测量操作简单且易于进行——只要使用合适的工具，60秒内即可完成。

水分含量指的只是样品中所含的水量。如果能从某种食品中去除每一分子水，然后测量其含量，那就是水分含量。遗憾的是，要做到这一点并保持较高的准确度，是非常困难的。

错误 #2：使用错误的设备进行测量

无论您是关注水分活性还是含水量，如果测量方法本身存在较大的标准差和变异性，就很难控制工艺过程。

在最近的一项研究中，METER集团将几份完全相同的产品样品送交检测机构，采用多种常用的含水率测量方法进行测试。上图显示了测试结果。

尽管所有样品均为同一产品，但含水率结果却存在显著差异。而水分活度结果则几乎没有差异。

这些结果清楚地表明，仅凭含水率读数来做出一致且有把握的决策是多么困难。一名工人看到3.51%的含水率结果，可能会认为产品烘干过度；而另一名工人则可能认为产品过于潮湿。两人可能会根据这些含水率结果采取不同（且相互矛盾）的措施，而实际上，这两个样本是相同的。

加入水活度测定（其精度通常要高得多）有助于解决这些问题。

错误 #3：让操作员仅凭直觉工作

许多操作员，尤其是经验丰富的操作员，都掌握着一些“心照不宣的诀窍”。他们往往坚信，仅凭视觉、触觉、听觉或其他感官线索，就能判断产品是否能顺利运行或最终效果如何。

这些方法充其量只能算是不够精确，而且很少能带来积极的结果——例如，该如何培训新员工去凭直觉判断质量呢？

使用经过精确校准的传感器获取可靠的测量数据，效果要好得多。水分含量与水分活度之间的关系可以通过一种称为等温线的图表直观地展示出来。

为该产品建立参考等温线，有助于轻松确定兼顾理想质量与产量的“最佳点”。随后，可利用该“最佳点”来制定生产线的工艺流程和目标。

错误 #4：在错误的地方进行抽样

食品制造商通常在冷却后采集水分样本。有些厂商也会在更早的阶段进行采样。

纽曼博士建议，应针对每个环节——包括和面后、烘烤过程中或烘烤后、冷却过程中，甚至冷却后至包装前的储存阶段——明确了解并设定目标数值，因为环境因素可能会导致水分含量发生显著变化。干燥的环境会导致水分流失；而在潮湿的环境中，产品可能会吸收水分，从而破坏其质地或品质。

有些公司甚至会检测 incoming 原料的含水量，因为不同批次的含水量往往存在差异，而水分迁移可能会影响最终产品的整体质量、质地或保质期。

错误 #5：控制回路处于断开状态

许多公司只是让生产线持续运行，直到发现不合格样品为止。到那时，生产线往往已经超出规格标准运行了20分钟或更久，生产出的产品最终只能报废或返工。

工艺波动是最大的敌人。一旦波动过大，良率就会下降，产量也会减少。此外，运行烤箱和处理所有返工的成本也会增加——更不用说额外时间所需的人员配置、两批不同产品的仓储，以及在仓储期间防范霉菌和微生物的风险了。

通过更频繁地测量数值，并让算法具备处理反馈并进行即时微调的能力，制造商无需再等待20分钟才能发现问题。这就是纽曼博士和卡特赖特博士所说的“闭环”。

闭环系统仍需由操作员进行监控，但快速调整将由仪表本身或机器自动完成。

METER集团推出的全新SKALA Dry软件，可帮助食品制造商以最少的时间和资源投入实现工艺闭环控制。

SKALA Dry 会监测系统内的温度——即进料口、出料口和产品温度——并通过专利算法进行计算，从而得出生产过程中的水分和水分活度测量值。

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