01、小試
小(xiao)試(shi),是(shi)根(gen)據(ju)實(shi)驗(yan)室(shi)理(li)論(lun)研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo),進(jin)行(xing)初(chu)步(bu)的(de)設(she)計(ji),放(fang)大(da)一(yi)定(ding)的(de)倍(bei)數(shu),在(zai)實(shi)驗(yan)室(shi)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)進(jin)行(xing)生(sheng)產(chan),對(dui)於(yu)設(she)備(bei)的(de)要(yao)求(qiu)並(bing)不(bu)嚴(yan)格(ge),有(you)些(xie)是(shi)可(ke)以(yi)用(yong)同(tong)類(lei)型(xing)器(qi)件(jian)代(dai)替(ti)的(de),規(gui)模(mo)很(hen)小(xiao),易(yi)於(yu)操(cao)作(zuo)。通(tong)過(guo)得(de)到(dao)相(xiang)應(ying)的(de)工(gong)藝(yi)參(can)數(shu)和(he)理(li)論(lun)依(yi)據(ju),為(wei)以(yi)後(hou)中(zhong)試(shi)做(zuo)準(zhun)備(bei)。
配方及工藝設計,是根據產品的性能要求和工藝條件,通過試驗、優化、評ping價jia,合he理li地di選xuan用yong原yuan輔fu材cai料liao,並bing確que定ding各ge種zhong原yuan輔fu材cai料liao的de用yong量liang配pei比bi關guan係xi。要yao想xiang開kai發fa一yi個ge新xin產chan品pin,設she計ji一yi個ge新xin配pei方fang,技ji術shu人ren員yuan必bi須xu要yao有you紮zha實shi的de基ji本ben功gong,包bao括kuo:
●食品專業基礎知識。食品本身融合了物理學、化學、生物學、社會學和行為科學的知識或它們的交叉學科。使用原料是生物學的範疇、加工過程中集合了生物、化學和物理的變化。
●了解相關法律法規。熟悉與食品及其配料有關的法律法規,是食品研發人員必備的基礎知識,例如,食品安全法、與食品添加劑相關的GB 2760、與產品標簽有關的GB 7718和GB 28050、與營養強化劑有關的GB 14880等。
●熟悉原料的性能、用途及相關背景:每(mei)種(zhong)原(yuan)料(liao)都(dou)有(you)其(qi)各(ge)自(zi)的(de)特(te)點(dian),隻(zhi)有(you)熟(shu)悉(xi)和(he)了(le)解(jie)原(yuan)料(liao)的(de)各(ge)項(xiang)屬(shu)性(xing),才(cai)能(neng)應(ying)用(yong)好(hao)它(ta)。在(zai)不(bu)同(tong)的(de)配(pei)方(fang)裏(li),根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)的(de)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)的(de)要(yao)求(qiu),選(xuan)擇(ze)不(bu)同(tong)的(de)原(yuan)料(liao)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)。
●熟悉營養食品添加劑的特點及使用方法:了解食品添加劑的各種特性,包括複配性、安全性、穩定性(如耐熱性、耐光性、耐微生物性、抗降解性等)、溶解性等,對配方設計尤為重要。
●熟悉設備和工藝特點:根據配方中原輔料的特點,匹配合適的設備及工藝,才能發揮配方的最佳效果。
●具備質量管理技能。在配方是設計階段,要根據設備性能和生產管理的水平確定質量的關鍵控製點和控製參數、確定食品危害的控製水平。
●熟悉實驗方法和測試方法:配方研究中常用的實驗方法有單因素優選法、多因素變換優選法、平均試驗法以及正交試驗法。配方設計人員必須熟悉實驗方法及測試方法,才能得到可靠的實驗數據。
●熟練查閱各種文獻資料:查文獻可以提供相關原料及工藝的間接經驗。
●多做試驗,學會總結:僅有理論知識,沒有具體的實驗經驗,是做不出好的產品的。多做實驗,不怕失敗,做好每次實驗的詳細記錄。
●進行資源整合:配方設計是一個係統過程,不僅僅是設計本身,而是需要考慮與設計相關的任何可以促進發展的因素。通過傳播知識、交流經驗等方法,才能觸發創新思想,激發創新熱情,才能增強吸收、轉化、創新的能力。
配方設計內容
●找出參考性的國標或企標,讓產品從設計階段就滿足標準的需要。
●尋找核心原料。根據配方設計中的原輔料,評估原料的品質、成本、生產操作便利性、倉儲的便利性等。其中,主體原料需要根據各種食品的類別和要求,賦予產品基礎骨架的主要成分,體現食品性質的功用;因此要具備匹配性(符合既有設備和工藝的可能性)、多樣性(注重產品係列化,加工多元化)、經濟性(因地製宜、就地取材,原料基地化)、安全性等原則。
●設she計ji主zhu體ti方fang案an,是shi主zhu體ti原yuan料liao的de選xuan擇ze和he配pei置zhi,形xing成cheng食shi品pin最zui初chu的de形xing態tai。在zai此ci階jie段duan,要yao重zhong點dian導dao入ru成cheng本ben的de控kong製zhi要yao求qiu,在zai成cheng本ben可ke控kong的de前qian提ti下xia設she計ji達da成cheng目mu標biao的de各ge種zhong方fang案an,形xing成cheng核he心xin原yuan料liao、糖酸比、主體風味口感等主要問題的初步結論。
●tiaoxiang。tiaoxiangshejijiushijiangfangxiangwuzhixianghudapeizaiyiqi,youyugechengxiangchengfendehuifaxingbutongerchengjieduanxinghuifa,xiangqileixingbuduanbianhuan,youcixudecijixiujiaoshenjing,shiqichuyuxingfenzhuangtai,bimianchanshengxiujiaopilao,rangrenmenchangjiudeganshoudaoxiangqimeimiaozhisuozai。shipindetiaoxiangshejijiushigenjugezhongxiangjing、香料的特點結合味覺嗅覺現象,取得香氣和風味之間的平衡,以尋求各種香氣、香料之間的和諧。
●tiaowei。shipindetiaoweisheji,jiushizaishipinshengchanguochengzhong,tongguoyuanliaohetiaoweipindekexuepeizhi,chanshengrenmenxihuandeziwei。tiaoweishejiguochengjiweidezhengtixiaoguoyusuoxuanyongdeyuanliaoyouzhongyaodeguanxi,haiyuyuanliaodedapeihejiagonggongyiyouguan。
●調色。食品講究色、香、味、形。食品的色澤作為食品質量指標越來越受到重視,其中,著色、發色、護色、褪色是食品加工重點研究內容。
●gongnengsheji。gongnengshejishizaishipinjibengongnengdejichushangfujiatedinggongneng,yitigaoshipinyingyangjiazhi。suizherenmenduishiwuchengfenhejiankangguanxideshenrulejie,gongnengshipinzhujianchengweiyanjiujiaodian。
●品pin質zhi改gai良liang。品pin質zhi改gai良liang是shi在zai主zhu體ti骨gu架jia的de基ji礎chu上shang,為wei改gai變bian食shi品pin質zhi構gou進jin行xing的de品pin質zhi改gai良liang設she計ji,通tong常chang通tong過guo食shi品pin添tian加jia劑ji的de複fu配pei作zuo用yong,賦fu予yu食shi品pin一yi定ding的de形xing態tai和he質zhi構gou,滿man足zu營ying養yang食shi品pin加jia工gong的de品pin質zhi和he工gong藝yi性xing能neng要yao求qiu。
●防腐保鮮。通過添加防腐劑、滅菌等涉及,保證產品的保質期,實現產品的經濟效益最大化。
●工藝設計。工藝是實現產品的技術要求,其好壞直接導致最後產品的品質,比如口感、穩定性、風味等,也會影響到製造成本和產品成本。
●穩定性觀察。小試配方初步形成後,要對體係中的顏色、穩定劑的穩定性、添加功能因子的穩定性等進行觀察、評估。
02、中試
中試,指為了使研究成果產業化,減少轉化風險,提高轉化率,進行的批量放大試生產、試營銷、試使用的過程。小試成熟後,進行中試,研究工業化生產工藝,設備選型,為工業化設計提供依據。這個過程的目的在於驗證、改進、wanshanshiyanchengguo,xiaochugezhongbuquedingxingyinsu,qudekekaodeshuju,shizhiyuqitaxiangguanjishupipei,yushengchanshijixiangfuhe,yushehuixuyaoxiangyizhi,congershixinjishushunliyingyongdaoshengchanzhong,jiangxinchanpinchenggongdituixiangshichang。
從(cong)實(shi)驗(yan)室(shi)研(yan)發(fa)到(dao)工(gong)業(ye)化(hua)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)不(bu)是(shi)簡(jian)單(dan)的(de)放(fang)大(da),因(yin)此(ci)中(zhong)試(shi)與(yu)小(xiao)試(shi)結(jie)果(guo)之(zhi)間(jian)往(wang)往(wang)存(cun)在(zai)差(cha)異(yi),需(xu)要(yao)進(jin)一(yi)步(bu)對(dui)產(chan)品(pin)的(de)配(pei)方(fang)及(ji)技(ji)術(shu)進(jin)行(xing)改(gai)進(jin)和(he)完(wan)善(shan)。形(xing)成(cheng)差(cha)異(yi)的(de)因(yin)素(su)包(bao)括(kuo):
一、人的因素
實驗室小試,多為有著嚴謹的職業習慣的實驗室工程技術人員,使用的儀器、設備較為精密,試樣量小,所以(每個批次間)試驗效果差異較小;在生產過程中,操作人員為經過或沒有經過培訓的生產線操作員工,加之使用的稱量、加工設備精準程度稍差,且加工量較大等因素,加工出來的產品品質隻能是在要求規範的合適範圍內。在人員因素的影響下,試驗 (小試、中試)的效果與生產線批量生產的效果會有差異。
二、設備因素
1、設備參數因素
很多實驗室使用的試驗設備或中試生產線,多為模仿生產設備製造的,但是在設備的參數方麵一定會有些差異。
例如:掛麵研發用的小型壓麵機的轉數較生產用設備的壓輥轉數要快,壓延出來的麵帶效果就會有很大差異;
小麥實驗磨磨輥的齒形數據與轉數與生產用磨粉機的參數不可能完全一致,研磨出來的麵粉的狀況(粉色、純度、麵團特性)會有較大的差異。所以設備參數對產品效果的影響就成為重要的差異因素。
2、設備規模因素
wulunshishiyanshixiaoshihaishiyijingchengxingdezhongshishengchanxian,qishebeiguimodoubukenengyuzhengshishengchanyongdeshebeijiagongguimoxiangbini。zaihenduoshipinjiagongzhong,zhurumianfen(在單位研磨長度上碾壓的力度有較大差異)、餅幹(不同位置的烘焙效果對產品的口感、外觀有不同)、饅頭(不同規模的醒發過程和蒸煮過程對產品效果的影響)等產品,生產設備的規模對生產出的產品效果會有一定的影響。
三、原輔料因素
1、原料品質差異
實驗室對於原料的選擇,由於用量少,所以預處理比較精細,但是選擇的餘地小,代表性較差;但是在生產實踐中,加工量大,尤其是農產品加工時,受原料來源的影響,品質差異會很大(小麥加工就是最典型的例證)。
2、投料精準程度差異
受加工量和工作環境的影響,實驗室的操作和生產性操作的投料精準程度會有較大差異。其主要來源在於:實shi驗yan室shi的de小xiao試shi和he中zhong試shi時shi,需xu要yao的de稱cheng樣yang量liang少shao,計ji量liang設she備bei精jing準zhun程cheng度du高gao,操cao作zuo精jing細xi,而er生sheng產chan中zhong的de計ji量liang設she備bei精jing度du相xiang對dui較jiao低di,稱cheng樣yang量liang大da,所suo以yi所suo投tou物wu料liao的de相xiang對dui比bi例li會hui有you差cha異yi;實驗室中稱樣、投料環境相對穩定,相對精準,而生產過程中,生產環境的流動氣流、空氣中的粉塵和投料時的動作都會對投料的精準程度產生影響。
四、工藝因素
1、工藝路線差異
有些試驗中,實驗者忽略了細小的工藝細節。例如:youmianfenkaifashiyanrenyuanzaiyingyongshiyanmozuozhifenshiyanshi,xiaomaiqinglihoushenglvelerunmaiguocheng,zhijiejinxingqufenshiyan。zheyang,zhidedemianfenzhongdaliangcunzaifuxing。youxieshiyanzhezaimiantuantexingjiancezhonghulveleshuifenceding,zhijiechengqu300g麵粉進行檢測,豈知存在結果差異的不確定性。
2、工藝參數差異
仍reng然ran以yi麵mian粉fen加jia工gong為wei例li,實shi驗yan室shi使shi用yong的de無wu論lun是shi進jin口kou的de布bu拉la班ban德de小xiao型xing實shi驗yan磨mo粉fen機ji還hai是shi國guo產chan三san皮pi三san心xin小xiao麥mai實shi驗yan磨mo粉fen機ji,在zai試shi驗yan過guo程cheng中zhong的de研yan磨mo參can數shu(齒形角、斜度、齒頂等)和篩理參數(篩網孔徑配置、輔助清理配置和回轉半徑參數等)與生產中的工藝參數狀態不可能完全等同,導致生產出的產品品質(各理化及麵團特性指標)有著較大的差異。
03、小批量試生產
小批量生產,是從小試實驗、中試到工業化生產必經的過渡環節。產品批量生產前,安排使用所有正式生產工裝、過程、裝置、環境、設施和周期來生產適當的小批數量產品,以驗證產品設計的合理性和產品的可製造性。
04、減少研發各階段差異的對策
一、管理規範
任何一個開發團隊都有自己的管理體係。那麼為了減少研發試驗與生產加工結果的差異,就應該建立相對應的管理體係。
首先建立麵粉及其製品研發控製程序,通過開發計劃書、開發任務書、樣品試製記錄表、工藝方案、小批試製準備情況檢查表、xiaopishizhizongjiebaogaodengyixilieguochengkongzhifangfaguifanyanfaguochengdeguanlixingwei。tongshi,zaichanshengchayishi,tongguozhexiekongzhifangfajianzhachuwentichanshengdeyuanyin,bianyuhouxugongzuozhongdetiaozheng。meiyigejieduandegongzuojieshu,yaojishijinxingbiyaodezongjieyufenxi,bimianqizhonggengduodebuquedingxingwentidaidaoxiayiguochenggongzuozhong。
二、技術規範
在開發設計中,要預判可能產生的不確定因素,對於這些因素進行可靠的控製;按照生產設備與工藝的現狀進行工藝設計,試圖模仿可能實現的生產狀態,設計研發工藝,安排研發工藝,以期實現生產的“再現”,排除可能出現的差異。對於生產過程的控製,在工藝及操作技術規範時做出必要的要求,求得試驗與生產狀態的“一致性”。
另外,在開發試驗的全過程(小試、中試及小批量試生產)中,每組試驗的所有數據(包括一些暫時看起來用不上的數據和人們常常忽略的環境條件數據)一定要記錄清楚,為產生問題的係統分析做好數據積累。
三、設備規範
zaipeibeiyanfashebeishi,yaojinkenengyushengchanshebeidexiaoguoxiangduiying。jibianshiyanjieguochuxianchayi,yanfarenyuanyekeyitongguojingyanjinxingjiaozheng,duiyanfashiyanyushengchandejieguodechayizuochuyucexingtiaozheng。
來源:食品夥伴網食品研發創新服務中心
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