Scale-up produktu spożywczego / przewodnik ekspercki
Field guide / 01

Jak przejść od receptury kuchennej do produktu, który działa na produkcji

Wiele marek spożywczych dochodzi do ściany dokładnie w tym samym miejscu: produkt smakuje świetnie na stole testowym, ale rozpada się przy pierwszej partii próbnej. Nie dlatego, że pomysł był zły. Dlatego, że między kuchnią a produkcją przemysłową istnieje bezlitosna luka technologiczna, kosztowa i regulacyjna.

Technologia żywnościProces przemysłowyPrzewodnik ekspercki
Mapa ryzyka procesuScale-up
Od próby kuchennej do powtarzalnej produkcji przemysłowej Techniczny schemat pokazujący przejście przez parametry temperatury, czasu, mieszania i transferu do zbiornika przemysłowego oraz rozlewu. OD PROTOTYPU DO LINII / FUNKCJA PROCESU 01 / PRÓBA 02 / PARAMETRY 03 / PRODUKCJA SMAK / KONSYSTENCJA / REAKCJA BRAMKI PROCESOWE TEMPERATURACZASŚCINANIETRANSFER POWTARZALNOŚĆ / UZYSK / COGS ZASADA Nie kopiuj czynności. Zaprojektuj wynik procesu.
10 kgpróba kuchenna
1000 kgpartia przemysłowa

Skala zmienia fizykę, czas, transfer i ekonomię procesu.

Problem na hali

W kuchni partię można poprawić dodatkową porcją wody, dłuższym mieszaniem albo zmniejszeniem mocy grzania. Na hali taka improwizacja niszczy powtarzalność. Operator nie powinien produkować na podstawie wrażenia, że konsystencja „wygląda już dobrze”. Potrzebuje kolejności dozowania, zakresów temperatury, czasu i intensywności mieszania, metod pomiaru oraz kryteriów zatwierdzenia partii.

Spis treści

Receptura mówi, z czego składa się produkt. Proces technologiczny określa, jak wytwarzać go powtarzalnie.

To zasadnicza różnica.

Scale-up nie polega na przemnożeniu receptury

Jeżeli w próbie kuchennej wykorzystano 10 kilogramów surowców, nie oznacza to, że do przygotowania partii 1000 kilogramów wystarczy przemnożyć każdy składnik przez sto.

Rosną nie tylko ilości. Zmieniają się:

  • warunki wymiany ciepła,
  • czas mieszania,
  • rozkład sił ścinających,
  • czas dozowania surowców,
  • tempo odparowania,
  • obciążenie pomp i nalewarki,
  • czas przebywania produktu w instalacji,
  • sposób ogrzewania i chłodzenia,
  • retencja produktu w przewodach i urządzeniach.
Dziewięć zmiennych, które rosną razem ze skaląSchemat pokazuje, że wzrost wielkości partii zmienia wymianę ciepła, mieszanie, ścinanie, dozowanie, odparowanie, pompy, czas w instalacji, chłodzenie i retencję. Skala nie rośnie w jednej osiJEDEN WIĘKSZY WSAD = WIELE NOWYCH ZMIENNYCH 1000 kgPARTIA WYMIANA CIEPŁApowierzchnia / objętość MIESZANIEczas / obieg / ścinanie DOZOWANIEkolejność / tempo / hydratacja TRANSFERpompy / rurociągi RETENCJAprzewody / urządzenia / CIP CZASgrzanie / bufor / rozlew ODPAROWANIEbilans wody / stężenie CHŁODZENIEprofil / czas / środek wsadu
Mapa zmiennychNajpierw identyfikacja ryzyka, dopiero potem rezerwacja linii

W skali kuchennej człowiek może obserwować produkt przez cały czas i natychmiast zareagować. W produkcji przemysłowej trzeba wcześniej ustalić zakres, w którym proces ma przebiegać poprawnie.

Próba przemysłowa nie powinna być drogim eksperymentem. Ma potwierdzić założenia przygotowane wcześniej.

Garnek kontra kadź. Fizyka nie negocjuje

Powierzchnia nie rośnie tak szybko jak objętość

Przenoszenie ciepła można opisać uproszczonym równaniem:

= U × A × ΔT
strumień ciepła = przenikanie × powierzchnia × różnica temperatur
Pełny zapis źródłowy wzoru
Q˙=U×A×ΔT\dot{Q}=U \times A \times \Delta TQ˙​=U×A×ΔTgdzie:Q˙\dot{Q}Q˙​ oznacza strumień ciepła,UUU – całkowity współczynnik przenikania ciepła,AAA – rzeczywistą powierzchnię wymiany,ΔT\Delta TΔT – różnicę temperatur między produktem a medium grzewczym lub chłodzącym.
W jednym z opisanych porównań reaktorów stosunek powierzchni do objętości A:VA:VA:V wynosił:
  • 0,044 m²/l dla urządzenia laboratoryjnego o pojemności 1 l,
  • 0,0048 m²/l dla urządzenia pilotowego o pojemności 1000 l,
  • 0,0026 m²/l dla urządzenia produkcyjnego o pojemności 10 000 l.
Spadek stosunku powierzchni wymiany do objętości wraz ze skaląTrzy zbiorniki laboratoryjny, pilotowy i produkcyjny z porównaniem wartości A do V: 0,044, 0,0048 i 0,0026 metra kwadratowego na litr.Powierzchnia nie nadąża za objętościąA:V / WARTOŚCI POGLĄDOWE DLA PORÓWNANIA SKALI1 L / LAB0,044m²/l1000 L / PILOT0,0048m²/l10 000 L / PRODUKCJA0,0026m²/l
Wymiana ciepłaMniej powierzchni wymiany na każdy litr produktu

Nie są to wartości, które można bezpośrednio zastosować do każdej kadzi spożywczej. Pokazują jednak skalę zjawiska: wraz ze wzrostem urządzenia maleje powierzchnia wymiany przypadająca na jednostkę objętości. Rzeczywisty wynik zależy od konstrukcji płaszcza, geometrii dna, poziomu napełnienia, lepkości, mieszania i parametrów medium. Badanie dotyczące wpływu mieszania i wymiany ciepła na scale-up procesu.

Produkt znajdujący się przy płaszczu może ogrzewać się szybciej niż środek wsadu. Jeżeli mieszadło nie wymusza skutecznej cyrkulacji, pojawiają się lokalne przegrzania, obszary niedogrzane i różnice lepkości. Ustawienie właściwej temperatury na sterowniku nie potwierdza jeszcze, że cały produkt przeszedł wymagany proces.

Te same obroty nie oznaczają tych samych warunków

Ustawienie 500 obr./min w małym mieszalniku i 500 obr./min w dużej kadzi nie daje podobnego procesu.

Przy skalowaniu można próbować zachować między innymi:

  • prędkość końcówki mieszadła,
  • moc przypadającą na jednostkę objętości,
  • liczbę Reynoldsa,
  • czas mieszania,
  • poziom lokalnych naprężeń ścinających,
  • liczbę obiegów produktu przez strefę homogenizacji.

Nie da się automatycznie utrzymać wszystkich tych parametrów jednocześnie. Trzeba wybrać ten, który najlepiej opisuje funkcję procesu dla konkretnego produktu.

W emulsji ważne mogą być lokalne siły ścinające i czas przebywania w homogenizatorze. Przy zawiesinie – zdolność utrzymania cząstek w całej objętości. W produkcie o wysokiej lepkości trzeba sprawdzić, czy przepływ obejmuje ściany i dno, czy tylko strefę bezpośrednio przy mieszadle.

Takie same obroty nie oznaczają takiego samego mieszaniaPorównanie małego i dużego zbiornika pokazuje różnicę w prędkości końcówki mieszadła, cyrkulacji, martwych strefach i lokalnym ścinaniu. 500 obr./min ≠ ten sam procesOBROTY SĄ NASTAWĄ. PRODUKT ODCZUWA PRZEPŁYW I ŚCINANIE. MAŁY ZBIORNIKKRÓTKA DROGA OBIEGU DUŻY ZBIORNIKRYZYKO MARTWEJ STREFY
MieszanieDobieraj kryterium podobieństwa do funkcji produktu

Zasada scale-upu: nie przenosi się samych obrotów mieszadła. Przenosi się funkcję procesu i wymagany rezultat.

Zbiornik to dopiero początek linii

Cała droga produktu przez linię produkcyjnąSchemat przepływu od zbiornika przez pompę, wymiennik, bufor i nalewarkę do opakowania, z ryzykami ścinania, czasu, retencji i higieny.Zbiornik to dopiero początekKAŻDY MODUŁ DODAJE CZAS, ŚCINANIE, RETENCJĘ LUB RYZYKO HIGIENICZNEZBIORNIKmieszanie / grzaniePOMPAlokalne ścinanieWYMIENNIKhistoria cieplnaBUFORczas / sedymentacjaROZLEWdokładność / pianaPRODUKT MUSI PRZEJŚĆ CAŁĄ LINIĘ BEZ UTRATY SPECYFIKACJI
Mapa instalacjiOceniaj urządzenia jako jeden system

Produkt po przygotowaniu nie znika ze zbiornika prosto do opakowania. Może przejść przez pompę, rurociągi, zawory, filtr, wymiennik, zbiornik buforowy i nalewarkę.

Każdy z tych elementów oddziałuje na produkt.

Pompa dobrana wyłącznie na podstawie wydajności może być niewłaściwa dla emulsji, produktu z cząstkami albo układu o wysokiej lepkości. Zbyt intensywne lokalne ścinanie może zmienić strukturę. Zbyt mała prędkość przepływu może powodować sedymentację lub problemy z opróżnianiem przewodu.

Do tego dochodzą kwestie higieniczne. Konstrukcja instalacji wpływa na możliwość opróżnienia, skuteczność CIP, ryzyko pozostawania produktu w martwych strefach oraz czas potrzebny na zmianę asortymentu. Jeżeli nowa receptura wprowadza alergen, może zmienić kolejność produkcji i zakres weryfikacji mycia. To wpływa nie tylko na bezpieczeństwo. Wpływa też na koszt.

Pięć błędów, które psują pierwszą partię przemysłową

1. Surowce bez kwalifikacji technologicznej

Startup często zaczyna od surowca ocenianego przez smak, cenę i dostępność. Produkcja potrzebuje jeszcze jednego elementu: powtarzalności funkcjonalnej.

Dwie partie koncentratu owocowego mogą różnić się ekstraktem, pH, barwą i udziałem frakcji nierozpuszczalnej. Mąki o tej samej nazwie handlowej mogą mieć inne parametry wiązania wody i budowania struktury. Przyprawy różnią się intensywnością, uziarnieniem, czystością mikrobiologiczną oraz zawartością składników odpowiadających za smak.

Jeżeli dopuszczalnych zakresów nie zapisano, proces zaczyna zmieniać się razem z surowcem.

Specyfikacja nie powinna ograniczać się do nazwy handlowej, wykazu składników i informacji o alergenach. Dla surowców wpływających na proces trzeba określić parametry funkcjonalne oraz metody ich pomiaru.

Kwalifikacja dostawcy może obejmować:

  • zatwierdzoną specyfikację surowca,
  • ocenę systemu jakości i bezpieczeństwa,
  • dokumentację partii odpowiednią do poziomu ryzyka,
  • kontrolę przyjęcia,
  • próbę technologiczną,
  • zasady postępowania z partią niespełniającą wymagań,
  • alternatywne źródło zaopatrzenia.

Nie każdy parametr musi być badany przy każdej dostawie. Zakres kontroli powinien wynikać z analizy ryzyka, historii współpracy oraz wpływu surowca na proces i produkt.

Osobnym surowcem jest woda. Jej twardość, pH, przewodność i jakość mikrobiologiczna mogą wpływać na hydratację składników, zachowanie hydrokoloidów, smak oraz stabilność procesu. Tymczasem w wielu recepturach występuje ona jako pozycja bez jakiejkolwiek specyfikacji.

To błąd.

2. Receptura zamiast dokumentacji technologicznej

„Mamy recepturę” – to zdanie często pada na początku projektu.

Po sprawdzeniu okazuje się, że firma posiada listę składników w gramach, kilka notatek z prób i instrukcję: „mieszać do uzyskania odpowiedniej konsystencji”.

Taki materiał nie wystarcza do prowadzenia powtarzalnej produkcji.

Pełna dokumentacja powinna określać:

  • recepturę procentową z tolerancjami,
  • masy dla określonej wielkości partii,
  • kolejność i sposób dozowania,
  • temperaturę surowców i produktu,
  • czas oraz intensywność mieszania,
  • moment rozpoczęcia pomiaru czasu procesu,
  • zasady kontroli odparowania,
  • sposób pobierania próbek,
  • metody pomiaru,
  • kryteria zatwierdzenia partii,
  • sposób postępowania po przekroczeniu ustalonego zakresu.

Parametr bez metody pomiaru może być bezużyteczny.

Lepkość zależy między innymi od temperatury próbki, użytego wrzeciona, prędkości obrotowej, czasu stabilizacji oraz historii ścinania. Dwa laboratoria mogą otrzymać różne wyniki dla tego samego produktu, jeżeli nie stosują tej samej metody.

Podobnie jest z pH w produkcie niejednorodnym. Trzeba określić sposób przygotowania próbki, temperaturę pomiaru i czas potrzebny do osiągnięcia równowagi.

Producent nie może odtwarzać produktu na podstawie opowieści. Opowieść nie zapewni zgodności partii numer czterdzieści, wykonywanej przez inną zmianę i z nowej dostawy surowców.

3. Założenie, że smak i struktura przetrwają scale-up

Nie przetrwają automatycznie.

Wraz ze skalą zmienia się historia cieplna i mechaniczna produktu. Wydłuża się dozowanie, grzanie, transfer, oczekiwanie na rozlew i chłodzenie. Pojawiają się pompy, zawory oraz zbiorniki buforowe, których nie było podczas próby kuchennej.

Historia produktu wydłuża się wraz ze skaląOś czasu porównuje krótką próbę laboratoryjną z procesem przemysłowym obejmującym dozowanie, grzanie, bufor, transfer, rozlew i chłodzenie. Produkt pamięta całą historię procesuCZAS + TEMPERATURA + ŚCINANIE = STRUKTURA PO ROZLEWIE PRÓBA KUCHENNAMIESZANIE + GRZANIE LINIA PRZEMYSŁOWA DOZOWANIEGRZANIEBUFORTRANSFERROZLEWCHŁODZENIE STARTPRODUKT W OPAKOWANIU
Historia cieplna i mechanicznaOceniaj produkt po całej linii, nie tylko w zbiorniku

Emulsje

Majonez lub sos emulsyjny może być gęsty bezpośrednio po przygotowaniu i mimo to nie zachować stabilności podczas planowanego okresu obrotu.

Na wynik wpływają:

  • sposób przygotowania fazy wodnej,
  • stopień uwodnienia emulgatorów i stabilizatorów,
  • temperatura obu faz,
  • szybkość dozowania tłuszczu,
  • udział fazy rozproszonej,
  • parametry homogenizacji,
  • temperatura po homogenizacji,
  • transport do nalewarki.

Ocena „na oko” bezpośrednio po produkcji nie wystarcza. Trzeba sprawdzić produkt po przejściu przez całą linię i podczas przechowywania.

Produkty gotowane

Dłuższe ogrzewanie i inne warunki parowania zmieniają bilans wody. Wraz z odparowaniem rośnie stężenie soli, kwasów, cukrów oraz składników zagęszczających.

Produkt może wyjść za gęsty, za słony albo zbyt kwaśny, mimo że wszystkie surowce odważono zgodnie z recepturą.

Przy składnikach wrażliwych termicznie może dojść do utraty świeżych nut aromatycznych, zmiany barwy lub dalszego pęcznienia skrobi podczas oczekiwania na rozlew.

Nie jest to wada receptury rozumianej jako lista składników. To wada projektu procesu.

Napowietrzenie

Niewłaściwa geometria mieszadła, powstający lej albo praca przy zbyt małym poziomie napełnienia mogą wprowadzać powietrze do produktu.

Zmieniają się wtedy:

  • gęstość,
  • dokładność dozowania objętościowego,
  • wygląd powierzchni,
  • podatność na utlenianie,
  • zachowanie podczas napełniania.

Rozwiązaniem nie zawsze będzie zmniejszenie obrotów. Czasami trzeba zmienić kolejność dozowania, poziom napełnienia, rodzaj mieszadła albo zastosować odpowietrzanie.

4. Trwałość i bezpieczeństwo projektowane po opracowaniu smaku

Najpierw powstaje receptura. Później wybierane jest opakowanie. Następnie do projektu dopisywane jest dwanaście miesięcy trwałości w temperaturze otoczenia. Na końcu ktoś zleca pomiar pH i aktywności wody.

Ta kolejność odwraca logikę rozwoju produktu.

Trwałość należy projektować od początkuPorównanie błędnej kolejności rozwoju produktu z prawidłową kolejnością zaczynającą się od dystrybucji, ryzyka, opakowania i procesu. Trwałość nie jest dopiskiem na końcu projektuKOLEJNOŚĆ DECYZJI ZMIENIA RECEPTURĘ I TECHNOLOGIĘ BŁĘDNA KOLEJNOŚĆSMAKOPAKOWANIE12 MIESIĘCY PRAWIDŁOWA KOLEJNOŚĆDYSTRYBUCJAtemperatura / czasRYZYKOOPAKOWANIEPROCESRECEPTURA WALIDACJA
Projekt trwałościNajpierw wymagania, potem zamknięcie receptury

Warunki dystrybucji, trwałość, opakowanie i zakładany proces powinny być ustalone przed zamknięciem receptury. Produkt przeznaczony do obrotu w temperaturze otoczenia wymaga innej strategii niż produkt chłodzony. Sterylizacja, pasteryzacja, hot-fill i aseptyczny rozlew nie są wariantami tej samej operacji.

pH i aktywność wody nie stanowią samodzielnej gwarancji bezpieczeństwa. Trzeba rozpatrywać je razem ze składem, procesem, temperaturą przechowywania, mikroflorą, opakowaniem i ryzykiem wtórnego zanieczyszczenia.

Wartość pH 4,6 jest istotną granicą technologiczną w odniesieniu do określonych produktów kwaszonych i niskokwasowych pakowanych hermetycznie. Nie jest jednak uniwersalnym celem dla każdego sosu, dania gotowego czy przetworu. FDA używa pH 4,6 i awa_waw​ 0,85 w definicjach acidified foods oraz low-acid canned foods. Są to definicje regulacyjne dotyczące określonych kategorii i rynku amerykańskiego, a nie gotowa instrukcja dla każdego produktu w Polsce.

Na rynku Unii Europejskiej projekt musi uwzględniać między innymi rozporządzenie (WE) nr 2073/2005 dotyczące kryteriów mikrobiologicznych. Dla żywności gotowej do spożycia może być potrzebna ocena możliwości wzrostu Listeria monocytogenes.

Nie należy przy tym zamiennie traktować wszystkich badań przechowalniczych. Wytyczne EURL wskazują, że challenge test może służyć do oceny potencjału lub szybkości wzrostu drobnoustroju w zadanych warunkach, natomiast durability study opiera się na naturalnie występującym zanieczyszczeniu i ma przede wszystkim charakter weryfikacyjny. Rodzaj badań dobiera się do produktu oraz wyniku analizy zagrożeń.

Badania przyspieszone także nie zastępują automatycznie badań prowadzonych w rzeczywistych warunkach. Model przyspieszony wymaga uzasadnionej zależności między parametrem przyspieszającym a mechanizmem pogorszenia produktu.

W produkcie wieloskładnikowym trzeba dodatkowo ocenić migrację wilgoci. Chrupiący element umieszczony w wilgotnej matrycy może zmięknąć po kilku tygodniach, choć w dniu produkcji przejdzie ocenę bez uwag.

To wada projektu. Nie magazynu.

5. Kalkulacja bez bilansu procesu

Wiele firm zna koszt surowców, ale nie zna kosztu wytworzenia. To dwie różne wartości.

Jeżeli kalkulacja nie uwzględnia odparowania, produktu pozostającego w instalacji, strat rozruchowych, czasu zajęcia linii, odrzutów opakowań i mycia, wyliczony COGS jest niepełny.

Straty mogą powstawać podczas:

  • pierwszego napełnienia przewodów,
  • transferów między zbiornikami,
  • filtracji,
  • opróżniania urządzeń,
  • odpowietrzania,
  • rozruchu i zatrzymania nalewarki,
  • pobierania próbek,
  • odrzutu opakowań niespełniających wymagań,
  • przygotowania instalacji do CIP.

Nie istnieje jedna prawidłowa wartość uzysku dla wszystkich linii. Wynik zależy od wielkości partii, długości przewodów, liczby transferów, lepkości, konstrukcji zbiorników, sposobu opróżniania i organizacji rozlewu.

Uzysk można opisać następująco:

Uzysk = produkt zgodny ÷ wsad × 100%
bilans masy procesu
Pełny zapis źródłowy wzoru
Uzysk=masa prawidłowego produktu zapakowanegomasa wsadu procesowego×100%\text{Uzysk}=\frac{\text{masa prawidłowego produktu zapakowanego}}{\text{masa wsadu procesowego}}\times100\%Uzysk=masa wsadu procesowegomasa prawidłowego produktu zapakowanego​×100%

Jak uzysk wpływa na koszt jednostkowy

Przyjmijmy modelowy przykład:

  • wsad: 1000 kg,
  • koszt surowców: 12 000 zł,
  • zapakowany produkt zgodny: 950 kg,
  • uzysk: 95%.

Teoretyczny koszt surowców przy uzysku 100% wynosi 12,00 zł/kg. Przy uzysku 95% wynosi już:

12 000 zł ÷ 950 kg = 12,63 zł/kg
koszt surowca po uwzględnieniu uzysku
Pełny zapis źródłowy wzoru
12 000 zł950 kg=12,63 zł/kg\frac{12\,000\ \text{zł}}{950\ \text{kg}}=12{,}63\ \text{zł/kg}950 kg12000 zł​=12,63 zł/kg
Wpływ uzysku na koszt jednostkowyPorównanie uzysku sto procent i dziewięćdziesiąt pięć procent pokazuje wzrost kosztu surowcowego z 12 do 12,63 złotego za kilogram.Mniej uzysku = wyższy koszt jednostkowyMODEL / 1000 KG WSADU / 12 000 ZŁ SUROWCÓW100% UZYSKU1000 kg produktu12,00 zł/kg95% UZYSKU950 kg produktu12,63 zł/kg−5 P.P. UZYSKU≈ +5,3% kosztu
Bilans procesuStrata produktu = realny wzrost COGS

Sama utrata pięciu punktów procentowych uzysku podnosi koszt surowcowy jednego kilograma o około 5,3%. Nie uwzględniliśmy jeszcze opakowania, pracy, energii, badań, kosztu linii ani zagospodarowania odpadu.

To przykład obliczeniowy, a nie założenie, że każda instalacja pracuje z uzyskiem 95%.

Pełny model powinien obejmować także czas. Jeżeli kadź przygotowuje wsad szybciej, niż nalewarka jest w stanie go odebrać, produkt pozostaje w zbiorniku buforowym. Nadal reaguje na temperaturę, czas i ścinanie, a nalewarka staje się wąskim gardłem całego procesu.

Checklista przed pierwszą próbą przemysłową

ObszarCo musi być ustaloneDowód przed wejściem na halę
Brief produktuKategoria, rynek, warunki dystrybucji, trwałość, opakowanie i koszt docelowyZatwierdzony brief technologiczny
RecepturaSkład w % m/m, tolerancje, przeliczenie na partię i założenia dotyczące bilansu wodyWersjonowana karta receptury
SurowceParametry funkcjonalne, wymagania jakościowe i mikrobiologiczne, status dostawcówSpecyfikacje oraz dokumentacja partii przeznaczonych do próby
Woda procesowaParametry istotne dla produktu i procesuSpecyfikacja lub aktualne wyniki badań
InstalacjaPojemność robocza, typ mieszadła, grzanie, chłodzenie, homogenizacja, pompy, transfer i rozlewKarta urządzeń lub dane producenta kontraktowego
ProcesKolejność dozowania, temperatury, czasy, zakresy mieszania i punkty pobierania próbekSchemat procesu i karta parametrów
Bilans masowyWsady, odparowanie, transfery, retencja, planowany uzysk i straty rozruchoweWstępny bilans masy
Bilans czasuDozowanie, grzanie, przetrzymanie, chłodzenie, transfer, rozlew i mycieHarmonogram partii
Proces cieplnyProfil temperatury i czasu, sposób pomiaru, chłodzenie i metoda walidacjiProjekt procesu oraz plan rejestracji danych
Produkt gotowyZakresy pH, aᵥ, ekstraktu, gęstości, lepkości i cech organoleptycznychSpecyfikacja z metodami pomiaru
OpakowanieBarierowość, szczelność, zamknięcie, headspace i zgodność z procesemSpecyfikacja oraz test napełniania
BezpieczeństwoAnaliza zagrożeń i parametry sterujące zidentyfikowanym ryzykiemZaktualizowany HACCP lub dokument równoważny
TrwałośćPlan badań fizykochemicznych, mikrobiologicznych, sensorycznych i opakowaniowychHarmonogram z kryteriami oceny
ZnakowanieNazwa, skład, alergeny, QUID, warunki przechowywania i pozostałe informacje obowiązkoweProjekt zweryfikowany według rozporządzenia (UE) nr 1169/2011
Próba przemysłowaKryteria zaliczenia, zakres pomiarów, odpowiedzialności i obsługa odchyleńPodpisany protokół próby
EkonomiaUzysk, czas cyklu, koszt surowców, konwersji, opakowania, badań i stratKalkulacja COGS dla kilku wariantów uzysku
Pełny zapis źródłowy tabeli
ObszarCo musi być ustaloneDowód przed wejściem na halęBrief produktuKategoria, rynek, warunki dystrybucji, trwałość, opakowanie i koszt docelowyZatwierdzony brief technologicznyRecepturaSkład w % m/m, tolerancje, przeliczenie na partię i założenia dotyczące bilansu wodyWersjonowana karta recepturySurowceParametry funkcjonalne, wymagania jakościowe i mikrobiologiczne, status dostawcówSpecyfikacje oraz dokumentacja partii przeznaczonych do próbyWoda procesowaParametry istotne dla produktu i procesuSpecyfikacja lub aktualne wyniki badańInstalacjaPojemność robocza, typ mieszadła, grzanie, chłodzenie, homogenizacja, pompy, transfer i rozlewKarta urządzeń lub dane producenta kontraktowegoProcesKolejność dozowania, temperatury, czasy, zakresy mieszania i punkty pobierania próbekSchemat procesu i karta parametrówBilans masowyWsady, odparowanie, transfery, retencja, planowany uzysk i straty rozruchoweWstępny bilans masyBilans czasuDozowanie, grzanie, przetrzymanie, chłodzenie, transfer, rozlew i mycieHarmonogram partiiProces cieplnyProfil temperatury i czasu, sposób pomiaru, chłodzenie i metoda walidacjiProjekt procesu oraz plan rejestracji danychProdukt gotowyZakresy pH, awa_w
aw
​, ekstraktu, gęstości, lepkości i cech organoleptycznychSpecyfikacja z metodami pomiaruOpakowanieBarierowość, szczelność, zamknięcie, headspace i zgodność z procesemSpecyfikacja oraz test napełnianiaBezpieczeństwoAnaliza zagrożeń i parametry sterujące zidentyfikowanym ryzykiemZaktualizowany HACCP lub dokument równoważnyTrwałośćPlan badań fizykochemicznych, mikrobiologicznych, sensorycznych i opakowaniowychHarmonogram z kryteriami ocenyZnakowanieNazwa, skład, alergeny, QUID, warunki przechowywania i pozostałe informacje obowiązkoweProjekt zweryfikowany według rozporządzenia (UE) nr 1169/2011Próba przemysłowaKryteria zaliczenia, zakres pomiarów, odpowiedzialności i obsługa odchyleńPodpisany protokół próbyEkonomiaUzysk, czas cyklu, koszt surowców, konwersji, opakowania, badań i stratKalkulacja COGS dla kilku wariantów uzysku

Puste pole w tej tabeli pokazuje, gdzie najłatwiej pojawi się niekontrolowana zmienna.

Jak powinna przebiegać pierwsza próba przemysłowa

Dobra próba nie zaczyna się od uruchomienia mieszadła. Zaczyna się od krótkiego spotkania zespołu.

Próba przemysłowa jako proces decyzyjnyPięć etapów próby: odprawa, produkcja, pobieranie próbek, ocena kryteriów i decyzja. Próba ma kończyć się decyzją, nie opiniąKAŻDY ETAP MUSI ZOSTAWIĆ DANE I ODPOWIEDZIALNOŚĆ 01ODPRAWAwersje / role 02PROCESparametry / zapis 03PRÓBKIpoczątek / środek / koniec 04KRYTERIAwynik / odchylenie 05DECYZJAakceptuj / popraw / powtórz
Protokół próbyJedna zmiana naraz, pełny zapis odchyleń

Przed rozpoczęciem trzeba potwierdzić:

  • właściwe wersje receptury i instrukcji,
  • numery partii surowców,
  • gotowość oraz czystość instalacji,
  • status wzorcowania wyposażenia pomiarowego,
  • miejsca i godziny pobierania próbek,
  • odpowiedzialność za decyzje procesowe,
  • sposób rejestrowania odchyleń,
  • status produktu po zakończeniu próby.

Próbki powinny reprezentować proces. W zależności od produktu mogą być pobierane ze zbiornika, po homogenizacji, po wymienniku oraz z początku, środka i końca rozlewu.

Nie należy jednocześnie zmieniać kilku parametrów tylko dlatego, że wynik odbiega od oczekiwań. Po zmianie temperatury, czasu, ilości wody i prędkości mieszania nie da się ustalić, która korekta wpłynęła na rezultat.

Każda zmiana podczas próby musi zostać zapisana. Dotyczy to również dolewania wody, wydłużania mieszania, zmiany nastawy urządzenia i decyzji o przerobie produktu.

Po próbie nie wystarcza stwierdzenie: „partia wyszła”. Trzeba porównać wyniki z wcześniej ustalonymi kryteriami i zdecydować:

  • które założenia zostały potwierdzone,
  • które wymagają zmiany,
  • czy dokumentacja odzwierciedla rzeczywisty proces,
  • czy potrzebna jest kolejna próba,
  • czy można rozpocząć badania trwałości na produkcie reprezentatywnym dla docelowej produkcji.

Próba przemysłowa nie służy do ratowania produktu metodą prób i błędów. Ma dostarczyć danych potrzebnych do podjęcia decyzji.

Receptura, proces i etykieta muszą być jedną wersją produktu

Zmiana surowca, jego udziału, dostawcy albo procesu może mieć konsekwencje wykraczające poza technologię.

Receptura, proces i etykieta muszą mieć wspólną wersjęTrzy połączone dokumenty — receptura, proces i etykieta — prowadzą do jednego zatwierdzonego produktu. Jedna zmiana może uruchomić trzy aktualizacjeWERSJA PRODUKTU MUSI BYĆ SPÓJNA W KAŻDYM DOKUMENCIE 01RECEPTURA02PROCES03ETYKIETA JEDEN ZATWIERDZONY PRODUKT
Kontrola wersjiTechnologia i oznakowanie nie mogą żyć osobno

Może zmienić:

  • kolejność składników,
  • wartość QUID,
  • deklarowane alergeny,
  • wartość odżywczą,
  • nazwę produktu,
  • możliwość zastosowania oświadczenia,
  • warunki przechowywania,
  • zakładany okres trwałości.

Treści etykiety nie powinny być ostatecznie zatwierdzane na podstawie wersji laboratoryjnej, jeżeli receptura i proces przemysłowy nadal się zmieniają. Ocenę oznakowania trzeba powiązać z zatwierdzoną recepturą, specyfikacjami surowców, dokumentacją alergenową oraz danymi produktu gotowego.

Szczególnej ostrożności wymagają oświadczenia żywieniowe, zdrowotne i dobrowolne komunikaty takie jak „naturalny”, „bez konserwantów” czy „clean label”. Nie powinny być obiecywane przed oceną podstawy prawnej i technicznej.

Kiedy zewnętrzny technolog chroni budżet projektu

Nie każdy produkt wymaga prowadzenia przez zewnętrznego technologa od pierwszego pomysłu do premiery. Jeżeli firma ma doświadczony dział R&D, kompletną dokumentację i producenta znającego daną kategorię, część prac może wykonać samodzielnie.

Wsparcie zewnętrzne jest szczególnie uzasadnione:

Przed wyborem producenta kontraktowego

Pojemność zbiornika nie wystarcza do oceny możliwości zakładu. Trzeba sprawdzić mieszanie, grzanie, chłodzenie, transfer, rozlew, ograniczenia higieniczne, minimalną wielkość partii i możliwości kontrolowania procesu.

Przed zamówieniem surowców z wysokim MOQ

Błąd w specyfikacji może oznaczać zakup zapasu, którego nie da się wykorzystać w docelowym produkcie albo komunikacji marketingowej.

Przy wejściu w nową kategorię

Emulsje, zawiesiny, układy wielofazowe, produkty o wysokiej lepkości i żywność wymagająca precyzyjnego procesu cieplnego nie wybaczają przypadkowych parametrów.

Po nieudanym pilotażu

Trzeba oddzielić objaw od przyczyny. Jednoczesna zmiana receptury, urządzenia i parametrów procesu zwykle prowadzi do kolejnego kosztownego zgadywania.

Gdy nie domyka się COGS

Tańszy surowiec nie zawsze jest najlepszym rozwiązaniem. Większy efekt może dać poprawa uzysku, skrócenie cyklu, ograniczenie retencji albo lepsze wykorzystanie linii.

Przy przeniesieniu produktu do innego zakładu

Transfer do nowego producenta jest kolejnym scale-upem, nawet gdy wielkość partii pozostaje podobna. Zmieniają się urządzenia, geometria, pompy, wymienniki, rozlew i organizacja pracy.

Scale-up produktu z BW Food Consulting

Konwersja produkcji ze skali laboratoryjnej na przemysłową jest jednym z głównych obszarów działalności BW Food Consulting.

Zakres prac może obejmować:

  • audyt receptury i założeń procesu,
  • identyfikację parametrów wpływających na produkt,
  • ocenę surowców i specyfikacji,
  • przygotowanie dokumentacji technologicznej,
  • analizę instalacji producenta,
  • opracowanie bilansu masowego,
  • przygotowanie protokołu próby,
  • wsparcie podczas wdrożenia,
  • analizę wyników i odchyleń.

Celem nie jest mechaniczne odtworzenie czynności wykonywanych w kuchni. Celem jest opracowanie procesu, który pozwala osiągnąć ustalone parametry produktu w dostępnej instalacji i przy akceptowalnym koszcie.

Zanim zarezerwujesz linię, sprawdź ryzyko

Jedna nieudana partia może oznaczać zmarnowane surowce i opakowania, zajęty slot produkcyjny, dodatkową pracę, badania, utylizację oraz przesuniętą premierę.

Nie każdego problemu można uniknąć na etapie dokumentacji. Można jednak wcześniej wykryć brak danych, błędne założenia i niedopasowanie produktu do instalacji.

Przed konsultacją warto przygotować:

  • aktualną recepturę,
  • planowaną wielkość partii,
  • docelową trwałość i warunki przechowywania,
  • informacje o opakowaniu,
  • dane dostępnej instalacji,
  • zakładany koszt produktu,
  • wyniki dotychczasowych prób.

Na tej podstawie można ustalić, które obszary wymagają sprawdzenia przed zakupem pełnego wsadu i rezerwacją hali.

Zarezerwuj konsultację z BW Food Consulting przed pierwszą próbą przemysłową. Sprawdzimy recepturę, założenia procesu i dostępne dane oraz wskażemy ryzyka wymagające rozwiązania przed wejściem na linię.

Zarezerwuj konsultację

W scale-upie najdroższy bywa nie sam błąd technologiczny. Najdroższe jest wejście w ten błąd z pełnym budżetem.

Najczęstsze pytania o skalowanie produktu spożywczego

Czy wystarczy przemnożyć recepturę przez wielkość partii?

Nie. Przeliczenie składników jest tylko jednym elementem. Trzeba uwzględnić mieszanie, wymianę ciepła, odparowanie, transfer, czas procesu, straty instalacyjne, rozlew oraz możliwości urządzeń.

Jakie dokumenty są potrzebne producentowi kontraktowemu?

Minimum stanowią wersjonowana receptura, schemat procesu, parametry operacyjne, specyfikacje surowców i produktu, kryteria odbioru oraz protokół próby. Zakres zależy od kategorii produktu i odpowiedzialności ustalonej w umowie.

Czy udana próba przemysłowa potwierdza termin trwałości?

Nie. Próba może potwierdzić możliwość wykonania produktu i osiągnięcie parametrów początkowych. Trwałość wymaga odpowiednio zaprojektowanych badań uwzględniających produkt, opakowanie i przewidywane warunki dystrybucji.

Ile prób potrzeba przed wdrożeniem?

Nie ma jednej liczby właściwej dla wszystkich produktów. Zależy to od złożoności receptury, różnicy między urządzeniami, kompletności danych oraz wyniku poprzednich prób. Każda kolejna próba powinna odpowiadać na konkretne pytanie technologiczne.

Czy producent kontraktowy może sam wykonać scale-up?

Może zapewniać doświadczenie związane ze swoją instalacją i kategorią produktu. Marka nadal powinna jednoznacznie ustalić recepturę, wymagania produktu, odpowiedzialności, kryteria zatwierdzenia oraz prawa do dokumentacji i know-how.