記得三年前在我江蘇一家飲料廠，廠里的工程師盯著生產(chǎn)線的監(jiān)控屏直拍大腿：實(shí)驗(yàn)室里穩(wěn)定得像塊石頭的乳酸菌飲料，到了2噸罐里怎么就成了“分層大戶(hù)”，上層清得能照見(jiàn)人，下層稠得像漿糊。旁邊的老廠長(zhǎng)嘆了句：“小試看配方，大試看良心，量產(chǎn)看命？”
其實(shí)哪是看命啊。從燒杯里的500毫升到車(chē)間里的5000升，食品工藝放大從來(lái)不是“乘以10000”那么簡(jiǎn)單。
那些讓食品研發(fā)人在車(chē)間熬夜、在會(huì)議室掉頭發(fā)的“致命細(xì)節(jié)”，往往藏在看似不起眼的地方。今天我就掏掏心窩子，說(shuō)說(shuō)我們踩過(guò)的坑、救過(guò)的場(chǎng)，給同行們提個(gè)醒。
為啥工藝放大總讓人頭疼？
不是我們技術(shù)不行，是這事兒本身就“不講理”。實(shí)驗(yàn)室里的小燒杯、30升小罐，和車(chē)間里的噸級(jí)設(shè)備比，根本不是一個(gè)“世界”：
首先就說(shuō)罐子大小吧，小罐的“皮膚”（表面積）相對(duì)體積來(lái)說(shuō)特別大，傳熱快得很；換成大罐，“皮膚”不夠用了，熱量想傳到中心，得等半天。
再是實(shí)驗(yàn)室的攪拌槳轉(zhuǎn)300轉(zhuǎn)，物料能攪得勻勻的；大罐里槳葉直徑翻了10倍，再轉(zhuǎn)300轉(zhuǎn)，那剪切力能把顆粒打碎成渣。
就更別說(shuō)原料了，小試時(shí)挑的都是最好的那批芒果，到了量產(chǎn)，從海南、廣西、云南來(lái)的芒果堆成山，甜度、酸度差一點(diǎn)，工藝就跟著“跑偏”。
說(shuō)白了，放大就是和“非線性”較勁——你以為按比例調(diào)參數(shù)就行，實(shí)際早就乾坤大挪移了。
我遇到的坑1：
傳熱掉鏈子——大罐里的“溫差陷阱”
先舉個(gè)我栽的大跟頭。一次北方有家做巴氏奶的廠子，小試時(shí)用50升罐，63℃保持30分鐘，殺菌效果剛好。換了5噸罐，還按30分鐘來(lái)，結(jié)果第一批貨抽檢，有兩罐的中心溫度才58℃，微生物超標(biāo)，直接銷(xiāo)毀了3噸奶。后來(lái)又矯枉過(guò)正，延長(zhǎng)到40分鐘，奶里一股子“煮糊了”的味，超市全給退回來(lái)了。
為啥會(huì)這樣呢？是因?yàn)樾」蘩铮?3℃的熱水圍著罐壁轉(zhuǎn)，10分鐘就能讓中心溫度達(dá)標(biāo)；但5噸罐的“表面積/體積比”是50升罐的1/20，熱量像擠公交車(chē)似的，半天到不了中心。更糟的是，大罐攪拌沒(méi)調(diào)好，罐底溫度都65℃了，罐頂還停在55℃，等于一半物料沒(méi)殺透，一半已經(jīng)快被煮壞了。
去年我們幫一家植物蛋白廠解決了類(lèi)似問(wèn)題。我們沒(méi)急著調(diào)時(shí)間，而是先做了個(gè)“熱穿透測(cè)試”：在中試罐（和大生產(chǎn)罐長(zhǎng)得幾乎一樣）里的不同位置放了溫度傳感器，特別是最中間（冷點(diǎn)），記錄溫度隨時(shí)間的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大罐的冷點(diǎn)溫度比小罐晚8分鐘才達(dá)標(biāo)。
后來(lái)的招兒也實(shí)在：
1）換了帶刮板的攪拌槳，讓物料在罐里“翻得更勤”，溫度梯度從原來(lái)的5℃降到1℃以?xún)?nèi)；
2）算準(zhǔn)“F值”（殺菌效果的核心指標(biāo)），不是卡死30分鐘，而是根據(jù)冷點(diǎn)溫度曲線，算夠殺菌效果需要的時(shí)間；
3）給熱媒管道加了個(gè)精密控制閥，蒸汽流量波動(dòng)從±5%壓到±1%，溫度穩(wěn)多了。
我遇到的坑2：
混合和剪切——溫柔攪拌變“暴力拆遷”
有一家浙江的沙拉醬企業(yè)，小試時(shí)用實(shí)驗(yàn)室均質(zhì)機(jī)，300bar壓力打出來(lái)的醬，細(xì)膩得能抹面包。到了車(chē)間，用同款大均質(zhì)機(jī)，還是300bar，結(jié)果醬里的油脂全“跑”出來(lái)了，倒在盤(pán)子里能浮起一層油花。
后來(lái)去看，我發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室均質(zhì)機(jī)的流量是10升/小時(shí)，車(chē)間的是500升/小時(shí)，雖然壓力一樣，但物料在均質(zhì)閥里的“受力時(shí)間”差了50倍——小試時(shí)是“溫柔按摩”，大生產(chǎn)成了“重拳出擊”，把乳化顆粒全打碎了。
還有個(gè)更糟的的例子。山東一家做果粒橙的廠子，小試時(shí)攪拌轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)，果粒完整度能保持90%。大罐攪拌槳直徑從20cm換成120cm，還開(kāi)200轉(zhuǎn)，葉尖速度（決定剪切力的關(guān)鍵）從6m/s飆到37m/s，果粒全被打成了“果泥”，消費(fèi)者投訴“說(shuō)好的果粒呢？”
所以，別光看“轉(zhuǎn)速”，得盯“葉尖線速度”和“單位體積功率”。我們給果粒橙廠的方案是：把轉(zhuǎn)速降到50轉(zhuǎn)，葉尖速度回到6m/s，同時(shí)換了錨式槳（比渦輪槳溫柔），再加了個(gè)導(dǎo)流筒，讓果粒別總往槳葉邊上跑。最后果粒完整度保住了85%，總算過(guò)關(guān)。
對(duì)沙拉醬這種怕“暴力”的，我們?cè)囘^(guò)“分步均質(zhì)”：先100bar打一遍，再200bar打一遍，比一次300bar的效果好太多，乳化穩(wěn)定性能多撐3個(gè)月。
我遇到的坑3：
傳質(zhì)拖后腿——氧氣和氣體的“調(diào)皮把戲”
去年我們幫一家酸奶廠救場(chǎng)。他們小試時(shí)5升發(fā)酵罐，溶氧控制在20%，菌長(zhǎng)得特別好，酸度夠、風(fēng)味足。換了10噸罐，溶氧怎么都上不去，掉到5%以下，菌像“餓了肚子”，產(chǎn)酸量降了30%，風(fēng)味寡淡得像白開(kāi)水。
半夜爬起來(lái)看設(shè)備，發(fā)現(xiàn)大罐的曝氣頭堵了一半，氣泡比小試時(shí)大了3倍，氧氣根本溶不進(jìn)去。更麻煩的是，大罐太深，底部壓力大，氣泡到不了液面就破了，等于白通氣。
還遇見(jiàn)過(guò)一個(gè)碳酸飲料的例子。企業(yè)小試時(shí)用搖瓶加氣，CO2溶解度剛好。到了生產(chǎn)線，脫氣罐沒(méi)調(diào)好，料液里的空氣沒(méi)排干凈，灌裝機(jī)一加壓，瓶子“砰砰”炸了好幾個(gè)，車(chē)間師傅都不敢站旁邊。
怎么治？
酸奶廠的問(wèn)題，我們換了“傘形曝氣頭”，氣泡碎成原來(lái)的1/5，再把攪拌槳換成“自吸式”，能把液面的氧氣卷到罐底，溶氧總算穩(wěn)住了。
碳酸飲料廠更簡(jiǎn)單：在脫氣罐后加了個(gè)在線檢測(cè)儀，一旦發(fā)現(xiàn)空氣殘留超過(guò)0.5%就報(bào)警，還把灌裝壓力從0.3MPa調(diào)到0.25MPa，留了點(diǎn)“緩沖空間”，再?zèng)]炸過(guò)瓶。
我遇到的坑4：
原料和水——“小差異”捅出“大婁子”
我們團(tuán)隊(duì)做過(guò)一款紅棗汁，小試用的是新疆某批次紅棗，糖度25°，酸度1.2%，配方里加水量定死了。到了量產(chǎn)，采購(gòu)的紅棗換了個(gè)產(chǎn)地，糖度降到22°，酸度飆到1.8%，還按原來(lái)的加水量，結(jié)果汁太稠，殺菌時(shí)堵了管道，清了4小時(shí)才通，耽誤了整整一班生產(chǎn)。
更糟的是一個(gè)工藝用水的問(wèn)題。有家做豆腐的廠子，小試用蒸餾水，豆子磨出來(lái)特別滑。車(chē)間用的地下水沒(méi)處理，鈣鎂離子超標(biāo)，豆?jié){煮出來(lái)就結(jié)塊，豆腐硬得像石頭。后來(lái)才發(fā)現(xiàn)，水里的鈣離把蛋白給“抓”在一起了。
現(xiàn)在我們給客戶(hù)做配方時(shí)，都會(huì)留個(gè)“彈性空間”。比如紅棗汁的加水量，會(huì)寫(xiě)成“根據(jù)實(shí)測(cè)糖度調(diào)整，范圍在X-Y升之間”，還配了個(gè)簡(jiǎn)單的換算表，生產(chǎn)師傅一看就懂。
工藝水更得較真。去年幫一家礦泉水廠處理問(wèn)題，他們的生產(chǎn)線總出沉淀，查了半年才發(fā)現(xiàn)，是水里的鐵離子超標(biāo)，和果汁里的維生素C反應(yīng)了。后來(lái)加了個(gè)超濾裝置，鐵離子降到0.1mg/L以下，再?zèng)]出過(guò)事。
最后說(shuō)點(diǎn)掏心窩子的總結(jié)
做了十幾年工藝放大，我踩過(guò)的坑能填滿(mǎn)一個(gè)車(chē)間，總結(jié)出幾條實(shí)在話：
?、僦性噭e省錢(qián)
有個(gè)客戶(hù)嫌中試貴，跳過(guò)直接量產(chǎn)，結(jié)果50萬(wàn)的設(shè)備成了擺設(shè)，最后花200萬(wàn)補(bǔ)中試，不值當(dāng)。中試設(shè)備得盡量和大生產(chǎn)“長(zhǎng)得像”，別用實(shí)驗(yàn)室的“小玩具”湊數(shù)。
?、趧e信參數(shù)教條
轉(zhuǎn)速、時(shí)間這些都是表象，得盯著核心——比如殺菌看“冷點(diǎn)溫度”，攪拌看“剪切力”，發(fā)酵看“溶氧曲線”。
?、鄱嗳ボ?chē)間轉(zhuǎn)
食品研發(fā)人員別總待在實(shí)驗(yàn)室，去車(chē)間看看設(shè)備的狀態(tài)——那臺(tái)攪拌槳是不是有點(diǎn)歪？那個(gè)閥門(mén)是不是關(guān)不嚴(yán)？這些現(xiàn)場(chǎng)細(xì)節(jié)，比數(shù)據(jù)報(bào)表有用。
食品工藝放大，說(shuō)到底是和“細(xì)節(jié)”較勁。
實(shí)驗(yàn)室里的完美配方，到了車(chē)間可能因?yàn)橐粋€(gè)攪拌槳的角度、一升水的硬度就功虧一簣。但只要把這些“坑”踩實(shí)了，把細(xì)節(jié)摳透了，再難的放大也能成。
希望咱們都能少在車(chē)間熬夜，多讓自己的產(chǎn)品穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)刈呱县浖?mdash;—畢竟，讓更多人吃到實(shí)驗(yàn)室里的好味道，才是最開(kāi)心的事，不是嗎？
來(lái)源：食品研發(fā)與生產(chǎn)
