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：實驗室里穩(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”，上層清得能照見人，下層稠得像漿糊。旁邊的老廠長嘆了句：“小試看配方，大試看良心，量產(chǎn)看命？”

 

　　其實哪是看命啊。從燒杯里的500毫升到車間里的5000升，食品工藝放大從來不是“乘以10000”那么簡單。

 

　　那些讓食品研發(fā)人在車間熬夜、在會議室掉頭發(fā)的“致命細節(jié)”，往往藏在看似不起眼的地方。今天我就掏掏心窩子，說說我們踩過的坑、救過的場，給同行們提個醒。

 

　　不是我們技術不行，是這事兒本身就“不講理”。實驗室里的小燒杯、30升小罐，和車間里的噸級設備比，根本不是一個“世界”：

 

　　首先就說罐子大小吧，小罐的“皮膚”（表面積）相對體積來說特別大，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。

 

　　再是實驗室的攪拌槳轉300轉，物料能攪得勻勻的；大罐里槳葉直徑翻了10倍，再轉300轉，那剪切力能把顆粒打碎成渣。

 

　　就更別說原料了，小試時挑的都是最好的那批芒果，到了量產(chǎn)，從海南、廣西、云南來的芒果堆成山，甜度、酸度差一點，工藝就跟著“跑偏”。

 

　　說白了，放大就是和“非線性”較勁——你以為按比例調參數(shù)就行，實際早就乾坤大挪移了。

 

　　先舉個我栽的大跟頭。一次北方有家做巴氏奶的廠子，小試時用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，結果第一批貨抽檢，有兩罐的中心溫度才58℃，微生物超標，直接銷毀了3噸奶。后來又矯枉過正，延長到40分鐘，奶里一股子“煮糊了”的味，超市全給退回來了。

 

　　為啥會這樣呢？是因為小罐里，63℃的熱水圍著罐壁轉，10分鐘就能讓中心溫度達標；但5噸罐的“表面積/體積比”是50升罐的1/20，熱量像擠公交車似的，半天到不了中心。更糟的是，大罐攪拌沒調好，罐底溫度都65℃了，罐頂還停在55℃，等于一半物料沒殺透，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似問題。我們沒急著調時間，而是先做了個“熱穿透測試”：在中試罐（和大生產(chǎn)罐長得幾乎一樣）里的不同位置放了溫度傳感器，特別是最中間（冷點），記錄溫度隨時間的變化。結果發(fā)現(xiàn)，大罐的冷點溫度比小罐晚8分鐘才達標。

 

　　后來的招兒也實在：

 

　　1）換了帶刮板的攪拌槳，讓物料在罐里“翻得更勤”，溫度梯度從原來的5℃降到1℃以內；

 

　　2）算準“F值”（殺菌效果的核心指標），不是卡死30分鐘，而是根據(jù)冷點溫度曲線，算夠殺菌效果需要的時間；

 

　　3）給熱媒管道加了個精密控制閥，蒸汽流量波動從±5%壓到±1%，溫度穩(wěn)多了。

 

 

　　有一家浙江的沙拉醬企業(yè)，小試時用實驗室均質機，300bar壓力打出來的醬，細膩得能抹面包。到了車間，用同款大均質機，還是300bar，結果醬里的油脂全“跑”出來了，倒在盤子里能浮起一層油花。

 

　　后來去看，我發(fā)現(xiàn)，實驗室均質機的流量是10升/小時，車間的是500升/小時，雖然壓力一樣，但物料在均質閥里的“受力時間”差了50倍——小試時是“溫柔按摩”，大生產(chǎn)成了“重拳出擊”，把乳化顆粒全打碎了。

 

　　還有個更糟的的例子。山東一家做果粒橙的廠子，小試時攪拌轉速200轉，果粒完整度能保持90%。大罐攪拌槳直徑從20cm換成120cm，還開200轉，葉尖速度（決定剪切力的關鍵）從6m/s飆到37m/s，果粒全被打成了“果泥”，消費者投訴“說好的果粒呢？”

 

　　所以，別光看“轉速”，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：把轉速降到50轉，葉尖速度回到6m/s，同時換了錨式槳（比渦輪槳溫柔），再加了個導流筒，讓果粒別總往槳葉邊上跑。最后果粒完整度保住了85%，總算過關。

 

　　對沙拉醬這種怕“暴力”的，我們試過“分步均質”：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個月。

 

 

　　去年我們幫一家酸奶廠救場。他們小試時5升發(fā)酵罐，溶氧控制在20%，菌長得特別好，酸度夠、風味足。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%，風味寡淡得像白開水。

 

　　半夜爬起來看設備，發(fā)現(xiàn)大罐的曝氣頭堵了一半，氣泡比小試時大了3倍，氧氣根本溶不進去。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。

 

　　還遇見過一個碳酸飲料的例子。企業(yè)小試時用搖瓶加氣，CO2溶解度剛好。到了生產(chǎn)線，脫氣罐沒調好，料液里的空氣沒排干凈，灌裝機一加壓，瓶子“砰砰”炸了好幾個，車間師傅都不敢站旁邊。

 

　　怎么治？

 

　　酸奶廠的問題，我們換了“傘形曝氣頭”，氣泡碎成原來的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。

 

　　碳酸飲料廠更簡單：在脫氣罐后加了個在線檢測儀，一旦發(fā)現(xiàn)空氣殘留超過0.5%就報警，還把灌裝壓力從0.3MPa調到0.25MPa，留了點“緩沖空間”，再沒炸過瓶。

 

 

　　我們團隊做過一款紅棗汁，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)，采購的紅棗換了個產(chǎn)地，糖度降到22°，酸度飆到1.8%，還按原來的加水量，結果汁太稠，殺菌時堵了管道，清了4小時才通，耽誤了整整一班生產(chǎn)。

 

　　更糟的是一個工藝用水的問題。有家做豆腐的廠子，小試用蒸餾水，豆子磨出來特別滑。車間用的地下水沒處理，鈣鎂離子超標，豆?jié){煮出來就結塊，豆腐硬得像石頭。后來才發(fā)現(xiàn)，水里的鈣離把蛋白給“抓”在一起了。

 

　　現(xiàn)在我們給客戶做配方時，都會留個“彈性空間”。比如紅棗汁的加水量，會寫成“根據(jù)實測糖度調整，范圍在X-Y升之間”，還配了個簡單的換算表，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，和果汁里的維生素C反應了。后來加了個超濾裝置，鐵離子降到0.1mg/L以下，再沒出過事。

 

 

　　做了十幾年工藝放大，我踩過的坑能填滿一個車間，總結出幾條實在話：

 

　?、僦性噭e省錢

 

　　有個客戶嫌中試貴，跳過直接量產(chǎn)，結果50萬的設備成了擺設，最后花200萬補中試，不值當。中試設備得盡量和大生產(chǎn)“長得像”，別用實驗室的“小玩具”湊數(shù)。

 

　?、趧e信參數(shù)教條

 

　　轉速、時間這些都是表象，得盯著核心——比如殺菌看“冷點溫度”，攪拌看“剪切力”，發(fā)酵看“溶氧曲線”。

 

　?、鄱嗳ボ囬g轉

 

　　食品研發(fā)人員別總待在實驗室，去車間看看設備的狀態(tài)——那臺攪拌槳是不是有點歪？那個閥門是不是關不嚴？這些現(xiàn)場細節(jié)，比數(shù)據(jù)報表有用。

 

　　食品工藝放大，說到底是和“細節(jié)”較勁。

 

　　實驗室里的完美配方，到了車間可能因為一個攪拌槳的角度、一升水的硬度就功虧一簣。但只要把這些“坑”踩實了，把細節(jié)摳透了，再難的放大也能成。

 

　　希望咱們都能少在車間熬夜，多讓自己的產(chǎn)品穩(wěn)穩(wěn)當當?shù)刈呱县浖?mdash;—畢竟，讓更多人吃到實驗室里的好味道，才是最開心的事，不是嗎？

 

　　來源：食品研發(fā)與生產(chǎn)