Del laboratorio a la fábrica: ¿por qué cambia un producto alimenticio al pasar a producción?

Imaginá que desarrollaste una salsa nueva. Después de varias pruebas llegaste al sabor y la textura que buscabas. La formulación está definida, las muestras fueron aprobadas y llegó el momento de fabricar el producto en una planta industrial.

Para la primera producción se utilizan los mismos ingredientes y los mismos porcentajes, pero el resultado es diferente. La salsa quedó más líquida, el color cambió ligeramente o la textura ya no se parece a la muestra original.

¿Qué pasó?

No necesariamente hubo un error en la formulación o un problema en la fábrica. Es posible que el producto simplemente haya pasado por un proceso diferente al que utilizaste durante el desarrollo.

Este es uno de los desafíos más importantes al pasar del laboratorio a la producción industrial, una etapa conocida como escalado o scale-up.

Aumentar la cantidad no es lo mismo que escalar un proceso

Cuando desarrollamos un producto en el laboratorio, es fácil pensar que el paso a producción consiste principalmente en aumentar las cantidades.

Si una formulación funciona en un lote de dos kilogramos, multiplicamos el peso de cada ingrediente y obtenemos exactamente la misma composición en un lote de mayor tamaño.

Desde el punto de vista de la formulación, el cálculo puede ser perfectamente correcto.

Pero los ingredientes no necesariamente pasan por las mismas condiciones de procesamiento.

En el laboratorio podemos trabajar con un mezclador pequeño, calentar el producto rápidamente, incorporar ingredientes de manera gradual y controlar casi todas las operaciones de forma manual.

En una fábrica utilizamos tanques de mayor capacidad, otros sistemas de mezclado, bombas, intercambiadores de calor y equipos de llenado.

Aunque la composición del producto sea idéntica, las condiciones a las que está sometido pueden cambiar considerablemente.

Para entender por qué esto importa, vale la pena analizar tres factores.

1. Mezclado: la misma velocidad no garantiza el mismo resultado

Pensemos en una salsa espesa que contiene aceite, agua e ingredientes que aportan viscosidad.

En el laboratorio podemos conseguir una textura homogénea utilizando un mezclador pequeño durante unos minutos. Sin embargo, esa misma operación no necesariamente produce el mismo resultado en un tanque industrial.

El tamaño del equipo, la geometría de las paletas, el volumen del producto, su viscosidad y la intensidad del mezclado influyen en el comportamiento de la formulación.

En algunos casos, el mezclado puede ser insuficiente para dispersar los ingredientes de manera uniforme. En otros, las fuerzas de cizalla pueden modificar la estructura del producto.

El resultado podría ser una salsa menos viscosa, una emulsión menos estable o un cambio de textura que recién se hace evidente después del enfriamiento.

El orden de incorporación de los ingredientes también puede ser determinante.

Los almidones, las proteínas y los agentes espesantes no siempre se dispersan o hidratan de la misma manera. Cambios en el orden de adición, la temperatura o el tiempo disponible para la hidratación pueden modificar el resultado final.

Por eso, al pasar a producción industrial, no alcanza con copiar el tiempo o las revoluciones por minuto del mezclador utilizado en el laboratorio.

Lo importante es entender qué necesitamos conseguir mediante el mezclado y comprobar cómo puede lograrlo el equipo industrial.

2. Calentamiento y enfriamiento: no importa solamente la temperatura final

El tratamiento térmico es otro buen ejemplo.

En el laboratorio, una cantidad pequeña de producto puede calentarse y enfriarse relativamente rápido.

En un tanque industrial, la transferencia de calor ocurre de otra manera y pueden existir diferencias de temperatura entre distintas zonas del producto.

El tipo de equipo también influye. Calentar una formulación en un tanque con camisa térmica no es necesariamente equivalente a procesarla mediante un intercambiador de calor continuo.

Pensemos en una bebida que contiene proteínas.

En el laboratorio podemos obtener un producto homogéneo y estable después del calentamiento. Pero si modificamos el tiempo de exposición al calor, la velocidad de calentamiento o las condiciones de enfriamiento, las proteínas pueden comportarse de manera diferente.

En determinadas formulaciones, esto puede provocar un aumento de viscosidad, la aparición de partículas o sedimentación durante el almacenamiento.

Eso no significa automáticamente que debamos reemplazar la proteína o agregar un estabilizante.

Primero necesitamos entender qué cambió en el proceso y cómo ese cambio afectó al producto.

También hay un aspecto fundamental de seguridad alimentaria.

Cuando un alimento requiere un tratamiento térmico, no alcanza con comprobar que el equipo alcanzó una temperatura determinada.

Es necesario evaluar si las condiciones reales de calentamiento, mantenimiento y enfriamiento son adecuadas para el producto y sus riesgos relevantes.

Cuando corresponde validar el proceso, esa validación debe realizarse considerando el alimento y el sistema industrial en el que se fabrica.

3. El equipo de producción también puede modificar el producto

En el laboratorio, una vez que terminamos de preparar un producto, generalmente lo transferimos directamente a un recipiente o a su envase.

En una fábrica, el recorrido puede ser mucho más largo.

El producto puede atravesar bombas, tuberías, filtros, intercambiadores de calor y máquinas de llenado.

Cada una de estas operaciones puede influir en su textura, estructura o uniformidad.

En productos viscosos o sensibles a la cizalla, por ejemplo, el bombeo puede tener un efecto importante.

En productos que contienen partículas, también debemos comprobar cómo atraviesan los equipos, si mantienen su integridad y si se distribuyen uniformemente durante el llenado.

Incluso el tiempo de espera entre operaciones puede influir en el resultado.

Un producto que permanece en un tanque antes de ser envasado puede comportarse de manera diferente a otro que se envasa inmediatamente después de su preparación.

Por eso es conveniente conocer las características del proceso industrial desde las primeras etapas del desarrollo, y no recién cuando la formulación ya está aprobada.

¿Qué deberíamos comprobar antes de pasar a producción?

Uno de los errores que pueden aparecer durante el desarrollo es considerar que una muestra de laboratorio aprobada equivale a un producto listo para fabricarse.

Es un avance importante, pero todavía necesitamos determinar cómo reproducir sus características en condiciones industriales.

Antes de organizar una prueba piloto o una primera producción, conviene responder algunas preguntas:

• ¿Cuáles son las características críticas del producto? Por ejemplo, sabor, textura, viscosidad, pH, estabilidad o uniformidad.

• ¿Qué equipos se utilizarán y en qué se diferencian de los empleados durante el desarrollo?

• ¿Qué operaciones podrían modificar el producto?

• ¿Qué mediciones necesitamos para comparar la muestra de laboratorio con el producto fabricado?

• ¿Qué requisitos de seguridad alimentaria, almacenamiento, envase y vida útil debemos verificar?

No todos los parámetros son relevantes para todos los alimentos.

En una salsa espesa, la viscosidad puede ser uno de los aspectos centrales. En una bebida proteica, además de la viscosidad, puede ser importante evaluar la sedimentación, la distribución de partículas y la estabilidad durante el almacenamiento.

Lo fundamental es definir de antemano qué consideramos un resultado satisfactorio.

De lo contrario, podemos terminar una prueba industrial y descubrir que nunca establecimos criterios claros para determinar si el producto cumplió con lo esperado.

¿Por qué conviene realizar una prueba piloto?

Una prueba piloto permite estudiar el comportamiento del producto en condiciones que se aproximan al proceso industrial previsto, antes de comprometerse con una producción comercial de mayor escala.

Durante la prueba podemos evaluar el comportamiento de los ingredientes, el orden de incorporación, las condiciones de mezclado y calentamiento, el recorrido por los equipos y las características del producto después del llenado.

Sin embargo, existe una diferencia importante entre realizar una prueba piloto y obtener información útil de ella.

Si el producto quedó demasiado espeso, por ejemplo, no alcanza con anotar que en el próximo ensayo debemos agregar más agua.

Conviene investigar si el cambio se produjo por una hidratación diferente de las materias primas, por el tratamiento térmico, por las condiciones de mezclado o por otro factor.

Una modificación de la formulación puede resolver un problema y, al mismo tiempo, generar otro relacionado con el sabor, la estabilidad o la composición nutricional.

Por eso es importante documentar las condiciones de trabajo, realizar mediciones relevantes y comparar los resultados con la muestra aprobada.

Según el producto y el proceso, también puede ser conveniente tomar muestras en diferentes momentos de la producción y evaluar su comportamiento después del almacenamiento.

Una prueba piloto satisfactoria no garantiza que todas las producciones posteriores serán idénticas. Tampoco reemplaza las verificaciones de seguridad alimentaria ni las validaciones que correspondan.

Pero sí puede ayudar a identificar problemas antes y obtener información para tomar mejores decisiones al avanzar hacia la fabricación comercial.

¿Hay que modificar la formulación o cambiar el proceso?

Cuando un producto no se comporta como esperamos durante una prueba industrial, una de las primeras preguntas es qué debemos modificar.

Y no siempre la respuesta es cambiar la receta.

Hay formulaciones que funcionan bien en el laboratorio, pero no toleran adecuadamente las condiciones del proceso industrial. En esos casos puede ser necesario ajustar las materias primas o sus proporciones.

En otras situaciones, el problema está principalmente en el proceso.

Quizás necesitamos modificar el orden de incorporación, las condiciones de mezclado o alguna etapa del calentamiento y enfriamiento.

También puede ocurrir que los equipos disponibles en la fábrica no sean adecuados para fabricar el producto tal como fue desarrollado. En ese caso habrá que evaluar alternativas de procesamiento o producción.

La decisión debería basarse en comprender el origen del problema, y no solamente en intentar recuperar la textura original mediante sucesivas modificaciones.

Además, no siempre necesitamos reproducir cada detalle de la muestra de laboratorio.

Lo que buscamos es conservar las características importantes del producto mediante un proceso industrial viable, seguro y consistente.

¿Cuándo conviene empezar a pensar en el escalado?

Antes de terminar el desarrollo.

Idealmente, deberíamos considerar las condiciones de fabricación desde el momento en que definimos el producto.

Si sabemos que se fabricará en una planta determinada, podemos investigar qué equipos, procesos y condiciones de trabajo están disponibles.

Si todavía no elegimos al fabricante, al menos podemos definir los requisitos técnicos del producto e identificar qué condiciones será necesario comprobar más adelante.

Esa información puede influir directamente en la selección de ingredientes, en la formulación y en el diseño de los ensayos.

También ayuda a evitar una situación bastante frustrante: dedicar meses a desarrollar un producto que funciona perfectamente en el laboratorio y descubrir, justo antes de producirlo, que necesita modificaciones importantes.

Pasar del laboratorio a la fábrica no es simplemente aumentar el tamaño de un lote.

Es comprobar que la formulación, las materias primas, los equipos y las condiciones de fabricación pueden funcionar juntos.

Cuanto antes empecemos a evaluar esa compatibilidad, mejores serán las condiciones para avanzar hacia la producción con menos sorpresas y decisiones técnicas mejor fundamentadas.