החלפת חומר גלם במוצר מזון: למה שינוי קטן יכול להשפיע על כל המוצר?
שני חומרי גלם יכולים להיראות דומים במפרט הטכני, אבל להתנהג אחרת לגמרי במוצר. דרך דוגמאות מרטבים, גלידות ומשקאות חלבון נבין מה חשוב לבדוק לפני שמבצעים שינוי בפורמולציה.
נניח שיש חברה שמייצרת רוטב מצליח. הפורמולציה כבר עובדת, המרקם מתאים למוצר, תהליך הייצור מוגדר והלקוחות מרוצים.
יום אחד הספק מודיע שאחד העמילנים שבהם משתמשים כבר לא יהיה זמין.
החברה מוצאת עמילן חלופי. לפי המפרט הטכני הוא נראה מתאים, המחיר שלו סביר ובבדיקה ראשונית במעבדה מתקבלת תוצאה טובה.
מחליטים להחליף את חומר הגלם, באותו מינון, וממשיכים לייצור.
אלא שבמפעל מתחילות להופיע בעיות. הצמיגות של הרוטב שונה, הוא לא זורם באותה צורה בזמן המילוי, וגם המרקם הסופי כבר לא בדיוק אותו הדבר.
איך זה יכול להיות, אם בסך הכול החלפנו עמילן אחד באחר?
זאת דוגמה לאחד האתגרים הנפוצים בפיתוח ובשיפור מוצרי מזון. שני חומרי גלם יכולים להיראות כמעט זהים על הנייר, אבל להתנהג בצורה שונה לחלוטין בתוך המוצר.
החלפת חומר גלם היא לא תמיד פעולה של הוצאת רכיב אחד והכנסת רכיב אחר במקומו. כדי לעשות אותה נכון, צריך להבין מה התפקיד של אותו רכיב בפורמולציה, איך הוא משתלב עם שאר המרכיבים ומה קורה לו במהלך הייצור.
למה בכלל מחליפים חומרי גלם במוצר קיים?
לא כל שינוי בפורמולציה נובע מבעיה במוצר.
לפעמים המטרה היא להוזיל עלויות. לפעמים רוצים לשפר את הערכים התזונתיים, להתמודד עם מחסור בחומר גלם או להחליף ספק.
במקרים אחרים, החברה רוצה לפתח גרסה ללא תוספת סוכר, להעלות את תכולת החלבון, לשנות את רשימת הרכיבים או להתאים את המוצר לדרישות חדשות של השוק.
יש שינויים שבהם מצפים לקבל מוצר שונה. אבל לא פעם המטרה היא בדיוק הפוכה: לבצע את ההחלפה בלי שהצרכן ירגיש בהבדל.
ופה מתחיל האתגר.
אם רוצים לשמור על אותו טעם, מרקם, מראה והתנהגות במהלך האחסון, צריך לוודא שהרכיב החדש מסוגל למלא את התפקידים של הרכיב המקורי.
ולפעמים מתברר שחומר הגלם המקורי עשה הרבה יותר ממה שחשבנו.
שני חומרי גלם עם מפרט דומה לא בהכרח יתנו את אותה תוצאה
כשבוחנים חומר גלם חלופי, אחד הדברים הראשונים שעושים הוא להשוות מפרטים טכניים.
בודקים אחוז חלבון, תכולת לחות, שומן, רמת ניקיון, גודל חלקיקים או נתוני צמיגות, בהתאם לסוג החומר.
זאת נקודת התחלה חשובה, אבל היא לא מספיקה.
למשל, שני חומרי גלם יכולים להכיל את אותו אחוז חלבון, ובכל זאת להיות שונים מאוד במסיסות, ביכולת הספיחה של מים, בתכונות האמולסיפיקציה או בהתנהגות שלהם בחימום.
שני עמילנים יכולים לתת צמיגות דומה בבדיקה מסוימת, אבל להגיב אחרת כשהם עוברים חימום, ערבול אינטנסיבי או חשיפה לחומציות.
גם חומרי גלם בעלי הרכב כימי דומה יכולים להתנהג אחרת בגלל הבדלים בגודל החלקיקים, במבנה הפיזי או בתהליך הייצור שעברו אצל הספק.
לכן, השאלה היא לא רק האם החומר החדש דומה לחומר המקורי.
השאלה החשובה היא האם הוא מסוגל לבצע את אותה עבודה בתוך המוצר, בתנאי הייצור שבהם משתמשים בפועל.
כדי להבין את המשמעות, נסתכל על שלושה מקרים נפוצים.
שלוש דוגמאות שבהן החלפת רכיב משנה יותר ממה שציפינו
1. החלפת עמילן ברוטב
נחזור לרוטב מהדוגמה בתחילת המאמר.
עמילן יכול להשפיע על הצמיגות, המרקם והיכולת של המוצר להחזיק מים.
אבל לא כל העמילנים מתנהגים באותה צורה.
מקור העמילן, המבנה שלו והשינויים שעבר בתהליך הייצור משפיעים בין היתר על טמפרטורת הג'לטיניזציה, על התפתחות הצמיגות ועל העמידות שלו לתנאי עיבוד שונים.
עמילן מסוים יכול לפתח צמיגות גבוהה בזמן החימום, אבל לאבד חלק ממנה תחת ערבול חזק או גזירה מכנית.
עמילן אחר עשוי להיות עמיד יותר לתהליך, אבל לתת מרקם שונה לאחר הקירור.
גם רמת החומציות של הרוטב יכולה להשפיע על ההתנהגות של מערכת העמילן.
נניח שבחרנו את העמילן החלופי רק לפי בדיקת צמיגות פשוטה שביצענו במעבדה.
יכול להיות שנקבל תוצאה מצוינת באותה בדיקה, אבל כשהרוטב יעבור את תהליך הייצור המלא נגלה שהוא מתנהג אחרת.
במצב כזה, לא מספיק לשאול כמה עמילן להוסיף.
צריך להבין מתי ואיך מתפתחת הצמיגות, איך העמילן מגיב לחימום ולערבול ומה קורה למרקם לאחר הקירור.
בחלק מהמקרים יהיה צורך להתאים גם את אופן ההוספה, תנאי ההידרציה או שלבי התהליך.
העמילן המתאים ביותר הוא לא בהכרח זה שנותן את הצמיגות הגבוהה ביותר.
הוא זה שמאפשר לקבל את ההתנהגות הרצויה לאורך הייצור ובמוצר הסופי.
2. הפחתת סוכר בגלידה
סוכר הוא דוגמה מצוינת לחומר גלם שממלא כמה תפקידים בו־זמנית.
כשחברה רוצה לפתח גלידה עם פחות סוכר, אחת השאלות הראשונות היא איך לשמור על אותה רמת מתיקות.
יש ממתיקים עוצמתיים שיכולים לספק מתיקות גבוהה בכמות קטנה מאוד.
אבל סוכר לא אחראי רק לטעם המתוק.
הוא תורם גם לתכולת המוצקים ומשפיע על התנהגות הקפיאה של התערובת.
בגלידה, סוגי הסוכרים והריכוז שלהם משפיעים על כמות המים שנשארת במצב לא קפוא בטמפרטורה נתונה. לכך יש השפעה ישירה על הקשיות ועל המרקם של הגלידה.
אם מוציאים מהפורמולציה חלק משמעותי מהסוכר ומחזירים את המתיקות רק באמצעות ממתיק עוצמתי, לא החזרנו את שאר התפקידים שהסוכר מילא.
התוצאה יכולה להיות גלידה קשה יותר, עם מרקם שונה מזה שתכננו.
גם החלפה של סוכר בחומר אחר, באותו משקל, לא מבטיחה תוצאה דומה.
סוכרים שונים וחומרי מילוי יכולים להשפיע בצורה שונה על נקודת הקיפאון, הצמיגות ותכונות נוספות של התערובת.
לכן, כשמפתחים גלידה מופחתת סוכר, צריך להתייחס לכמה פרמטרים יחד: מתיקות, תכולת מוצקים, הרכב הפאזה המימית, התנהגות בזמן הקפאה, מרקם ותנאי הייצור.
המטרה היא לא רק למצוא חומר שיחליף את המתיקות של הסוכר.
צריך לבנות מחדש את האיזון הפונקציונלי של הפורמולציה.
3. החלפת חלבון במשקה
נניח שחברה רוצה להחליף את החלבון שבו היא משתמשת במשקה.
החלבון החדש מכיל אחוז חלבון דומה, המחיר שלו אטרקטיבי, ואפשר לשמור באמצעותו על אותה כמות חלבון למנה.
מבחינה תזונתית, ההחלפה עשויה להיראות פשוטה.
אבל אחוז החלבון לא מספר לנו איך הוא יתנהג בתוך המשקה.
מסיסות, הידרציה ואינטראקציות בין חלבונים מושפעות מהמקור שלהם, מהתהליך שעברו, מה־pH, מהרכב המוצר ומתנאי העיבוד.
חלבון מסוים יכול להתפזר היטב במים, אבל ליצור בעיות כשהוא משולב בפורמולציה מורכבת יותר.
חלבון אחר יכול להתנהג בצורה טובה בטמפרטורת החדר, אבל לשנות את ההתנהגות שלו במהלך טיפול תרמי.
בתנאים מסוימים, השינויים האלה יכולים לגרום לאגרגציה של חלבונים, לעלייה בצמיגות, לשקיעה או ליצירת ג'ל.
לכן, כשמשווים בין חלבונים, לא מספיק להסתכל על אחוז החלבון שמופיע במפרט.
צריך לבדוק איך החלבון עובר הידרציה, איך הוא מגיב לחומציות ולטמפרטורה, ואיך הוא מתנהג בתוך הפורמולציה הסופית.
לפעמים הפתרון ידרוש גם התאמות בתהליך: סדר הוספת הרכיבים, זמן הידרציה, תנאי ערבול, הומוגניזציה או טיפול תרמי.
שני חומרי גלם יכולים לספק כמעט את אותה כמות חלבון, אבל לדרוש גישה שונה לגמרי לפיתוח ולייצור.
אז איך ניגשים להחלפת חומר גלם בצורה נכונה?
אין שיטה אחת שמתאימה לכל מוצרי המזון, אבל יש דרך עבודה שעוזרת לצמצם טעויות ולהימנע מניסויים מיותרים.
קודם מגדירים מה רוצים לשנות ומה חייב להישאר
לפני שמתחילים לחפש חומר גלם חלופי, צריך להגדיר את מטרת השינוי.
האם רוצים להוזיל עלויות? להוציא רכיב מסוים מרשימת הרכיבים? לשפר את הערכים התזונתיים? לפתור בעיית אספקה?
לאחר מכן צריך להחליט אילו מאפיינים של המוצר חשוב לשמור.
אלה יכולים להיות טעם, מרקם, מראה, התנהגות במהלך הייצור, יציבות, ערכים תזונתיים או דרישות סימון.
לא כל הפרמטרים חשובים באותה מידה בכל מוצר.
במשקה, למשל, הצמיגות והיציבות הפיזיקלית יכולות להיות קריטיות. בעוגייה, יכול להיות שההתפשטות בזמן האפייה, המבנה והמרקם הסופי יהיו חשובים יותר.
כשמגדירים את הדרישות מראש, אפשר להשוות בין חלופות בצורה מסודרת ולא להסתמך רק על התרשמות מטעימה ראשונית.
מבינים מה התפקיד של חומר הגלם המקורי
זה אחד השלבים החשובים ביותר.
צריך לזהות מה חומר הגלם תורם לפורמולציה ואיך הוא משתתף בתהליך.
יש רכיבים שמשפיעים על מבנה, צמיגות, יצירת אמולסיה, קשירת מים, הקצפה או תגובה לחימום.
אחרים תורמים לטעם, לצבע או להרכב התזונתי.
חשוב גם להבין את האינטראקציות שלהם עם שאר המרכיבים.
לא פעם מגלים שחומר גלם שנבחר במקור בגלל תפקיד מסוים תורם בפועל גם לתכונות נוספות של המוצר.
כשמוציאים אותו, אותן תכונות עלולות להשתנות.
זאת הסיבה שלפעמים אי אפשר להחליף רכיב אחד ברכיב אחד אחר. ייתכן שיהיה צורך בשילוב של כמה חומרי גלם או בהתאמות בחלקים אחרים של הפורמולציה.
משווים חלופות בניסויים מבוקרים
אחרי שהבנו אילו פונקציות צריך לשמר, אפשר לבחור חומרי גלם חלופיים ולתכנן ניסויים.
חשוב לשמור את הפורמולציה המקורית כביקורת ולהשוות אליה את הגרסאות החדשות בתנאים מוגדרים.
בהתאם למוצר, אפשר למדוד צמיגות, pH, פעילות מים, מרקם באמצעות מכשור, יציבות פיזיקלית, התנהגות בחימום או מאפיינים סנסוריים.
לא צריך לבצע את כל הבדיקות בכל פרויקט. הבחירה צריכה להתבסס על התכונות שאנחנו מנסים לשמר ועל הבעיות שעלולות להופיע.
גם לאופן הכנת הדוגמאות יש חשיבות.
אם משנים באותו ניסוי גם את חומר הגלם, גם את הריכוז שלו, גם את תנאי הערבול וגם את הטמפרטורה, יהיה קשה להבין מה גרם לשיפור או לבעיה.
השוואה מבוקרת מאפשרת ללמוד מהתוצאות ולקבל החלטות על בסיס מידע, ולא רק על סמך ניסוי שנראה מוצלח.
מוודאים שהפתרון עובד גם במפעל
פורמולציה שעובדת בכמות קטנה במעבדה לא בהכרח תתנהג באותה צורה בקו ייצור תעשייתי.
תנאי הערבול, החימום, הקירור, ההומוגניזציה והעברת המוצר בין שלבי התהליך יכולים להיות שונים.
הדבר משמעותי במיוחד כשמחליפים חומר גלם שמשפיע על המבנה או רגיש לתנאי העיבוד.
בחלק מהמקרים אפשר להסתפק בבדיקות ממוקדות עם הציוד הקיים. במקרים אחרים יהיה צורך בניסויי פיילוט או בניסוי בקו הייצור.
היקף הבדיקות תלוי בסוג השינוי ובסיכונים שהוא יוצר.
המטרה היא לא להפוך כל החלפת חומר גלם לפרויקט מורכב, אלא לוודא שהפתרון שנבחר באמת מתאים לתנאים שבהם המוצר מיוצר.
חומר גלם זול יותר לא תמיד מוזיל את המוצר
אחת הסיבות הנפוצות לרפורמולציה היא רצון להפחית עלויות.
אבל השוואה של מחיר לקילוגרם בלבד יכולה להוביל להחלטה לא נכונה.
חומר גלם זול יותר עשוי לדרוש מינון גבוה יותר כדי להגיע לאותה תוצאה.
הוא עלול גם להצריך שינוי בתהליך, להאריך את זמן הייצור או להגדיל את כמות הפסילות אם ההתנהגות שלו פחות עקבית.
לכן כדאי לבחון לא רק את מחיר חומר הגלם, אלא גם את הכמות שנדרשת בפועל ואת ההשפעה שלו על עלות הייצור הכוללת.
אותו הדבר נכון לגבי זמינות.
חומר גלם יכול להיות מצוין מבחינה טכנית, אבל לא להתאים מבחינה מסחרית אם קשה להשיג אותו באופן קבוע או אם הוא לא עומד בדרישות השוק שאליו המוצר מיועד.
ברפורמולציה תעשייתית, הפתרון צריך לעבוד גם מבחינה טכנולוגית וגם מבחינה כלכלית.
האם תמיד אפשר להחליף רכיב בלי לשנות את המוצר?
לא בהכרח.
יש החלפות שאפשר לבצע באמצעות התאמות קטנות יחסית. אחרות דורשות שינוי משמעותי בפורמולציה או בתהליך.
יש גם מקרים שבהם לא ריאלי לצפות לקבל בדיוק את אותו מוצר, במיוחד כשחומר הגלם המקורי ממלא כמה תפקידים שקשה לשחזר.
במצבים כאלה, כדאי להגדיר אילו מאפיינים חייבים להישאר ללא שינוי ואיפה קיימת גמישות מסוימת.
יכול להיות שהפתרון יהיה שילוב של כמה רכיבים, שינוי בתהליך או קבלה של מאפיין מעט שונה שמתאים למוצר החדש.
העיקר הוא לקבל את ההחלטות האלה בצורה מודעת, ולא לגלות את ההשלכות רק כשהמוצר כבר נמצא בייצור.
רפורמולציה לא חייבת להתחיל מאפס
פורמולציה שכבר עובדת היא תוצאה של הרבה ידע וניסיון שנצברו במהלך הפיתוח.
אנחנו מכירים את המאפיינים שלה, יש לנו נקודת השוואה, ובמקרים רבים אנחנו כבר יודעים איך היא מתנהגת במפעל.
זה יתרון משמעותי.
המטרה ברפורמולציה היא לא לשנות הכול, אלא לזהות מה באמת צריך לשנות ולשמור על מה שכבר עובד.
כדי להגיע לשם צריך להבין את התפקידים של חומרי הגלם, לתכנן ניסויים שנותנים מידע שימושי ולוודא שהתוצאה מתאימה גם לתנאי הייצור.
ב־NICO Food Innovation אנחנו מתייחסים לפיתוח ולרפורמולציה של מוצרי מזון דרך הקשר שבין חומרי הגלם, הפורמולציה וטכנולוגיית הייצור. הגישה הזאת רלוונטית גם בפיתוח מוצרים חדשים וגם בשיפור מוצרים קיימים.
כי להחליף חומר גלם על הנייר זה לפעמים החלק הקל.
האתגר הוא לגרום למוצר להמשיך לעבוד כמו שצריך.