Thiết bị nhũ hóa phân tán độ cắt cao: Giải quyết các thách thức sản xuất cho một nhà sản xuất nước sốt khu vực
Thông tin chung về nhà sản xuất nước sốt khu vực
Sunset Sauce Co., được thành lập vào năm 2015, là một nhà sản xuất thực phẩm khu vực thuộc sở hữu gia đình có trụ sở tại vùng Tây Bắc Thái Bình Dương của Hoa Kỳ. Công ty chuyên sản xuất các loại nước sốt theo mẻ nhỏ, tập trung vào hương vị, bao gồm nước sốt mì ống làm từ cà chua, nước sốt Alfredo kem và nước sốt ớt cay. Ngay từ những ngày đầu, Sunset Sauce đã xây dựng được một lượng khách hàng trung thành bằng cách ưu tiên các nguyên liệu tươi, có nguồn gốc địa phương—chẳng hạn như cà chua chín cây từ các trang trại gần đó và các loại thảo mộc được trồng trong nhà kính khu vực—và tránh các chất bảo quản hoặc chất tạo màu nhân tạo.
Đến năm 2022, công ty đã mở rộng phân phối đến hơn 150 cửa hàng tạp hóa địa phương, chợ nông sản và các chuỗi nhà hàng nhỏ trên khắp Oregon và Washington. Tuy nhiên, khi nhu cầu tăng lên, các quy trình sản xuất hiện có của công ty bắt đầu cho thấy những hạn chế đáng kể. Sunset Sauce dựa vào các máy trộn neo truyền thống để trộn và nhũ hóa các thành phần—một phương pháp đã hiệu quả khi khối lượng sản xuất còn nhỏ nhưng lại trở thành nút thắt quan trọng khi số lượng đơn đặt hàng tăng lên. Những thiếu sót của thiết bị này đã sớm biểu hiện ở chất lượng sản phẩm không nhất quán, thời gian sản xuất kéo dài và tỷ lệ lãng phí tăng cao, đe dọa khả năng đáp ứng nhu cầu của khách hàng và duy trì danh tiếng về các loại nước sốt chất lượng cao của công ty.
Thách thức: Các vấn đề về sản xuất trong sản xuất nước sốt
Đối với các nhà sản xuất nước sốt, việc đạt được kết cấu mịn, đồng nhất và nhũ tương ổn định là rất quan trọng đối với chất lượng sản phẩm và sự hài lòng của khách hàng. Các máy trộn neo truyền thống của Sunset Sauce’, hoạt động ở tốc độ thấp và tạo ra lực cắt tối thiểu, không đáp ứng được các yêu cầu này, dẫn đến ba thách thức liên quan đến nhau cản trở sự tăng trưởng.
1. Kết cấu không nhất quán và kết tụ hạt
Vấn đề dễ thấy nhất là kết cấu không nhất quán của nước sốt. Trong các sản phẩm làm từ cà chua, máy trộn neo không thể nghiền nát hoàn toàn thịt và vỏ cà chua, dẫn đến cảm giác sạn mà khách hàng thường đề cập trong các đánh giá tiêu cực. Đối với các loại nước sốt kem như Alfredo, máy trộn gặp khó khăn trong việc phân tán các hạt phô mai một cách đồng đều, dẫn đến vón cục khiến sản phẩm kém hấp dẫn.
Một cuộc khảo sát phản hồi của khách hàng năm 2022 đã nhấn mạnh vấn đề này: 38% số người được hỏi đã trích dẫn "sạn" hoặc "vón cục" là lý do họ có thể không mua lại sản phẩm của Sunset Sauce’. Sự không nhất quán cũng không thể đoán trước—một số mẻ sẽ tương đối mịn, trong khi những mẻ khác có các hạt đáng chú ý, khiến công ty không thể đảm bảo một sản phẩm đồng nhất. Sự thay đổi này cũng gây khó khăn cho việc đảm bảo quan hệ đối tác với các nhà bán lẻ lớn hơn, những người yêu cầu các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt.
2. Độ ổn định nhũ tương kém và thời hạn sử dụng ngắn
Độ ổn định nhũ tương là một vấn đề quan trọng khác, đặc biệt đối với các loại nước sốt kem và nước sốt ớt có dầu. Lực cắt thấp của máy trộn neo có nghĩa là các thành phần gốc dầu và nước không thể được tích hợp đầy đủ, dẫn đến sự phân tách pha theo thời gian. Ví dụ, các mẻ nước sốt Alfredo sẽ phát triển một lớp dầu trên bề mặt chỉ sau 10–14 ngày bảo quản và nước sốt ớt có thêm dầu ô liu sẽ tách ra trong vòng hai tuần.
Sự không ổn định này buộc Sunset Sauce phải đặt thời hạn sử dụng ngắn là 30 ngày cho hầu hết các sản phẩm—ngắn hơn đáng kể so với thời hạn sử dụng 60–90 ngày của các đối thủ cạnh tranh’ nước sốt. Thời hạn sử dụng ngắn đã hạn chế khả năng mở rộng phân phối của công ty ra ngoài thị trường khu vực, vì thời gian vận chuyển dài hơn sẽ làm tăng nguy cơ sản phẩm bị hỏng hoặc tách ra trước khi đến tay người tiêu dùng. Nó cũng dẫn đến tỷ lệ lãng phí sản phẩm là 15%, vì các mẻ cho thấy sự phân tách sớm phải bị loại bỏ.
3. Thời gian sản xuất chậm và hiệu quả thấp
Sự kém hiệu quả của máy trộn neo càng làm trầm trọng thêm các vấn đề của Sunset Sauce’. Máy trộn yêu cầu thời gian hoạt động dài—lên đến 90 phút cho một mẻ nước sốt mì ống—để đạt được mức độ trộn cơ bản. Tốc độ chậm này đã giới hạn công ty chỉ ở mức 4–5 mẻ mỗi ngày, khiến công ty không thể đáp ứng nhu cầu cao điểm trong các mùa lễ hoặc khi các đối tác bán lẻ mới đặt hàng lớn.
Năm 2022, trong mùa lễ (tháng 11–tháng 12), Sunset Sauce đã nhận được nhiều đơn đặt hàng hơn 25% so với khả năng đáp ứng, dẫn đến doanh thu bị mất khoảng 40.000 đô la. Nhóm sản xuất cũng phải đối mặt với chi phí làm thêm giờ, vì công nhân phải ở lại muộn để cố gắng theo kịp các đơn đặt hàng, ăn sâu hơn vào lợi nhuận của công ty’.
Giải pháp: Áp dụng máy nhũ hóa phân tán độ cắt cao
Sau khi tham khảo ý kiến của các chuyên gia tư vấn chế biến thực phẩm và nghiên cứu các lựa chọn thiết bị, nhóm quản lý của Sunset Sauce’ đã kết luận rằng máy nhũ hóa phân tán độ cắt cao là giải pháp duy nhất để giải quyết các thách thức về kết cấu, độ ổn định và hiệu quả.
1. Máy nhũ hóa phân tán độ cắt cao hoạt động như thế nào
Không giống như các máy trộn neo truyền thống, dựa vào việc trộn xoay chậm để trộn các thành phần, máy nhũ hóa phân tán độ cắt cao sử dụng hệ thống rôto-stato để tạo ra lực cắt cơ học, tạo bọt và nhiễu loạn mạnh. Rôto (một bộ phận quay tốc độ cao) quay với tốc độ 3.000–10.000 RPM, hút các thành phần vào khoảng trống giữa rôto và stato (một bộ phận cố định có các lỗ hoặc khe được gia công chính xác). Khi các thành phần đi qua khoảng trống này, chúng phải chịu các lực cắt cực lớn, phá vỡ các hạt thành các kích thước nhỏ, đồng đều (thường nhỏ hơn 10 micromet) và tích hợp đầy đủ các thành phần gốc dầu và nước thành một nhũ tương ổn định.
Đối với sản xuất nước sốt, công nghệ này mang lại ba lợi ích chính: nó loại bỏ sự kết tụ hạt (tạo ra kết cấu mịn), tạo ra nhũ tương lâu dài (kéo dài thời hạn sử dụng) và giảm thời gian trộn (cải thiện hiệu quả sản xuất). Quan trọng là nó cũng hoạt động tốt với các công thức thành phần tự nhiên của Sunset Sauce’, vì nhũ tương ổn định đạt được thông qua các phương tiện cơ học chứ không phải là chất ổn định nhân tạo.
2. Quy trình lựa chọn thiết bị
Sunset Sauce đã tiếp cận quy trình lựa chọn một cách có hệ thống, tập trung vào ba tiêu chí cốt lõi: khả năng tương thích với dây chuyền sản xuất hiện có, khả năng xử lý độ nhớt nước sốt cụ thể của nó và hiệu suất đã được chứng minh trong các môi trường sản xuất thực phẩm tương tự.
Đầu tiên, nhóm nghiên cứu năm nhà sản xuất hàng đầu về máy nhũ hóa phân tán độ cắt cao cấp thực phẩm, yêu cầu các thông số kỹ thuật chi tiết về tốc độ cắt, công suất mẻ và yêu cầu làm sạch của từng máy. Họ ưu tiên các mẫu có thể được tích hợp với các bể trộn 500 gallon hiện có của họ, vì việc đại tu toàn bộ dây chuyền sản xuất là không khả thi về mặt tài chính.
Tiếp theo, nhóm đã tiến hành các thử nghiệm tại chỗ với ba nhà sản xuất lọt vào danh sách rút gọn. Mỗi nhà sản xuất được mời mang một đơn vị trình diễn đến cơ sở của Sunset Sauce’, nơi nhóm đã thử nghiệm nó với các mẻ sản phẩm có vấn đề nhất của họ: nước sốt mì ống cà chua (để đánh giá sự phân hủy hạt) và nước sốt Alfredo kem (để đánh giá độ ổn định nhũ tương). Các thử nghiệm đo ba chỉ số chính:
- Kết cấu: Sử dụng máy phân tích kết cấu để đo kích thước hạt và độ mịn.
- Độ ổn định: Theo dõi sự phân tách pha trong hơn 60 ngày bảo quản.
- Hiệu quả: Theo dõi thời gian cần thiết để đạt được sự pha trộn đồng nhất.
Một mẫu, do một nhà sản xuất có 18 năm kinh nghiệm trong thiết bị chế biến thực phẩm sản xuất, đã nổi bật trong cả ba lĩnh vực. Nó làm giảm kích thước hạt trong nước sốt mì ống xuống 90% (từ 50 micromet xuống 5 micromet), loại bỏ sự phân tách trong nước sốt Alfredo trong hơn 60 ngày và giảm thời gian trộn xuống 65% (từ 90 phút xuống 31 phút mỗi mẻ).
Cuối cùng, nhóm đã xác minh các tài liệu tham khảo từ các nhà sản xuất nước sốt quy mô nhỏ đến vừa khác. Họ đã nói chuyện với hai công ty đã áp dụng cùng một chất nhũ hóa—một công ty sản xuất nước xốt salad cao cấp và một công ty khác sản xuất nước sốt nóng thủ công—cả hai đều báo cáo giảm 70% khiếu nại về kết cấu và tăng 40% sản lượng sản xuất hàng ngày. Phản hồi này đã xác nhận độ tin cậy của thiết bị và vào tháng 3 năm 2023, Sunset Sauce đã mua máy nhũ hóa phân tán độ cắt cao, cùng với gói đào tạo và bảo trì.
Triển khai và kết quả
Việc triển khai máy nhũ hóa phân tán độ cắt cao là một nỗ lực hợp tác giữa nhóm của Sunset Sauce’ và nhà sản xuất thiết bị, và kết quả đã mang tính thay đổi đối với doanh nghiệp.
1. Lắp đặt và đào tạo nhóm
Nhóm kỹ thuật của nhà sản xuất’ đã đến hiện trường vào tháng 4 năm 2023 để lắp đặt máy nhũ hóa, một quy trình mất bốn ngày. Trong quá trình lắp đặt, nhóm đã làm việc chặt chẽ với nhân viên bảo trì của Sunset Sauce’ để tích hợp máy với các bể trộn và hệ thống điều khiển hiện có của nó, đảm bảo quy trình làm việc liền mạch từ khâu chuẩn bị nguyên liệu đến khâu nhũ hóa.
Sau khi lắp đặt, nhà sản xuất đã cung cấp ba ngày đào tạo thực hành cho nhóm sản xuất sáu người của Sunset Sauce’. Việc đào tạo bao gồm:
- Vận hành cơ bản: Thiết lập tốc độ cắt (có thể điều chỉnh từ 3.000–8.000 RPM) cho các loại nước sốt khác nhau, theo dõi nhiệt độ (rất quan trọng để bảo quản độ tươi của nguyên liệu) và điều chỉnh thời gian trộn.
- Khắc phục sự cố: Xác định và giải quyết các vấn đề thường gặp, chẳng hạn như tắc nghẽn trong stato hoặc cho nguyên liệu không đều.
- Làm sạch và khử trùng: Tuân theo các giao thức an toàn thực phẩm, bao gồm tháo rời hệ thống rôto-stato để làm sạch sâu và khử trùng giữa các mẻ.
Nhà sản xuất cũng cung cấp hỗ trợ kỹ thuật 24/7 trong sáu tháng đầu, điều này đã chứng minh giá trị khi nhóm cần hướng dẫn về việc tối ưu hóa các cài đặt cho một công thức nước sốt tỏi cay mới vào tháng 6 năm 2023. Vào cuối giai đoạn đào tạo, tất cả nhân viên sản xuất đều thành thạo trong việc vận hành thiết bị.
2. Cải thiện chất lượng sản phẩm
Tác động của chất nhũ hóa đối với chất lượng sản phẩm là ngay lập tức và có thể đo lường được, giải quyết tất cả các thách thức cốt lõi của Sunset Sauce’.
Chuyển đổi kết cấu
Trong vòng hai tuần đầu tiên sử dụng chất nhũ hóa, kết cấu của sản phẩm Sunset Sauce’ đã được cải thiện đáng kể. Nước sốt mì ống cà chua, từng có sạn, đã trở nên mịn và mượt, không có các hạt nhìn thấy hoặc phát hiện được. Nước sốt Alfredo, trước đây có vón cục, giờ đây có độ đặc đồng nhất, kem. Một cuộc khảo sát theo dõi khách hàng vào tháng 7 năm 2023 cho thấy các khiếu nại liên quan đến kết cấu đã giảm từ 38% xuống chỉ còn 5%, với 92% số người được hỏi đánh giá kết cấu của nước sốt là "xuất sắc" hoặc "rất tốt."
Các nhà bán lẻ địa phương cũng nhận thấy sự khác biệt. Một người mua hàng cho một chuỗi cửa hàng tạp hóa khu vực nhận xét, "Nước sốt mì ống của Sunset Sauce’ giờ đây có kết cấu mịn màng như các thương hiệu quốc gia, nhưng với hương vị tươi ngon của các nguyên liệu địa phương. Chúng tôi đã tăng số lượng đơn đặt hàng lên 30%."
Độ ổn định nhũ tương và thời hạn sử dụng kéo dài
Chất nhũ hóa cũng giải quyết được vấn đề ổn định nhũ tương. Việc thử nghiệm các mẻ được sản xuất bằng thiết bị mới cho thấy không có sự phân tách pha trong nước sốt Alfredo hoặc nước sốt ớt ngay cả sau 75 ngày bảo quản—hơn gấp đôi thời hạn sử dụng 30 ngày trước đây của công ty’. Vào tháng 8 năm 2023, Sunset Sauce đã chính thức kéo dài thời hạn sử dụng lên 60 ngày cho tất cả các sản phẩm, phù hợp với các tiêu chuẩn ngành đối với nước sốt cao cấp.
Việc mở rộng này có tác động trực tiếp đến việc giảm lãng phí: tỷ lệ lãng phí sản phẩm của công ty đã giảm từ 15% xuống 3%, vì các mẻ không còn phải bị loại bỏ do sự phân tách sớm. Trong sáu tháng đầu (tháng 4–tháng 9 năm 2023), điều này tương đương với việc tiết kiệm 18.000 đô la chi phí nguyên liệu.
3. Hiệu quả sản xuất và tăng trưởng thị trường
Khả năng giảm thời gian trộn của chất nhũ hóa’ đã thay đổi năng lực sản xuất của Sunset Sauce. Với thời gian trộn giảm 65%, công ty hiện có thể sản xuất 12–13 mẻ mỗi ngày—hơn gấp đôi so với 4–5 mẻ trước đây. Hiệu quả tăng lên này cho phép công ty đáp ứng nhu cầu cao điểm trong mùa lễ năm 2023, đáp ứng 100% đơn đặt hàng và tránh doanh thu bị mất mà công ty đã trải qua vào năm 2022.
Chất lượng được cải thiện và năng lực tăng lên cũng mở ra những cơ hội thị trường mới. Vào tháng 10 năm 2023, Sunset Sauce đã đảm bảo một thỏa thuận phân phối với một chuỗi nhà hàng khu vực (12 địa điểm) trước đây đã từ chối sản phẩm của mình do kết cấu không nhất quán. Công ty cũng mở rộng sự hiện diện bán lẻ của mình lên 220 cửa hàng trên khắp Oregon, Washington và Idaho—tăng từ 150 cửa hàng vào năm 2022.
