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食品与饮料 —— 艺术还是科学?

A chef assembling a hamburger
Published: 三 月 16, 2022
沼气生产
温室和室内农业
工业测量
液体测量

我们每天都会听到全球的政治家说他们的决定“以科学为主导”,公众越来越意识到科学对各行各业的影响。在下面的文章中,我们将重点关注科学如何推动食品和饮料行业的发展,尤其是维萨拉的技术如何帮助优化可持续食品生产。

艺术在食品和饮料行业中发挥着重要作用,这很容易理解;创造力和想象力在包装和广告以及产品开发中至关重要。然而在维萨拉,我们相信科学起着主导作用:开发测量技术;帮助配制产品;优化工艺流程;保障安全;确保质量;实现产品一致性以及助力实现可持续发展。展望未来,科学将如何帮助该行业克服新的挑战?

 

挑战

根据联合国粮农组织的数据 (1),2020 年,世界上近三分之一的人口(23.7 亿人)无法获得充足的食物。受影响最严重的国家/地区是非洲和亚洲,而在某些国家/地区,主要的食物相关挑战则是肥胖和食物浪费。粮食安全、营养和获取难度都是越来越大的挑战。

水短缺可以定义为淡水量无法满足正常需求。这种情况可能是由气候变化(干旱)、水污染、过度或低效用水,或者水利基础设施不足或失效引起的。根据联合国的数据 (2),如果不采取适当措施,每年缺水至少一个月的人数将从现今的 36 亿飙升至 2050 年的 50 亿以上。同样,提高效率和减少浪费的压力越来越大。

气候变化正在威胁农作物,这些农作物可能会因干旱、洪水、飓风等被摧毁。根据联合国减少灾害风险办公室的数据 (3),与过去 20 年相比,与气候有关的灾害几乎翻了一番。因此,我们的农业系统需要具备更强的抗风险能力。

许多产品的有限保质期给食品和饮料行业带来了额外的风险,并使其更容易受到供应链问题的影响。因此,目前迫切需要采取措施来提高抗风险能力并保护业务连续性。再加上成本和可持续性问题,供应链必须短、快、安全和可追溯。除了可持续产品,消费者还追求更好的包装,减少对塑料的依赖。

消费者对安全、健康、营养食品的需求持续增长。因此,制造商在提供更准确的标签信息方面承受的压力越来越大;尤其是涉及健康的成分,例如糖、盐和热量。消费者还越来越多地追求低碳排放产品,这推动了肉类替代品等产品的发展。零售商要求提供碳排放信息;目前,这类信息通常包括范围 3 排放,即在其自身运营之外产生的排放。

随着全球能源和食品价格的飙升,食品和饮料制造商正面临着提高能源效率、减少浪费和增加可再生能源(风能、太阳能和沼气)使用量的环境和财务压力。

 

维萨拉科学

科学正在为上述所有挑战提供解决方案,其中的许多解决方案都有维萨拉的积极参与。例如,维萨拉是杰出的气象设备制造商,科学家能够使用他们制造的设备跟踪气候变化和恶劣天气。此外,使用维萨拉的工业测量仪表能够更好地管理食品和饮料加工过程,从而:

  • 提高效率
  • 增强和保护产品的一致性和质量
  • 降低能耗
  • 减少浪费
  • 降低成本
  • 提高行业的可持续性并帮助应对气候变化

维萨拉技术广泛应用于食品和饮料行业,下面给出了许多示例,但维萨拉在这一行业的声誉远不如其在气象业务领域那样享誉全球,这可能是食品和饮料行业保守的秘密之一,但却是强大的资产。

维萨拉品牌是由公司使命决定的,公司的使命是在下面的四个关键价值观的驱动下积极创新,通过提供观测技术来实现更美好的世界:

  1. 以客户为中心 – 提供满足客户需求的测量解决方案
  2. 开拓创新 – 好奇心推动持续改进
  3. 协作 – 与合作伙伴、利益相关者和全球科学界协作
  4. 诚信 – 诚实、多样性、尊重、可靠性和可持续性

在食品和饮料行业,维萨拉产品用于价值链的每个阶段:从农业到加工、储存、分销、零售,再到废弃物管理。

 

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Food processing from agriculture to consumers

维萨拉技术

准确性和长期的可靠性是所有维萨拉开发项目的先决条件,公司的产品已在全球范围内建立了令人羡慕的声誉,并且目前已经安装在了不止一个星球上,这一点尤其令我们自豪!维萨拉的湿度和压力传感器目前在地球上的每个大陆以及美国宇航局登录火星的“好奇号”和“毅力号“火星车上运行。

 

湿度

维萨拉的一些核心技术被大众视为行业标准的测量方法。例如,湿度是几乎每个行业中最常进行的测量之一。1973 年,维萨拉开发了基于薄膜聚合物的电容式湿度传感器 HUMICAP®,很大程度上提高了测量的准确度和可靠性,其主要优点包括长期稳定性以及对冷凝、污垢和大多数化学品不敏感。因此,维萨拉湿度探头通常用于食品加工过程,如干燥、烹制、烘焙等。湿度测量的应用几乎是无穷无尽的,部分原因是食物中的水分过多会导致变质。

 

二氧化碳 (CO2)

植物利用二氧化碳在光合作用下生长,因此园艺师的习惯做法是提高温室中 CO2 的浓度以提高产量。CO2 还用于碳酸饮料和易腐食品制造设施中,所有这些过程都需要严格控制,因此是维萨拉传感器技术的理想应用场所。

维萨拉 CARBOCAP® 二氧化碳传感器采用创新的微加工、电调谐法布里-珀罗干涉仪 (FPI) 滤波器,可进行参考测量,以补偿光源强度的潜在变化,以及光路中的污染或污垢积聚带来的偏差。因此,CARBOCAP® 传感器可长时间保持高度稳定,这意味着操作员不必担心校准漂移或传感器故障。

 

 

 

折光法

折光法是众所周知用于测量饮料和水果制品等产品糖含量的方法,但不计其数的食品和饮料应用通常都使用维萨拉 K-PATENTS® 卫生型在线折光仪进行工艺监测和控制。例如,白利度(Brix)和总固溶物测量广泛用于食品和饮料生产工艺。

与许多其他的液体浓度测量方法相比,维萨拉折光仪不受颗粒、气泡、晶体或颜色的影响,因此可用于各种溶液的液体识别和组分浓度监测。重要的是,维萨拉折光仪获得了 EHEDG 和 3-A 认证,这些卫生标准可保证食品生产和加工过程符合卫生要求。

右侧的表格中给出了维萨拉在线折光仪的应用示例,这些折光仪用于啤酒酿造过程的以下每个阶段,清楚地证明了它们丰富的功能:

糖化 - 测量出口管处糖化液的浓度。

  1. 麦汁过滤 - 测量浓度以确定合适的冲洗终点。
  2. 麦汁煮沸 - 连续测量麦汁浓度/比重,以便酿酒师准确确定麦汁达到所需浓度的时间。
  3. 回旋沉淀 – 在回旋沉淀槽之前和/或之后进行监测,确保快速有效地去除固体残渣,从而产出澄清的苦麦汁。
  4. 冷却 - 确保在尚未发酵的苦麦汁中可溶性固形物处于合适的水平。
  5. 发酵 - 为酿酒师提供实时工艺数据,便于准确确定发酵终点。
  6. 过滤和熟化 – 去除酵母过程中的质量控制。
  7. 灌装和 CIP - 连续监测灌装和 CIP 工艺可实现自动化、减少浪费并降低成本和能源消耗。
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Beer brewing process

 

沼气

在全球范围内,随着各个国家/地区和组织寻求实现净零排放目标,可再生能源和温室气体减排受到了莫大关注。沼气为利用农业和食品生产中的废弃物提供了机会,作为一项能源,它还可以取代化石燃料。此外,沼气工艺过程会产生沼渣,这是一种富含养分的肥料,可实现食品生产的完整经济循环。另外,沼气可以发电供家庭和农场使用。

维萨拉已开发出能够优化沼气工艺过程的技术。维萨拉独特的多气体测量仪器能够原位实时监测沼气,从而使操作员能够提高沼气质量、降低成本并提高过程工艺效率。最后的这个示例展示了维萨拉如何参与食物循环的每个阶段,从食品生产一直到食物废弃物厌氧发酵。

 

总结

科学可以定义为按照基于证据的系统化方法对知识和理解的探寻和应用。在维萨拉,食品与科学有着千丝万缕的联系;仪表的测量数据可为决策提供有用信息并实现效率优化。维萨拉对科学的探索源自我们对世界的好奇;公司将 14% 的净销售额用于研发,长期以来一直致力于创新。食品和饮料行业已经从维萨拉开发的技术中受益匪浅,但对于公司的科学家来说,更令人兴奋的是尚未公布于众的技术...

 


 

参考文献:

  1. The State of Food Security & Nutrition in the World 2021. Food & Agriculture Organization of the United Nations: https://www.fao.org/state-of-food-security-nutrition/en
  2. UN: Adaptation to Climate Change www.un.org/en/climatechange/science/key-findings#physical-science
  3. United Nations Office for Disaster Risk Reduction, Policy brief: Disaster risk reduction and climate change. www.undrr.org/publication/policy-brief-disaster-risk-reduction-and-climate-change
  4. Riddell et al. (October, 2020) The effect of temperature on persistence of SARS-CoV-2 on common surfaces. Virology Journal. https://virologyj.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12985-020-01418-7
  5. Meat plants—a new front line in the covid-19 pandemic. (July 2020) British Medical Journal. https://www.bmj.com/content/bmj/370/bmj.m2716.full.pdf

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