Progetto Six Sigma per l'ottimizzazione del processo logistico-produttivo

prodotti BERRY

Milano, 9 Maggio 2013

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1. Introduzione all'azienda e al prodotto

2. Define

3. Measure+Analyze

4. Improve

5. Control

6. Credits

Agenda

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Blue Technologies

� Blue Technologies è un'azienda che, integrando le esperienze di professionisti interni e/o esterrni, si occupa dello Sviluppo e Innovazione di prodotto per conto di società mandatarie o sulla base di proprie idee in differenti campi:

• Tessile

• Chimico

• Erboristico

• Erboceutico

• Cosmetico

• Tecnologie per trasformazione alimentari

• Altri settori

� Nel corso degli anni ha contribuito allo sviluppo di decine di brevetti di prodotti cedendone poi la produzione di massa ad altri partner

2002

Prodotti

tessili tecnici

2006

Integratori

alimentari

2005

Prodotti

Cosmetici

dal 2009

Prodotti Erboceutici

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La filosofia del prodotto: erboceutica

� Il cranberries americano (o mirtillo rosso americano del Quebec) è uno dei prodotti riconosciuti dalla disciplina erboceuticache studia particolari preparati erboristici che si possono definire “Farmaco-Like” con efficacia definita pari a quella del farmaco, riconosciuta e comprovata da studi e osservazioni scientifiche

� L'erboceutica è suddivisa in tre macroaree:

• Individuazione delle sostanze naturali “Farmaco – Like” la cui efficacia sia riconosciuta e descritta sia dalla Medicina Tradizionale che da quella ufficiale (Clinica)

• Studio delle proprietà delle sostanze naturali "Farmaco - Like” e ne definisce le caratteristiche che le rendono efficaci: specie, origine geografica, stato biologico di purezza, proprietà organolettiche complessive, condizioni di trasformazione e mantenimento

� La Vision di questa azienda è:

"rendere disponibile (nel tempo e nello spazio) i "frutti" della natura (e.g. cranberries nella loro completezza (quindi non solo alcuni principi attivi ma il frutto nel suo complesso) preservando il più possibile il frutto di

partenza e l'insieme delle sue proprietà"

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La filosofia del prodotto: erboceutica

� Per questo motivo, l'Erboceutica ha come principio basilare l'assoluta intransigenza sulla valutazione delle sostanze naturali da utilizzare considerando che esse debbono rispondere a 5 essenziali e inderogabili requisiti:

• Purezza della specie vegetale

• Origine geografica

• Stato organico del terreno di coltura (condizione di assoluta incontaminazione ambientale)

• Precisi protocolli di trasformazione del prodotto naturale in “preparato Erboceutico”

• Certificazioni (analisi batteriologiche e organolettiche del prodotto Erboceutico finito)

� Ovviamente essendo tutto basato su frutto in percentuali altissime, significa dover mettere un processo di conservazione

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Il prodotto: Cranberries

� Purezza della specie vegetale: Le piantagioni hanno basi centenarie, l'aumento di richiesta ha fatto si che si coltivassero nuove aree con piantagioni, ovviamente più giovani (ma quale effetto?)

� Origine geografica: Quebec (Canada)

� Stato organico del terreno di coltura: incontaminato, irrogato naturalmente dal discioglimento di ghiacciai, a distanza di centinaia di chilometri dalle fonti di inquinamento considerate importanti (strade, rotte aeree, etc.)

� Protocolli di trasformazione: raccolta completamente manuale, ottenuta per allagamento del terreno con acqua da discioglimento dei ghiacci, distacco del frutto per azione meccanica di macchine a bassissimo impatto (vibrazione), raccolta con reti dei frutti galleggianti etc.

� Certificazioni: sia sul prodotto semilavorato (liofilizzato) che sul prodotto finito, certificazioni NO RADIAZIONI (Dir 1992/2/EC, 1993/3/EC), NO OGM (reg EU n°1829/2003 - 1830/2003 and amendments), NO GLUTINE (Reg (CE) n° 41/2009); NO ALLERGENI (Dir 2033/89/EC)

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Il prodotto: Cranberries

� Complessità di prodotto: ALTA

� Complessità del processo di raccolta e trasformazione: ALTO

� Complessità della Supply Chain: ALTA

ma provata efficacia di:

� Antiossidante (essendo ricco di Vitamine, Minerali, Flavonoidi, Antociani, Tannini condensati ecc)

� Azione di contrasto nelle infezioni

� Azione ringiovanente cellulare

� Azione antiinfiammatoria ed antiossidante

Progetto Six Sigma per lo sviluppo delle conoscenze di

prodotto/processo necessarie a mantenere in modo sempre

migliore le proprietà del mirtillo rosso canadese palustre

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1. Introduzione all'azienda e al prodotto

2. Define

3. Measure+Analyze

4. Improve

5. Control

6. Credits

Agenda

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DefineBusiness Case

� Voice Of Business: "il prodotto è stato importato in Italia sin dal 2006. I nostri laboratori e i laboratori esterni hanno definito un indicatore medio ponderato della perdita delle varie proprietà organolettiche (Internal KPI). Nel processo attuale il KPI è 13%±1% rispetto al frutto appena raccolto nelle condizioni di maturazione ottimale (OPM=Optimal Maturation Point). L'obiettivo del progetto è ridurre le perdite a 5%±1% ovvero preservare almeno il 95% delle proprietà organolettiche iniziali"

Gemma Frutto

Acerbo

Frutto

Condizioni

Ottimali di

maturazione

Frutto

sovramaturo

Muffe da frutto

In ogni stadio il frutto ha le sue

proprietà organolettiche ma

sviluppate in modo diverso in

funzione dei diversi stadi di vita

Per la destinazione d'uso del

cranberries abbiamo definito il

Optimal Maturation Point... ma con

quale variabilità? Quali tolleranze

impostare nella fase di selezione?

Quality

Level Optimal

Maturation

Point ±k

MAX

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DefineProcesso VOC CTQ

"Ottenere un prodotto al consumo che sia il più possibile vicino alla qualità del frutto fresco all'Optimal Maturation Point"

"Ottenere un prodotto che abbia il minimo di losses su tutte le singole proprietà organolettiche rispetto all'OMP"

"Ottenere un prodotto che abbia il minimo di losses sull'indicatore globale medio ponderato di proprietà organolettiche"

( )PnPPGlobaleGobale

afterPiPiPii

LossesLossesLossesfLossesCTQ

FinalValueOMPValueLossesCTQ

;...;; 21

ionLiofilizat ,

==

−==

Proprietà Start Value Final Value Losses Target

P1

P2

...

Pn

GLOBALE 13%±1% 5%±1%

11

DefineAnalisi VOC e CTQ

� L'individuazione del range di tolleranza è fondamentale per definire le condizioni di robustezza del prodotto e per il processo produttivo

� Ci sono infatti dei frutti che naturalmente hanno unatransizione da OMP a frutto sovramaturo molto breve (necessità di stringere molto la campana, col rischio di non avere sufficiente prodotto qualora per motivi contingenti si avesse una raccolta ritardata - e.g. un caco che rimane su una mensola 5 gg in più dopo il punto di maturazione) mentre per alcuni è molto lunga (e.g. la melograna che resta nelle condizioni OMP per molto tempo)

� Perchè è fondamentale definire questo tempo?

Robustezza al processo di

transizione da maturo a

sovramaturo e sottomaturo

Possibilità di lavorare insieme

prodotti con maturazioni

diversi

Possibilità di raccolta contemporanea di

frutti con maturazione diversa senza

impattare sulla qualità del prodotto

Evitare utilizzo dei maturanti

utilizzati talvolta

nell'agricoltura industriale

Vs

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DefineMAPPATURA DI PROCESSO (as is 2006-2011)

1 - Maturazione

Naturale

2 - Raccolta

2a -

Allagamento

2b -

Separazione

Meccanica

2c -

Raccolta con

reti

3 - Stoccaggio

in fattoria4 - Trasporto

5 - Prima Trasformazione

5a -

Selezione

Visiva

5b -

Liofilizzazione

5c -

Inflaconamento

in bulk

6 - Stoccaggio

dei bulk presso

fornitore

7 - Spedizione in Italia

presso Partner

(via aerea o via mare)

8 - CQ Accettazione

presso partner9 - Processo produttivo 10 - CQ prodotto finito

11 - Stoccaggio presso

nostro magazzino

5d - Certificato

proprietà in

uscita

Carta di controllo & Capacità Delta1

Carta di controllo & Capacità Delta2

? SCOPE DI PROGETTO

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DefineMAPPATURA DI PROCESSO (as is 2006-2011)

I potenziali delta tra le fasi Out-Of-Scope, che sono stati minimizzati con precedenti progetti di miglioramento continuo lavorando su condizioni di stoccaggio, materiali e condizioni di trasporto (isolamento termico e umidità), sono sempre mantenuti sotto controllo tramite SPC e calcoli di capacità

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DefineMAPPATURA DI PROCESSO (as is 2006-2011)

� Il processo di liofilizzazione (o meglio di freeze-drying) è il processo tecnologico di eliminazione dell'acqua da una sostanza organica che minimizza il possibile deterioramento possibile della struttura e dei componenti della sostanza stessa ed è principalmente utilizzato nell'industria farmaceutica e secondariamente per la conservazione degli alimenti in quanto è il più costoso rispetto ad altre tecniche (e.g. essiccazione). Il maggior costo deriva dalla quantità di energia necessaria al processo, più che doppia rispetto all'essiccazione ma anche dal costo degli impianti notevolmente maggiore

� Questo tuttavia dà stabilità al prodotto che infatti nelle fasi out-of-scope mantiene condizioni molto stabili (ma non si può pensare al free-pass per mantenere le certificazioni in accordo con Direttive UE e protocolli aziendali interni)

� Tuttavia analizzando proprio il processo 5b di liofilizzazione e studiandone a fondo insieme ai colleghi americani è sorto un dubbio: gli sbalzi termici nei tre step di liofilizzazione possono indurre la perdita di sostanze?

5b/1 Surgelazione o

Congelamento Rapido

(-30/-50°C)

5b/2 Sublimazione lenta (-20°C) con

vuoto <1mmHg

5b/3 Desorbimento a

microonde a temperatura

superficiale +60°C

5b - LIOFILIZZAZIONE

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DefineMAPPATURA DI PROCESSO (as is 2006-2011)

1 - Maturazione

Naturale2 - Raccolta

3 - Stoccaggio

in fattoria4 - Trasporto 5 - 1° Trasformazione

Losses

MAX 5%

Current

13%

� Avendo definito come Ring di azione gli Step 1 - 5 e dovendo contenere le perdite di oltre il 50%, dalla mappatura di processo risultava evidente che era necessario capire la curva di perdita in funzione degli step di processo

� Essendo tutti i processi molto manuali e non avendo letteratura o indicazioni in merito (gli stessi berries vengono utilizzati per fare marmellate) nella fase di measure abbiamo impostato la raccolta dati sui vari step

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3. Measure+Analyze

4. Improve

5. Control

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Agenda

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Measure + AnalyzeRaccolta dati e analisi processo Liofilizzazione

� Come primo step della fase di measure abbiamo messo sotto attenzione il processo di liofilizzazione

� Abbiamo quindi misurato sul nostro indicatore ingresso e uscita per vedere le losses di proprietà organolettiche

� Ovviamente essendo le prove distruttive abbiamo considerato un lotto abbastanza grande per fare entrambe le misure e cercare di apprezzarne anche la variabilità

5b/1 Surgelazione o

Congelamento Rapido

(-30/-50°C)

5b/2 Sublimazione (-20°C) con vuoto

<1mmHg

5b/3 Desorbimento a

microonde a temperatura

superficiale +60°C

5b - LIOFILIZZAZIONE

Ingresso e Uscita dalla fase 5 sono statisticamente differenti (tuttavia la varianza rimane la stessa), tuttavia la perdita è molto piccola rispetto ai delta cercati (Tuttavia particolare in ingresso abbiamo già un dato di perdita molto elevato)

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Measure + AnalyzeImpostazione raccolta dati di dettaglio sulle microfasi

� Abbiamo deciso quindi di impostare una raccolta dati più metodologica sui punti del nostro ring di progetto prima dell'ingresso al punto 5

1 - Maturazione

Naturale

2 - Raccolta

2a -

Allagamento

2b -

Separazione

Meccanica

2c -

Raccolta con

reti

3 - Stoccaggio

in fattoria

4 - Trasporto

Punti di misura

Nota: la distribuzione delle losses nella maturazione è, come atteso, non normale, a causa dello ZERO definito dalle condizioni di Optimal Maturation Point

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Measure + AnalyzePrime evidenze dell'analisi: individuazione aree critiche

5-Liofili zzazione

4-Trasporto

3-Stoccaggio

2c-Raccoltareti

2b-Meccanica

2a-Allagam

1-Maturazione

12

10

8

6

4

2

0

Data

5

Losses vs Step

Standardized Effects

3-Stoccaggio

4-Trasporto

5-Liofilizzazione

ALTRI

Analizzando i dati raccolti (abbiamo ripetuto le

analisi due volte per la quasi incredulità) abbiamo

visto che nonostante la variabili di ingresso tra cui

la maturazione lo step maggiore per le losses è

dovuto alla fase di stoccaggio, quindi di trasporto

Statisticamente con un campione comunque

elevato (>50 elementi) anche l'interval plot della

media conferma l'analisi qualitativa del boxplot

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Measure + AnalyzeAnalisi di regressione Losses vs. Tempo di stoccaggio

� Abbiamo quindi studiato le losses in funzione del tempo di stoccaggio prendendo un campionamento più intenso fino alle 8 hrs (10 pz a 2hrs, 4hrs, 6 hrs, 8hrs) e campionamenti di 6 pz agli intervalli di tempo superiore e con un intertempo maggiorato (misura del trend)

� Al di là del modello quadratico, si vede una zona A in cui si ha un effetto perdita molto piccolo, con poi un effetto più che lineare dopo le 8hrs

50403020100

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Tempo di stoccaggio (hrs)

Losses 5

S 0,629780

R-Sq 87,5%

R-Sq(adj) 87,3%

Regression

95% PI

Fitted Line Plot

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ImproveAnalisi del processo di stoccaggio e trasporto

� Visto che la evidenza dell'analyze è stata che le condizioni di stoccaggio e trasporto (Fasi NVA) costituivano circa l'80% delle losses di qualità la prima soluzione (più banale) è stata quella di verificare se ci fossero nell'area geografica dei produttori in grado di effettuare la trasformazione entro le 8hrs

� Abbiamo scoperto che 2 dei fornitori del consorzio che fornisce il nostro prodotto erano anche produttori e che, quindi, i loro prodotti venivano tipicamente lavorati entro le 8hrs e che comunque, su specifica richiesta, non avrebbero avuto problemi a farlo per questa destinazione d'uso

Raccolta Stoccaggio Trasporto Prima Trasf.

NVA

SVA

VA

Fornitore Tempo (hrs) Tempo (hrs)

1 0-8 0

2 8-24 0-2

3 8-24 0-8

4 24-72 0-8

...

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ImproveImpostazione analisi per Improve

� In ottica di supply chain, tuttavia, questo è un grosso vincolo e prima di introdurlo nel sistema abbiamo analizzato il processo di stoccaggio. Abbiamo voluto testare se il processo di perdita potesse essere legato anche al fattore temperatura

� Sul fattore temperatura il team aveva opinioni qualitative contrastanti

• per alcuni il Cranberries non doveva risentire delle perdite in funzione della temperatura (del resto le perdite in fase di liofilizzazione, che, con un processo industriale, lo porta tra i -50°C e i +60C anche se per un tempo brevissimo sembrava dimostrare la robustezza del frutto agli sbalzi termici

• per altri tutti i frutti risentono in condizioni determinanti della temperatura di stoccaggio (basti pensare al frutto lasciato fuori dal frigorifero)

� In fase di Improve sono state lanciate quindi due attività

• Una regressione per capire tra -18C°(congelamento standard da frigorifero) e circa 108C°(marmellata!), facendo la comparazione anche con altri frutti

• Un DOE per capire quali erano gli effetti principali tra temperatura e tempo di stoccaggio e loro eventuali interazioni

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ImproveRisultati analisi di regressioni Losses vs. Temperature

� Risultati Regressione:

� Il frutto perde rispetto al OPM un max del 5% rispetto alle condizioni standard

� Questa è una proprietà che sembra particolarmente accentuata nella famiglia di mirtilli ma il cranberries è, nella famiglia di mirtilli, quello che ha le perdite inferiori

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ImproveImpostazione DOE e primi risultati

� Impostazioni e Risultati DOE

1284

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

10-1

Tempo stoccaggio

Mean

Temperatura stoccCorner

Center

Point Type

Main Effects Plot for lossesData Means

PX1 - Tempo stoccaggio

X2 - Temperatura Stoccaggioy - losses

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ImproveContour e Surface Plot

� Attraverso l'analisi grafica dei risultati del DOE abbiamo individuato delle zone di rischio differente in funzione del tempo di stoccaggio

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2. Define

3. Measure+Analyze

4. Improve

5. Control

6. Credits

Agenda

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Control

� Visto l'importanza del tempo di stoccaggio è stato messo nella procedura di tracciabilità del lotto di produzione del fornitore l'ora di raccolta e l'ora di preparazione definendo tre fasce

• Se il delta è inferiore a 6 ore, il prodotto può essere lavorato senza particolari avvertenze (Disco VERDE)

• Se il delta è tra le 6 e le 12 ore, verifica maggiormente selettiva delle condizioni di maturazione del frutto (DISCO GIALLO)

• Se il delta è sopra le 12 ore, intensificazione dei controlli quantitativi allo step 5c (DISCO ROSSO) e comunicazione al centro italiano di un'area di criticità

� Il piano di controllo eseguito in Italia ha dimostrato come le proprietà fondamentali del frutto siano migliorate dopo questo step di progetto raggiungendo probabilmente un limite tecnologico dovuti alla lavorazione

� Al momento sono in corso studi analoghi su altre tipologie di frutto, con le analisi preliminari che mostrano comportamenti molto differenti (come atteso)

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Credits

Gianpaolo Tocco

R&D Director

Mobile +39 349 4015543

gp.tocco@bluetechnologies.it

Giovanni Contino

Amministratore

mobile +39 340 4684 898

giovanni.contino@continoepartnes.it

Contino & Partners Srl

Via Serlio, 24

40128 Bologna, Italy

www.continoepartners.it

Blue Technologies Srl

Via Cesare battisti 2

Chiari (BS)

www.bluetechnologies.it

30

Grazie

per

l'attenzione!