Yritys ja erehdys vai koe? – Kokeellinen vanukas

Nykyään puhutaan paljon kokeilusta ja kokeista myös yhteiskunnallisella tasolla. On ollut perustulokokeilua ja teiden varsilla näkee tiemerkintäkokeiluja, mutta mikä on koe ja onko sillä eroa kokeiluun?

Prosessin ongelma

Ajatellaan, että meillä on esimerkiksi ongelma jälkiruoan valmistamisen kanssa. Meillä on resepti klassiseen paahtovanukkaaseen, Crème brûléehen, mutta emme saa tyydyttävää lopputulosta, vaikka seuraamme ohjetta. Vanukas jää liian löysäksi, maistuu keltuaiselle tai vaihtoehtoisesti kypsennysaika vaihtelee ja on kaukana reseptin luvatusta. Haluaisimme kuitenkin laittaa vanukkaan uuniin ja unohtaa sen, kunnes ajastin ilmoittaa sen olevan valmis.

Uskomme, että resepti on toimiva koska sen on tehnyt asiansa tietävä ammattilainen ja koska se on aikaisemmassa keittiössä ja sen olosuhteissa toiminut. Joten epäilemme että kyseessä on kypsennysprosessin ongelma muuttuneessa olosuhteessa. Keksimme helposti ainakin seitsemän erilaista tekijää, jotka vaikuttavat vanukkaan makuun ja koostumukseen.

Meillä on seitsemän ideaa vanukkaan kypsymiseen vaikuttavista tekijöistä. Jos näistä testattaisiin kaikki kombinaatiot, niin kombinaatioita tulisi 128 kappaletta (2^7=128). Tässä on paljon vanukasta tehtäväksi ihan huvin vuoksi, joten voisimme tehdä osittaisen faktorikokeen ja tehdä vain kahdeksan satsia vanukasta.

Saisimme käsityksen mitkä muuttujistamme vaikuttivat paljon, mitkä vähän tai eivät ollenkaan. Lisäksi saisimme matemaattisen mallin vanukkaan kypsyydestä, eli mallin siitä mitkä tekijät tuottavat halutun lopputuloksen, jolloin voisimme optimoida lopputuotetta. Tämä on perus lähestyminen prosessin parametrien selvittämisessä.

Mutta mitä jos epäilemme reseptiä?

Olisimme tekijäkokeen suorittamisen jälkeen luultavasti tyytyväisiä uusiin kypsennysasetuksiin. Mutta mitä jos maku ja rakenne tulevatkin reseptistä ja se ei ole optimaalinen? Reseptien ja seosten tutkimiseen on olemassa aivan oma koesuunnittelun luokkansa, eli sekoitekokeet (mixture designs). Kyseessä on vastepintamenetelmien (RSM) alaluokka, jonka suurin ero tekijäkokeista on se, että testattavina on aina osuutta.

Osuuden testaaminen tarkoittaa sitä, että testattavat tekijät ovat keskenään riippuvaisia niin, että niiden osuuksien summaksi pitää tulla aina 1 (100%). Crème brûléen tapauksessa tekijät voisivat olla seokseen tarvittavien aineiden keskinäiset suhteet, eli maito, kerma ja keltuainen. Tällainen rajoite on hyvin yleinen monenlaisissa prosesseissa, kuten juuri elintarviketeollisuuden resepteissä tai betonin valmistuksessa. Oikeastaan missä tahansa, missä tehdään erilaisia nesteiden tai raaka-aineiden sekoitteita tällainen rajoite on olemassa.

Sekoitekokeen koerivin summaksi tulee tarvittava määrä tai 100%. Kypsennettävä määrä, jonka haluamme valmistaa on 5 dl. Tekisimme esim. Simplex -suunnitelman, josta saatavan matriisin mukaan tekisimme koeseoksia kypsennettäviksi. Jokaisesta yhdistelmästä (koepisteestä kolmiossa) kerättäisiin vasteet kuten maku, koostumus, ulkonäkö yms., jonka jälkeen nämä voitaisiin analysoida ja optimoida reseptiä.

Huomattavaa tietysti on, että itse koepisteistä ei tule välttämättä hyvää tuotetta. Mutta kokeen idea ei ole tehdä hyviä tuotteita, vaan saada tieto ja malli, jolla hyvä tehdään. Kyse on siis oppimisesta ja uuden tiedon luomisesta!