基于TRIZ理論的干馬鈴薯片制作工藝流程優(yōu)化研究

摘 ?要：基于發(fā)明問(wèn)題解決理論（TRIZ），本文對(duì)干馬鈴薯片的工藝流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并以建水縣福新果蔬專(zhuān)業(yè)合作社為例，運(yùn)用TRIZ創(chuàng)新方法理論中的創(chuàng)新思維、以及40個(gè)發(fā)明原理等方法使得工藝流程變得智能化、環(huán)保化、自動(dòng)化。通過(guò)運(yùn)用新的工藝流程，不僅能夠生產(chǎn)出質(zhì)量更好的干馬鈴薯片，而且也滿足了人們對(duì)健康食品的要求。

關(guān)鍵詞：干馬鈴薯片;流程優(yōu)化;TRIZ創(chuàng)新方法

中圖分類(lèi)號(hào)：S226 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）13-0010-03

Study on Process Optimization of Dry Potato Chips Based on TRIZ Theory

——Taking the Fuxin Fruit and Vegetable Professional Cooperative in Jianshui County as an Example

SAI Yanling

（School of Business and Tourism Management，Yunnan University，Kunming ?650500，China）

Abstract：Based on the theory of invention problem solving （TRIZ） theory，in this paper the technological process of dry potato chips to optimize design，taking the Fuxin Fruit and Vegetable Professional Cooperative in Jianshui County as an Example，by using the theory of TRIZ innovative method of creative thinking，and 40 invention principle method such as intelligent makes technological process，environmental protection and automation. The new process not only produces better quality dry potato chips，but also meets people’s requirements for healthy food.

Keywords：dried potato chips;process optimization;TRIZ innovative approach

0 ?引 ?言

2015年我國(guó)推出了馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略，旨在把馬鈴薯加工成新型馬鈴薯主食產(chǎn)品，因此，如何發(fā)揮馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)效益成為當(dāng)前急需解決的問(wèn)題。當(dāng)前，馬鈴薯加工為干馬鈴薯片是一種提高馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益的方式，但是市場(chǎng)上生產(chǎn)干馬鈴薯片的工藝流程主要依賴(lài)于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)式的加工方式進(jìn)行，這就導(dǎo)致干馬鈴薯片的品質(zhì)存在極大的差異如色澤暗淡、粘連發(fā)黑、食用性不佳等。因此，如何通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)流程來(lái)提高干馬鈴薯的價(jià)值就成為一個(gè)待解決的問(wèn)題。基于此，本文以建水福新果蔬專(zhuān)業(yè)合作社為例，運(yùn)用TRIZ創(chuàng)新方法對(duì)干馬鈴薯生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從生產(chǎn)流程的角度出發(fā)，提高干馬鈴薯片的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1 ?TRIZ創(chuàng)新方法

TRlZ是俄文“發(fā)明問(wèn)題解決理論”的縮寫(xiě)，是蘇聯(lián)發(fā)明家阿奇舒勒（Atshuller）等在分析世界250萬(wàn)份高水平專(zhuān)利后，于1946年創(chuàng)立的具有普遍適用性的發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題的一種發(fā)明理論。阿奇舒勒后期將TRIZ理論分為如下主要體系：8大技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則、IFR最終理想解、40條發(fā)明原理、技術(shù)矛盾、物理矛盾和分離原理、物-場(chǎng)模型分析、76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解法、ARIZ發(fā)明問(wèn)題解決算法、科學(xué)原理知識(shí)庫(kù)、功能分析、資源分析等[1]。其中，功能分析是從“功能”的角度來(lái)分析系統(tǒng)完成其功能及相關(guān)屬性的情況，功能屬性分析是對(duì)問(wèn)題定義過(guò)程中會(huì)使用到的必要工具之一，是尋找創(chuàng)新切入點(diǎn)與簡(jiǎn)化現(xiàn)有系統(tǒng)最實(shí)用的工具，一個(gè)完整的功能屬性分析是進(jìn)行系統(tǒng)創(chuàng)新最重要的一步。

40個(gè)發(fā)明原理是用于解決系統(tǒng)產(chǎn)生的技術(shù)矛盾問(wèn)題的理論，阿奇舒勒通過(guò)對(duì)世界各地大量的發(fā)明專(zhuān)利進(jìn)行研究，最終發(fā)現(xiàn)，雖然專(zhuān)利中解決了不同領(lǐng)域的問(wèn)題，但是所用的方法或者所用的技巧具有一定的相似性，通過(guò)對(duì)這些相似的方法進(jìn)行歸納和總結(jié)。最終，阿奇舒勒找到了40種最常用的解決問(wèn)題的方式方法，即現(xiàn)在TRIZ創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法中的40條發(fā)明原理[2]。

2 ?案例企業(yè)概況

建水縣福新果蔬專(zhuān)業(yè)合作社位于云南省建水縣甸尾鄉(xiāng)鐵所村，成立于2010年2月。是一家集為社員農(nóng)戶提供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，統(tǒng)一組織、生產(chǎn)、加工、經(jīng)營(yíng)、收購(gòu)、銷(xiāo)售水果蔬菜農(nóng)產(chǎn)品，開(kāi)展農(nóng)業(yè)果蔬新品種、新標(biāo)準(zhǔn)、新技術(shù)、新產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)服務(wù)和信息咨詢(xún)服務(wù)，擁有進(jìn)出口經(jīng)營(yíng)權(quán)，獨(dú)立開(kāi)展進(jìn)出口業(yè)務(wù)的農(nóng)業(yè)合作社。當(dāng)前合作社建立無(wú)公害馬鈴薯科技示范基地5500畝，帶動(dòng)輻射甸尾鄉(xiāng)6個(gè)村委會(huì)及周邊村鎮(zhèn)曲江、南莊、東山等30多個(gè)村委會(huì)的200多個(gè)村民小組發(fā)展種植無(wú)公害水果蔬菜，建設(shè)省級(jí)馬鈴薯科技示范園。目前已經(jīng)形成了“合作88”“麗薯6號(hào)”“宣薯2號(hào)”“青薯9號(hào)”“會(huì)-2號(hào)”等品種的優(yōu)質(zhì)馬鈴薯種薯。為提高馬鈴薯的附加值，合作社將自己種植的馬鈴薯進(jìn)行加工，優(yōu)化傳統(tǒng)的加工流程，旨在生產(chǎn)出可使用的具有高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的干馬鈴薯片。

3 ?基于TRIZ創(chuàng)新方法的干馬鈴薯片工藝流程優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 ?傳統(tǒng)的干馬鈴薯片工藝流程問(wèn)題

生產(chǎn)干馬鈴薯片的一般傳統(tǒng)的生產(chǎn)加工方法，以手工為主，輔以簡(jiǎn)單的機(jī)械和工具，將馬鈴薯分揀、去皮、切片、清洗、自然晾曬而制得。多為自家制作或小作坊生產(chǎn)，加工粗放、操作簡(jiǎn)單，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致薯片褐變、甚至變質(zhì)，在制作過(guò)程中常相互粘連，以致失去食用價(jià)值、商品價(jià)值。且加工規(guī)模小、生產(chǎn)效益低、衛(wèi)生條件差，產(chǎn)品質(zhì)量難以保障，難以適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展及健康生活市場(chǎng)消費(fèi)的需求。

3.2 ?運(yùn)用TRIZ創(chuàng)新思維方法分析原因

創(chuàng)新思維的運(yùn)用，主要是讓我們具有“新的眼光”，克服思維定勢(shì)，打破技術(shù)系統(tǒng)舊有的阻礙模式。在遵循客觀規(guī)律的基礎(chǔ)上，沿著一定的維度來(lái)進(jìn)行發(fā)散思考。利用TRIZ中九屏幕法對(duì)現(xiàn)存問(wèn)題進(jìn)行分析可以系統(tǒng)地了解得到馬鈴薯切片后褐變、粘連的主要原因。圖1為T(mén)RIZ九屏幕法分析圖。

將馬鈴薯作為當(dāng)前系統(tǒng)考慮的話，利用九屏幕法，考慮從馬鈴薯的超系統(tǒng)以及子系統(tǒng)去找出影響馬鈴薯褐變的原因。其實(shí)馬鈴薯褐變主要是因?yàn)轳R鈴薯中的多酚氧化酶在有氧條件下促使含有的酚類(lèi)物質(zhì)氧化，發(fā)生褐變，產(chǎn)生黑蛋白素。酶促褐變是果蔬組織中的酚類(lèi)物質(zhì)在酶的作用下氧化成醌，醌再進(jìn)行一系列的脫水、聚合反應(yīng)，最后形成褐色物質(zhì)的過(guò)程[3]。

3.3 ?基于TRIZ創(chuàng)新方法的改進(jìn)定位

3.3.1 ?工藝流程改進(jìn)定位

決定薯片質(zhì)量最重要的標(biāo)志是產(chǎn)品的色澤，色澤是薯片品質(zhì)的一個(gè)重要組成部分，“感官”是決定購(gòu)買(mǎi)欲望的第一因子。而薯片加工是提高馬鈴薯附加值的重要途徑。對(duì)其影響最大的因素是薯片生產(chǎn)工藝加工技術(shù)及流程設(shè)計(jì)，因此必須尋求新路徑。初步改進(jìn)生產(chǎn)工藝技術(shù)，解決產(chǎn)品在切片后粘連褐變的問(wèn)題，進(jìn)而改進(jìn)產(chǎn)品的色澤，加工出品質(zhì)好、口好感、色澤好的干馬鈴薯片，滿足人們的消費(fèi)需求。

3.3.2 ?工藝流程功能定位

（1）實(shí)現(xiàn)干馬鈴薯片的自動(dòng)化生產(chǎn)與制作，節(jié)約生產(chǎn)加工的時(shí)間以及人力成本。

（2）在制作干馬鈴薯片的同時(shí)提高工作效率與產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約大量經(jīng)濟(jì)成本。

（3）在生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)出耐儲(chǔ)存、易食用、制作方法簡(jiǎn)單便捷的干馬鈴薯片。

3.3.3 ?產(chǎn)品外觀定位

產(chǎn)品形態(tài)美觀、色澤透亮，讓人有很強(qiáng)的購(gòu)買(mǎi)欲望。

3.4 ?基于TRIZ理論的干馬鈴薯片工藝流程優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.4.1 ?物理矛盾在工藝流程上的運(yùn)用

物理矛盾是指當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)中對(duì)同一元素具有相互排斥的（相反的或是不同的）需求時(shí)，就出了物理矛盾。對(duì)于馬鈴薯切片后粘連與褐變問(wèn)題主要還是因?yàn)轳R鈴薯中淀粉含量多少所引發(fā)的，淀粉含量過(guò)多則會(huì)產(chǎn)生粘連與褐變現(xiàn)象，而淀粉含量過(guò)少則食用起來(lái)口感不佳，色澤不鮮亮。解決物理矛盾的核心思想是實(shí)現(xiàn)矛盾雙方的分離，從時(shí)間、空間、條件、整體與部分上進(jìn)行分離。

3.4.2 ?物理矛盾解決方案

對(duì)于淀粉含量問(wèn)題這一物理矛盾，采用分離原理，包括時(shí)間分離原理與條件分離原理。馬鈴薯片淀粉含量多使得馬鈴薯片粘連褐變，含量少會(huì)使得馬鈴薯片后期色澤以及營(yíng)養(yǎng)流失，即產(chǎn)生物理矛盾。因此，解決辦法主要是在原始工藝的基礎(chǔ)上，增加淀粉分離階段對(duì)馬鈴薯片淀粉含量進(jìn)行部分分離。其次將鮮馬鈴薯片看作當(dāng)前系統(tǒng)，在生產(chǎn)制作過(guò)程中也產(chǎn)生了粘連褐變的問(wèn)題，通過(guò)多屏幕法對(duì)其超系統(tǒng)以及子系統(tǒng)進(jìn)行分析的話，發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)對(duì)超系統(tǒng)與子系統(tǒng)的某些可控因素進(jìn)行控制找到解決問(wèn)題的辦法。從超系統(tǒng)的角度考慮馬鈴薯片制作的環(huán)境、溫度、時(shí)間等因素對(duì)馬鈴薯片的影響，從子系統(tǒng)的角度考慮運(yùn)用物理方法與化學(xué)方法抑制馬鈴薯褐變反應(yīng)。通過(guò)增加褐變抑制階段、冷卻護(hù)色階段、熱風(fēng)干等工藝流程使得馬鈴薯褐變問(wèn)題得以初步解決。圖2為T(mén)RIZ分離原理運(yùn)用分析圖。

3.4.3 ?技術(shù)矛盾與40個(gè)發(fā)明原理在工藝流程改進(jìn)上的運(yùn)用

技術(shù)矛盾是指在改善系統(tǒng)中的某一種特性或者參數(shù)的同時(shí)，引發(fā)了整個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)中其他特性或者參數(shù)的惡化，而這一種矛盾通常被稱(chēng)之為技術(shù)矛盾?？梢岳妹芗夹g(shù)矩陣找到可以采用的發(fā)明原理，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。對(duì)于干馬鈴薯片的工藝流程而言，產(chǎn)生的技術(shù)矛盾是可靠性與生產(chǎn)率，可靠性與測(cè)量精度之間的矛盾即增加工藝流程之后，馬鈴薯生產(chǎn)的可控性與生產(chǎn)率在一定程度上有所惡化，即在生產(chǎn)加工工藝之后，馬鈴薯出現(xiàn)生產(chǎn)率低和可控性差的問(wèn)題。

（1）工藝流程的增加系統(tǒng)的生產(chǎn)率降低。增加的工藝流程盡管初步解決了馬鈴薯片粘連與褐變的問(wèn)題，但是由于時(shí)間分離與條件分離中的時(shí)間仍舊靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)得出，因此產(chǎn)品質(zhì)量不能穩(wěn)定保證，在某種程度上還會(huì)使得生產(chǎn)時(shí)間增加，其次馬鈴薯的護(hù)色處理過(guò)程依舊是原始的經(jīng)驗(yàn)操作，導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中浪費(fèi)本可以節(jié)約的時(shí)間、成本，使得生產(chǎn)率降低。

（2）工藝流程的增加使系統(tǒng)的可控性降低。通過(guò)對(duì)原始鮮馬鈴薯片增加多個(gè)工藝流程來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量，但同時(shí)影響系統(tǒng)的因素并沒(méi)有得到很好地控制，也不具有穩(wěn)定性，即不可控因素增多而導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程可控性降低，導(dǎo)致產(chǎn)品的生產(chǎn)效率降低、損壞率提升。

3.4.4 ?技術(shù)矛盾解決方案

（1）問(wèn)題解決工具的選取與分析。技術(shù)及系統(tǒng)的不均衡進(jìn)化法則指出，任何技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化，都不是均衡一致的，增加工藝流程后使生產(chǎn)效率降低，也使得對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的把控難度加大，面對(duì)這一問(wèn)題，分析產(chǎn)生的兩對(duì)技術(shù)矛盾，即產(chǎn)品質(zhì)量的提高使得生產(chǎn)效率降低，產(chǎn)品質(zhì)量的提高使得生產(chǎn)工藝流程可控性降低。因此找到技術(shù)矛盾，也就是可靠性與生產(chǎn)率的矛盾、可靠性與測(cè)量精度的矛盾，通過(guò)查詢(xún)矛盾矩陣，找到解決問(wèn)題的原理01#、原理35#、原理11#、原理23#。表1、表2為矛盾矩陣表。

（2）解決方案?？煽啃耘c生產(chǎn)率之間的矛盾，在矛盾矩陣表中查詢(xún)對(duì)應(yīng)的解決原理是01#，35#，29#，38#，選擇原理01#：分割原理，描述為把一個(gè)物體分割成幾個(gè)獨(dú)立的或容易拆卸與組裝的部分。35#原理：物理或化學(xué)參數(shù)改變?cè)恚枋鰹楦淖兾矬w的系統(tǒng)狀態(tài);改變濃度或者密度;改變?nèi)犴g程度;改變溫度或者體積。引入機(jī)械化作業(yè)，將各生產(chǎn)環(huán)節(jié)分離開(kāi)并細(xì)化，改變冷水漂、熱水焯馬鈴薯片的時(shí)間與溫度，嚴(yán)格控制產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)參數(shù)，改變?cè)瓉?lái)依照經(jīng)驗(yàn)操作的方式，節(jié)約時(shí)間、人力，提高生產(chǎn)率。

可靠性與測(cè)量精度之間的矛盾，矛盾矩陣表中查詢(xún)對(duì)應(yīng)的解決原理是32#，03#，11#，23#，選擇11#原理：事先防范原理，描述為事先做準(zhǔn)備。原理23#：反饋原理，描述為“將一種系統(tǒng)的輸出作為輸入返回到系統(tǒng)中，以便增強(qiáng)對(duì)輸出的控制”。一方面引入微電子控制的方式，事先將每個(gè)環(huán)節(jié)的工藝系數(shù)預(yù)先設(shè)定控制好，操作中無(wú)須大量人力的投入，另一方面則是建立產(chǎn)品預(yù)警與溯源體系，從產(chǎn)品源頭到加工生產(chǎn)的各個(gè)中間環(huán)節(jié)進(jìn)行把控，實(shí)時(shí)反饋產(chǎn)品加工環(huán)境，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可追溯。

3.4.5 ?工藝流程優(yōu)化前后對(duì)比

與傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝對(duì)比而言，使用TRIZ理論優(yōu)化后的生產(chǎn)工藝流程不僅解決了產(chǎn)品普遍存在的粘連與褐變的問(wèn)題，其次引入微電子控制機(jī)械化作業(yè)不僅提高了生產(chǎn)率，還能夠通過(guò)把控生產(chǎn)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵系數(shù)來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量。建立產(chǎn)品預(yù)警與溯源體系使產(chǎn)品信息實(shí)時(shí)得到反饋，增強(qiáng)生產(chǎn)流程可控性。利用TRIZ理論最終不僅生產(chǎn)出了色澤鮮亮、片形整齊、易儲(chǔ)存，方便食用的干馬鈴薯片，也解決產(chǎn)品生產(chǎn)率低、把控難度大的問(wèn)題。

4 ?結(jié) ?論

本文應(yīng)用TRIZ理論中技術(shù)矛盾原理，創(chuàng)制了微電子控制機(jī)械化作業(yè)與相關(guān)生產(chǎn)要素相結(jié)合的馬鈴薯片生產(chǎn)工藝加工集成技術(shù)體系、產(chǎn)品預(yù)警溯源體系，形成了最佳工藝流程與技術(shù)參數(shù)，使各關(guān)鍵環(huán)節(jié)精準(zhǔn)對(duì)接并對(duì)各關(guān)鍵環(huán)節(jié)的溫度、流量、流變、熱傳、時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)其質(zhì)構(gòu)、組分、感官、色澤、微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等品質(zhì)的全程調(diào)控[4]。尋求物理技術(shù)方法，為生產(chǎn)可靠、穩(wěn)定、質(zhì)優(yōu)、安全的薯片提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障，獲得了較好的創(chuàng)新效果，生產(chǎn)出了色澤透亮、片形整齊、品質(zhì)酥脆、味香爽口、耐儲(chǔ)存、方便食用的干馬鈴薯片，有效提高了產(chǎn)品的功能性、安全性、穩(wěn)定性，很大程度上保全了馬鈴薯特有的營(yíng)養(yǎng)組分及生物特性，提升了產(chǎn)品科技含量，提高生產(chǎn)效率，加快轉(zhuǎn)化馬鈴薯增值，增質(zhì)并增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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作者簡(jiǎn)介：賽燕玲（1994.09-），女，漢族，云南宣威人，研究生，研究方向：中小企業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、組織戰(zhàn)略與決策。