摘 要：基于发明问题解决理论（TRIZ），本文对干马铃薯片的工艺流程进行优化设计，并以建水县福新果蔬专业合作社为例，运用TRIZ创新方法理论中的创新思维、以及40个发明原理等方法使得工艺流程变得智能化、环保化、自动化。通过运用新的工艺流程，不仅能够生产出质量更好的干马铃薯片，而且也满足了人们对健康食品的要求。
关键词：干马铃薯片;流程优化;TRIZ创新方法
中图分类号：S226 文献标识码：A 文章编号：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 peoples requirements for healthy food.
Keywords：dried potato chips;process optimization;TRIZ innovative approach
0 引 言
2015年我国推出了马铃薯主粮化战略，旨在把马铃薯加工成新型马铃薯主食产品，因此，如何发挥马铃薯的经济效益成为当前急需解决的问题。当前，马铃薯加工为干马铃薯片是一种提高马铃薯经济效益的方式，但是市场上生产干马铃薯片的工艺流程主要依赖于传统的经验式的加工方式进行，这就导致干马铃薯片的品质存在极大的差异如色泽暗淡、粘连发黑、食用性不佳等。因此，如何通过改进生产流程来提高干马铃薯的价值就成为一个待解决的问题。基于此，本文以建水福新果蔬专业合作社为例，运用TRIZ创新方法对干马铃薯生产工艺进行优化设计，从生产流程的角度出发，提高干马铃薯片的经济价值。
1 TRIZ创新方法
TRlZ是俄文“发明问题解决理论”的缩写，是苏联发明家阿奇舒勒（Atshuller）等在分析世界250万份高水平专利后，于1946年创立的具有普遍适用性的发现并解决问题的一种发明理论。阿奇舒勒后期将TRIZ理论分为如下主要体系：8大技术系统进化法则、IFR最终理想解、40条发明原理、技术矛盾、物理矛盾和分离原理、物-场模型分析、76个标准解法、ARIZ发明问题解决算法、科学原理知识库、功能分析、资源分析等[1]。其中，功能分析是从“功能”的角度来分析系统完成其功能及相关属性的情况，功能属性分析是对问题定义过程中会使用到的必要工具之一，是寻找创新切入点与简化现有系统最实用的工具，一个完整的功能属性分析是进行系统创新最重要的一步。
40个发明原理是用于解决系统产生的技术矛盾问题的理论，阿奇舒勒通过对世界各地大量的发明专利进行研究，最终发现，虽然专利中解决了不同领域的问题，但是所用的方法或者所用的技巧具有一定的相似性，通过对这些相似的方法进行归纳和总结。最终，阿奇舒勒找到了40种最常用的解决问题的方式方法，即现在TRIZ创新设计方法中的40条发明原理[2]。
2 案例企业概况
建水县福新果蔬专业合作社位于云南省建水县甸尾乡铁所村，成立于2010年2月。是一家集为社员农户提供农业生产资料，统一组织、生产、加工、经营、收购、销售水果蔬菜农产品，开展农业果蔬新品种、新标准、新技术、新产品技术研发服务和信息咨询服务，拥有进出口经营权，独立开展进出口业务的农业合作社。当前合作社建立无公害马铃薯科技示范基地5500亩，带动辐射甸尾乡6个村委会及周边村镇曲江、南庄、东山等30多个村委会的200多个村民小组发展种植无公害水果蔬菜，建设省级马铃薯科技示范园。目前已经形成了“合作88”“丽薯6号”“宣薯2号”“青薯9号”“会-2号”等品种的优质马铃薯种薯。为提高马铃薯的附加值，合作社将自己种植的马铃薯进行加工，优化传统的加工流程，旨在生产出可使用的具有高经济价值的干马铃薯片。
3 基于TRIZ创新方法的干马铃薯片工艺流程优化设计
3.1 传统的干马铃薯片工艺流程问题
生产干马铃薯片的一般传统的生产加工方法，以手工为主，辅以简单的机械和工具，将马铃薯分拣、去皮、切片、清洗、自然晾晒而制得。多为自家制作或小作坊生产，加工粗放、操作简单，经常会导致薯片褐变、甚至变质，在制作过程中常相互粘连，以致失去食用价值、商品价值。且加工规模小、生产效益低、卫生条件差，产品质量难以保障，难以适应现代农业发展及健康生活市场消费的需求。
3.2 运用TRIZ创新思维方法分析原因
创新思维的运用，主要是让我们具有“新的眼光”，克服思维定势，打破技术系统旧有的阻碍模式。在遵循客观规律的基础上，沿着一定的维度来进行发散思考。利用TRIZ中九屏幕法对现存问题进行分析可以系统地了解得到马铃薯切片后褐变、粘连的主要原因。图1为TRIZ九屏幕法分析图。
将马铃薯作为当前系统考虑的话，利用九屏幕法，考虑从马铃薯的超系统以及子系统去找出影响马铃薯褐变的原因。其实马铃薯褐变主要是因为马铃薯中的多酚氧化酶在有氧条件下促使含有的酚类物质氧化，发生褐变，产生黑蛋白素。酶促褐变是果蔬组织中的酚类物质在酶的作用下氧化成醌，醌再进行一系列的脱水、聚合反应，最后形成褐色物质的过程[3]。
3.3 基于TRIZ创新方法的改进定位
3.3.1 工艺流程改进定位
决定薯片质量最重要的标志是产品的色泽，色泽是薯片品质的一个重要组成部分，“感官”是决定购买欲望的第一因子。而薯片加工是提高马铃薯附加值的重要途径。对其影响最大的因素是薯片生产工艺加工技术及流程设计，因此必须寻求新路径。初步改进生产工艺技术，解决产品在切片后粘连褐变的问题，进而改进产品的色泽，加工出品质好、口好感、色泽好的干马铃薯片，满足人们的消费需求。
3.3.2 工艺流程功能定位
（1）实现干马铃薯片的自动化生产与制作，节约生产加工的时间以及人力成本。
（2）在制作干马铃薯片的同时提高工作效率与产品质量，节约大量经济成本。
（3）在生产过程中，生产出耐储存、易食用、制作方法简单便捷的干马铃薯片。
3.3.3 产品外观定位
产品形态美观、色泽透亮，让人有很强的购买欲望。
3.4 基于TRIZ理论的干马铃薯片工艺流程优化设计
3.4.1 物理矛盾在工艺流程上的运用
物理矛盾是指当一个系统中对同一元素具有相互排斥的（相反的或是不同的）需求时，就出了物理矛盾。对于马铃薯切片后粘连与褐变问题主要还是因为马铃薯中淀粉含量多少所引发的，淀粉含量过多则会产生粘连与褐变现象，而淀粉含量过少则食用起来口感不佳，色泽不鲜亮。解决物理矛盾的核心思想是实现矛盾双方的分离，从时间、空间、条件、整体与部分上进行分离。
3.4.2 物理矛盾解决方案
对于淀粉含量问题这一物理矛盾，采用分离原理，包括时间分离原理与条件分离原理。马铃薯片淀粉含量多使得马铃薯片粘连褐变，含量少会使得马铃薯片后期色泽以及营养流失，即产生物理矛盾。因此，解决办法主要是在原始工艺的基础上，增加淀粉分离阶段对马铃薯片淀粉含量进行部分分离。其次将鲜马铃薯片看作当前系统，在生产制作过程中也产生了粘连褐变的问题，通过多屏幕法对其超系统以及子系统进行分析的话，发现可以通过对超系统与子系统的某些可控因素进行控制找到解决问题的办法。从超系统的角度考虑马铃薯片制作的环境、温度、时间等因素对马铃薯片的影响，从子系统的角度考虑运用物理方法与化学方法抑制马铃薯褐变反应。通过增加褐变抑制阶段、冷却护色阶段、热风干等工艺流程使得马铃薯褐变问题得以初步解决。图2为TRIZ分离原理运用分析图。
3.4.3 技术矛盾与40个发明原理在工艺流程改进上的运用
技术矛盾是指在改善系统中的某一种特性或者参数的同时，引发了整个产品系统中其他特性或者参数的恶化，而这一种矛盾通常被称之为技术矛盾。可以利用矛盾技术矩阵找到可以采用的发明原理，对其进行改进设计。对于干马铃薯片的工艺流程而言，产生的技术矛盾是可靠性与生产率，可靠性与测量精度之间的矛盾即增加工艺流程之后，马铃薯生产的可控性与生产率在一定程度上有所恶化，即在生产加工工艺之后，马铃薯出现生产率低和可控性差的问题。
（1）工艺流程的增加系统的生产率降低。增加的工艺流程尽管初步解决了马铃薯片粘连与褐变的问题，但是由于时间分离与条件分离中的时间仍旧靠个人经验得出，因此产品质量不能稳定保证，在某种程度上还会使得生产时间增加，其次马铃薯的护色处理过程依旧是原始的经验操作，导致生产过程中浪费本可以节约的时间、成本，使得生产率降低。
（2）工艺流程的增加使系统的可控性降低。通过对原始鲜马铃薯片增加多个工艺流程来提高产品质量，但同时影响系统的因素并没有得到很好地控制，也不具有稳定性，即不可控因素增多而导致生产过程可控性降低，导致产品的生产效率降低、损坏率提升。
3.4.4 技术矛盾解决方案
（1）问题解决工具的选取与分析。技术及系统的不均衡进化法则指出，任何技术系统的进化，都不是均衡一致的，增加工艺流程后使生产效率降低，也使得对生产过程的把控难度加大，面对这一问题，分析产生的两对技术矛盾，即产品质量的提高使得生产效率降低，产品质量的提高使得生产工艺流程可控性降低。因此找到技术矛盾，也就是可靠性与生产率的矛盾、可靠性与测量精度的矛盾，通过查询矛盾矩阵，找到解决问题的原理01#、原理35#、原理11#、原理23#。表1、表2为矛盾矩阵表。
（2）解决方案。可靠性与生产率之间的矛盾，在矛盾矩阵表中查询对应的解决原理是01#，35#，29#，38#，选择原理01#：分割原理，描述为把一个物体分割成几个独立的或容易拆卸与组装的部分。35#原理：物理或化学参数改变原理，描述为改变物体的系统状态;改变浓度或者密度;改变柔韧程度;改变温度或者体积。引入机械化作业，将各生产环节分离开并细化，改变冷水漂、热水焯马铃薯片的时间与温度，严格控制产品生产过程的各个参数，改变原来依照经验操作的方式，节约时间、人力，提高生产率。
可靠性与测量精度之间的矛盾，矛盾矩阵表中查询对应的解决原理是32#，03#，11#，23#，选择11#原理：事先防范原理，描述为事先做准备。原理23#：反馈原理，描述为“将一种系统的输出作为输入返回到系统中，以便增强对输出的控制”。一方面引入微电子控制的方式，事先将每个环节的工艺系数预先设定控制好，操作中无须大量人力的投入，另一方面则是建立产品预警与溯源体系，从产品源头到加工生产的各个中间环节进行把控，实时反馈产品加工环境，实现产品可追溯。
3.4.5 工艺流程优化前后对比
与传统的生产工艺对比而言，使用TRIZ理论优化后的生产工艺流程不仅解决了产品普遍存在的粘连与褐变的问题，其次引入微电子控制机械化作业不仅提高了生产率，还能够通过把控生产环节的关键系数来提高产品质量。建立产品预警与溯源体系使产品信息实时得到反馈，增强生产流程可控性。利用TRIZ理论最终不仅生产出了色泽鲜亮、片形整齐、易储存，方便食用的干马铃薯片，也解决产品生产率低、把控难度大的问题。
4 结 论
本文应用TRIZ理论中技术矛盾原理，创制了微电子控制机械化作业与相关生产要素相结合的马铃薯片生产工艺加工集成技术体系、产品预警溯源体系，形成了最佳工艺流程与技术参数，使各关键环节精准对接并对各关键环节的温度、流量、流变、热传、时间等参数进行精准控制，实现对其质构、组分、感官、色泽、微生物营养物质等品质的全程调控[4]。寻求物理技术方法，为生产可靠、稳定、质优、安全的薯片提供强有力的技术保障，获得了较好的创新效果，生产出了色泽透亮、片形整齐、品质酥脆、味香爽口、耐储存、方便食用的干马铃薯片，有效提高了产品的功能性、安全性、稳定性，很大程度上保全了马铃薯特有的营养组分及生物特性，提升了产品科技含量，提高生产效率，加快转化马铃薯增值，增质并增强市场竞争力。
参考文献：
[1] 刘小伟.TRIZ的理论与实践 [Z].广东：广东技术创新方法培训丛书编委会，2017：9-10.
[2] 葛佳慧，胡文忠，管玉格，等.鲜切马铃薯褐变发生机理及其控制方法研究进展 [J].食品工业科技，2019，40（7）：296-300+306.
[3] 李京赞，刘玉德，石文天，等.植物果蔬的褐变及抑制的研究 [J].包装与食品机械，2019，37（1）：63-68.
[4] 王辉，欧阳岁燕，黄珊，等.马铃薯干片干燥工艺参数优化 [J].食品研究与开发，2018，39（12）：33-38.
作者简介：赛燕玲（1994.09-），女，汉族，云南宣威人，研究生，研究方向：中小企业创新创业、组织战略与决策。
