高い

多くの食品の製造中、使用されるコンポーネントは衛生的、またはさらに優れた無菌設計、材料の選択、統合が必要です。 解決策の 1 つは、食品産業における生産の安全性を最大限に確保する無菌ダイアフラム ポンプ技術です。

短期熱処理は、食品業界で牛乳、混合飲料、液体食品などの幅広い製品に使用されています。 この処理により病原性微生物が死滅し、製品の保存期間が延長されます。

高圧均質化は熱処理後に食品を再汚染しない可能性があるため、使用するすべてのコンポーネントが衛生的、またはさらに優れた無菌設計、材料の選択、統合を確実に行う必要があります。

現在まで、これらの用途に導入されるポンプ技術としては、主にパックドプランジャーポンプが利用されてきました。 ただし、無菌生産の安全性の観点から、これらのポンプの使用は次善の選択にすぎません。 これは、無菌バリアとフラッシング システムを備えたプランジャー パッキング コンポーネントを考慮した設計にもかかわらず、プロセス内 CIP/SIP 洗浄後に再汚染のリスクがあるためです。

さらに、ここで生じる熱負荷により、プランジャーとそのシーリング システムの摩耗が増加します。 その結果、特に処理される食品に研磨成分が含まれている場合、耐用年数が大幅に短縮されます。

代替手段の 1 つは、プロセス ダイアフラム ポンプを使用することです。このポンプは、ダイアフラムによって油圧チャンバおよびプロセス環境から気密に分離された密閉液体端を備えています。 これにより、流体チャンバーの内部が汚染されるのを防ぎ、食品を含むプロセス空間の汚染を排除します。

スキャンダルチーズ中のリステリア菌、肉中の大腸菌、乳児用粉ミルク中のサルモネラ菌、大手メーカーによる食品スキャンダルやリコールキャンペーンが最近あまりにも頻繁になり、責任のあるメーカーの評判が傷ついています。 この現象により顧客の意識が高まり、業界への圧力がさらに高まっています。

特にデリケートな製品や高い衛生基準を備えた製品の場合、微生物学的完全性が保証されるため、完璧な衛生的なプロセスステップを通じて衛生的な生産を確保することが不可欠です。 その際、次の点に留意する必要があります。高い味の品質、健康性、持続可能性などの側面に対する顧客の高い期待に応えながら、高い微生物学的品質と持続的な安定性を達成するには、安全で信頼性の高い無菌製造プロセスが必要です。製品。

短期熱処理 (UHT プロセス) と一貫した下流の無菌技術は、信頼性の高い食品加工技術を使用してこの問題に対する解決策の可能性を示します。

未加工の革新的なインスタント製品などの食品および飲料分野の新しいトレンドは、食品の安全性に関して食品業界のサプライチェーンに一定の課題をもたらしています。 これは、鮮度に対する期待の高まりと、食品に使用される添加物や保存料の両方に当てはまり、以前の生産プロセスで使用されていたものとは異なる技術への投資が必要になります。

クロスオーバー製品生産チェーンはさらに、すぐに飲める「栄養飲料」と呼ばれる、研磨性固形物（カルシウムやナッツなどによる）が高割合で含まれる場合や、微生物感受性のある成分。

このようなクロスオーバー製品を製造する際には、医薬品 GMP 環境からの経験的知識が有利です。 ここでは、機能性乳タンパク質源、フルーツ、フレーバーを含む栄養補助食品を組み合わせて新しい飲料を形成しますが、その酸性度と pH 値によっては製造時に特別な注意が必要になる場合があります。

これらの高い要件は、特に離乳食や高カロリー臨床栄養（液体経腸/非経口食品）を配合する場合に遵守する必要があります。 加工中には、原料の供給やレシピに適合する配合の作成など、特にポンプ技術で処理しなければならない重要なタスクがあります。これには、成分の計量と正しい割合での混合が含まれます。

最終製品は室温で保管するのが理想的であり、長期保存が想定されているため、ここでも短期間の熱処理が推奨されます。 これは外来細菌を高率で死滅させるのに最適な技術であり、その後にダイヤフラムポンプ技術を使用した無菌高圧均質化を行う必要があります。 これにより、再汚染が防止され、製品の穏やかな処理が保証されます。

自由と安全高圧均質化は、ポンプ技術に課題をもたらす応用分野です。 この分野で使用されるシステムは、均質化バルブと呼ばれる油圧消費装置に加えて、圧力発生器として使用される高圧ポンプで構成されています。

ポンプの目的は、バルブ内で分散のためのエネルギーを生成し、分散中の流体を輸送し、プロセスにおける正確な流量を確保することです。 一般に、ホモジナイザーは次の階層に大まかに分類できます。

• 低/中圧均質化: 50 ～ 500 bar (食品業界では通常、たとえば約 400 bar ですが、上昇傾向にあります)

• 中圧均質化: 500 ～ 700 bar (化学、化粧品、その他の産業)

• 高圧均質化: 700 ～ 2,000 bar (例: バイオテクノロジー産業における代謝産物の放出のための細胞破壊や、医薬製剤における発熱物質フリーのリポソーム製造)

• 超高圧均質化: 2,000 ～ 40,000 bar (細菌の死滅/食品の保存用)

高圧均質化は主に成分を断片に分解し、それらをエマルションまたは分散液の一部として混合するために使用されます。 牛乳の均質化は、この例として知られています。 この用途では、脂肪の凝集（クリーミング）を防止する必要があります。 使用されているテクノロジーは製品の品​​質に悪影響を及ぼしてはなりません。これは特に乳児用粉ミルクに当てはまります。

ここでの目的は、適切な製造成分を選択することにより、母乳の特性を可能な限り再現することです。この製品は基本的に、残留物の完全な欠如と最大限の微生物の安全性を必要とします。無菌システムと、そこに設置されるプロセス関連機器 (例えば、ポンプなど）は、材料の選択と設計に関してこれらの基準を満たさなければなりません。 何らかの妥協や設置ミスが後になって汚染源となる可能性があります。

動作原理高圧均質化機に装備されている往復高圧ポンプは、均質化ユニット (一段式または二段式) の圧力を高めて、吸引側から供給ポンプ (通常は遠心ポンプ) を通して流体を圧送するために必要です。ステージバルブ）。 ホモジナイザーポンプには 3 ～ 6 個のポンプヘッドが装備されています。 プロセス ダイアフラム ポンプは、堅牢なモノブロック設計と、非常にスムーズな作動による高い油圧出力を備えた統合ウォーム ギアによって際立っています。

摩耗と衛生面について最適化されたアプリケーション固有の設計の流体バルブにより、ポンプの吸入側と吐出側の両方で信頼性の高いポンピングが保証されます。 自動均質化バルブは空気圧および油圧で制御されます。

均質化中の液滴のサイズは主に第 2 段階のチャンバー内のキャビテーションによって決まり、そこでの圧力降下に依存します。 非圧縮性流体を扱うことを想定すると、往復式ダイヤフラムプロセスポンプの流量は圧力の上昇に伴って若干減少しますが、ほぼ一定値として扱うことができます。

往復ポンプとホモジナイザーバルブの間の圧力変動は、脈動平滑化手段を使用して対処できます。 これには、ポンプの適切な動作点の選択と配管の減衰対策が含まれます。 ここでは、脈動解析の範囲内で実行される非常に特殊な動的シミュレーション プログラムが設計のサポートを提供します。

UHT 処理後の均質化タスクでは、処理される製品の完全性が確保されるように、均質化ポンプと均質化バルブは無菌要件を一貫して満たす必要があります。 しかし、現在でも使用されているポンプの多くはパックプランジャーポンプです。

このタイプのユニットの場合、プロセス内 CIP/SIP 洗浄後の再汚染を防ぐ手段として、滅菌バリアとフラッシング システムを備えたプランジャー パッキング コンポーネントを設計に組み込む必要があることに注意してください。 さらに、このクラスのポンプでは、パッキン領域のプランジャーの摩耗によって生じる汚染の可能性を排除できません。 したがって、無菌プロセスの好ましい選択肢は、均質化ステップに気密プロセスダイヤフラムポンプを装備することです。

ダイヤフラム技術ダイヤフラム ポンプは、パックド プランジャー ポンプの進化に成功したものと見ることができます。 ダイアフラム ポンプは、最大 95% の効率に達します (いわゆる三重ダイアフラム ポンプ、つまり 3 つのポンプ ヘッドを備えたものを基準として)。 このポンプは、摩耗量が少なく、吐出圧力にほぼ依存しない流量により優れています。

均質化用途では、ダイアフラムポンプが動的シールシステムなしで動作するように設計されているという事実から、ユーザーは多大な恩恵を受けます。 これにより、ポンプ ヘッドの気密性が保証され、システム内部からの排出物や基質の漏れ、および外部からの細菌の侵入がゼロになります。

その結果、液体の汚染を排除できます。 これは、ダイヤフラム ポンプが要求の厳しい用途に最適なソリューションであることを意味します。 たとえば、危険または研磨性があり、いかなる状況でも生産環境に放出してはいけないため、漏れがなく絶対的な動作信頼性を保ってポンプで送られる必要がある媒体や、無菌で自由な状態を維持する必要がある乳児用粉ミルクなどの媒体に適しています。汚染の。

特別な調整衛生的または無菌的な用途では、ダイアフラム ポンプ ヘッドに追加の特別な調整が必要です。ステンレス鋼 1.4404 などの適切なポンプ ヘッド材料、または代替として、1.4439 または 1.4462 (Duplex) などの特に耐食性のオーステナイト材料、研磨された表面RA 値 < 0.8 µm、デッドスペースが最小限で隙間がない液体チャンバーにより、CIP/SIP 洗浄ステップを繰り返し効率的に実行できるため、分解することなく無菌操作が保証されます。

ただし、ポンプの設計と設置では、パイプ経路内の無菌インターフェースを最小限に抑えながら、洗浄結果を定期的にチェックできるようにする必要があります。

欧州衛生工学設計グループ (EHEDG) の指令など、特に文書 17 (「ポンプ、ホモジナイザーおよび減衰装置の衛生設計」)、または 3-A 衛生基準 44-03 (「ダイヤフラム ポンプの衛生基準」) ) および 04-05 (「ホモジナイザーおよび往復ポンプの衛生基準」) は、食品産業用ポンプの設計および設置方法に関する情報を提供します。

洗浄、ポンプの排水能力、ダイヤフラムポンプの無菌プロセス接続設計のための無菌システムのバルブと配管に関する衛生設計の側面も、特定の用途に有効なバージョンの ASME BPE 規格に記載されています。

プロセス要件と必要な圧力定格に応じて、プロセス ダイアフラム ポンプには EU 10/2011 準拠の多層 PTFE ダイアフラム (最大 700 bar) を装備できます。

乳製品の場合、パックプランジャーからダイヤフラムポンプ技術への移行は、必要なプロセス時間中、および次回 CIP/SIP 洗浄が実行されるまで、プロセスに不要な微生物を含まない状態を維持できるようにするための重要なステップです。 。 ライン全体で無菌プロセスチェーンを維持する場合、密閉高圧ダイヤフラムポンプは、無菌で衛生的に非常に敏感な濃縮乳をスプレータワーに供給するのにも適しています。