食品グレード二軸スクリューポンプによるチョコレート、蜂蜜、ピーナッツバターの流動プロセス最適化

チョコレート、蜂蜜、ピーナッツバターはいずれも、食品加工において共通の課題を呈する：それらはサニタリー生産ラインを通過する必要があるが、その流動挙動は水様液体とは大きく異なる。高粘度、温度感度、製品テクスチャー、ならびに懸濁成分や粒子成分が、移送性能に影響を及ぼし得る。

これらの製品において、流動最適化は単にポンプ速度を上げるだけの問題ではない。製品温度、粘度、圧力、スクリュー構成、回転速度、吸込条件、および下流配管の間の関係が、製品が一貫して移動するか否か、ならびにその最終特性が保持されるか否かを決定する。

食品グレード二軸スクリューポンプは、その容積式輸送原理により広範囲の粘度に対応し、かつ連続的で低脈動の製品移送を維持できるため、柔軟なアプローチを提供する。適切なプロセス構成により、同一技術をチョコレート、蜂蜜、ピーナッツバター、およびその他の粘性食品に適用できる。

チョコレートは単なる高速化ではなく制御された流動を必要とする

チョコレートは処理条件に対して特に敏感である。その粘度は温度とともに変化し、過度な機械的処理や不適切な移送条件は最終製品に影響を及ぼす可能性がある。

二軸スクリューポンプは、スクリューとポンプハウジングの間に連続的に形成されるキャビティ内でチョコレートを移動させる。スクリュー同士およびケーシングとの直接接触なしに動作するため、移送機構は激しい機械的圧搾に依存しない。

チョコレート処理において、目的は一般に温度、粘度、差圧、ポンプ速度の間に安定した関係を確立することである。

チョコレートがより粘性になった場合、速度を上げることが自動的に正しい解決策となるわけではない。高速化はシステム要求を増大させ、製品が配管内で挙動する方法を変化させる可能性がある。その代わりに、技術者は製品温度、吸込条件、スクリュー構成、要求流量を総合的に評価する必要がある。

製品温度の維持が必要な場合には、適切な加熱式ポンプまたはジャケット付き構成も検討できる。目的は単にチョコレートを薄くすることではなく、一貫した移送に必要なプロセス条件内に製品を維持することである。

蜂蜜は容積式輸送により利を得る

蜂蜜は温度、組成、処理条件に応じて粘度が大幅に変動し得る。冷たい蜂蜜は温かい蜂蜜よりも流動抵抗が大幅に大きくなり、吸込および配管移送に追加要件を生じさせる。

容積式二軸スクリューポンプは、この種の可変粘度製品に適している。なぜなら、輸送作用は遠心速度に主として依存するのではなく、回転スクリューによって機械的に生成されるからである。

流動最適化は、意図された処理温度における実際の粘度を理解することから始まる。これが確立された後、ポンプ速度は、不必要に回転速度を上げることなく要求生産量を達成するように選択できる。

SLGPシリーズは広い速度範囲を提供し、全体設計では最高3,600 rpmに達することが可能である。実際の運転速度は、最大速度を目標とするのではなく、ポンプ型式、蜂蜜粘度、要求流量、差圧、吸込条件に応じて選択すべきである。

高粘度蜂蜜の場合、吸込配管も慎重に検討すべきである。過度に長いまたは制限的な吸込ラインは、製品がポンプに到達する前に抵抗を増大させる可能性がある。したがって、適切なタンク出口、配管径、ポンプ位置、温度戦略は、ポンプ自体と同様に重要である。

ピーナッツバターはテクスチャーと粒子への注意を必要とする

ピーナッツバターは異なる一連の課題をもたらす。高粘度に加えて、製品は微粉砕された固形成分を含み、移送全体を通じて一貫したテクスチャーを維持する必要がある場合がある。

二軸スクリューポンプの連続輸送作用は、強い脈動または不要な機械的処理を生じる移送方法に代わる制御された選択肢を提供できる。

SLGP設計は、適切な条件下で最大40 mmの粒子サイズの媒体を処理可能であるが、ピーナッツバター用途は実際の粒子サイズ、濃度、処方、粘度、所望の製品テクスチャーに基づいて評価すべきである。

ポンプ速度も再び重要なプロセス変数である。速度を上げると容量を増加できるが、正しい運転点は下流配管の圧力損失および処理される製品特性も考慮しなければならない。

ピーナッツバターのような製品の場合、適切な製品温度を維持することも、移送中の予測可能な粘度を確立するのに役立つ。したがって、ポンプは孤立した機器としてではなく、全体的な熱および流体処理システムの一部として評価すべきである。

ポンプ速度を製品に合わせよ、逆ではない

食品グレード二軸スクリューポンプの主な利点の一つは、広い速度範囲で動作可能なことである。SLGPシリーズは、選択された型式に応じて、比較的低速度から高速運転まで使用できる。

これにより、製品に応じて移送条件を調整することが可能となる。

例えば、比較的流動性のある製品は、高粘度のチョコレートやピーナッツバター配合物とは異なる運転点を必要とする場合がある。同様に、低温で大幅に増粘する製品は、加熱とポンプ速度の異なる組み合わせを必要とする場合がある。

目標は、不要な速度、圧力、または機械的負荷を回避しつつ、要求流量を達成する安定した運転点を確立することである。

スクリューは非接触であるため、ポンプは潤滑性が限られた製品も、スクリューとポンプケーシング間の製品潤滑に依存することなく処理できる。

温度は流量制御の一部である

粘性食品の場合、温度と流量を分離して考えることはできない。

チョコレート、蜂蜜、ピーナッツバターはすべて、温度変化に応じて粘度が大幅に変化し得る。ある温度で効果的に機能するプロセスは、製品温度の変化後には異なる挙動を示す可能性がある。

SLGPポンプは、媒体温度最高130°Cまで仕様設定されており、洗浄温度は構成と運転条件に応じて最高140°Cに達する。実際の生産においては、単にポンプ最高温度を使用するのではなく、製品配合およびプロセス要求から適切な温度を決定すべきである。

ポンプ周辺の熱管理が必要な場合、ジャケット付きポンプ構成を選択できる。

目的は、貯蔵または調製容器からポンプ、そして下流装置に至るまで一貫した製品条件を創り出すことである。

低脈動移送は安定したプロセス維持に役立つ

流動最適化は、製品がポンプを出た後の挙動も含む。

二軸スクリューポンプ原理は、連続的な軸方向輸送と比較的低い脈動を生み出す。これは、不安定な流動がプロセス制御を複雑にする可能性がある、充填機、貯蔵タンク、熱交換器、またはその他の下流装置への粘性食品移送時に有益である。

特にチョコレートとピーナッツバターにおいて、安定した移送は下流システムが繰り返しの高低流量サイクルではなく、より一貫した製品流を受け取るのに役立つ。

適切な結果は依然として完全な配管設計に依存する。配管径、長さ、ベンド、バルブ、高低差、および下流装置の抵抗はすべて、最終的な圧力要求に寄与する。

逆転運転は製品取り扱いに柔軟性を加える

食品加工ラインでは、粘性製品を複数方向に移動させる必要がしばしば生じる。チョコレート、蜂蜜、またはピーナッツバターをある容器から別の容器に移送した後、接続配管内に残留製品が残る可能性がある。

SLGPポンプは、シャフト回転方向の変更により可逆運転をサポートする。これにより、選択されたプロセスシステムは、製品回収またはライン管理の一環として逆転輸送を使用できる。

実際の回収性能は、配管設計、製品粘度、温度、バルブ配置、残留製品量に依存する。それでもなお、可逆運転は、柔軟な食品加工ラインを設計する際に技術者に追加のツールを提供する。

製品調製から最終充填まで

食品グレード二軸スクリューポンプは、その運転点が製品ルート全体を考慮して設計された場合に最も効果的である。

典型的なシステムは、混合または調製タンク、加熱システム、サニタリー配管、バルブ、二軸スクリューポンプ、保持容器、充填装置を接続する場合がある。ポンプは、過度の圧力要求を生じさせたり、製品の必要な処理条件を損なったりすることなく、要求流量を提供しなければならない。

チョコレートの場合、温度管理が設計を支配する可能性がある。蜂蜜の場合、粘度と吸込条件がより重要になり得る。ピーナッツバターの場合、製品テクスチャー、粘度、粒子特性にさらなる注意が必要である。

このアプリケーション固有のアプローチは、3つの製品すべてに1つの汎用ポンプ速度を選択するよりも有用である。

粘性食品のための柔軟なポンプアプローチ

チョコレート、蜂蜜、ピーナッツバターは、食品製品移送が実際のレオロジーおよびプロセス条件に基づいて設計されるべき理由を示している。それらの粘度、温度応答、テクスチャー、粒子特性の違いは、同じ呼び流量要求であっても非常に異なるポンプ設定を必要とし得ることを意味する。

食品グレード二軸スクリューポンプは、可変速度、容積式輸送、可逆運転、低脈動移送、構成可能なスクリュー形状を通じて、これらの違いに対応する柔軟性を提供する。

食品加工業者にとって、目的は単により高い流量を達成することではない。それは、ポンプ、製品温度、配管、圧力、下流装置が協調して、調製から最終充填まで一貫した製品流を実現する、制御された移送プロセスを確立することである。