ポンプとバルブは、より安全でより効率的なプラントを求めるプロセッサーの需要を満たします

プロセス制御バルブは液体の流量を管理します。写真提供: Burkert Fluid Control Systems

工場の安全性と効率を最大限に高めるための乳製品加工業者の絶えず進化する探求は、ポンプとバルブを機器階層の最上位に向けて強化しています。

製品を動かし、オペレーティング システムの流れと圧力を調整するコンポーネントはますます重要になっており、サプライヤーはより信頼性が高く効果的な設計を作成する必要があり、その結果、スループットが向上し、プロセッサのダウンタイムが減少し、製品の安全性が向上します。

実際、開発者は、エネルギーや水の節約、保守の容易さなど、プロセッサの特定の目的を満たす機器を設計しています。 ただし、そのような利点を得ようとする事業者は、特定の状況に最適な選択を活用する必要があります。

「ポンプとバルブは、すべてを正常に動かし続けるシステムの中心です」と、ノースカロライナ州シャーロットに本拠を置くポンプとバルブのサプライヤーである SPX Flow Inc. の栄養と健康に関する製品管理のグローバル ディレクターである Chris Sinutko 氏は言います。 「設計中に正しい選択が行われることが最も重要です。」

プロセッサーは、製品の粘度、感度、流量、温度、圧力などの要素に基づいてポンプを選択する必要があると、ウィスコンシン州ミドルトンに本拠を置く米国フリスタムポンプ社のシニアアプリケーションエンジニアであるランディ・バージス氏は述べています。

スイスのシャフハウゼンに本拠を置くバルブサプライヤー、GF Piping Systems の BU 業界のサブ BU プロセスオートメーションおよびグローバル製品管理責任者である Sandra Schiller 氏は、最適なバルブを検討する際には、化学的特性とともに温度と圧力も重要であると述べています。

たとえば、オペレーターは通常、グリコールおよび冷水ループのサポートにステンレス鋼のバルブを使用しますが、コンポーネントの耐腐食性と軽量の特徴により、脱イオン水の処理と供給および廃水のプラスチック製バルブが実行可能な選択肢となることが多いと彼女は指摘します。

バルブの断熱材は腐食や氷の蓄積により時間の経過とともに劣化し、動作不能につながる可能性があると、米国 GF Piping Systems の冷却事業開発マネージャーであるアンジェラ サンパイオ氏は付け加えます。

「圧力と温度が許容し、ユーザーが過酷な化学物質を扱う場合、プラスチック製バルブは優れた耐久性のある代替品です」とシラー氏は述べています。

加工業者は、定置洗浄 (CIP) 作業中のエネルギーと廃棄物を最小限に抑えながら、バクテリアの増殖と製品の汚染を防ぐために、洗浄性を最大限に高めるように設計されたコンポーネントを探す必要があります。 ドイツのシュトゥットガルトに本拠を置くバルブサプライヤーであるコペリオン社の食品産業向け販売および事業開発責任者であるヨッヘン・シュプルング氏は、CIP 操作が不可能な場合にアクセスしやすく、洗浄のために分解しやすいバルブを用意することも重要であると述べています。

しかし、CIP システムでは、分解せずに洗浄できるコンポーネントを使用することで、時間とコストを節約し、プロセッサが外部汚染のリスクを軽減できると彼は述べています。 「衛生的な設計と実行は、乳製品用途向けのバルブを選択する際の重要な要素です」と Sprung 氏は言います。

ウィスコンシン州グリーンベイに本拠を置くポンプおよびバルブのサプライヤー、コス インダストリアル社のインサイド セールス アソシエイトであるシアンナ グラシアルニー氏は、潜在的な機器を分析する際には、品質と価格も重要な考慮事項であると述べています。

「長期的には、最も安価なオプションが[実際には]最も安価であるとは限りません」と彼女は述べ、より高価なシステムには、オペレーターの時間、お金、および水、エネルギー、製品などのリソースを節約できるアップグレードが含まれていることが多いと指摘しています。 「テクノロジーは投資として考えるべきで、最終的には支払った対価に見合ったものを手に入れることができます」と彼女は説明します。

一方、SPX Flowのシヌトコ氏は、デザインが用途に特化していることが重要であり、例えば、ヨーグルトなどの高粘度で壊れやすい乳製品をサポートする場合、コンポーネントは製品のテクスチャーとボディを維持する必要があると指摘している。

「ポンプとバルブは、加工作業全体を通じて製品の流れと圧力を制御することで、一貫した製品品質を維持する上で重要な役割を果たします」と彼は言います。 「各製品には、物理​​化学的特性、粘度、または化学物質が加工中に好ましくない形で変化しないように、ポンプとバルブの特殊な選択が必要です。」

乳製品加工業者が組み込むポンプやバルブも、食品の安全性、衛生、環境保護を管理する連邦および州の規制に従って変わる可能性がある、とシヌトコ氏は言う。

オハイオ州カヤホガフォールズに本拠を置くベッカーポンプ社の事業開発マネージャー、ラース・ヘッカーズブルッフ氏は、「牛の搾乳から製品の包装まで、真空ポンプの用途は多岐にわたり、それぞれに異なる要件と考慮事項があります」と述べています。数十年にわたり、最新の製造プロセスと一般的な技術的改善により、ポンプはより堅牢で効率的になり、メンテナンスの負担も軽減されました。しかし、真空要件に適した万能のソリューションが存在するケースは非常にまれであり、広範な真空知識を持つ人を見つけるのは困難です。 」

真空ポンプは、必要な真空レベルとガス流量を提供し、プロセス蒸気と動作環境に対応できる必要があると、バージニア州バージニアビーチに本拠を置く真空ポンプサプライヤーであるブッシュ LLC の製品マーケティングマネージャーである VJ グプタ氏は述べています。

最適な真空ポンプの設計は、装置の使用方法に応じて変わる可能性があるとグプタ氏は言います。 彼は、例えば、プロセス蒸気が過剰な湿気や水で満たされている蒸発や乾燥の用途には液封真空ポンプが最適である一方、効率的なドライランニング真空ポンプは、高効率のドライランニング真空ポンプで十分であると指摘しています。チーズタワーははるかに低い水分レベルで構成されています。

一方、ポンプとバルブの設計は、変化するオペレーターの要件に対応するために急速に進化しています。 「乳製品加工業者が製品品質の最大化を目指し、原材料の各測定単位からより多くの抽出を追求するにつれて、これらの製品の製造に使用されるシステムに対する需要はますます高まっています」と Burkert Fluid Control Systems のフィールド セグメント マネージャー、Jim Larsen 氏は述べています。ノースカロライナ州ハンターズビルに本拠を置くポンプとバルブのサプライヤー。 「システムパラメータはより厳密に監視されるようになっており、その結果、迅速かつ正確に、高い再現性で応答できる機器が必要となります。」

そのようなニーズには、高温に耐えられるコンポーネントが含まれるとシヌトコ氏は指摘します。 たとえば、牛乳を低温殺菌するには、華氏 212 度以上で長時間動作できるシステムが必要になる可能性があると同氏は付け加えた。

Fristam Pumps の Verges 氏によると、プロセッサーは、最も機能的なコンポーネントを特定して活用することに加えて、特定の状況に必要な機器に迅速にアクセスできるようにするという課題に直面することがよくあります。 「設計、プロトタイプのテスト、生産へのリリースのプロセスには、簡単に 1 年以上かかるため、新しい需要に迅速に対応するのは難しい場合があります。」と彼は指摘します。

流量と圧力の要件が現在衛生ポンプ技術で利用可能なものを超える新しいプロセスが開発されているため、テストは非常に重要です。 したがって、毎日より多くの牛乳を生産する能力を高める必要が継続的にあるとバージェス氏は指摘する。 「これは、受入ベイ、低温殺菌装置、濾過装置でのより高い流量に対応する装置の要求に見られます」と彼は述べています。

ポンプやバルブを入手するまでのリードタイムは長くなる可能性があるため、コス・インダストリアルのグレーセリン氏は、加工業者が「遅かれ早かれ」ニーズについて考え始め、重要なコンポーネントに急遽アクセスできるようにバックアップ計画を立てるよう提案している。

「ポンプやバルブが最後の段階に達する直前にお客様が手を差し伸べ、手元にある、または注文中の交換品を入手しようとしてピンチに陥っていることに気づくことがよくあります」と彼女は述べています。 「『予備』を用意しておくこと、あるいは『もしも』を事前に考えておくことが役立ちます。」

実際、一部のプロセッサでは単一の真空ポンプを使用することでリスクが生じているとグプタ氏は言います。 「つまり、メンテナンスなどでポンプが停止している場合、機械は動作できません」と彼は指摘します。

ブッシュ社のグプタ氏は、使用済みのプロセス水や油の処分や処理がもう一つの操業上の障害になる可能性があると語る。 その場合、オペレータは問題を解決するために空運転真空ポンプに切り替えることを検討できます。

しかし、加工業者は効果的なポンプやバルブを組み込むだけでなく、効率と製品の品質を維持するためにプロセス制御を確実に導入する必要がある、とバーケルト流体制御システムのラーセン氏は言う。

SPX Flow の Sinutko 氏は、最先端のシステムは、バルブの状態をリアルタイムに診断して製品の損失を引き起こす可能性のある計画外のダウンタイムを排除する改善された監視と制御を通じて、エネルギー使用を合理化し、生産性を向上させることができると述べています。

バルブには、コンポーネントが詰まった場合にユーザーに警告を発する位置センサーも組み込まれている、と同氏は述べています。 バルブ使用パラメータは、特定の時間数または使用サイクルに達した場合、または応答が遅くなった場合にアラームをトリガーするように設定することもできます。

「これらの信号により、より優れたプロセス制御、事前のメンテナンス、ダウンタイムの短縮が可能になります」とシヌトコ氏は言います。これにより、乳製品工場では 1% ～ 3% の損失削減が可能になり、1 日あたり数千ドルの節約が可能になります。

さらに、位置フィードバックや遠隔監視機能を通じて、より多くのデータ収集をサポートすることでバルブの機能が向上していると、GF Piping Systems の Schiller 氏は述べ、そのような要素が予防保守から予知保守への道を生み出していると指摘しています。

「食品の安全性に対する特有の懸念のため、設計オプションでは、製品やプロセスにおける金属摩耗や汚染物質の可能性などの問題も検出できます」と Sprung 氏は付け加えました。 「ロータリーバルブローターとハウジング間の予期せぬ接触は、過度の高温や高圧、ロータリーバルブへの異物の侵入、ベアリングの損傷やバルブの不適切な取り付けやメンテナンスなどの不適切な動作条件により発生する可能性があります。」

可変速ドライブなどの追加テクノロジーも、特定の用途に必要な正確な流量と圧力要件でポンプを動作させることにより、より効率的な処理システムを生み出している、とシヌトコ氏は述べています。

「蒸気、グリコール、空気、その他の媒体を正確に制御することは、一貫した高品質の乳製品を製造するための基礎です」と Burkert Fluid Control Systems の Larsen 氏は結論づけています。

「優れた制御精度、応答性、寿命、および現在の自動化プラットフォームへの適応性を考慮して設計されたシステム コンポーネントにより、今日の衛生プロセス システムに必要なレベルの制御と信頼性が実現します。」

リチャード・ミッチェル、寄稿編集者