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Lavazza のカフェイン除去プロセスにおける CO2 抽出のための HERMETIC の高圧技術。 (画像出典: HERMETIC-Pumpen GmbH)

流体の高温と極度に低い粘度に加えて、このプロセスでは設置される機器に高い要求が課せられます。 循環ポンプにはHERMETIC-Pumpen GmbHが設計・製造したキャンドモーターポンプを採用しています。 監視装置を含む高圧設計のコンパクトなユニットにより、コーヒー豆を通る CO2 の流れが確実に保証されます。 トップポンプの低摩耗性と低メンテナンス設計により、耐用年数を損なうことなく 24 時間稼働でカフェインを抽出できます。

超臨界二酸化炭素は、臨界温度および臨界圧力を超えると超臨界状態になります。 その特性は気体と液体の中間にあり、気体の粘度、圧縮性、拡散性と、液体の密度と溶解度を持ちます。 他の物質に容易に浸透し、そこから目的の物質を抽出することができます。 その自然な品質と最終製品の純度により、主に食品および製薬業界で使用されています。 一例は、コーヒー豆のカフェイン除去です。

Lavazza: 「自然な」カフェイン除去 CO2 プロセス。カフェイン除去とは、コーヒー豆がまだ青いうちにカフェインを抽出するプロセスです。 Lavazza では CO2 法のみを使用しています。 カフェイン除去は、さまざまな加工段階で製品と接触するすべての要素が食品用途に適した「自然な」プロセスを通じて行われます。

イタリアのモリーゼ地方のポッツィッリにあるラバッツァ工場 (この目的のために 1991 年に稼働) では、まず、生コーヒー豆に飲料水を加えて水分含有量を 35 % 以上に増加させて膨潤させます。 次に、豆は抽出装置 (オートクレーブ) に送られ、超臨界条件下で二酸化炭素が流れます。 この工程によりコーヒー豆からカフェインが抽出され、回収されます。 抽出段階の終わりに、コーヒーが入っているオートクレーブが減圧され、コーヒーは次の乾燥段階に移されます。 この加工ステップでは、コーヒー豆は水分含有量が 11% 未満になるまで乾燥されます。

高圧、高温、低粘度超臨界凝集状態で CO2 を使用することが、カフェイン抽出を成功させる鍵となります。 高温が蔓延すると、最低粘度での蒸気圧が非常に高くなります。 これは遠心ポンプにとって並外れた課題です。 CO2、水、カフェインの混合物もポンプ内を流れる残留物を引き起こす可能性があります。

高圧設計の密閉ポンプ ソリューション超臨界 CO2 を抽出装置に運ぶために、Lavazza は HERMETIC-Pumpen GmbH の遠心キャンド モーター ポンプを利用しています。 高圧多段遠心ポンプ CAMHV タイプにより、確実な吐出が保証されます。 プロセス条件では、200 bar 以上の圧力、80 °C 以上の温度、140 m3/h 以上の CO2 流量が予想されます。 キャンドモーターポンプでは、モーターと油圧コンポーネントが 1 つのブロックの一部であり、ローターとインペラが共通のシャフト上に配置されています。 ローターは中潤滑ラジアルベアリングによって支持されています。 駆動モーターのステーターは、ステーター チューブによってローター チャンバーから分離されています。 ローター室はポンプのハウジング部と共通の空間を形成します。

24 時間連続稼働を実現する低摩耗設計原理一体型でコンパクトな設計のおかげで、キャンドモーターポンプはシャフトシール、従来のベアリング、カップリングを必要としません。 これは、抽出プロセスで発生する圧力や温度の影響を受けやすいメカニカルシールを備えたポンプに比べて利点があります。 ポンプは非常に低騒音で動作します。

HERMETIC テクノロジー「ZART」（ゼロ アキシャル アンド ラジアル スラスト）により、ローター ユニットが接触や摩耗なく動作することが保証されます。 ZART は、非接触流体動圧滑り軸受を使用した包括的なアキシャル スラスト バランシングに基づいています。 ポンプは、汲み上げられる媒体の低粘度およびその結果として減少するベアリング負荷容量に対応するために垂直位置に設置されました。 この場合、すべり軸受はロータの荷重支持機能を持たず、ガイド機能のみを有することになる。 ローターの重量は静水圧によって運ばれます。 この設計により、ローターは磨耗や機械的接触を起こすことなく連続運転が可能になります。 これにより、数年間の連続運転でのカフェイン抽出が可能になります。 垂直設置のもう 1 つの利点は、ポンプのガス抜き操作が容易になることです。

ローター位置監視による信頼性の高いアキシャル推力バランスキャンドモーターポンプでは、ポンプシャフトの軸方向位置は動作中に自動的にバランスがとれます。 これにより、力のない平衡状態が自動的に確立され、すべり軸受の軸方向軸受カラーには軸方向の力が作用しません。 Lavazza 工場に設置されたポンプでは、軸方向の制御ディスクにより軸方向の推力のバランスが確保されています。 ポンプにはハーメティックローター位置モニター「MAP」が装備されており、ポンプの運転中のアキシャルローターのバランスを監視します。 ローター位置の監視は、許容範囲外のローターのわずかなずれを検出し、望ましくない動作状態を防ぐ早期警告システムとして機能します。

最も特殊な用途に関する知識と経験この要求の厳しい用途において、HERMETIC は、複雑で重要なプロセスにおいても密閉ポンプにおける数十年の経験を実証しています。 HERMETIC は顧客と緊密に協力し、常に新しいアプリケーションを市場に導入しています。 これにより、HERMETIC は世界の密閉型ポンプの大手メーカーの 1 つとなりました。

出典: Hermetic-Pumpen GmbH