ドナルドソン、プロセスフィルトレーション担当、Richard Juskowiak
食品メーカーや飲料メーカーは、連邦食品安全近代化法（FSMA）に準拠するための危害要因分析重要管理点（HACCP）計画または危害分析予防管理（HARPC）計画の策定期限が迫っています。 施設の刷新は、 食の安全性の中心課題であるフィルトレーションシステムの設計を見直す絶好の機会です。
プロセスや設備を検証する際には、フィルトレーションの必要性がある次の2つのエリアに注意を払ってください。
- 汚染物質が最初に発生または混入する場所
- プロセス内でさらにリスクが高い場所
まず、ユーティリティーソースと、スチーム、窒素などのガスと圧縮空気が発生する場所や、バルク保存される場所に対処します。 こうしたエリアは、油、水分、デブリ、細菌にとって最適な場所であり、品質に疑問のある供給源から空気や水を調達する場合はなおさら問題となります。
この場所でプレフィルトレーションを実施するよう計画してください。 約10ミクロンのエレメントは、大型粒子と、すべての汚染物質の95～98%を捕捉します。これは、洗浄や清掃・滅菌装置（CIP/SIP）などの産業用途の許容レベルです。 上流のプレフィルトレーションでは、プロセスラインで最も高価なファインファイバーフィルターを保護することで、交換コストとダウンタイムを最小限に抑えます。 大量のデブリが混ざる井戸または河川の水には、50、20、10ミクロンの一連のプレフィルターが必要になる場合があります。また、特に食品接触用途で使用する際は、汚染空気に対して複数の圧縮空気プレフィルターを使用しなければならないこともあります。
すべての汚染を発生源で防止できるわけではないため、次のステップとして、新たな汚染の可能性がある場所や進入が不可逆な場所など、プロセスライン上の重要管理点を特定する必要があります。 ここでは、POUの無菌グレードエレメント（通常は0.2ミクロン以下）を使用します。 こうした重要管理点の例を以下に示します。
混合および貯蔵タンク。 このような場所では望ましくない細菌が繁殖しやすく、酸素の混入により製品が腐敗する可能性があります。 不活性窒素は、原材料を投入する前のタンクバッファーに適しています。 ただし、まずは窒素をフィルタリングして、タンク、コンプレッサー、ホースから潜在的な不純物を取り除く必要があります。
中間ステップと原材料。 プロセスラインで新しいステップや新しい原材料が導入された場所はどこでも、新しい汚染源となる可能性があります。 追加材料には、香味料、調味料、保存料、乳化剤などがあります。 ソーダの場合は、炭酸CO2になります。 新たなガス、スチームまたは空気のプロセスにかかわるものだけでなく、新たな原材料ごとにフィルターを検討してください。
最終処理と包装。 残留汚染物質を取り除くには、最終処理ステップでフィルタリングするよう計画してください。 たとえば水のボトリングには、最終メンブレンフィルターをお勧めします。 包装自体がリスクになる可能性があります。 食品または飲料と接触するラップやシールは、輸送時または保管時に混入した微生物を死滅させるために、調理用スチームを吹き付ける必要があります。
フィルターの適切な位置を確認したら、機器の品質とエレメントの選択を検討します。 油漏れの多いエアコンプレッサーなどの部品の老朽化や故障に注意してください。 パイプとハウジングは、剥がれ落ちたり、隙間ができて、そこに腐食が留まる可能性があります。
ステンレス鋼システムは、ほとんどの規格とガイドラインで指定されていますが、部品が3-A認定を受けていない場合には、次のような隠れたリスクが潜んでいます。
- 粗い部分がある溶接不良
- 電解研磨された表面ではなく、ビーズブラストされた表面
- Tri-Clamp®サニタリークランプなどのサニタリー接続の代わりに、フランジまたはアメリカ管用ねじ（NPT）のある管継手
「3-A準拠」と「3-A認定」は混同しやすいので気をつけてください。 認定された機器のみが、サニタリー設計であるとして個別に検証されます。それにより、細菌が集まって繁殖するハーバーポイントを減らすことができます。
フィルターの定格も混同しやすい点です。 ミクロン定格とは、フィルターが設計上捕捉できる粒子のサイズのことです。 効率とは、そのミクロン範囲内における捕捉率のことです。 適切なエレメントを選択するには、両方の指標が必要です。 1ミクロンというラベルの付いたフィルターは安全に聞こえるかもしれませんが、85%の効率（効果）しかない可能性があります。 また逆も然りです。 5の対数の効率（99.999%）をもつ10ミクロンのフィルターは、プレフィルターとして使用するには細かすぎます。 「絶対」および「公称」という用語も重要です。 絶対フィルターメディアは99.98%以上の効率を達成できますが、公称フィルターは通常、同じミクロンサイズで60%～98%の効率を達成します。
定格を比較検討し、認定を確認した後は、その他の考慮事項に進みます。
- デプスローディング能力（捕捉力）
- エレメントが安全に耐えられる滅菌サイクル回数
- エレメントの変更が必要になる頻度（フィルター寿命）
- エネルギーコストを決める流量
これらの性能要因はすべて、総所有コストに影響します。 プリーツ液体カートリッジフィルターは、一般的なメルトブローフィルターよりも初期費用は高くなりますが、寿命が長いため、コストを節約できます。
安全で費用効果の高いフィルトレーションとは、適切な場所とミクロンサイズで適切な効率を実現することです。 プロセスはそれぞれ異なりますが、用意されているフィルトレーションマップを出発点とするのが良いでしょう。 ドナルドソンでは、特定の食品用途や飲料用途向けに、複数のフィルトレーション設計マップを開発してきました。これらはすべて無料でダウンロードできます。
お客様の設備に合わせてカスタマイズした、フィルトレーション計画の開発サポートも行っています。
