次のような質問を投げかけてみてください。 「あなたの食品・飲料工場のエアフィルターの仕事は何でしょうか？」。 これに対して、一般的には、汚れやほこりの除去、という答えが返ってくることでしょう。 さらに鋭い人は、油と水のエアロゾルの除去と答えるかもしれません。
それが正しい回答であったとしても、空気が食品に直接接触する際に最も重要なのは、浮遊微生物の除去です。 これらの微小な物体は、まったく無害なこともあれば、特定の条件が存在すると生命を脅かすこともあります。 偶然にも、エアコンプレッサーは、水分、熱、油の「特別な」環境を生み出し、そこで多数の生物が繁殖します。 圧縮空気システム内にどのような生物が存在しているかを常時把握することは不可能なため、プロセス実行者と顧客の両方を保護するための優れた製造プロセスを実現することが最も重要です。
さまざまな組織が、微生物汚染による製品損傷リスクを軽減するための規格、推奨事項、ベストプラクティスを打ち出しています。 ドナルドソンでは、お客様自身、お客様の製品そしてお客様の製品購入者を守るため、 フィルトレーション、滅菌、モニタリング、メンテナンスを推奨しています。
1. フィルトレーション
プレフィルトレーション
大気に自然に存在する汚染物質は、コンプレッサーによって濃縮され、フィルタリングが非常に困難な高濃度の粒子と細菌を作り出します。 これに加えて、コンプレッサーの機械的作用により、さらに多くの粒子と油エアロゾルが発生し、これらも空気から取り除かなければなりません。 レシーバータンク内の空気が冷えると、通常は水スチームで100%飽和状態になり、結露が発生します。 この結露は、小さなエアロゾル化した液滴として下流に運ばれ、エントレインメント分離器とコアレッシングプレフィルターで除去しなければ、冷凍ドライヤーと乾燥剤式ドライヤーの両方を損傷させてしまいます。 ドナルドソンは、プレフィルトレーション用にサイクロン分離器とコアレッシングフィルターの両方を提供しています。
乾燥
プレフィルターを出た後、空気は処理され、空気/油のエアロゾルと5ミクロンを超えるサイズの粒子が除去されます。
ただし、空気はまだ飽和しており、冷却すると結露が生じます。
時間の経過とともに、結露は腐食や凍結などのコスト増大につながります。 液体の水と油の界面も、細菌の定着を促す特定の条件を提供します。
微生物の増殖を止める方が、事後に微生物を捕捉するよりも簡単で安全です。 水と油のスチーム濃度を下げる最も一般的な2つの方法は、冷凍ドライヤーで空気を冷却するか、吸着ドライヤーでスチームを吸着することです。 ドナルドソンでは、加熱のない再生可能乾燥剤式ドライヤー、Ultrapac™スマートの使用を推奨しています。 このドライヤーは、吸湿性の吸着材を使用しており、無加熱再生プロセスによって自己再生します。 これにより、冷凍ドライヤーや熱再生式ドライヤーでは実現できない大幅な運転コストの削減が実現します。 さらに、ウルトラパックスマートには、乾燥剤を汚染から保護するためのプレフィルターと、下流の機器を保護するためのアフターフィルターの両方が備わっています。
POUフィルトレーション
（ドナルドソンDFシリーズ、P-EGシリーズ、PG-EGシリーズ）
これで、空気は比較的きれいになり、エアロゾル化された水/油と大型粒子がなくなったので、空気が製品自体または製品接触面に接触する前の最終フィルトレーションの準備ができました。 これより前のフィルトレーションは絶対定格の捕捉率で細菌を除去するようには設計されていないため、POUフィルトレーションは重要です。 さらに、プレフィルターとPOUフィルターの間にパイプのスケール（薄片）や汚染がある可能性があります。 運動エネルギーは速度の2乗に比例するため、小さな粒子でも、高い空気速度では、無菌グレード除菌エアフィルターに損傷を与えたり無力化したりするのに十分なエネルギーをもつことがあり得ます。 ドナルドソンは、MグレードまたはSグレードのコアレッシングフィルターと活性炭フィルターの使用を推奨しています。 活性炭フィルターは、最終製品の臭いや風味に影響を与える可能性のある複数の化合物（炭化水素スチーム、香料、柑橘類、硫酸、トルエン、メタノールなど）を吸着します。
最後は、無菌グレード除菌エアフィルターそのものです。 ドナルドソンの無菌グレード除菌エアフィルターは、細菌サイズの汚染物質の99.99998%以上を除去するように特別に設計されています。
広く受け入れられている業界標準のASTM F838では、Pseudomonas Diminuta（ATCC 19146）を0.3ミクロンの平均直径を持つチャレンジ生物として使用しています。 無菌グレードのフィルターは、1cm²あたり1.0x107個の細菌を投与すると、滅菌ろ液を生成します。
フィルターの製造元が滅菌フィルターを0.01ミクロン定格とする場合があるため、これは重要な点の1つです。 フィルトレーションの科学では、ほとんどのフィルターでは0.2ミクロンよりも0.01ミクロンを捕捉する方が実際には簡単であることを示しています。そのため、ドナルドソンは滅菌エレメントを0.2ミクロン定格としています。 ドナルドソンの無菌空気エレメントの製品一式は、0.2ミクロンで99.99998%以上のフィルター効率を実現します。
2. 無菌化
（ドナルドソンP-GSおよびP-GSL Nスチームフィルター）
ここまでは、加工食品・飲料における微生物の管理方法について説明してきました。 乾燥させることで、生命に必要な水分を取り除きます。 フィルタリングにより、細菌が餌とする油および細菌自体が除去されます。 細菌がフィルター内にとどまっている限り、かつ、POUの供給空気が乾燥している限り、細菌は不活性な胞子です。 しかし、特定の条件下では、細菌が再活性化することがあります。 その場合、細菌は増殖してフィルターメディアを通過し、下流の製品またはプロセスに到達する可能性があります。
細菌繁殖のリスクから保護する1つの方法は、無菌グレード除菌エアフィルターをスチーム滅菌または加圧滅菌することです。 これらのプロセスの熱は、微生物を永久に無能力化する不可逆的な細胞内反応を引き起こします。 施設内ではラインやタンクの滅菌にスチームが広く使われているので、このスチームを使ってフィルターやハウジングの滅菌を行うと便利です。 飽和スチームは一定温度の熱を放出し、この熱で微生物の細胞内タンパク質を変性させて不活性化させるため、フィルター滅菌に最適です。 スチーム自体をフィルタリングすることも同様に重要です。 ドナルドソンは、調理用スチームを生成するために、焼結ステンレス鋼P-GSフィルターとプリーツステンレス鋼P-GSL Nフィルターの2種類のスチームフィルターを提供しています。
3. モニタリング
無菌空気エレメントでは、フィルター交換が必要なときに通知する差圧は発生しません。 微生物汚染の存在を検出するためには、定期的に測定を行い、記録することが重要です。 1つの方法は、無菌空気エレメントの完全性試験を実施することです。
使用する無菌グレード除菌エアフィルターのタイプによって、フィルターの完全性をチェックするために使用されるテストの種類が決まります。 デプスフィルターエレメント（P-SRFおよびP-SRF Vなど）の場合、エアロゾル化油分散テストを使用してフィルターの完全性をテストできます。 メンブレンフィルター（例：PT N、P-SRF X）では、拡散流動試験のいずれかのバルブポイントを使って、完全性をチェックします。 これらのテスト方法は、食品と直接または間接的に接触する空気が清潔で安全であることを検証するために、すべてのPOUフィルターに使用する必要があります。
4. メンテナンス
長時間使用すると、フィルターは汚染物質で詰まります。 メディアに多大な負荷がかかり、ある時点でフィルターの完全性が損なわれる可能性があります。 一連の段階的なフィルターを適切に選択すると、ブロッキング傾向が大幅に減少し、滅菌フィルターの完全性がよりよく保護され、長期にわたるメンテナンスコストの削減により、大幅な節約につながります。
お客様が予防メンテナンススケジュールに沿ってプロセスを維持できるよう、ドナルドソンは、推奨フィルター交換間隔について文書に残しています。 お客様のプロセス、顧客、会社の評判の保護が、そのプロセスにかかっている場合もあります。
