작성자: Richard Juskowiak, Donaldson 공정 필트레이션 부문
여러분은 식음료 제조업체로서 HACCP(Hazard Analysis and Critical Control Points) 방침 또는 HARPC(Hazard Analysis and Risk-based Preventive Controls) 방침을 수립하여 연방 식품안전현대화법(FSMA)을 준수해야 합니다. 아마도 여러분은 지금 시설을 업데이트하고 계실 것입니다. 지금이야말로 식품 안전의 핵심인 필트레이션 시스템 디자인을 검토해야 할 때입니다.
공정과 시설을 검사할 때 두 개의 중요 필트레이션 지점에 주의를 기울여야 합니다.
- 오염물이 처음 생성되거나 유입된 지점
- 공정에 더 큰 위험을 발생시키는 지점
먼저, 질소와 같은 가스와 스팀, 압축 공기가 생성되거나 대량으로 발생하는 위치와 유틸리티 소스를 파악합니다. 이 영역에서는 오일, 습기, 잔해, 박테리아가 잘 생기며, 품질이 좋지 않은 곳에서 공기 또는 물을 끌어올 경우에 특히 더 그렇습니다.
이 위치에 프리 필터를 설치합니다. 약 10 미크론의 엘리먼트가 큰 파티클(Particle)과 모든 오염물의 95~98%(장비 CIP(Clean in Place) 및 SIP(Sterilize-In-Place)과 같은 산업 응용 분야에서 허용되는 레벨)를 포집합니다. 사전 필트레이션 업스트림을 이용하면 공정 라인에서 가장 비싼 미세섬유 필터를 보호하여 교체 비용과 가동 중지 시간을 줄일 수 있습니다. 지하수 또는 더 많은 잔해를 운반하는 강물을 여과할 경우 50 미크론, 20 미크론 및 10 미크론의 프리 필터가 필요할 수 있으며, 오염된 공기를 정화할 경우 특히 식품 접촉 공정에서는 2개의 이상의 압축 공기 프리 필터가 필요할 수 있습니다.
수원에서 모든 오염물을 방지할 수는 없으므로, 새로운 오염 가능성이 있을 때마다 또는 오염물 유입을 되돌릴 수 없는 경우에는 공정 라인의 중요 관리점을 식별해야 합니다. 여기에서는 POU(point-of-use), 제균 등급 요소(일반적으로 0.2 미크론 이하)를 사용합니다. 이러한 중요 관리점에는 다음이 포함됩니다.
혼합 및 보관 탱크: 이러한 위치에서는 원치 않는 박테리아가 쉽게 증식할 수 있으며, 산소로 인해 일부 제품이 상할 수도 있습니다. 불활성 질소는 원료를 첨가하기 전에 탱크에 적절한 완충 상태를 만들어 줍니다. 그러나 먼저 질소를 여과해 탱크, 압축기 및 호스에서 잠재적인 불순물을 제거해야 합니다.
중간 단계 및 원료: 공정 라인에 새로운 단계 또는 원료가 적용될 때마다 오염이 있는지 확인해야 합니다. 그런 후에 향료 또는 시즈닝을 위해 보존제 또는 유화제를 첨가할 수 있습니다. 탄산음료의 경우 탄산 CO2가 첨가됩니다. 새로 적용된 가스, 스팀 또는 공기 공정뿐만 아니라 각각의 새로운 원료에도 필터를 사용하는 것이 좋습니다.
최종 가공 및 패키징: 남아 있는 오염을 제거하기 위해 최종 공정 단계에서 필터를 사용합니다. 예를 들어, 생수 병입 단계에서는 최종 멤브레인 필터를 사용하는 것이 좋습니다. 패키징 자체가 위험이 될 수 있습니다. 식품 또는 음료에 닿는 랩과 씰을 조리용 스팀으로 세정하여 운송 또는 보관 과정에서 생긴 미생물을 제거해야 합니다.
필터를 사용할 올바른 위치를 확인했다면 장비의 품질과 선택할 엘리먼트를 고려합니다. 오일 누출의 잦은 원인이 되는 공기 압축기 등의 노후하거나 제대로 작동하지 않는 구성요소가 있는지 살펴봅니다. 파이프 및 하우징이 벗겨지거나 틈이 생겨 부패할 수 있습니다.
대부분의 표준 및 지침에서는 스테인리스 스틸 시스템이 지정되어 있지만, 구성요소가 3-A 인증을 받지 않은 경우 다음과 같은 숨은 위험이 있을 수 있습니다.
- 용접 불량으로 까끌까끌한 부분
- 전해 연마 표면이 아닌 비드블라스팅 표면
- Tri-Clamp® 위생 클램프와 같은 위생 연결부가 아닌 플랜지 또는 NPT(National Pipe Thread)를 사용한 파이프 연결관
"3-A 준수"와 "3-A 인증"을 혼동해서는 안 됩니다. 인증받은 장비에 한해 박테리아가 자라서 증식할 수 있는 유입 지점의 수를 줄이는 위생 설계가 적용되었는지 별도로 확인합니다.
필터 등급 역시 혼동을 유발할 수 있습니다. 미크론 등급은 필터가 포집하도록 설계된 파티클(Particle) 크기에 불과합니다. 효율은 해당 미크론 범위에서의 포집률을 의미합니다. 이 두 가지를 모두 갖춘 올바른 엘리먼트를 선택해야 합니다. 1 미크론 필터는 안전하게 느껴질 수 있지만, 효율(효과)이 85%에 불과합니다. 그 반대의 경우도 마찬가지일 수 있습니다. 5 로그 효율(99.999%)을 제공하는 10 미크론 필터는 사전 여과에 사용하기에는 너무 미세합니다. "절대" 및 "공칭"이라는 용어도 중요합니다. 절대 등급 필터 미디어(Media)는 99.98% 이상의 효율을 실현할 수 있지만, 공칭 등급 필터는 일반적으로 동일한 미크론 크기에서 60%~98%의 효율을 제공합니다.
등급에 가중치를 부여하고 인증을 확인했으면 다른 고려 사항으로 넘어갈 수 있습니다.
- 심층-포집 성능(잔류)
- 엘리먼트가 안전하게 견딜 수 있는 제균 사이클 횟수
- 엘리먼트 교체 빈도(필터 수명)
- 에너지 비용의 요인이 되는 유량
이러한 성능 요소는 모두 소유 비용에 영향을 미칩니다. 초기 비용이 더 많이 드는 플리츠 리퀴드 카트리지 필터는 일반적인 멜트 블론 필터보다 더 오래 사용할 수 있으므로, 비용을 절감할 수 있습니다.
안전하고 비용 효율적인 여과란 올바른 위치에 올바른 미크론 크기와 적정 효율의 필트레이션을 사용하는 것이라고 할 수 있습니다. 모든 공정은 고유하지만, 필트레이션 맵을 준비하는 것이 좋은 출발점이 될 수 있습니다. Donaldson이 개발한 특정 식음료 응용 분야용 필트레이션 설계 맵을 무료로 다운로드하실 수 있습니다.
또한 Donaldson은 언제든지 고객이 시설에 맞는 필트레이션 계획을 수립할 수 있도록 지원할 준비가 되어 있습니다.
