Cleaning Technologies
Evolving product safety with the “hidden champions” in processing tanks
安全性を確保する隠れたチャンピオン
15 Mar 2022
サニタリ仕様のタンク洗浄技術は見えないところでその機能・役割を果たしています。しかしながら、食品、飲料、医薬品など他の多くの製品のサニタリ仕様（衛生的）安全性、持続可能性、保存期間を確保することは極めて重要です。当社は、この絶えず進化しているシステム機器が、製造業者、工場労働者、消費者、および環境のために、かってないほど大きな利益を達成するのにどのように役立つかについてスポットライトを当てています。
これらの機器の中には宇宙船のように見えるものもあります。人によっては、現実離れした道具・工具や奇妙な優雅さと対称性を併せ持つピカピカのおもちゃを好みます。産業タンク・クリーナーは、確かに美的観点からプロセス (加工・処理) システムの中で最も魅力的な機器の一つにランク付けされていますが、それは実際に見ることができれば、の話です。産業タンク・クリーナーの本当の価値は暗闇で、密閉されている処理・貯蔵タンク、容器、および発酵容器内でその機能・能力を発揮できることにあります。
ずっと昔の食品加工黎明期には、酵母の自然な発酵を促して、ビール、ワイン、サワードウなどの食糧を与えてくれたのは、実際には清浄していない容器でした。しかしながら、それ以来、信頼できる製品品質を確保するために、タンクと容器を可能な限り清浄に保つことが成功を収めた製造業者にとっての最大関心事になりました。人が消費する食品製品の場合、これは衛生的な清浄性、さらには無菌清浄状態さえも意味します。
安全性が重要 – ブランドの評判も重要
酪農/乳製品、ワインやビール、歯磨きペースト、医薬品、パン作り用小麦粉のいずれ場合でも、安全で再現性のある製品品質が製造業者と消費者の主要目的です。製品がタンク、サイロ、または中間容器（IBC）などで処理または貯蔵される場所にかかわらず、適切に清浄されていない残留物は多くの方法で製品の安全性と品質に影響を与える可能性があります。これが、タンクやその他の容器の清浄性が米国のFDA、欧州の欧州衛生工学・設計グループ（EHEDG）、および世界中のその他の規格に基づく規制とガイドラインによって厳密に管理されている理由です。
大きな危険性の一つは、ある製造バッチが異なる製品要素を持つ別の製造バッチに続く場合に発生する可能性のある相互汚染の可能性です。消費者としての当社は、消費者のさまざまな食欲とニーズを満たすため、多くの多様性を絶えず求めています。これは、多くの場合、同じタンクで処理、貯蔵される今日の市場における製品や製品変種の継続的な急増につながっています。前に処理される製品の残留物は、次の製品の風味やその他の特性に影響を与えたり、有毒な製品にしてしまう可能性さえもあります。そのような可能性は、例えば制御されていない発酵や化学反応、細菌や菌類の増殖、またはある製品から別の製品へのアレルゲンの移動が原因で発生する場合があります。
製品が同じ状態を保つ場合でも、清浄していない残留物が分解または発酵し、タンク内の次のバッチに影響を与えるリスクがあります。識別できる影響は小さい可能性がありますが、世界の消費者は最小の偏差に対してさえもますます批判的になる傾向があります。セルロースや製紙スラッジ、さらには汚水のようなあまり貴重ではない物品を考慮すると、製品の蓄積、目詰まり、腐食、または有害な廃ガスを防止するために、それらのタンクも清浄する必要があります。
不十分/不適切な洗浄によるすべてのリスクは、単一の欠陥製品バッチにさえも必然的に伴う可能性のある多くの影響に起因して、今日の市場環境で倍増しています。その製造業者は大量の破損製品を失う可能性があり、欠陥製品をリコールして回収するのに多大なコストに直面する可能性があります。さらに重要なことには、作業者と消費者の健康が損なわれる可能性があります。最終的に、該当する製品とブランドの評判は、たとえ小さなことであっても、ほとんど不可避的にかかる事件によって影響されることになります。したがって、洗浄技術は加工計画者のツールボックスでこれまで以上に重要な資産になっています。
より健康的な労働条件を実現する自動洗浄
何世紀にもわたって、人々は清浄していない容器によるリスクについて必要な見識を持っていましたが、すべての洗浄は危険な状況で手作業で行う必要がありました。以前には、現場サービスの作業員は幅の狭いマンホールからタンクやサイロに入り、その内部からタンクを手動で洗浄する必要があり、時には両作業者の安全性を監視する同僚の助けを借りることもありました。これらの作業員は、妨害物のある限られた空間で刺激の強い洗浄液を使用したり、潜在的に危険なタンク残留物を取り扱ったりする必要がありました。米国労働安全衛生局（OSHA）やその他の同様の機関の労働安全衛生法が細心の注意を要求している理由は明らかです。
用手洗浄は手動制御スプレーガンの開発により容易になりました。これはタンク外側だけでなく、石壁、歩道、またはたとえば漁船の甲板などの清浄にも最も効果的な方法でした。しかしながら、1920年代からは自動洗浄機の開発がタンク内部の洗浄作業に効率と健康的な労働条件をもたらしました。洗浄作業の自動制御化は、タスクに洗剤液の必要量を正確に投与することも可能にしました。これは、近代的な家庭用食器洗い機が手洗いの場合よりも資源を有効利用するのと同じことです。
自動的に清浄できるタンクは通常ステンレス鋼でできており、その洗浄システムはできるだけタンクの壁または天井の中央に取り付けられています。洗浄用化学薬品は、定置洗浄剤は主に循環 CIP システムで再利用可能なアルカリ性化合物と酸性化合物です。洗浄時間と洗浄間隔は設備の設定、製品・バッチ処理スケジュールによって大幅に異なり、多くの場合1日に数回繰り返し発生します。多くの酪農場が複数のタンクを貯蔵し、一部のタンクの高さは20メートルを超え、その内部表面積が100平方メートルを超えていることを考慮すると、自動タンク・クリーナーを工業生産高の真の「隠れたチャンピオン」だと言えます。
持続可能性と操業コストの改善
ドイツのビューヒェンにあるGEA洗浄技術能力センターでは、専門家が種々の製品、汚染クラス、用途環境に今日の業界で使用されているクリーナーの多様な種類を絶えず拡大しています。すべてのタンク・クリーナーは安全性と品質を維持する必要がありますが、タンク稼働中にもますます効率的かつ持続可能になる必要があります。さもなければ、製品とプロセスの価値にもかかわらず、強力な洗浄技術が利益をもたらさなくなくなります。エンジニアが繰り返す質問は次のとおりです：持続可能性を増加させ、資源を節約し、コストを削減するために、洗浄性能に影響を与える要因のうち、さらに改善できる要員はどれか？
いわゆる「罪人のダイナミックサークル」は、効率的な洗浄の5つの主な要因（機械効率、温度、洗浄剤、水消費量、洗浄時間）がどのように連携するかを示しています。円のいずれかの部分を拡大すると、他の部分が小さくなり、節約の可能性を示します。「実際には、当社のエンジニアは洗浄ソリューションの機械効率向上という1つの要因に焦点を合わせています」と説明するのは、ビューヒェンにあるGEAの能力センターの製品販売部長Jana Zimpel（ヤナ・ジンペル）です。「このセンターで行われるあらゆる進歩は、プラントのオペレーターが貴重な処理時間を短縮し、その経済的・環境保護の優先度に応じてエネルギー、水、化学物質の消費量を削減することができます」
このセンターで行われるすべての進歩により、プラントオペレーターは処理にかかる貴重な時間を節約し、経済的および生態学的な優先順位に従ってエネルギー、水、化学物質の消費量を削減できます」- GEA洗浄技術の製品販売部長Jana Zimpel（ヤナ・ジンペル）
- GEA洗浄技術の製品販売部長Jana Zimpel（ヤナ・ジンペル）
Product Sales Manager, GEA Cleaning Technology
機械的改良の領域は多様性に富んでいます。「革新的な設計により、現代のクリーナーはせん断力やその他の補助的な洗浄効果を活用して、洗浄効率を増加させることができます」と、GEAの上級製品販売部長Chris Lawton（クリス・ロートン）は指摘します。「液体の流れ、ノズルサイズ、回転速度、スプレーマトリックスは、洗浄時間と組み合わせると、特定の製品プロセスまたはタンクサイズに合わせて最適化可能な主な要因になります」
プラントオペレーターの利益のための関連目標は、タンク・クリーナーのサービス年数を延長することです。この目的のために、GEAはボールベアリングの代わりに流体ベアリングを使用します。その理由は、ボールベアリングの摩耗がはるかに大きな摩耗の対象となるとともに、摩耗を通じて製品を汚染する可能性もあるためです。さらに、GEAのコンサルタントは、問題が発生する前にシールやその他の摩耗部品を時間内に交換することを確実にする予防保全プログラムを確立するようにお客様にアドバイスを提供します。
液体の流れ、ノズルサイズ、回転速度、スプレーマトリックスは、洗浄時間と組み合わせると、特定の製品プロセスまたはタンクサイズに合わせて最適化可能な主な要因になります」- Chris Lawton, Senior Product Sales Manager, GEA Cleaning Technology- GEA洗浄技術上級製品販売部長、Chris Lawton（クリス・ロートン）
Chris Lawton
Senior Product Sales Manager, GEA Cleaning Technology
画期的なモジュラーコンセプト
多くの種類のタンク・クリーナーの中で、オービタルクリーナーは一種の強力な技術のベンチマークであり、GEAが数回にわたって開発を進展させています。タスクに対して適切に装備されたオービタルクリーナーは、乾燥した粘着性の残留物、さらには酵母、接着剤、樹脂、または発酵産物などの最も過酷な仕事を取り扱うことができます。厳選されたノズルとノズルキャリアを備えたこのクリーナーは、垂直軸と水平軸を中心に3次元マトリックスで回転するため、高度に強力な方法で高度に制御されたタンク内の全ての表面ポイントに到達します。
GEAが現在開発している案件には、オービタルクリーナーのすべての主要な装置オプションを単一のモジュラーモデルに組み合わせるという、成果を挙げているイニシアチブが含まれています。このモジュラーコンセプトは、GEAのオービタルクリーナーOC200で初めて実現されました。このオービタルクリーナーのすべての主要機器は迅速に交換可能です。3つの異なるノズルキャリアは、挿入開口部、フローレベル、および汚染レベルに関するあらゆる要件を満たします。8つのノズル直径を選択して、フロー、サイクル時間、噴霧投射を最適化できます。これらすべてのオプションを利用できることから、より長い滞在時間で、より高い洗浄強度を達成することに問題ありません。
小麦粉サイロや大規模な事業における醸造タンクなどの非常に背の高いタンクや非常に幅の広いタンクでは、噴霧距離を伸ばすことが可能です。また、通常の操作モードを反転させて、背の高いタンクを下の方から上に向かって清浄することも可能です。後方に向いた自己洗浄ノズルは、クリーナーに製品が蓄積するのを防止します。
この技術革新は、プロセスオペレーターに新しいレベルの柔軟性を提供し、オペレーターが特定のタスクに対してまさに適切な機器オプションを計画、考案し、後の任意の時点でクリーナーを新しく異なるプロセス要件に適合させることを容易にします。最適化された機械的衝撃により、洗浄時間と液体消費量をさらに最適化して、貴重な資源を節約できます。
個人的な専門家によるサポート – 過小評価されている要因
システム計画者、実装者、およびオペレーターがタンク・クリーナーよりも処理技術の他の領域をはるかによく理解していることは、タンク洗浄の隠れた性質の特徴です。システム計画者、実装者、オペレーターは、当然のことながら、主に製品の改善、これに直接関連する処理段階、および予想される収入に焦点を当てています。結果として、理想的なタンク洗浄装置の構成は、企業間および個人間のパートナーシップの問題です。
GEAで、Jana Zimpelは、チームの仕事の重要な部分が顧客にプロセスの知識を提供することであることを確認しました。「個々のニーズと要件を理解することは当社にとって非常に重要です」と彼女は説明します。「良好なコラボレーションにより、お客様がプロセス全体にさらに注力しながら、最適な機器を備えたスペシャリストとしてお客様をサポートすることができます。当社はノウハウを共有し、スタッフをトレーニングし、現場でオペレーターをサポートして、お客様が安全で持続可能で費用対効果の高い洗浄プロセスを実現できるようにします」
処理・貯蔵タンク：
清浄性が最も重要な場所すべてに
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詳細：
Integrated cleaning for healthier work conditions
A century ago, service workers still had to enter tanks to clean them from the inside – a risky process. The job became easier with the development of spray guns (still the most effective way to clean the outside). But it was the development of integrated cleaning devices, starting in the 1920s, that has brought efficiency and healthier working conditions to the task. These devices have also made it possible to dose water and chemicals sustainably as required – just as a modern dishwasher uses these resources better than rinsing by hand.
Integrated cleaning devices are usually mounted as centrally as possible to the tank walls or ceiling. The interior surfaces of the tank are generally stainless steel, and the cleaning chemicals are alkaline and acidic compounds, which can be re-used in cyclic CIP systems. Cleaning times and intervals can vary greatly, depending on plant setup, product and batch processing schedules, often recurring several times a day. Given that many operations have multi-tank storage farms, some tanks being over 20 meters high with an internal surface area of more than 100 square meters, we can truly call the new generation of tank cleaners the “hidden champions” of industrial production.
Improving sustainability and operating costs
At the GEA Cleaning Technology Competence Center in Büchen, Germany, experts are constantly expanding and developing the range of cleaner types used for different products and varying soiling classes (grading the difficulty of cleaning). To ensure low operational cost, tank cleaners need to become more and more efficient and sustainable. The question that engineers keep coming back to is: Which factors influencing cleaning performance can be further improved to increase sustainability, save resources, and reduce costs?
The so-called dynamic Sinner’s circle shows the interdependency of the four main factors – mechanical efficiency, temperature, cleaning agents and cleaning time – in achieving the required cleaning performance (plus water consumption as a fifth factor). Enlarging any one section in the circle makes the others smaller, indicating potential savings. “In practice, our engineers focus on improving one factor, the mechanical efficiency of cleaning solutions,” explains Jana Zimpel, Product Sales Manager at the GEA Center in Büchen.
Expert support – the decisive element
As befits the concealed nature of tank cleaning, system planners, implementers and operators often understand other areas of processing technology much better than tank cleaners. They are – and should be – mostly focused on improving their product and elemental processing stages. As a result, configuring ideal tank cleaning equipment is very much a matter of partnership between companies, and between persons.
At GEA, Jana Zimpel confirms that a vital part of her team’s work is providing the customer with expert knowledge. “Understanding the individual needs and requirements is very important for us”, she explains. “In good collaboration we are able to support the customer with the optimum component while they are more focusing on the whole process. We share our knowhow; we train staff and support the operators on site. Our customers achieve safe, sustainable, and cost-efficient cleaning processes.”
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