業界標準を満たす食品用空気圧システムを選ぶには？

食品用空気圧システムの選択基準を説明する3枚のパネルのインフォグラフィック。3-A衛生基準」と題された最初のパネルは、滑らかで研磨され、隙間のないステンレス製部品の拡大図を示している。2枚目のパネル「CIPシステム適合性」は、洗浄システムからの圧力脈動に耐える部品を示している。3枚目のパネル「微生物保持試験」は、この部品の無菌性を試験するための実験室のセットアップを示しています。 — 3-A 衛生基準

食品加工に使用する空気圧機器の選定を誤ると、汚染のリスク、検査の不合格、費用のかかる製品回収につながる可能性があります。規制に対する監視の目が厳しくなり、消費者の意識も高まる中、食品の安全性はシステム設計においてかつてないほど重要になっています。

食品用空気圧システムの選択における最も効果的なアプローチは、3-A衛生基準の材料要件を理解し、CIPシステムの圧力脈動を分析し、適切な微生物保持試験プロトコルを実施して、システムの完全なコンプライアンスを確保することです。

昨年、ウィスコンシン州のある乳製品加工業者が空気圧システムをアップグレードするのを手伝ったところ、それまで製品の品質問題の原因となっていた3つのしつこいコンタミネーションが解消されました。適切な食品用空気圧コンポーネントの選択について学んだことをお話ししましょう。

食品用空気圧システムの3-A衛生基準を満たす材料とは？

食品用空気圧システムには、製品の安全性と規制遵守を確保するため、厳しい衛生基準を満たす特定の材料が必要です。

によると 3-A 衛生基準¹, 食品用空気圧システム金属部品には316Lステンレスを使用すること、 FDA承認² シールにはPTFE、シリコーン、EPDMを使用し、食品を汚染する可能性のある鉛、カドミウム、その他の有害金属を含む材料は避けなければならない。

材料の3-A衛生基準に関する技術インフォグラフィック。空気圧機器の断面を拡大したもの。吹き出しはハウジングを指し、「316Lステンレススチール」と表示されている。別の吹き出しはOリングを指し、「FDA認可シール（PTFEなど）」と表示されている。禁止材料』と書かれた別のボックスには、鉛（Pb）とカドミウム（Cd）の化学記号が赤い丸とスラッシュで消されている。 — 3-A認証部品

包括的な3-A適合材料リスト

金属部品

コンポーネント・タイプ	承認された材料	表面仕上げの要件
シリンダー・ボディ	316l ss, 304 ss	Ra ≤ 0.8μm（32μインチ）
ファスナー	316L SS	Ra ≤ 0.8μm（32μインチ）
付属品	316l ss, 304 ss	Ra ≤ 0.8μm（32μインチ）
マニホールド	316L SS	Ra ≤ 0.8μm（32μインチ）

シール材

申し込み	一次材料	温度範囲
ダイナミック・シール	PTFE、UHMWPE	-20°C ～ 260°C
静電シール	シリコーン、EPDM、FKM	-40°C～200°C
ガスケット	シリコーン、PTFE	-40°C ～ 260°C

潤滑油

すべての潤滑剤はそうでなければならない：

FDA承認（21 CFR 178.3570）
H1認定
鉱物油不使用
無毒・無臭

ある飲料メーカーと仕事をしたことがあるが、そのメーカーは食品グレードの部品を使用しているにもかかわらず、汚染問題を繰り返していた。検査したところ、同社の空気圧シリンダーには3-A規格に適合しない鉛を含む真鍮製部品が使用されていたのです。適切な316Lステンレス鋼シリンダーに切り替えたところ、汚染問題は即座に解消した。

材料選択の考慮点

食品用空気圧システムの素材を選ぶ際には、以下の点を考慮すること：

製品接触と非製品接触 - 被ばくリスクに応じて異なる基準が適用される
クリーニング・プロトコル - 一部の素材は特定の洗浄薬品で劣化する
温度範囲 - プロセスとCIPの温度は材料の選択に影響する
認証文書 - 監査用の材料証明書を常に保持する

CIP洗浄システムの圧力脈動をどのように分析すべきか？

クリーン・イン・プレイス（CIP）³ システムは、システム全体で一貫した洗浄作用を提供しなければなりませんが、圧力の脈動はデッドゾーンを作り出し、洗浄効果を低下させます。

効果的なCIP圧力脈動分析には、流れの可視化調査、複数のシステムポイントにおける圧力トランスデューサーのモニタリング、および以下のものが含まれます。数値流体力学（CFD）⁴ 0.5Hz以下の脈動周波数を持つ潜在的な洗浄デッドゾーンを特定するためのモデリング。

圧力脈動解析法

リアルタイム・モニタリング

最も効果的なアプローチは組み合わせることだ：

高速圧力変換器 - 最低100Hzのサンプリングレート
クリティカル・ポイントの流量計 - 圧力と流量を相関させる
温度センサー - 粘度の変化を考慮する

データ分析パラメーター

CIP圧力の脈動データを分析する際には、以下の点に注目する：

パラメータ	許容範囲	重大な懸念
脈動振幅	<平均圧5%未満	>平均圧力10%
頻度	0.5-2.0 Hz	2.0 Hz
圧力降下	<コンポーネント全体で10%	コンポーネント全体で>15%

最適化戦略

脈動解析に基づき、これらの解決策を実施する：

高振幅脈動の場合

ポンプ吐出口付近に脈動ダンパーを設置する。
容積式ポンプの代わりに多段渦巻きポンプを使用する。
インライン・フロー安定剤の追加

周波数の問題について

ポンプ回転数を調整する
重要なポイントでのパイプ径の変更
共振防止装置の設置

最近、あるチーズ生産者のCIPシステムの分析を手伝いました。12箇所のシステムポイントに圧力トランスデューサーを使用し、0.3Hzの問題周波数で発生する著しい脈動（振幅17%）を特定しました。適切なサイズの脈動ダンパーを設置し、配管形状を変更することで、脈動を3%以下に低減し、洗浄効果を劇的に改善しました。

微生物保持リスク試験にはどのような方法を用いるべきか？

空気圧システムにおける潜在的な微生物の温床を特定することは、食品安全にとって極めて重要であるが、システム設計においては見過ごされがちである。

最も効果的な微生物保持リスク検査は、紫外線下でのリボフラビン蛍光検査を組み合わせたものである、 ATPスワブ検査⁵ 洗浄サイクルの後、内部部品を高解像度のボアスコープで検査し、潜在的な潜伏箇所を特定する。

微生物検査法を説明する3コマのインフォグラフィック。最初のパネル「リボフラビン蛍光検査」は、成分を紫外線に当て、隠れた残留物を光らせる様子を示している。2枚目のパネル「ATP綿棒検査」は、綿棒を使ってサンプルを採取し、携帯機器で分析する様子を示している。3枚目のパネル「ボアスコープ検査」は、フレキシブル・カメラ・プローブを使用して内部表面の微細な傷を見つけ、それをスクリーンに表示している。 — 微生物検査装置

包括的検査プロトコル

リボフラビン検査

この方法により、洗浄効果を視覚的に確認することができる：

0.2%リボフラビン溶液の調製
通常の運転条件下でシステムを循環させる
水を抜き、標準的なCIP手順を実行する
紫外線（波長365nm）による検査
蛍光残留物を記録する

ATPテスト戦略

コンポーネント	サンプリング・ポイント	許容限界（RLU）
シリンダーシール	ロッドシール、クッションシール	<150 RLU
バルブボディ	スプールエリア、排気ポート	<100RLU未満
マニホールド	内部チャネル、行き止まり	<100RLU未満
付属品	スレッド接合部、内部ボア	<150 RLU

高度な検査技術

徹底したリスクアセスメントのために：

ボアスコープ検査 - 解像度1080p以上のフレキシブルなボアスコープを使用すること
3Dサーフェスマッピング - 複雑な内部形状の場合
流体力学的流れの可視化 - 手術中の染料注入

リスク軽減戦略

テスト結果に基づき、これらのソリューションを実施する：

設計変更 - 隙間や行き止まりをなくす
素材のアップグレード - 問題のある表面をより清掃性の高い素材に置き換える
クリーニング・プロトコルの調整 - 時間、温度、化学的性質、機械的作用の変更

あるベビーフード製造業者の施設監査で、私たちは、これらの方法を使用した空気圧搬送システムの重大な微生物保持リスクを特定しました。リボフラビン検査により、洗浄液がロッドレスシリンダーの内部部品に届いていないことが判明しました。自動排出機能を備えた特別設計の食品用ロッドレス空圧シリンダーに切り替えることで、これらの温床を完全に除去することができました。

結論

適切な食品用空気圧システムを選択するには、製品の安全性、規制遵守、最適なシステム性能を確保するために、3-Aサニタリー規格の材料、徹底したCIP圧力脈動分析、包括的な微生物保持リスクテストを慎重に検討する必要があります。

食品用空気圧システムに関するFAQ

3-A衛生基準認証とは何ですか？

3-Aサニタリースタンダードは、乳製品やその他の食品の加工に使用される機器に関する包括的なガイドラインです。この認証により、機器が厳格な衛生設計基準を満たしていること、食品に安全な材料で作られていること、製品の汚染を防ぐために効果的に洗浄・消毒できることが保証されます。

食品用空気圧機器のCIPシステムのバリデーションは、どれくらいの頻度で行うべきか？

食品用空気圧機器は、少なくとも年1回、システムを変更した後、または加工製品を変更した後に、CIPバリデーションを受けるべきである。乳製品、乳児用粉ミルク、調理済み食品のようなリスクの高い製品には、より頻繁なバリデーション（四半期ごと）が推奨される。

食品用と標準の空気圧シリンダーの主な違いは何ですか？

食品用空気圧シリンダーは、標準モデルとは異なり、316Lステンレス鋼構造（アルミニウムまたは炭素鋼の場合）、FDA認可のシール材、隙間を最小限に抑えた衛生的な設計、専用の食品用潤滑剤、細菌の付着を防ぐRa値0.8μm以下の表面仕上げを採用している。

ロッドレス空圧シリンダーは食品加工用途に使用できますか？

食品用ロッドレス空圧シリンダーは、316Lステンレス鋼構造、FDA準拠のシール、セルフドレイン設計、適切な表面仕上げが施されていれば、食品加工に使用することができます。このような特殊なロッドレスシリンダーは、付着箇所をなくし、完全な洗浄と除菌を可能にします。

食品用空気圧システムと互換性のある洗浄剤は？

食品用空圧システムは通常、第四級アンモニウム化合物、過酢酸、過酸化水素、塩素系除菌剤などの一般的な除菌剤と互換性がある。ただし、シールやその他の部品への損傷を防ぐため、濃度、温度、暴露時間を管理する必要がある。システム内の特定の材料との化学的適合性を常に確認してください。

食品、飲料、製薬業界向けに衛生的な機器設計を推進する独立組織、3-A Sanitary Standards, Inc.の詳細な概要を紹介。 ↩
米国食品医薬品局（FDA）の規制、特に連邦規則集（CFR）のタイトル21について説明し、食品との直接接触が承認された材料について規定する。 ↩
配管、容器、プロセス機器の内面を分解せずに自動洗浄する方法であるCIP（Clean-In-Place）システムの原理を説明。 ↩
流体力学の一分野である数値流体力学（CFD）の解説。数値解析とデータ構造を用いて流体の流れを解析し、問題を解決する。 ↩
アデノシン三リン酸（ATP）検査は、生物発光反応によって有機物の量を検出し、表面の清浄度を評価するための迅速な方法です。 ↩

空気圧業界で15年の経験を持つシニアエキスパートのチャックです。Bepto Pneumaticでは、お客様に高品質でオーダーメイドの空気圧ソリューションをお届けすることに注力しています。私の専門分野は、産業オートメーション、空気圧システムの設計と統合、主要コンポーネントのアプリケーションと最適化です。ご質問がある場合、またはプロジェクトのニーズについてご相談したい場合は、chuck@bepto.com までお気軽にご連絡ください。