ふるい器: 食品加工の重要な機器

Paul Van Camp 氏、Great Western Manufacturing、営業担当ディレクター | 2021 年 8 月 13 日

食品の製造に関しては、品質がブランドの最優先事項です。 企業や品質保証の専門家が最も聞きたくないことは、「思い出す」という R ワードです。

現在、品質保証の専門家は、高品質の生産を維持する機器を開発する際にエンジニアリング チームが遵守する必要がある品質基準の設定に携わっています。 食品加工業界における重要な機器の 1 つが生産ふるいです。 食品加工では、ゾウムシ、ハムシ、その幼虫や卵、髪の毛（人間または動物）、木の破片や木片、ゴミ箱のスケールなどの自然汚染物質など、製品の流れに侵入する可能性のある汚染物質が多数存在します。 、紙、ひも、板金、ボルト、ナット。 リストはさらに続く可能性がありますが、実際に食品にそのようなものを入れたいと思う人がいるでしょうか?

どのような作業においても、品質保証部門は商用グレードのふるい機を比較する際に 3 つの主な考慮事項があります。 ふるいの種類、ふるいの種類、検査のしやすさなどに分類されます。 多くの人があなたの会社の量、品質、衛生基準を満たしていると主張するでしょうが、考慮すべき点は他にもあります。

この記事の目的は、現在市場で入手可能なものを教育し、業務の改善に役立てることです。

品質保証のスペシャリストとして、所有しているふるい機がその仕事に適しているとどの程度自信がありますか? ふるいは、食品の流れのプロセスからできるだけ多くの汚染物質を除去するために不可欠です。 現在、製造プロセスでは複数の異なるふるいが使用されている場合があります。 小麦粉、デンプン、砂糖、塩、コーンミールなどの乾燥粉末プロセスで各ふるいのタイプがどのように利用されるかを確認してみましょう。

現在、市場には 3 つの一般的なふるい分類タイプがあります。

1. 振動 – このタイプの機械は、垂直成分による円運動または直線運動を使用します。 遠心力 - 力と回転運動3. 回転 - 水平方向の円運動を使用します。

振動ふるい機

振動ふるい機は低コストのふるい機とみなされます。 1 つまたは 2 つの振動モーターを装備し、運動生成コンポーネントの下端と上端にある偏心質量が機械をその重心の周りで振動させます。 これらのユニットは主に、一度に 50 ポンド以下のシングルパスの少量操作で使用されます。 このため、振動ふるい機は経済的な選択肢となり、比較的低コストのエントリーポイントとなります。

振動ふるい動作とシングルパススクリーニングのシンプルさにより、振動ふるい機は経済的になります。 振動の垂直成分により、機械内にある製品は長時間スクリーンとの接触を失います。 これにより、製品回収効率やスクリーン効率が低下し、製品流量ベースのスクリーン面積あたりのプロセス収率に直接影響します。 スクリーニング効率の不一致は、生産流量が増加するにつれて指数関数的な影響を与える可能性があるため、注意深く監視する必要があります。 したがって、振動ふるい機は通常、小規模なシングルパス操作にはソリューションを提供しますが、連続フローシステムには理想的ではありません。 選別を始めたばかりで、要求される容量が少ない場合は、これが解決策になる可能性があります。

運動の振動力

遠心ふるい機

遠心ふるい機は当初、固形物を粉砕（塊から取り除く）してスクリーンに通過させるために廃水処理プラント用に開発されました。 現在、遠心ふるい機は食品業界で 2 番目に人気のあるふるい機のタイプです。 これらのコンパクトなマシンはスペース効率が良いだけでなく、操作もメンテナンスも簡単なユーザーフレンドリーな設計になっています。

遠心ふるい機は、小麦粉、砂糖、塩、でんぷんなどの特定の種類の材料に見られる塊を強制的に粉砕するように設計されています。ただし、システムは良品と廃棄物の違いを識別するように設計されていないため、汚染物質がより小さな粒子に分解され、その粒子も円筒形のスクリーンを通過して最終製品に直接混入する可能性があります。

AIB および BISSC 規格 4.1.4.3 には、「ふるいは製品の流れを促進するために摩擦動作を使用してはならない」と特に規定されています。 現在製造されている遠心ふるい機のほとんどは、AIB および BISSC 規格とは対照的に、製品をふるいスクリーンに強制的に通過させるパドルまたは同様の機構を備えています。 この基準を回避するために、ほとんどの遠心ふるいパドルは、擦れないようにスクリーンからわずかに外れた位置にあります。 しかし、依然としてパドルは、主要な製品の流れから汚染物質を分離するのではなく、汚染物質をスクリーンを通過できるほど小さな粒子に砕く傾向があります。

遠心ふるい機は、望ましい製品品質を維持することがより困難になる可能性があるため、壊れやすい材料の処理には適していません。 激しいふるい分け動作により、パドルが壊れやすい材料を損なう可能性があり、粒度分布に許容できない変化が生じる可能性があります。 さらに、材料とスクリーンの間に高い相対速度が生じるため、良好な製品のより高い割合がテーリングキャニスターに分流されます。

高速回転により発生する向心力

ジャイレトリーシフター

回転式ふるい機は、品質と衛生に関する業界標準を確立しています。 独立したオペレーターによるテストにより、回転式ふるい機が他のふるい分け技術 (振動/遠心力) よりも優れて汚染物質をろ過できることが確認されています。 旋回運動の性質と、ふるいの分離能力の向上により、高い製品容量を維持しながら、これらの汚染物質を除去することができます。 商業的なふるい分け操作の場合、回転式ふるい機はより多くのスループットを提供し、汚染物質の捕捉が向上します。

回転ふるい分け方法は、最高の品質管理管理チームが製品をふるい分ける手段として好んで使用しています。 回転式ふるい機は、最終製品段階に入る前に汚染物質を検出する際に最高の信頼性を提供します。

純粋な水平運動により、回転式ふるい機は同じスクリーン メッシュ サイズを持つ同じ機械内に複数のスクリーンを設置でき、製品は実際に異なる方向に流れます。 これにより、マシン全体の設置面積において、他のタイプのマシンよりも大幅に大きな画面領域が可能になります。

回転運動の力

回転式シフターは水平方向の回転式ふるい分け動作を生成し、乾燥した自由流動性の粉末からのスカルピング、グレーディング、または微粒子の除去に最適です。 このふるい分け動作は材料をより長く保持し、ふるい分け動作がよりゆっくりで穏やかになり、垂直方向の撹拌が最小限に抑えられます。 これらの特性により、微細な材料がスクリーンに長く接触し続けるため、外部の力を借りずに材料が通過する機会が最大限に得られ、より正確な分離が可能になります。 これは、以下の回転製品フローで示されています。

回転式 - 優れた製品材料経路

旋回 - 特大の材料パス

あまり広く認識されていませんが、どのタイプのふるいが動作するかによって、スクリーン品質に利点があります。 すべてのユーザーは、必要な品質耐性とスクリーニング効率の要件に応じて、スクリーンの種類に対する独自の要件を決定する必要があります。 要件に合った画面のサイズとタイプを決定する最も効果的な方法は、実験室環境でサンプル テストを行うことです。

数多くのふるい機メーカーが、製粉および食品業界において市場をリードするファブリック技術を提供しています。 プロセスの各段階で効率的にスクリーニングできるよう、合成繊維 (ナイロンまたはポリエステル) やワイヤー (金属メッシュ) 生地などの幅広い材料を利用できます。 すべてのスクリーン生地は、現在の FDA および EU の規制に準拠する必要があります。 いくつかの一般的なメッシュ タイプを以下に示します。

NYTAL PA-GG、NYTAL PA-MF、NYTAL PA-ミーリング

一般に、回転式および振動式ふるい用の糸タイプには、粒子を通過させる四角い開口部を備えたワイヤーまたはナイロン メッシュのふるいが付いています。 これらのスクリーン タイプは、より頑丈で安価な傾向があるため、他のタイプよりも頻繁に使用されます。 あまり一般的には使用されないスクリーン グリッドには、運用上のニーズや期待される品質に応じて、円形、正方形、または長方形の開口部があります。

通常、ふるいは、製品がふるいを通って下降するにつれて、粒子の開口部のサイズが徐々に小さくなるように積み重ねられます（以下に示すように）。 乾式ふるい分けは、上部のふるいにあるふるいスタックに入る固形飼料 (通常は粉末) から始まります。 重力の助けにより、固体粒子はふるいを通過し、最終的には通過するには開口部が小さすぎるふるいスクリーン上に落下します。 最後に、各ふるい上の材料が記録され、望ましい粒径範囲の材料が保持されます。 その後、他の材料をリサイクルして、正しい粒子サイズが得られるまで再処理することができます。 これは、紫色で強調表示された流路で以下に示されています。

遠心ふるい機の流路は、上記の回転式ふるい機と似ています。 遠心ふるいでは、材料は外壁に穴のあいたスクリーンを備えたチャンバーに供給されます。 製品はローターを使用してスクリーンの外側に押し出されます。 その結果、より大きな材料は引き継がれたままになり、より小さな材料は最終製品としてスクリーンを通過します。

遠心ふるい機には通常、幅 1 1/4 ～ 1 1/2 インチのウェッジ ワイヤー タイプのスクリーンが組み込まれています。 ウェッジワイヤースクリーンは耐久性が高く、目詰まりしにくいように設計された溶接スクリーンです。 初期投資は高くなりますが、通常は耐用年数が長くなります。

上に示したように、ウェッジ ワイヤー スクリーンは、大きな粒子、特に固体/液体の分離で見られる粒子を高能力で分離することを目的としています。 小さな汚染物質に関しては、これは最適なスクリーンではありません。 小さな粒子が 1 1/4 ～ 1 1/2 インチ以内を通過する能力。 このタイプのスクリーンの最大の問題はワイヤ スロットです。 非常に細かい分離の場合は、ウェッジ ワイヤーよりも織ったスクリーンの方が適しています。 確かに一般的な耐用年数は短いですが、ウェッジ ワイヤーの最小 0.03 mm に対して、織りスクリーンは約 0.005 mm までの分離を実現できます。 ウェッジ ワイヤの場合、溶接要件と重量により、製造オプションは通常限られます。 対照的に、織られたワイヤー メッシュは、製造と用途においてより高い柔軟性を提供します。

さまざまなふるいのスクリーンのタイプは用途に大きく依存します。 遠心ふるい機は通常、特に溶接構造が円筒形で最も一般的に利用可能であることを考慮すると、ウェッジワイヤーまたは穴あきタイプのスクリーンの高い耐久性を必要とします。 振動ふるい機や回転ふるい機では、織られたメッシュ スクリーンがより一般的に使用されます。 スクリーンのメッシュはフロー内の製品に依存しますが、耐久性を考慮したスクリーン材料の選択は、容量サイズと材料の摩耗性に影響されます。 より細かい材料を大容量で処理する場合、回転式ふるい機は 1,200 平方フィートを超えるふるい領域を備えることができます。 織られたスクリーンメッシュを慎重に選択すると、この能力で最大の結果が得られます。

スクリーンの種類の考慮に加えて、素材もスクリーニングプロセスで役割を果たします。

非金属スクリーンは、より長い耐用年数を維持するのに有利であり、スクリーンの劣化により紛失した破片が製品の流れに混入する場合でも汚染のリスクが低くなります。 品質保証の目的から、織られた合成メッシュスクリーンは、金属スクリーンの劣化によって生じるリスクよりも製品汚染のリスクが低い可能性があります。

ステンレス鋼の織メッシュスクリーンは、トウモロコシやオーツ麦などの油分が多い材料の処理に適しています。 しかし、スクリーンが劣化するのは避けられず、金属ストランドが剥がれて製品の流れを汚染する可能性があります。 これらのワイヤー片は小さいため、最先端の機器を使用しても検出/捕捉が困難です。 金属スクリーンは通常、スクリーニングプロセスの繰り返しの動作により塑性変形し、徐々に金属内に転位が生じるため、耐用年数が短くなります。 このため、ワイヤー スクリーンはより頻繁なメンテナンスと再スクリーンが必要になります。

材料のジグザグの流れとその後の水平方向および垂直方向の動作により、張力が低いとふるい能力が低下する可能性があるため、振動ふるい機ではふるいの張力を頻繁に検査する必要があります。 近いサイズの粒子や粘着性の細かい粉末をスクリーンから取り除くために使用されるクリーナーは、振動モーターが衝撃を与える可能性のあるエネルギーと垂直方向の動きが少ないため、振動ふるい機ではそれほど効果的ではありません。 これにより、画面が見えにくくなる可能性があります。 したがって、検査の際にこれを確認する必要があります。 振動シフターは、ユニットの振動により製品が常にスクリーンに接触しているとは限らないため、製品をふるいにかける効果が失われます。 スクリーンが頻繁に見えなくなる場合は、製品の粒子のサイズが選択したスクリーンに近すぎるか、素材の粘着性が高すぎてクリーナーが効果的にスクリーンを透明に保つことができないことを示しています。

振動ふるいスクリーンの検査に必要な時間は、通常 6 分未満です。

遠心ふるい機は、他のタイプのふるい機よりもはるかに多くのスクリーン検査を必要とします。 材料が強制的にスクリーンに押し込まれるため、これらのふるい機ではスクリーンの摩耗が大幅に増加し、最終的には故障が発生します。 その結果、スクリーンの適切な寿命を確保するために、スクリーンの張力の維持に大きく依存することになります。 回転パドルの場合、ワイヤー スクリーンが故障すると、多くの場合、重大な壊滅的な事態が発生します。 特にこの理由から、遠心ふるい機のスクリーン検査は、各バッチの実行後に、または毎日実施して、スクリーンの磨耗、損傷、および貴社が定めたその他の品質管理項目を検査する必要があります。

時間ごとまたは毎日の検査では、汚染物質が製品の流れに混入する可能性が大幅に増加します。 しかし、材料を強制的に使用すると画面故障のリスクが非常に高まるため、これらの検査は業務にとって必要不可欠です。 遠心スクリーンのチェックに必要な時間は、通常 6 分未満です。

検査を行う必要がある頻度を決定するときは、ふるいの品質、スクリーンの材質、材料の流れ、材料の粗さを考慮する必要があります。

回転式ふるい機では、スクリーンのメンテナンスが大幅に少なくなります。 製品材料がスクリーンを優しく移動するため、ふるいは磨耗を最小限に抑えるだけでなく、最終的に尾滓のオーバーフローとなるものから分離される良質な材料の量を最大化します。

ご覧のとおり、シフターにはさまざまな種類があり、それぞれが独自の特性と要件で動作します。 各ふるいは、材料のサイズ要件と汚染の可能性に基づいて、異なる結果を返します。 ふるいが故障する前にふるいを検査する頻度は、製品の流れ/混合、研磨性、布の種類、機械の種類に基づいて決まります。 通常、ベスト プラクティスにより、平均頻度の平均故障時間が得られます。 会社のメンテナンス記録は、品質保証専門家が管理できるベースラインを提供する必要があります。 今日では、ふるいの種類、スクリーンの材質、品質管理プロセスを検討する際に、より大きなリスクに直面しています。 結局のところ、本当にリコールをする余裕がある人は誰なのでしょうか?Paul Van Camp は、Great Western Manufacturing (カンザス州レブンワース) の営業部長です。 詳細については、913-682-2291 に電話するか、www.gwmfg.com にアクセスしてください。

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