食用油工場向け大規模ろ過装置：脱色、脱ロウ、ポリッシングシステム

はじめに：油工場規模でのろ過は別の問題である

レストランで1日1回フライ油をろ過するのは単純な作業です。食品粒子を取り除き、油をフライヤーに戻し、翌日また繰り返します。1日数百トンを処理する食用油工場は、根本的に異なる課題に直面します。

プラント規模では、ろ過は単一の単位操作ではありません。それは連続精製ラインに統合されたプロセス段階であり、処理量、ろ過精度、ろ過助剤の消費量、油の損失、メンテナンスによるダウンタイムがすべて相互に影響し合います。実験室や小さな厨房でうまく機能するフィルターも、工業規模にスケールアップすると完全に機能しなくなることがあります。それは原理が間違っているからではなく、工学的要件が異なるからです。

本記事では、食用油プラント向けの大規模ろ過設備について、プラント運用の大部分を占める3つのろ過業務、すなわち脱色ろ過、脱ロウ・ウィンタリゼーションろ過、最終仕上げろ過に焦点を当てて検討します。各業務に使用される設備の種類、選定を決定するパラメータ、そして適切に設計されたろ過システムと高コストなボトルネックとを分ける運用上の要因について解説します。

機器を選定する前に、各ろ過段階が実際に何を達成しようとしているのかを理解することが不可欠です。要件は大きく異なります。

粗油または脱ガム油は、漂白土（活性白土）または漂白土と活性炭の組み合わせで処理され、色素、微量金属、リン脂質残留物、酸化生成物が除去されます。その後、漂白土はろ過によって除去されます。これはほとんどの食用油工場において最も処理量の多いろ過業務です — 漂白土の添加量は通常、油の重量に対して0.5%から2%の範囲であり、1日200トンを処理する工場では毎日1〜4トンの使用済み白土をろ過する必要があります。

ろ過の課題は二つあります。微細な漂白土粒子（通常1〜10 μm）の完全な除去を達成することと、使用済み白土に保持される油を最小限に抑えることです。使用済み漂白土中の油損失は直接的な経済的コストです — ケーキ中の残留油の1パーセントポイントごとに製品の損失を意味します。

低温で結晶化する油——ひまわり油、コーン油、米ぬか油、および特定のパーム画分——については、冷蔵温度でも透明な状態を保つ澄んだ油を製造するために、ワックスと高融点トリグリセリドを除去する必要がある。油を冷却してワックスを結晶化させ、結晶をろ過によって除去する。

脱ワックスろ過は温度に敏感である。ろ過中は油を適切な温度に維持する必要がある——温かすぎると結晶が再溶解し、冷たすぎると粘度が上昇してろ過速度が低下する。機器は温度制御運転用に設計する必要があり、多くの場合ジャケット付きフィルターハウジングを備える。

脱色および脱臭の後、油が包装または貯蔵される前に、最終ろ過ステップで残留する微細粒子を除去する。仕上げフィルターは通常、脱色フィルターよりも低い汚れ負荷で運転されるが、製品の透明性と安定性を確保するために、しばしば1～5μmという高いろ過精度が要求される。

一部のプラントでは、主な脱色ステップを生き残った残留色素体、微量の石鹸、または異臭前駆体を除去するために、仕上げ段階でシリカゲルや合成吸着剤も使用される。これは吸着剤支援仕上げ用途であり、機械的ろ過のみとは異なる。

大規模な食用油ろ過では、3つの設備タイプが主流である：

圧力リーフフィルターは、食用油の脱色ろ過における主力装置です。その設計は、複数のフィルターリーフ（中央のマニホールドに取り付けられた、布で覆われた垂直スクリーン）を収容する圧力容器で構成されています。脱色土のスラリーが容器内にポンプで送り込まれ、脱色土がフィルターケーキとしてリーフ表面に堆積します。清澄な油は布を通過し、マニホールドから排出されます。

— 単一の装置で50～200 m²のろ過面積を提供できます

— ケーキは振動または逆流によって排出でき、油の損失を最小限に抑えます

— 漂白土のろ過専用に設計されています

— 油の酸化と暴露を低減します

フィルタープレスは、ろ布で覆われたフィルタープレートを積み重ね、油圧ラムで圧縮する方式です。スラリーはプレート間にポンプで送られ、ケーキがフレーム空間に堆積します。サイクルが完了するとプレートが分離され、ケーキが排出されます。

— フレーム容積により厚いケーキに対応できます

— リーフフィルターよりも可動部が少ない

— ケーキ容積が大きくなる場合に適しています

小規模処理能力のプラント向け

— 各サイクルごとに開閉が必要

— 手動または半自動のプレート分離

ろ過面積あたりでリーフフィルターと比較して

非常に大量処理のプラントでは、連続真空ろ過により無停止運転が可能です。回転ドラムまたは移動ベルトがスラリー槽からろ過ケーキをすくい上げ、真空によりろ材を通して油を吸引しながらケーキを連続的に排出します。

— バッチサイクルがなく、サイクル間の停止時間もなし

— 1日500トン以上を処理するプラントに適しています

— 均一なろ過抵抗

— より複雑な機械システム

— 追加のユーティリティとメンテナンス

— 通常はより粗い分離に使用されます

シリカゲルや合成吸着剤が最終仕上げに使用される場合 — 大量の脱色のための漂白土ではなく — 機器構成が変わります。高い汚れ負荷向けに設計されたフィルタープレスやリーフフィルターの代わりに、システムは充填カラムまたはスラリー接触容器を使用し、油が制御された滞留時間で吸着剤と接触した後、吸着剤の微粒子を除去するためのろ過が行われます。

この構成は、小規模な特殊油脂工場や、シリカゲルを漂白土の補完として使用する操業でより一般的です。例えば、漂白土では効率的に除去できない特定の色素体や異臭前駆物質を除去する場合などです。

設備の選定は好みの問題ではありません。プロセスの要件によって決まります。ろ過システムを選定する前に、以下のパラメータを定義する必要があります：

食用油工場では、ろ過システムは処理能力と清澄度で評価されることがよくあります。しかし、使用済みろ過ケーキ中の油の損失は、しばしば最大の隠れたコストとなります。

使用済み漂白土は通常、重量比で20～40%の油分を含んでいます。1日200トンを処理し、漂白土の添加量が1%のプラントの場合、1日あたり2トンの使用済み漂白土が発生し、そのケーキ中で毎日0.4～0.8トンの油が失われることになります。年間では、これは数百トンの油に相当する可能性があります。

油の損失を削減するための戦略には以下が含まれます：

— 振動または逆流排出により、湿ったスラリー排出と比較して残留油が減少します

— 一部のシステムでは、排出前にケーキから残留油をストリッピングするためにスチームを使用します

— 廃棄前のケーキの溶剤または油による洗浄

— 適切な布は土を保持しつつ油を自由に通過させる

大規模なろ過システムは長期的な投資です。運用上の要因が、信頼性の高いサービスを提供できるか、メンテナンスの負担になるかを決定します。

ろ布の寿命。ろ布は熱サイクルと機械的ストレスによって劣化します。リーフフィルターのろ布は通常、運転条件に応じて3～6か月持続します。布の交換は定期的なメンテナンスコストであり、運転予算に組み込む必要があります。

ケーキ排出効率。不完全なケーキ排出はろ過面積の減少と処理量の低下につながります。振動排出システムと自動プレートシフト機構は排出の一貫性を向上させます。

圧力損失の監視。フィルター前後の圧力損失の上昇は、ケーキの堆積または濾布の目詰まりを示します。差圧を監視することで、オペレーターはサイクルタイムを最適化し、ダウンタイムを引き起こす前に問題を検出できます。

温度管理。脱ロウ濾過では、温度管理が重要です。ジャケット付き容器と保温配管が不可欠です。漂白濾過では、油の粘度を濾過可能なレベルに維持するのに十分な高温が必要ですが、油や漂白土の性能を劣化させるほど高温にしてはいけません。

研磨段階でシリカゲルを使用するプラント（漂白土の代替として、または漂白土と組み合わせて）では、機器構成は機械的濾過と吸着剤接触の両方の要件に対応する必要があります。

典型的な統合は次のとおりです：

（リーフフィルターまたはフィルタープレス）— バルク脱色

（充填層またはスラリー容器）— 残留色と不純物のための精密研磨

（研磨フィルター）— 貯蔵前の吸着剤微粒子の除去

この順序により、単一のフィルターにバルクろ過と精密ろ過の両方の役割を強いるのではなく、各段階が最適な条件で動作することができます。

補完的に使用する大規模ろ過設備とシリカゲル吸着剤

お客様のプラントの処理能力と品質要件に合わせて、設備タイプ、ろ過面積、吸着剤グレードのマッチングをお手伝いします

ろ過の経済性は処理能力だけでなく油損失によって決まることを理解しており、ケーキ排出と油回収の戦略についてアドバイスいたします

当社チームがお客様のプロセスパラメータを確認し、ろ過構成をご提案します

機器および吸着剤の競争力のある価格

中国主要港からの効率的な輸送

主な種類はリーフフィルター（加圧リーフフィルター）、フィルタープレス（板枠式）、連続真空フィルターです。リーフフィルターは脱色土ろ過で最も一般的です。フィルタープレスは高い固形分負荷が必要な場合に使用されます。連続真空フィルターは非常に大量処理の工場で使用されます。

脱色後の漂白土を除去する漂白ろ過 — 高い汚れ負荷に対応し、白土の完全な除去が必要です。包装前の残留微粒子を除去する仕上げろ過 — 汚れ負荷は低いものの、より高いろ過精度（1～5 μm）が求められます。

使用済み漂白土には通常、重量比で20～40%の油が含まれています。1日200トンを処理し、白土添加量が1%のプラントでは、1日あたり0.4～0.8トンの油が失われる可能性があります。乾燥ケーキ排出とスチームストリッピングにより、この損失を低減できます。

はい。シリカゲルは仕上げ段階で使用できます — 漂白土の補完として、または特定の色や不純物の除去のための単独吸着剤として。設備構成は通常、充填塔またはスラリー接触槽と、それに続くろ過です。

ろ過面積は処理量、汚れ負荷、ろ過精度、油の粘度によって決まります。一般的な出発点として、1日あたりの処理量と漂白土の添加量を定め、ろ過速度（通常、1時間あたり1m²あたりの油のkg数で表されます）に基づいて必要面積を計算するために、設備サプライヤーに相談してください。

漂白ろ過は通常、ろ布に応じて1～10μmの除去を達成します。仕上げろ過は1～5μmを達成できます。必要な精度は、下流プロセスと製品仕様によって異なります。

はい。技術データシートと設備仕様はご要望に応じて提供可能です。シリカゲルのサンプルは、仕上げ段階での評価用に提供できます。

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