エグゼクティブサマリー
今日の食品会社は、他の製造業と同様に、食品加工機器の信頼性と品質だけでなく、加工機器サプライヤーが提供できる様々なサービスにも注目しています。当社は効率的な加工ラインを提供するだけでなく、最初のアイデアやプロジェクト段階から最終的な試運転段階まで、そして重要なアフターサービスに至るまで、お客様のパートナーとして貢献できます。
Shiputecは、食品加工および包装業界において20年以上の経験を有しています。
当社の技術のご紹介
ビジョンとコミットメント
Shiputec部門は、グローバルな事業展開を通じて、乳製品、食品、飲料、海運、医薬品、パーソナルケア業界向けに、プロセスエンジニアリングおよび自動化ソリューションの設計、製造、販売を行っています。
当社は、世界中のお客様の製造工場および製造プロセスの性能と収益性の向上を支援することに尽力しています。そのため、世界をリードするアプリケーションと開発ノウハウに支えられた、エンジニアリング部品から完全なプロセスプラントの設計まで、幅広い製品とソリューションを提供しています。
当社は、連携のとれた顧客サービスおよびスペアパーツネットワークを通じて、お客様個々のニーズに合わせたサポートサービスを提供することで、プラントの耐用年数全体にわたって、お客様のプラントの性能と収益性を最適化できるよう継続的に支援しています。
顧客重視
Shiputecは、食品業界向けに最新鋭で高効率かつ信頼性の高い加工ラインを開発、製造、設置しています。マーガリン、バター、スプレッド、ショートニングなどの結晶性油脂製品の製造に加え、マヨネーズ、ソース、ドレッシングなどの乳化食品の製造ラインも提供しています。
マーガリン製造
マーガリンおよび関連製品は、水相と脂肪相から構成されており、水相が連続的な脂肪相中に微細な液滴として分散した水中油型（W/O）エマルジョンとして特徴づけられる。製品の用途に応じて、脂肪相の組成および製造工程が適切に選択される。
結晶化装置以外にも、マーガリンおよび関連製品の最新の製造施設には、油の貯蔵用タンク、乳化剤、水相、乳化液の調製用タンクなど、さまざまなタンクが通常含まれています。タンクのサイズと数は、工場の生産能力と製品ポートフォリオに基づいて計算されます。また、施設には低温殺菌装置と再溶解装置も含まれています。したがって、製造プロセスは一般的に以下のサブプロセスに分けられます（図1を参照）。
水相と脂肪相の準備（ゾーン1）
水相は、多くの場合、水相タンクでバッチ処理によって調製されます。水は良好な飲用水質である必要があります。飲用水質が保証できない場合は、例えば紫外線殺菌装置やフィルターシステムなどを用いて前処理を行うことができます。
水以外に、水相には塩または塩水、乳タンパク質（テーブルマーガリンや低脂肪スプレッド）、砂糖（パイ生地）、安定剤（低脂肪および減脂肪スプレッド）、保存料、水溶性香料が含まれる場合がある。
脂肪相の主要成分である脂肪ブレンドは、通常、様々な種類の脂肪と油の混合物から構成されます。望ましい特性と機能を備えたマーガリンを得るためには、脂肪ブレンド中の脂肪と油の比率が最終製品の性能を決定づける重要な要素となります。
様々な種類の油脂は、混合油脂または単一油脂として、通常は製造施設の外に設置された油脂貯蔵タンクに保管されます。これらのタンクは、油脂の融点以上の安定した保管温度に保たれ、油脂の分離を防ぎ、取り扱いを容易にするために攪拌されます。
脂肪混合物の他に、脂肪相は通常、乳化剤、レシチン、香料、着色料、酸化防止剤などの微量の脂溶性成分から構成されます。これらの微量成分は、水相が添加される前、つまり乳化工程の前に脂肪混合物に溶解されます。
乳化液の調製（ゾーン2）
図1：
1. 水相と脂肪相の準備（ゾーン1）、
2. エマルジョンの調製（ゾーン2）
3. 低温殺菌（ゾーン3）
4. 冷却、結晶化、混練ゾーン（ゾーン4）
5．梱包および再溶解（ゾーン5）
エマルジョンは、様々な油脂または脂肪混合物をエマルジョンタンクに移送することによって調製されます。通常、融点の高い脂肪または脂肪混合物を最初に添加し、次に融点の低い脂肪と液体油を添加します。脂肪相の調製を完了するために、乳化剤およびその他の油溶性微量成分を脂肪混合物に加えます。脂肪相のすべての成分が適切に混合されたら、水相を添加し、集中的かつ制御された撹拌によってエマルジョンが生成されます。
エマルジョンの各種成分を計量するために様々なシステムが使用可能であり、そのうち2つはバッチ式で動作する。
- 流量計システム
- 計量タンクシステム
連続式インライン乳化システムは、あまり好まれない方法ではあるものの、例えば乳化タンクの設置スペースが限られている大容量ラインなどで用いられるソリューションです。このシステムでは、定量ポンプと質量流量計を用いて、小型乳化タンクに添加される各相の比率を制御します。
上記システムはすべて完全自動制御が可能です。ただし、一部の古い工場では、乳剤調製システムが手動制御されている場合もありますが、これらは手間がかかるため、厳格なトレーサビリティ規則が適用される現在では導入は推奨されません。
この流量計システムは、バッチ式乳化液調製方式に基づいており、各相調製タンクから乳化液タンクへ移送される際に、各相および成分の流量を質量流量計で計測します。このシステムの精度は±0.3%です。また、振動や汚れなどの外部要因の影響を受けにくいという特長があります。
計量タンクシステムは、バッチ式乳化液調製に基づく流量計システムに似ています。ここでは、原料と相の量が乳化液タンクに直接添加され、タンクに添加される量を制御するロードセルがタンクに取り付けられています。
通常、結晶化ラインを連続運転できるように、エマルジョンの調製には2槽式システムが用いられます。各槽は調製槽と緩衝槽（エマルジョン槽）として機能し、一方の槽で新しいバッチを調製している間に結晶化ラインに供給され、その逆も同様です。これをフリップフロップシステムと呼びます。
エマルジョンを1つのタンクで調製し、準備が整い次第バッファータンクに移送して結晶化ラインに供給する方式も選択肢の一つです。このシステムはプレミックス／バッファーシステムと呼ばれます。
低温殺菌（ゾーン3）
バッファータンクから、エマルジョンは通常、プレート式熱交換器（PHE）または低圧スクレープ式表面熱交換器（SSHE）、あるいは低温殺菌のための高圧SSHEを通して連続的にポンプで送られ、結晶化ラインに入る前に殺菌される。
全脂肪製品には通常PHEが使用されます。低脂肪製品で乳化液の粘度が比較的高いことが予想される場合や、熱に弱い乳化液（例えば、タンパク質含有量の高い乳化液）には、低圧ソリューションとしてのSPXシステム、または高圧ソリューションとしてのSPX-PLUSが推奨されます。
低温殺菌処理にはいくつかの利点があります。細菌やその他の微生物の増殖を抑制することで、エマルションの微生物学的安定性を向上させます。水相のみを低温殺菌することも可能ですが、エマルション全体を低温殺菌する方が望ましいです。なぜなら、低温殺菌処理によって、低温殺菌された製品から最終製品の充填または包装までの滞留時間を最小限に抑えることができるからです。また、低温殺菌から最終製品の充填または包装まで、製品はインラインプロセスで処理され、エマルション全体を低温殺菌することで、再加工材料の低温殺菌も確実に行われます。
さらに、エマルジョン全体を低温殺菌することで、エマルジョンが一定温度で結晶化ラインに供給され、一定の処理パラメータ、製品温度、および製品の食感を実現できます。また、エマルジョンを適切に低温殺菌し、脂肪相の融点より5～10℃高い温度で高圧ポンプに供給することで、結晶化装置に供給されるエマルジョンが予備結晶化状態になるのを防ぐことができます。
一般的な低温殺菌プロセスでは、まず45～55℃で乳化液を調製した後、75～85℃で16秒間加熱・保持し、その後45～55℃まで冷却します。最終温度は脂肪相の融点によって決まり、融点が高いほど温度も高くなります。
冷却、結晶化、混練（ゾーン4）
エマルジョンは高圧ピストンポンプ（HPP）によって結晶化ラインに送られます。マーガリンおよび関連製品の製造に使用される結晶化ラインは、通常、アンモニアまたはフロン系冷却媒体で冷却される高圧SSHEで構成されています。プラスチック製品の製造において、混練強度と混練時間をさらに高めるために、ピンローター式結晶化装置や中間結晶化装置がラインに組み込まれることがよくあります。静置管は結晶化ラインの最終工程であり、製品が包装される場合にのみ設置されます。
結晶化ラインの中核となるのは高圧SSHE（過冷却式表面処理装置）であり、温かいエマルジョンを冷却管の内面で過冷却・結晶化させる。回転するスクレーパーによってエマルジョンは効率的に掻き取られ、冷却と混練が同時に行われる。エマルジョン中の脂肪が結晶化すると、脂肪結晶が水滴と液体油を包み込む三次元ネットワークを形成し、可塑性のある半固体状の製品が得られる。
製造する製品の種類や、その製品に使用される油脂の種類に応じて、結晶化ラインの構成（すなわち、冷却管とピンローター機の配置順序）を調整することで、特定の製品に最適な構成を実現できます。
結晶化ラインは通常、複数の特定の脂肪製品を製造するため、柔軟な結晶化ラインの要件を満たすために、SSHE（固体熱交換器）は2つ以上の冷却セクションまたは冷却チューブで構成されることが多い。様々な脂肪ブレンドから異なる結晶化脂肪製品を製造する場合、ブレンドごとに結晶化特性が異なる可能性があるため、柔軟性が必要となる。
結晶化プロセス、処理条件、および処理パラメータは、最終的なマーガリンおよびスプレッド製品の特性に大きな影響を与えます。結晶化ラインを設計する際には、そのラインで製造予定の製品の特性を明確にすることが重要です。将来を見据えた投資を確保するためには、対象製品の種類や原材料が時間とともに変化する可能性があるため、ラインの柔軟性と個別に制御可能な処理パラメータが不可欠です。
ラインの処理能力は、SSHEの冷却面積によって決まります。低容量ラインから高容量ラインまで、さまざまなサイズの装置が用意されています。また、シングルチューブ装置からマルチチューブラインまで、柔軟性の高い処理ラインを実現できます。
製品はSSHEで冷却された後、ピンローター式練り機および／または中間結晶化装置に送られ、そこで一定時間、一定の強度で混練されます。これは、巨視的なレベルでは可塑性構造である三次元ネットワークの形成を促進するためです。包装された製品として流通させる場合は、包装前の静置管に落ち着く前に、再びSSHEに送られます。カップに充填される製品の場合は、結晶化ラインに静置管は含まれません。
梱包、充填、再溶解（ゾーン5）
市場には様々な包装・充填機がありますが、この記事ではそれらについては説明しません。ただし、包装用と充填用では製品の質感は大きく異なります。包装された製品は充填された製品よりもしっかりとした質感である必要があることは明らかであり、この質感が最適でない場合は、製品は再溶解システムに送られ、溶解されてバッファタンクに追加され、再処理されます。様々な再溶解システムが利用可能ですが、最もよく使用されるシステムはPHEまたは低圧SSHEです。
オートメーション
マーガリンは、他の食品と同様に、今日では多くの工場で厳格なトレーサビリティ手順に基づいて製造されています。これらの手順は通常、原材料、製造工程、最終製品を網羅しており、食品安全性の向上だけでなく、食品品質の安定化にもつながります。トレーサビリティ要件は工場の管理システムに組み込むことができ、Shiputec社の管理システムは、製造工程全体に関する重要な条件やパラメータを制御、記録、文書化するように設計されています。
制御システムはパスワード保護機能を備え、レシピ情報から最終製品評価まで、マーガリン製造ラインに関わるすべてのパラメータの履歴データロギング機能を搭載しています。データロギングには、高圧ポンプの容量と出力（リットル/時および背圧）、結晶化中の製品温度（低温殺菌プロセスを含む）、SSHEの冷却温度（または冷却媒体圧力）、SSHEおよびピンローター機の速度、ならびに高圧ポンプ、SSHE、ピンローター機を駆動するモーターの負荷が含まれます。
制御システム
処理中に、特定の製品の処理パラメータが許容範囲外になった場合、オペレーターにアラームが送信されます。これらのパラメータは、製造前にレシピエディタで設定されます。これらのアラームは手動で確認し、手順に従って対応する必要があります。すべてのアラームは、後で確認できるように履歴アラームシステムに保存されます。製品が適切な包装または充填された状態で製造ラインから出荷される際、製品名とは別に、通常は日付、時刻、バッチ識別番号が記録され、後で追跡できるようになっています。このように、製造工程に関わるすべての製造ステップの完全な履歴が、製造者と最終使用者である消費者の安全のために記録されます。
CIP
CIP洗浄装置（CIP＝定置洗浄）は、マーガリン製造工場において定期的に洗浄する必要があるため、現代のマーガリン製造施設に不可欠な設備です。従来のマーガリン製品の場合、週に1回の洗浄が一般的な間隔です。しかし、低脂肪（高水分）製品や高タンパク質製品など、デリケートな製品の場合は、CIP洗浄の間隔を短くすることが推奨されます。
原則として、2種類のCIPシステムが用いられます。1つは洗浄剤を一度だけ使用するCIPプラント、もう1つは推奨されるCIPプラントで、洗浄剤の緩衝液を介して作動し、苛性ソーダ、酸、消毒剤などの洗浄剤は使用後に個々のCIP貯蔵タンクに戻されます。後者のプロセスは、環境に優しく、洗浄剤の消費量、ひいてはそのコストの面でも経済的であるため、好ましいとされています。
1つの工場に複数の生産ラインが設置されている場合、並列洗浄ラインまたはCIPサテライトシステムを設置することが可能です。これにより、洗浄時間とエネルギー消費量を大幅に削減できます。CIPプロセスのパラメータは自動的に制御され、後で追跡できるように制御システムに記録されます。
最後に
マーガリンおよび関連製品を製造する際には、最終製品の品質を決定するのは、使用する油脂などの原材料や製品のレシピだけでなく、プラントの構成、加工パラメータ、プラントの状態も重要であることを念頭に置く必要があります。ラインや設備が適切にメンテナンスされていない場合、ラインが効率的に稼働しないリスクがあります。したがって、高品質の製品を生産するには、正常に機能するプラントが不可欠ですが、製品の最終用途に適した特性を持つ油脂ブレンドの選択、プラントの適切な構成、および加工パラメータの選択も重要です。最後に、最終製品は最終用途に応じて温度処理する必要があります。
投稿日時：2026年1月21日
