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背景：生産上の課題

2025-12-01

はじめに

サラダドレッシングは、油、水、酢、香辛料、安定剤が複雑に乳化されたもので、滑らかなテクスチャ、一貫した粘度、長期的な安定性を実現するために、正確な混合が必要です。冷蔵および常温保存可能な調味料を専門とする中規模の食品製造施設は、既存の混合プロセスで繰り返し課題に直面し、製品品質のばらつきと運用効率の低下につながっていました。このケーススタディでは、特殊な高せん断乳化装置の導入がこれらの問題をどのように解決し、生産の信頼性を向上させ、最終製品の性能を向上させたかを詳しく説明します。

背景：生産上の課題

設備をアップグレードする前、この施設では、サラダドレッシングの乳化に従来のパドルミキサーを使用していました。時間の経過とともに、製品品質と運用効率の両方に影響を与える3つの重要な問題が発生しました。

乳化の不安定性: パドルミキサーは、油滴を均一な小さなサイズ（通常5〜10マイクロメートル）に分解するのに十分なせん断力を生成しませんでした。その結果、ドレッシングは、市販の安定剤を添加しても、生産後2〜3週間以内に油層と水層に分離することがよくありました。これにより、高い製品不良率（各バッチの約8〜10％）と、テクスチャの不一致に関する顧客からの苦情が発生しました。

粘度のばらつき: ミキサーは、増粘剤（例：キサンタンガム、加工デンプン）を混合物全体に均等に分散させるのに苦労しました。これにより、バッチ間で粘度のばらつきが生じ、一部のドレッシングは緩すぎ、他のドレッシングは過度に濃くなり、手動調整が必要となり、生産時間が長くなり、人件費が増加しました。

長い処理時間: パドルミキサーは、基本的な乳化を達成するのに45〜60分かかりました。これは、オペレーターが凝集を避けるために材料を段階的に添加する必要があったためです。このボトルネックは、施設の1日の生産量を制限し、製品に対する需要の増加に対応できませんでした。

さらに、この施設は規制された環境で運営されており、食品安全基準（厳格な衛生および洗浄プロトコルを含む）への準拠が求められていました。従来のミキサーの設計（手の届きにくい隙間がある）により、徹底的な洗浄に時間がかかり、バッチ間の相互汚染のリスクが増加しました。

機器選定プロセス

これらの課題に対処するために、施設のエンジニアリングチームと生産チームは、サラダドレッシングの製造に適した乳化技術の徹底的な評価を実施しました。主な基準には以下が含まれていました。

3マイクロメートル未満の液滴サイズで安定した乳化を生成する能力（分離を防ぐため）

高粘度混合物との適合性（サラダドレッシングの粘度範囲は通常5,000〜20,000 cP）

粉末状の材料（例：安定剤、香辛料）を凝集なしに分散させる効率

食品グレードの材料基準への準拠（316ステンレス鋼構造）

衛生要件を満たすための清掃とメンテナンスの容易さ

500〜2,000リットルのバッチサイズ（施設の一般的な生産量）に対応するためのスケーラビリティ

コロイドミル、インラインローター・ステーター乳化機、低圧ホモジナイザーなど、いくつかのオプションを評価した後、チームはバッチ型高せん断ローター・ステーター乳化機を以下の仕様で選択しました。

ローター速度範囲：3,000〜10,000 RPM（さまざまな配合に合わせて調整可能）

精密機械加工されたスロット（0.5〜1.0 mmのギャップ）を備えたステーターにより、強烈なせん断力を生成

デュアルインペラー設計の混合チャンバー（上から下への循環用）

食品グレードのステンレス鋼構造（316L）と研磨された表面

分解と清掃が容易なクイックディスコネクトコンポーネント

バッチサイズと粘度に基づいてエネルギー使用量を最適化するための可変周波数ドライブ（VFD）

バッチスタイルのユニットを選択するという決定は、施設の既存のバッチ生産ワークフローによって推進され、ローター・ステーター設計は、高粘度材料を処理し、混合物全体に一貫したせん断力を提供する能力が評価されました。

実装とプロセスの最適化

実装プロセスは、機器の設置とオペレーターのトレーニングから始まり、さまざまなサラダドレッシング配合（例：クリーミーランチ、ビネグレット、低脂肪オプション）のパラメータを微調整するためのプロセスの最適化が続きました。主な手順は次のとおりです。

機器の統合: 乳化機は、施設の既存の生産ラインに設置され、温度制御された材料タンクと充填用の排出システムに接続されました。専用の定置洗浄（CIP）システムが統合され、衛生プロトコルが合理化され、バッチ間の自動洗浄サイクルが可能になりました。

オペレーターのトレーニング: 生産スタッフは、ローター速度の調整、材料添加シーケンスの最適化、一般的な問題（例：凝集、過熱）のトラブルシューティングなど、機器の操作に関するトレーニングを受けました。メンテナンスチームは、分解、清掃、およびルーチンメンテナンス（例：ベアリングの潤滑、ローター・ステーターの摩耗検査）についてトレーニングを受けました。

プロセスパラメータの最適化: チームは、各ドレッシング配合についてさまざまな動作パラメータをテストし、最適な組み合わせを特定しました。

ローター速度: クリーミードレッシング（油分が多い）の場合、細かい液滴サイズを達成するために8,000〜9,000 RPMの速度が使用されました。ビネグレット（油分が少ない）の場合、5,000〜6,000 RPMの速度で十分であり、エネルギー消費を削減しました。

材料添加シーケンス: 粉末状の安定剤と香辛料は、凝集を防ぐために、水相（酢、水、塩）に添加する前に、少量の油に予備分散されました。次に、均一な分散を確保するために、乳化中に油が徐々に添加されました。

処理時間: ほとんどの配合では、乳化にわずか15〜20分しかかかりませんでした（パドルミキサーでは45〜60分）。均一性を確保するために、最後に5分間の保持期間がありました。

品質管理の統合: 施設は、バッチの一貫性を検証するために、インライン粘度モニタリングと液滴サイズ分析（レーザー回折粒子サイズアナライザーを使用）を実装しました。液滴サイズは、最大の安定性のために1〜2マイクロメートルを目標としました。

結果と改善

高せん断乳化機を6か月間使用した後、施設は製品品質、運用効率、およびコスト削減の大幅な改善を観察しました。

乳化安定性の向上: 乳化機の高いせん断力により、平均液滴サイズが1.2〜1.8マイクロメートルに減少し、冷蔵および常温保存可能なドレッシングの両方で相分離がなくなりました。製品不良率は8〜10％から1％未満に減少し、材料コストの大幅な削減につながりました。

一貫した粘度: 増粘剤と香辛料の均一な分散により、バッチ間で一貫した粘度が得られ、手動調整の必要性が減りました。テクスチャの一貫性に関する顧客からのフィードバックが著しく改善され、製品のテクスチャに関連する苦情が30％減少しました。

処理時間の短縮: 乳化時間は67％短縮され（バッチあたり45〜60分から15〜20分）、施設の1日の生産能力が40％増加しました。これにより、施設は生産スペースを拡大したり、シフトを追加したりすることなく、需要の増加に対応することができました。

衛生とコンプライアンスの向上: 乳化機のクイックディスコネクトコンポーネントと滑らかな表面により、清掃が簡素化され、清掃時間が50％短縮されました（バッチあたり30分から15分）。自動CIPシステムは、一貫した衛生基準も保証し、相互汚染のリスクを軽減し、食品安全規制への準拠をサポートしました。

エネルギー効率: 可変周波数ドライブにより、施設はバッチサイズと粘度に基づいて電力消費を調整でき、従来のパドルミキサーと比較して、バッチあたりのエネルギー使用量を25％削減しました。これは、年間約12％のエネルギーコスト削減につながりました。

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