ケーススタディ：せん断分散乳化機が食品メーカーのソース製造効率を向上
食品加工業界では、製品のテクスチャ、保存期間、および生産のスケーラビリティが、消費者の期待と小売りの需要を満たすために重要です。トマトソース、バーベキューソース、クリーミーなチーズベースのソースなど、風味豊かなソースを専門とする地域の食品メーカーは、混合および乳化プロセスにおいて継続的な課題に直面していました。これらの問題は、製品の品質に影響を与えるだけでなく、同社の市場拡大能力も制限していました。このケーススタディでは、せん断分散乳化機の導入がこれらの課題をどのように解決し、メーカーの成長を支援したかを検証します。
背景：メーカーの生産上の課題
10年以上にわたり、メーカーはソースの材料を混合するために従来のリボンミキサーを使用していました。この装置は、基本的な配合（添加物の少ないシンプルなトマトソースなど）には有効でしたが、クリーミーなガーリックパルメザンソース（チーズカードとオイルを含む）やスパイシーなバーベキューソース（砕いた唐辛子フレークと増粘剤を含む）など、より複雑なソースを含むように製品ラインを拡大するにつれて、苦労するようになりました。
メーカーが直面した主な課題は3つありました。
リボンミキサーの低速混合（最大300 rpm）では、固形材料を完全に分解し、油と水の混合物を乳化することができませんでした。クリーミーなパルメザンソースの場合、これによりチーズの塊が見え、油の分布が不均一になりました。一部の瓶は上部に油っぽい層があり、他の瓶は過度に濃くなっていました。バーベキューソースの場合、砕いた唐辛子フレークが部分的にそのまま残り、消費者が頻繁に苦情を言うザラザラしたテクスチャが生まれました。品質の不一致により、製品の返品率が12％となり、ブランドの評判を損ないました。
テクスチャを改善するために、メーカーはプロセスに手動のステップを追加しました。混合後、オペレーターは手持ちの浸漬型ブレンダーを使用して塊を分解し、次に未処理の粒子を除去するためにソースを細かいふるいを通して濾しました。200Lのクリーミーなパルメザンソースのバッチの場合、これらの追加のステップにより、生産サイクルに2.5時間追加され、総処理時間が3時間から5.5時間に延長されました。1日の容量がわずか4バッチであるため、メーカーは大規模な小売注文の納期に遅れることがよくありました。
手動の濾過ステップは、かなりの廃棄物を生み出しました。各ソースバッチの約8〜10％が残留物（未混合のチーズカードや唐辛子フレークなど）として廃棄されました。1か月あたり、これは約300kgの廃棄された材料に相当し、同社に
800〜1,000ドルの月間修理費用がかかりました。
解決策：せん断分散乳化機への投資
食品用途に合わせた混合技術を調査した後、メーカーは、高速せん断ミキサー、コロイドミル、せん断分散乳化機の3種類の装置を評価しました。最も問題のあるソースの小バッチ（50L）での現場試験の後、メーカーは、固形粒子の分解と油と水の乳化の両方を処理できること、食品安全基準（3A衛生認証）に準拠していること、およびメーカーの既存の200Lおよび500Lステンレス鋼タンクとの互換性の3つの主な理由から、食品グレードのせん断分散乳化機を選択しました。
選択されたせん断分散乳化機の主な機能には以下が含まれます。
- 最大10,000 rpmの速度に対応する、二段ローター/ステーター設計（粒子低減用の一次せん断ゾーンと乳化用の二次ゾーン）。
- 衛生的な構造：食品に接触するすべての部品は316Lステンレス鋼でできており、細菌の増殖を防ぎ、清掃を容易にするために、滑らかで隙間のない表面を備えています。
- オペレーターがせん断強度を調整できる可変周波数ドライブ（VFD）—濃いクリーミーなソースと薄い粒子ベースのソースを切り替えるために重要です。
実装：乳化機をソース生産に統合
統合プロセスには2週間かかり、装置の設置、衛生検証（食品安全要件を満たすため）、および生産チームのトレーニングが含まれていました。メーカーは、以前に最も手動介入を必要とした製品であるクリーミーなガーリックパルメザンソースで乳化機を最初にテストしてから、他のソースへの使用を拡大しました。
クリーミーなパルメザンソースの改訂された生産フローは次のとおりでした。
- 材料の準備: チーズカード（事前に柔らかくしたもの）、植物油、ガーリックピューレ、塩、および安定剤を測定し、200Lタンクに追加しました。
- 予備混合: 乳化機の補助低速パドル（200 rpm）を活性化して、乾いた材料と液体材料を穏やかに混合し、チーズカードの凝集を防ぎました。
- 高速せん断乳化: メインのローター/ステーターシステムをオンにし、速度を徐々に6,500 rpmまで上げました。乳化機は30分間稼働し、その間、VFDは速度を自動的に調整して、一貫した温度（55°C—焦げ付きなしでチーズを溶かすのに最適）を維持しました。
- 品質検証: 乳化機の衛生的なサンプリングバルブを介してサンプルを収集し、塊や油の分離を確認しました。せん断力によりチーズカードが完全に分散し、油が乳化されたため、手動での濾過は必要ありませんでした。
- 冷却と包装: ソースはタンクのジャケット冷却システムを使用して25°Cに冷却し、次に包装ラインに直接ポンプで送りました—中間保管の必要性をなくしました。
結果：品質、効率、コストの具体的な改善
せん断分散乳化機を使用してから6週間以内に、メーカーはすべての主要な指標で劇的な改善を見ました。
1. 一貫した高品質のテクスチャ
高速せん断プロセスにより、クリーミーなパルメザンソースの塊がなくなり、バーベキューソースの唐辛子フレークが完全に分解されました。消費者からのフィードバック調査では、「テクスチャ」について90％の肯定的な評価（以前は65％）が得られ、製品の返品率は12％から1.5％に低下しました。安定性試験でも、ソースが分離しなくなったことが確認されました。クリーミーなパルメザンソースは9か月間（古いシステムでは6か月間）均一な一貫性を維持し、保存期間を延長し、期限切れ製品からの廃棄物を削減しました。
2. より速い生産サイクル
200Lのクリーミーなパルメザンソースのバッチの総処理時間は、5.5時間から1.75時間（68％の削減）に減少しました。メーカーの1日の容量は4バッチから10バッチに増加し、大規模な注文を時間通りに完了できるようになりました。たとえば、2,000Lのバーベキューソースの小売注文—リボンミキサーでは5日かかったものが、2日で完了し、同社は地域の食料品チェーンとの新しい年間契約を確保することができました。
3. 廃棄物の削減と運用コストの削減
未処理の材料からの廃棄物は8〜10％から2％未満に減少し、メーカーは約
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