2011年に食品安全近代化法（FSMA）が可決されるずっと以前から、米国の食品加工メーカーは、安全で健全な食品を製造するための連邦規則集（21 CFR 110）に準拠することが法的に義務付けられていました。法令遵守に加えて、消費者とお客様のブランドへの配慮も、お客様の施設の潜在的な危険に対処すべき理由です。
長年にわたり、食品の安全性を向上させるための方法は、さまざまな業界のガイドラインや基準/規格で詳しく規定されてきました。これらは、食品の安全性と品質の向上に役立つ管理アプローチまたは機器設計に関するものです。実用的なガイドラインの1つに、危害分析重要管理点（HACCP）計画があります。実際、一部の加工メーカーには義務付けられているものです。
HACCP計画とは？
HACCP計画では、プロセス所有者はプロセス内のすべての「重要管理点」を特定します。重要管理点とは、生物学的、化学的、または物理的な汚染物質がプロセスに侵入したり、製品を汚染したりする可能性がある場所です。特定された各点において、施設では危害を許容範囲内に管理するための対策を実施します。
HACCP計画でユーティリティーが重要な理由
HACCP計画を事業に導入するか否かにかかわらず、濾過は主要な要素です。
圧縮空気、窒素などのガス、水、その他の液体、産業用または調理用スチームは、ほとんどの食品加工に使用されます。これらの工場で扱う設備は、外部からの混入や、工程内の機器で付着する油分、微生物、ほこりや異物の主な発生源となっています。これらの設備に関するリスクに対して主に使われる抑制手段がフィルトレーションなのです。
HARPC計画とHACCP計画の違いは何ですか ー そして、どちらを導入すべきですか？
危害分析予防管理（HARPC）計画は、企業のサプライチェーン全体のリスクに対応しています。事実上すべての施設で、2011年の食品近代化安全法に基づくHARPC食品安全計画を策定する必要があります。
HACCP計画は、プロセス内部の汚染リスクを管理することに焦点を当てています。FMSAでは、果汁、海産物、家禽、肉の加工メーカーに対してHACCP計画を義務づけており、また、すべての食品加工メーカーに対して推奨しています。
通常、設備のどこに濾過が必要となるのでしょうか？
一般的に、設備汚染リスクが発生し濾過が不可欠のエリアは次の3か所です。
1. ユーティリティールーム
ユーティリティールームには、給水管、ボイラー、タンク、発電機が配置されています。ここは工場全体に分配されるユーティリティーの開始点であるため、ここで水、空気/ガス、またはスチームが汚染されると、そのまま下流に流れていってしまう可能性があります。
ユーティリティーはこのエリアを出た後にプロセスに入るため、プレフィルトレーションが重要になります。
2. 使用箇所
ユーティリティーは、工場の配管またはタンクを通過した後、下流で直接的または間接的に食品と接触する場合があります。フィルターは、ユーティリティーがプロセスで使用される前の重要なステップです。滅菌空気、滅菌液体、調理用スチームの各フィルターは、ユーティリティーラインごとの使用箇所への配置が最も適切です。
3. 包装前
密閉前、最後に残留汚染物質を除去する機会があるかもしれません。パッケージを形成、清掃、または開封するために使用される水、スチーム、圧縮空気も、最初にフィルタリングする必要があります。
プロセスで液体、空気、スチームをフィルタリングするにはどうすればよいですか？
食品加工にはさまざまな種類がありますが、すべてが3-Aサニタリー規格、英国小売協会（BRC）などの特定の業界ガイドラインの対象となっています。ただし、ほとんどの食品加工でユーティリティーフィルトレーションに適用される一般的な原則があります。ここでは、各ユーティリティー固有のリスクと、重要管理点における最も適切なフィルタリングのベストプラクティスを示します。
空気とガス
用途と危険性
圧縮空気を使用して、原料を移動し、食品に食感を加え、機器を乾燥させ、容器をブロー成形します。食品加工で使用されるその他のガスは、純度の高い酸素、二酸化炭素、窒素です。これらのユーティリティーを生成または保存する機器では結露と潤滑剤が発生することから、微生物の繁殖地になる可能性があります。供給タンクを使用する場合、タンク交換時に、空いているラインが空中の汚染物質にさらされる可能性もあります。
ヒント：圧縮空気から油と結露を効率的に捕捉するには、疎油性かつ疎水性を備えたフィルターを使用して、湿った状態でテストを行ってください。
フィルトレーションの実践
ユーティリティールームでは、プロセスに入るときに圧縮空気を乾燥させてオイルフリーになるよう調整します。まず、サイクロン分離器でバルク液体を回転させ、1個以上の1～5ミクロンのコアレッシングプレフィルターで油エアロゾルを捕捉し、吸着エアドライヤーで残りのスチームを除去することで調整できます。プロセスで滅菌空気が必要となる下流では、注入装置の絶対定格0.2ミクロンの最終フィルターで各使用箇所を濾過します。
ドナルドソンLifeTec™メディアは、ポリプロピレンケージ内でプリーツ状に折り畳まれており、フィルトレーション表面積が20%拡張され、液体の流量を妨げることなく、より多くの汚染物質を捕捉します。上流側のより大きな細孔は下流側のより小さな細孔に向かって狭くなり、特定のミクロンのカットオフ範囲を形成します。またケージ構造は、高流量による折れやつぶれを防ぐように設計されています。LifeTecフィルトレーションメディアは、大手飲料加工メーカーからの情報をもとに開発されました。
ドナルドソンのP-SRFホウケイ酸デプスフィルターは、0.2ミクロン以上の粒子に対して99.99999%（LRV 7）の捕捉率を達成し、圧縮空気、産業用ガス、換気用途で安全な滅菌フィルトレーションを実現します。内側と外側のガードとステンレス鋼エンドキャップを備えたフィルターは、耐熱性、機械的安定性が高く、最大250回のスチーム滅菌サイクルに耐性があります。
水
用途と危険性
プロセス用水は、洗浄や殺菌、再水和や調理、ボイラー加熱、さらには製品回収システムの駆動などに使用されます。公営の水道管や井戸はどちらもデブリ（ごみ）が含まれている可能性があり、ボイラーなどの機器は時間とともに劣化し、堆積物が混入する可能性があります。成分水が必要な場合、脱塩素で使用される活性炭自体が、高価な逆浸透（RO）メンブレンを汚す細菌バイオフィルムの食料源となり得ます。
ヒント：バイオフィルムの堆積によりROメンブレンの使用期間が2年以下の場合は、プレフィルターを改善してください。キャプチャ効率が検証されたプリーツデプスメディアのRO保護は優れており、コスト節約につながります。
フィルトレーションの実践
ユーティリティールームでは、原水を10ミクロンの公称ポリプロピレンデプスフィルターでプレフィルタリングする必要があります。このフィルターは、定置スチーム（SIP）または定置洗浄（CIP）に使用できる許容水準を満たしています。より高いレベルの浮遊固形物については、50、20、10ミクロンの一連の液体プレフィルターが必要になる場合があります。洗浄、調理、ブレンド、または注入ステーション専用の給水管（直接的・間接的な食品接触）には、0.2ミクロンの細菌捕捉滅菌フィルターを使用します。このグレードでは、低温殺菌に相当する水を生成できます。
ドナルドソンLifeTec™メディアは、ポリプロピレンケージ内でプリーツ状に折り畳まれており、フィルトレーション表面積が20%拡張され、液体の流量を妨げることなく、より多くの汚染物質を捕捉します。上流側のより大きな細孔は下流側のより小さな細孔に向かって狭くなり、特定のミクロンのカットオフ範囲を形成します。またケージ構造は、高流量による折れやつぶれを防ぐように設計されています。LifeTecフィルトレーションメディアは、大手飲料加工メーカーからの情報をもとに開発されました。
スチームフィルター
用途と危険性
工場グレードのスチームは間接的な熱源として機能し、調理用グレードのスチームは食品に注入して調理したり、食品との接触面を滅菌したりするために使用されます。スチーム温度は微生物の増殖を抑えますが、常に結露と熱にさらされている炭素鋼や亜鉛メッキ鋼のスチームラインでは、腐食がより大きな汚染リスクとなります。錆は、食品を汚染し、スプレー管を詰まらせ、ステンレス鋼機器を損傷する場合があります。
ドナルドソンのP-EGスチームフィルターエレメントは、3 bar/50 psigで1時間あたり100～17,000ポンドの容量範囲で、産業グレードスチームと調理用グレードスチームの浄化用に設計されています。高流量では、低差圧を維持してエネルギー効率を高めます。P-EGラインは、さまざまな接続と用途に応じ20種のサイズに対応します。
フィルトレーションの実践
スチームを比較的乾燥した状態に保つことで、腐食のリスクを減らし、製品に入るボイラー水を最小限に抑えます。大量の結露を除去するには、プロセスの減圧バルブの直前に、コアレッシングプレフィルター（エントレインメント 分離器）を各スチームラインに配置します。結露の発生を抑えることで、バルブが早期に摩耗するのを防ぐことができます。次に、各適用箇所で最終スチームフィルターを配置します。直接注入またはCIP/SIPで使用する調理用スチームには、2ミクロンの粒子を95%除去するフィルトレーションが必要になります。
ヒント：より高い温度と圧力下においては、炭素チューブフィルターで粒子を除去できます。特にプロセスが低温殺菌牛乳条例によって規制されている場合は、高品質のステンレス鋼を採用します。
フィルトレーション配置の経験則はありますか？
効果的かつ効率的
フィルトレーションとは、適切な場所とミクロンサイズで適切な効率を実現することです。空気/ガス、液体、スチームのフィルトレーションシステムを計画し、それを維持する際に留意すべき重要な原則を次に示します。
- 冗長性：ユーティリティーラインの複数箇所にフィルターを配置すると、1か所のみの配置と比べて信頼性が高くなります。シーケンスを使用：上流にプレフィルターを配置することで、下流の高価なマイクロフィルターを保護します。
- 距離：ユーティリティールームと食品接触点の間のシステムラインでは、結露、油、デブリ（ごみ）、微生物が発生する可能性があります。最終フィルターは適用箇所にできるだけ近づけて配置します。
- メンテナンス：フィルターの上流と下流に圧力計を使用して、損傷を示す可能性のある突然の圧力変動をモニタリングします。所定の圧力損失でフィルターを交換します。
フィルターが有効性を確認するにはどうすればよいですか？
捕捉効率はフィルターラベルに「負荷減少値」（LRV）として表示されます。これは、フィルターが除去できる上流の汚染物質の割合を示します。7対数のLRVは、0.2ミクロンのフィルターが直径0.2ミクロンの汚染物質の99.999998%（7つの9）を除去することが検証されていることを意味します。ドナルドソンフィルターはすべて、業界最高水準のLRV 7の定格を実現しています。
フィルターを選択する際、知っておくべきことは何ですか？
フィルターエレメントは慎重に選択してください。フィルトレーション製造は標準化されていないため、技術データシートを確認することをお勧めします。お客様に対して製品の説明をしっかりと行うメーカーと提携してください。また以下の問題点についても検討してください。
- 定格：ミクロンサイズだけでなく、効率の定格（捕捉の割合）を確認してください。たとえば、2ミクロンで「絶対」と表示されたフィルターは、メーカーによるテストで、すべての2ミクロン粒子の99.98%を捕捉することが検証されています。
- フィルターメディア：耐久性の高いフィルターを選び、カートリッジメディアとメルトブローンエレメントを比較してください。プリーツカートリッジフィルターは、表面積とデプスローディング能力が従来比で12倍あり、フィルターの長期使用を可能にします。
- 認定：3-A記号が表示されている機器や製品を探してください。つまり、使用されているステンレスのグレードや細菌が付着・繁殖しにくい構造など、衛生的な設計になっていることを独立した第三者が確認したという意味です。
- ROI：完全性とライフサイクルの両方の観点から考えます。処理、清掃、滅菌の過酷な条件下では、フィルターが急速に摩耗する可能性があります。前述のとおり、メルトブローンフィルターは初期投資は安く抑えられますが、プリーツフィルターの方がより多くの滅菌サイクルに耐え、より高い捕捉効率を実現し、全体的なコストを削減しながら汚染リスクを管理できます。
滅菌空気フィルターのラベル表示に関する重要な警告
非常に小さな粒子（0.01ミクロンなど）を捕捉すると表示されたフィルターが、0.2ミクロンフィルターよりも優れているとは限りません。これは一部のメーカーの主張であり、混乱を招くことがあります。実際には、0.01ミクロンの粒子は不規則な経路で動く（ブラウン運動として知られている原理）ため、捕捉するのは非常に簡単です。0.2ミクロン粒子は、捕捉が最も困難な粒子径であり、平均的には、プロセス内に潜在的に存在する最小の細菌のサイズです。用途によってたとえば滅菌空気フィルターが必要な場合、高い捕捉効率定格の0.2ミクロンフィルターを使用することが不可欠になります。食品・飲料業界の規格では、5以上の対数減少値（LRV）が要求されており、99.9998%の汚染物質を捕捉することが確認されているフィルターを使用する必要があります。ドナルドソンのフィルターはこの基準を満たしており、LRVは7であることが確認されています。
ベストな濾過方法を始めるときに役立つ資料はありますか？
処理に使用される滅菌空気、スチーム、液体には、複数の規格と規制が存在します。現在の規格設定機関と、規制対象のプロセスや機器のガイドについては、「規制とベストプラクティスの概要」をダウンロードしてください。
施設によって異なるものの、特定の食品や飲料を製造する工場には共通点があります。ドナルドソンは、特定の用途向けにフィルトレーション設計マップを作成しました。これらはあくまでも、設計を検討する上での出発点であり、特定の施設やプロセスについては、事前に個別の検証を行ってください。
