ステンレス製金網による食用油のろ過

食用油のろ過とは、ストレーナバスケット、フィルターリーフ、カートリッジ、および加工済みフィルターアセンブリに設置された多孔質ステンレス鋼製金網フィルターメディアを使用して、植物油から懸濁物質、ガム質、微量石鹸成分、使用済み活性白土、ワックス分、およびサブミクロン単位の濁りを機械的に分離することです。商業用精製プラントにおける役割は多岐にわたります。40–80メッシュでの原油のスクリーニング（180–420ミクロン範囲の殻の破片やプレス微粉の除去）、10–40ミクロンに対応する200–400メッシュの金網での活性白土の捕捉、そして油温70–105°C、最大2–3 barの差圧条件下における公称ろ過精度1–5ミクロンでの最終ポリッシングです。フィルターメディアは、高温の油、苛性ソーダや酸による洗浄サイクル、および繰り返される蒸気滅菌に耐える必要があるため、304および316Lステンレス鋼製金網がほぼ世界的な標準となっています。そして、各精製段階でどのメッシュ、織り方、フィルター形状を指定すべきかを理解することが、安定した処理量を維持できるか、あるいは頻繁な目詰まり、圧力損失の急上昇、規格外の油の発生に悩まされるかの分かれ道となります。本記事では、食用油の精製プロセスを段階ごとに追いながら、それぞれの工程に最適なメッシュ、ミクロン定格、およびフィルター構造の選定方法について解説します。

なぜステンレス鋼製金網が標準材料なのか

すべての製油業者におけるろ過の課題は、物理的なものだけでなく化学的なものでもあります。精製油は高温であり（通常、脱色およびポリッシング工程では70–105°C、上流工程ではさらに高温）、遊離脂肪酸を含み、中和工程では苛性ソーダで洗浄され、温水や蒸気で繰り返し洗浄されます。一般的な炭素鋼はこの環境下で腐食し、製品を汚染します。また、ポリマー製メディアは高温で軟化するため、強力な洗浄に耐えることができません。

ステンレス鋼製金網は、これらすべての制約を解決します。

• 優れた耐食性。 Type 304ステンレスはほとんどの食用油用途に対応します。316Lはモリブデンを添加しており、塩水、酸活性化白土、および残留塩からの孔食や塩化物アタックに対する耐性を備えています。これが、工程間、洗浄、およびウィンタライゼーション用途で好まれる理由です。
• 優れた耐熱性。 316Lメッシュエレメントは、200°Cを超える連続的な油用途でも機械的強度を維持します。これは、脱臭前に油自体が到達する最高温度をはるかに上回ります。
• FDA適合の食品接触。 食品グレードのステンレスは、食用油での繰り返し使用に関するFDAの食品接触規定に基づいて認められており、これは輸出向けおよび小売ブランド向けの精製における正式な要件です。当社の 食品グレードSS316フィルターメッシュガイド では、適合性の詳細について深く掘り下げています。
• 洗浄性。 使い捨てが必要なデプスろ材とは異なり、金網は表面ろ過型です。バックブロー、アルカリ洗浄、酸洗浄、および定置蒸気滅菌が可能で、長年にわたり使用できます。
• 予測可能なミクロンレーティング。 織金網は目開きが明確で、バブルポイントが校正されているため、バイヤーはメッシュ数を指定するだけで、バッチごとに再現性の高い捕捉曲線を得ることができます。

精製業者にとって、これは、 CIP洗浄可能なフィルター設計 を導入することを意味し、生産サイクルごとに交換される消耗品とは異なり、10年間にわたりプロセス内で使用し続けることができます。

精製プロセスにおけるろ過の位置づけ

食用油の精製は一連 of 化学的および物理的工程であり、ほぼすべての工程に1つまたは2つのろ過ポイントが存在します。大豆、菜種、ひまわり、パーム、落花生などの油における代表的なプロセスは以下の通りです。

粗油のスクリーニング

圧搾機や溶剤抽出からの粗油には、殻の破片、ミール微粉、プレスケーキの固形物、および時に異物金属が含まれています。最初の障壁となるのは、通常40〜80メッシュの平織りの粗目スクリーンであり、ポンプ、熱交換器、および下流の機器を保護します。これは品質向上のための工程ではなく、設備の保護を目的としています。 ステンレス製コニカルストレーナー インレットまたは移送ラインにおける標準的な形状であり、全流量時でも圧力損失を約0.5 bar未満に維持できる開口率に設計されています。

脱ガム

水和性リン脂質（ガム質）は、水、酸、または酵素処理によって除去された後、遠心分離機で分離されます。ここでのろ過は通常、ガード（保護）の役割を果たします。遠心分離機の下流にある80–150 meshのセーフティスクリーンが、ガムの凝集物や助剤のキャリーオーバーを中和槽に到達する前に捕捉します。これは粗く、安価で、目立たない工程ですが、たった1つのガムの塊（スラグ）が、わずか数分で精密な脱色フィルターを目詰まりさせてしまうことがあります。

中和

苛性ソーダが遊離脂肪酸を石鹸に変換し、これが遠心分離機で分離され、温水で洗浄されます。残留した石鹸や洗浄水の固形物は100–200 meshでのろ過によって除去されます。苛性ソーダや塩分を含む洗浄水は、多くのサイクルを経て304に負荷をかけるため、精製業者が316Lへと切り替える最初の箇所となることがよくあります。

脱色

色素、過酸化物、微量金属、石鹸を吸着させるため、90–110°Cの高温の油に活性白土（および場合によっては活性炭）が投入されます。接触後、白土は完全に除去されなければなりません。残留した白土は、下流の脱臭工程や最終的な色相を損なう原因となります。これは工場内で最も過酷な金網の役割です。フィルターは、プリコートおよびボディフィードを伴うヌッチェ、垂直型または水平型の加圧葉状（リーフ）フィルターにおいて、200–400 meshの平織り、または10–40 microns定格の畳織りで運転されます。白土の捕捉は、スクエアメッシュから畳織りへと移行する古典的な理由です。なぜなら、複雑に入り組んだ毛細管状の開口部が、300 meshの平織り金網（目開き約48 microns）を通り抜けてしまうような10–30 micronsの粘土粒子を捕捉できるからです。

ウィンタライゼーション

ひまわり油、コーン油、綿実油、米ぬか油には、冷やすと結晶化するワックス分が含まれています。油を約4–8°Cまで冷却して保持し、ワックス結晶をろ過して除去することで、冷蔵庫に入れてもボトル内の油が澄んだ状態を保てるようにします。ウィンタライゼーションのろ過は、通常200–400 meshまたは5–20 microns定格の微細な畳織りを使用し、絶対的なろ過精度よりも圧力損失の制御と優れたケーキ剥離性が重視される、緩やかに閉塞が進行するフィルターで行われます。

ポリッシングろ過

最終的な清澄化ステップでは、残留する微粉、濁りの原因物質、および前段の工程をすり抜けた微量の白土を除去します。ポリッシングは微細なろ材で行われます。使い捨てのカートリッジよりも、洗浄して再利用可能なスクリーンが好まれる場所では、1〜10 microns定格のプリーツカートリッジや非常に微細なスクエアメッシュおよび畳織りスクリーン、あるいは300–600 meshの平織り金網（目開き約20–48 microns）が使用されます。ポリッシングフィルターは工場全体のプロセス上流における変動の影響を直接受けるため、通常は冗長性を持たせた並列ハウジングを備えたオーバーサイズ設計となっており、生産を停止することなく一方の系統をオフラインにしてメンテナンスを行うことができます。

プロセス工程別のメッシュ選定

適切なメッシュの選択は、捕捉効率、通流量、および洗浄性のトレードオフとなります。以下の表は一般的な実務をまとめたものです。原料、処理量、および許容圧力損失によって数値は変動するため、これらの数値は保証値ではなく、設計上の出発点としてお取り扱いください。

すべての工程において、2つの経験則が適用されます。第一に、メッシュ数だけで除去限界が決まるわけではなく、織り方が決定要素となります。角目メッシュの目開きは直通しているため、目開きより小さな粒子は通過しますが、畳織（ダッチウェーブ）は複雑に屈曲した三角形の毛細管を形成するため、メッシュ数から想像されるよりもはるかに微細な粒子を捕捉します。第二に、公称値と絶対値の評価基準の違いが重要です。公称10ミクロンのスクリーンは、規格外の大きな粒子を稀に通してしまうことがありますが、絶対値評価はバブルポイントテストによって検証された除去限界を保証します。契約仕様を満たす必要があるオイルの場合、その評価基準が公称値か絶対値かを必ず確認してください。

オイル用途における平織と畳織の比較

食用油の用途において、そのパターンはシンプルです。すなわち、 平織金網 を、流量と容易な洗浄性を求める約50ミクロン以上のあらゆる用途に使用します。白土やワックスなどの微細な固形物には畳織に切り替え、最も微細な洗浄可能スクリーンには綾畳織を使用します。5ミクロン未満の仕上げろ過（ポリッシング）段階では、洗浄可能なメッシュでは過大な面積が必要となるため、プリーツフィルターカートリッジの方が適している場合が多くあります。

ストレーナバスケット、フィルターアセンブリ、およびカートリッジ

メッシュは要素の半分にすぎません。それがどのような形状に組み込まれるかによって、洗浄のしやすさや目詰まりの頻度が決まります。精製業者は主に以下の3つの形状から選択します。

• ストレーナバスケット。 ハウジングの内部またはポンプの吸引部に取り付けられる、平織金網製の円筒形または円錐形のバスケットです。粗ろ過用途（原油のスクリーニング、脱ゴムガード）では、コーン（円錐）形状がケークを排出しやすく、取り外しや洗浄が容易なため、コニカルストレーナが使用されます。食用油の用途では、滑らかな溶接シーム、隙間（デッドスペース）のない構造、および高温の油に対応したハンドルを備えた316L製のバスケットをご指定ください。
• 溶接メッシュフィルターアセンブリ。 カスタム形状 — パンチングメタルのバックアップとワイヤーフレームで補強されたメッシュから製造されるバスケット、リーフフィルター、キャンドルエレメント、インラインハウジング。これらは脱色やウィンタライゼーション（脱蝋）プロセスの主力製品であり、プラントは 溶接金網フィルターアセンブリ を、既製品のカートリッジではなく、自社の加圧リーフフィルターやヌッチェフィルターに合わせて購入します。
• プリーツフィルターカートリッジ。 仕上げろ過用途では、 プリーツステンレス製フィルターカートリッジ は、小さなハウジングに広いろ過面積を収めており、1〜10ミクロン定格での圧力損失を低く抑えます。適切なCIPサイクルを実行することで洗浄および再利用が可能であるため、多くの精製業者がバッチあたりのコストの観点から、使い捨てのデプスカートリッジよりもこれらを選択しています。

ほぼすべての精製プラントには、特殊なハウジング、特殊なタンク形状、非標準的な流路が存在するため、実際のろ過ハードウェアのほとんどはカスタム製造されます。既存のストレーナーに適合させる必要があるコーン、圧力容器に収める必要があるリーフ、特定のハンドルやガスケットを備えたバスケットなどです。ここで、カスタム金網加工部品を手掛けるメーカーと提携するメリットが生きてきます。お客様がミクロン定格と外形寸法を指定すれば、メーカーが織り方、バックアップ、溶接、仕上げを対応します。

ミクロン定格、圧力損失、およびろ過の経済性

いくつかの数値がシステム全体の信頼性を担保します。オイルのフィルター性能は通常、以下のように表記されます。

• 公称ミクロン定格 — ほとんどの粒子が捕捉される基準となるサイズ。
• 絶対ろ過精度 — 試験（バブルポイント試験）において通過する最大の粒子径。常に公称値よりも小さな値となります。
• 開口率と流量特性 — 特定のメッシュにおいて、開口率が高いほど、同じ流量に対する圧力損失が低くなります。平織の開口率は30–45%ですが、畳織では10–30%に低下します。
• 最大差圧 — 実際のフィルターは、差圧が2–3 barに達した時点で交換または洗浄されます。これを超えると、ケーキが圧縮され、流量が急低下し、ろ材が屈曲疲労を起こすリスクがあります。
• 使用温度 — 304および316Lメッシュは200°C+まで機能し続けます。食用油における実際の制限要因は、ワイヤーではなくガスケットの材質です。

経済性は形状（ジオメトリ）に左右されます。粗い40-meshのバスケットは低コストでありながら、下流のすべての機器を保護します。ここでコストを惜しむと、ポンプの破損や脱色フィルターの目詰まり（閉塞）という形で跳ね返ってきます。その一方で、1–5 micronのポリッシングカートリッジは1平方メートルあたり最も高価なエレメントであるため、精製業者は上流のすべてのステージでこれを保護します。正しい仕様選定とは、購入可能な最も細かいメッシュを選ぶことではなく、許容可能な洗浄間隔を維持できる範囲で最も細かいメッシュを選ぶことです。

また、再利用可能なステンレス製ろ材には、数値化できるサステナビリティ上のメリットもあります。わずか1つの300-meshステンレス製エレメントを洗浄して何年も再利用することで、何千枚もの使い捨てフィルターバッグやデプスカートリッジを代替できます。連続稼働するラインにおいては、消耗品費と廃棄物処理費のこの差額は、通常、ステンレス製ハードウェアの購入価格が微々たるものに見えるほど大きなものになります。

よくある質問

食用油のろ過には、どのミクロンレーティングが必要ですか？ 単一の数値はありません。粗ろ過は40–80 mesh（180–420 µm）、活性白土の捕捉には10–40ミクロン、脱ろう（ウィンタライゼーション）は5–20ミクロン、そして最終仕上げろ過（ポリッシング）は公称1–10ミクロンを対象とします。工場全体で単一のレーティングを決めるのではなく、プロセス工程ごとに指定してください。

油のろ過には304と316Lのどちらのステンレス鋼が適していますか？ どちらも食品安全基準を満たしており、標準的です。304は乾燥した中性の用途に適していますが、油を塩水で洗浄する場合、酸活性白土が存在する場合、または苛性ソーダや酸による洗浄サイクルが強力な場合は、316Lがより優れた選択肢となります。ほとんどの精製業者は、中和工程以降のすべての設備で316Lを標準仕様としています。

ステンレス製金網は洗浄して再利用できますか、それとも使い捨てですか？ 金網は表面ろ過方式であり、再利用できるように設計されています。ストレーナバスケットやフィルターカートリッジは、定置洗浄（CIP）において逆洗、苛性ソーダ洗浄、酸洗浄、および蒸気殺菌が行われます。適切にメンテナンスされたフィルターエレメントは、通常、数年間、数百サイクルにわたって使用可能です。

ろ過におけるメッシュ数（メッシュカウント）とは何を意味し、ミクロンとはどのような関係がありますか？ メッシュ数とは、1直線インチあたりの目開きの数です。メッシュ数が高いほど目開きは小さくなりますが、ミクロンレーティングは線径や織り方によっても異なります。平織（スクエア織）の場合、40 mesh ≈ 400 µm、100 mesh ≈ 150 µm、200 mesh ≈ 74 µm、300 mesh ≈ 48 µm、400 mesh ≈ 37 µmとなります。畳織（ダッチウェーブ）は、流路が複雑に曲がりくねっているため、メッシュ数から想定されるよりもはるかに微細な粒子を捕捉できます。

白土ろ過フィルターがすぐに目詰まり（ブラインディング）してしまうのはなぜですか？ 一般的な原因としては、前工程からのガム質や石鹸成分のキャリーオーバー、活性白土の過剰添加、または使用している白土のグレードに対して金網の目が細かすぎることが挙げられます。まず前工程での分離を改善し、次に実際の白土の粒度分布に対して金網のレーティングを検証してください。また、10–30ミクロンの白土をより効率的に捕捉し、洗浄性にも優れた畳織（ダッチウェーブ）の採用もご検討ください。

精製ろ過の見積もりを依頼する

食用油の精製において、仕様不足のろ過設備は許容されませんが、その技術は成熟し確立されています。40-meshの原油用ストレーナバスケット、316L畳織（ダッチウェーブ）の白土ろ過フィルターアセンブリ、1–5ミクロンのプリーツ式仕上げろ過（ポリッシング）カートリッジ、あるいは既存の加圧葉状ろ過機（プレッシャーリーフフィルター）用の完全カスタム製作エレメントなど、KAIFILはお客様の正確なミクロンレーティングと外形寸法に合わせて、ステンレス製金網フィルター、ストレーナバスケット、およびカスタム製作のフィルター部品を製造いたします。

お客様のプロセス（オイルの種類、処理量、運転温度と圧力、現在のメッシュまたはミクロン定格、システムで苛性または酸性CIPを実行しているかどうか）をお知らせください。バッチあたりのコストを最小限に抑えながら、最も長い洗浄間隔を実現する織り方、材質グレード、フィルター形状をご提案し、図面と確定見積書を添えてご提示いたします。今すぐプロセスの詳細をKAIFILまでご連絡ください。流量と目標ミクロン定格を記載したシンプルなメールをお送りいただくだけで、お打ち合わせを開始できます。ステンレス製ろ過システムが、より広範な 食品・飲料加工 業界にどのように適合するかについての概要は、当社のアプリケーションガイドをご覧ください。