厳しい投資環境で清涼飲料生産における二酸化炭素排出量を削減する方法

今日の消費者は、低炭素で廃棄物が少ないソリューションを求めています。しかし、厳しいマージンと激しい競争に直面している清涼飲料メーカーは、どのようにしてエネルギー消費を削減し、より少ないものからより多くを得ることができるでしょうか？ここでは、不可能なことを可能にすると同時にコストを削減する方法を説明します。

飲料を含む食品生産の分野で、持続可能性は避けて通れない重要な課題です。メーカーにとっての課題は、利益率を維持し、競争力を保ちながら、エネルギー使用量と廃棄物を削減することです。新しい革新的なソリューションが、これが可能にします。

スマートミキシングでエネルギーコストを削減

清涼飲料の前処理でエネルギー節約を求める場合、最初に検討すべきは混合の段階です。適切な技術を選択すると、運用コストと生産効率に大きな違いが生じる可能性があります。

ここでの賢明な選択は、ラジアルジェットミキサー（RJM）です。このミキサーは、従来の代替品より高速で、エネルギー効率の高い方法で材料を混合します。これは、軸技術と機械的攪拌機または攪拌機に依存する従来のミキサーとは違って、RJMが乱流を使用して製品を混合することで実現します。

「アキシャルジェットが生む渦は、非対称の混合場を作り出してすべての製品を同じ方向に押しやり、混合効率を低下させます」と、テトラパックの設計エンジニアリングマネージャー、Thomas Eggler が説明してくれました。

「ラジアルジェットミキサーは機械的な力を使用せず、代わりに液体自体の乱流を使用して混合します。これにより摩擦が回避され均一な混合が保証されます。従来のソリューションよりも 4 〜 6 倍高速です。」

実際に、RJM は、最後の材料が追加されると、 2 〜 6 分で標準飲料を混合します。従来のミキサーでは 20 分かかります。RJM に標準のシングルステージノズルではなくツインステージノズルを装備すると、混合プロセスがさらに効率的になり、全体的なエネルギー消費量が半減します。

「混合は清涼飲料工場で使用するエネルギーの最大半分を消費するため、混合による電力消費を 50% 削減するということは、二酸化炭素排出量を少なくするだけでなく、コスト面でも大きなメリットがあります」と Eggler は続けます。

粘性材料の混合でもエネルギーを削減

ガム、増粘剤や安定剤などの高粘度成分の混合では、伝統的に高せん断ポンプを使用します。

高せん断ポンプは、困難な成分を溶解するために大きな力を使用しますが、そのためにエネルギーを大量に消費します。新しい技術により、高粘度の成分を混合しながら、エネルギー消費を抑えることが可能になりました。

これを可能にしたのが自動混合装置（AMD）です。これは、ラジアルジェットミキサーに接続された小さなユニットで、せん断力を使用して、通常、ガムや類似の成分に見られる小さな粉末構造を粉砕します。

Eggler の説明によると、AMD と RJM を組み合わせると高せん断ポンプを設置する必要がなくなります。高せん断ポンプは値段が高く、AMD オプションの最大 5 倍以上と言われています。

「高せん断ポンプの代わりに AMD を使用すると、エネルギー消費量が約 60% 削減されます*。標準的な生産シナリオで AMD を使用すると、電力コストを年間 9,800 ユーロ節約し、二酸化炭素排出量を約 48,000トン削減できると予測されます。」

粉塵の収集と製品廃棄物の削減

乾燥原料粉末を処理する場合、常に粉塵が課題になります。作業上、危険であるだけでなく、製品廃棄物のコストが高くなる原因でもあります。

飲料の混合中に空気中に飛散する粉末は、通常、抽出フィルターで捕捉して廃棄されますが、それを回収して再利用できるテクノロジーがあります。

集じんおよび回収システムは、供給ホッパーから粉塵を吸引し少量の水でリザーバーに洗い流します。そこから粉塵を回収して混合プロセスに戻すことができます。

「テトラパックと同等の効率を持つ集じんシステムは、粉末の約 0.8% を吸引します。粉末の平均価格で計算すると、この量は年間で平均 21,500 ユーロになります」と Thomas Eggler は述べています。

より高速なミキサーを使用して必要なタンクを削減

最後に、適切なミキサーを選択することで、製造ラインに必要なホールディングタンクの数を減らすことができます。ラジアルジェットミキサーが、従来の機械式攪拌機を備えたミキサーよりもはるかに速く混合することはすでに説明しました。RJM の高い速度により、通常、2 つのホールディングタンクが必要な環境でも 1 つのホールディングタンクで操作できます。

どのようにしてそれが可能なのでしょうか？生産中は 20,000 リットルのホールディングタンクが 1 時間 40 分で空になります（1 時間あたり 12,000 リットルのライン速度を想定）。一方、機械式攪拌機を装備した 2 番目の混合タンクは、生産の準備に 2 時間かかります。つまり、交換用の混合タンクの準備が整う前に、ホールディングタンクが空になります。したがって、連続生産するには、2 番目のホールディングタンクが必要になります。

RJM を使用すると、1 時間 30 分で新しい混合タンクの準備ができます。これは、20,000 リットルのホールディングタンクが空になるのに必要な時間と比較して 40 分も短いため、3 番目のホールディングタンクが必要ないことになります。これは、収益にとってのみならず環境にとっても良い方法です。

洗浄中の水と洗浄剤の使用量を削減

システム内のタンクが 1 つ減ると、必要な定置洗浄（CIP）の回数が減り、さらに節約できます。水のはねを防止するミキサーを使用すると、水の消費量と洗剤の使用量がさらに減少します。

これは、ラジアルジェットミキサーを装備した水平インジェクターを使用することによって達成される最良の方法です。この組み合わせにより、材料を混合物の表面から直接投入することができます。これは、粉塵が飛散し残留物がミキサーの底部に堆積する従来の方法と比較して、よりクリーンなプロセスとなり、洗浄の頻度も少なくなります。

テトラパックのラジアルジェットミキサーに二段ノズルを取り付けると、混合の効率がさらに向上します。高粘度または浮遊成分を混合する場合に推奨される二段ノズルは、上部ノズルを経由して多量のCIPを行できます。

「これは、ペーストや濃縮物などの粘着性のある凝集体を除去するための非常に効果的な方法で、時間の直接的な節約になります」と Thomas Eggler は述べています。

テトラパックのデータによると、単段または2段ノズルのラジアルジェットミキサーは、25,000 リットルのタンクで苛性ソーダの使用を 50% 以上削減します。これにより、標準的な生産設定で年間 7,000 ユーロが節約できます。

* インライン高せん断ポンプ 59kW を装備したテトラパック製造システム B および自動混合装置 22kW を装備したテトラパック製造システム B、両方とも 8 時間 / 日、330 日 / 年、0.1 ユーロ/ kWhで動作すると仮定