食品産業

熱流体としての熱媒体油は、連続式産業用フライヤーや産業用オーブンを含む様々な食品加工産業で幅広い用途で使用されています。 

これらのフライヤーは、ポテトチップス、ナッツ類、工業用菓子、魚、野菜、トウモロコシ、およびナゲット、コロッケ、パティなどの多くの製品に幅広く使用されていまます。
 

効率を向上するためには、産業用食品加工で使用される加熱システムは、品質と収量を最大化するために一貫した均一な温度を提供する必要があります。

エネルギーコストの上昇に伴い、食品加工企業は、この競争の激しい市場で既に縮小している利益率を守るために、熱効率を高める方法を模索しています。

PIROBLOCは、連続式産業用フライヤーや産業用オーブン用の熱媒加熱システムの開発において豊富な経験を有しています。熱媒ボイラによる加熱は、発生した熱の利用効率が高く、生産工程の中断がないことが保証され、他の代替手段に比べてエネルギー消費量が少ないため、現在の市場で最も効率的なシステムです。

ほぼすべての用途において、植物油は通常約175℃の温度を必要とします。調理された製品の味、食感、外観を向上させながら、生産量を最大化するためには、温度を適切に制御し安定させることが重要です。また、温度を安定させることで、油の使用量を削減し、効率をさらに向上させ、油の劣化を軽減しながら、高品質な風味を保つことができます。

植物油をこの温度で直接加熱する方法は複数存在し、その中でも特に注目されているのは、植物油に直接浸漬された加熱用プラグヒーターと、燃焼室に直接接続されたガスバーナーです。この2つの方式はエネルギー消費量が多く、コストも高くなります。

一方、間接加熱システムは、より高い効率でエネルギー消費量が少なくすみます。これらのシステムのうち、最も推奨される選択肢は、外付け熱媒ヒーターと外付け熱交換器（熱媒体油と植物油）を組み合わせたシステムです。

浸漬式コイルは、間接加熱の別の選択肢となります。浸漬式熱交換器はエネルギー効率に優れたソリューションですが、メンテナンスと清掃に課題があります。一方、外付け熱交換器を使用することで、熱交換がフライヤーの外側で行われるため、清掃が容易になります。これは、油に付着した汚れがフライヤー本体の底部に沈殿しやすいためです。

間接加熱方式では、蒸気や熱媒体油などの中間流体を使用して、フライヤー機器への熱伝達を行います。 

蒸気の場合、潜熱を利用して加熱を行うため、熱伝達効率が熱媒体油に比べて低下します。この熱流体を用いた加熱システムはシンプルですが、蒸気と比較して多くの利点があります。例えば、フライヤー機器の場合、低圧で運転するため、優れた安全性、腐食の少なさ、作業の自由度の高さ、最終製品の品質管理が容易なことが挙げられます。これらの理由から、熱媒体油は蒸気よりも好まれています。
 

前述の通り、熱媒ボイラを用いた間接加熱システムは、他のソリューションと比較してエネルギー消費量の大幅な削減に貢献し、最高水準の安全、制御、衛生基準を保証します。

コスト面においても、熱媒ボイラは最も経済的な選択肢となります。ポテトチップスのような、内容物の80％が水分であることから、加工に高い熱出力が必要な製品もあります。揚げ物を適切な品質に仕上げるには、水を蒸発させる必要があり、これには大量のエネルギーを供給する必要があります。熱媒体油の全体的な加熱効率は90％程度であり、エネルギー損失は燃焼排気ダクトからのみ発生します。排熱回収システムにより、このエネルギーは、燃焼用空気を予熱するエコノマイザーを通じて回収できます。

これらの利点のもう一つは、植物油の保存ができることです。植物油は、高温により急速に劣化しやすい性質があります。植物油膜の温度が高くなるほど、酸化と劣化が早まります。プラグヒーターまたは直接燃焼による加熱では、植物油は500℃を超える非常に高い温度に達すると急速に劣化します。熱媒体油–植物油の熱交換器を使用する場合、最初の温度は230℃程度であり、植物油の温度を約175℃の高精度で安定させます。この値は製品に応じて調整可能で、±1℃の精度で実現できます。つまり、熱源の温度が230℃を超えないため、植物油膜の温度は可能な限り低く保たれます。

一方、外付け熱交換器の使用は、チューブ束が完全に外部に配置されているため、定期的なメンテナンスと清掃作業が容易です。油は製品の残留物を細かい粒子として運び、これらが沈殿してフライヤーの底部に堆積する傾向があるため、フライヤーの外側で熱交換ができることは大きな利点です。 

加熱プロセスにおける熱媒体油による一貫性と均一性は、製品の最終品質において多くの利点をもたらします。これは、間接加熱システムがオーブンやフライヤーの温度をより正確かつ精密に調整し、他のシステム特有の温度変動を排除するためです。これにより、最終製品の品質が向上します。

製品の品質向上には、特に、上下のクラストの食感の改善、水分損失の減少、最終製品重量の改善などが挙げられます。

製品の品質向上に加えて、熱媒ボイラからの加熱ソリューションは、環境効率の向上、作業者の安全性の向上、騒音の低減、機器のメンテナンスの容易さ、などの重要な利点をもたらします。これらの利点は機器の寿命を延ばすことにもつながります。

熱媒体油をベースとしたソリューションの設計は、熱媒ボイラと熱交換器の2つの主要なコンポーネントから構成されています。

熱媒ボイラは、ガスの燃焼により流体を加熱します。この熱媒体油は遠心ポンプによってチューブ状熱交換器（熱媒体油-植物油）に循環されます。最後に、同じく遠心式の植物油ポンプが、高温の植物油をフライヤー内に送り込みます。

以下の図は、熱媒ボイラと外付け熱交換器による加熱システムを採用したフライヤーの動作スキームを示しています。

間接加熱で揚げたり焼いたりする際、フライヤーやオーブンは、その耐用年数を伸ばすだけでなく、加熱に使用する油の寿命も延ばします。
 

前述の通り、間接加熱システムは、熱媒ボイラ、熱交換器、およびフライヤーやオーブン本体から構成されています。このシステムは、循環ポンプを介して熱伝導油を加熱装置に送り、その熱をボイラに供給して加熱する高温低圧加熱方式です。 

燃焼室は、垂直または水平に設計することができ、お客様の要件やご要望に応じて、軽油、天然ガス、その他のガスなどの様々な加熱燃料を使用することができます。 

熱媒体油の速度や流量を細かく調整できるため、製造工程に必要な熱効率を向上させるとともに、排ガス温度を大幅に低下させ、良好な作業環境を維持することに貢献します。

食品加工用の熱伝導流体は、食品医薬品局（FDA）およびNSFインターナショナルが定めている食品グレードの熱伝導流体としてH1またはHT1の認証を取得している必要があります。認証の取得は法的要件ではありませんが、食品および飲料メーカーが標準的な熱伝導流体を使用しており、食品との偶発的な接触が発生した場合、バッチ全体を廃棄しなければならないため、強く推奨されます。製品の廃棄にはコストがかかるだけでなく、製品が市場から回収される場合、企業の評判を損なう可能性があります。

PIROBLOCは、加工食品のフライラインに効率的かつ持続可能な熱供給を実現する熱流体ソリューションの設計と設置において豊富な経験を有しています。