油脂生産における真空ポンプの使用と重要な考慮事項

真空ポンプは、油脂生産（例：植物油の精製、脱臭、分留）において重要な設備であり、主に脱臭、脱水、溶媒除去のための負圧環境を作り出すために使用されます。真空ポンプの選定、操作、メンテナンスは、油の品質、エネルギー効率、そして生産性能に直接影響を及ぼします。以下に詳細を説明します。

I. 油脂生産における真空ポンプの主な用途

1.脱臭プロセス：遊離脂肪酸、アルデヒド、ケトン、その他の臭気化合物を除去します（通常0.1〜5 mbarの高真空が必要）。高温（低酸素環境）での油の酸化を防ぎます。

2.脱水・溶媒除去：残留水分や抽出溶媒（ヘキサンなど）を蒸発させます。

3.分留工程：結晶化温度を制御して固体脂肪を液体油から分離します（例：パーム油の分留）。

II. 一般的な真空ポンプの種類と選定基準

1. 液封式真空ポンプ

原理: 回転するインペラーが液体リングを作り出し、ガスを密封して抽出します。

特徴: 耐腐食性 (微量の水蒸気と脂肪酸を処理)。限定された真空範囲 (~10～30 ミリバール)、大まかな真空ステージに適しています。

用途: 前処理における予備脱ガスまたは補助真空。多くの場合、蒸気エジェクターと組み合わせて使用されます。

2. 蒸気エジェクタ（拡散ポンプ）

原理：高圧蒸気を使用してガスを同伴し、高真空を実現します。

特徴: 高真空能力 (0.1～1 ミリバール まで)、脱臭塔に最適です。可動部品がなく、熱や腐食に耐性があります。

欠点:蒸気消費量が多く、エネルギー集約型。蒸気ガス混合物の処理に凝縮器が必要。

3. ドライスクリュー真空ポンプ

原理: 回転スクリューローターによるオイルフリーガス圧縮。

特徴: 中程度の真空範囲 (1～10 ミリバール)、汚染がなく、食品グレードの用途に適しています。微量の油粒子を処理します (事前のろ過が必要)。

用途: 小規模から中規模の脱臭システム。高純度の油を必要とするプロセス(例: 医薬品グレードの油)。

4. ルーツ真空ポンプ（ブースターポンプ）

原理: ツインローターによる機械的なガス圧縮。多くの場合、液体リングポンプまたはスクリューポンプと組み合わせて使用されます。

特徴: ポンプ速度を上げ、プライマリポンプの負荷を軽減します。

真空範囲: 0.1～10 ミリバール。

用途：大規模連続脱臭システム。

3. 運用上の考慮事項

1. メディアの互換性

油蒸気および凝縮液：ガスには脂肪酸やグリセロールが含まれる場合があり、腐食の原因となります。ステンレス鋼（316L）またはニッケル合金を使用してください。油蒸気の侵入を最小限に抑えるため、凝縮器またはトラップを設置してください（コーキングや乳化を防止します）。

水蒸気: 液体リングポンプでは、定期的な液体交換 (消泡剤) またはスケール防止剤が必要です。

2. 真空システムの構成

多段セットアップ:高真空の場合:ルーツポンプ + 液体リングポンプまたは蒸気エジェクタ + コンデンサー + ドライポンプを組み合わせます。

配管設計: 流れの抵抗を減らすために急な曲がりを避け、パイプを断熱します (油の凝縮による詰まりを防止します)。

3. メンテナンス

1) リークチェック: システムの整合性 (圧力上昇率など) を定期的にテストします。

2)清掃とサービス：

ドライポンプ: 炭素堆積物（酸化した油残留物から）を除去します。

液体リングポンプ: 流体の pH を監視し (酸による腐食を防止)、定期的に排出します。

3)逆流防止：

シャットダウン前に吸気バルブを閉じます（蒸気エジェクタにとって重要なオイルの逆流を防止します）。

4. 安全と環境コンプライアンス

爆発防止: 溶媒(ヘキサンなど)の取り扱いには ATEX 認定ポンプを使用してください。

排気処理: 凝縮された蒸気は活性炭吸着または熱酸化処理 (VOC 制御) を受ける必要があります。

IV. よくある問題と解決策

問題1：真空不足

原因: 漏れ、ポンプのスケール、作動流体の汚染。

解決策: 漏れ検出、ポンプの洗浄、液体の交換。

問題2：ポンプの腐食

原因: 脂肪酸または凝縮した水蒸気の攻撃。

解決策: 材料をアップグレードし (例: ハステロイ)、結露を強化します。

問題3：高いエネルギー消費

原因: ポンプが大きすぎるか、ステージングが非効率的です。

ソリューション: ポンプの組み合わせを最適化し、VFD 制御を実装します。