導入事例：飼料工場：近赤外プロセスアナライザー

Page 1:プロセス制御による生産性および収益の改善飼料製造用NIR-Online®ソリューションプロセス用近赤外分析計による配合飼料の水分、脂肪、たんぱく質のインライン監視日本ビュッヒ株式会社 © 2015 日本ビュッヒ株式会社要約飼料メーカーの皆様なら、水分の管理が利益と直結することを理解されていると思います。水分、たんぱく、脂肪などの項目をプロセス近赤外分析計でリアルタイムに管理することで収益の改善を図ることができます。はじめにドイツのケールに位置する RKW 社では、配合飼料を年間 75,000 トン製造しています。ここでは、混合工程のモニタリングにプロセス近赤外分析計 NIR-Online が導入されています。特に、水分の連続的なモニタリングおよびインライン調整により収益の改善を実現しています。1. 配合飼料の製造新規注文分の製造は、RKW 社のケール工場で正午から開始され、まず、使用する原料の検査から始まります。飼料の原料には、主として大豆とトウモロコシが使用され、これに、ミネラル、ビタミン、アミノ酸などが添加されます。飼料の配合は、配合表をもとに決められます。ただし、原料に含まれる、水分、脂肪、たんぱく、粗繊維、澱粉などの含量は常に変化するため、配合表の栄養成分含量を保証するために原料の配合比率を毎日再計算する必要があります。RKW 社のケール工場では、ドイツ南西部のバーデン地方の各農場主の要求を満たすために、約 400 種類もの配合表を使用していますが、その数はさらに増えるものと予想されます。「牛、豚、馬、家禽、小動物、ペット用などの用途に合わせて調整した特別な配合飼料を求めるお客さまが、ますます増えています」と、RKW 社ケール工場の Hans-Peter Lühr 工場長は語ります。図 1：ミキサーから取り出した製品サンプルを調べるLühr 工場長Heimtiernahrung 有限会社も、RKW 社と同じように、カールスルーエ農業協同組合の加盟企業であり、犬および猫用のドライフードを年間 10,000 トン製造しています。なお、RKW 社および Heimtiernahrung 社ともに、他の配合飼料メーカーと同様に、全ての原料について抜き取り検査を実施しています。両社では原料検査にも近赤外分析計 NIR-Online が利用されています。図 1：SpeedExtractor E-916（高速高圧抽出装置）

Page 2:プロセス制御による生産性および収益の改善飼料製造用NIR-Online®ソリューションプロセス用近赤外分析計による配合飼料の水分、脂肪、たんぱく質のインライン監視日本ビュッヒ株式会社 © 2015 日本ビュッヒ株式会社2. 迅速な配合管理受注した製品の配合表をもとに、原料の選択、計量、混合が製造管理システムにより実施されます。RKW社のケール工場は、1 時間に約 3 トンの製品を製造する能力があります。Hans-Peter Lühr 工場長によれば、製造時間の短縮が重要な課題です。「弊社に対する顧客の最大のご要望は、顧客が必要とするときに、そのニーズに合わせて調整した配合飼料を即座に供給することです。これは、製造から納品までに要する時間を大幅に短縮する必要があることを意味します」品質管理には、配合飼料の組成が、必要なたんぱく質または脂肪含有量を満たしているかどうかや、仕様を満たすために水分含有量の調整が必要かどうかを調べることが重要です。NIR-Online®近赤外分析計を導入する前は、その分析に長い時間が必要でした。現在で は 、 混 合 装 置 の 出 口 の 窓 に 設 置 し た 、200x200x135 mm NIR-Online®装置を使用することによって、即座に分析を行うことができます。配合飼料の品質を管理するうえで、水分、たんぱく、脂肪などの成分が管理幅の範囲内に入っているかどうかを確認することが重要になります。近赤外分析計以外の従来の手法では結果がでるまでに時間がかかります 。 混 合 装 置 の 出 口 側 配 管 に 、 大 き さ が200x200x135mm の近赤外分析計装置 NIR-Onlineを設置することで、即座に成分分析が実施できるようになります。近赤外分析計で使用されている近赤外光には、サンプルの成分に応じて特異的な相互作用を示す性質があります。この性質を利用して、成分分析を実施することができます。近赤外分析計 NIR-Onlineでは、サンプルと相互作用を起こした反射光を、30ミリ秒ごとに、ダイオードアレイ検出器で測定することが可能です。製造中の成分値を連続的にモニタリングすることが可能で、管理室の操作員は測定データを工程図として確認できます。さらに、プロセス管理システムと連動させることで、成分値が管理幅を超えた場合は、即座に工程の調整および修正を実施できます。3. インライン制御仕様が満たされていない場合は、製造の初期の段階で停止または調整できるため、「NIR-Online®を使用することにより、高くつく受け取り拒否や苦情がなくなり、また、水分含有量をリアルタイムで調整することができるため、収益上のメリットはさらに大きくなります」と、Lühr 工場長は、NIR-Online®ソリューションの収益上のメリットを挙げています。NIR-Online®プロセスソフトウェアの SX-Center を使用して、製造を停止せずに、インライン特性測定とバッチセットポイントの差を計算することができるため、バッチごとの水分調整を正確に行うことができます。「水分含有量をバッチの水分セットポイントの0.5 %以内に収めることができれば、配合飼料の売上げを毎年 375 トン以上増やすことができ、これは、すべて利益になります。NIR-Online®近赤外分析計への投資は、数か月で取り戻すことができます」とLühr 工場長は語ります。Lühr 工場長は、次のようにそのメリットを要約しています：「NIR-Online®装置を使用することによって、製造工程の非常に微妙で短時間の変動をリアルタイムに検出して補正することができます」図 2：プロセス情報の分析を行っている RKW 社の工場の集中制御室

Page 3:プロセス制御による生産性および収益の改善飼料製造用NIR-Online®ソリューションプロセス用近赤外分析計による配合飼料の水分、脂肪、たんぱく質のインライン監視日本ビュッヒ株式会社 © 2015 日本ビュッヒ株式会社4. 抜き取り検査RKW 社のケール工場では、犬・猫ペットフードの水分管理にも NIR-Online®を使用しています。図３に示すように専用の回転トレイと組み合わせることで、NIR-Online を抜き取り検査に使用することが可能です。一般的な迅速水分測定装置の場合、測定できるサンプル量が少ないため抜き取りサンプルの代表値を得るのが困難です。NIR-Online の専用回転トレイでは1 リットル分のサンプルを測定できるためより正確な代表値を測定できます。測定時間も 40 秒程度です。「近赤外分析計 NIR-Online の導入により、犬・猫ペットフードの水分を正確に管理でき、保管期間内の製品の品質を高く維持し続けることが可能になりました」と、Lühr 工場長は語ります。図 3：原材料の品質管5. トレーサビリティ既存のプロセス制御システムに NIR-Online®製品を統合することにより、非常に詳細なプロセス制御記録を自動的に生成することができます。この機能を使用して、RKW 社と類似の企業は、製品の品質に関するニーズを満たすことができ、製造プロセス内のトレーサビリティに関する法的規制に対応できます。6. 参考資料• Feed HaBeMa 紹介記事(http://www.buchi.com/feed）• Feed Austing 紹介記事(http://www.buchi.com/feed）• NIR 飼料製造パンフレットhttp://www.buchi.com/feed)7. お問い合わせ詳細については、弊社または最寄りの販売代理店までお問い合わせいただくか、弊社ウェブサイトをご覧ください：http://www.buchi.com/jp-ja/products/nirsolutions/nir-online