食品用板金加工は、信頼性の高いあらゆる食品加工システムの中心にあります。この分野では、曲げ、溶接、表面仕上げのひとつひとつが衛生と性能に直接影響します。「食品グレード」は単なるマーケティング用語ではなく、衛生設計、耐腐食性材料、検証可能な安全基準への厳格な取り組みを表しています。
汚染事故がリコールや生産停止につながる可能性がある場合、製造業者はエンジニアリングの精度と衛生管理の規律を組み合わせる必要があります。食品グレード製造の背後にある規制、材料、および製造規則を理解することは、安全な性能を発揮し、長持ちする機器を製造するための第一歩です。
板金加工における「食品グレード」とは？
食品用」という用語は、単一の材料や仕上げを表すものではない。加工された部品が食品加工環境で使用しても安全であるかどうかを表しています。食品グレードの加工は、金属部品が食品、液体、洗浄剤とどのように相互作用するかに焦点を当てています。その目的は、通常の操作や洗浄サイクルにおける汚染を防ぐことである。
食品用加工は、金属部品が食品環境とどのように相互作用するかを定義する。世界的な衛生の枠組みによると、すべての機器は3つの機能ゾーンに分けられます：
- 直接接触する表面： 以下のような、食べ物に物理的に触れる部分 トレイタンク、コンベアなど。これらは、認証された合金（例：304または316ステンレス鋼）を使用し、洗浄性のために表面粗さ（Ra）≦0.8 µmを維持しなければならない。
- スプラッシュゾーン 食品粒子、蒸気、液体にさらされる表面。これらの表面には、同様の平滑性と洗浄薬品に対する耐性が要求されるが、アクセスしやすいように若干異なる形状が許容される場合がある。
- 非接触エリア： フレーム または エンクロージャー マシンを支える。これらは依然として耐腐食性と容易なクリーニングを必要とするが、適切に分離されていれば、費用対効果の高い材料を使用することができる。
食品環境では、一般的な工業加工ルールでは不十分です。小さな溶接ピットや微細な隙間であっても、残留物を閉じ込め、細菌の繁殖や金属の腐食につながる可能性があります。したがって、食品グレードの設計では、連続溶接、スムーズな移行、および材料の取り扱いと清潔さに対する文書化されたアプローチが要求されます。
規制と業界の枠組み
食品機器は、地域ごとに厳しい衛生規制を満たす必要があります。これらの枠組みを理解することは、メーカーが準拠したシステムを設計し、コストのかかる生産や監査の問題を回避するのに役立ちます。
世界の食品安全基準
食品用機器は、設計、材料、表面仕上げを規定する国際衛生基準に準拠しなければならない。米国では、FDA（食品医薬品局）、USDA（米国農務省）、NSF（全米衛生財団）が主な規制を実施している。FSMA（食品安全近代化法）は、反応よりも予防に重点を置いており、リスクが発生する前にリスクを排除するよう設計している。
ヨーロッパでは、EN 1672-2とISO 14159が食品加工に使用される機械の衛生設計原則を定めている。これらは、耐腐食性、清掃のしやすさ、液体の巻き込みの回避に重点を置いている。一方、アジア太平洋地域では、HACCP（危害分析重要管理点）ガイドラインに従って、製造中の汚染ハザードの特定と管理を行っている。
これらの枠組みを理解することで、製造された部品が国内と輸出の両方のコンプライアンス要件を満たすようになります。あるEHEDGガイドラインには、次のように書かれています、 「衛生設計は予防管理であり、後付けではない」。 これらの期待に応えることは、監査リスクを低減し、グローバル・サプライチェーンにおける信頼性を強化する。
認証および監査要件
コンプライアンスは設計にとどまらず、検証にも及ぶ。食品用部品を製造する加工業者は、衛生的な製造基準を遵守していることを確認するため、第三者による監査を受けることがよくあります。NSF/ANSI 51（食品機器材料）や3-A衛生基準などの認証は、機器が劣化することなく、繰り返しの洗浄、蒸気滅菌、化学洗浄に耐えられることを確認するものです。
各プロジェクトには、明確な監査証跡を含めるべきである。典型的な文書には以下が含まれる：
- 材料証明書（EN 10204 Type 3.1）： 各金属シートのトレーサビリティは、その工場の原産地まで遡ることができる。
- 溶接手順認定記録（WPQR）： 溶接部が衛生的・機械的基準を満たしていることの証明。
- 表面仕上げのレポート： 食品に接触する部分のRa≤0.8 µmを検証する測定。
- 検証ログのクリーニング： コンポーネントが認可された洗剤で完全に消毒できることを証明する。
この文書を維持することは、監査人を満足させるだけでなく、衛生とトレーサビリティが生産の各段階に組み込まれていることを顧客に保証することにもなる。
なぜそれが重要なのか：
規制遵守は単なるペーパーワークではなく、汚染、リコール、消費者の信頼失墜に対する安全策である。検証された衛生的なプロセスは、食品機器OEMやグローバルバイヤーとの長期的なパートナーシップを強化します。
食品グレードの材料選択
適切な金属を選択するかどうかで、機器の安全性と腐食のない状態をどれだけ長く維持できるかが決まります。それぞれの合金と仕上げは、食品に接触する環境における衛生、耐久性、洗浄効率に影響します。
ステンレス鋼種とその役割
適切な金属を選択することは、安全な食品機器の基本である。ステンレス鋼は、その耐食性、清潔さ、不活性な化学的挙動から、依然として最良の選択です。
- タイプ304 酸化や有機酸に強い耐性を持ち、乾燥食品や一般的な加工機器に最適です。
- タイプ316モリブデンで強化され、乳製品や水産物産業で使用される塩化物や過酷な洗浄剤に対して優れた防御力を発揮する。
- 低炭素タイプ (304L/316L) 溶接中の炭化物の析出を最小限に抑え、不働態 層が無傷であることを保証する。
不適切な金属を使用すると、孔食、変色、錆の原因となり、衛生面と機械的完全性の両方が損なわれます。非接触部分には、コーティングされたスチールやアルミニウムが許容される場合がありますが、決して食品や洗浄薬品にさらさないようにしてください。
デザインのヒント
塩分、牛乳、化学洗浄剤にさらされるシステムには316Lを選ぶ。若干コストは高くなりますが、長期的なメンテナンスと再研磨の頻度を減らすことができます。
表面処理と仕上げの品質
表面の滑らかさは衛生管理の中心である。ざらざらした表面や多孔質の表面は細菌を繁殖させ、洗浄に抵抗する。食品接触ゾーンでは、0.8 µm (32 µin)以下の表面粗さ(Ra)が業界の基準です。高リスクの機器では、電解研磨後にRa≤0.4 µmが要求される場合があります。
一般的な仕上げ加工には次のようなものがある：
| 仕上げタイプ | 代表的なRa (µm) | 清掃性 | 一般的な使用 |
|---|---|---|---|
| 2B ミル仕上げ | 0.3-0.5 | グッド | 一般的なエンクロージャー |
| ブラッシュド #4 | 1.0-1.2 | 適度 | 外部パネル |
| 電解研磨 | ≤0.4 | 素晴らしい | 食品接触ゾーン |
不動態化 は遊離鉄を除去し、クロム酸化物層を再構築し、電解研磨は微細なピークを平滑化し、表面粗さを30-50%減少させる。どちらの処理も耐食性を向上させ、除菌効率を高めます。
塗料やコーティングは、食品に接触するゾーンではほとんど使用できません。剥がれたり、汚染物質が食品に溶出したりする可能性があります。長期的な保護に最も適しているのは、適切な洗浄プロトコルで維持される清潔な不動態化ステンレス鋼表面です。
なぜそれが重要なのか：
表面の仕上げは美的なものではありません。表面が滑らかで清潔であればあるほど、細菌の付着やバイオフィルムの形成のリスクは少なくなります。
サニテーションを維持する製造方法
高品質のステンレス鋼であっても、加工が衛生的に管理されていなければ、不具合が生じる可能性があります。清潔な工程、正確な溶接、汚染防止が、その部品が長期間にわたって食品としての安全性を維持できるかどうかを決定します。
溶接と継手設計
サニタリー・ファブリケーションでは、溶接の品質は構造上と衛生上の両方の要件となる。 ティグ TIG溶接は、スラグやスパッタのない、滑らかで連続的な継手を作ることができるため、好まれている。MIGやスポット溶接と異なり、TIGは均一なビードを形成するため、微生物のトラップを防ぐことができる。
食品用溶接の主要原則：
- すべての溶接部は、連続し、完全に溶け込み、滑らかで、穴、亀裂、重なりがあってはならない。
- コーナーの内側は、完全なクリーニングを可能にするため、鋭角ではなく大きな半径を使うべきである。
- 食品ゾーンにあるファスナーは、残留物の蓄積を防ぐため、最小限にするか密閉すべきである。
溶接後、部品は酸洗され、酸化物や変色を 除去し、その後不動態化処理が施され、ステンレ ス鋼の保護酸化クロム層が復元される。この工程により、耐食性と表面 純度が向上する。
検査が重要な場合には、染料浸透探傷剤または ボアスコープ法を用いて溶接部を検査し、目には見 えない気孔や介在物を検出する。各溶接ログには、オペレーターの資格情報、 設定、処理後の状態などを記録し、監査時の完全 なトレーサビリティを確保する必要がある。
なぜそれが重要なのか：
粗い溶接は、残留物を集め、製品の安全性を損ないます。シームレスで研磨された接合部は、食品グレードの完全性を支えるものです。
成形、切断、組み立てに関する考察
衛生的な製造は溶接にとどまりません。成形や切断の各工程では、汚染を防ぎ、表面品質を維持しなければなりません。
- ステンレススチール製の専用作業ゾーン 完成部品に錆の斑点を生じさせる炭素鋼との二次汚染を防ぐ。
- 工具と潤滑油の清掃 曲げ加工や打ち抜き加工時のパーティクルの発生を抑える。
- レーザー切断 バリのないエッジが得られ、熱による色合いが最小限に抑えられるため、研磨時間を短縮できる。
組み立ての際、取り扱いの管理は極めて重要である。作業者は手袋を着用し、すべての表面をアルコールまたは認可された洗浄液で拭きます。異種金属を接続する必要がある場合は、ナイロンワッシャーまたはPTFEガスケットで接点を隔離し、電解腐食を防ぎます。
スプラッシュゾーンやコンタクトゾーンでは、FDA認可の接着剤やシーラントのみを使用することができる。接着された接合部は、化学物質を溶出させることなく、温水洗浄、苛性溶液、蒸気暴露に耐えなければならない。
デザインのヒント
メカニカルファスナーは、必ず製品接触部の外側に設置してください。やむを得ない場合は、ドーム型ヘッドとシリコンシールの付いたサニタリーボルトを使用してください。
管理された環境と品質モニタリング
食品用機器の最終組み立ては、多くの場合、管理された環境または陽圧環境で行われます。このようなクリーンエリアでは、HEPAフィルターを使用して空気中の汚染物質を除去し、最終製品に残留油分、ほこり、繊維粒子がないことを保証します。
工程内検査で確認する：
- 溶接の完全性 非破壊検査（NDT）を通じて。
- 表面粗さ (食品接触部ではRa≤0.8 µm、スプラッシュゾーンでは≤1.2 µm)。
- エッジの滑らかさ また、切断や曲げによるバリがない。
- 残留物のない清潔さATP検査または化学スワブサンプリングで確認される。
すべての所見はトレーサビリティのために文書化されます。原材料のシートから最終出荷まで一貫した品質記録は、顧客監査の際の信頼性を高め、すべてのユニットが再現可能な衛生基準を満たしていることを保証します。
なぜそれが重要なのか：
クリーンな環境は、安全性の目に見えない保証です。完璧な溶接や仕上げであっても、最終組み立て時に汚染にさらされれば、失敗する可能性があります。
清掃性とメンテナンス性を考慮した設計
CAD段階でのスマートな設計決定は、実際の生産現場での機械の洗浄、検査、サービスの容易さを決定する。
衛生設計の原則
衛生的な設計の目標はシンプルで、湿気や残留物、バクテリアが潜む場所をなくすことです。滑らかな形状は、汚染に対する最初の防御策です。
核となるデザイン・ガイドラインは以下の通り：
- 傾斜面 (3°以上)であるため、ウォッシュダウンの際に自己排水が可能である。
- 丸みを帯びたコーナー 鋭角な90°ではなく、鋭角な90°である。
- 行き止まりはない または水平の棚にゴミが溜まる。
- 中空サポートは避ける湿気がこもるのを防ぐため、オープンプロファイルまたはキャップ付きチューブを使用する。
可能な限り、ボルト接合に代えて溶接継ぎ目を使用する。取り外し可能な部品には、洗浄のために工具なしで分解できる衛生的なクイックリリースクランプまたはトライクランプ継手を使用する。
フレームは床から離して設置し、洗浄作業を容易にする。これらの原則を統合した機器は、検査に合格するだけでなく、洗浄時間を短縮することができる。
なぜそれが重要なのか：
よく設計されたシステムは、より速く洗浄し、より長持ちさせ、化学薬品の使用を最小限に抑えます。衛生的なジオメトリーは、生産性と安全性のための最良の投資です。
点検とメンテナンスの容易さ
メンテナンスに配慮した設計により、コストのかかるダウンタイムを発生させることなく、安定したサニテーションを実現します。オペレーターは、すべての食品接触エリアを毎日検査し、清掃できなければならない。
効果的なデザイン・ソリューションには以下のようなものがある：
- 取り外し可能なカバーとパネル 内部アクセスを高速化する。
- 透明シールドまたは検査窓 を使用して、清浄度を目視で確認する。
- モジュラー・セクション 溶接の継ぎ目を壊すことなく交換できる。
- 工具不要のファスナーとクイッククランプ 分解サイクルを短縮する。
その後、UVライト、カメラ、またはATPテストキットを使って定期的な洗浄検証を行い、洗浄後の清浄度を確認することができる。
デザインのヒント
設計の初期段階でメンテナンスを検討する。毎日15分クリーニングサイクルを早めることで、年間数十時間の生産時間を節約できる。
なぜそれが重要なのか：
清掃性と保守性は、機器の稼働時間と衛生遵守に直接影響する。システムの検査が容易であればあるほど、より安全で信頼性の高いシステムを維持することができます。
テスト、バリデーション、品質管理
最もクリーンな製造工程であっても、食品用とみなされるには検証が必要です。検査、検証、文書化は、すべての部品が衛生的、構造的、および規制基準を満たしていることを保証します。
検査方法
検査は最初の溶接が行われる前に開始され、出荷まで継続される。各食品用部品は、表面仕上げ、形状、清浄度をチェックされ、衛生基準に適合していることが確認されます。
主な品質チェックは以下の通り：
- 表面粗さ測定: プロフィロメーターは、Ra≤0.8 µm（または重要な領域では≤0.4 µm）を確認する。より滑らかな表面は細菌の付着を最小限に抑えます。
- 目視および顕微鏡による溶接検査： 残留物を閉じ込める可能性のあるアンダーカット、孔、亀裂を検出する。
- 染色浸透探傷検査またはボアスコープ検査： 隠れた空隙や不完全な融合を明らかにする。
- 次元の検証： CMM（三次元測定機）のチェックにより、シームレスな組み立てと適切なドレイン角度の厳しい公差が確認される。
- 残留試験： ATPまたはケミカル・スワブ・テストにより、接触面にオイル、研磨剤、指紋が残っていないことを確認する。
なぜそれが重要なのか：
検査は、図面には表れない表面清浄度と衛生的完全性を検証します。各測定はエンドユーザーを汚染リスクから守ります。
プロセスの検証と文書化
食品グレードの認証は、製品の品質と同様に工程管理にかかっている。製造業者は多くの場合、医療や自動車産業で使用されているFAI（一次製品検査）やPPAP（製造部品承認プロセス）システムをモデルとした、構造化されたバリデーションプログラムに従う。
すべての製造段階で、以下のようなトレーサブルな記録を作成しなければならない：
- 材料証明書（EN 10204 3.1）： 化学組成と出所の検証。
- 溶接記録とWPS/WPQRの記録： オペレーター、フィラーメタル、ガス組成、投入熱量の詳細。
- 表面仕上げのレポート： 研磨または電解研磨後のRa値を文書化したもの。
- 不動態化および洗浄バリデーションシート： 後処理と酸の中和を確認する。
- 最終検査のチェックリスト： 梱包前に品質エンジニアが署名。
デジタルトレーサビリティシステムは現在、この記録管理を自動化し、各バッチ番号と原材料および検査データをリンクしている。この透明性により、FDAやNSFの監査が簡素化され、OEMの顧客は完全なコンプライアンスを保証することができます。
デザインのヒント
後付けではなく、生産と並行して文書を作成する。後付けされた書類は、しばしば記録の欠落や一貫性の欠如につながる。
組み立て後の衛生検証
バリデーションは製造にとどまらず、実際の洗浄や動作テストにまで及ぶ。
最終段階の衛生検証には以下が含まれる：
- ウォッシュダウンのシミュレーション： 水はけをテストし、すべての表面が数分以内に乾き、水が溜まらないことを確認する。
- 耐薬品性試験： ステンレス・サンプルを苛性洗剤や蒸気滅菌にさらし、孔食や変色を調べる。
- 動作汚染チェック： 生物学的残留物が残っていないことを確認するため、洗浄サイクル後に表面を綿棒で拭き取る。
- 包装検査： 完成したアセンブリはポリエチレンに包まれ、輸送中の汚染を防ぐためにクリーンな環境で密封される。
製品がこれらの試験に合格すると、適合証明書（CoC）またはサニタリー・コンプライアンス・レポートがバイヤーに発行され、すべての衛生的・機械的基準が満たされているというトレーサブルな証明となる。
なぜそれが重要なのか：
テストは、紙面上だけでなく、実際の洗浄および製造条件下での機器の性能を検証します。これは、システムが食品施設に入る前の最終的な保護措置である。
適切な食品グレード加工業者の選択
食品に安全な機器を作るには、技術的なスキル以上のものが必要であり、衛生文化や文書規律が求められる。
主な評価基準
製造パートナーを選ぶ際、バイヤーは見積もりだけでなく、衛生的な経験と検証システムに注目すべきである。適格なファブリケーターは
- 食品、乳製品、医薬品のプロジェクトで実績のある方
- ステンレス鋼専用の作業場は、炭素鋼加工とは別に設けられている。
- 衛生基準の訓練を受けた認定TIG溶接工と研磨技術者。
- Ra測定、NDT検査、不動態化処理を社内で実施可能。
- 文書化された品質マネジメントシステム（ISO9001または同等のもの）。
- 透明性の高い検査報告書とトレーサビリティ報告書は、出荷のたびに提供されます。
なぜそれが重要なのか：
強力なパートナーは、設計リスクを軽減し、コンプライアンスを確保し、監査準備期間を短縮します。バイヤーは、プロセスとその背後にいる人々の両方から信頼性を得ることができます。
契約前の質問
実践的な質問によって、サプライヤーが本当に食品レベルの業務を行っているかどうかを明らかにすることができる：
- どのような認証や衛生基準に従っていますか（NSF、3-A、EN 1672-2）？
- バッチごとに材料と表面仕上げの証明書を提供してもらえますか？
- 炭素鋼製造とステンレス鋼製造の間の二次汚染を防ぐには？
- 貴社の溶接工は、TIGサニタリー溶接の訓練を受け、認定を受けていますか？
- 注文時にどのような検査方法と書類を受け取ることができますか？
- エンジニアリングの段階で、洗浄性を考慮した設計をサポートしてもらえますか？
自信を持って答え、その主張を報告書やサンプル部品で裏付けるファブリケーターは、一貫した、監査に耐えうる生産に必要な能力を示している。
デザインのヒント
サプライヤーを訪問する際には、工場のレイアウトを点検すること。清潔で整理整頓されたステンレス・エリアは、衛生的な規律を目に見える形で示している。
結論
食品用板金加工は、ステンレス鋼を使った単なる建築ではありません。設計精度、検証された工程、衛生意識の完全なシステムであり、食品機器の安全性と信頼性を長年にわたって維持します。
すべての溶接部、表面、接合部は衛生的な機能を果たしています。FDA、NSF/ANSI 51、ISO 14159のような規格は、基本的な基準を定めていますが、実際のコンプライアンスを達成するには、より慎重な形状、滑らかな仕上げ、検証された文書、規律ある検査が必要です。
お客様のプロジェクトに食品加工、飲料包装、衛生設備が含まれる場合、信頼できる製造パートナーはお客様の最大の財産です。 CADファイルをアップロードするか、シェンゲンのエンジニアリングチームにお問い合わせください。 無料DFMおよび衛生コンプライアンス・レビューをご利用ください。
ケビン・リー
レーザー切断、曲げ加工、溶接、表面処理技術を専門とし、板金加工において10年以上の実務経験があります。シェンゲンのテクニカルディレクターとして、複雑な製造上の課題を解決し、各プロジェクトにおける革新と品質の向上に尽力しています。
