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品質を犠牲にすることなく蒸留所がスループットを最大化

2009年から2016年の間に、ケンタッキー州の蒸留所の数は、主に世界的にバーボンウイスキーへの関心の高まりとクラフトカクテルの評価の高まりにより3倍に増加しました。この需要の急増により、米国の蒸留業者は、効率と処理能力を向上させながら品質を維持するための方法を求め、採用することに奮闘しています。

これからの3カ月の間、ウイスキー(スピリッツ)業界の急成長によって、どのようにプロセス全体のパフォーマンスを向上させるために企業を動いているか理解することができるかと思います。今日、彼らがターゲットとしている問題は、ボトルネックの解消から歩留まりや品質の向上までさまざまです。

ボトル入り蒸留酒になるものを作るために、穀物を製粉し、調理して発酵性糖を放出します。その後、酵母を添加すると、調理された穀物が発酵してアルコールが生成されます。蒸留酒のビアとして知られている発酵穀物は、蒸留酒を製造するためにバッチで、または連続して1回以上蒸留されます。最後に、生産される蒸留酒の種類に応じて、熟成するまで樽で保存されるか、または希望の強度に希釈されて消費者向けに瓶詰めされます。

この流れを念頭に置いて、連続蒸留のプロセスを見ていきたいと思います。従来のレシピを維持しながら、処理能力の最大化、アルコールの損失の最小化、付加価値の高い作業に集中するオペレータの能力の向上などの問題をプロセッサがどのように軽減できるでしょうか。

モデル予測制御(MPC)のようなテクノロジは、オペレータがプロセスの制約に反して、生産を最適化するために自分がしていることを自由に調整できるようにします。生産を通して、MPC過剰補正を防ぎ、蒸気、温度、材料および圧力の安定した計測を維持するために必要な調整を絶えず行ないます。

伝統と品質を維持

蒸留にMPCを導入することになったときに企業が持つ主な関心事は、製品の一貫性を維持することです。それは、当然のことながら、何世紀にもわたってその独自のプロセスを行なってきたためです。プロセスが彼らのレシピに従っていないと、同じ結果を得ることはできません。

何年にもわたり、ウイスキー業界はその施設の技術や設備を一貫して運用していました。現在、ブームが起こっているため、需要を満たすための改善が求められています。その結果、オペレータは手作業による蒸留から自動蒸留に移行しており、製品の品質に悪影響を及ぼす不整合をなくすことができるようになりました。

蒸留プロセスは、最終的に処理量を決定する蒸留器への供給量から始まりますが、その中には最適化のための多くの機会があります。その過程において、蒸気流、還流流および他のパラメータでも最適化を行なうことができます。

蒸留所のある部分でプロセスを制御すると他の部分に影響を与えるため、オペレータは1つを調整するのであれば、ラインに沿って他も調整もしなければならないことを知っています。MPCは一貫性を維持し、どんな調整が必要になるかを予測することができます。調整が求められる前に、プロセスの相互作用を混乱が起こる前に解決することで、最終的に生産全体の品質を確保できます。

例えば、バーボン製造では、まだビアスチルにさらに飼料が追加されている場合、オペレータはビアスチルで蒸気流と還流流を変更し、ダブラーへの飼料と蒸気を変更することを知っています。このような状況では、オペレータは、MPCに頼って、目標とする品質を維持しながら蒸留所の物質収支(マテリアルバランス)を管理することができます。

付加価値タスク

MPCが細かい詳細や調整を管理しているため、オペレータはテストの実施やトレンドのモニタなど、工場周辺の高度な作業に注力することができます。テクノロジが細部を扱う間、オペレータは全体像を把握することに時間を使い、観察して問題を予測することができます。

これらの付加価値タスクは、プラントに経済的な影響を与え、オペレータの目、耳、および蒸留所での長年の経験をいかすタスクを含むため、重要です。

オペレータが事前に問題を発見した場合は、状況をタイムリーに管理および解消することができます。例えば、オペレータが潜在的な機器の故障に気付いた場合、それは生産中や予定されたメンテナンス停止中に機器を修理する機会を生み出します。課題を事前に解決することで生産の停止や計画外のダウンタイムを防ぐことができるため、これは経済的および生産的な観点から非常に有益です。

全体として、MPCは蒸留プロセスにおける品質管理と伝統の要求に応えます。プロセスを継続的に処理することで、品質目標を維持し、伝統的なレシピを守っているか確認しながら、生産を最大化し、オペレータをより効果的にすることが可能です。

ウイスキー業界におけるMPCの利点についてもっと知りたい場合は、こちらをご覧ください。


Kent Stephenson
Kent Stephenson
Principal Engineer, Rockwell Automation
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