発酵槽用泡センサー部材の設置位置で変わる検出精度

発酵槽用泡センサー部材の設置位置で変わる検出精度

発酵槽は、食品をはじめとする多くの製造現場で欠かせない設備です。
その中で、泡センサーは発酵過程の制御や品質向上のために不可欠な存在となっています。
しかし、泡センサーの設置位置によって検出精度に大きな違いが生まれ、現場で発生する問題や最適化の工夫も多岐にわたります。
本記事では、実際の製造現場で使われているノウハウや業界の動向を交えて、泡センサー部材の設置位置選定に迫ります。
さらに、調達・購買やサプライヤー目線でも有益な情報を提供します。

発酵槽と泡センサーの基礎知識

発酵槽の役割と泡の発生メカニズム

発酵槽は、微生物や酵素の働きを利用して、食品や化学物質を生産するための容器です。
発酵プロセスでは、原料が発酵する際に二酸化炭素などのガスが発生し、液体表面に泡が形成されます。
泡の発生は一見当たり前のことのようですが、生産効率や品質管理の観点からは無視できません。
泡が過剰に発生すると、液体の溢れやセンサーの誤作動、設備トラブルの原因となります。

泡センサーの種類と役割

泡センサーは、その名の通り、発酵槽内の泡の発生状況をリアルタイムで検出するための装置です。
主に以下の2タイプが使用されています。

・電極式泡センサー
・光学式泡センサー

電極式は泡によって電気抵抗値が変化することを利用し、光学式は泡が光を遮る・反射する性質を利用します。
いずれにしても、適切な検出精度で現象を捉えることが「安全な生産」と「高品質」を維持するうえで欠かせません。

泡センサー部材の設置位置がなぜ重要なのか

設置位置によって生まれる精度の違い

泡センサーは、発酵槽内のどこに取り付けるかによって検出できる泡の量や頻度、すなわち精度が大きく変わります。
たとえば、液面上部の一か所にしかセンサーを置かない場合、局所的にしか泡の発生を検知できません。
しかし、発酵槽の形状・撹拌の流れ・素材温度などにより、泡の溜まりやすい場所は異なります。

現場では「泡が出やすい場所はどこか」「泡が検出されるまでの余裕時間はどれくらいあるか」といった判断が重要です。
泡がセンサー位置まで達した時にはすでに“手遅れ”ということも珍しくありません。

人手によるアナログ運用の限界

昭和から続く製造現場の多くでは、未だに目視による泡の監視や経験則での設置位置決定が主流です。
一方で、IoT化や自動化が進む現代では、“見えない泡”をいかに正確に捉えるかが競争力の分岐点となりつつあります。
ですが、機器配線や設備コスト、既存設備への影響を最小限に抑える必要があり、現場判断と技術導入のバランスが求められます。

現場ノウハウから学ぶ、最適な設置位置の考え方

発酵槽形状・撹拌流と泡の偏り

発酵槽には円筒形や矩形、ジャケット付きなどさまざまな形状があります。
さらに、内部では撹拌翼やバッフルプレートによって液体が流動し、泡の偏りを生み出します。
泡センサーを“理想書”どおりに設置しても、実際には思い通りの検出結果が得られないことも多いのです。

そのため、現場では以下の視点から“最適解”を導きます。

・溢れやすい放出口や液面近辺に重点的にセンサー配置
・複数箇所への設置（マルチポイント）で検出タイミングの遅れを防止
・実機テストを繰り返し、最も検出感度の高い位置へ微調整

泡センサーの選定と併せて、現場での「試行錯誤」「調整作業」も欠かせません。

ヒューマンエラーと設備トラブル防止への影響

センサーの検出精度が低い場合、人手による監視に頼る頻度が高まりヒューマンエラーのリスクが増します。
また、誤検出・検出遅れによる液溢れは、設備の腐食や洗浄工程の増加、製品ロスへとつながります。
つまり、泡センサー設置位置の最適化は、「安全」「品質」「コスト」に直接影響する重要事項なのです。

設置位置に起因するトラブル事例と対策

よくある失敗例とその要因

発酵槽設備の新設や改造時、多くの現場で以下のような失敗が起こっています。

・標準仕様（設計図通り）のセンサー設置だが、運用開始後に検出ミスが頻発
・1箇所のみの泡センサー設置で、極端な撹拌流により検知遅れ
・配管やタンク内構造物の影響で“泡だけ”が検出位置を避けて通過

これらの要因は、「現場動線の把握」「現物確認（バリデーション）」の不十分さに起因します。

実践的な対策とポイント

設置場所検討では、以下の工程を必ず踏むことが推奨されます。

1. 製造現場でのヒアリング
2. 一次設置（仮設置）での挙動観察
3. 複数ポイントの並列テスト（判定比較）
4. 工程ごとの運転パターン（発酵温度・撹拌速度）を変えた評価
5. 過去トラブル事例のフィードバック適用

これらのPDCAサイクルを回すことで、信頼性の高い泡検出システムが実現できます。

業界動向：アナログからデジタルへの進化と将来展望

省人化・自動化を支えるセンサーテクノロジー

2020年代以降、単独泡センサーだけでなく、IoT接続やAI解析を用いたマルチセンサーネットワークへの進化が始まっています。
これにより、「どの位置で、どのタイミングで、どれくらい泡が発生したか」をデータとして可視化し、設備の最適運用や生産計画にも活用できます。

一方、老朽設備が多い昭和型工場では「レトロフィット（後付け）」形式での導入ニーズも高まっています。
この場合、従来設備の制約と現代センサー技術の橋渡し役になる知見が重要です。

調達・購買担当者が知っておくべきこと

バイヤーや設備導入担当者は、単に安価な泡センサーを選定するだけでなく、
「どのような設置位置パターンが現場最適か」「後付け対応は可能か」「メーカーのサポート体制は十分か」なども確認すべきです。
また、サプライヤーの立場でも「現場で本当に役立つ製品提案」や「設置ガイドラインの明示」が差別化要素となります。