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自動化でロス削減＆コストダウンを実現！食品充填の歩留まり向上策とは？コラム

更新日:2025.02.20 公開日:2025.02.20

食品製造業において、充填工程は製品の品質とコストに大きく影響を与える重要なプロセスです。しかし、充填時のロスが増えると、原料コストの増加、設備の稼働効率低下、不良品の発生など、多くの課題が生じます。さらに、円安や物流コストの高騰、人件費の上昇といった経済的要因が、食品業界の経営を圧迫しています。

　本記事では、食品工場の充填工程におけるロスの原因を解説し、自動化による歩留まり向上のための具体策を提案します。ロス削減によるコストダウンと生産性向上を実現し、安定した食品供給を目指しましょう。

食品充填工程におけるロスとその影響

　食品業界では、消費者ニーズの多様化に伴い、小ロット・多品種生産が進んでいます。その一方で、充填工程におけるロスが増加し、生産コストを押し上げる要因となっています。

食品充填工程とは？

　食品を容器に適切な量で詰めるプロセスであり、製品の品質やコストに大きな影響を与えます。過剰充填による原料の無駄や、不足充填による不良品の発生は、企業の利益を圧迫する要因となります。

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充填工程におけるロスの種類

　充填工程で発生するロスはさまざまですが、主に以下のような種類が存在します。

原料ロス

過剰充填による原料の無駄、不足充填による廃棄品の発生。

包装不良

密封不良や異物混入による品質低下やリコールのリスク。

設備トラブル

ノズル詰まりや計量ミスによる生産ラインの停止。

これらの問題は、生産効率の低下だけでなく、製品の安全性にも影響を及ぼします。適切な対策を講じることで、歩留まりを向上させ、コストを抑えることができます。次からは核問題についてさらに詳しく見ていきましょう。

充填工程で発生するロスの主な原因

原料ロス（過剰・不足充填）

　充填量が適切でない場合、原料コストの増加や製品廃棄のリスクが高まります。過剰充填は原料の無駄を生み出し、コスト増加の原因となります。一方で、不足充填は製品の品質基準を満たさず、販売不可となる可能性があります。特に、液体や粘性の高い食品では、ノズルへの付着による充填量のばらつきが生じやすくなります。

包装不良による製品廃棄

　包装の不良は、製品の安全性や品質に大きな影響を及ぼします。密封不良が発生すると内容物が漏れ、消費者に届く前に製品が廃棄されることになります。また、異物混入や品質管理の不徹底は、企業ブランドの信頼を損なう原因となり、リコールにつながるリスクも高まります。加えて、フィルムやボトルの規格がわずかにズレているだけでも、充填工程の効率を著しく低下させる要因となります。

設備トラブルによる歩留まり低下

　設備のトラブルは、生産ライン全体の効率を著しく低下させます。例えば、ノズル詰まりが発生すると充填が停止し、生産ラインが一時的にストップすることになります。また、計量機のセンサー異常があると、適正な充填量を維持できず、製品の品質が不安定になります。設備の老朽化が進むとダウンタイムが増え、生産効率が著しく低下するため、定期的なメンテナンスが不可欠です。

歩留まり向上＆ロス削減のための具体策

充填機の精度向上｜過剰・不足充填を防ぐ

　充填精度の向上は、ロス削減に直結する重要な要素です。最新の技術を活用し、充填の正確性を高めることで、原料の無駄を抑えながら生産効率を向上させることができます。高精度の計量充填システムを導入することで、充填誤差を最小限に抑えることが可能になります。また、AIやIoTを活用したリアルタイムモニタリングにより、異常を即座に検出し、迅速に対応することができます。さらに、ノズルのデザインを改良することで、付着や目詰まりを軽減し、安定した充填を実現できます。

包装不良を防ぐ｜密封・衛生管理の最適化

　包装不良を防ぐためには、密封技術や衛生管理の徹底が求められます。真空やガス充填技術を導入することで、酸化防止と密封強化が可能となり、製品の保存性を向上させることができます。また、自動検査装置を活用し、X線や重量検査機で異常を検出することで、不良品の流通を未然に防ぐことができます。さらに、フィルムやボトルの規格を厳密に管理し、不適合品の発生を抑制することも重要です。

充填工程の設備メンテナンス強化

　設備のメンテナンスを適切に行うことで、生産ラインの安定稼働を実現できます。定期点検を徹底し、ノズルの自動洗浄機能付き充填機を導入することで、作業負担を軽減できます。また、IoTを活用した予知保全技術を導入することで、設備の異常発生を事前に検知し、突発的な故障を防ぐことが可能になります。これにより、ダウンタイムを最小限に抑え、安定した生産を維持することができます。

補足　原料タイプ別の充填方法

　食品の原材料には、固体、液体、粉体といったさまざまなタイプがあり、それぞれに適した充填方法が可能な機械を採用する必要があります。適切な充填方法を採用することで、ロスを削減し、品質を向上させることが可能です。また、食品の特性に応じた充填技術を導入することで、作業効率の向上や生産ラインの安定稼働にもつながります。ここでは、固体、液体、粉体の各原材料タイプ別のおすすめ充填方法について詳しく解説します。それぞれの特性に応じた機械を選び、歩留まり向上と生産コストの削減を実現しましょう。

固体食品の充填方法

　固体食品には、カット野菜、冷凍食品、スナック菓子などさまざまな種類があります。個体食品を適切に充填するためには、以下の方法が有効です。

バケット式充填機

　バケット（計量用の小型容器）で一定量を計量し、カップや袋に充填する方式です。スナック菓子や冷凍食品、ナッツ類などに適しており、均一な充填が可能です。袋詰めやトレー包装にも対応できます。

ピストン式充填機

　ピストンの動きで一定量の製品を押し出し充填する方式です。カット野菜やソース、ペースト状の食品に適しており、形状を崩さずに充填できます。パウチ袋やカップなど柔軟な包装にも対応可能です。

液体食品の充填方法

　液体食品は、粘度によって充填方法が変わります。例えば、ジュース、スープ、調味料などは以下の充填方法が適しています。

グラビティ式充填機

　水やジュースなど粘度が低い液体に適し、重力を利用して正確に充填します。この方式は比較的シンプルで、部品の摩耗が少ないため、メンテナンスコストも抑えられるのが特長です。また、非加圧方式のため、泡立ちにくく、繊細な風味を保ちやすいメリットもあります。

ピストン式充填機

　ケチャップやはちみつなど粘度の高い液体に適しており、一定量を圧力で押し出して充填します。この方式では、ピストンが液体を正確に計量・充填するため、充填誤差が少なく、高粘度の食品にも対応しやすいという利点があります。特に、粒入りソースやジャムなどの充填に適しており、安定した流量を確保できます。

オーバーフロー式充填機

　泡立ちやすい液体（炭酸飲料や泡立つソース）に向いており、容器ごとに均一な充填が可能です。容器の首まで液体を充填し、余剰分をあふれさせることで、すべての容器で液面を統一できるため、高級感のある仕上がりになります。特に、見た目の一貫性が重要な清涼飲料や高級ドレッシングなどで活用されます。

粉体食品の充填方法

　粉体食品には、小麦粉、スパイス、インスタントコーヒーなどが含まれます。粉体の充填には、以下の方法が適用されます。

スクリュー式充填機

　粉末をスクリューで押し出しながら計量充填し、小麦粉やココアパウダーに最適です。また、流動性の低い粉末にも対応できるため、粒子の細かい食品でも正確な充填が可能です。さらに、密閉性の高い設計により、粉の飛散を抑えることができ、作業環境の清潔さを維持するのにも役立ちます。

振動式充填機

　粉の流動性を利用して均一に充填する方式で、スパイスや砂糖など細かい粒子の製品に適しています。振動を与えることで粉末が均一に流れ、充填ムラが少なくなるため、品質の安定性が向上します。特に、細かい粒子の粉体を扱う場合、適切な振動の強さを調整することで充填精度が大幅に改善されます。

真空充填機

まとめ

　食品製造の充填工程では、過剰・不足充填、包装不良、設備トラブルがロスの主な原因となります。これを防ぐには、充填精度向上や設備管理の強化が重要です。

　充填精度を高めるには、高精度の計量充填システムやAI・IoTの活用が効果的です。ノズルの改良により、付着や目詰まりを防ぎ、安定した充填を実現できます。包装不良を防ぐには、真空・ガス充填技術や自動検査装置を導入し、密封性を向上させることが有効です。また、X線や重量検査で異物や不良品を排除し、品質を維持できます。設備管理では、定期点検やノズル自動洗浄機能を活用し、トラブルを未然に防ぎます。さらに、IoTを活用した予知保全を導入することで、突発的な故障を減らし、安定稼働が可能になります。

　これらの対策により、コストダウンと生産性向上を実現し、安定した食品供給につなげましょう。

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