유제품 업체의 현대화 – 경쟁 우위 확보

유제품 산업에서의 기업가 정신은 살아있으며 잘 유지되고 있습니다. 특별한 수제 제품에 대한 유례없는 관심으로 인해 유제품 및 치즈 제조 업체들을 신규 생산 라인을 탐색하게 하고 있습니다. 또한 특수 제품에 대한 수요가 증가하면서 대다수 업체들이 생산 관리와 처리 용량을 위한 보다 효율적인 방법에 대해 설비 업체에 의존하게 되었습니다.

퀄텍(Qualtech)의 엔지니어링 이사 도미니크 로버지(Dominique Roberge)는 “항상 시장에 의해 플랜트가 확장된다” 면서 “제품이 대중화되면, 유제품 업체들은 유통업체들과의 계약 의무를 따르기 위해 신규 라인을 빠르게 설치해야 한다.” 고 말했습니다.

지난 25년간, 퀄텍(Qualtech) 은 캐나다와 미국에서150 여 곳의 치즈 공장을 확장하였습니다.

퀘백에 본사를 두고 있는 퀄텍은 제약, 식품, 유제품 분야에 스테인레스 스틸 장비와 공정 엔지니어링 및 턴키 프로젝트를 수행합니다. 이 회사는 집유에서 응유 변형 및 성형에 이르는 전체 생산 라인을 포함하여 치즈 가공 기술에 대한 전문 지식을 보유하고 있습니다.

자동 및 수동 공정의 결합

로버지는 “치즈생산 공정의 시작은 같다, 투입된 원유는 탱커에서 사일로로 이송되고, 저온 살균 시스템에서 펌핑된 다음 다양한 공정 단계로 분배됩니다.” 라고 말했습니다.“

신규 유제품 업체들은 일반적으로 자동 및 수동 공정을 결합합니다. 규모가 작은 작업에서는 자동 고온/고속(HTST) 저온 살균과 즉시 세척(CIP, Clean-in-place) 시스템 을 보유할 수 있습니다. 그러나 다른 단계로 전송하기 위해서는 수동 공정을 사용합니다.

“예를 들어, 15년 전에 스코티다키스 염소 농장 (Skotidakis Goat Farm) 의 설립을 도왔는데, 그 당시에는 장인 완전 자동화된 시스템이 수제 치즈와 요거트 제조자에게는 적합하지 않았습니다.”

‘스윙’이라고 하는 엘보우 연결부의 기존 유량 패널은 우유를 받아 발효 탱크를 채우고 비웁니다.

유제품의 이송 패널은 중앙에 주 공급 포트가 있고, 주변에 추가 포트가 있습니다. 우유는 포트들 내의 싱글 시트 밸브로 제어되어 특수 공정 단계를 거치게 됩니다. 우유를 이송하기 위해서, 운전원들은 수동으로 공급 포트를 적합한 포트에 연결하며 버튼을 눌러서 제품의 흐름을 중단하고 시작합니다. 

CIP 시스템에 사용되는 세척 용액에는 추가적인 이송 패널과 밸브들이 필요합니다

시스템에 대한 제한된 가시성

스코티다키스에 유량 패널 구성은 초기에는 잘 설치되었지만, 처리 용량이 증가될수록 문제가 제기 되었습니다.

로버지는 “운전원들이 가진 공정에 대한 가시성은 제한적이었다. 시스템은 자주 변했다. 근접 센서가 없었기에 엘보우 연결 부분이 제대로 위치해 있는지 확인하는 것이 쉽지 않았다” 라고 설명했습니다.

그 결과, 공정 절차를 시작하는 운전원은 종종 우유가 배수구로 흘러 갔거나 잘못된 탱크로 이송된 되는 것을 발견하곤 했습니다.   

거기에, 그릭 요거트와 페타 치즈에서 소스, 스프레드, 리코타 라인까지 제품 배합이 늘어남에 따라 시스템의 복잡도도 증가했습니다.

플랜트 통합

로버지는 “수동 시스템으로 신규 제품으로 생산하는 것은 도전이었다. 스코티다키스는 페타 치즈 라인을 새로 시작할 계획이었는데, 회사 전체 플랜트와 운영 개선을 위한 자동화 솔루션을 문의하려 우리에게 연락했다.” 라고 설명했습니다.

플랜트를 현대화하기 위해, 퀄텍은 Allen-Bradley® CompactLogix™  컨트롤러와 Allen-Bradley PanelView™ 그래픽 터미널 Allen-Bradley PowerFlex® 525 및 753 AC 드라이브 제어 펌프와 배합 어플리케이션을 탑재한 로크웰 오토메이션 플랫폼 기반의 제어 시스템을 선택했습니다.

원유액 이송 분배의 최적화를 위해 퀄텍은 원유 인입 공정을 자동화하여 기존 공정 패널을 200 개의 혼합 방지 밸브(Mixproof valve)로 교체했습니다. 혼합 방지 밸브는 교차 오염의 위험 없이 우유와 CIP용 세척 용액을 동시에 동일한 밸브에 흐를 수 있도록 합니다.

 “혼합 방지 밸브로 상당한 공간을 줄일 수 있었고, 시스템 복잡성을 최소화하였다. 더불어, 밸브는 지능적이다.” 라고 로버지는 말했습니다.

센서들은 밸브의 개폐여부를 감지합니다. 그리고 시퀀스가 제어 시스템을 통해 검증됩니다. 수동 연결부가 요구되지 않습니다.

단계적 플랜트 확장과 현대화에서는 사일로, 발효 탱크, 그릭 요거트 분리기, 자동 페타 치즈 성형 라인, 충진 기계를 포함하여 CIP 와 HTST 시스템에도 다양한 신규 퀄텍 장비가 적용되었습니다.

개선된 제어력, 놀라운 결과

로버지는 “스코티다키스 플랜트의 모든 생산 단계가 자동화되었고 HMI나 타블렛으로 제어할 수 있게 되었다” 라고 말하며 “우리의 유제품 공장 확장과 제어 시스템 현대화는 상당한 이득을 가져왔다.” 고 했습니다.

스코티다키스는 운전원에 의한 오류를 95%까지 줄일 수 있었고, 생산성은 20% 상승했으며 수율이 향상되었습니다.

 “퀄텍이 공장 자동화를 업그레이드하여, 계속해서 수율을 개선하면서 관련 문제들을 줄이고 있다, 이와 같은 향상으로 공장은 고객 기반을 늘리고 효율성을 극대화할 수 있게 되었다” 라고 스코티다키스 염소 농장의 사장 겸 CEO인 존 스코티다키스(John Skotidakis)가 설명했습니다.