Ein SEnS-ibler Ansatz zur Energienutzung in der Käseproduktion
11 Apr 2023
Mozzarella! Mozzarella ist eine der beliebtesten Käsesorten der Welt, relativ fett- und kalorienarm, und damit eine gesündere Alternative zu anderen Käsesorten. Mit ihren hervorragenden Reibe- und Backeigenschaften wird sie zur Krönung von Pizza, Nudelgerichten und Backwaren auf der ganzen Welt. Mozarella enthält fernerhin Probiotika wie die Bakterien Lactobacillus casei und Lactobacillus fermentum. So weit, so gut...oder?
Beim Genuss einer leckeren Pizza vergisst man leicht, dass irgendwo in der Welt eine Fabrik und ein leidenschaftlich engagiertes Team von Fachleuten für die Herstellung dieses köstlichen Käsebelags verantwortlich zeichnet. Ein Beispiel: Ein führender Käse- und Molkereiproduzent in Nordeuropa errichtete eine hochmoderne Anlage zur Herstellung von Mozzarella für den Pizzamarkt. In der Planungsphase wurden die einzigartigen nachhaltigen Energielösungen (Sustainable Energy Solutions, SEnS) von GEA einbezogen. Hierdurch wurde der Lebensmittelverarbeiter in die Lage versetzt, seinen Energiebedarf und seine Betriebskosten zu senken und gleichzeitig die Produktivität zu steigern.
GEA ist führend bei Technologielösungen für die Milchindustrie. Verarbeitung, Wärmeerzeugung und Kühlen machen etwa 60 % der Energiekosten aus, in einigen Fällen sogar noch mehr. Die Senkung dieser Kosten ist daher für Lebensmittelverarbeiter ein wichtiger Faktor.
Den Kesseln geht der Dampf aus
Der ganzheitliche Ansatz von SEnS revolutioniert die Integration von Prozessen und Versorgungseinrichtungen. Die Implementierung energieeffizienter Kühl- und Heizlösungen für die Käserei ermöglichte es Unternehmen, ihre Gaskessel abzuschaffen, von Dampf auf Heißwasser umzusteigen und so die CO2 -Emissionen zu senken. Laut Peter Kuiper, Sales Manager Heating & Refrigeration von GEA, war die Ausgangsfrage ganz einfach: „Wie können wir Milch so nachhaltig und effizient wie möglich in Mozzarella verwandeln?"
„Es geht um die intelligente Integration zwischen Prozessanforderungen sowie Kühl- und Heizbedarf. Diese ganzheitliche Sichtweise führte zu der Entscheidung, von Anfang an eine zusätzliche Wärmepumpe in die Planung einzubeziehen. Diese wandelt die beim Kühlprozess freigesetzte Wärme in 90 °C heißes Wasser um. Mehr als genug für die Pasteurisierung, die bei einer Produkttemperatur von mindestens 76 °C erfolgt. Jeder Lebensmittel- oder Getränkehersteller kann vom Einsatz von Wärmepumpen profitieren."- Peter Kuiper, Sales Manager bei GEA Heating & Refrigeration
- Peter Kuiper, Sales Manager bei GEA Heating & Refrigeration
Einige der höchsten Wärmebedarfe entstehen bei Prozessen, bei denen Kessel zur Pasteurisierung von Produkten eingesetzt werden, die anschließend durch eine Kälteanlage wieder abgekühlt werden. Das Ergebnis kann eine massive Energieverschwendung sein. Das SEnS-Team von GEA riet dem Kunden, in einer derartigen Situation die Abwärme wiederzuverwenden und mit Hilfe von Wärmepumpen in den Prozess zurückzuführen, so dass der alte dampfproduzierende Kessel überflüssig wird.
Das Team von Peter Kuiper ist mit der Installation solcher Eiswasseranlagen bestens vertraut und hat bereits Dutzende von Anlagen in Käsefabriken und vielen anderen Branchen installiert. Die beiden Ingenieurteams arbeiteten eng zusammen und tauschten bewährte Praktiken und Fachwissen aus. Da keine Auftragnehmer oder sonstige Dritte involviert waren, war die Kommunikation klar, und die Pläne wurden ohne viel Aufhebens in die Tat umgesetzt.
„Sie wollten unbedingt einen Lieferanten, der sowohl Erfahrung in der Kühl- als auch in der Prozesstechnik hat, und da kommen natürlich wir ins Spiel. GE vereint alle Experten unter einem Dach, und obwohl wir mit externen Beratern zusammenarbeiten können (und dies bereits auch häufiger getan haben), war es in diesem Fall äußerst vorteilhaft, direkten Kontakt mit dem Team des Kunden zu haben, so dass wir zusammenarbeiten und gemeinsam Innovationen entwickeln konnten, um das beste Ergebnis zu erzielen."– Peter Kuiper, Sales Manager bei GEA Heating & Refrigeration
– Peter Kuiper, Sales Manager bei GEA Heating & Refrigeration
SEnS-ibler Ansatz zur Energienutzung
Unsere integrierte Kühl- und Heizanlage verfügt über mehrere Kühlkompressoren und zwei Wärmepumpen – jede mit einer Leistung von 2,5 Megawatt. Die Wärme, die bei der Kühlung der Milch auf 4 °C entsteht, wird im Pasteurisierungsprozess wiederverwendet.
Es liegt auf der Hand, dass Investitionen in Nachhaltigkeit und Energieeffizienz von Vorteil sind. Allerdings müssen die Partner bereit sein, einen integrierten Ansatz für den Produktionsprozess und den Energiebedarf zu wählen. Natürlich muss ein Unternehmen immer abwägen, welche Investition die schnellste Rendite bringt, doch mit der Unterstützung von SEnS kann eine Anlage unter Berücksichtigung von Energieeffizienz, CO2-Emissionen und Gesamtkosten (TCO) optimal eingerichtet werden.
Die Umstellung von einem mit fossilen Brennstoffen betriebenen Kessel auf Wärmepumpen gewährleistet eine effiziente Nutzung der Abwärme für die Käseherstellung. Bei den derzeit steigenden Energiepreisen ist die Amortisationszeit kürzer als je zuvor – manchmal sogar kürzer als die Zeit, die für die Installation selbst benötigt wird!
Nachhaltige Lösungen
SEnS bieteteinen dreistufigen Ansatz für die Nachhaltigkeit in der Milchindustrie: Reduzieren, Wiederverwenden und Upcyceln in Bezug auf Energie, Wasser und Reststoffe. Die erste Stufe ist der Einsatz von Geräten mit höchster Effizienz wie direkt angetriebene Zentrifugen, IE4-Motoren mit Frequenzumrichter für Pumpen und Kompressoren und die Optimierung von Prozessen zur Minimierung des Energieverbrauchs durch Überdenken der erforderlichen Temperaturen auf der kalten und warmen Seite.
Der zweite Schritt ist die Wiederverwendung von Energie durch die Kaskadierung möglichst vieler heißer und kalter Ströme direkt gegeneinander. So kann beispielsweise die bei der Käseherstellung entstehende Wärme in der Molke genutzt werden, um die Rohmilch vor der Pasteurisierung vorzuwärmen. Ein weiterer großer Energiestrom, der wiederverwendet werden kann, ist die in der Kühlanlage freigesetzte Wärme, die zuvor in der Atmosphäre verloren ging.
Beim Upcycling wird die wiederverwendete Wärme aus der Kühlanlage von 35 °C auf Temperaturen von 90 °C angehoben, so dass sie im Produktionsprozess auf einem höheren Temperaturniveau wieder eingesetzt werden kann. Dies ist genau die Aufgabe, für die eine Wärmepumpe perfekt geeignet ist.
Die meisten Anwendungen in der Lebensmittelverarbeitung erfordern an irgendeinem Punkt des Prozesses eine Kühlung, haben aber auch einen erheblichen Wärmebedarf für Vorgänge wie das Abwaschen und die Reinigung an Ort und Stelle (Cleaning in Place, CIP).Die Wiederverwendung und das Upcycling von Abwärme reduziert den Wärmebedarf aus anderen Quellen, typischerweise einem Heizkessel – der in vielen Situationen schließlich ganz abgeschafft werden kann –, und dies verbessert die Effizienz und Nachhaltigkeit des gesamten Prozesses erheblich.
Klimafreundliches Ammoniak
Wir empfehlen den Einsatz von Kältetechnik auf der Basis natürlicher Kältemittel, insbesondere Ammoniak, um die Umweltziele für den schrittweisen Ausstieg aus der Verwendung von fluorierten Gasen (F-Gasen) zu erreichen und die in die Atmosphäre abgegebenen Emissionen zu reduzieren.
Unsere Wärme- und Kältetechniklösungen unterstützen Unternehmen bei der Umstellung auf natürliche Kältemittel, um die strengeren Kühlgasvorschriften zur Verringerung der Treibhausgasemissionen (Kyoto-Protokoll) und zum Schutz der Ozonschicht (Montreal-Protokoll) zu erfüllen, indem auf die Verwendung von F-Gasen verzichtet wird. Ammoniak ist das natürliche Kältemittel schlechthin und kann leicht und schnell jene Kältemittel ersetzen, deren Verwendung eingeschränkt oder ganz eingestellt wird. Ammoniak gibt es schon seit 150 Jahren, aber dennoch ist es ein sehr modernes Kältemittel.
Ein weiterer großer Vorteil von Ammoniak ist, dass es dank seiner thermodynamischen Eigenschaften sowohl zum kostengünstigen Kühlen als auch zum Heizen verwendet werden kann. Ein System, das mit Ammoniak betrieben wird, hält in der Regel 20 Jahre oder länger, so dass Langlebigkeit kein Thema ist. Ammoniak als Material ist außerdem eine nachhaltige Lösung.
Teamarbeit wird hier großgeschrieben
Bewährte Kälte- und Wärmetechnologien können kundenspezifisch angepasst werden. So entstehen innovative Lösungen, die robust genug sind, um für einen breiten Anwendungsbereich von minus 45 Grad bis zu branchenführenden 95 Grad geeignet zu sein – ideal für den Pasteurisierungsprozess in Molkereien. Die Eiswasseranlagen von GEA sind für viele verschiedene Anwendungen geeignet, darunter Käse, Milchpulver, Ziegenmilchpulver, Joghurt, Eiscreme und mehr.
So kann quasi jede Art von Lebensmittel- oder Getränkefabrik ihre Energiekosten durch die Installation einer Wärmepumpe senken. Wie Peter Kuiper erklärt: „Fabriken brauchen immer Kühlung, wenn sie einen Sprühtrockner oder ein Pasteurisierungsgerät haben – und sobald wir die Wärmepumpe ins Spiel bringen, sparen sie eine Menge Betriebskosten. Wir machen daraus einen Kreislaufprozess, der Energieressourcen kaskadiert und wiederverwendet.
GEA steht bereits vielen, vielen Kunden zur Seite, nicht nur in der Milchwirtschaft, sondern in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie allgemein. Aber es besteht nach wie vor ein riesiges Potenzial für Tausende von Fabriken, die von Dampf auf Heißwasser umsatteln und die energiesparende Wärmepumpentechnologie nutzen, um Emissionen zu reduzieren und kurz- und langfristig Geld zu sparen.“
Unser Ziel ist es, mit unseren Kunden zusammenzuarbeiten und sie zu beraten, wie wir gemeinsam eine Kreislaufwirtschaft aufbauen können. Die Wiederverwendung und Kaskadierung von Energie im Produktionsprozess ist eine phänomenale Art und Weise, wie wir für eine bessere Welt arbeiten können. Eine nachhaltige Zukunft erfordert heute eine andere Denkweise.
Nachhaltige Engineeringlösungen
