チーズ製造におけるエネルギー使用に対する SEnS-ible のアプローチ
11 Apr 2023
モッツァレラチーズ！モッツァレラは世界で最も人気のあるチーズのひとつで、脂肪分やカロリーが比較的低いため、他の多くのチーズよりもヘルシーな選択肢となります。すりおろしたり、焼いたりすることができるので、世界中のピザやパスタ、ベーカリー製品の救世主となっています。モッツァレラには、ラクトバチルス・カゼイやラクトバチルス・ファーメンタムといったプロバイオティクスも含まれています。これは嬉しいですね。
美味しいピザを楽しんでいると、工場とどこかの情熱的な専門家チームがその食欲をそそるチーズのトッピングを作成したことを忘れてしまいがちです。チーズと乳製品のトップメーカーが、ピザ市場向けのモッツァレラチーズを生産するために北ヨーロッパに最新鋭の施設を建設した際、設計段階で GEA 独自の持続可能なエネルギーソリューション（SEnS）が導入されました。これは、食品加工業者がエネルギーフットプリントとランニングコストを削減しながら、生産性を向上させるのに特に役立ちました。
GEA は乳製品産業向けのテクノロジーソリューションの最前線にいます。加工、加熱、そして冷却工程が総エネルギーコストの約60%（場合によってはそれ以上）を占めるため、これらのコストを削減することはチーズ製造業者にとって大きな推進力になります。
蒸気が発生しないボイラー
SEnS の包括的なアプローチは、プロセスとユーティリティの統合に革命をもたらします。チーズ工場にエネルギー効率の高い冷却・加熱ソリューションを導入したことで、同社はガスボイラーを廃止し、蒸気から温水に移行することができ、CO2 排出量を削減することができました。「出発点は非常にシンプルでした」GEA の加熱・冷却部門のセールスマネージャーであるピーター・カイパーは語ります。「できるだけ持続可能かつ効率的に、牛乳をモッツァレラチーズにするにはどうしたらよいか、です」
「それは全てプロセス要求と冷却・加熱要件間のスマート統合に関係しています。このような全体的な観点から、最初から追加のヒートポンプを計画に含めることを決定しました。これは、冷却プロセスから放出される熱を90℃の温水に変換するものです。76℃以上の製品温度で行われる低温殺菌には充分な温度です。どのような食品・飲料工場でも、ヒートポンプの使用は有益です」- GEA 加熱・冷却部門セールスマネージャー、ピーター・カイパー
- GEA 加熱・冷却部門セールスマネージャー、ピーター・カイパー
熱需要が最も大きいのは、ボイラーで製品を低温殺菌し、その後、冷凍設備で再び冷却するプロセスです。その結果、大量のエネルギーを浪費する可能性があります。当社の SEnS チームは、このような状況において、廃熱をヒートポンプを使って循環型プロセスで再利用し、アップサイクルすることで、古い蒸気発生ボイラーを廃止することができるとクライアントにアドバイスしました。
ピーター・カイパーのチームは、このような氷水設備の設置に非常に精通しており、チーズ工場やその他の多くの産業で数多くの実績があります。2つのエンジニアチームが協力し、ベストプラクティスと専門知識を共有しました。請負業者や他の中間業者を介さないため、コミュニケーションは明確で、計画はスムーズに実行に移されました。
「彼らは冷凍とプロセスの両方の経験を持つサプライヤーを本当に望んでいました、そしてもちろんそれが私たちの出番です。 私たちはすべての専門家を1つの屋根の下に集めています。コンサルタントと協力して作業することはできますが(そしてこれまでもそうしてきました)、ここではお客様のチームと直接連絡を取ることができたことは非常に有益でした。そうすれば、共同で革新を行い、最高の結果を得ることができます。」- GEA 加熱・冷却部門セールスマネージャー、ピーター・カイパー
- GEA 加熱・冷却部門セールスマネージャー、ピーター・カイパー
エネルギー使用に対する SEnS-ible のアプローチ
当社の冷却・加熱統合プラントには、数台の冷却コンプレッサーと2台のヒートポンプがあり、それぞれが2.5メガワットの容量を備えています。牛乳を4℃まで冷却する際に発生する熱は、低温殺菌工程で再利用されます。
持続可能性とエネルギー効率に投資することが有益であることは明らかです。しかし、パートナーは、製造工程とエネルギー要件に対する統合的なアプローチを積極的に受け入れる必要があります。もちろん、企業はどの投資が最も迅速な利益をもたらすかを常に検討する必要がありますが、SEnS のサポートがあれば、エネルギー効率、CO2排出量、TCO コスト（総保有コスト）を考慮して、可能な限り最良の方法でプラントを設置することができます。
化石燃料を使用するボイラーからヒートポンプに切り替えることで、チーズ製造のための廃熱を効率的に利用できるようになりました。エネルギー価格が高騰している現在、投資回収に要する時間はかつてないほど速く、場合によっては設置に要する時間よりも速くなることもあります！
持続可能なソリューション
SEnS は、乳業における持続可能性のために、エネルギー、水、残留物の観点から、削減、再利用、アップサイクルの3段階のアプローチを提案しています。1つ目は、直接駆動遠心分離機、ポンプやコンプレッサーの周波数ドライブ付き IE4 モーターなど最高効率の機器を使用し、冷温両面での必要な温度を再考することでエネルギー使用量を最小限に抑えるようプロセスを最適化することです。
第二段階は、できるだけ多くのホットフローとコールドフローを直接対流させることで、エネルギーを再利用することです。例えば、チーズ製造時に発生する乳清の熱は、低温殺菌前の生乳の予熱に利用することができます。再利用できるもう1つの大きなエネルギーストリームは、冷却プラントから放出される熱で、以前は大気中に放出されていたものです。
アップサイクルとは、冷却プラントから放出される熱を35℃から90℃まで上昇させ、より高い温度で製造工程に再利用できるようにすることです。これこそ、ヒートポンプに最適な作業なのです。
食品加工アプリケーションの大部分は、プロセスのある時点で冷凍を必要としますが、洗浄や定置洗浄（CIP）などの作業にも大きな熱需要があります。廃棄物エネルギーを再利用し、アップサイクルすることで、他の熱源、例えばボイラー（多くの場合、最終的には完全に廃止することができます）から必要とされる熱量を減らすことができ、これにより、プロセス全体の効率と持続可能性を大幅に向上させることができます。
気候にやさしいアンモニア
私たちは、自然冷媒、特にアンモニアを中心に設計された冷凍技術の使用を推奨しています。これは、フッ素系ガス (Fガス) の使用廃止という環境目標を達成し、大気への排出を削減するのに貢献しています。
弊社の加熱・冷蔵ソリューションは、各企業が天然冷媒に切り替え、より厳しい冷却ガス規制を満たし、Fガスの使用を停止することにより温室効果ガスの放出量を削減し (京都議定書)、オゾン層を保護する (モントリオール議定書) お手伝いをしています。アンモニアは頼りになる天然冷媒であり、制限された、あるいは使用停止となった冷媒に、簡単かつ速やかにとって代わりつつあります。150年前から存在するものですが、同時に非常に近代的な冷媒でもあります。
アンモニアのもうひとつの大きな利点は、その熱力学的性能により、低コストの冷却と加熱の両方に利用できることです。アンモニアで動作するシステムは、通常20年以上使用できるので、寿命は問題になりません。素材としてのアンモニアは、持続可能なソリューションでもあります。
コラボレーションが鍵
当社の実績ある冷却および加熱技術は、革新的なソリューションを提供するために調整が可能です。マイナス45度から、業界をリードする95度までの幅広い用途に適合する堅牢性を備えており、従って、乳製品の殺菌処理の需要などに理想的です。GEA の氷水設備は、チーズ、粉ミルク、山羊粉ミルク、ヨーグルト、アイスクリームなど、さまざまな用途をカバーしています。
基本的に、食品・飲料工場であれば、ヒートポンプを導入することでエネルギーコストを削減することができます。ピーター・カイパーは次のように説明します。「噴霧乾燥機や低温殺菌装置を導入している工場では、常に冷凍機が必要です。ヒートポンプを導入することで、運用費を大幅に削減することができます。エネルギー資源を連鎖させ、再利用する、循環型のプロセスにするのです。」
「GEA は、乳製品だけでなく、食品・飲料全般の多くの既存顧客と非常に密接な関係にあります。しかし、さらに何千もの工場が蒸気から温水に切り替え、この省エネヒートポンプ技術を使用することで、短期的にも長期的にも排出量の削減とコスト削減を実現できる大きな可能性を秘めているのです。」
私たちの目標は、お客様と協力し、より循環型の経済を構築するために、どのように協力できるかをアドバイスすることです。製造工程でエネルギーを再利用し、カスケード接続できるようにすることは、より良い世界を実現するために私たちができることです。持続可能な未来には、現在とは異なる考え方が必要なのです。
持続可能な工学ソリューション
