SEnS, een verstandige benadering van energieverbruik in de kaasproductie
11 Apr 2023
Mozzarella! Het is een van de populairste kazen ter wereld, bevat relatief weinig vet en calorieën, en is daarom een gezondere optie dan veel andere kazen. Het is met zijn uitstekende rasp- en bakeigenschappen de smaakmaker van pizza's, pastagerechten en bakkerswaren over de hele wereld. Mozzarella bevat ook probiotica, zoals de bacterie Lactobacillus casei en Lactobacillus fermentum. Wat is daar nou niet lekker aan?
Wanneer je van een heerlijke pizza geniet, vergeet je al gauw dat ergens een fabriek en een gepassioneerd team van specialisten verantwoordelijk is voor de creatie van deze heerlijke kaastopping. Toen een topkaas- en zuivelproducent een state-of-the-art faciliteit in Noord-Europa bouwde, speciaal voor de productie van mozzarella voor de pizzamarkt, werden GEA’s unieke Sustainable Engineering Solutions (SEnS) ingezet in de ontwerpfase. Dit was specifiek om de voedselverwerker te helpen om zijn energieverbruik en bedrijfskosten te verlagen, en tegelijkertijd de productiviteit te verhogen.
GEA is een voorloper op het gebied van technologische oplossingen voor de zuivelindustrie. Verwerking, warmteproductie en koeling beslaan ongeveer 60% van de energiekosten, en in sommige gevallen nog meer, dus is het verlagen van deze kosten een enorme drijfveer voor kaasmakers.
Boilers die hun beste tijd gehad hebben
De holistische SEnS-benadering revolutioneert de integratie van proces en utiliteiten. Dankzij de invoering van energie-efficiënte koel- en verwarmingsoplossingen voor de kaasfabriek, kon het bedrijf een gasboiler afdanken, overgaan van stoom op heet water, en op die manier de CO2-emissies verlagen. Het startpunt was heel eenvoudig, aldus Peter Kuiper, Heating & Refrigeration Sales Manager bij GEA: “Hoe zetten we melk zo duurzaam en efficiënt mogelijk om in mozzarella?”
“Alles draait om slimme integratie van de procesbehoeften en de vereisten op het gebied van koeling en verwarming. Deze holistische instelling leidde tot de beslissing om de plannen direct vanaf het begin uit te breiden met een warmtepomp. Deze zet de warmte die uit het koelproces vrijkomt om in heet water van 90°C. Meer dan genoeg voor pasteurisatie, die plaats heeft bij een producttemperatuur van minimaal 76°C. Elke voedingsmiddelen- of drankenfabriek kan zijn voordeel doen met warmtepompen.”- Peter Kuiper, Sales Manager bij GEA Heating & Refrigeration
- Peter Kuiper, Sales Manager bij GEA Heating & Refrigeration
Processen waarvoor boilers worden gebruikt om producten te pasteuriseren, die vervolgens weer worden afgekoeld door een koelinstallatie, vergen zeer veel warmte. Dit kan leiden tot een enorme energieverspilling. Ons SEnS-team adviseerde onze klant dat afvalwarmte in dergelijke situaties in een kringloop in het proces kan worden hergebruikt en geüpcycled met gebruik van warmtepompen, waardoor de oude stoomgenererende boiler overbodig werd.
Het team van Peter Kuiper is enorm bedreven in de installatie van deze ijswaterinstallaties waarvan ze er al tientallen in kaasfabrieken en vele andere sectoren op hun naam hebben staan. De twee ingenieursteams werkten samen, en deelden beste praktijken en expertise. Zonder aannemers of andere betrokken tussenpersonen was de communicatie helder en werden plannen zonder enige poespas uitgevoerd.
“Ze wilden echt een leverancier met ervaring in zowel koeling als verwarming, en dus deden wij onze intrede. Al onze specialisten zitten onder één dak en hoewel we wel met consultants kunnen werken (en dit ook vaak hebben gedaan), was het in dit geval enorm gunstig om direct contact met het team van de klant zelf te hebben, zodat we samen konden innoveren en aan de beste resultaten konden werken.”- Peter Kuiper, Sales Manager at GEA Heating & Refrigeration
- Peter Kuiper, Sales Manager at GEA Heating & Refrigeration
SEnS, een verstandige benadering van energieverbruik
Onze geïntegreerde koel- en verwarmingsinstallatie bevat verschillende koelcompressors en twee warmtepompen, elk met een capaciteit van 2,5 MW. De warmte die wordt gegenereerd door de melk tot 4°C te koelen, wordt hergebruikt in het pasteurisatieproces.
Het is duidelijk dat investeren in duurzaamheid en energie-efficiëntie gunstig is. Partners moeten echter bereid zijn een geïntegreerde aanpak van het productieproces en de energievereisten te omarmen. Een bedrijf moet natuurlijk altijd afwegen welke investering het snelst iets oplevert, maar met SEnS-ondersteuning kan een installatie op de best mogelijke manier worden opgesteld met inachtneming van energie-efficiëntie, CO2-emissies en TCO-kosten.
Van een boiler op fossiele brandstoffen overstappen op warmtepompen garandeert een efficiënt gebruik van afvalwarmte voor het maken van kaas. Nu de huidige energieprijzen almaar stijgen, is de investering sneller terugverdiend dan ooit; soms zelfs nog sneller dan de tijd die nodig is voor de installatie zelf!
Duurzame oplossingen
SEnS biedteen driefasige benadering van duurzaamheid voor de zuivelindustrie: reduceren, hergebruiken en upcyclen van energie, water en reststromen. De eerste fase is om apparatuur met de grootste efficiëntie te gebruiken, zoals centrifuges met directe aandrijving, IE4-motoren met frequentieaandrijvingen voor pompen en compressoren, en processen optimaliseren om het energieverbruik te minimaliseren door de vereiste temperaturen aan zowel de koude als de warme zijde te heroverwegen.
De tweede fase is om energie te hergebruiken door zoveel mogelijk hete en koude stromen te cascaderen, voor zover mogelijk direct tegen elkaar. Zo kan de warmte in de wei die tijdens het maken van de kaas wordt gegenereerd, worden gebruikt om rauwe melk voor te verwarmen voor pasteurisatie. Een andere grote energiestroom die kan worden hergebruikt, is de warmte die vrijkomt uit de koelinstallatie die voorheen in de atmosfeer verdween.
Bij upcyclen wordt de temperatuur van de hergebruikte warmte van de koelinstallatie verhoogd van 35°C tot 90°C, zodat het op een hogere temperatuur weer in het productieproces kan worden toegepast. Warmtepompen zijn hier uitermate geschikt voor.
De meeste toepassingen in de voedselverwerking vereisen ergens in het proces koeling, maar ze vergen ook enorm veel warmte voor activiteiten als een grondige reiniging en reiniging ter plaatse (CIP).Door afvalenergie te hergebruiken en upcyclen is minder warmte vereist uit andere bronnen, meestal een boiler – die in veel gevallen uiteindelijk volledig kan worden verwijderd – wat de efficiëntie en duurzaamheid van het hele proces enorm verbetert.
Klimaatvriendelijke ammoniak
We raden het gebruik van een koeltechnologie aan die is ontwikkeld rondom natuurlijke koudemiddelen, en dan vooral ammoniak, om te helpen om aan de milieudoelstellingen te voldoen en het verbruik van gefluoreerde gassen (F-gassen) geleidelijk af te schaffen, en om te helpen de emissies die in onze atmosfeer worden gepompt, te verlagen.
Onze verwarmings- en koeloplossingen helpen bedrijven bij het overstappen op natuurlijke koudemiddelen. Door geen f-gassen meer te gebruiken, kunnen ze voldoen aan de strengere koelgasverordeningen inzake de uitstoot van broeikasgassen (Kyoto-protocol) en bescherming van de ozonlaag (Montreal-protocol). Ammoniak is het ideale natuurlijke koudemiddel, een gemakkelijke en snelle vervanger voor koudemiddelen die ondertussen verboden zijn of uitgefaseerd moeten worden. Het is al zo’n 150 jaar beschikbaar en toch is het een uiterst modern koudemiddel.
Een ander groot voordeel van ammoniak is dat het, dankzij de thermodynamische eigenschappen ervan, kan worden gebruikt voor zowel goedkope koeling als verwarming. Een systeem dat op ammoniak draait, gaat meestal 20 jaar of meer mee, dus een lange levensduur is geen enkel probleem. Ammoniak als materiaal is ook een duurzame oplossing.
Samenwerking is de sleutel
Beproefde koel- en verwarmingstechnologie kan innovatieve maatwerkoplossingen bieden. Deze zijn voldoende robuust voor vele verschillende toepassingen, van -45 graden tot een toonaangevende temperatuur van 95 graden, ideaal voor het pasteurisatieproces in een zuivelfabriek. De ijswaterinstallaties van GEA zijn voor vele verschillende toepassingen gebruikt, waaronder kaas, melkpoeder, geitenmelkpoeder, yoghurt, ijs enz.
In principe kan ieder type voedingsmiddelen- of drankenfabriek de energiekosten verlagen door een warmtepomp te installeren. Peter Kuipers licht toe: “Fabrieken met een sproeidroger of pasteuriseur hebben altijd koeling nodig, maar ook wanneer we een warmtepomp brengen die hen veel bedrijfskosten zal besparen. We maken er een circulair proces van, door energiebronnen te cascaderen en hergebruiken.
“GEA zit heel dichtbij heel veel bestaande klanten in de buurt, niet alleen in de zuivelindustrie, maar meestal ook in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie. Maar er is nog veel potentieel voor nog duizenden andere fabrieken om over te schakelen van stoom naar heet water, en deze energiebesparende warmtepomptechnologie te gebruiken om emissies te verlagen en geld te besparen, zowel op korte als lange termijn.”
Ons doel is om met klanten samen te werken en hen te adviseren over hoe we samen kunnen werken aan een betere circulaire economie. Energie in productieprocessen hergebruiken en cascaderen, is een geweldige vorm van ‘engineering for a better world’. Een duurzame toekomst vereist tegenwoordig een andere manier van denken.
Duurzame engineering-oplossingen
