Metoda SEnS-ible, sensownie zrównoważonego poboru energii podczas produkcji sera
11 Apr 2023
Mozzarella! Jest jednym z najpopularniejszych serów na świecie. Charakteryzuje ją stosunkowo niska zawartość tłuszczu i kalorii, dzięki czemu jest zdrowszą opcją żywieniową niż wiele innych serów. Ze względu na doskonałe właściwości po starciu i upieczeniu smakowicie urozmaica pizze, makarony i pieczywa w różnych zakątkach globu. Mozzarella zawiera ponadto wiele probiotyków, takich jak bakterie Lactobacillus casei czy Lactobacillus fermentum. Czego tu nie lubić?
Kiedy cieszymy się smaczną pizzą, łatwo zapominamy, że rozpływającą się w ustach serową posypkę stworzyła zaangażowana załoga jakiejś mleczarni. Gdy wiodący producent sera i produktów mlecznych budował w Europie Północnej nowoczesną fabrykę mozzarelli przeznaczonej na rynek pizzy, już na etapie projektowania postanowił wprowadzić unikatowe i zrównoważone rozwiązania energetyczne GEA (Sustainable Energy Solutions, SEnS). Chodziło o to, aby pomóc producentom żywności zmniejszyć ich ślad energetyczny oraz koszty robocze, jednocześnie zwiększając produktywność.
GEA jest liderem rozwiązań technologicznych dla przemysłu mleczarskiego. Przetwarzanie, generowanie ciepła i chłodzenie odpowiadają za około 60% kosztów energii, a w niektórych przypadkach nawet za więcej, dlatego zmniejszenie tych wydatków jest olbrzymim wyzwaniem dla wytwórców sera.
Gdy para z bojlerów ulatuje na dobre
Całościowa metoda SEnS rewolucjonizuje sposób integracji procesu i mediów. Wdrożenie wydajnych energetycznie rozwiązań chłodzenia i ogrzewania w fabryce sera pozwoliło spółce zrezygnować z bojlera gazowego, przejść z pary na gorącą wodę, a jednocześnie obniżyć emisje CO2. Punkt wyjścia był bardzo prosty, mówi Peter Kuiper, kierownik sprzedaży w dziale rozwiązań grzewczych i chłodniczych GEA Heating & Refrigeration: „Jak zamienić mleko w mozzarellę w sposób maksymalnie zrównoważony i wydajny?”
„Wszystko sprowadza się do inteligentnego połączenia wymogów procesowych, a także potrzeb chłodzenia i ogrzewania. Przyjęcie tej holistycznej perspektywy doprowadziło nas do podjęcia decyzji, aby już na samym początku zaplanować dodanie pompy ciepła. Pompa zamienia ciepło powstałe podczas chłodzenia w gorącą wodę o temperaturze 90°C. To zdecydowanie wystarcza do pasteryzacji zachodzącej, gdy temperatura produktu osiągnie co najmniej 76°C. Pompy ciepła przynoszą korzyść wszystkim zakładom produkcji żywności czy napojów” – Peter Kuiper, kierownik sprzedaży GEA Heating & Refrigeration
– Peter Kuiper, kierownik sprzedaży GEA Heating & Refrigeration
Do najbardziej energochłonnych procesów należą te oparte na bojlerach używanych do pasteryzacji wsadu, który jest następnie schładzany przez instalację chłodniczą. Może to skutkować olbrzymimi stratami energii. Nasz zespół SEnS doradził klientowi, że w takiej sytuacji ciepło odpadowe warto powtórnie wykorzystywać i podnosić w sposób obiegowy za pomocą pomp ciepła, a w takim układzie tradycyjne bojlery parowe okazują się rozwiązaniem przestarzałym.
Zespół Petera Kuipera ma olbrzymie doświadczenie we wdrażaniu takich instalacji z wodą lodową, ponieważ zainstalował już kilkadziesiąt tego typu systemów w serowarniach i przedsiębiorstwach z wielu innych sektorów przemysłu. W ramach współpracy dwa zespoły inżynieryjne dzieliły się najlepszymi praktykami i wiedzą ekspercką. Ponieważ nie zaangażowano żadnych wykonawców ani pośredników, komunikacja przebiegała jasno, a plany udało się wprowadzić w życie bez zbędnej zwłoki.
„Intensywnie szukali dostawcy, który ma doświadczenie zarówno w chłodnictwie, jak i inżynierii procesów, i właśnie wtedy pojawiliśmy się my. Mamy u siebie specjalistów ze wszystkich dziedzin i chociaż potrafimy współpracować z konsultantami (i często to robimy), bezpośredni kontakt z zespołem klienta okazał się w tym przypadku niezwykle korzystny, ponieważ pozwolił nam wspólnymi siłami pracować, wprowadzać innowacje oraz dążyć do najlepszego rezultatu”.– Peter Kuiper, kierownik sprzedaży w GEA Heating & Refrigeration
– Peter Kuiper, kierownik sprzedaży w GEA Heating & Refrigeration
Metoda SEnS-ible, sensownie zrównoważonego poboru energii
Nasza zintegrowana instalacja do chłodzenia i ogrzewania jest wyposażona w kilka sprężarek chłodzących oraz dwie pompy ciepła, z których każda ma moc 2,5 megawatów. Ciepło wytworzone podczas schładzania mleka do 4°C jest ponownie wykorzystywane w procesie pasteryzacji.
Jest zatem jasne, że inwestycja w zrównoważenie i wydajność energetyczną przynosi korzyści. Partnerzy muszą jednak przyjąć zintegrowane podejście do procesu produkcji oraz wymogów energetycznych. Firma musi oczywiście ocenić, która inwestycja oferuje najszybszy zwrot, ale SEnS pozwala skonfigurować instalację w najlepszy możliwy sposób, z uwzględnieniem wydajności energetycznej, emisji CO2 oraz całkowitego kosztu użytkowania.
Przejście z bojlera zasilanego paliwem kopalnym na pompy ciepła pozwala wydajnie wykorzystywać ciepło odpadowe do produkcji sera. Ponieważ aktualne ceny energii rosną, inwestycja zwraca się szybciej niż kiedykolwiek – czasami nawet przed zakończeniem prac instalacyjnych!
Zrównoważone rozwiązania
SEnS obejmujetrzyetapowe podejście do zrównoważenia w przemyśle mleczarskim: są to redukcja, powtórne wykorzystanie i upcykling energii, wody oraz strumieni produktów ubocznych. Pierwszy poziom polega na używaniu maszyn o najwyższej wydajności, na przykład wirówek z napędem bezpośrednim czy silników IE4 z napędem o zmiennej częstotliwości do pomp i sprężarek, a także na optymalizacji procesów w celu zminimalizowania poboru energii poprzez zrewidowanie żądanych temperatur zarówno chłodzenia, jak i ogrzewania.
Drugi etap polega na ponownym wykorzystaniu energii poprzez kaskadowanie maksymalnej liczby bezpośrednio zderzanych ze sobą strumieni ciepła i zimna. Przykładowo ciepło generowane w serwatce podczas produkcji sera można wykorzystać do wstępnego podgrzania surowego mleka przed pasteryzacją. Kolejnym dużym strumieniem energii, który można powtórnie wykorzystać, jest uwolnione z instalacji chłodniczej ciepło wcześniej oddane do atmosfery.
Upcykling polega na podniesieniu temperatury ciepła odzyskanego z instalacji chłodzącej z 35°C do 90°C, aby ponowne wykorzystać je do produkcji przy wyższej temperaturze. Właśnie do tego zadania doskonale nadaje się pompa ciepła.
Na pewnym etapie procesu przetwarzania żywności nierzadko wymagane jest chłodzenie, ale jednocześnie istnieją konkretne potrzeby dotyczące generowania ciepła w celu przeprowadzania operacji takich jak mycie czy czyszczenie w miejscu (CIP).Ponowne użycie i upcykling energii odpadowej zmniejszają zapotrzebowanie na ciepło pochodzące z innych źródeł, zazwyczaj z bojlera – z którego w wielu sytuacjach można całkowicie zrezygnować – a to znacząco poprawia wydajność i poziom zrównoważenia całego procesu.
Amoniak przyjazny dla klimatu
Zalecamy używać systemów chłodzenia opartych na naturalnych czynnikach chłodniczych, zwłaszcza takich jak amoniak, ponieważ pomagają one zrealizować cele środowiskowe dotyczące wycofywania gazów fluorowanych (F-gazów) oraz przyczyniają się do obniżenia skali zanieczyszczeń trafiających do atmosfery.
Nasz dział ds. technologii ogrzewania i chłodzenia pomaga firmom przechodzić na czynniki naturalne, a tym samym dostosowywać się do wymogów coraz bardziej restrykcyjnych rozporządzeń o gazach chłodniczych w celu obniżania emisji gazów cieplarnianych (Protokół z Kioto) oraz ochrony warstwy ozonowej (Protokół montrealski) poprzez wycofanie F-gazów. Amoniak jest naturalnym czynnikiem pierwszego wyboru i może łatwo i szybko zastąpić czynniki, które zostały objęte obostrzeniami lub całkowicie wycofane. Istnieje od około 150 lat, ale jednocześnie jest bardzo nowoczesnym czynnikiem chłodniczym.
Kolejną ogromną zaletą amoniaku jest fakt, że dzięki swoim właściwościom termodynamicznym może być stosowany zarówno do taniego chłodzenia, jak i ogrzewania. Typowa żywotność systemu amoniakalnego to 20 lat lub dłużej, a zatem długowieczność jest w tym przypadku gwarantowana. Amoniak jako materiał jest też rozwiązaniem zrównoważonym.
Kluczem jest współpraca
Sprawdzone technologie chłodzenia i ogrzewania można dopasowywać, tworząc innowacyjne rozwiązania, które z pewnością sprawdzą się w szerokim zakresie temperatur — od -45°C do najczęściej stosowanej w przemyśle temperatury 95°C, idealnej dla pasteryzacji w mleczarni. Instalacje wody lodowej od GEA są przydatne w wielu różnych zastosowaniach, takich jak produkcja sera, krowiego mleka w proszku, koziego mleka w proszku, jogurtów, lodów oraz wielu innych artykułów.
Zasadniczo każdy zakład produkcji żywności i napojów może obniżyć koszty energii poprzez instalację pompy ciepła. Jak wyjaśnia Peter Kuiper: „Wszystkie fabryki, w których pracuje suszarka rozpyłowa albo pasteryzator, potrzebują systemu chłodzenia – a kiedy wprowadzamy pompę ciepła, koszty operacyjne firmy w dużym stopniu spadają. Tworzymy proces obiegowy działający na zasadzie intensyfikowania i ponownego wykorzystywania zasobów energetycznych.
GEA pozostaje w bliskiej współpracy z wieloma dotychczasowymi klientami, nie tylko w przemyśle mleczarskim, ale też innych gałęziach produkcji napojów i żywności. Wciąż istnieje jednak olbrzymi potencjał dla tysięcy kolejnych fabryk, które mogą przejść z pary na gorącą wodę i wykorzystać technologię pomp ciepła, aby ograniczyć emisje i zaoszczędzić pieniądze w perspektywie długo- i krótkoterminowej”.
Naszym celem jest współpraca z klientami i doradzanie im, w jaki sposób wspólnie budować jeszcze efektywniejszą gospodarkę obiegową. Możliwość ponownego użycia i zintensyfikowania energii w procesie produkcyjnym to wspaniały sposób, dzięki któremu możemy projektować lepszy świat. Zrównoważona przyszłość wymaga dziś zupełnie odmiennego sposobu myślenia.
Sustainable Engineering Solutions (Zrównoważone rozwiązania inżynieryjne)
