20 Ocak 2025
Mühendislik inovasyonu, genellikle kademeli artan kazanımlar şeklindedir. Ara sıra da bir atılım şeklindedir. Örnek olarak: Çamaşır makinesi. Eylül 2022 tarihinde piyasaya sunulan iki yeni GEA yazılım çözümü, gelenekleri alt üst ediyor ve kaynak-yoğun membran filtreleme prosesinde benzer şekilde dramatik verimlilik kazançları sağlıyor.
Peynir altı suyu proteininin kaderi yıllar içinde değişmiştir. Bin yıl boyunca, çoğunlukla peynir yapım sürecinin bir atık ürünü olarak kabul gördü. Ama artık değil. Bugün, hem genç hem de yaşlı tüketiciler tarafından kas geliştirme, kilo kontrolü ya da kemik, bağışıklık ve cilt sağlığını destekleme gibi konularda biyo-yararlanım proteini kaynağı olarak ödüllendirilmektedir. Talep oldukça artmıştır. 2022 itibariyle, küresel peynir altı suyu proteini pazarı yaklaşık 20 milyar $ değerine ulaşmış ve 2032’ye kadar da iki katına çıkması beklenmektedir.
GEA’nın Smart Filtration CIP and Flush yazılımı, GEA Membran Filtreleme ünitesi (ters osmoz) dahilindeki temizlik proseslerini optimize eden dijital çözümlerdir. (Görsel: GEA)
2020 yılından itibaren, GEA’nın Membran Filtreleme Teknolojileri Yeterlik Merkezinden bir ekip ile birlikte GEA mühendisleri Nils Mørk ve David Mikkelsen, membran temizliği sırasında ihtiyaç duyulan su ve elektriği büyük ölçüde azaltan bir çift dijital çözüm geliştirmeye başladı. Her iki çözüm için de patentler şu anda beklemededir. Mørk gülümseyerek “Sanırım bir çamaşır makinesinden ilham aldığımızı söyleyebilirsiniz,” diyor. Günümüzün enerji verimli çamaşır makineleri, çamaşırları sürekli çalkalamak yerine, güç tasarrufu sağlamak için dinlenme aralıklarına imkan tanımaktadır; öngörülen işlevselliğe benzer bir yaklaşım, ekibin standart CIP prosesinin yerini alan Smart Filtration CIP çözümünü keşfetmesini sağladı. Mørk, “Filtreleme membranlarını temizleme işlemi on yıllarca boyunca en iyi mekanik yıkama için yüksek parçalayıcı kuvvetleri ve güçlü durulama akışı sağlayacak şekilde membranlar boyunca sürekli maksimum basınç uygulanmasından ibaretti,” diye açıklıyor. “Etkili ve eksiksiz bir temizlik için, sürekli yüksek parçalama kuvvetinin gerektiği algısına meydan okuduk.” Elde ettikleri sonuç, basınç pompalarını sürekli çalıştırmak yerine onları titreştirmek için yazılım kullanmak oldu. “Görünen o ki, çok daha az elektrik gücü tüketirken CIP prosesinin etkinliğini de koruyabiliyoruz.”
GEA’nın Membran Filtreleme Teknolojileri Yeterlik Merkezinden bir ekip, Smart Filtration CIP and Flush yazılımını geliştirmek için bir araya geldi. (Görsel: GEA)
Önemli ölçüde demek yetersiz kalabilir. Aynı temizlik verimi için, Smart Filtration CIP yazılımı enerji girdisini %46’ya kadar azaltmaktadır. Günde bir kez CIP işlemi uygulayan büyük bir peynir altı suyu proteini üretim tesisi için bu, günde 400 kWs’e ve yılda yaklaşık 150.000 kWs’e kadar enerji tasarrufu anlamına geliyor ki bu da Almanya’da yaklaşık 40 haneye bir yıl boyunca enerji sağlamak için yeterlidir.
Dahası, temizleme döngülerinin titreştirilmesi, sıcaklıkları korumak için daha az enerji gerektirir, bu da CIP sırasında çok daha az soğutma suyunun gerekmesi demektir. GEA’nın Membran Filtreleme Teknolojileri Teknik Satış Müdürü Mads Bjerre Andersen, “Eğer 400 kilowatt eklemezseniz, 400 kilowatt ısı çıkarmak zorunda da kalmazsınız,” diyor. “Bu, verimlilik kazançlarına başka harika bir örnektir ve operasyonel giderlerimiz (OPEX) rakiplerimize göre artık çok daha düşük olduğundan, müşterilerin geri döndüğünü ve GEA çözümlerini tercih ettiğini görmekteyiz.”
Smart Filtration CIP ile birlikte kullanılan bir diğer yazılım, filtreleme ekipmanının yıkanması sürecini yöneten Smart Filtration Flush’tır. “Geleneksel yaklaşım, kullanılan su hacmine bağlı olarak yıkama işleminin uzunluğunu belirlemektir. Bu, geçmiş verilerine dayanıyor, dolayısıyla bir yaklaşım olarak kalıyor ve optimal da değil” diye açıklıyor Mikkelsen. Modern sensör teknolojisi sayesinde, ekibin yeni yazılımı, ürün özelliklerini gerçek zamanlı olarak ölçüyor, dolayısıyla her bir proses akışının tam olarak ne zaman yeterince yıkandığını operatörler biliyor. Sonuçlar elde edilir edilmez proses kapanır. Mikkelsen, “Yıkama süresi ve su hacmi, kullanılan suyun hacmini değil, gerçek hat-içi ölçümleri esas alarak optimize edilir,” diye ekliyor.
Sonuçlar burada da etkileyici. Yazılım, CIP sırasında tatlı su tüketimini geleneksel membran filtreleme sistemlerine kıyasla %52’ye kadar azaltıyor. Mikkelsen, “Bir tipik süt ürünleri peynir altı suyu proteini konsantrasyon prosesi, birbiri ile bağlantılı iki ila dört filtreleme tesisi gerektirir ki bu da temizleme işlemi başına 100.000 litreden fazla suya ihtiyaç duyabilen bir tesis olur,” diye açıklıyor. “Günümüzde, tesis testlerinden biliyoruz ki bu tür büyük tesislerde temizlik işlemi başına 50.000 litreye kadar, küçük üretimlerde ise CIP başına 500 ila 700 litreye kadar su tasarrufu sağlayabilmekteyiz.” Yazılımı kullanarak, tek bir büyük tesis günde 100.000 litreye kadar ve yılda yaklaşık 36 milyon litreye kadar su tasarrufu sağlayabilir, bu da Almanya’da yaklaşık 400 haneye yetecek bir miktardır. Mikkelsen, “Daha etkin yıkama, CIP için daha az zaman harcanması gerektiği anlamına da geliyor, bu da üretim süresinin artması anlamına gelir” diyor. “Daha az su girdisi ayrıca, atık su sistemi üzerinde daha düşük hidrolik yük anlamına geliyor.”
Kuzey Almanya’daki Ammerland mandırası, diğer ürünlerinin yanı sıra günde 400 metrik tondan fazla peynir üretmektedir.
Bu atılım, GEA’nın Misyon 2030 stratejisinin ana hedeflerinden biri olan kaynak-tasarrufu inovasyonunu gerçekleştirmek için, dijitalleşmenin gücünü göstermenin en önemli örneğini sunmaktadır. Bu tür kaynak tasarrufları, genellikle kademeli verim artışları şeklinde gerçekleşir; bu durumda, buna bir atılımdan fazlası diyebiliriz. Mikkelsen, “Bazen bizim bulduğumuz gibi bir çözüm bulursunuz ve sadece mevcut proseslere eleştirel bir şekilde bakarak çok daha az güç ve suyla çalışabileceğinizi anlarsınız” diyor. “Ve dijitalleşme bizim için bir hediye oldu. Pompalardan, debimetrelerden ve diğer proses cihazlarından çok daha fazla bilgi alıyor, farklı hızların ve farklı pompaların güç ve su tüketimi üzerindeki gerçek etkisini öğreniyoruz. Bu, prosesle ilgili tahmin işlerini ortadan kaldırdı ve müşterilerimiz için maliyet kaynağı etkinliğini artırmada muazzam bir kaldıraç gücü sağladı.”
GEA ekibi bir süre önce CIP ve Flush yazılımını kuzey Almanya’daki Ammerland süt ürünleri tesisine kurdu. Dünyanın en büyük, en modern süt ürünleri kooperatiflerinden birisi olan Ammerland, günde 400 metrik ton peynir, 60 metrik ton tereyağı ve 160 metrik ton süt tozu üretiyor ve ürünlerinin yarısını 60’ı aşkın ülkeye ihraç ediyor. Nisan 2024’te, Ammerland’ın Wiefelstede üretim tesisi, membran filtreleme temizliğini optimize etmek amacıyla GEA’nın Smart Filtration CIP and Flush yazılımını üç membran filtreleme tesisine retrofit olarak kurdu. Buna, GEA harici bir tedarikçiden alınan bir membran filtreleme tesisi de dahildi. Kasım 2024 itibariyle Ammerland, CIP prosesi için su kullanımını %48, enerji tüketimini de %77’ye varan oranda azalttı.
“Tüm dünyada faaliyette olan çapraz akışlı membran filtreleme tesislerinin sayısını düşünün. Güç tüketiminde ve çevresel etkide toplam azalma potansiyeli çok büyük” diyor Mørk ve ekliyor: “´Bu dijital çözümün enerji tüketimi üzerinde nasıl bu kadar büyük bir etki yarattığını görmek harika.”