Omezené zdroje energie a surovin často nutí průmyslová odvětví hledat inovativní způsoby, jak zvýšit efektivitu a snížit provozní náklady. Odvětví výroby mléčných výrobků není výjimkou – čtěte dál a zjistěte, jak tepelná čerpadla pomáhají potravinářským firmám přehodnotit jejich přístup k řízení tepelné energie.

Rozsah a energetické náklady evropského mlékárenského průmyslu
Evropská unie je světovou velmocí v oblasti výroby mléčných výrobků. Podle nejnovějších údajů Eurostatu vyprodukovala EU v roce 2024 impozantních 161,8 milionů tun syrového mléka. Přeměna tohoto syrového mléka na bezpečné a vysoce kvalitní spotřební výrobky, na které se spoléháme, jako je pitné mléko, jogurty a sýry, vyžaduje dodavatelský řetězec s velmi vysokou energetickou náročností.

Ohromné množství energie použité při výrobě mléčných výrobků připadá na tepelné procesy. V typických zařízeních na zpracování mléka se přibližně 70 % celkového příkonu energie spotřebuje ve formě tepla, které bylo v minulosti dodáváno spalováním paliv.

Vzhledem k tomu, že EU usiluje o dosažení klimatické neutrality do roku 2050, stojí mlékárenský průmysl před zásadní výzvou: jak oddělit své nezbytné tepelné procesy od fosilních paliv, aby radikálně snížil emise uhlíku, aniž by ohrozil bezpečnost výrobků nebo zvýšil provozní náklady.

Zpátky k základům: ohřev a chlazení při výrobě mléka
Cesta od syrového mléka k mléčným výrobkům připraveným k prodeji vyžaduje přesnou a přísně regulovanou kontrolu teploty. Jak průmyslové ohřev, tak chlazení jsou základem bezpečnosti výrobků a jejich trvanlivosti:
• Počáteční chlazení: Ihned po nadojení na farmě musí být syrové mléko rychle ochlazeno na teplotu pod 4 °C, aby se zabránilo růstu bakterií.
• Pasterizace: Ve zpracovatelském závodě je nejběžnější tepelnou úpravou krátkodobá pasterizace při vysoké teplotě (HTST). Ta vyžaduje ohřátí mléka na přibližně 72 °C až 75 °C po dobu 15 sekund, načež následuje okamžité a rychlé ochlazení zpět na teplotu pod 7 °C.
• Pokročilé tepelné úpravy: Pro prodloužení trvanlivosti nebo výrobu mléka ultra vysokoteplotního (UHT) je produkt před rychlým ochlazením vystaven krátkému, intenzivnímu zahřívání na teplotu mezi 135 °C a 140 °C.

Tradičně jsou tyto nezbytné extrémní teploty řešeny zcela oddělenými systémy. Zpracovatelské závody obvykle využívají kotle na fosilní paliva (většinou zemní plyn) k výrobě páry nebo horké vody pro ohřev a samostatné elektrické chladiče k zajištění studené vody potřebné pro chlazení

Tento nesouvislý přístup je ze své podstaty neefektivní; chladič odvádí teplo z mléka a vypouští ho do atmosféry jako odpad, zatímco kotel současně spaluje fosilní paliva k vytvoření nového tepla.

Výhoda tepelného čerpadla: přeměna odpadu na zdroj energie
Aby splnil cíle v oblasti udržitelnosti a účinnosti, odklání se mlékárenský sektor od oddělených systémů pro ohřev a chlazení. Řešením je integrace, konkrétně zavedení průmyslového tepelného čerpadla k recyklaci tepelné energie.

Tepelné čerpadlo je technologie, která pracuje na základě termodynamického cyklu (odpařování, komprese, kondenzace a expanze) s využitím speciálního chladiva. Místo spalování paliva za účelem vytvoření tepla od nuly tepelné čerpadlo odebírá stávající teplo z nízkoteplotního zdroje, pomocí kompresoru zvyšuje jeho teplotu a tlak a dodává ho jako vysoce využitelné teplo.

V mlékárenském závodě může tepelné čerpadlo zachytit odpadní teplo nízké kvality, které vzniká při chlazení, a zušlechtit jej tak, aby mohlo být použito k pasterizaci a mytí zařízení.

Mezi výhody zavedení systémů tepelných čerpadel ve zpracování mléka patří:
• Výrazné snížení emisí uhlíku: Nahrazením plynových kotlů elektrickými tepelnými čerpadly mohou závody drasticky snížit přímé emise skleníkových plynů. Při napájení elektřinou z obnovitelných zdrojů může být tepelný proces prakticky uhlíkově neutrální.
• Současné vytápění a chlazení: Tepelné čerpadlo přináší dvojí výhodu. Zatímco slouží jako zdroj tepla pro pasterizaci, „studená strana“ cyklu může současně vyrábět ledovou vodu, která doplňuje chladicí potřeby závodu.
• Významné úspory energie: Opětovné využití odpadního tepla je mnohem účinnější než výroba nového tepla. Podle případových studií z oboru můžeintegrace tepelných čerpadel k recyklaci tepla v rámci pasterizační linky snížit spotřebu energie při pasterizaci až o 77 %.
• Nižší provozní náklady: Ačkoli je nutná počáteční kapitálová investice, exponenciální skok v energetické účinnosti chrání výrobce mléčných výrobků před kolísáním na trzích s fosilními palivy a přináší významné dlouhodobé úspory provozních nákladů.

Udělejte to správně s důvěryhodným partnerem v oblasti řízení tepla
Dekarbonizace výroby mléka již není pouze environmentálním cílem; je to ekonomická nutnost. Hladké zvládnutí této transformace vyžaduje komplexní přístup k využívání energie v provozovnách.

Jako přední poskytovatel řešení a služeb v oblasti řízení tepelné energie má společnost Trane jedinečnou pozici, aby pomohla mlékárenskému průmyslu touto změnou projít. Díky našim hlubokým odborným znalostem v oblasti vysoce výkonných chladičů, pokročilých tepelných čerpadel a integrovaných systémových řízení spolupracujeme s výrobci potravin a nápojů na optimalizaci celého jejich tepelného životního cyklu. Díky využití odpadního tepla a zavádění inteligentních strategií elektrifikace pomáhá společnost Trane výrobcům mléčných výrobků snižovat provozní náklady, výrazně omezovat uhlíkovou stopu a budovat udržitelnější budoucnost pro potravinový řetězec.

Přečtěte si, jak se francouzský výrobce sýrů stal udržitelnějším