Ограниченность энергетических и природных ресурсов зачастую побуждает отрасли искать инновационные способы повышения эффективности и сокращения эксплуатационных расходов. Молочная промышленность не является исключением — читайте дальше, чтобы узнать, как тепловые насосы помогают предприятиям пищевой промышленности переосмыслить свой подход к управлению тепловым режимом.

Масштабы и энергозатраты европейской молочной промышленности
Европейский союз является мировым лидером в области производства молочной продукции. Согласно последним данным Евростата, в 2024 году в ЕС было произведено впечатляющее количество сырого молока — 161,8 млн тонн. Превращение этого сырого молока в безопасные и высококачественные продукты потребления, на которые мы полагаемся, такие как питьевое молоко, йогурты и сыры, требует использования крайне энергоемкой цепочки поставок.

Ошеломляющий объем энергии, используемой в молочной промышленности, приходится на тепловые процессы. На типичных молокоперерабатывающих предприятиях около 70 % от общего объема потребляемой энергии расходуется в виде тепла, которое исторически получали за счет сжигания топлива.

В связи с тем, что ЕС стремится достичь климатической нейтральности к 2050 году, молочная промышленность стоит перед серьезным вызовом: как отделить свои основные тепловые процессы от ископаемого топлива, чтобы радикально сократить выбросы углерода, не ставя под угрозу безопасность продукции и не увеличивая производственные затраты.

Вернемся к основам: нагрев и охлаждение в производстве молочной продукции
Путь от сырого молока до готовой к продаже молочной продукции требует точного и строго регулируемого контроля температуры. Как промышленный нагрев, так и охлаждение являются основополагающими факторами безопасности продукции и срока её хранения:
• Первичное охлаждение: Сразу после сбора на ферме сырое молоко необходимо быстро охладить до температуры ниже 4 °C, чтобы предотвратить рост бактерий.
• Пастеризация: на перерабатывающем предприятии наиболее распространённой термической обработкой является высокотемпературная кратковременная пастеризация (HTST). Для этого молоко нагревают до температуры примерно от 72 °C до 75 °C в течение 15 секунд, после чего немедленно быстро охлаждают до температуры ниже 7 °C.
• Усовершенствованные методы термической обработки: для продления срока хранения или получения молока ультравысокой температурной обработки (UHT) продукт подвергается кратковременному интенсивному нагреву до температуры от 135 °C до 140 °C перед быстрым охлаждением.

Традиционно эти необходимые экстремальные температурные режимы обеспечиваются совершенно отдельными системами. Перерабатывающие предприятия обычно используют котлы, работающие на ископаемом топливе (как правило, на природном газе), для выработки пара или горячей воды, необходимой для нагрева, а также автономные электрические чиллеры для обеспечения необходимой холодной воды для охлаждения

Такой разрозненный подход по сути своей неэффективен: чиллер отводит тепло от молока и выбрасывает его в атмосферу в виде отходов, в то время как котел одновременно сжигает ископаемое топливо для выработки нового тепла.

Преимущество теплового насоса: превращение отходов в ресурс
Для достижения целей в области устойчивого развития и эффективности молочная отрасль отказывается от разрозненных систем нагрева и охлаждения. Решение заключается в интеграции, а именно в использовании промышленного теплового насоса для рециркуляции тепловой энергии.

Тепловой насос — это технология, работающая по термодинамическому циклу (испарение, сжатие, конденсация и расширение) с использованием специального хладагента. Вместо того чтобы сжигать топливо для получения тепла «с нуля», тепловой насос извлекает имеющееся тепло из низкотемпературного источника, с помощью компрессора повышает его температуру и давление, а затем предоставляет его в виде тепловой энергии, пригодной для широкого использования.

На предприятии по производству молочной продукции тепловой насос может улавливать отработанное тепло низкой температуры, выделяющееся в процессе охлаждения, и повышать его температуру для обеспечения теплом, необходимым для пастеризации и мойки оборудования.

К преимуществам внедрения систем тепловых насосов в молокоперерабатывающей промышленности относятся:
• Значительное сокращение выбросов углерода: заменив газовые котлы на электрические тепловые насосы, предприятия могут радикально сократить прямые выбросы парниковых газов. При использовании электроэнергии из возобновляемых источников тепловой процесс может стать практически углеродно-нейтральным.
• Одновременное отопление и охлаждение: тепловой насос обеспечивает двойную выгоду. Выполняя функцию нагревателя для пастеризации, «холодная сторона» цикла может одновременно генерировать ледяную воду для удовлетворения потребностей предприятия в охлаждении.
• Значительная экономия энергии: повторное использование отработанного тепла гораздо эффективнее, чем производство нового тепла. Согласно отраслевым исследованиям, интеграция тепловых насосов для рециркуляции тепла в линии пастеризации позволяет сократить энергопотребление при пастеризации до 77%.
• Снижение эксплуатационных затрат: несмотря на необходимость первоначальных капиталовложений, экспоненциальный скачок энергоэффективности защищает производителей молочной продукции от колебаний на рынках ископаемого топлива, обеспечивая значительную долгосрочную экономию эксплуатационных затрат.

Добивайтесь успеха вместе с надёжным партнёром в области управления тепловым режимом
Декарбонизация производства молока — это уже не просто экологическая цель, а экономическая необходимость. Для плавного осуществления этого перехода требуется комплексный подход к энергопотреблению на предприятии.

Являясь ведущим поставщиком решений и услуг в области управления тепловым режимом, компания Trane занимает уникальное положение, позволяющее ей помочь молочной промышленности справиться с этими изменениями. Опираясь на наш обширный опыт в области высокопроизводительных чиллеров, передовых тепловых насосов и интегрированных систем управления, мы сотрудничаем с производителями продуктов питания и напитков, чтобы оптимизировать весь их тепловой цикл. За счет утилизации отработанного тепла и внедрения интеллектуальных стратегий электрификации компания Trane помогает производителям молочной продукции снизить эксплуатационные расходы, сократить углеродный след и построить более устойчивое будущее для цепочки поставок продуктов питания.

Узнайте, как французский производитель сыра стал более экологичным