Ograniczenia energetyczne i zasobowe często skłaniają branże do poszukiwania innowacyjnych sposobów na zwiększenie wydajności i obniżenie kosztów operacyjnych. Branża mleczarska nie jest tu wyjątkiem – zapraszamy do lektury, aby dowiedzieć się, w jaki sposób pompy ciepła pomagają firmom spożywczym na nowo przemyśleć podejście do zarządzania temperaturą.

Skala produkcji mlecznej w Europie i związane z nią koszty energii
Unia Europejska jest światowym potentatem w produkcji mleczarskiej. Według najnowszych danych Eurostatu w 2024 r. w UE wyprodukowano imponującą ilość 161,8 mln ton surowego mleka. Przetworzenie tego surowego mleka w bezpieczne, wysokiej jakości produkty spożywcze, na których polegamy, takie jak mleko pitne, jogurty i sery, wymaga łańcucha dostaw o bardzo wysokim zużyciu energii.

Ogromna ilość energii wykorzystywanej w produkcji mleczarskiej jest przeznaczana na procesy termiczne. W typowych zakładach przetwórstwa mlecznego około 70% całkowitego zużycia energii przypada na ciepło, które historycznie pozyskiwano poprzez spalanie paliw.

W związku z dążeniem UE do osiągnięcia neutralności klimatycznej do 2050 r. przemysł mleczarski stoi przed kluczowym wyzwaniem: jak uniezależnić niezbędne procesy termiczne od paliw kopalnych, aby radykalnie ograniczyć emisję dwutlenku węgla, nie narażając przy tym bezpieczeństwa produktów ani nie zwiększając kosztów operacyjnych.

Powrót do podstaw: ogrzewanie i chłodzenie w produkcji mleka
Droga od surowego mleka do gotowych do sprzedaży produktów mlecznych wymaga precyzyjnej, ściśle regulowanej kontroli temperatury. Zarówno przemysłowe ogrzewanie, jak i chłodzenie mają fundamentalne znaczenie dla bezpieczeństwa produktów i ich okresu przydatności do spożycia:
• Wstępne chłodzenie: Natychmiast po pobraniu w gospodarstwie surowe mleko musi zostać szybko schłodzone do temperatury poniżej 4°C, aby zapobiec rozwojowi bakterii.
• Pasteryzacja: W zakładzie przetwórczym najczęściej stosowaną obróbką termiczną jest pasteryzacja wysokotemperaturowa krótkotrwała (HTST). Wymaga to podgrzania mleka do temperatury około 72°C–75°C na 15 sekund, a następnie natychmiastowego, szybkiego schłodzenia z powrotem do temperatury poniżej 7°C.
• Zaawansowane zabiegi termiczne: W celu wydłużenia okresu przydatności do spożycia lub uzyskania mleka ultra wysokotemperaturowego (UHT) produkt poddaje się krótkiemu, intensywnemu ogrzewaniu w temperaturze od 135°C do 140°C, a następnie szybkiemu schładzaniu.

Tradycyjnie te niezbędne ekstremalne temperatury są obsługiwane przez całkowicie oddzielne systemy. Zakłady przetwórcze zazwyczaj wykorzystują kotły opalane paliwami kopalnymi (zwykle gazem ziemnym) do wytwarzania pary lub gorącej wody do podgrzewania oraz samodzielne chłodziarki elektryczne do dostarczania zimnej wody niezbędnej do chłodzenia

Takie rozdzielone podejście jest z natury rzeczy nieefektywne; agregat chłodniczy odbiera ciepło z mleka i odprowadza je do atmosfery jako odpad, podczas gdy kocioł jednocześnie spala paliwa kopalne w celu wytworzenia nowego ciepła.

Zalety pompy ciepła: przekształcanie odpadów w zasób
Aby osiągnąć cele w zakresie zrównoważonego rozwoju i wydajności, sektor mleczarski odchodzi od oddzielnych systemów ogrzewania i chłodzenia. Rozwiązaniem jest integracja, a konkretnie wdrożenie przemysłowej pompy ciepła w celu ponownego wykorzystania energii cieplnej.

Pompa ciepła to technologia działająca w oparciu o cykl termodynamiczny (parowanie, sprężanie, skraplanie i rozprężanie) z wykorzystaniem specjalistycznego czynnika chłodniczego. Zamiast spalać paliwo w celu wytworzenia ciepła od podstaw, pompa ciepła pobiera istniejące ciepło ze źródła o niskiej temperaturze, wykorzystuje sprężarkę do podwyższenia jego temperatury i ciśnienia, a następnie dostarcza je w postaci energii cieplnej o wysokiej użyteczności.

W zakładzie produkcji mleczarskiej pompa ciepła może wychwytywać niskogatunkowe ciepło odpadowe odprowadzane w procesie chłodzenia i podnosić jego temperaturę w celu dostarczenia ciepła niezbędnego do pasteryzacji i mycia urządzeń.

Korzyści wynikające z zastosowania systemów pomp ciepła w przetwórstwie mleczarskim obejmują:
• Ogromna redukcja emisji dwutlenku węgla: Dzięki zastąpieniu kotłów gazowych elektrycznymi pompami ciepła zakłady mogą radykalnie ograniczyć bezpośrednią emisję gazów cieplarnianych. Przy zasilaniu energią elektryczną pochodzącą ze źródeł odnawialnych proces termiczny może stać się praktycznie neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla.
• Jednoczesne ogrzewanie i chłodzenie: Pompa ciepła zapewnia podwójną korzyść. Pełniąc funkcję ogrzewacza do pasteryzacji, „zimna strona” cyklu może jednocześnie wytwarzać wodę lodową w celu zaspokojenia zapotrzebowania zakładu na chłodzenie.
• Znaczne oszczędności energii: Ponowne wykorzystanie ciepła odpadowego jest znacznie bardziej wydajne niż wytwarzanie nowego ciepła. Zgodnie z branżowymi studiami przypadków wdrożenie pomp ciepła w celu recyklingu ciepła na linii pasteryzacyjnej może zmniejszyć zużycie energii podczas pasteryzacji nawet o 77%.
• Niższe koszty eksploatacyjne: Chociaż wymagana jest początkowa inwestycja kapitałowa, wykładniczy wzrost efektywności energetycznej chroni producentów mleka przed zmiennością rynków paliw kopalnych, zapewniając znaczące długoterminowe oszczędności kosztów operacyjnych.

Zrób to dobrze z zaufanym partnerem w zakresie zarządzania temperaturą
Dekarbonizacja produkcji mleka nie jest już tylko celem środowiskowym; jest to konieczność ekonomiczna. Płynne przeprowadzenie tej transformacji wymaga holistycznego podejścia do zużycia energii w zakładzie.

Jako czołowy dostawca rozwiązań i usług w zakresie zarządzania energią cieplną firma Trane ma wyjątkową pozycję, by pomóc branży mleczarskiej w przeprowadzeniu tej transformacji. Dzięki naszej rozległej wiedzy specjalistycznej w zakresie wysokowydajnych agregatów chłodniczych, zaawansowanych pomp ciepła oraz zintegrowanych systemów sterowania współpracujemy z producentami żywności i napojów w celu optymalizacji całego cyklu życia systemów termicznych. Dzięki odzyskiwaniu ciepła odpadowego i wdrażaniu inteligentnych strategii elektryfikacji firma Trane pomaga producentom mleczarskim obniżyć koszty operacyjne, znacznie zmniejszyć ślad węglowy oraz budować bardziej zrównoważoną przyszłość łańcucha dostaw żywności.

Przeczytaj, jak francuski producent serów stał się bardziej zrównoważony