Efektywne wykorzystanie zasobów w przemyśle spożywczym

Efektywne gospodarowanie zasobami stanowi najszybszy i najskuteczniejszy sposób na poprawę zrównoważonego rozwoju w produkcji żywności. Każdy zaoszczędzony metr sześcienny wody, kilowatogodzina energii i kilogram surowca pozwala obniżyć koszty, emisje i ryzyko. Przyczynia się to również do oszczędzania wody, ograniczenia marnotrawstwa żywności oraz ogólnej ochrony zasobów. Efektywne gospodarowanie zasobami odzwierciedla poziom właściwego zrozumienia, zaprojektowania i monitorowania procesów produkcyjnych.

Woda pełni podwójną rolę w produkcji żywności: po pierwsze, jako bezpośrednie medium do przetwarzania produktów, a po drugie, jako niezbędny zasób do czyszczenia. Jej efektywne wykorzystanie jest zatem jednym z głównych priorytetów operacyjnych w zakresie ochrony zasobów wodnych i zmniejszenia zużycia wody. Poniższe działania oferują doskonały potencjał w zakresie oszczędzania wody:

• Dobrze zaprojektowane CIP systems (systemy czyszczenia CIP), które koordynują czas, temperaturę, natężenie przepływu i stężenie środków chemicznych w celu zapewnienia skutecznego czyszczenia bez marnotrawstwa. Równie ważne jest unikanie nadmiernego czyszczenia poprzez dostosowanie intensywności czyszczenia do rzeczywistego ryzyka higienicznego, zamiast stosowania bezpiecznych wartości standardowych.
• Tam, gdzie pozwalają na to przepisy, recyrkulacja lub ponowne wykorzystanie wody może dodatkowo zmniejszyć zapotrzebowanie na wodę świeżą. W określonych warunkach następujące procesy mogą wspierać tę metodę: woda z ostatniego płukania w procesie CIP, woda z chłodzenia pośredniego lub wymienników ciepła, a także kondensat z procesów odparowywania lub suszenia.
• Ukierunkowane sterowanie procesami pomaga ograniczyć ilość ścieków oraz obciążenie organiczne (ChZT, BZT), co zmniejsza obciążenie dalszych etapów oczyszczania ścieków oraz przyczynia się do ogólnej wydajności zakładu i ogólnej ochrony zasobów.

Optymalizacja bilansu masowego i energetycznego rozpoczyna się na etapie odbioru surowców i przebiega przez każdy etap procesu – od przygotowania i przetwarzania po pakowanie oraz systemy pomocnicze. Zrozumienie, jakie substancje trafiają do zakładu, co ulega przetworzeniu, co opuszcza zakład jako produkt oraz co jest tracone po drodze, ma fundamentalne znaczenie dla poprawy efektywności.
Celem jest zmniejszenie zużycia wody, energii i surowców na tonę produktu poprzez systematyczną identyfikację strat spowodowanych parowaniem, wyciekami, strumieniami oczyszczającymi oraz nieefektywnością podczas uruchamiania i wyłączania urządzeń. Uwzględnienie w bilansie odbioru surowców pozwala wcześnie wykryć straty wynikające z nadmiernych dostaw, wycieków, rozcieńczenia lub niejednolitej jakości, które mają bezpośredni wpływ na wydajność na dalszych etapach procesu. Przejrzysty, kompleksowy bilans sprawia, że straty wydajności i produkcja niezgodna ze specyfikacją stają się widoczne i możliwe do oszacowania, przekształcając przypuszczenia w fakty inżynieryjne.
Jednocześnie optymalizacja bilansu między zużyciem energii cieplnej a mechanicznej pomaga uniknąć niepotrzebnych strat związanych z konwersją energii. Kluczowe pytanie jest proste, ale ma zasadnicze znaczenie: gdzie dochodzi do utraty zasobów i dlaczego? Odpowiedź na to pytanie stanowi techniczną podstawę dla zrównoważonych i mierzalnych usprawnień procesowych.

Wiele procesów przetwórstwa spożywczego z natury rzeczy charakteryzuje się wysokim zużyciem energii, dlatego systematyczne zarządzanie energią stanowi centralny element inżynierii procesowej. Producenci koncentrują się zatem na unikaniu niepotrzebnego ogrzewania, chłodzenia i przemian fazowych, jednocześnie aktywnie integrując i odzyskując ciepło między poszczególnymi etapami procesu w celu zmniejszenia ogólnego zużycia energii.
Decydującą rolę odgrywa również wybór technologii, na przykład poprzez stosowanie, tam gdzie to możliwe, energooszczędnych metod separacji, takich jak membrany, zamiast procesów czysto termicznych. Równie ważne jest precyzyjne dostosowanie warunków procesowych do rzeczywistych wymagań dotyczących produktu, aby uniknąć zbyt zachowawczych wartości zadanych, które prowadzą do nadmiernego zużycia energii. Efektywność energetyczną mierzy się zazwyczaj za pomocą jasnych, porównywalnych wskaźników, takich jak kilowatogodziny lub zużycie pary na kilogram produktu, co stanowi oparte na faktach podstawy do ciągłego doskonalenia i sporządzania raportów.

Stabilność procesów i automatyzacja są kluczowymi czynnikami sprzyjającymi efektywnemu wykorzystaniu zasobów w produkcji żywności, ponieważ stabilne procesy z natury rzeczy zużywają mniej wody, energii i surowców. Ścisła kontrola kluczowych parametrów, takich jak temperatura, przepływ, ciśnienie, pH i stężenie, ogranicza zmienność i zapobiega niepotrzebnej nadmiernej obróbce.
Wczesne wykrywanie odchyleń, zanieczyszczeń lub osadów pozwala na podjęcie działań naprawczych, zanim problemy przerodzą się w przestoje lub straty produktu. Dzięki zastosowaniu monitorowania w czasie rzeczywistym w linii produkcyjnej zamiast ręcznego pobierania próbek operatorzy zyskują stały wgląd w wydajność procesu i mogą zapobiegać wytwarzaniu produktów niezgodnych ze specyfikacją. Efektem jest bardziej niezawodna eksploatacja, charakteryzująca się mniejszą ilością odpadów, niższym zużyciem energii i wody oraz wyższą wydajnością.

W produkcji żywności straty produktu i marnotrawstwo żywności są wyraźnymi oznakami, że część procesu nie przebiega tak efektywnie, jak mogłaby. Ograniczanie odpadów zaczyna się od zminimalizowania strat podczas uruchamiania, wyłączania i zmiany partii, kiedy to cenny produkt jest często niepotrzebnie wyrzucany.
Dobrze zaprojektowane procesy pomagają również zapobiegać zanieczyszczeniom, zatorom i tworzeniu się biofilmu, które mogą prowadzić do strat wydajności lub nieplanowanych czyszczeń. Łagodne warunki procesowe chronią jakość i wydajność produktu, a czyste oddzielanie i przemyślane wykorzystanie produktów ubocznych przekształcają potencjalne strumienie odpadów w użyteczne zasoby i ograniczają marnotrawstwo żywności. Leżąca u podstaw tego podejścia filozofia jest prosta i pragmatyczna: odpadów można uniknąć, jeśli dotrze się do źródła problemu i zidentyfikuje jego dokładną przyczynę.

Pomiary i przejrzystość danych mają fundamentalne znaczenie dla prawdziwej wydajności, ponieważ usprawnienia opierają się na wiarygodnych, weryfikowalnych danych, a nie na przypuszczeniach. W kontekście cyfryzacji i inteligentnej produkcji, dane te stanowią podstawę łączącą oprzyrządowanie polowe z systemami wyższego poziomu, umożliwiając spójne i identyfikowalne podejmowanie decyzji w całym procesie operacyjnym.
Dokładne śledzenie zużycia energii i materiałów stanowi faktyczną podstawę podejmowania decyzji, a pomiary w czasie rzeczywistym na linii produkcyjnej zastępują szacunki i domysły informacjami dostępnymi w czasie rzeczywistym.
Pełna przejrzystość w zakresie zużycia zasobów na każdym etapie procesu pozwala wykryć straty i nieefektywność. Jasno zdefiniowane wskaźniki KPI umożliwiają ciągłe doskonalenie, a także spójną sprawozdawczość wewnętrzną i zewnętrzną. Podstawowa zasada jest prosta i sprawdziła się w praktyce przemysłowej: tego, czego nie da się zmierzyć, nie da się zoptymalizować – a to, co jest zoptymalizowane, przyczynia się do oszczędzania zasobów.