2024年7月24日
一家工厂一家工厂地改造能源密集型、依赖化石燃料的食品和饮料行业。
全球食品系统的温室气体排放量占全球温室气体排放量的三分之一以上，食品行业使用的淡水占世界淡水供应量的70%。
随着全球各地更严苛的法规实施，优化资源管理和减少碳排放成为人们关注的焦点。与此同时，消费者也希望食品和饮料公司在可持续变革方面发挥带头作用。
为了帮助行业满足这些需求，我们组建了一支新的专家团队，为食品和饮料生产商提供可持续工厂设计以及节能、节水解决方案建议。
客户需要低碳、高效的工厂
“我们需要你们组建一支团队，对食品加工厂进行设计改造，使其更可持续。”
去年5月，当Nicole Uvenbeck接到经理电话时，得到的任务很简单：组建一支团队，帮助客户提高食品加工厂的能效和水效，减少浪费。最近，Nicole作为主管启动了工厂可持续解决方案 (FSS) 团队。
“我们可以从废水或副产品流等不同来源收集热量。”
“传统的加工方法会产生废热、过量用水和未经处理的废水，”Nicole说道，“我们的生活离不开这些工厂加工和包装的食品，但我们需要解决能耗和水耗问题，因为这些工厂对环境造成了巨大的影响。”
首先，Nicole必须确定满足客户需求需要谁和什么。她说：“他们希望得到建议，在工厂层面该怎么做，以尽可能降低碳排放，并更有效地利用水和能源。”
团队制定了技术厂房和设备蓝图，重点关注三个方面：能源、水、原位清洗（CIP），即在不拆卸储罐和加工设备的情况下对其内部进行清洗。然后，就是确定解决方案组合。
用最合适的产品充实产品组合
为了选择最佳解决方案，他们必须了解工厂需求并找出差距。这包括研究不同的技术和采访相关人员，以了解以前的做法。
“向可再生能源的转型意义重大，”Nicole表示，“为了节约用水并改进CIP，基于运行状态的监测成了最佳选择，因为它使我们能够在需要时进行清洗，而不是按时间进行清洗。”
“为了充分利用热泵，可以将其放置在可以利用工厂其他废热流的地方。”
团队还走访了处于不同发展阶段的初创企业，以寻找能够重新定义工厂可持续性的新解决方案。有一项技术一下子就击中了他们：热泵。
使用热泵回收能源
热泵能够处理废热，可以应用于食品加工厂的各个不同流程。目前最大的机会之一就是将它们整合到粉末业务中。
“粉末生产过程中的干燥是非常耗能的。Nicole说：“有了热泵，我们可以回收和再利用大量的生产热量，节约能源，”
首批试验表明，热泵技术与可再生电力相结合，可以在提高工厂能源效率方面发挥关键作用。还有许多领域的潜力尚未开发。
“我们可以从不同的来源收集热量，”Nicole说，“我们可以从废水或副产品流中获取热量。”
关注全厂，提高节能水平
但是，热泵在某些流程中也对传统的工作方式提出了挑战。以乳制品和豆奶、燕麦奶等植物基饮料为例，通常采用直接超高温 (UHT) 灭菌，而不是间接超高温。
Nicole表示：“在直接超高温灭菌过程中，会产生蒸汽，消耗大量能源。通过在生产线中集成高扬程热泵，我们可以重复利用废热并将其转化为蒸汽，从而减少一次能源的使用量，”
“许多公司都希望减少足迹，但企业仍需要盈利，因此我们必须证明，无论能源来源如何，我们的解决方案具有成本效益。”
用于直接超高温灭菌的热泵体积庞大，最好能持续运行。这与传统的直接超高温灭菌不同，直接超高温灭菌处理时间约为 8 小时，之后启动清洗程序。
“为了充分利用热泵，可以将其放在一个不仅用于直接超高温灭菌处理的地方，”Nicole说，“这样，它可以利用工厂中的其他废热流，从而将节约从生产线层面提升到工厂层面。”
在销售一次性解决方案的同时，打造最佳实践生产线
为了确定热泵等解决方案的最佳使用方法，FSS与公司的不同专家密切合作。
Nicole说道：“我们与设计奶酪生产线的同事密切合作，例如，了共同研究如何创建一条最佳实践生产线，将热泵集成到生产线中。”
但他们不能等到一切都准备就绪，因此团队正在两条腿走路，一条是业务流，另一条是市场，现在就要行动起来，提供产品组合中的产品。
“定义最佳实践生产线是一个非常好的开始，然后下一步是把事情落实到工厂层面，”Nicole说。
某些解决方案的成功取决于地理位置和成熟度
团队的前瞻性方法意味着，与他们合作的一些初创企业仍需要再进行一年的试点运行或测试。
“有时，无论产品多么令人兴奋，我们都必须等待。”Nicole说，“这对我来说是最困难的部分之一，因为我只想让我们的产品上市。”
不仅仅是解决方案需要迎头赶上。一些地区正在向可再生电力迈进，而另一些地区仍在补贴化石燃料。
Nicole说道：“许多公司都希望减少足迹，但企业仍需要盈利，因此我们必须证明，无论能源来源如何，我们的解决方案具有成本效益。”
“我们的生活离不开这些工厂加工和包装的食品，但我们需要解决能耗和水耗问题，因为这些工厂对环境造成了巨大的影响。”
水也是如此，Nicole解释说：“这在很大程度上取决于水在哪里。在某些地区，它既便宜又丰富。在其他地区，它变得越来越稀缺，在这种情况下，人们对我们的解决方案更感兴趣。”
从一通电话到未来工厂的完美流程
团队已经与比Nicole预期更多的地区开展了合作，而且不同的客户面临着不同的独特挑战。
“我们最近在南非遇到了一位客户，那里的缺水和断电是巨大挑战。”Nicole说道，“没有可靠的电力基础设施可以依赖，因此我们需要备用电源来为热泵供电，而且需要更加注意用水。”
回想起从那通电话开始的这段旅程，Nicole感到非常自豪，但这只是她为下一个项目做准备之前的片刻。
“所有项目都有不同的挑战和机遇，我很高兴能接受它们。”她说道，“我们只是触及表面，但感觉我们正在为每一位新客户勾勒出一个更可持续的食品加工行业的蓝图。”
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