Une approche SEnS-ible en matière de consommation énergétique pour la production de fromage
11 Apr 2023
Mozzarella ! Ce fromage, un des plus aimés au monde, contient relativement peu de matières grasses et de calories, ce qui en fait une option plus saine que nombreux de ses homologues. Se prêtant tout particulièrement à être râpé et cuit au four, il apporte sa saveur aux pizzas, aux plats de pâtes et à de nombreux produits de boulangerie dans le monde entier. La mozzarella contient aussi des probiotiques, en particulier les bactéries Lactobacillus casei et Lactobacillus fermentum. Bref, elle coche toutes les cases !
Quand nous nous régalons d’une pizza, nous oublions souvent qu’il y a quelque part une ferme et une équipe de spécialistes passionnésqui ont fabriqué le fromage qui la recouvre et affole nos papilles. Lorsqu’un producteur majeur de fromages et produits laitiers a construit un établissement ultra-moderne dans le Nord de l’Europe pour produire de la mozzarella pour le marché de la pizza, les Sustainable Energy Solutions (solutions énergétiques durables en français), ou SEnS, de GEA ont été mises en œuvre dès la phase de conception. Un choix avisé qui s’imposait pour aider ce transformateur alimentaire à réduire son empreinte énergétique et ses coûts d’exploitation, tout en améliorant sa productivité.
GEA est à l’avant-garde des solutions technologiques pour l’industrie laitière. La transformation, la production de chaleur et le refroidissement représentent près de 60 % des coûts énergétiques, voire plus encore dans certains cas, ce qui explique que réduire ces coûts soit une priorité pour les fabricants de fromage.
Abandonner les chaudières ou l’art de renverser la vapeur
L’approche holistique SEnS révolutionne l’intégration des procédés et des utilités industrielles. La mise en œuvre de solutions de refroidissement et de chauffage écoénergétiques et durables pour la fabrication du fromage a permis à l’entreprise de se passer de chaudière au gaz, en remplaçant la vapeur par de l’eau chaude, et de réduire du même coup ses émissions de CO2. « Le point de départ a été très simple », explique le Responsable commercial Chauffage et réfrigération de GEA, Peter Kuiper : « Nous nous sommes demandé comment transformer le lait en mozzarella de la manière la plus durable et la efficace qui soit ? »
« Tout est une question d’intégration intelligente des demandes du procédé et des exigences de refroidissement et de chauffage. Adopter cette approche holistique nous a amenés à prendre la décision d’inclure une pompe à chaleur supplémentaire dans les plans, et ce, dès le départ. Cette pompe permet de convertir la chaleur fatale du processus de refroidissement en eau chaude à 90 °C, ce qui est plus que suffisant pour la pasteurisation, qui requiert une température du produit minimale de 76°C. L’utilisation de pompes à chaleur est avantageuse pour n’importe quelle usine de produits agroalimentaires ou de boissons. »- Peter Kuiper, Directeur commercial chez GEA Heating & Refrigeration
- Peter Kuiper, Directeur commercial chez GEA Heating & Refrigeration
Les procédés qui utilisent des chaudières pour la pasteurisation sont extrêmement énergivores, sans compter qu’il faut ensuite refroidir les produits avec une installation de réfrigération. Cela se solde souvent par un énorme gaspillage d’énergie. L’équipe SEnS a signalé à notre client que dans une telle situation la chaleur fatale pouvait être réutilisée et valorisée de manière circulaire dans le procédé, en utilisant des pompes à chaleur à la place des chaudières à vapeur désormais obsolètes.
Extrêmement compétente, l’équipe de Peter Kuipers maîtrise parfaitement l’installation de telles installations glace-eau et en a déjà des dizaines à son actif dans des usines de fromage et de nombreuses autres industries. Les deux équipes d’ingénieurs ont travaillé ensemble, en partageant leurs meilleures pratiques et leur expertise. Sans sous-traitants ni autres intermédiaires impliqués, la communication a été claire et les plans ont été mis en œuvre sans délais inutiles.
« Vu que le client tenait à trouver un fournisseur qui maîtrisait à la fois la réfrigération et la transformation, nous étions on ne peut mieux placés. Nous disposons en interne de tous les experts et, si nous pouvons travailler avec des consultants (ce qui nous arrive d’ailleurs souvent), il a été extrêmement avantageux dans ce cas d’avoir un contact direct avec l’équipe du client, car cela nous a permis de collaborer et d’innover ensemble, ce qui a garanti des résultats vraiment optimaux. »- Peter Kuiper, Responsable commercial chez GEA Heating & Refrigeration
- Peter Kuiper, Responsable commercial chez GEA Heating & Refrigeration
Une approche SEnS-ible en matière de consommation énergétique
Notre installation de refroidissement et chauffage intégrée comprend plusieurs compresseurs de refroidissement et deux pompes à chaleur, ayant chacune une capacité de 2,5 mégawatts. La chaleur fatale générée par le refroidissement du lait à 4°C est réutilisée dans le procédé de pasteurisation.
Il est clair qu’investir dans l’efficacité énergétique et le développement durable est avantageux. Les partenaires doivent cependant avoir la volonté de se lancer dans une démarche intégrée en matière de procédé de production et de consommation d’énergie. Une entreprise doit bien sûr toujours regarder quel est l’investissement qui offre le retour le plus rapide, mais avec l’assistance de SEnS elle pourra optimiser l’agencement de ses installations pour prendre en compte le rendement énergétique, les émissions de CO2 et le coût total de possession.
Passer d’une chaudière brûlant des combustibles fossiles aux pompes à chaleur assure une utilisation efficace de la chaleur fatale pour la fabrication du fromage. Compte tenu de la hausse actuelle des prix de l’énergie, la période de récupération est plus courte que jamais. Elle peut même être plus courte que le temps nécessaire pour l’installation elle-même !
Des solutions durables
SEnS offreune approche en trois étapes pour intégrer le développement durable dans l’industrie laitière : réduire, réutiliser et valoriser les flux d’énergie, d’eau et de déchets. La première de ces étapes prévoit d’utiliser l’équipement en en maximisant le rendement, notamment celui des centrifugeuses à entraînement direct et des moteurs IE4 à variateur de vitesse des pompes et des compresseurs, et d’optimiser les procédés afin de minimiser la consommation d’énergie en revoyant les températures requises côté froid et côté chaud.
La seconde étape est de réutiliser l’énergie en recyclant en cascade le plus grand nombre possible de flux énergétiques (chauds et froids). Par exemple, la chaleur générée dans le petit lait pendant la fabrication du fromage peut être utilisée pour chauffer le lait cru avant la pasteurisation. Un autre flux d’énergie important à réutiliser est la chaleur fatale de l’installation de refroidissement qui était auparavant perdue dans l’atmosphère.
Valoriser, enfin, signifie faire passer la température de la chaleur réutilisée de l’installation de refroidissement de 35°C à 90°C, afin de pouvoir la réemployer dans le procédé de production à un niveau de température plus élevé. C’est exactement ce à quoi sert une pompe à chaleur.
La majorité des applications de transformation agroalimentaire ont besoin de réfrigération à un stade du procédé, mais elles ont aussi besoin de chaleur pour des opérations comme le nettoyage par lavage et le nettoyage en place (NEP).Réutiliser et valoriser les gisements de chaleur fatale réduit le besoin d’utiliser de la chaleur provenant d’autres sources telles que, par exemple, des chaudières, qu’il est même parfois possible d’abandonner complètement, ce qui améliore considérablement l’efficacité et le côté durable de l’ensemble du process.
L’ammoniac, un fluide respectueux du climat
Nous recommandons d’utiliser une technologie de réfrigération à base de fluides frigorigènes naturels, et en particulier d’ammoniac, pour atteindre les objectifs environnementaux visant à éliminer les gaz fluorés (F-Gaz), et contribuer à réduire les émissions relâchées dans l’atmosphère.
Nos solutions de chauffage et de réfrigération aident les entreprises à passer aux fluides frigorigènes naturels pour se conformer aux réglementations toujours plus strictes en matière de gaz de refroidissement, afin de diminuer les émissions de gaz à effets de serre (Protocole de Kyoto) et de protéger la couche d’ozone (Protocole de Montréal) en arrêtant d’utiliser les gaz fluorés. L’ammoniac, qui s’impose comme un fluide frigorigène naturel incontournable, remplace facilement et rapidement les fluides qui font l’objet de limitations ou doivent être éliminés. Nous le connaissons depuis près de 150 ans, ce qui ne l’empêche pas d’être une solution très moderne.
Un autre gros avantage de l’ammoniac est qu’il peut être utilisé à la fois pour le refroidissement et le chauffage à bas coût grâce à ses propriétés thermodynamiques. Un système fonctionnant à l’ammoniac durera normalement 20 ans ou plus, de sorte que la longévité n’est pas un problème. Enfin, un aspect appréciable est que l’ammoniac est aussi une matière durable.
Collaborer, une nécessité essentielle
Il est possible d’adapter les technologies de réfrigération et de chauffage existantes, qui ont fait leurs preuves, pour concevoir des solutions innovantes suffisamment robustes pour convenir à un vaste éventail d’applications allant de moins 45 degrés à 95 degrés. Une température de sortie de 95 °, que seule les meilleures pompes à chaleur du secteur permettent d’atteindre, est l’idéal pour le procédé de pasteurisation dans l’industrie laitière. Les installations d’eau glacée de GEA se prêtent à de nombreuses applications différentes telles que le fromage, le lait en poudre, le lait de chèvre en poudre, le yaourt, les crèmes glacées, etc.
Pratiquement n’importe quelle usine de transformation alimentaire ou de production de boissons peut réduire sa facture énergétique en installant une pompe à chaleur. Comme l’explique Peter Kuiper : « Les usines, qui ont un sécheur-atomiseur ou un pasteurisateur, ont toujours besoin de réfrigération, et introduire une pompe à chaleur leur permet de réduire nettement leurs coûts d’exploitation. Nous rendons le procédé circulaire en recyclant en cascade les flux énergétiques.
« GEA est très proche d’un très grand nombre de clients existants, dans l’industrie laitière, mais aussi de manière plus générale, dans l’agroalimentaire et les boissons. Mais il y a encore un potentiel énorme, des milliers d’usines doivent encore passer de la vapeur à l’eau chaude et utiliser la technologie écoénergétique des pompes à chaleur pour réduire leurs émissions et faire des économies sur le court et le long terme. »
Notre objectif est de collaborer avec la clientèle et de lui signaler comment nous pouvons travailler ensemble pour construire une économie plus circulaire. Pouvoir réutiliser en cascade l’énergie au cours du processus de production est pour nous une façon fabuleuse de mettre en pratique notre slogan : « Engineering for a better world. » Préparer un futur durable nous oblige à envisager les choses différemment dès aujourd’hui.
« Sustainable Engineering Solutions »
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