微小的进步，巨大的贡献
这是“地球上最受欢迎的小健康饮料工厂”的故事，说明一个成功的企业也可以帮助人们和地球生活得更好。从前，一家制造商怀揣着一个宏大的构想：在 2022 年春季前投运一个旨在降低能耗并助力实现公司脱碳雄心的运营项目。这家被称为“blender”的工厂，将成为我们的客户 Innocent 公司的新果汁和冰沙生产工厂。在这里，不仅可以混合地球上最美妙的冰沙，而且可以由最聪明的人联合起来创建聪明的团队，其中包括 GEA 自己的一些工艺、加热和冷却专家。
将其位于荷兰鹿特丹港的新果汁生产设施称为“地球上最受欢迎的小健康饮料工厂”，这可能只是在更大规模的系统性计划中占据了一席之地、同时又不放弃其大胆和雄心勃勃的目标的无害方式。事实上，未来，该工厂每年将生产多达3亿升的冷藏果汁和冰沙，运往欧洲大陆和英国。更不用说，这对其他希望进行类似改进的公司而言，是一个极具说服力的典范，其影响将远超其自身规模。因为 Innocent 公司知道，它节约的每一滴水、它减少的每一吨二氧化碳、它节约的每一千瓦时能源以及它减少的每一公斤废物，加起来都是一项非凡的贡献。
真正的工程艺术
GEA 的专家一直在支持客户 Innocent 公司的远大梦想，并尽最大努力帮助他们实现。在他们与 Innocent 公司设计团队的联合项目工作中，他们证明了高效可靠的工艺设计不仅仅是工厂车间机器和零部件的总和。因为真正的工程艺术在于其背后的积淀—更在于之前的规划。正是凭借这一专业技术，才得以建立旨在提高整个生产过程能源和用水效率的流程。
客户如此早地将 GEA 纳入工艺流程中的情况并不常见，以至于在许多更精细的方面可以回到绘图板上重新设计。幸运的是，这正是Innocent 公司的 blender 工厂项目所发生的情况。为此，每个瓶子在生产过程中释放的温室气体量都经过精细的测量。
“让我们的星球在工厂设计台上有一席之地”
这个项目是一个大熔炉，人们不怕参与开放式辩论，面对不同观点的冲突，修改计划并相互激励以寻找新的解决方案。“我们想让我们的星球在工厂设计台上有一席之地，”Innocent公司的Andy Joynson说。作为前工厂主管，或者“chief blender”- 正如人们在Innocent公司里喜欢这么称呼他的那样，他负责这个开创性的项目。他与团队一道，严格审查了每一个规划环节，以全面评估在提高能源效率、减少用水量以及优化资源利用方面的潜在空间。只有减少二氧化碳排放和耗水并将废物作为资源处理的解决方案才能实现成功。
我们的阴和阳
解决能量级联问题的关键，是理解所有多方面的细节如何形成大图或从微观到宏观的缩小。负责项目工艺流程方面的 Franz-Josef Helms 将 GEA 的理念概括为：“我们不回避深入研究细节并评估每个操作步骤，以期对所有后续步骤产生影响。每个决定都会产生多维连锁反应。从与 Innocent 和他们的团队合作伊始，我们就挑战并感受到了挑战界限的挑战。随着概念设计随着我们的想法不断发展，我们的团队不断适应——并实现它。”需要许多合作伙伴的丰富经验和技能，才能共同实现这样一个突破性的工厂设计。但是，有了 GEA 的支持，Innocent 有了一个不会因这种挑战而退缩的合作伙伴。
"使用最新的可用技术，我们可以设计出在可持续性方面处于尽可能最前沿的工厂。”
Franz-Josef Helms
GEA 无酒精饮料部工程主管
这种方式很有意义
Robert Unsworth 是 GEA 加热和冷却专家之一，他完善了Innocent项目的设计团队，专注于 GEA NEXUS 整体工程解决方案。由于这种方法，加热和冷却要求在规划阶段就被考虑到工艺流程中，而不是像通常那样在事后才考虑。正如 Unsworth 解释的那样，后一种方法是对潜力的严重浪费。虽然孤立地优化单个工厂部件或工艺步骤可以带来渐进式的效率提升，但立足于宏观全局（视整体工艺流程）则有助于挖掘出改善能源效率并降低相关碳足迹的更大潜能。
“通过将工艺技能与加热和冷却专业知识相结合，您可以在这里或那里推动改进超过0.5个百分点。仅靠个别措施，例如更换某个部件或调整某个参数，是无法取得实际成效的。”
Robert Unsworth
GEA 加热与制冷技术部全球技术可持续发展经理
那么，GEA 和 Innocent 工作组究竟采取了哪些措施，支持该搅拌机制造商在增加可再生能源用电的同时减少运营过程中温室气体排放的目标？在规划过程中，出现了四个子任务，将帮助Innocent公司降低能源消耗、回收和再利用它以及再生地产生自己的电力。您可以说这是一个分为四章的能源故事。
第一章：降低能耗
任何食品或饮料加工设施都离不开加热。它对于烹饪、消毒和保存至关重要。在另一方面是冷却，以降低热加工产品的温度，保留风味、营养和维生素含量以及质地。由于热量是能量，因此在每个加工步骤中评估对热量的需求并相应地进行考虑调整非常重要。通过携手合作，GEA 专家成功地将许多领域的加热和冷却需求降至最低。结果是整个工厂的能源需求显著减少。
例如，巴氏杀菌温度可以从 95°C 降低到 90°C - 将能量平衡提高 3%。这使得安装热泵和用温水而不是蒸汽来解冻冷冻果汁成为可能。GEA 建议 Innocent 工厂使用两个独立的加热回路—— 一个设置为 65°C 进行清洁，另一个设置为 90°C 进行巴氏杀菌和灭菌。此外，Innocent 只会将果汁冷却至工艺所需的温度，从而有助于避免不必要的能耗。
在Innocent工厂开始所有这些更改之前，GEA 进行了全面的测试：“尽管调整了热量要求，但我们需要确保该技术能够达到质量标准。答案是肯定的。例如，我们在较低温度下进行巴氏杀菌以适合热泵。在食品加工中，这简直是一项大胆的壮举，”Helms说。这些小的调整确实改变了整个前景。
第二章：能源再利用
在本故事的第二章中，GEA 确定了如何回收在工艺流程中某些位置使用的能源，以最大限度地减少热损失。Innocent工厂将使用更节能的巴氏杀菌器，换热器的表面积更大。另一种实用的解决方案是用空气压缩机的废热加热水进行清洁。GEA 必须将蒸汽用量降至最低，以至于能够使用由可再生能源发电驱动的蒸汽发生器。“传统上，所有热量都是在 100°C 以上使用蒸汽作为饮料生产介质提供的，”Unsworth 说。“但我们对此提出了质疑。现在只有一小部分热量需要蒸汽，用于杀菌。”
"通过最大程度地利用换热器原理，我们在再利用和限制未使用蒸汽上浪费的大量能源方面取得了令人难以置信的收益。”
Andy Joynson
Innocent 前首席调配师
第三章：能源升级
我们都知道通过重复利用和重新利用生活垃圾来升级回收。但它在能源层面是如何运作的？解决方案是热泵，它们是Innocent的能源优化故事第三章中的英雄。在这些热泵的帮助下，果汁生产中使用的能量——特别是来自冷却系统的废热——可以在一个闭环中再循环。在 GEA 为 Innocent 所作的设计中，它将位于 65°C 和 90°C 温度电路之间的连接处。只要加热过程要求高于 100°C 的温度，电锅炉就会提高温度。就像热泵一样，这些也需要能量来运行。
设计过程的听起来像童话般的结局与魔法无关。这不仅是将工艺流程与参数彻底透明化的回报，更是双方相互激发、不断突破与创新的成果。GEA 与 innocent 都受益于对传统惯例的破除与重构。虽然 Innocent 想要一个气候中和的工厂，但它对工业生产的能源需求并不抱有幻想。
第四章：独立可再生能源发电
这将我们带到了第四章，Innocent 决定在场地的北部和南部使用太阳能电池板和大型风力涡轮机来产生自己的能源。该公司认为，不挤占当地公用事业资源、不占用电网容量至关重要。相反，blender 工厂将自给自足，劳动力创造生产所需的一切。
在对未来的预瞻中，Andy Joynson 阐述了该工厂在 Rotterdam 港的选址优势：这意味着 Innocent 的产品将不再需要经过漫长公路运输——从而有助于减少与运输相关的温室气体排放。由于橙汁仍需通过陆路运输，Innocent公司正致力于将其装载到全球首批总重 50 吨、零尾气排放的电动卡车车队上——总有一天会实现。
用“柠檬”节水以及更多打破常规的创新思考
减少二氧化碳排放需要承诺。为了提高 Blender 的整体资源利用效率，GEA 还将“微观-宏观”方法应用于果汁生产中的用水量和废弃物产生问题。根据 Franz-Josef Helms 的说法，他的团队也探索了这个工艺流程的每一步：“我们使用不寻常的 CIP 系统最大程度地减少了消耗，该系统将所需的清洁表面积减至最小，而且还利用 Fluidor 的开创性技术用空气龙卷风代替水来清洁管道。调整 Fluivac 系统可以让 Innocent 从工艺管道中回收 98% 的果汁。”
Helms 强调资源效率思维的一个例子是“使用柠檬汁而不是水作为天然密封冲洗液，因为低 pH 值可防止细菌生长。”通过安装冷凝器，Innocent 的用水量将比原始设计研究中估计的少 45%。GEA 在 Fluivac 系统上更进了一步，令其适应 GEA CIP 系统。两者的结合显著降低了用水量。有志者事竟成。
激发更广泛的变革
Andy Joynson 眼中闪烁着光芒，说道：“我向 GEA 致敬，因为他们在整个过程中一直在我们身边并帮助挑战传统的设计方法。所有的小细节加起来取得了巨大的成功。”
荣获智能热泵设计金奖
GEA 和Innocent饮料公司在欧洲热泵协会 (EHPA) 的民选奖中，凭借为荷兰新果汁工厂“The Blender”设计的智能热泵而共同获得金奖。每年，EHPA 都会颁发“热泵奖”，以表彰杰出的热泵项目和解决方案。评委与听众对各合作方从一开始就将最新技术与工艺流程及冷热需求深度融合，并开发出前瞻性生产设计的能力印象深刻：该设计减少了不必要的能源消耗，并实现了能量的回收与循环利用。祝贺整个团队！
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