MODR Warszawa:  ul. Czereśniowa 98, 02-456 Warszawa  | ikona 22 571 61 00 

Pompy ciepła w przemyśle rolno-spożywczym

Analizując źródła fachowe można dojść do wniosku, że przemysł rolno-spożywczy jest bardzo energochłonny, a racjonalne wykorzystanie wyprodukowanej energii pozwala zminimalizować straty. W przetwórstwie rolno-spożywczym występują duże strumienie ciepła odpadowego w procesach technologicznych. Energia odpadowa daje ogromne potencjalne możliwości zmniejszenia zużycia energii poprzez zastosowanie pomp ciepła.

Jest to jedna z metod racjonalnej i oszczędnej gospodarki energią zwłaszcza tam, gdzie potrzeba układów do grzania i schładzania, jest to tzw. skojarzona gospodarka energetyczna.
System ten z jednej strony służy do chłodzenia i zamrażania produktów, wody itp., a z drugiej strony do równoczesnej produkcji ciepła przeznaczonego do centralnego ogrzewania (CO) i procesów technologicznych.
Odprowadzanie wody o temperaturze większej niż 10ºC wiąże się z koniecznością płacenia przez przemysł rolno-spożywczy wysokich kar środowiskowych. Sposobem na uniknięcie tych kar, a zarazem lepsze gospodarowanie energią jest zastosowanie pomp ciepła. Jest to duża szansa, a zarazem wyzwanie postawione przed technologią tych pomp w skojarzonej gospodarce energetycznej. Zastosowanie pomp ciepła w wielu rozwiązaniach może zapewnić zwiększenie efektywności energetycznej oraz uniknięcia emisji dwutlenku węgla.

Jak wykorzystać to w praktyce?

Odzyskiwanie ciepła odpadowego i zastosowanie pomp ciepła ważne jest nie tyle w sferze teoretycznej i doświadczalnej, ale przede wszystkim w praktyce. Oto kilka przykładów wiodących firm produkujących pompy ciepła:
 Zakłady Gunner Dafgard w Szwecji, produkujące mrożonki i wyroby garmażeryjne, szwedzki zakład mleczarski ARLA-GOTENE oraz zakłady w Przeworsku produkujące mrożonki zastosowały pompy ciepła do odzyskiwania energii odpadowej ze skraplaczy urządzeń chłodniczych.
 W wytwórni wina w Szwecji do sterylizacji wina zastosowano pompę ciepła wykorzystującą energię odpadową wody zużytej w procesie technologicznym, wody z chłodzenia maszyn oraz częściowo powietrza z hal produkcyjnych.
 Okręgowa Spółdzielnia Mleczarska Skarczewy posiada instalację przeznaczoną do wytwarzania wody lodowej; ciepło pozyskane przy wytworzeniu tej wody zostaje wykorzystane na przygotowanie wody użytkowej przeznaczonej do celów produkcyjnych.
 Przedsiębiorstwo mięsne w Skierniewicach - ciepło pozyskane przy utrzymaniu stałej temperatury chłodni przechowującej produkty mięsne i w okresie letnim z klimatyzacji pomieszczeń biurowych jest wykorzystane do przygotowania wody użytkowej przeznaczonej do celów produkcyjnych.
 Gospodarstwo rolne w Małżewie - ciepło pozyskane przy schładzaniu mleka jest wykorzystane do wytwarzania ciepłej wody przeznaczonej do mycia sprzętu udojowego.

Zastosowanie pomp ciepła w procesie suszenia

Zwiększenie efektywności suszenia można osiągnąć poprzez podniesienie temperatury powietrza nawiewanego do komory, albo przez zwiększenie ilości powietrza recyrkulacyjnego. W praktyce pełna recyrkulacja powietrza jest możliwa jedynie przy jednoczesnym usuwaniu z niego wilgoci. Urządzenie usuwające wilgoć z powietrza pracuje na zasadzie pompy ciepła. W instalacji do suszenia z pompą ciepła powietrze suszące cyrkuluje w zamkniętym obiegu, co umożliwia uniezależnienie realizacji procesu od warunków otoczenia, rekuperację energii i hermetyzację procesu. Zdolność ziębienia układu pompy ciepła wykorzystywana jest do odwilżenia powietrza procesowego, wychodzącego z komory suszenia, natomiast zdolność grzania ma zastosowanie przy ponownym podnoszeniu temperatury odwilżonego i ochłodzonego powietrza, które wraca do komory suszenia. Całkowita sprawność układu jest bardzo wysoka (teoretycznie 100%) i zależy głównie od współczynnika sprawności pompy ciepła. Współczynnik ten wzrasta wraz ze zmniejszeniem się różnicy między wartościami temperatury parowania i skraplania.

Typy suszarni

Jedna z firm posiada w swojej ofercie suszarnię wykraplającą, przeznaczoną do suszenia makaronu mokrego wyprodukowanego maszynowo i do suszenia po pasteryzacji. Może być ona wykorzystywana do suszenia innych surowców np. trocin, kredy, ziół, warzyw i owoców itp. Suszarnia zbudowana jest z płyt panelowych, agregatu wykraplającego, drzwi-rolet i sterownika mikroprocesorowego. Agregat wykraplający składa się ze sprężarki, trzech wymienników ciepła i wentylatorów. Jego zadaniem jest utrzymywanie odpowiedniej temperatury wewnątrz komory oraz wykraplanie pary wodnej z powietrza.
Sterownik mikroprocesorowy, zgodnie z ustawionym przez użytkownika programem, automatycznie steruje całym procesem suszenia. Makaron suszy się tradycyjnie na paletach drewnianych lub w przeznaczonych do tego celu koszykach z tworzywa sztucznego. Prawidłowe suszenie możliwe jest tylko w przypadku całkowitego załadunku komory. Czas suszenia przy załadunku 200 kg mokrego makaronu waha się od 8 do 12 godz., temperatura wewnątrz komory nie przekracza 35°C.
Moc zainstalowana to 2,2 kW napięcie znamionowe 380 V, 50 Hz, wymiary gabarytowe
(dł. x szer. x wys.) 2,5 x 2,0 x 2,6 m.
Inna firma oferuje suszarnię próżniową z pompą ciepła, która służy do szybkiego suszenia drewna oraz dosuszania drewna wszystkich gatunków przy zachowaniu doskonałej jakości. Sterowanie procesem suszenia kieruje komputer, należy tylko wpisać gatunek drewna, jego grubość i żądaną wilgotność końcową.
Suszenie osadów ściekowych pochodzących z biologicznych, chemicznych oczyszczalni ścieków jest pośrednio związane z przemysłem przetwórczym. Zastosowanie pompy ciepła do procesu suszenia osadów ściekowych pozwala na oszczędności energetyczne oraz hermetyzację procesu, zapewniając wyeliminowanie emisji szkodliwych substancji do atmosfery oraz likwidując wydzielanie odorów. Zaletą zastosowania w pompie ciepła dwutlenku węgla jako ekologicznego czynnika roboczego jest wysoka temperatura gazu sprężonego na wlocie do chłodnicy co pozwala na higienizację suszonego osadu. Taką technologię zastosowano w wielu oczyszczalniach ścieków.

Możliwości wykorzystania w rolnictwie

Proces suszenia z zastosowaniem pompy ciepła można wykorzystać w gospodarstwach rolnych do suszenia siana lub ziarna w silosach. Zasada działania suszarni do siana lub ziarna i nasion jest podobna do suszarni wykraplającej stosowanej przy suszeniu makaronu. Ale przy suszeniu płodów rolnych pojawia się problem, ponieważ wymagane moce cieplne procesu suszenia zmieniają się w czasie tzn., że w czasie suszenia zmieniają się ilości wilgoci odbieranej od suszonego towaru. Specjaliści od suszenia rozwiązali ten problem. Przykładem jest suszarnia konwekcyjna o ciągłym procesie suszenia i pompa ciepła.
Zamieszczony poniżej schemat pokazuje w jaki sposób można zintegrować działającą suszarnię z pompą ciepła. Obieg powietrza jest tutaj wymuszony przez dwa wentylatory: wentylator suszarni najczęściej o stałej prędkości obrotowej, oraz wentylator pompy ciepła o zmiennej prędkości obrotowej. Zmienna prędkości wentylatora wynika z faktu, że i pompa ciepła posiada zmienną prędkość obrotową sprężarki, co pozwala w sposób płynny regulować moc urządzenia. Stosunek ten regulowany jest przez zestaw żaluzji.

pompy ciepla

Źródło: Andrzej Grzebielec, „Możliwości zastosowania pomp ciepła w procesach suszenia, Politechnika Warszawska, Instytut Techniki Cieplnej, ZAPiCh, Chłodnictwo 8/2013.

Niewątpliwą zaletą stosowania pomp ciepła w procesie suszenia jest zamkniecie układu, co uniezależnia nas od wpływu pogody i umożliwia uzyskanie dużych oszczędności energetycznych. Szacuje się, że zastosowanie pomp ciepła zmniejsza zużycie energii o 50% i skraca się czas suszenia aż o 60%. Na rynku producentów pomp ciepła mało jest jednak ofert z tego typu rozwiązaniami.

Waldemar Witek
Oddział Radom
Przyg. A.D.

Źródła:
1. Urządzenia i systemy energetyki odnawialnej, Ryszard Tytko, Kraków 2014
2. Nowe trendy w suszeniu żywności, Dorota Witrowa-Rajchert, Katedra Inżynierii Żywności i Organizacji Produkcji Wydział Nauk o Żywności, SGGW, Warszawa 2009
3. Strony internetowe producentów pomp ciepła.
4. Odnawialne źródła energii uzupełnieniem energetyki w rolnictwie, prof. dr hab. inż. Jan Pabis Instytut Technologiczno-Przyrodniczy w Falentach, Oddział w Warszawie, Warszawa 2011
5. Pompy ciepła – perspektywy rozwoju technologii i ich znaczenie w polskiej energetyce, praca zbiorowa, PORT PC, grudzień 2013, Kraków
6. Sposoby promowania technologii pomp ciepła, Paweł Lachman, InstalReporter, październik 2010
7. Suszenie osadów ściekowych w układzie z pompą ciepła pracującą z dwutlenkiem węgla jako czynnikiem ziębniczym, Agnieszka Flaga-Maryanczyk, Jacek Schnotale
8. Wybrane procesy suszenia technologicznego z zastosowaniem pomp ciepła, Agnieszka Flaga-Maryańczyk
9. Energia w gospodarstwie rolnym, Fundacja Instytut na rzecz Ekorozwoju
10. Proekologiczne odnawialne źródła energii, Witold M. Lewandowski
11. Odnawialne zasoby i źródła energii, prof. dr hab. inż. Jacek Zimny
12. Możliwości zastosowania pomp ciepła w procesach suszenia – Chłodnictwo, Andrzej Grzebielec

  • Mazowiecki Ośrodek Doradztwa Rolniczego

    Dyrektor MODR Warszawa: Sławomir Piotrowski
    Zastępca Dyrektora MODR Warszawa: Tomasz Skorupski
    Zastępca Dyrektora MODR Warszawa: Adam Tarkowski

    ul. Czereśniowa 98, 02-456
    tel. 22 571 61 00 | fax. 22 571 61 01
    e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

    Godziny urzędowania: poniedziałek - piątek, 700 - 1500

  • MODR Warszawa Oddział Bielice

    Dyrektor Oddziału: Krzysztof Szumski

    Bielice 19, 96-500 Sochaczew 
    tel. 46 862 00 40 | fax.46 862 00 52
    e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

    Godziny urzędowania: poniedziałek - piątek, 700 - 1500

  • MODR Warszawa Oddział Ostrołęka

    Dyrektor Oddziału: Bogdan Bagiński

    ul. Targowa 4, 07-410 Ostrołęka,
    tel. 29 760 03 69 - fax. 29 769 49 53
    e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

    Godziny urzędowania: poniedziałek - piątek, 700 - 1500

  • MODR Warszawa Oddział Płock

    Dyrektor Oddziału: Wojciech Banaszczak

    ul. Zglenickiego 42 D, 09-411 Biała
    tel./fax: 24 269 77 00
    e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

    godziny urzędowania: poniedziałek - piątek, 700 - 1500

  • MODR Warszawa Oddział Poświętne w Płońsku

    Dyrektor Oddziału: Jarosław Grabowski

    ul. H Sienkiewicza 11, 09-100 Płońsk
    tel: 23 663 07 00, fax: 23 662 99 50
    e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

    Godziny urzędowania: poniedziałek - piątek: 700 - 1500

  • MODR Warszawa oddział Radom

    Dyrektor Oddziału: Marcin Kaca

    ul. Chorzowska 16/18, 26-600 Radom,
    tel./fax 48 365 02 06 wew. 104
    e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

    Godziny urzędowania: poniedziałek - piątek, 730 - 1530

  • MODR Warszawa Oddział Siedlce

    Dyrektor Oddziału: Józef Jan Romańczuk

    ul. Kazimierzowska 21, 08-110 Siedlce
    tel. 25 640 09 11, fax. 25 640 09 12
    e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

    Godziny urzędowania: poniedziałek - piątek, 700 - 1500

Copyright 2011 - 2021 MODR | Przeglądając stronę, akceptujesz naszą politykę prywatności.