Энергопотребление предприятия пищевой промышленности: основные процессы и нагрузки

Энергопотребление предприятия пищевой промышленности формируется несколькими производственными процессами: термообработкой, охлаждением, санитарной мойкой, упаковкой и хранением продукции. Для определения наиболее ресурсоёмких операций необходимо сопоставить расход пара, холода и воды с фактическими партиями выпуска и продолжительностью соответствующих технологических циклов.

Нельзя заранее определить, какая операция потребляет больше ресурсов на конкретном предприятии. Соотношение нагрузок зависит от характера продукции, технологического режима, продолжительности санитарной обработки и условий хранения. Поэтому при энергетическом обследовании анализируют не только суммарный расход, но и распределение потребления между производственными операциями.

Какие производственные процессы формируют основную нагрузку

Для анализа необходимо разграничить пять операций, которые могут выполняться последовательно или частично совпадать во времени.

• Термообработка. Потребление энергоресурсов связано с обеспечением предусмотренных температурных режимов обработки продукции. При анализе сопоставляют расход пара с продолжительностью соответствующих операций и количеством обработанной продукции.
• Охлаждение. Потребление холода рассматривают в связи с технологическими условиями охлаждения и фактическим выпуском. Изменение нагрузки необходимо проверять с учётом продолжительности процесса.
• Санитарная мойка. Расход воды и связанных с мойкой энергоресурсов необходимо выделять из непосредственного потребления на выпуск продукции. Санитарные циклы могут выполняться между партиями и формировать нагрузку даже при отсутствии производственной обработки.
• Упаковка. Энергопотребление упаковочных операций рассматривают в пределах соответствующих производственных периодов. При отсутствии отдельного учёта его нельзя произвольно выделять из суммарной нагрузки линии.
• Хранение. Потребление энергоресурсов на поддержание условий хранения необходимо учитывать отдельно от кратковременных производственных операций. Особенно важно проверить нагрузку систем охлаждения.

Разделение по операциям позволяет установить структуру энергопотребления, но не означает, что каждому процессу обязательно соответствует отдельный прибор учёта. Сначала проверяют существующие измерения и возможность связать их показания с фактическими технологическими режимами.

Какие показатели и документы необходимы для анализа

Основные показатели — расход пара, холода и воды на партии выпуска. Их необходимо получать за периоды, соответствующие фактическому выполнению производственных операций.

Расход пара используют для определения нагрузки процессов, в которых применяется соответствующий тепловой ресурс. Показания сопоставляют с картами термообработки и количеством обработанной продукции.

Расход холода необходим для оценки нагрузки охлаждения и хранения. При его анализе важно установить, какой объём потребления относится к технологическому охлаждению продукции, а какой — к поддержанию условий хранения.

Расход воды рассматривают с учётом производственных и санитарных циклов. Если один узел учёта охватывает обе составляющие, их количественное разграничение требует дополнительных сведений.

Для проверки используют карты термообработки, санитарной мойки и хранения. Эти документы позволяют сопоставить энергетические показатели с предусмотренной последовательностью операций и необходимыми условиями их выполнения.

Карты характеризуют технологические требования, но не заменяют фактические измерения. Чтобы определить действительное распределение энергозатрат, необходимо связать документально установленные режимы с зарегистрированным потреблением.

Как разделить энергопотребление по производственным периодам

Основной метод — определить временные границы термообработки, охлаждения, мойки, упаковки и хранения, затем сопоставить их с показаниями учёта.

Сначала устанавливают, когда выполнялась каждая операция. После этого проверяют, какие энергетические потоки обеспечивали её выполнение и какие измерения относятся к соответствующему периоду.

Особенно важно учитывать последовательность операций внутри одной партии. Например, потребление ресурсов во время санитарной мойки между партиями нельзя без проверки относить к непосредственным затратам на термообработку следующей партии.

Если операции выполняются одновременно, суммарные показания могут включать несколько составляющих нагрузки. В этом случае необходимо установить, достаточно ли существующих измерений для раздельного определения расхода.

Граница энергетического баланса — установленный состав оборудования и энергетических потоков, потребление которых включается в рассматриваемый показатель. Для анализа пищевого производства важно, чтобы границы измерений соответствовали распределяемым операциям.

Сопоставимые условия — согласованные производственные периоды, объёмы выпуска и технологические режимы либо сравнение с обоснованным учётом различий между ними.

Если энергопотребление измерено за сутки, а сведения о выпуске относятся к отдельной смене, прямое сопоставление может оказаться некорректным. Вначале требуется согласовать периоды наблюдения.

Производственная смена и санитарный цикл между партиями

При анализе необходимо различать период непосредственного выпуска продукции и санитарный цикл, выполняемый между партиями. Эти режимы имеют разное назначение, хотя могут использовать общие энергетические ресурсы.

Энергопотребление производственной смены

В течение производственной смены нагрузка связана с выполнением предусмотренных операций, количеством обрабатываемой продукции и их продолжительностью.

При сопоставлении смен необходимо учитывать фактический выпуск. Более высокий суммарный расход может сопровождать увеличение количества продукции и сам по себе не доказывает ухудшение энергетической эффективности.

Энергопотребление санитарного цикла

Санитарная мойка может выполняться в промежутках между партиями, когда непосредственная обработка продукции приостановлена. При этом расход воды и энергоресурсов сохраняется в соответствии с условиями санитарной обработки.

Если объединить эти показатели с потреблением производственной смены без разграничения, энергетические затраты на выпуск продукции могут быть интерпретированы неправильно.

Поэтому необходимо установить продолжительность санитарных циклов и соответствующие периоды расхода ресурсов. При этом сокращение потребления не должно достигаться за счёт нарушения предусмотренных санитарных условий.

Почему может увеличиться расход холода

Рост холодопотребления необходимо рассматривать в связи не только с технологическим охлаждением продукции, но и с условиями её хранения.

Если общее потребление холода увеличилось, сначала проверяют, совпадает ли изменение с ростом объёма выпуска или изменением продолжительности охлаждения. Затем рассматривают условия хранения и соответствующие периоды работы систем, обеспечивающих необходимый температурный режим.

Увеличение расхода может быть связано с условиями хранения, даже если непосредственные операции охлаждения продукции существенно не изменились. Поэтому нельзя автоматически относить всю разницу к технологическому охлаждению.

В то же время условия хранения являются только одним из возможных объяснений. Чтобы подтвердить их влияние, необходимы согласованные сведения о производственных циклах, периодах хранения и фактическом расходе холода.

При недостаточной детализации измерений обнаруженное увеличение нагрузки остаётся основанием для дополнительной проверки, а не доказательством конкретной причины перерасхода.

Как санитарные требования ограничивают энергосберегающие решения

При оценке возможного снижения энергопотребления необходимо учитывать, что термообработка, санитарная мойка и хранение выполняются в установленных технологических и санитарных условиях.

Эти условия являются ограничением при выборе допустимых режимов эксплуатации. Нельзя признавать энергетически целесообразным изменение, которое нарушает необходимые параметры обработки продукции, санитарного цикла или хранения.

Поэтому потенциальное сокращение расхода пара, холода или воды рассматривают только после проверки предусмотренных требований и возможности сохранить их при изменении режима.

Сокращение времени санитарной мойки, например, нельзя считать обоснованным мероприятием только на основании уменьшения расхода воды. Необходимо подтвердить, что рассматриваемое изменение допустимо для соответствующего санитарного процесса.

Аналогично уменьшение холодопотребления не является положительным результатом, если оно достигается за счёт несоблюдения необходимых условий хранения продукции.

Энергетическая эффективность должна оцениваться в пределах допустимых технологических и санитарных режимов.

Как определить наиболее ресурсоёмкие операции

После разграничения периодов и проверки исходных показателей составляют структуру нагрузки по операциям.

Для каждой рассматриваемой операции устанавливают доступные показатели расхода пара, холода и воды, соответствующий период и связь с партиями выпуска.

Если измерения позволяют достоверно выделить потребление отдельного процесса, его показатели включают в соответствующую составляющую структуры. Если один измерительный узел охватывает несколько операций, такое потребление необходимо обозначить как совместное до получения достаточных данных для распределения.

Результат позволяет определить, какие операции формируют значимую часть потребления соответствующего ресурса. При этом сравнивать разные виды ресурсов только по их натуральным количествам некорректно: пар, холод и вода характеризуются различными физическими показателями и условиями использования.

Следовательно, сначала определяют распределение каждого ресурса по операциям. Для дальнейшего сопоставления энергетических затрат могут потребоваться отдельные расчёты в согласованных единицах и границах.

Как использовать результаты обследования

Результатом становится структура нагрузки по производственным операциям с сохранением санитарных требований. Она показывает, как расход ресурсов связан с термообработкой, охлаждением, санитарной мойкой, упаковкой и хранением.

Такую структуру используют для определения участков, на которых необходимы дополнительные измерения, проверки действующих эксплуатационных режимов и подготовки последующих энергетических расчётов.

Если отсутствуют достоверные показатели расхода пара, холода и воды на партии выпуска, количественное распределение нельзя считать подтверждённым. В этом случае необходимо уточнить исходные данные и возможность разграничения производственных операций.

При дальнейшем выборе технических решений санитарные требования остаются обязательным условием оценки их применимости. Снижение расхода ресурсов не должно подменять выполнение необходимых технологических и санитарных процессов.

Главный вывод: для пищевого предприятия наиболее ресурсоёмкие операции определяют по фактическому потреблению ресурсов в соответствующих производственных периодах. Разделение технологических и санитарных циклов, а также отдельный учёт условий хранения позволяют получить проверяемую структуру нагрузки, но сами по себе ещё не подтверждают энергетические потери или достигнутую экономию.