让乳制品生产变得更加高效和可持续

让乳制品生产变得更加高效和可持续 简 介 目 录 • 锅炉流程系统–无需再使用阀门• 清洗和清洁–按需提供所需的压力1415 1. 乳品厂的发展趋势和挑战03 本白皮书讨论了如何通过采用智能水解决方案和泵送系统来应对乳品厂在水和能源使用方面的诸多挑战。通过这些方式，乳品厂能够在供水和配水、温度控制、清洁、水处理以及化学消毒方面实现节约和优化。 • 使用节水节能技术• 未来的发展方向0505 4. 为何需要与值得信赖的合作伙伴一起应对16 2. 乳品厂的用水和废水处理06 优化的泵系统能够实现更加高效的水循环，从而让乳制品的生产变得更加可持续。通过改善水的利用和再利用，同时提高能源使用效率，乳品厂不仅可以制定并实现科学减排目标1，还能推进自身的可持续发展议程。 • 按需供水和水输送• 工艺水处理–确保流程每一步的可靠性• 废水处理和再利用–低效的系统就意味着浪费080710 • 使用智能和集成系统• 保证乳品厂用水流程的可靠性• 提供一整套系统和解决方案• 格兰富产品在乳品厂中的使用实例17192018 3. 乳品厂的流程和温度控制12 联系格兰富20 • 冷却水系统–调节速度和控制成本13 1.乳品厂的发展趋势和挑战 乳品行业的维护、运营和可持续发展经理们带领他们在工厂和公司办事处的团队，在极端的价格压力下应对激烈的市场竞争。因此，规避成本、优化流程、提高可持续性和合规性便成为了需要优先投资的几大领域。 性和效率上，致力于在乳制品生产过程中实现按需供水。 为了应对这些挑战，乳品厂正在制定雄心勃勃的目标，并朝着更可持续的生产方向发展，例如通过节水和节能、降低生产成本、优化流程效率和提高质量标准等各种举措。 乳制品行业面临诸多挑战并且正在经历转型。比如，我们发现越来越多的人将注意力放在供水的可持续 乳品厂面临的挑战 维持可持续的生产和可行的价值链竞争激烈的市场和价格压力废水处理的复杂性，比如有机物含量高以及流量过大和过小监管要求、废水处理附加费以及有限的市政污水处理能力食品安全和透明人口增长、收入水平提高和健康意识提高推动了需求的增长将减少和实现碳减排目标作为可持续发展议程的一部分，以支持联合国的可持续发展目标 平均而言，生产1公斤乳制品需要2至4升水2，而在牛奶生产方面，乳品厂的基准是每公斤牛奶使用1.3升水3。但随着乳品厂不断改善用水管理，这一数字正在稳步下降4。此外，大量的水被用于冷却、加热、蒸汽和清洁流程。因此，泵系统可能占乳品厂能源消耗的40%5。 设定碳减排目标 解决关键流程中水和能源消耗过大问题的方法之一是根据科学碳目标倡议（SBTi）设定碳减排目标。SBTi是一个推动企业大胆采取气候行动的组织。作为在范围1、范围2和范围3框架1内衡量排放的一种方式，科学碳目标在商业领域的重要性日益凸显。 越来越多的乳品厂开始致力于从乳制品的蒸发流程中回收冷凝水（即“牛水”），并将此作为一种可以快速获得投资回报的水再利用方式6。 乳品厂通常会在以下领域设定可持续发展目标： 短期目标，比如： •用于生产设施的可再生能源•无化石燃料运输•优化现有的泵送解决方案 长期目标: •到2050年实现净零碳排放 乳制品加工过程中的主要用水领域大致可分为以下几类，在这些领域通过水的再利用改善水管理可以实现最快的投资回报： 使用节水节能技术 问题的关键在于我们如何与乳品厂一起利用节水技术来保护资源，并以更高效、更经济的方式使用能源。迄今为止，泵行业的发展一直在强调技术产品和工艺创新。但现在，重点已经开始转向那些能够让泵用户利用现代泵系统的特点和功能来优化他们的业务流程的创新。运营经理们必须考虑人们不断加强的环保意识。 节能与回收： 冷凝水回收是一个很好的热能来源，也是另一个需要优先考虑的问题。 减少化学品的使用： 如何在清洁过程中对清洁剂（碱性或酸性）进行再利用是乳品厂需要考虑的另一大关键因素。 •其他用水——用于清洗板条箱等等7...... 改善膜分离工艺： 从格兰富与乳制品行业高管的对话来看，他们一致认为最有效的做法是采用系统性的方法，提升包括泵、驱动器、管道、配件以及测量和控制设备在内的整体系统的效率。比如通过传感器记录目标值和实际值，或是使用软件中的算法分析需求，并将相应的信号发送给控制系统（例如通过变频器调速或通过阀门配水）。 通过节水技术改善牛奶加工过程中的水再利用。 未来的发展方向 乳品行业正在经历快速变革，需要改变水和能源消耗过高的现状，并制定和实现雄心勃勃的可持续发展目标。与此同时，乳品厂必须遵守更严格的政府法规和不断提高的废水排放标准，并找到解决市政供水能力不足的办法。乳品厂的废水处理起来很复杂，但也有再利用的潜力。总体而言，该行业的转型为水处理和再利用方面的业务提供了增长机会。 总之，这些对话揭示了下列重要趋势： 设备综合效率（OEE）： 这正成为衡量乳品厂运营稳定性、产量和质量最重要的绩效指标之一。 减少用水量： 市场上已经有各种创新且成熟的解决方案，可用于乳品厂的液体泵送、化学品供给以及测量和控制等流程。通过这些解决方案，乳品厂能够对自身的生产流程进行转型并为未来的挑战做好准备。 重新利用工艺用水或减少加热和冷却需求，从而减小锅炉和泵的尺寸，这已经成为当务之急。 更高效、更智能的泵系统： 乳品厂的规模在不断扩大，能够应付不同流量和压力需求的泵产品对于乳品厂的用水流程来说至关重要。 2.乳品厂的用水和废水处理 通过投资优化各项水和废水应用中的泵系统，乳品厂必将从中受益。采用智能且集成的泵系统能够带来诸多益处，比如减少用水量、提高能源效率，降低碳排放，增加工艺水的再利用，更高效的工艺设计以及最大限度减少水损失。 供水和输水 格兰富案例： 提高能源效率有助于乳品厂接近并实现其在用水和用能方面的净零影响目标。此外，数字化能够帮助乳品厂实现稳定的流程控制、提高灵活性并延长工厂正常运行时间，从而提升生产质量和效率。 乳品厂的用水量很大，这些水取自于水井或是市政公用设施。此外，乳制品加工过程中的用水量通常波动很大，往往在短时间内需要大量的水。这就需要用到大压力水箱或变速增压系统。 帮助乳品厂改善乳制品生产的供水 使用变频驱动器来控制泵的速度可以大幅提高能源效率（与标准泵相比，平均可提高37%）8。将速度控制在工艺所需的水平能够大幅降低成本，并且可以显著减少某些应用的用水量，例如，避免使用定速泵时经常出现的系统过度加压情况。 乳品业正朝着明显的市场整合趋势发展，乳品厂的数量不断减少，而规模不断扩大。这意味着乳品厂需要更强大的泵来满足不断发展的需求，这也为优化和节省带来了更多机会。 一家西欧的乳制品公司希望提升产能。公司添加了新的生产设施，包括反渗透和热水装置。为了消除对泵的可靠性和效率方面的疑虑，公司邀请格兰富就其设施中四种不同应用的泵解决方案的工程设计进行了探讨。 解决方案： 格兰富与该乳制品公司的顾问和项目工程师密切合作，最终定制了一套采用HydroMPC和高级不锈钢CRN立式多级泵的定制方案。MPC是一款用于增压系统的多泵控制器，可以进行远程控制。 格兰富iSOLUTIONS确保了智能系统得到优化。此外，格兰富还负责了系统的调试和启动工作。 结果： •定制的泵设计，采用316不锈钢材质，可远程控制•提升了可靠性并降低了总体成本 工艺水处理– 确保流程每一步的可靠性 不同乳品厂的水质有很大差异，这取决于水源。而水处理的成本则取决于不同应用对水质的要求。 水处理的第一步是过滤。过滤技术是处理工艺用水和回用水的重要组成部分。在各种形式的膜分离技术中（包括超滤、纳滤和反渗透），通常使用泵和泵系统（例如预制增压系统或多个串联高压泵）来补偿由此产生的压力损失。膜分离技术还可以结合活性炭过滤器和离子交换器一起使用。 在水处理过程中，通常需要使用特殊的添加剂，这就需要用到化学给料泵和加药装置。在水中加入化学品是为了控制pH值等目的。而采用何种方式将这些化学品注入水流并尽可能快地混合对于水处理的结果有着决定性的影响。 格兰富案例 为乌克兰乳制品公司提供全套水处理解决方案 乌克兰BIAGR乳制品公司认为，为了支持新的乳制品的市场推广，他们必须对现有生产系统进行全面重建并采用新的乳制品技术，这其中就包括了供水系统。对于此类系统而言，可靠性、能源效率和可持续性往往起着决定性因素。 解决方案： 结果： 格兰富旗下的Eurowater为该公司提供了全套水处理解决方案，其中用到的格兰富产品包括用于处理原水的CUE调速SP地下水泵，用于反渗透系统防垢剂预处理的SMARTDigital计量泵，以及功能强大的格兰富CRNE立式多级泵，该泵能够以适当的流量和压力将处理后的水分配到每个用水点。 •与旧系统相比，大幅降低了运营成本并提高了工艺流程效率•该公司得以生产出最高品质的乳制品！ 阅读格兰富Eurowater案例 安全有效的细菌灭活 消毒是水处理的重要环节之一。该步骤旨在消除工艺用水中的微生物，确保满足相关法规和指令的安全用水标准。根据水源的不同，经过消毒的水可以用作原料、冷凝水、就地清洗水、作为冷却介质的冰水，冷却塔水以及包装清洁水等等。乳品厂广泛使用过氧乙酸（PAA）作为消毒剂。然而，它具有极强的腐蚀性，如果吸入会导致健康和安全问题。 格兰富案例： 解决冷却回路中的细菌污染问题 越来越多的乳品厂开始使用二氧化氯（ClO2），因为它更有效，选择性更多，如果使用得当，整个过程都非常安全。现场产生的次氯酸钠（电氯化）则可以用于冷凝水中的细菌灭活。 多年来，一家跨国乳制品公司位于欧洲的一座工厂一直存在冷却回路无法得到良好消毒的问题，并因此面临交叉污染的风险。 解决方案： 格兰富为该工厂提供了一个套完整的消毒解决方案，其中包括了一个OxipermPro现场二氧化氯生成系统，一个用于冷却回路的双点计量系统（使用高精度DDA智能数字计量泵），以及一个用于监测水质参数的DID测量和控制系统。 步进电机如何确保更高的计量精度 使用配备了步进电机的隔膜驱动化学给料泵可以确保更高的化学品计量精度。在使用步进电机后，数字计量泵的调节比可以达到3000:1。这是传统隔膜驱动化学给料泵的30倍左右。 结果： •实现对冷却回路的有效消毒，破坏生物膜•测量和控制系统确保正确的消毒剂数值 调节比的增加意味着即使使用小型数字计量泵也可以覆盖很大的流量范围，且不会影响整个范围内的计量精度。这意味着，乳品厂的运营团队只需要少许泵型和相关备件即可满足各种运营条件的要求。 废水处理和水再利用 – 低效的系统就意味着浪费 省去不必要的成本 乳业是污染最严重的行业之一，因为乳制品的生产过程中会产生大量废水，如果未经处理就排放，可能会对环境产生不利影响。乳品厂每生产一公斤产品最多可产生14升的废水。这个数量会根据成品的不同而变化9。乳品废水的成分、质量和数量的波动是乳品厂需要解决的一大难题。 虽然乳品废水处理起来很复杂，但它也有再利用的潜力，而如果能够增加废水的再利用，那么就可以减少对新水的需求，也降低了成本。此外，水的再利用可以减少加热和冷却应用的水足迹，从而降低对锅炉和泵容量的需求。 废水处理包括三个阶段。 一次处理：涉及一系列机械和化学方法，如过滤棒架和筛网、油、脂肪和轻烃分离器、pH中和、混凝/絮凝、浮选、沉淀和离心。 二次处理：包括活性污泥（SBR/MBR/CAS）、沉淀（二次沉淀池）和除氮除磷。 当水被重复利用之后，废水量就会减少，处理成本也会下降。智能反渗透过滤解决方案就是集成且可持续水回用领域的一个例子，这是一种高度灵活的系统，可以根据运行条件进行调整，保护膜的同时也能保证高产量。它已被证明是一种具有成本效益的处理和再利用乳品废水的方法。 乳品废水的特点是pH值、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、总悬浮固体（TSS）、氮、磷以及温度的变化都很大。乳品厂的废水还含有溶解的糖、蛋