Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Energianvändning i mejeriverksamhet: En fallstudie vid Wermlands Mejeri AB med fokus på elanvändning och kylbehov
Karlstad University, Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013).
2016 (Swedish)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
A case study investigating the energy consumption at the Wermlands Mejeri dairy plant in Värmlands Nysäter, Sweden (English)
Abstract [sv]

Mjölkindustrin är en av världens största industrier, och är den snabbaste växande sektorn inom lantbruksnäring. Varje år produceras cirka 800 miljoner ton mjölk världen över, varav svenskar årligen konsumerar cirka 150 kg mejeriprodukter per person. Framställningen av mejeriprodukter innefattar ett flertal processer som kräver stora mängder energi, främst i form av ånga till upphettning av mjölk och vatten samt elektricitet till framförallt kylning. Anledningen till att mjölken genomgår diverse behandlingar är framförallt för att döda skadliga bakterier och sporer men också för att mjölken skall uppfylla vissa kvalitetskriterier. För att möta de miljömässiga utmaningar vi står inför krävs att nya hållbara lösningar utvecklas och implementeras. Enligt miljöbalken ska verksamheter använda förnybara energikällor i den utsträckning det är möjligt, återvinning av värme skall nyttiggöras och det ska hushållas med såväl energi som andra resurser.

Wermlands Mejeri, beläget i Värmlands Nysäter, startade sin verksamhet i september 2015. Mejeriet framställer dagligen 18 400 liter lättmjölk, mellanmjölk, standardmjölk och grädde, med målet att till augusti 2016 dubbla produktionen med samma sortiment.

Syftet med första delen av denna studie är att utföra en energikartläggning för att bestämma mejeriets totala energibehov samt hur behovet är fördelat på diverse processer. Vid jämförelser mellan den undersökta anläggningen och andra mejerier har nyckelvärdet specifik energikonsumtion, SEC, använts.  SEC definieras som använd energi dividerat med den totala produktionsvolymen och kan appliceras på en delprocess eller en hel produktionsanläggning. Undersökningen består av fysiska mätningar, termodynamiska beräkningar och simuleringar i SimuLink.

Enligt den kartläggning som gjorts förbrukar Wermlands mejerier idag 1 141 MWh per år, vilket motsvarar ett SEC-värde på 0,19 kWh/liter mjölkprodukt. Vid en fördubbling av produktionen skulle energianvändningen öka till 1570 MWh per år och SEC-värdet reduceras till 0,13 kWh/l. Två svenska referensanläggningar som använts vid jämförelser har SEC-värden på 0,11 respektive 0,12 kWh/liter mjölkprodukt.

I den andra delen av rapporten undersöks fem olika åtgärder, vars mål är att reducera mejeriets användning av elektricitet och således innebära en ekonomisk besparing. Dessa åtgärder är fokuserade till kylsystemet och ventilationsanläggningen, vilka tillsammans står för mer än hälften av mejeriets elanvändning. Förslagen behandlar värmeåtervinning vid kylning av grädde, användning av marken som värmesänka för kylmaskiner, kylning av kylrum med hjälp av uteluft, tilläggsisolering av kylrummets tak, samt tidsstyrning av mejeriets ventilationsanläggning. Undersökningen konstaterar att åtminstone tre av åtgärdsförslagen bör övervägas för genomförande, då de uppvisar ekonomisk besparingspotential.

Abstract [en]

The dairy industry is one of the world’s largest industries, and the most rapidly expanding sector of agriculture. Every year more than 800 million tons of milk is produced globally, of which the Swedish population annually consumes more than 150 kg per capita. Refinement of milk includes several processes that require large amounts of energy, mainly in the form of steam for heating of milk and electricity for cooling. Milk is an extraordinary environment for bacteria and spores to thrive in. The main reasons the milk has to go through these heating and cooling process is to reduce the bacterial count, rendering the product safe to drink and of a consistent quality. To meet the environmental challenges that lie ahead, it is important that sustainable solutions for the dairy industry are developed and implemented. According to the environmental code, all industries shall use renewable energy sources to the highest possible degree, recycling of heat shall be used and housekeeping of energy and other resources is of uttermost importance.

Wermlands Mejeri, a dairy plant in Värmlands Nysäter, started their operations in September 2015. Today they produce around 18 400 liters of dairy product, with a product portfolio consisting of three different types of milk (0.5, 1.8, and 3 percent fat) and cream. Their goal is to expand the operation, so that the production volume will be doubled by august 2016.

The commencing chapter of this report is based on a survey with the goal of defining the total energy consumption at the plant, and also to investigate how the use of energy is allocated between the different processes. This survey is purposed to be compared to the energy consumption at other similar dairy plants, in order to point out if (and where) there is any potential to increase the energy efficiency. When comparing different facilities, the key indicator Specific Energy Consumption (SEC) is used. SEC is defined as the total used energy divided by the amount of product, and can be applied on specific processes as well as an entire operation. The investigation consists of physical measuring, thermodynamical calculations and simulations in SimuLink.

According to this survey, Wermlands Mejeri annually consumes 1 141 MWh of energy, equalling a SEC-value of 0.19 kWh/liter produced milk. When the production is expanded, the energy consumption is predicted to total 1 570 MWh per year, or 0.13 kWh/liter. As a point of reference, the SEC-values of two dairy plants used in the comparison are 0.11 and 0.12 kWh/liter respectively.

In the second section of this report, five different operational improvements are defined and investigated, with the purpose of reducing the consumption of electric energy at the plant, and to reduce the operational cost. This investigation is focused on the cooling system and the ventilation equipment. The solutions consist of re-use of heat during cream cooling, usage of the ground as a heat sink for the liquid coolers, refrigerating the cold storage with outside air, extra insulation of the cold storage ceiling, and time-regulation of the ventilation system. At least three of the proposed improvements should be considered for implementation, as they indicate cost-effective ways to reduce the energy consumption.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 46 p.
Keyword [en]
Energy survey, Efficiency, Dairy, SEC, Milk, Cream
Keyword [sv]
Energikartläggning, Energieffektivisering, SEC, Mejeri, Fallstudie, Mjölk, Grädde
National Category
Energy Systems
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-43634OAI: oai:DiVA.org:kau-43634DiVA: diva2:942910
External cooperation
Wermlands Mejeri AB
Subject / course
Environmental and Energy Systems
Educational program
Engineering: Energy and Environmental Engineering (300 ECTS credits)
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-06-29 Created: 2016-06-27 Last updated: 2016-06-29Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1860 kB)131 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1860 kBChecksum SHA-512
48b396eac9139fe59062deedc087e5473ea57bf73dfbd1a58b4ea381550817be437e00a14075fb562f0fe7e1f9390af75b46777db6f5413a8cbccbed9132cba1
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Johansson, Staffan
By organisation
Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013)
Energy Systems

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 131 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 124 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf