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Mar 07, 2023

Comment les transformateurs alimentaires peuvent gérer avec succès l'eau et les services publics

L'eau de rejet est un domaine auquel les transformateurs doivent prêter attention pour les deux

L'eau de rejet est un domaine auquel les transformateurs doivent prêter attention à la fois pour des raisons d'efficacité et de réglementation, telles que le phosphore des antitartres qui se retrouve dans l'eau de rejet. US Water a développé PhosZero, un antitartre qui n'utilise pas de phosphore ; cette image est celle d'une eau rejetée sans phosphore.

Photo publiée avec l'aimable autorisation de US Water

Dans un immeuble de bureaux, il existe toutes sortes de façons de réduire la consommation d'énergie et d'eau.

L'utilisation de la lumière du jour et de l'air extérieur peut réduire les coûts d'énergie et de CVC. Les aérateurs sur les éviers et les toilettes à faible débit peuvent réduire la consommation d'eau. Les points de consigne HVAC peuvent être augmentés pour participer aux programmes de réponse à la demande, les multiprises peuvent être éteintes à la fin de la journée pour empêcher l'équipement de continuer à puiser de l'électricité, et les lave-vaisselle à haut rendement dans la salle de repos peuvent réduire la consommation d'eau.

Mais dans les installations de transformation des aliments, les exigences de production rendent l'efficacité de l'énergie et de l'eau totalement différente de celle des autres types d'installations, ce qui signifie que les transformateurs doivent faire preuve de créativité lorsqu'ils essaient d'améliorer la gestion de leurs services publics, d'économiser de l'argent et d'atteindre les objectifs de durabilité de l'entreprise. .

La comparaison des immeubles de bureaux s'applique dans un domaine important : elle montre comment l'énergie et l'eau doivent être pensées différemment dans les usines de production alimentaire et comment les transformateurs doivent justifier leurs investissements dans l'équipement et la formation, sans pouvoir profiter de quelque chose. , comme un nouvel éclairage de bureau, avec un retour sur investissement de six mois.

Il existe des moyens d'économiser de l'énergie et de l'eau dans la production, mais ils sont subordonnés aux exigences de production et aux exigences réglementaires. Alors que les immeubles de bureaux doivent se conformer aux codes du bâtiment, quelle est leur complexité par rapport aux exigences de la FSMA, aux autres réglementations de sécurité et aux demandes des clients pour des pratiques de production qui répondent à certaines normes ?

"Vous ne pouvez pas amener les aliments à la température de mise à mort juste pour économiser de l'énergie", déclare Warren Green, vice-président et directeur de l'ingénierie des procédés chez Hixson.

Green considère les étapes impliquées dans la production de lait.

"Il doit commencer à froid, il doit être réchauffé, puis, s'il s'agit de lait blanc traditionnel, vous devez le redescendre et le réfrigérer à nouveau", dit-il.

Tout cela prend de l'énergie et de l'eau, et ces demandes augmentent de façon exponentielle lorsque vous commencez à ajouter tous les éléments du processus de production. Cela fait de la gestion et de l'efficacité de l'énergie et de l'eau une tâche ardue, mais pas impossible. Les transformateurs ont des options, et comprendre comment ces options peuvent être exploitées est essentiel pour réaliser des économies d'énergie, d'eau et d'argent nécessaires à ces deux choses.

Vous l'avez probablement entendu un million de fois, et pour cause : vous ne pouvez pas gérer ce que vous ne mesurez pas.

Vous appliquez très probablement ce concept à tous les aspects de votre production, même si vous ne le formulez pas en ces termes. Vous mesurez le nombre d'exemplaires d'un produit particulier qui sortent d'une chaîne de production endommagés au cours d'un cycle pour vous assurer que vous vous trouvez dans un taux d'échec acceptable. Vous mesurez la capacité dont vous disposez pendant les heures de pointe et la marge de manœuvre dont vous disposez pour augmenter la production si nécessaire. Vous mesurez le nombre d'employés que vous avez sur une ligne de production, combien d'heures ils travaillent et combien vous pouvez vous débrouiller si les circonstances l'exigent.

Vous mesurez toutes ces choses, afin de pouvoir les gérer, et vos services publics ne devraient pas être différents. Cela commence par regarder vos factures de services publics et poser deux questions :

Cela semble assez simple, et ça l'est. Mais ce n'est que le point de départ de questions plus complexes, déclare Steve Tapper, consultant de l'industrie agroalimentaire pour US Water. "Dans la plupart des cas, [les processeurs] connaissent l'eau qui entre et qui sort, et non selon leurs applications", dit-il. "La plupart des usines sont considérablement en dehors des exigences minimales et des exigences maximales, mais elles ne le savent pas, car elles n'ont pas de véritable mesure."

Cela s'applique également à l'énergie. Dans les deux cas, il est facile de connaître la quantité maximale d'électricité, d'eau et de gaz naturel que vous utilisez. Mais combien d'électricité consomment vos bandes transporteuses ? Combien d'eau utilisez-vous pour les lavages ? Combien de gaz naturel vos fours et sécheuses utilisent-ils ?

Lorsque vous pouvez répondre à ces questions, vous disposez alors d'informations que vous pouvez vraiment utiliser pour commencer à trouver des gains d'efficacité. Les anciens équipements étaient une « boîte noire », explique Phil Kaufman, responsable des technologies énergétiques chez Rockwell Automation. Vous ne pouviez généralement pas en tirer d'informations sur la quantité d'énergie qu'il utilisait, vous ne pouviez donc pas décomposer la consommation d'énergie à chaque étape du processus de production.

Maintenant, chaque pièce d'équipement de votre usine a probablement une capacité de rapport - ou, dans le cas d'anciennes machines, pourrait l'offrir si elle est mise à niveau - et toutes ces données peuvent être évaluées pour voir comment chaque pièce demande des ressources et comment toutes ces ressources additionner.

"Qu'il s'agisse d'une machine, d'une pompe ou d'une vanne, toutes ces informations ont désormais une sorte de contenu énergétique", explique Kaufman. "Donc, maintenant vous obtenez ces informations, et le voyage consiste à les contextualiser avec la fabrication. Vous êtes passé d'une boîte noire à beaucoup d'informations, et maintenant l'information a besoin de contexte."

Il existe de nombreuses façons de tirer parti de ces informations, allant de la mise à niveau ou de l'optimisation des capacités de l'équipement à l'offre d'une formation améliorée et d'une concentration sur le rôle de l'opérateur. Mais ils partent tous du point de mesure, explique Brett Robison, responsable commercial stratégique dans l'industrie alimentaire et des boissons pour US Water.

"Il faut mesurer", dit-il. "Vous devez mesurer la quantité et vous devez mesurer la qualité de l'eau que vous utilisez dans chaque application. Une fois que vous avez fait cela, vous pouvez alors envisager de hiérarchiser les domaines prioritaires."

Identifier et aborder ces domaines prioritaires peut sembler décourageant, et il peut être écrasant de penser au nombre de composants individuels dans une usine de production et à la quantité d'électricité, de gaz naturel ou d'eau que chacun pourrait utiliser. Mais si vous commencez avec de bonnes données, il devient beaucoup plus facile d'évaluer l'efficacité d'un processus et comment vous pouvez l'améliorer.

Par exemple, la réglementation exige qu'une certaine quantité d'eau douce soit utilisée par volaille transformée dans les usines de volaille. Avez-vous des données sur votre degré de proximité avec cette norme ? Vous ne pouvez évidemment pas être en dessous, mais vous n'avez pas besoin d'être 25% au-dessus. Ou si une étape de mise à mort nécessite une température de 180°F, allez-vous à 180°F ou 181°F, ou même plus que cela ? Si vous pouvez déterminer à quel point vous êtes proche des objectifs que vous devez atteindre, vous pouvez alors déterminer si vous les atteignez de la manière la plus efficace possible. Un degré supplémentaire dans un four peut ne pas sembler être une grande différence, mais commencez à penser à la quantité d'énergie supplémentaire dont il a besoin sur l'ensemble d'un quart de production, d'une semaine de travail, d'un mois ou d'une année, et cela s'additionne.

Un autre élément de l'aspect réglementaire concerne les exigences relatives aux éléments, tels que l'eau de décharge, en particulier en ce qui concerne les matériaux dans l'eau. Les réglementations locales, étatiques et fédérales exigent toutes que l'eau contienne "moins de X" quantité de matériaux différents, et s'assurer que l'eau n'enfreint pas ces règles peut nécessiter des investissements énergétiques.

"Des choses comme le phosphore, par exemple, sont de plus en plus réglementées", explique Robison. "Juste parce que nous avons pu le maintenir à 2 ppm pendant une décennie à la sortie de l'usine, peut-être qu'il sera [hypothétiquement] de 0,5 ppm l'année prochaine."

Le phosphore est un ingrédient courant dans les antitartres, et de nombreux États interdisent tout rejet de phosphore, encore moins 2 ppm. US Water a récemment développé un antitartre qui n'utilise pas de phosphore.

Le rejet de phosphore n'est qu'un exemple de la façon dont le potentiel de resserrement futur de la réglementation est un autre argument en faveur du traitement aussi efficace que possible de quelque chose comme l'eau de rejet. Si la réglementation va se durcir, vous ne voulez pas vous retrouver avec un processus qui n'est pas efficace et qui vous coûte soudainement des sommes énormes, parce que vous n'avez jamais pris la peine d'évaluer ce processus.

Ainsi, la première étape consiste à s'assurer que vous atteignez vos objectifs requis aussi efficacement que possible. Ensuite, examinez vos processus d'un point de vue global et détaillé pour voir s'il y a quelque chose que vous pouvez faire pour améliorer leur efficacité globale, et ne vous contentez pas de dire : « Nous respectons les réglementations, nous allons donc bien ."

D'un point de vue global, vous pouvez commencer par déterminer si vous pouvez déplacer une partie de votre production à un autre moment de la journée. Les heures de pointe mettent à rude épreuve le réseau et entraînent des charges importantes sur votre facture d'électricité. Pouvez-vous donc planifier une production pour le deuxième ou le troisième quart de travail ? Ou, si vous ne pouvez pas le faire, pouvez-vous trouver d'autres moyens de réduire votre consommation d'énergie pendant les heures de pointe ?

Deux graphiques d'un livre blanc de Rockwell Automation illustrant la différence entre une opération de fabrication avec de grandes variations d'efficacité et une autre axée sur des opérations à haut rendement. Graphiques fournis avec l'aimable autorisation de Rockwell Automation

Votre service public et vos machines vous offriront tous deux des données pour vous aider à évaluer votre utilisation maximale. Les machines peuvent vous dire combien vous utilisez dans chaque partie du processus ; l'utilitaire peut vous dire combien votre utilisation pendant ces périodes vous coûte. Être frappé par une forte charge de demande pour un pic d'utilisation pendant les heures de pointe peut coûter littéralement des milliers de dollars.

"Le simple fait de savoir et de savoir que ces accusations sont en cours est un peu comme l'étape 1, et l'étape 2 est" Y a-t-il vraiment quelque chose que nous pouvons faire de manière substantielle dans nos opérations quotidiennes? ", Dit Hixson's Green. "Certains n'ont tout simplement pas ce luxe, et d'autres pourraient avoir un peu plus de flottement dans leur emploi du temps où ils peuvent changer les choses.

"Mais du point de vue d'un fabricant, s'il a une expédition et qu'il doit fabriquer un produit, il ne laisse pas de frais de demande l'entraver. La production est reine, et il doit être en mesure de fabriquer un produit quand ils ont besoin de fabriquer un produit. »

Une solution basée sur l'équipement qui peut aider est les variateurs de vitesse et les moteurs. Devoir démarrer un moteur de 0 à 100% pendant les heures de pointe est un budget excessif. Accélérer un variateur de vitesse qui fonctionne déjà ou qui n'a qu'à démarrer un moteur de 0 à 20 % est beaucoup plus efficace et coûtera beaucoup moins cher. En disposant d'un équipement à vitesse variable, vous pouvez répondre aux besoins de production ou aux augmentations soudaines de la capacité requise tout en ayant un certain niveau de contrôle sur le coût de le faire.

Une autre possibilité consiste à profiter des heures creuses pour des activités telles que la construction de glace, même si vous ne pouvez pas déplacer la production. En fabriquant de la glace la nuit, pendant les périodes de faible demande, vous pouvez l'utiliser pendant la journée pour vous rafraîchir sans avoir à le faire à la volée.

Un nouvel équipement peut offrir d'énormes avantages non seulement en termes d'informations qu'il peut fournir, mais également en termes d'efficacité de fonctionnement. Mais cela conduit à une petite énigme pour les transformateurs alimentaires : si vous achetez un équipement dont la durée de vie prévue est de 15 ou 20 ans, sera-t-il toujours efficace à l'approche de la fin de sa durée de vie ?

La réponse, comme c'est souvent le cas, est "peut-être". Un gros investissement en capital pourrait maintenant être haut de gamme en termes d'efficacité, puis être obsolète à mi-chemin de sa durée de vie prévue. Malheureusement, il n'y a aucun moyen de prédire si ce sera le cas, donc les transformateurs doivent être prêts à prendre ce risque.

Même si un gros investissement en capital signifie sacrifier certaines opportunités d'efficacité sur la route, il existe d'autres moyens de tirer le meilleur parti de votre processus de production dans son ensemble. Un séchoir peut durer 20 ans, mais d'autres composants de la chaîne de production peuvent ne pas l'être. Ils peuvent donc être remplacés par des options plus efficaces lorsqu'ils atteignent la fin de leur durée de vie.

Tout cela signifie que les transformateurs doivent faire tout ce qu'ils peuvent dès le départ pour s'assurer qu'ils obtiennent un équipement qui peut les aider à atteindre leurs objectifs d'efficacité dans un délai raisonnable. Les données représentent une part importante de cela, bien sûr, et le fait d'en avoir davantage à disposition aide à justifier l'analyse de rentabilisation pour dépenser plus à l'avance afin de maximiser les économies à long terme.

Lorsqu'ils plaident en faveur de mises à niveau, grandes ou petites, les processeurs peuvent prendre certaines mesures pour augmenter leurs chances d'approbation. Celle qui vient à l'esprit de la plupart des gens est de pouvoir montrer un retour sur investissement relativement court, car à mesure que de plus en plus de gens se familiarisent avec les initiatives d'efficacité et de durabilité, ils deviennent plus ouverts à l'idée de "payer plus maintenant, mais économiser beaucoup plus avec le temps". ." Lorsque les personnes qui prennent les décisions financières sont ouvertes à cette idée, le fait d'avoir une projection étayée par des données facilite la vente de dépenser plus d'argent à l'avance.

"Les gens essaient toujours de prendre de bonnes décisions commerciales, mais ils essaient d'être un peu plus axés sur les données dans leur prise de décision", déclare Robison d'US Water. "Vous pouvez entrer dans une vieille, vieille usine, mais ils ont cinq nouveaux équipements dans lesquels ils viennent d'investir des millions et des millions de dollars. Eh bien, parfois, vous devez travailler avec ce que vous avez ; parfois , vous devrez peut-être élaborer un plan pour dire : "C'est un endroit où nous pourrions envisager d'investir du capital à un moment donné, car voici le retour sur investissement.""

L'équipement, la collecte de données, la mesure et la stratégie sont tous importants, mais tout ou partie d'entre eux peuvent être ruinés par des opérations inefficaces. Pour revenir à l'exemple de l'immeuble de bureaux, donner aux employés l'accès aux thermostats peut réduire le nombre de plaintes, mais cela ne rendra probablement pas service à votre facture de chauffage. Un concept similaire s'applique aux opérations de l'usine. L'automatisation et les contrôles peuvent aider à gérer efficacement les éléments du processus, mais les opérateurs ont besoin de flexibilité pour faire leur travail. Pour éviter que cela ne ruine vos plans les mieux conçus, vous devez évaluer comment les opérateurs font leur travail non seulement du point de vue de l'efficacité de la production, mais également du point de vue de l'efficacité des ressources, explique Kaufman.

"Chaque opérateur est différent", dit-il. "Même s'il y a beaucoup d'automatisation, tout le monde configure et ajuste les choses différemment. Nous constatons que différents opérateurs sont très bons dans leur travail, puis nous découvrons" oh, ils laissent tout allumé pendant les déjeuners "", ce qui gaspille de l'énergie.

"Nous voulons que tout le monde soit comme Joe [en tant qu'opérateur], mais quand nous regardons l'énergie, nous voulons que tout le monde soit comme Nancy."

La formation est essentielle pour s'assurer que vos opérateurs imitent les meilleures parties de Joe et de Nancy. La formation sur l'efficacité opérationnelle permet de s'assurer qu'ils ne perdent pas de temps ou de ressources en ajoutant ou en dupliquant des étapes, et la formation sur l'efficacité énergétique permet de s'assurer qu'ils comprennent quand arrêter l'équipement ou prendre d'autres mesures pour s'assurer que les ressources ne sont pas gaspillées.

Assurez-vous également que votre documentation des procédures d'exploitation inclut les aspects énergétiques.

Les transformateurs qui consacrent du temps et des efforts pour fonctionner efficacement verront des résultats concrets en termes de respect des objectifs et des exigences réglementaires.

Pour plus d'informations:

Hixson, www.hixson-inc.com US Water, www.uswaterservices.comRockwell Automation, www.rockwellautomation.com

Casey Laughman est l'ancien rédacteur en chef du magazine Food Engineering. Il a près de deux décennies d'expérience en tant qu'écrivain et éditeur pour des publications grand public et spécialisées. Il a passé plusieurs années en tant qu'écrivain et rédacteur en chef pour deux services d'information avant de devenir rédacteur en chef d'une publication juridique et rédacteur en chef d'un magazine spécialisé qui couvrait le marché des installations commerciales.