Proces produkcji mięsa całościowo wymaga dużych nakładów energetycznych, które są generowane na wszystkich poszczególnych etapach. Powszechnie wiadomo, że w obecnych czasach, gdy tak ważne jest zapewnienie ciągłości pracy oraz opłacalności wytwarzania gotowego produktu, istnieje konieczność poszukiwania rozwiązań technologicznych umożliwiających przystosowanie się do zmiennych warunków, np. ceny energii.
Skuteczna redukcja kosztów energii jest zatem niezbędna dla zwiększenia efektywności bilansu finansowego przedsiębiorstwa. Dodatkowo należy wziąć pod uwagę, że każdy przypadek (zakład mięsny) trzeba traktować indywidualnie, gdyż w każdym mogą mieć zastosowanie inne technologie lub inna jest specyfika produkcji. Istnieje na rynku branżowym wiele gotowych rozwiązań podnoszących energooszczędność w całym łańcuchu produkcyjnym. Można na nie spojrzeć z punktu widzenia np. konieczności wdrożenia dużych inwestycji i zmiany całych systemów, lub też z drugiej strony poszukiwania i implementowania sposobów nie wymagających znaczących zmian wyposażenia zakładu mięsnego. Z przeglądu literatury branżowej wynika, że dobrym sposobem na ustalenie możliwych źródeł oszczędności jest przeprowadzenie w przedsiębiorstwie audytu energetycznego, jako kluczowego kroku do zwiększania efektywności energetycznej zakładu mięsnego i uzyskiwania certyfikatów na rzecz czystszej produkcji.
Efektywność energetyczna w warunkach przemysłowych jest głównym elementem zmiany gospodarki w kierunku jej zrównoważonego, ekologicznego rozwoju. Opisano wyniki przeprowadzonego audytu energetycznego w największym zakładzie mięsnym w Republice Południowej Afryki. Na podstawie uzyskanych rezultatów ustalono, że możliwa jest optymalizacja zużycia energii, w tym przypadku bez konieczności przeprowadzania znaczących inwestycji strukturalnych, a jedynie oparta na poprawie warunków istniejących z dodatkowymi modyfikacjami, która zapewniłaby redukcję zużycia energii w procesie produkcji żywności o 18% w stosunku do stanu obecnego. Dodatkowo taka zmiana ma korzystny wpływ na środowisko naturalne poprzez redukcję emisji dwutlenku węgla i obniżenie tym samym śladu węglowego. Ponadto, poprzez modelowanie różnych możliwych rozwiązań i szacowanie skutków, jakie przynosiłyby wprowadzone zmiany, wybrano rozwiązanie optymalne dla tego zakładu i obliczono w jak dalekiej perspektywie nowe technologie zaczną przynosić spodziewane efekty finansowe oraz ekologiczne.
Oprócz wprowadzenia innych, bardziej energooszczędnych, rozwiązań technologicznych, dzięki przeprowadzonym badaniom zalecono również konieczność wykorzystania dodatkowych działań, dla których obliczono oczekiwaną miesięczną oszczędność, na podstawie danych pozyskanych w warunkach opisywanego zakładu produkcyjnego. Wyniki badań dowiodły także, że możliwe jest wdrożenie szeregu rozwiązań pośrednio wpływających na oszczędność, jak np. skutecznej izolacji termicznej, usunięcia nieszczelności itp. Wyniki audytu energetycznego powinny stanowić o przyszłej strategii rozwojowej danego przedsiębiorstwa.
W opracowaniu strategii oszczędności energii i kosztów można wykorzystać także nowoczesne rozwiązania informatyczne, jak np. sieci neuronowe. W omawianych badaniach, w których badano produkcję drobiu, zastosowano właśnie taką technologie. W procesie budowania modelu sieci neuronowych zebrano dane bazowe od ok 200 producentów drobiu. Wyniki opracowania wstępnego pokazały, że na 1 MJ nakładu energetycznego poniesionego w procesie produkcji pozyskano 1,9 MJ energii wyjściowej. Pomimo tego faktu, opracowany algorytm wykazał nieefektywne wykorzystanie energii. Szczególnie niekorzystne było wykorzystanie energii pochodzącej z paliw. Potencjalnie, przy zastosowaniu modelowania neuronowego, dla każdego stada kurcząt (1000 ptaków) zużycie nakładów energetycznych na ustalonym poziomie docelowym pozwoliłoby zaoszczędzić 318,32 MJ nakładów energetycznych i 5,59 USD kosztów, co w ujęciu długoterminowym daje znaczącą redukcję nakładów finansowych.
W innych badaniach autorzy z Wielkiej Brytanii badali zużycie energii, szybkość wychładzania a także wielkość ubytków wagowych w procesie chłodzenia wołowiny (przechowywane w postaci tusz) w 14 różnych zakładach mięsnych. Stwierdzono, że docelową temperaturę wychładzania mięsa wołowego w każdym z badanych przedsiębiorstw osiągano po innym czasie przechowywania. Podobne wyniki uzyskano dla ubytków wagowych, które wyniosły od 1,1 do 2% po 24 godzinach od uboju oraz od 1,5 do 2,3% po 48 h, a których wartość znacznie przewyższała koszty zużytej energii. Obliczono, że średnie roczne zużycie energii w Wielkiej Brytanii w przemyśle mięsnym wyniosło 113 TJ, co przekłada się na 116 kJ/kg pozyskanego surowca. Jednakże, jak podkreślają autorzy opracowania przy zastosowaniu obecnie znanych technologii możliwa jest znaczna redukcja tej wartości, do docelowej szacowanej na poziomie 70 kJ/kg mięsa. Jeśli we wszystkich zakładach mięsnych w Wielkiej Brytanii udałoby się osiągnąć ten poziom pozwoliłoby to, na zaoszczędzenie ok 42 TJ energii rocznie i zwiększyło zyski branży o 25%.
Testowano również nowatorski projekt kolektora fotowoltaiczno-termicznego (PVT), do pozyskiwania energii, który został opracowany w śródziemnomorskich warunkach klimatycznych. Całkowitą ocenę projektu technologicznego kolektora PVT przeprowadzono z uwzględnieniem aspektów wydajnościowych, ekonomicznych i środowiskowych. Prototypowy projekt PVT składał się z czterech bloków chłodzących, w których woda stanowiła płyn roboczy oraz pojemnika wykonanego z pleksiglasu wypełnionego organicznym materiałem zmiennofazowym, czyli np. tłuszczem wieprzowym. System był monitorowany przez kilka miesięcy, po których oceniono maksymalną osiągniętą ogólną sprawność energetyczną, która w badanych warunkach wyniosła 62,2%. Autorzy opracowania oczekują jednak, że możliwe jest osiągnięcie średniej rocznej ogólnej efektywności energetycznej na poziomie niższym niż 50%. Analiza ekonomiczna wykazała, że uśredniony koszt całkowitej energii wyprodukowanej z kolektora PVT wyniósłby od 0,056 do 0,083 €/kWh. Konieczne są jednak dalsze badania szczególnie w zakresie wpływu na środowisko naturalne.
Konieczność i możliwość redukcji zużycia energii występuje na każdym etapie produkcji żywności. Analizowano wpływ impulsowych pól elektrycznych (PEF) o niskim natężeniu, sprzężonych z prasą mechaniczną do odwadniania surowca na przebieg procesu suszenia mięsa. Wykazano, że maksymalna efektywność procesu suszenia mięsa drobiowego z wykorzystaniem wspomnianego pola elektrycznego była w temperaturze 80°C, natomiast największa ogólna oszczędność energii, wynosząca ok 900 J/g gotowego wyrobu, stwierdzona została, gdy mięso suszono w nieco niższej temperaturze, tj. 60°C oraz przy następujących parametrach prądu: napięcie 75 V, długość impulsu elektrycznego 7 ms, 300 impulsów o częstotliwości 2 Hz, poniżej 125 kPa ciągłego obciążenia mechanicznego. Wyniki wskazują na potencjalne wykorzystanie badanej technologii do uzyskania oszczędności energetycznej w procesie suszenia mięsa drobiowego. Suszenie wspomagane polem elektrycznym może prawdopodobnie zapewnić wyższą efektywność energetyczną procesu także dla innych produktów spożywczych. Podejmowano również próby wykorzystania innych innowacyjnych metod do skrócenia czasu i możliwości obniżenia temperatury w tym opisywanym procesie technologicznym, jak np. mikrofale, promieniowanie, ultradźwięki. Stwierdzono, że o ile te technologie mogą znaleźć zastosowanie w mniejszej skali produkcji to wysokie zużycie energii powoduje, że są one nieefektywne w przypadku zwiększania ilości wytwarzanego surowca. Dlatego też autorzy podkreślają przyszłościową rolę użycie wspomagającego pola elektrycznego w tym obszarze. Konieczne są jednak dalsze badania.
Ciekawym aspektem są badania nad próbą ograniczenia kosztów w produkcji przetworzonego mięsa za pomocą zmian proporcji używanych składników. Jak, powszechnie wiadomo, aby wyprodukować gotowy produkt z mięsa przetworzonego konieczna jest odpowiednia receptura zawierająca odpowiednie proporcje składników, tj. mięsa, tłuszczu, wody, soli, fosforanów i przypraw. Ilość tych surowców można zmieniać, ale należy uwzględnić odpowiedni poziom zwłaszcza soli i fosforanów. Ponadto, ważne jest to, że każdy z wymienionych składników pełni inną funkcję, np. zawartość tłuszczu ma związek z intensywnością smaku, soczystością a także wpływa na kruchość. Przeprowadzono badania nad gotowym produktem mięsnym, w postaci „szynki prasowanej”. W celu optymalizacji proporcji surowców użytych w produkcji (chude mięso, słonina – tłuszczu, woda) badano różne warianty recepturowe, aż do otrzymania gotowego produktu „szynki prasowanej”, z założeniem dążenia do minimalizacji ceny i maksymalizacji jakości prasowanej wieprzowiny.
Stwierdzono, że niektóre warianty pozwalają pozyskać wyrób mięsny, który charakteryzuje się niższą ceną, ale ze względu na gorsze cechy jakościowe, nie zyska akceptacji konsumenckiej. Z drugiej strony wspomniany produkt o np. najniższym stosunku tłuszczu i zawartości wody charakteryzuje się najlepszą teksturę i kolorem ale koszt jego otrzymania był najwyższy. Zaproponowano, by przy tym specyficznym produkcie mięsnym, jakim jest „szynka prasowana”, w celu większego efektu oszczędności kosztów receptura może charakteryzować się np. większą proporcją tłuszczu ale przy tej samej zawartości wody. Koszt wytworzenia gotowego produktu mięsnego jest jednak zależny od wielu czynników, w tym również od specyfiki i upodobań konsumentów, do których produkt ma trafić.
W artykule podkreślono konieczność poszukiwania rozwiązań technologicznych zapewniających energooszczędność w procesie produkcji mięsa. Zrezygnowano z opisu rozwiązań, które są dostępne na rynku i oferowanych przez firmy komercyjne. Podkreślono, że do każdego zakładu produkcyjnego należy indywidualnie dopasowywać dedykowane technologie, a pewnym narzędziem umożliwiającym zidentyfikowanie bieżących potrzeb jest przeprowadzenie audytu energetycznego do opisu stanu faktycznego. Opisano także wybrane nowoczesne technologie, jak np. sieci neuronowe, pole elektryczne, które w przyszłości mogą być wdrożone w praktyce przemysłowej. Energooszczędność to przede wszystkim optymalizacja zysków finansowych ale też należy pamiętać o pozytywnym wpływie na środowisko naturalne.
Wykaz literatury
znajduje się u autora.
dr Piotr Janiszewski