2024 年 7 月 24 日
エネルギーを大量に消費し、化石燃料に依存する食品・飲料業界を、工場ごとに変革
世界の食品システムは、世界の温室効果ガス排出量の 3 分の 1 以上を占め、食品業界は世界の淡水供給の 70％ を 使用しています。
世界中で規制が厳格化される中、資源管理の最適化と二酸化炭素排出量の削減にスポットライトが当てられています。同時に、消費者は、食品・飲料企業が持続可能な変革に率先して取り組むことを期待しています。
業界がこのようなニーズに対応できるようにするため、食品・飲料メーカーに持続可能な工場設計や省エネ・節水ソリューションの導入方法についてアドバイスする専門家チームを新設しました。
お客様の希望は低炭素で効率的な工場
「食品加工工場をより持続可能なものにするための設計と改修ができるチームを作ってほしい」
昨年5月、Nicole Uvenbeck に上司からこのような電話がありました。その仕事は、お客様が食品加工工場のエネルギーと水の効率を向上させ、無駄を省くことができるよう支援できるチームを立ち上げるという簡単なものでした。最近、Nicole はファクトリー・サステナブル・ソリューションズ（FSS）と称するチームを立ち上げ、ディレクターに就任しました。
「私たちは、廃水や副産物のフローのような様々なソースから熱を利用することができます。」
「従来の加工方法では、廃熱や過剰な水の使用、未処理の廃水が発生します」と Nicole は言います。「私たちは、このような工場で加工・包装された食品なしでは生きていけませんが、このような工場の環境フットプリントを大きくしているエネルギーと水の消費という問題に取り組む必要があります」。
Nicole はまず、お客様が望むものを提供するために、誰が何を必要としているのかを突き止めなければなりませんでした。「彼らは『可能な限り低炭素で、水とエネルギーの使用効率を高めるために工場レベルで何をすべきかを教えてほしい 』と言っていました」。
そこでチームは、3 つの分野に焦点を当てて、工場や設備の技術的な設計図を作成しました。その 3 つの分野とは、エネルギー、水、そしてタンクやプロセス機器の内部を分解せずに洗浄する CIP （定置洗浄）です。そして、次に実施したのが、ソリューション・ポートフォリオの定義です。
完璧な製品でポートフォリオを構築
最適なソリューションを選択するためには、工場のニーズをマッピングし、ギャップを特定する必要がありました。そのためには、さまざまな技術を調べたり、人々にインタビューしたりして、これまでに何が行われてきたかを理解する必要がありました。
「再生可能エネルギーへの移行は非常に理にかなっています」と Nicole は言います。「水を節約し、CIP を改善するためには、時間ベースの洗浄ではなく、必要なときに洗浄できる状態ベースのモニタリングが最適でした」。
「ヒートポンプを最大限に活用するには、工場内の他の廃熱の流れを利用できる場所に設置すればよいのです」。
チームはまた、工場の持続可能性を再定義できる新しいソリューションを見つけるために、様々な開発段階にあるスタートアップ企業にも会いました。その中で、すぐにヒットした技術がありました。ヒートポンプです。
ヒートポンプによるエネルギー回収
ヒートポンプは、廃熱を処理して工場内の他の場所で利用できるため、食品加工工場の様々な工程で役立ちます。今回の最大のチャンスのひとつは、ヒートポンプを粉末ビジネスに統合することでした。
「粉末製造中の蒸発乾燥は非常にエネルギーが必要です。ヒートポンプを使えば、多くの生産熱を回収して再利用し、エネルギーを節約できます」と Nicole は言います。
最初のテストでは、ヒートポンプ技術を再生可能電力と組み合わせれば、工場のエネルギー効率を高める上で重要な役割を果たせることが明らかになりました。そして、未開拓の可能性を秘めた分野もたくさんあります。
「様々な熱源から熱を利用することができます」と Nicole は言います。「廃水や副産物のフローから熱を利用できる可能性があります」。
工場レベルに徹底的にこだわることで省エネルギーを実現
そのような中、ヒートポンプは、特定のプロセスにおける従来のやり方にも挑戦を突き付けています。例えば、豆乳やオートミール飲料のような乳製品や植物由来の飲料では、間接的な UHT 処理の代わりに直接超高温（UHT）処理が使用されることがよくあります。
「直接的な UHT 処理では蒸気が発生し、多くのエネルギーを消費します。プロセスラインにハイリフトヒートポンプを組み込むことで、廃熱を再利用して蒸気に変え、一次エネルギーの使用量を削減することができます。
「多くの企業がフットプリントの削減を望んでいますが、それでもビジネスには収益性が必要です。ですから、エネルギー源が何であれ、私たちのソリューションがコスト効率に優れていることを証明しなければなりません」。
直接的な UHT 処理に使用されるヒートポンプは巨大で、連続運転が理想的とされています。従来の直接的な UHT 処理では、約 8 時間運転した後、洗浄工程に入ります。
「ヒートポンプを最大限に活用するには、直接UHT処理だけに使用しない場所に設置すればよいのです。「そうすることで、工場内の他の廃熱の流れを利用することができ、節約をラインレベルから工場レベルまで引き上げることができます」。
単発のソリューションを販売しながらベストプラクティスのラインを構築
ヒートポンプのようなソリューションの最適な使い方を見極めるため、FSS は社内の様々な専門家と緊密に連携しています。
「例えば、チーズラインを設計する同僚と密接に協力し、ヒートポンプを組み込んだベストプラクティスラインを作る方法を考えました」と Nicole は言います。
しかし、すべてが完璧に整うまで待つわけにはいかないので、チームは 2 つの流れで動いています。1 つはビジネスの流れ、もう 1 つはマーケットにおいて今すぐ行動し、ポートフォリオにあるものを提供することです。
「ベストプラクティスラインを定義することは本当に良いスタートです。そして次の段階は、物事を工場レベルで固めることです」と Nicole は言います。
ソリューションの成功は成熟度と地理的条件次第の場合も
このチームの将来を見据えたアプローチにおいては、一緒に仕事をするスタートアップ企業の中には、まだ1年間は試験運用やテストが必要なところもあります。
「どんなにエキサイティングな製品であっても、待つしかないこともあります」と Nicole は言います。「それは私にとって最も難しいことのひとつです。というのも、私はただ製品やサービスを世に出したいだけだからです」。
追いつかなければならないのはソリューションだけではありません。再生可能電力に向けて順調に進んでいる地域もあれば、いまだに化石燃料を補助している地域もあります。
「多くの企業がフットプリントの削減を望んでいますが、それでもビジネスには収益性が必要です。ですから、エネルギー源が何であれ、私たちのソリューションが費用対効果に優れていることを証明しなければなりません」と Nicole は言います。
「私たちは、このような工場で加工・包装された食品なしでは生きていけませんが、このような工場の環境フットプリントを大きくしているエネルギーと水の消費という問題に取り組む必要があります」。
水についても同様だと Nicole は言います。「それは、水がどこにあるかによって大きく異なります。地域によっては、水が安くて豊富なところがあります。その一方で、水が不足している地域もあり、そのような場合には、私たちのソリューションに対する関心が高まります」。
一本の電話から、完璧な流れを持つ工場の未来へ
チームはすでに Nicole が予想していたよりも多くの地域とやりとりをしており、様々な顧客がそれぞれ異なる独自の課題を抱えています。
「最近、南アフリカのお客さまにお会いして、水不足と停電がいかに大きな課題であるかを目の当たりにしました」と Nicole は言います。「信頼できる電力インフラがないため、ヒートポンプに電力を供給するためのバックアップが必要で、水の使用にも気を配る必要があります」。
すべての始まりとなった電話からの道のりを振り返り、Nicole は誇らしく感じます。しかし次のプロジェクトに向かうまでには、ほんの一瞬しかありません。
「すべてのプロジェクトには様々な課題と機会があり、私はそれを引き受けることにワクワクしています」と Nicole は言います。「まだほんの始まりにしかすぎませんが、新しいお客様が増えるたびに、より持続可能な食品加工業界の青写真を描いているような気がします」。
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