Energetyczne aspekty produkcji pieczywa 1

I

I

I

• *

'

i

»

i*.

i

?l

•ij

Ifj

t.i

,-i

14

Energetyczne aspekty produkcji pieeżywa

Dr inż. JANUSZ WOJDALSKI

Katedra Mechanizacji i Energetyki Rolnictwa SGGW w Warszawie

W Polsce produkuje się rocznie ok. 3,6 min t pieczywa (bez cukierniczego). Zakłady piekarskie różnią się pod względem wydajności i wyposażenia technologicznego. Zdolność produkcyjna tradycyjnych piekarni wynosi 0,5-9,0 t/16 h, a nowoczesnych zakładów 12-120 t/16 h i więcej. Ma to związek ze stopniem zmechanizowania operacji produkcyjnych, które w sposób istotny wpływa na energochłonność produkcji pieczywa. W tablicy I podano strukturę zużycia energii końcowej w branży piekarskiej, uwzględniając dla porównania pokrewną branżę cukierniczą. Na obie wymienione branże przypada 12,5% energii zużywanej przez przemysł spożywczy. Równocześnie branża piekarska zużywa ponad 1/4 paliw zużywanych na cele bezpośrednie przez przemysł spożywczy łącznie. Na rysunku przedstawiono specyfikę produkcji piekarskiej z uwzględnieniem zasilania w nośniki energii. Schemat przedstawiony na rys. wyodrębnia zasadniczo cztery poziomy użytkowania energii włożonej, które można nazwać poziomami odniesienia D, C, B i A [7, 10].

POZIOMY UŻYTKOWANIA ENERGII WŁOŻONEJ BEZPOŚREDNIEJ

D. Poziom energii włożonej odpowiada użytecznie wykorzystanej energii niezbędnej do uzyskania produktu finalnego w zakładzie. Jest jednocześnie teoretycznym poziomem odniesienia dla energii użytecznej. Wartość sprawności przemiany tj_A sumarycznie informuje zarówno o stopniu przetworzenia surowców, jak też o sprawności użytkowania energii na poprzednich poziomach. Dla zakładów piekarskich ogółem wartość sprawności rj₄ wynosi najczęściej 0,3-0,5.

C. Poziom użytkowania nośników energii zależny jest w dużym stopniu od rodzaju urządzeń technologicznych. Występują tu urządzenia specyficzne dla zakładów różnych wielkości. Poziom ten obejmuje energię wprowadzoną do procesów i operacji produkcyjnych bez dalszego ich przetworzenia na inne nośniki, np. w postaci wody gorącej w wymienniku ciepła, ciepła w parze wodnej, pracy mechanicznej, chłodu, oświetlenia, wytworzenia podciśnienia itd. Na tym poziomie znajduje się np. miesienie - jedna z podstawowych operacji w produkcji pieczywa. Istnieje ścisłe powiązanie między zużyciem energii elektrycznej a jakością ciasta chlebowego. Na podstawie wartości wskaźnika jednostkowego zużycia energii w procesie miesienia można oceniać zarówno jakość wyprodukowanego ciasta i chleba, jak też dyscyplinę prowadzenia procesu technologicznego.

Według współczesnych teorii wskaźniki jednostkowego zużycia energii elektrycznej w procesie miesienia ciasta chlebowego powinny wynosić 10-50 J/g. Wskaźnik o wartości mniejszej niż 10 J/g świadczy o złej jakości ciasta, a w konsekwencji chleba. Jednostkowe zużycie energii elektrycznej wyższe niż 50 J/g wskazuje na marnotrawstwo energii. Na tym poziomie występują także prace piekarskie. Mają one istotny udział w kształtowaniu struktury bilansu cieplnego piekarni. Równanie bilansu cieplnego pieca tunelowego w postaci ogólnej można przedstawić następująco:

Qb ⁼ Qt + Qo + Qstr + Qa + Qns

gdzie:

Q_b - energia cieplna dostarczona do pieca z paliwem, MJ;

Q_T - energia cieplna użytkowa, wykorzystana w formie ciepła technologicznego dostarczonego do kęsa w trakcie wypieku, MJ;

Q₀ - straty ciepła unoszonego z gazami odlotowymi, MJ;

Qstr - straty pozostałe, w tym: przez obudowę i fundament pieca; na nagrzewanie powietrza wentylacyjnego wchodzącego do komory przez otwór załadowczy i wyładowczy oraz wskutek wypromieniowania przez te otwory, na nagrzewanie taśmy pieca oraz wynikające z błędu pomiaru,

Q_a - energia cieplna pobrana na akumulację w elementach pieca, MJ;

Q_ns - strata w wyniku niezupełnego spalania paliwa, MJ.

Ciepło użyteczne wykorzystane w postaci ciepła technologicznego można obliczyć. Proces wypieku pieczywa jest złożony z procesów cieplnych, biochemicznych i koloidalnych, w rezultacie których ciasto zamienia się w gotowy produkt. Ilość energii cieplnej potrzebnej do wypieku można określić na podstawie określonych zjawisk. W czasie wypieku z ciasta odparowuje pewna ilość wody, która zmienia się w parę przegrzaną, warstwa powierzchniowa kęsa ciasta zostaje pozbawiona wody i zamienia się w skórkę, pozostała masa kęsa zostaje nagrzana do temp. 98-100%.

Ogólne równanie bilansu energetycznego pieców komorowych i wózkowych rotacyjnych (zasilanych olejem napędowym lub gazem) przy wypieku pieczywa można zapisać w postaci

Qb = Qt + Qns + Qo + Qti + Qwóz + Q_p + Q_w 4- Q_str

gdzie:

Q_bl - energia zużyta do podgrzania blach, MJ;

Q_wó. - energia zużyta do podgrzania wózków, MJ;

Q_p - energia zużyta do wytworzenia i przegrzania pary technologicznej, MJ;

Q_w - energia zużyta do podgrzania wody doprowadzonej do kanalizacji, MJ,

Przy piecach komorowych pomija się energię zużytą do podgrzania blach Q_bł i wózków Q_wór

Użyteczną sprawność cieplną pieca definiuje się wzorem:

Qt

^ = Ml. 100%

Ub

TABLICA I. Struktura zużycia energii finalnej w branżach: piekarskiej i cukierniczej

	Zużycie energii		W tym
Branża	ogółem, TJ	udział w przemyśle spożywczym, %	ciepło w parze i wodzie gorącej, TJ	udział w przemyśle spożywczym, %	energia elektryczna, TJ	udział w przemyśle spożywczym, %	paliwa bezpośrednie, TJ	udział w przemyśle spożywczym, %
Piekarska	14891	10,4	2462	2,8	752	5,9	11677	26.8
Cukiernicza	2971	2,1	1672	i,9	221	1,7	1078	2.5
Przemysł spożywczy ogółem	142910	100	86 580	100	12820	100	43 511	100

GOSPODARKA PALIWAMI l ENERGIĄ ■ 11/1992