Prosjektoppgaver høsten 2005 Anvendt kuldeteknikk rettet mot næringsmiddelområdet/marin sektor

Transkript

1 Prosjektoppgaver høsten 2005 Anvendt kuldeteknikk rettet mot næringsmiddelområdet/marin sektor 1. Kuldesystem for økt ferskvaredistribusjon a. Blåskjell kjøling og distribusjon b. Oppdrettstorsk emballasje, kjøling og distribusjon c. Mat fra sjødyr 2. Kuldeanvendelser i marin sektor a. Superkjøling partiell frysing av mat b. Kjøle- og frysetider effekt av geometri og emballasje c. Tining av industrielt råstoff d. Konserveringsmetoder for krill eller zooplankton om bord i fangstfartøy e. Energieffektive RSW-anlegg med CO 2 som kuldemedium 3. Optimal energi- og effektbruk i næringsmiddelindustrien a. Reduksjon av effekttopper i kuldebedrifter akkumulering av kulde b. Gjenvinning av energi fra kuldeanlegg til oppvarmingsformål energimengder og forbruksmønster c. Lavtemperatur spillvarme til oppdrett potensiale og systemløsninger d. Prediktiv regulering og kontroll av komplekse kuldetekniske installasjoner i næringsmiddelindustrien OPPGAVER PÅ OVERORDNET NIVÅ: Tittel: Kuldesystemer for økt ferskvaredistribusjon Bakgrunn: Markedet etterspør stadig mer ferske produkter. Dette igjen stiller høye krav til hele kuldekjeden fra produsent til forbruker. De ulike råvarer krever til dels ulike temperaturer. Dette igjen stiller store krav til hvordan utstyr utformes for å holde riktig temperatur og fuktighet under transport og lagring. Råvarer som skjell skal holdes i live gjennom prosessen dette er ytterligere en teknologisk utfordring. Innen dette området kan det lages flere typer oppgaver. Det oppfordres til å ta kontakt for å diskutere innholdet av spesifikke oppgaver. Forslag til områder som kan være aktuelle er: Blåskjell kjøling og distribusjon Oppdrettsstorsk emballasje, kjøling og distribusjon Mat fra sjødyr Tilknytning: Oppgaven vil være nært knyttet opp mot løpende prosjekter gjennom samarbeid med SINTEF og industrielle aktører., men vi vil være behjelpelige med å ordne dette. Tittel: Kuldeanvendelser i marin sektor

2 Bakgrunn: Kjøling og frysing er en viktig del av konservering av matvarer. Dette gjelder spesielt innen den marine sektor der holdbarheten til fisk og fiskeprodukter begrenses uten tilstrekkelig kjøling/frysing. Dette krever fokus på utvikling av prosesser og utstyr som gjør det fordelaktig å prosessere og foredle råvarene i Norge. Innen dette området kan det lages flere typer oppgaver. Det oppfordres til å ta kontakt for å diskutere innholdet av spesifikke oppgaver. Forslag til områder som er aktuelle er: Superkjøling partiell frysing av mat Kjøle- frysetider effekter av geometri og emballasje Tining av industrielt råstoff Energieffektivt RSW-anlegg med CO 2 som kuldemedium Konserveringsmetoder for krill eller zooplankton om bord i fangstfartøy Tilknytning: Oppgavene vil være nært knyttet opp mot løpende prosjekter gjennom samarbeide med SINTEF og industrielle aktører., men vi vil være behjelpelige med å ordne dette. (Til Topp) Tittel: Optimal energi- og effektbruk i næringsmiddelindustrien Bakgrunn: De fleste næringsmiddelbedrifter er helt avhengige av kuldeanlegg for å kunne beholde kvaliteten på sine produkter. Dette er ofte store kjøle- eller fryseanlegg, hvor energien på høytemperatursiden ofte sendes ut til kråka eller krabben. Driften av anleggene har ikke vært fokusert på energibruk, men produksjonseffektivitet. Dagens tariffer for energi og effekt, samt muligheten til å anvende overskuddsvarmen til oppvarming av egne bygninger eller tilliggende bygninger, har reist fokus på energisystemer innen næringen. Innen dette området kan det lages flere typer oppgaver. Det oppfordres til å ta kontakt for å diskutere innholdet av spesifikke oppgaver. Forslag til områder som kan være aktuelle er: Reduksjon av effekttopper i kuldebedrifter akkumulering av kulde Gjenvinning av energi fra kuldeanlegg til oppvarmingsformål energimengder og forbruksmønster Lavtemperatur spillvarme til oppdrett potensiale og systemløsninger Prediktiv regulering og kontroll av komplekse kuldetekniske installasjoner i næringsmiddelindustrien Tilknytning: Oppgaven vil være nært knyttet opp mot løpende prosjekter gjennom SINTEF. (Til Topp)

3 1A Tittel: Blåskjell kjøling og distribusjon Bakgrunn: Oppdrett av blåskjell og andre skjell, kråkeboller mv. i Norge er en raskt voksende og viktig næring på kysten. Markedet bare i EU er enormt stort, og med mangel på råstoff på grunn av forurensning og sykdom. Det viktigste markedet er for fersk vare, dvs. levende skjell, men hvor mesteparten av Norgeskysten har en utfordring med transport. Holdbarheten for skjellene er begrenset med dagens pakke og distribusjonssystem som er utvikler for distribusjon på kontinentet og med nærhet til de store markeder. Fra norskekysten tar transporten to tre døgn ekstra og skjellenes kvalitet og holdbarhet i markedet er dårligere enn konkurrentenes. Fra naturens side har blåskjell i Norge rimelig god overlevelse i fjæra på vinters tid, og må overleve korttidig fysing og svært lavettemperaturer. Dette kan trolig utnyttes i distribusjonen og gi forlenget holdbarhet. Litteraturstudie av skjells overlevelse ved ulike temperaturer over tid Gjennomføre praktiske forsøk med lagring ved ulike temperaturer Bestemme optimal kjøling/frysing og temperatur under distribusjon Forslag til videreføring i hovedoppgave Tilknytning: Ola M. Magnussen, SINTEF/NTNU ola.m.magnussen@sintef.no 1B Tittel: Oppdrettstorsk emballasje, kjøling og distribusjon Bakgrunn: Oppdrett av laks og ørret har vært en av de største industrielle nyskapninger i Norge etter olje og gass. I løpet av en 20-årsperiode har næringen vokst fra et titalls tonn til en produksjon på over tonn i Norge, og enda større volum i andre land med basis i norsk kunnskap. Jalta på nye arter som kan gi ny vekst har pågått i mange år, nå synes nådd et gjennombrudd for torskeoppdrett. Dette gir nye muligheter og store teknologiske utfordringer. Høy kvalitet og lang holdbarhet er kritisk for pris og markedsandeler i matbransjen. Her har torsk noe dårligere egenskaper enn laksefisk og distribusjonsutstyret må derfor videreutvikles og forbedres. Oppgaven vil fokusere på nedkjøling, emballasje og temperaturkontroll for oppdrettstorsk. Tilknytning: FoU aktivitet ved NTNU/SINTEF, oppdrettere, slakte/foredlingsanlegg og emballasjeindustri

4 1C Tittel: Mat fra sjødyr Bakgrunn: Bedre utnyttelse av våre marine resurser er fokusert av de fleste som en sentral oppgave i de nærmeste år og betydelig forskning og utviklingsaktivitet er forventet innen flere områder. Utnyttelse av mat fra enkle dyr som lever på plankton som skjell, kråkeboller, sjøpølser, mv. har liten eller ingen tradisjon i Norge og kunnskap om behandling, holdbarhet og lagring, konservering, distribusjon mv. er manglene. På grunn av stor etterspørsel og høy pris på mange produkter er det startet bedrifter for blant annet kongesnegler, innsamling av kråkeboller og det er interesse for sjøpølser som er sterkt etterspurt i Asia, spesielt Kina. På grunn av stor avstand til konsumentene vil det være behov for kjøling eller frysing som gir mest mulig fersk smak og konsistens for forbrukerne og oftest høy pris. Kunnskap om holdbarhet og metoder og teknikker må innhentes og utprøves for norske forhold. For noen produkter er tørking eller varmebehandling ønskelig og produktene ettertraktet i markedene. Aktuelle prinsipper og metoder vil bli uttestet og evaluert. Tilknytning: Innen NTNUs Marine satsing er det skapt samarbeid mellom de aktuelle fagområder for fangst, handtering og prosessering av marine resurser som sikrer tilgang på prøvemateriale, blant annet sjøpølse (i oppdrett på marinbiologisk stasjon). Vi arbeider også med kontakter i Kina for innhenting av kompetanse og samarbeid. 2A Tittel: Superkjøling partiell frysing av mat Bakgrunn: Et hovedproblem med distribusjon av kjølte varer er at temperaturen må være lav og at en i praksis har problem med for høye lagertemperaturer og brudd i kjølekjeden. For hel laks/fisk som distribueres fersk til hele verden løses dette ved god kjøling og bruk av is i emballasjen. For andre produkter er dette ikke mulig av kvalitetsforhold, avrenning og vannsøl mv. Bruk av delvis frysing is-magasinering inne i varen uten så lav temperatur at det gir kvalitetstap samtidig med lav lagringstemperatur, vil være et betydelig fremskritt. Problemet er todelt: Eventuelle kvalitetstap ved utfrysing, og teknisk løsning av frysingen uten for lave temperaturer. Oppgaven vil fokusere på utnyttelse av lavtemperaturkjøling, spesielt teknologi for å få dette til. Etter ønske kan oppgaven rettes mot datasimulering av prosessog varmestrøm eller mot mer praktisk måleteknikk, eventuelt begge, andre problemstillinger, produkt mv. Tilknytning: Pågående forskning og utviklingsprosjekter innen kjøttbransjen, laks og torskeoppdrett og foredlingsindustri.

5 2B Tittel: Kjøle-/frysetid - effekt av geometri og emballasje Bakgrunn: Hoveddelen av matvarene foredles i dag i en prosesslinje med oppdeling/skjæring/ kutting, formgiving, tilsetning osv. og avsluttende kjøling/frysing. I slike kontinuerlige prosesslinjer er nedkjøling/frysing en kritisk faktor av to hovedårsaker: 1. Lav temperatur en avgjørende for trygghet mot bakterievekst mv. og derved også holdbarhet. 2. Kjøling/ frysing tar tid - er en stopp i linja og krever kostbart utstyr. Fra kulde/energiteknisk synspunkt benyttes ofte linjeopplegg og løsninger/emballasje som gir lite effektiv varmetransport og energibruk. Til dels er kunnskapen om tekniske forhold lite kjent, det gjelder spesielt effekt av produktform/geometri og emballering i forhold til retning av strømning mv. Oppgaven vil fokusere på problemene med effektiv luftfrysing av produkter med spesiell form og emballasje og med spesiell fokus på frysetid. Det kan være aktuelt med kobling mot spesielle produkt/bedrifter. Oppgaven løses ved kombinasjon av eksperimentell aktivitet og CFD-simuleringer ved hjelp av Algor og Fluent. Tilknytning: 2C Tittel: Tining av industrielt råstoff Bakgrunn: Tilgang mange viktige råvarer er avhengig av årstid, samtidig som konsumet varierer, ofte til dels i motfase. Lam/sau slaktes i hovedsak om høsten, torsk er lettest tilgjengelig med best kvalitet om vinteren, mv., men konsumet er mer jevnt eller i utakt med høstingstidspunktet. Industrielle foredling krever utnyttelser av anlegg/noe som løses i dag ved frysing av ferskt råstoff for senere tining og prosessering. Dette setter stadig økende krav til effektiv og kontrollert tining. Tining er fysisk og prosessteknisk sett vannskeligere enn frysing. Dette skyldes både vanskeligere varmetransport, mer begrenset tillatt temperaturforskjell, bakterievekst, mv. Fokus i oppgaven vil være klarlegging av temperaturens innflytelse på tinetid/temperaturkontroll, eventuelt utvikling av dataassistert redskap (program, regneark, mv.) og gjennomføring av forsøk for verifisering og tilpassing av termiske data osv. til målingene. Tilknytning: Pågående FoU-aktivitet, utstyrleverandører og næringsmiddelindustri

6 2D Tittel: Konserveringsmetoder for krill eller zooplankton om bord i fangstfartøy Bakgrunn: Norsk oppdrettsnæring vil mangle betydelig mengder av komponenter til fòr for oppdrett av ulike arter av fisk. Ved å høste levende organismer lenger ned i næringskjeden vil en kunne øke formengden betydelig. Disse ressursene kan også utnyttes til andre anvendelser rettet mot humant bruk. De aktuelle organismene er krill og zooplankton. Når disse er kommet om bord i fangsfartøyet vil de umiddelbart starte degenereringsprosesser. Det er derfor viktig å har riktig konserveringsmetoder for å hindre at råstoffet blir ødelagt før anvendelse. Litteraturstudie av konserveringsmetoder for krill og zooplankton (calanus) Utvikling av prosesser og prosedyrer for konservering Gjennomføring av praktiske forsøk Forslag til videreføring i hovedoppgave Tilknytning: Fagmiljøene i Marin satsing, fôrprodusenter og oppdrettsnæringen 2E Tittel: Energieffektivt RSW-anlegg med CO 2 som kuldemedium Bakgrunn: De seneste år har arbeidsmediene i kuldeanlegg kommet i fokus pågrunn av sin negative påvirkning av ozonlag og drivhuseffekt ved lekkasjer. De fleste fiskefartøy i Norge har i dag arbeidsmedier som ikke blir tillatt, eller som er betydelig avgiftsbelagt. For fartøy er kravene for bruk av NH 3 svært strenge og krever plass og sikkerhetsutstyr. Det er behov for å finne nye kuldetekniske løsninger basert på miljøvennlig teknologi, spesielt gjelder dette fiskefartøy hvor plassbehov og sikkerhet for mannskap er viktig. CO 2 (karbondioksyd) er et svært aktuelt medium som i tillegg til sikkerhet, miljøvennlighet mv. krever mindre plass enn dagens anlegg bord i fartøy. Av flere årsaker vil CO 2 anlegg for fiskefartøy kreve endringer i systemløsninger og komponenter i forhold til dagens løsninger. I forbindelse med en større satsing vil det i løpet av kort tid bli bygget nytt RSW-anlegg med CO 2 som arbeidsmedium i laboratoriet til NTNU og SINTEF. Teknologien er lovende og representerer en god mulighet for norsk leverandørindustri. Det vil bli fokusert på: Gjennomgang av dimensjoneringsgrunnlag Instrumentering av anlegg Innledende målinger av kapasiteter og verifikasjon av delsystemer Analyse av systemløsning sammenligning med dagens anleggsløsninger Forslag til videreføring i hovedoppgave Tilknytning: Prosjektoppgaven vil bli knyttet opp mot pågående prosjekt i SINTEF

7 Ola. M. Magnussen, NTNU/SINEF, Arne Jakobsen, SINTEF, Petter Nekså, SINTEF, 3A Tittel: Reduksjon av effekttopper i kuldebedrifter akkumulering av kulde Bakgrunn: Innen pelagisk industri foregår konserveringen ved å pakke og fryse inn fisken i esker i store frysetunneler. Etter hvert som frysetunnelen fylles opp startes deler av kuldeanlegget for innfrysing. Dette fører til at effektbehovet øker etter hvert som tunnelen fylles opp. Etter hvert som fisken blir kjølt ned og frosset faller effektbehovet til kuldeanlegget. Dagens tariffer for effekt og energibruk gir store energikostnader pga effekttoppene. En annen faktor kan være at bedriften har en effektbegrensning i elektrisitetsnettet inn til fabrikken, slik at de ikke kan utvide virksomheten. Det er derfor ønskelig å kunne akkumulere kulde gjennom døgnet slik at effekttoppene kan reduseres. Gjennomføre litteraturstudie av ulike former for akkumulering av kulde Diskutere ulike løsninger for kuldeakkumulering Foreslå systemer for kuldeakkumulering Gjennomføre innledende beregninger av valgt akkumuleringssystem Foreslå innhold til videreføring i hovedoppgave Tilknytning: Prosjektoppgaven vil bli knyttet opp mot pågående prosjekt i SINTEF trygve.m.eikevik@ntnu.no Vidar Hardarson, SINTEF, vidar.hardarson@sintef.no 3B Tittel: Gjenvinning av energi fra kuldeanlegg til oppvarmingsformål energimengder og forbruksmønster Bakgrunn: Næringsmiddelindustrien håndterer verdier for om lag 100 milliarder Nok per år. Uten kjøling og frysing ville ikke dette være mulig. I slike anlegg har fokus vær rettet mot produktivitet og lite mot gjenvinning av energi til for eksempel oppvarmingsformål. Varmemengdene fra slike anlegg representerer flere TWh per år. Oppgaven vil fokusere på anvendelse av varmeenergi for slike industrielle anlegg. Oppgaven vil kunne inneholde følgende punkter: Kartlegge energipotensialet fra industrien (mengder og temperaturnivå) Lage en behovsanalyse av energibruk i egen bedrift og tilgrensende bedrifter Foreslå systemløsninger Beregne energibesparelser vi gjennomføring av ulike tiltak.

8 Tilknytning: 3C Tittel: Utnyttelse av lavtemperatur spillvarme til oppdrett potensiale og systemløsninger Bakgrunn: I løpet av de siste årene har det blitt etablert store prosessanlegg langs kysten som slipper ut store mengder med lavtemperatur spillvarme i havet. Likeledes kommer det store mengder med kjølevann (sjøvann) fra fiskeforedlingsbedrifter. Temperaturen på denne spillvarmen ligger i størrelsesorden o C. Økende fokus på energikostnader fører til interesse for å anvende denne energien til ulike anvendelser Gjennomføre undersøkelse av mengder, temperaturnivå, variasjoner (tid) som finnes av lavtemperatur spillvarme langs norskekysten Kartlegge behov og muligheter for oppdrett av ulike fiskeslag spesielt mht temperaturfølsomhet Utarbeide forslag til systemløsninger for oppdrett Gjennomføre forenklede økonomiske kalkyler avhengig av energipriser Foreslå innhold til videreføring i hovedoppgave Tilknytning: 3D Tittel: Prediktiv regulering og kontroll av komplekse kuldetekniske installasjoner i næringsmiddelindustrien Bakgrunn: Næringsmiddelindustrien er storbruker av kuldetekniske systemer og løsninger. Anleggene er ofte bygget ut over tid og skal dekke nødvendig kuldekapasitet for flere prosesser med ulik grad av samtidighet. Industrien er preget av små marginer og nye innovative muligheter for reduksjon i investerings- og energikostnader gir sterke insentiver for bedre å utnytte eksisterende kapasitet. Foruten SINTEF Energiforskning er muligheter for å koble oppgaven opp mot det meget gode franske forskningsmiljøet på Cemagref. Oppgaven vil kunne ha følgende fokus: Fastslå kunnskapsfronten på dette området, både med tanke på teoretisk grunnlag, eksisterende løsninger og realiserte system Kartlegge potensialet i norsk næringsmiddelindustri, valg av modell system i en representativ bedrift Foreslå systemløsninger denne bedriften Gjennomføre forenklede økonomiske analyser av de foreslåtte løsningene

9 Foreslå videre arbeid Forbeholdt studenten: Tilgjengelig for alle Tilknytning: Foreløpig ingen ingen kobling mot sommerjobb Kontaktpersoner: Trygve M. Eikevik, Institutt for energi- og prosessteknikk, Anders Haugland, SINTEF Energiforskning AS,