Tørking av klippfisk - FHL

fhl.no

Tørking av klippfisk - FHL

Norsk Kjøleteknisk møte

Scandic

Ålesund 6. –

7. mars 2009

TØRKING AV KLIPPFISK

ENERGIBRUK I TØRKEPROSESSEN

Med fokus på

TEKNOLOGI OG VARMEPUMPA

SINTEF Energiforskning AS,

avd. Energiprosesser

Ola M. Magnussen

SINTEF Energy Research 1


TØRKING AV KLIPPFISK PÅ BERG / KLIPPER

SINTEF Energy Research 2


FORSKNING OG UTVIKLING I KLIPPFISKNÆRINGA

Siden 2005 har det på gått en betydelig FoU aktivitet ved

SINTEF Energiforskning AS, avd. Energiprosesser

i samarbeid med FHL sitt Bacalao Forum, finansiert av

Fiskeriog havbruksnæringens forskningsfond.

Prosjektleder: Finn-Arne Egeness

Resultater og data i foredraget er fra denne aktiviteten !

SINTEF Energy Research 3


*

KLIPPFISKENS HISTORIE

(Ref. Finn-Arne Egeness)

Baskiske fiskere starta produsjon av laberdan (saltet flekt torsk) ved

New Foundland på 13 - 1400-tallet.

*

Tørking av laberdan begynte trolig på 1500og 1600-tallet. Først i

Europa, senere på land i kyststrøkene i Nord-Amerika av nybyggere

*

Trolig begynte den norske produksjonen av klippfisk på midten av

1600-tallet. Nederlenderen Jappe Ippe fikk kongelige privilegier for

klippfisktilvirkning i 1691.

*

Fram til 1950-tallet ble fisken tørket utendørs, spesielt i Kristiansund.

I perioden fram til 53/54 gav en rask teknologisk utvikling overgang til

innendørs tørking i tunneler samtidig som Ålesund overtok tronen.

En industrielle revolusjon – fra arbeidskrevende, vær avhengig

tungt arbeide til helårlig og effektiv produksjon med jevn kvalitet.

Eksportverdien for klippfisk var 3,2 milliarder NOK i 2008, med total

mengde på 82 738 tonn. Dette er over 8 % av total eksportverdi for fisk

og fiskeprodukt – og nest størst i verdi av sektorene (etter laks !)

SINTEF Energy Research 4


TRADISJONELL KLIPPFISK PRODUKSJON

VASKING –

TØRKING OG STABLING

MÅSØYRANE, SJØHOLT (Ref. Ørskog historielag)

SINTEF Energy Research 5


KONVENSJONELL OMLUFTSTØRKE FOR KLIPPFISK

(VED TEKNOLOGISERINGA OVERTOK SUNNMØRE HEGMONIET)

SINTEF Energy Research 6


KLIPPFISKTØRKING MED VARMEPUMPER

- KLIMASTYRING OG ENERGIEFFEKTIVITET



Energifokus og varmepumper i fokus ved NTH-SINTEF

Fiskeriforskningsrådet innvilget et FoU prosjkt om bruk av

varmepumpeteknologi i klippfisknæringa i 1976

Mål:

- Bestemme optimale tørkeforhold for tørkeprosessen

- Fastslå kvalitetsforhold som brenning og skorpedannelse

- Fastslå tørkehastighet avhengig av temperatur og fuktighet

- Utvikle prosesser og teknologi ved bruk av varmepumper

- Gjennomføre målinger på industrielle tørkeanlegg

- Resultere i en Dr. grad. – ( Ingvald Strømmen ; 1980)

SINTEF Energy Research 7


Fokus på

å

KONTINUERLIIGE KLIPPFISKTØRKER

(PERIODISK INNLEGGING AV VÅT FISK)

energisparing gjorde at tunnelene ble bygget for

gi høy fuktighet ved utløp av tørkesonen noe som krever

relativt lange tunneler og mye varer i tørka.

vann

b

Ekspansjons

ventil

d

Fordamper

Kompressor

Receiver

c

VAREFLYT

Kondensator

M

Utekondensator

M

SINTEF Energy Research 8

a


VARMEPUMPETØRKER

ENERGIEFFEKTIVITET VED DRIFT AV TØRKEANLEGGET.

24 o C

0 o C

NB!

Metta saltlake som i

fullsalta fisk har

vanndamptrykk

tilsvarende φ = 76 %

SINTEF Energy Research 9


24 o C

0 o C

VARMEPUMPETØRKER

ENERGIEFFEKTIVITET VED REDUSERT VANNOPPTAK

NB!

Metta saltlake som

i fullsalta fisk har

vanndamptrykk

tilsvarende φ = 76

%

Max. og min. temperaturer

SINTEF Energy Research 10


SINTEF Energy Research 11


TRADISJONELLE KLIPPFISKTØRKER:

Etter vellykket introduksjon av varmepumpeteknologien ble

på 1980-tallet bygget en rekke tunneltørker fordi:

+ Produksjonen ble uavhengig av ytre klima – full

produksjon året rundt

+ Sikker drift – lik kvalitet hele tiden

+ Lave energikostnader

Men

- Krever kvalifisert driftspersonale regelmessig ut- og

innsetting av fisk (Det gjelder dog all tørking)

- Store tunneler med mye fisk som gir noe krevende

oppfølging ved flere fiskeslag og størrelser

SINTEF Energy Research 12


TVERRBLÅSTE TØRKER

Ønske om enklere drift og mindre krav til kompetanse for ut –

innsetting av fisk etter hver som fisk er ferdig tørket førte til

introduksjon av tørker basert på:





Periodisk oppfylling av hele tunnelen og kontinuerlig drift av

tørking frem til ferdig tørka fisk

Bruk av avfuktigingsaggregat hvor en delstrøm av stor totalt

sirkulert luftmengde går gjennom

For å unngå ujevn tørking langs tunnelene er lengden i

luftretningen kort – i tillegg snus luftretningen regelmessig

For å opprettholde tørkehastigheten (høy varme og

masseovergang) kreves høy lufthastighet – stor luftmengde

SINTEF Energy Research 13


TVERRBLÅSTE TØRKE

oppbygging og luftsirkulasjon ved ”normal”

drift

Tunnelform krever stor

luftmengde og derfor går bare en

del gjennom varmepumpa og

luften deles i 3 delstrømmer.

m 1

markerer luft-strøm gjennom

vognene med fisk, m3 markerer

luft som avfuktes og varmes i

varmeveksleraggregat og m2 markerer luft som strømmer

tilbake til sirkulasjonsviften uten

å avfuktes /behandles.

Delstrømmene 2 og 3 blandes

foran viftene for tunnelluft (foran

punkt 6).

SINTEF Energy Research 14


SINTEF Energy Research 15


LUFTTILSTANDER I PERIODISK TVERRBLÅST

TUNNEL MED AVFUKTINGSAGGREGAT

1. døgn

2. døgn

3. døgn

SINTEF Energy Research 16


AVFUKTING VED DELSTRØM AV

TØRKELUFTA GJENNOM AGGREGAT

1: Tilstand inn tunnel

2: Tilstand ut av tunnel


og inn aggregat

3: Etter kjøler aggregat

4: Etter kondensator

5: Etter aggregat vifte

6: Blanding 2: og 5:

6 – 1:Energi hovedvifter

SINTEF Energy Research 17


LUFTFUKTIGHET I PERIODISK TVERRBLÅST TUNNEL

OG GJENNOM AVFUKTINGSAGGREGAT

SINTEF Energy Research 18


ET OMFATTENDE MÅLEPROGRAM VED 5 ANLEGG VISER

MÅLT ENERGIFORBRUK VED TØRKING

TYPE TØRKE Langblåst

gammel

Langblåst

rel. ny

Langblåst

eldre

Tverrblåst

tradisjonell

Tverrblåst

Vogner i luft -

retningen [stk.] 22 16 18 3 4

Antall vogner totalt

[stk.] 154 80 54 24 40

Energif behov totalt

[kW] 102 63 40,1 39,6 90

Energi behov pr.

vogn [kW/vogn] 0,66 1,27 0,74 1,65 2,25

Målt spes

energiforbruk

[kWh/tonn klippfisk] 159 190 129 * 396 540

* Ved dette anlegget ble vogner tatt ut til etter-/sluttørking i arbeidshall

ny

SINTEF Energy Research 19


MÅLINGENE HAR VIST

Dagens ”tverrblåste” tunneler er energimessig mye

dårligere enn langblåste og krever 2 til 4 ganger så mye

energi som ”Langblåste” tunneler –I STØRRELSE SOM

DE GAMLE OMLUFTTØRKENE



Størrelsen av varmepumpa stor betydning for energiforbruket

og dette er spesielt ugunstig for tverrblåste

tunneler. Dette skyldes at ytelsesbehovet for anlegget

går drastisk ned når overflatefuktigheten er fjerna (etter

ca 1 døgn) og effekten av nedkjølinga blir liten - uten at

aggregatet reguleres ned.

Varmepumpene kjøres generelt for full ytelse hele tiden –

selv om ytelsesregulering finnes for noen (få !) anlegg

SINTEF Energy Research 20


OMRÅDER FOR ENERGIEFFEKTIVISERING




TØRKEPROSESSEN

Nye målinger viser at fuktighet og lufthastighet har mindre effekt på

tørkinga enn vanlig tørketeori tilsier. Fiskeslag, størrelse, flekking,

saltmodning, mv. er viktig for tørkehastighet og jevnhet.

TUNNELFORM, VOGNER og BRETT

Luftfuktighet og -hastighet over produktoverflaten er viktig for

varmeog masseoverføringen, spesielt i første fase av tørkinga.

Dette krever jevn lufthastighet over tunneltverrsnittet, at lufta går

over fisken i vognene og ikke utenom disse. (ref. frysetunneler !)

VARMEPUMPA

Anleggets systemløsning ,oppbygning, komponenter og spesielt

styre og regulerings systemet er avgjørende for energieffektiviteten.

SINTEF Energy Research 21


BRETT OG VOGNER

TRADISJINELT BENYTTES TREBRETT MED AVSTANDSKLOSSER PÅ

50 –

70 MM SOM MED PÅLAGT FISK GIR ALTFOR SMÅ LUFTKANALER

PÅLEGGING BRETT LUFTKANALER PÅ

VOGN

SINTEF Energy Research 22


UTFYLLING AV TUNNELTVERRSNITTET

EN KRITISK FAKTOR FOR UTNYTTELSE AV TØRKELUFTA

SINTEF Energy Research 23


LUFTHASTIGHET I FALSKLUFTKANALER

MÅLINGER VISER AT 50 % ER FALSKLUFT SOM GÅR UTOM VOGNENE

2,9 m/s

2,6 m/s

3-5 cm

4,1 m/s

2,3 m/s

18-22 cm

20 cm 15 cm 19 cm

2,1 m/s

2,1 m/s

12-16 cm

4,7 m/s

2,0 m/s

3-10 cm

2,0 m/s

1,9 m/s

2,4 m/s

4,5 m/s

6-8 cm

2,3 m/s

2,1 m/s

SINTEF Energy Research 24


Temp (C)

% RH

27

25

23

21

19

17

15

90

85

80

75

70

65

60

55

50

45

40

35

30

(tid 0 er 12:40 22.sept 2008)

Relativ fuktighet i tørketunnel

(tid 0 er 12:40 22.sept 2008)

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72

Tid (timer)

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72

Tid (timer)

Åpne dører for uttak og innsetting av vogner

Innluft etter

vifte

Utluft over

mesanin

I reol

gjennom

tunnel

Utluft under

mesanin

Innluft etter

vifte

Utluft over

mesanin

I reol

gjennom

tunnel

Utluft under

mesanin

TEMPERATUR-

FORLØP

RELATIV

FUKTIGHET

SINTEF Energy Research 25


GOD LANGBLÅST TØRKE

ENERGIBEHOV:

Ut fra målte data fra tørkene og beregning for er riktig

bygget og drevet tørke forutsatt: Luft inn= 23 ºC og x = 6,5

g/kg, og tørking til φ = 65 %, samt tilstand etter fordamper

10 ºC. Beregnet energibehov:

W = (dh / dx)/ ε + (Δhv/ Δx) = 0,00047 kg vann/ kJ

eller 1,7 kg vann fjernet pr kWh energi.

Energibehov pr kg klippfisk blir om en forutsetter tørking

fra 57 % vann i råstoffet til til 47 % i fisken (189 kg pr. tonn):

ΔW = xvann /SMER = 189/1,7 = 0,110 kWh/tonn klippfisk

For godt avlagra fisk (55 % vann) ca. 90 kWh/ tonn klippfisk

SINTEF Energy Research 26


GOD LANGBLÅST TØRKE

ENERGIBEHOV:

Målinger og beregninger viser:

1: Varmepumpas ytelse er lite kritisk for energiforbruket.

Eks: 30 % redusert ytelse beregnet ”god” tørke reduserer

produksjonen med ca. 6 % og energiforbruket med ca. 13%

2: Det er ikke svært kritisk at en ikke oppnår den svært

høye fuktighet ved utløp (lang nok tunnel). Redusert fukt ut

fra 66 % til 60 % gir ved samme varmepumpe økning av

energiforbruk på 8,5 %

SINTEF Energy Research 27


PERIODISK TVERBLÅSTE TØRKER

Er:

BILLIG I INNKJØP – ”FERDIGE” AGGREGAT

ENKLE Å OPERERE – START OG KJØR

men:

SVÆRT ENERGIKREVENDE – 3 til 5 doblet langblåst

GIR OGÅ UJEVN TØRKING – vanligvis fås ujevn

tørking og ”slakk” fisk må tørkes på nytt.

og

UTFORDRENDE Å FORBEDRE ENERGIBRUKEN

– vil trolig kreve betydelig ombygging og er en

utfordring til ”KULDEBRANSJEN”

SINTEF Energy Research 28


TVERRBLÅSTE TØRKER

”snuing av vifter” fungerer ikke – luften gjennom

aggregat er minimal og gir bare stort energitap

1

6

5

4

m 1

m 2

3

m

3

2

Vifter som blåser mot hverandre gir

bare turbulens og her målte vi

minimalt med luft gjennom aggregat

At det fortsatt tørker skyldes bare

at luften allerede er svært tørr og

øker lite i disse periodene selv

om aggregatet ikke fjerner vann !!

Nyere forskning viser dessuten at

tørkehastigheten er lite avhengig

av luftas tørrhet og hastighet

etter at et tørrsjikt er dannet

SINTEF Energy Research 29


TVERRBLÅSTE TØRKE

-

med satsvis innsetning (batch)

ENERGIBEHOV I EN GOD TVERRBLÅST TØRKE

Vannmengden fra fisken reduseres etter som tørrheten

økes og lufttilstanden endres under tørkingen.

UTFORDRING:

HVORDAN BYGGE ET

ENERGIEFFEKTIVT

AGGREGAT FOR

VARIERENDE LAST ?

SINTEF Energy Research 30


AGGREGATTYPER OG ENERGI

Energieffektivisering ved dagens tørker.

Energieffektiv regulering av aggregatene krever styring av

luftstrømmen gjennom fordamperen samtidig som kuldeytelsen

reduseres. For å opprettholde høyest mulig (dh/dx)luft styres

kuldeytelse og luftmengde slik at fordamperoverflaten har lavest

temperatur uten at frysing av kondensat oppstår.

1.

Stopp av aggregat.

mulig

Dette er en styring av kuldeanlegg/varmepumper som benyttes, men har

klare ulemper og er driftsmessig uheldig for kompressor og spesielt

elektromotor, starter, mv.

2.

Regulering av kompressorenes ytelse.

Regulering kan oppnås eks. ved av frekvensstyring av motoren, noe

som er forholdsvis rimelig og gir kontinuerlig regulering.

Forutsetningen for at disse reguleringsprinsippene skal gi energi

effektive aggregat er at luftmengden samtidig reduseres for å redusere

fordamperbelastningen.

SINTEF Energy Research 31


ENERGISPARETILTAK

STRAKSTILTAK (UMIDDELBART!):

Innstaller målere for temperatur, luftfuktighet og

strømforbruk (kWh og ampermeter) på viktige steder.

Snu ikke luftretningen (viftene)da fungerer ikke

aggregatet og vannfjerningen er minimal

Kjør ikke aggregat og/eller vifter unødvendig lenge eller

med lite varer i tunnelene

Bruk full tørketemperatur fra start, kan være over 23 ºC

- hvor høyt avhenger av hvor god reguleringen er. (Øker

kapasiteten i en periode hvor det har effekt på tørketiden)

Vifteog aggregatkapasiteten bør (om mulig) reguleres

ned i siste del av tørkingen

Om regulering er vanskelig stopp tørkamed åpne dører

Forsøk ettertørking i lager eller rom med lav fuktighet

SINTEF Energy Research 32


KONDENSATORSTYRING

ET KLASSISK PROBLEM I BRANSJEN

De fleste anlegg har kondensatorer i:




TUNNELLEN: Temperaturkrav: 20 – 25 oC Langblåste: En stor kondensator – fyller tverrsnittet på mesanin

Tverrblåste: 2 – 4 i aggregat, med ca. 1/3 av total sirkulert tunnelluft

UTELUFT: Temperaturkrav: Vinter t25 oC Langblåste: En kondensator for dumping av overskuddsvarme

Tverrblåste: En kondensator pr. tunnel (oftest flere, 3 – 5 som

tømmes og fylles syklisk, hver tunnel har eget aggregat)

ARBEIDSLOKALE Temperaturkrav: 15 – 20 oC Benyttes ved enkelte anlegg, fremmover aktuelt ved bygging av

lagerrom for sluttørking av fisk

UTFORDRING: Hvordan bygge ENERGIEFFEKTIV regulere og

styresystem !

SINTEF Energy Research 33


Utfordringen er -

KONDENSATORSTYRING

ET KLASSISK PROBLEM I BRANSJEN

som ved mange

kuldeanlegg med bruk av varme fra

kondensator for oppvarming om vinteren –

og samme løsning:

Tunnel: Motorventil som styrer trykk og

regulerer til ønsket temperatur

UTEKONDENSATOR: Viftene styres av

pressostater til et fast trykk av trykkstyrt

hovedventil. NB: TRYKKET STYRER

KONDENSATORTRYKKET

INNEOPPPVARMING: Trykkstyrt,

avstengt om ikke varmebehov.

Resultat:

KOMPRESSORENE ARBEIDER MOT MAKS.

TRYKKET HELE TIDEN

KONDENSAT FYLLER OPP TUNNELKOND.

OG TØMMES PERIODISK – OG USTABILT

TUNNEL

INNEOPPV.

UTEKOND.

SINTEF Energy Research 34


ENERGIFORBRUK VED GODE ANLEGG

MÅLTALL FOR ENERGIEFFEKTIVE TØRKER

Om en ser bort fra variasjon anleggsoppbygging og bruksmåten for

anleggene er betydelig forskjell i energiforbruk for de to hovedtypene

av anlegg.

1: ”Langblåst tunnel”: Jevn innsetting av saltfisk ved luftutløp og

stegvis forflytting i motstrøm med luft til uttak av ferdig tørka vare.

2: ”Tverrblåst tunnel”: Oppfylling av tunnelen med saltfisk som

ferdigtørkes med luftløp over 3 – 4 vogner og liten variasjon i tørking

mellom vognene.

Beregningene er basert på målinger og beregninger ved rimelig

optimal bruk og tørking fra 57 % til 45 % vanninnhold viser:

Energiforbruk for langblåst tørke: 110 kWh/tonn klippfisk

Energiforbruk for tverrblåst tørke: 300 kWh/tonn klippfisk

SINTEF Energy Research 35


KLIPPFISKBRANSJEN

FOREDLINGSANLEGGENE UTGJØR EN AV VÅRE

VIKTIGSTE sektorer I FISKERINÆRINGEN !

FORTSATT BEHOV FOR TEKNOLOGISK UTVIKLING

ENERGIFORBRUKE KAN REDUSERES VED BEDRE

KULDE/VARMEPUMPER OG SPESIELT FORBEDRING AV

STYRING-REGULERING – OVERVÅKING

”KULDEBRANSJEN BØR DELTA AKTIVT I

UTVIKLINGSARBEIDENE

TAKK FOR OPPMERKSOMHETEN

SINTEF Energy Research 36


TUNNELTYPER OG ENERGIUTNYTTELSE

Hovedfokus fremmover er gjennomgang av muligheter for

effektivisering og redusert energiforbruk ved å:

Gi forslag til endring av driftsmåter, utstyr, regulering og

styresystem og eventuelt ombygging for å redusere

energibruken for eksisterende tunneler.

Tørkeforsøkene i 2007 viste at etter at et tørrsjikt var

dannet var tørkinga svært langsom og mindre avhengig

av luftfuktighet og –hastighet enn tidligere kjent. Forsøk

for å bestemme tørkekrav i denne perioden blir videreført

Gjennomføre forsøk med ettertørking på ”lager” med

avfuktingsanlegg tilpasset tørkehastigheten i fisken

Utarbeide forslag til endret oppbygging, anlegg for

luftklimatisering og drift av fremtidens anlegg.

SINTEF Energy Research 37


AGGREGATTYPER OG ENERGIUTNYTTELSE

Energieffektivisering ved dagens tørker.

Vifter: En betydelig faktor for mange tverrblåste tunneler

fordi sirkulert luftmengde er stor og med liten oppfukting

over produktene.

1.

2.

Vifter med liten diameter/høyt turtall og 50 % montert med ”feil”

retning, målinger utført i hovedoppgave viser svært lav

virkningsgrad, ned mot 25 %. (GOD: > 60%)

Mange tunneler bygget med vifter som periodisk ”snus” (roterer feil

vei), tidels er også

hele tiden.

Konklusjon:

annenhver vifte montert slik at 50% roterer feil vei

Viftene må derfor drives med riktig dreieretning uten

”snuing”, fortrinnsvis også skiftes til mer effektive typer.

Lufthastigheten reduseres når en får oppbygget et tørrsjikt

på fiskeoverflatene som reduserer vanntransporten.

Viftene bør tilpasses dette, eks. vis ved turtallsregulering.

SINTEF Energy Research 38


ENERGISPARETILTAK

På kort eller mellomlang sikt:

Snu alle vifter så de går riktig vei og innstaller

regulering

Innstaller styre og regulering for aggregat for å få øket

luftfuktighet og redusert energiforbruk for aggregat

Mange anlegg har dårlig styring av kondensatorene

som gir unødvendig høyt/varierende trykk og bør

bygges om med motorventil og styring

Det bør gjennomføres forsøk ”TØRKELAGER” for

kontrollert tørking etter at perioden med rask tørking

er over

Det bør gjennomføres tester med endringer i flekking,

salting, lagring, mv. for å redusere vanninnhold og få

raskere og jevnere tørking.

SINTEF Energy Research 39







ENERGISPARETILTAK

lang sikt (ombygging, nybygg, mv.):

Gjennomgå totalkonseptet med tining, saltfiskproduksjon,

kjølelagring, tørking, ettertørking, lagring, mv. for å finne et

konsept for optimalt energianlegg

Vurder nøye valg av kulde/varmepumpemediet, forbud og

høye avgifter på miljøskadelige medier kan gi store

kostnader

Ved et sentralt energianlegg, eventuelt også med indirekte

(bruk av ”lake” som sirkulerer til forbruksstedet) kan både

”kulde” og varme flyttes etter behov på forbruksstedene

Trolig vil et produksjonsanlegg ha overskudd på varme

som kan utnyttet til oppvarming av vann, kontorer,

arbeidslokaler, mv.

SINTEF Energy Research 40

More magazines by this user
Similar magazines