Euroopan unioni Vipuvoimaa EU:lta

Euroopan aluekehitysrahaston (EAKR) rahoittaman hankkeen kuvaus

1 Hanke

Hankekoodi: A74530

Hankkeen nimi: Meijeriteollisuuden laitteistojen puhdistustoimenpiteiden tehostaminen (Pesuvesi)

Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen

Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen

Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.3.2019 ja päättyy 30.6.2022

Toiminnan tila: Toiminta päättynyt

Vastuuviranomainen: Pohjois-Pohjanmaan liitto

2 Hakijan perustiedot

Hakijan virallinen nimi: Oulun Yliopisto

Organisaatiotyyppi: Yliopisto

Y-tunnus: 0245895-5

Jakeluosoite: PL 8000

Puhelinnumero: +358 294 48 000

Postinumero: 90014

Postitoimipaikka: Oulun yliopisto

WWW-osoite: http://www.oulu.fi/yliopisto/

Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Minna Susanna Tiainen

Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Yliopistonlehtori

Yhteyshenkilön sähköpostisoite: minna.tiainen(at)oulu.fi

Yhteyshenkilön puhelinnumero: 0505264473

Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:

3 Suunnitelman mukainen tiivistelmä toteutuksesta

Meijeriteollisuuden korkeat hygieniavaatimukset sekä monet pintojen likaantumista aiheuttavat lämpökäsittely- ja tuotantoprosesssit edellyttävät päivittäisiä puhdistustoimenpiteitä ja valvontaa. Puhdistustoimenpiteet aiheuttavat merkittäviä kustannuksia ja vaativat runsaasti vettä, kemikaaleja ja energiaa. Hankkeen tavoitteena on kehittää ratkaisuja laitteistopesujen haasteisiin. Hankkeessa selvitetään ja testataan pesun seurantaan ja pesuprosessien optimointiin sekä pintapuhtauden toteamiseen parhaiten soveltuvat mittaus- ja analyysimenetelmät. Lisäksi testataan eri pesuaineiden, pesusekvenssien ja vaikutusta likakerrostumiin pesuprosessin tehostamiseksi. Valittujen menetelmien toimivuutta demonstroidaan teollisessa prosessissa ja arvioidaan saavutettu hyöty pesun kustannukset ja ympäristövaikutukset huomioon ottavalla kestävyysarvioinnilla. Hankkeessa muodostetulla tietämyksellä sekä kehitetyillä menetelmillä saadaan keinoja, joita käyttöön ottamalla meijeriteollisuuden yritykset parantavat tuotannon materiaali- ja energiatehokkuutta, kestävyyttä ja kilpailukykyä.

4 Hankkeen kohderyhmät

4.1 Varsinaiset kohderyhmät

Hankkeen tuloksista hyötyvät erityisesti meijerituoteteollisuuden yritykset, mutta saavutettavat tulokset ovat myös sovellettavissa muihin elintarviketeollisuuden prosesseihin, joissa pesuilla on suuri merkitys kemikaalien-, veden- ja energiankäyttöön.

Hankkeesta hyötyvät myös meijerien, elintarviketeollisuuden ja biotuoteteollisuuden kunnossapitopalveluiden, laitteiden ja kemikaalien toimittajat.

Uutta tietoa pesujen optimoinnista voivat hyödyntää tutkimusta tekevät organisaatiot, cleantech-, energia- ja elintarvikealan asiantuntijat sekä prosessisuunnittelijat, mittausteknologioiden kehittäjät ja jälleenmyyjät hyötyvät hankkeen tuloksista.

4.2 Välilliset kohderyhmät

Pesuprosessien energia- ja materiaalitehokkuutta parantamalla ehkäistään tuotannon hiilijalanjäljen ja kasvihuonekaasupäästöjen kasvua sekä edistetään hiilineutraalia kiertotaloutta. Energian ja materiaalien säästymisen ja sitä kautta ympäristövaikutusten vähenemisen johdosta myös yhteiskunta ja ihmiset yleisesti hyötyvät hankkeen tuloksista.

Hankkeen välillisiä hyötyjiä ovat myös meijerien maidonkeräysalueen tuottajat, sillä meijeriteollisuuden kannattavuutta parantamalla voidaan edistää myös maidon jalostuksen säilymistä lähialueella.

5 Projektin julkinen rahoitus, euroa

Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 250 674

Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 248 802

Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 326 105

Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 323 431

6 Maantieteellinen kohdealue

Maakunnat: Pohjois-Pohjanmaa

Seutukunnat: Oulunkaaren, Oulun, Ylivieskan, Koillismaan

Kunnat: Sievi, Oulu, Kuusamo, Vaala

Toteutuspaikan osoite, jos hanke toteutetaan yhdessä paikassa

Jakeluosoite:

Postinumero:

Postitoimipaikka:

7 Hakemusvaiheessa ilmoitettavat arviot hankekohtaisista seurantiedoista

7.1 Uusien työpaikkojen määrä (kysytään vain erityistavoitteisiin 1.1, 2.1 ja 3.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00

7.2 Uusien yritysten määrä (kysytään vain erityistavoitteeseen 1.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00

8 Horisontaaliset periaatteet

8.1 Sukupuolten tasa-arvo

Hankkeessa on tehty toimintaympäristön analyysi sukupuolinäkökulmasta: Kyllä
Hankkeen tutkimuskohde ei ole sukupuolisidonnainen, mutta hankkeen toteutuksessa on pyritty valitsemaan tekijät siten, että sukupuolten välinen tasa-arvo toteutuu.
Sukupuolinäkökulma on huomioitu hankkeen toiminnassa (valtavirtaistaminen): Kyllä
Hankkeessa suoritetaan mittauksia, analyysejä, kokeellista tukimusta ja mallinnusta, joten kohdepaikka ei ole sukupuoleen sidonnainen. Kokeiden ja mallinnuksen suorittajat valitaan osaamisen perusteella.
Hankkeen päätavoite on sukupuolten tasa-arvon edistäminen: Ei
Hankkeessa työskentelee sekä ohjausryhmässä että työpaketeissa molempien sukupuolien edustajia. Hankkeen päätavoite ei ole kuitenkaan sukupuolten tasa-arvon edistäminen, vaan meijeriteollisuuden materiaali- ja energiatehokkuuden parantaminen

8.2 Kestävä kehitys

VälitönVälillinen
Ekologinen kestävyys
Luonnonvarojen käytön kestävyys 8 5
Hankkeen tavoitellut vaikutukset säästävät luonnonvaroja vähentämällä veden ja kemikaalien tarvetta, sekä vähentämällä jäteveden määrää.
Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen 9 7
Energian käytön vähentäminen (vähemmän kuumia liuoksia ja pumppausta) vähentää energian tarvetta ja siten pienentää energiantuotannon aiheuttamia kasvihuonekaasupäästöjä.
Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus 4 7
Hanke pyrkii vähentämään puhdistuskemikaalien käyttöä tai kemikaalien ollessa välttämätön, edistämään ympäristöystävällisten puhdistuskemikaalien käyttöä.
Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) 9 8
Hanke pyrkii lisäämään ympäristöystävällisten puhdistuskemikaalien käyttöä kohteissa, joissa kemikaalien käyttö on välttämätön, jolloin kemikaalipäästöt vesistöön ja maaperään vähenevät. Energiatehokkuuden kasvattaminen käyttämällä viilempää liuosta ja kuuman veden hukkaa vähentämällä vähentää energian tarvetta ja siten energiantuotannon aiheuttamia kasvihuonekaasupäästöjä.
Natura 2000 -ohjelman kohteet 0 2
Kasvihuonekaasupäästöjen väheneminen vaikuttaa välillisesti myös Natura-alueisiin
Taloudellinen kestävyys
Materiaalit ja jätteet 8 6
Pesuja optimoimalla voidaan vähentää kemikaalien käyttöä ja edistää niiden kierrätystä pesuissa. Myös jäteveden määrä vähenee pesusekvenssin ja pesun keston optimoinnilla. Hanke edistää siten materiaalien kestävää käyttöä ja kierrätystä.
Uusiutuvien energialähteiden käyttö 0 3
Hankkeessa annetaan suosituksia uusiutuvan energian käytöstä pesuliuosten lämmityksessä, kun niiden käytön mahdollisuuksia ilmenee.
Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen 8 9
Hankkeessa mukana olevat yritykset hyötyvät suoraan hankkeen tuloksista. Yritysten materiaali- ja energiatehokkuuden kasvattaminen lisää niiden kilpailukykyä. Hanke edistää siten vihreää taloutta auttamalla turvaamaan elinkeinoa lisäämällä maakunnan pienmaidonjalostajien kilpailukykyä. Lisäksi muu teollisuus voi hyötyä välillisesti pesujen seurantaan ja optimointiin ehdotetuista ratkaisuista. Hanke edistää myös lähiruoan tuotantoa sekä paikallisten kotijuustojen tapaisten tuotteiden valmistusta ja jakelua. Paikalliset erikoistuotteet lisäävät maakunnan tunnettavuutta.
Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen 7 4
Pesukierojen optimioinnista voi syntyä palveluliiketoimintaa ja Cleantech-yrittäjyyttä. Myös mukana olevat yritykset voivat ottaa uutta palvelutoimintaa valikoimiinsa hankkeen tuloksena.
Liikkuminen ja logistiikka 0 1
Hanke voi vähentää liikennettä tehdasalueilla, sillä kemikaalien kulutus pienenee. Toisaalta tuotannon tehostuminen voi lisätä liikennetarvetta. Paikallisen tuotannon ja raaka-aineiden käytön edistäminen vähentää kuljetusten tarvetta
Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus
Hyvinvoinnin edistäminen 5 5
Hanke edistää hyvinvointia vähentämällä kemikaalien, veden ja energian tarvetta, sekä niistä aiheutuvia päästöjä ja kuormitusta koko ihmiskunnalle. Pesutapojen optimoinnissa huomioidaan turvallisuutta ja työhyvinvointia edistävät työtavat.
Tasa-arvon edistäminen 5 5
Hankkeessa on mukana sekä miehiä että naisia, joten hankkeella edesautetaan tasa-arvoista urakehitystä.
Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus 6 5
Lisätään pientoimijoiden mahdollisuuksia prosessikehitykseen ja tutkimukseen verrattuna markkina-asemaltaan hallitseviin maidonjalostajiin.
Kulttuuriympäristö 2 5
Hanke tukee maaseudun elinkeinojen ja kilpailukyvyn säilymistä, mikä edesauttaa kulttuuriympäristöjen säilymistä.
Ympäristöosaaminen 7 2
Teollisuusprosessien kestävyysanalyysi tuo tietoa prosessien ympäristövaikutuksista, mikä kasvattaa yritysten ja yhteiskunnan tietoisuutta asiasta. Yritykset saavat ajankohtaista tietoa yliopistolla tehtävästä ympäristötutkimuksesta sekä voivat saada kontakteja ympäristöalan yrityksiin.

9 Loppuraportin tiivistelmä

Meijeriteollisuuden korkeat hygieniavaatimukset sekä monet pintojen likaantumiselle alttiit lämpökäsittely- ja tuotantoprosessit edellyttävät päivittäisiä puhdistustoimenpiteitä ja hygieenisyyden valvontaa. Puhdistustoimenpiteet aiheuttavat merkittäviä kustannuksia ja vaativat runsaasti vettä, kemikaaleja ja energiaa. Tavoitteena hankkeessa oli löytää ratkaisuja erityisesti meijerituoteteollisuuden laitteistopesujen haasteisiin sekä parhaat keinot optimoida pesuja mittausperusteisesti huomioiden pesutehokkuus, kustannukset ja ympäristövaikutukset. Hankkeessa selvitettiin pesujen optimointiin parhaiten soveltuvat analyysi- ja mittausmenetelmät, joita testattiin laboratoriossa.
Hankkeessa kehitettiin koelaitteistot sekä putkisto- että säiliöpesuille. Mallilikana käytettiin lämpökäsiteltyä riboflaviini värjättyä piimää. Putkistopesua kuvaavassa koelaitteistossa tutkittiin virtauskanavan sisäpintaan kiinnittyneen likakerroksen puhdistumista eri virtausnopeuksilla, lämpötiloilla, pesukemikaalin väkevyyksillä ja eri veden kovuuksilla (ionivaihdettu vesi, hanavesi, kalsiumkloridipitoinen vesi). Puhdistumista seurattiin UV-Vis spektrometrin, sameusmittauksen ja kuvantavan/visuaalisen mittausten avulla. Tuloksena saatiin puhdistus aste prosentteina ja 100% puhdistamiseen kuluva aika. Tulosten perustella useimmat pesuaineet puhdistavat tehokkaasti 70˚C lämpötilassa ja maltillisella vedenkovuudella. Pesuajat kasvavat merkittävästi, lämpötilaa laskettaessa, virtausnopeuden pienentyessä ja veden kovuuden kasvaessa. Kokeissa havaittiin, että matalassa lämpötilassa, veden kovuutta hyvin sietäviä ja perinteistä EDTA:ta ympäristöystävällisemmällä GDLA kompleksointiaineella tehokkaita pesuaineseoksia voidaan käyttää pienentämään pesujen veden, energian ja ympäristövaikutuksia. Kehitetty koelaitteisto sopii laboratoriomittakaavassa optimoimaan laitteistopesuja ennen prosessimittakaavaisiin kokeisiin siirtymistä. Koelaitteiston avulla voi testata ja kehittää myös uusia pesukemikaaliseoksia.
Säiliöpesua kuvaavassa koelaitteessa tutkittiin 250 l säiliön peseytymistä säilöön sijoitetulla pesupallolla. Ennen pesutapahtumaa säiliön sisäseinämät päällystettiin piimällä. Piimän puhdistumista eri virtausnopeuksilla ja pesupallon sijainnilla havainnoitiin videokameralla sekä ATP testein. ATP-testeillä mitattiin poistuvan huuhteluveden proteiinin jäännösmäärää sekä seinämältä pyyhkäisynäytteistä saatuja pinnan jäämäproteiinien määrää. Kokeiden perusteella puhdistamiseen tarvitaan riittävä huuhteluveden virtaama ja vesisuihkun esteetön kohdistuminen seinämälle. Kokeen tuloksia hyödynnettiin virtauslaskentamallin (CFD tulosten) todentamiseen.
Kolmen kiertopesuvaihtoehdon kestävyyttä arvioitiin monikriteerianalyysin avulla. Arvioitavat prosessit olivat konventionaalinen emäs-happopesu vesidesinfioinnilla, 1-vaiheinen emäspesu happodesinfioinnilla sekä entsyymipesu happodesinfioinnilla. Arvioinnissa käytettiin 24 kriteeriä. Huomioimalla kaikki kestävyysdimensiot (tekninen suorituskyky, taloudellisuus, ympäristömyönteisyys ja sosiaaliset seikat) tasapuolisesti 1-vaiheinen emäspesu happodesinfioinnilla oli hieman (1,7 %) kestävämpi kuin muut pesuvaihtoehdot.
Virtauslaskennalla tutkittiin virtausmäärän vaikutusta virtausprofiileihin ja leikkausjännitykseen säiliöpesulaitteistossa. Virtauslaskennalla mallinnettiin myös kiinteän virtausesteen vaikutusta säiliön pesutapahtumaan. Mallinnuksessa käytettiin samoja virtausmääriä kuin säiliöpesulaitteistolla tehdyissä pesukokeissa ja laskentatuloksia verrattiin kokeellisiin tuloksiin. Laskennassa käytettiin myös huomattavasti suurempaa virtausnopeutta kuin pesukokeissa ja havaittiin, että virtausesteen vaikutus tulee esille suuremmilla virtausmäärillä.