مهمترين راه در صرفه جوئي انرژي در يك سيستم داشتن يك مديريت انرژي صحيح استفاده از انرژي مي‌باشد بطوريكه بتوان بر روي ورود و خروج انرژي در يك تصوير تمركز نمود.

سيستم انرژي در كارخانه بايد داراي سه شاخص باشد:

• هدف هاي استفاده از انرژي مشخص باشند
• ساختار فرآيند بايد بگونه‌اي باشد كه بتوان به اين اهداف رسيد.
• به مديريت اين امكان را بدهد كه بتواند تغييراتي را در برنامه ايجاد كند.

با توجه به تعريف علمي در باره انرژي، مي توان صرفه جوئي انرژي را در سه زمينه انجام داد:

1-     جلوگيري از خروج فيزيكي گرما از فرآيند

2-     كاهش مقادير كار انجام شده

3-     دوباره استفاده كردن از گرما در فرآيند

1-     مهمترين راه‌هاي كه گرما بطور فيزيكي از فرآيند خارج مي‌گردد شامل:

-          تشعشع

-          خروج بخار تازه

-          نشت بخار

-          نشت هوا

-          ضايعات آب كندانس

2-     مقدار كار را مي‌توان به روشهاي زير كاهش داد:

-          كاهش دماي فرآيند

-          حداقل سيركولاسيون شربت ها

-          بالا گرفتن بريكس تا حداكثر ممكن

-          كاهش بار الكتريكي مصرفي

3-     استفاده از انرژي گرمايي مي‌تواند بصورت هاي زير باشد:

-          استفاده از مبدل‌هاي گرمايي

-          سيستم اواپراسيون چند بدنه‌اي

-          استفاده از بخار حاصل از تبخير

تقسيم انرژي در صنعت نيشكري بصورت بهينه را مي‌توان بصورت زير فرض نمود:

شكل 1 : تقسيم بخار بصورت بهينه در كارخانه نيشكري

اين نشان دهنده اين مي‌باشد كه تا چه حد مي‌توان مقدار مصرف بخار را در آپارات‌ها كاهش داد. يكي از مواردي كه مي‌تواند باعث كاهش بخار مصرفي (بخار مصرفي كل كارخانه هم) گردد، استفاده از سر بخار‌هاي ضعيفتر براي آپارات‌هاي پخت مي‌باشد.

هر چند بايد توجه داشت كه :

• در صنعت نيشكري به خاطر جلوگيري از تجزيه ساكارز و تشكيل رنگ در بدنه اول با دمايي 110 تا 115 درجه سانتيگراد كار مي‌كنند.

• كريستاليزاسيون بايد با بخار رتور يا بخار بدنه اول انجام گردد.

• اين عمل باعث محدود كردن سير كوله شدن انرژي در كارخانه مي‌گردد.

• بدنه آخر تحت خلاء كار مي‌كند.

در نتيجه مقدار مصرف انرژي و ضايعات كندانسور در كارخانه‌هاي نيشكري خيلي بيشتر از كارخانه‌هاي چغندري مي‌باشد.

در كارخانه‌هاي نيشكري (شكل 2 A) دماي شربت تنها در بدنه اول در حدود 110 درجه سانتيگراد بوده و سر بخار آن براي گرم نمودن شربت استفاده مي‌گردد.

مقدار مصرف بخار 50 كيلوگرم به ازاء 100 كيلوگرم نيشكر مي‌باشد. مقدار ضايعات كندانسور بالا مي‌باشد.

شكل 2 A : سيستم معمول 4 بدنه‌اي اواپراسيون تحت خلاء در كارخانه‌هاي نيشكري

در صورت بالا بردن دماي شربت به ميزان 125 درجه سانتيگراد مي‌توان يك سيستم اواپراسيون 5 بدنه‌اي بكار برد (شكل 2 B). با اين روش مقدار مصرف بخار را مي‌توان به 30 كيلوگرم به ازاء 100 كيلوگرم نيشكر رساند.

شكل 2 B : سيستم 5 بدنه‌اي اواپراسيون فشار/ خلاء در كارخانه‌هاي نيشكري

در يك كارخانه نيشكري با سيستم تقسيم بخار بهينه شده، تقسيمات بخار در سيستم اواپراسيون مي‌تواند همانند شكل 3 باشد.

شكل 3 : سيستم بهينه تقسيم بخار

تكنولوژي جديد و استفاده از سيستمهاي جديد مانند اواپراتورهاي ريزشي باعث گرديده كه مقدار مصرف بخار در كارخانه‌هاي نيشكري به كمتر از % 30 نيشكر مصرفي برسد.

براي مثال مي‌توان با استفاده از بخار بدنه اول به جاي بخار مستقيم تقريبا % 8/2 نسبت به نيشكر در مصرف انرژي صرفه جويي نمود. اين مقدار صرفه جويي در صورت استفاده از بخار بدنه 2 براي كريستاليزاسيون تقريبا به % 6/5 نسبت به نيشكرمي‌رسد.

استفاده از بخار بدنه اول طباخي با فشار مطلق 145 كيلو پاسكال براي طباخي نشان داده است كه عمل سيركولاسيون و تغليظ بخوبي انجام مي‌گردد (شكل 4).

شكل 4 : سيركولاسيون در آپارات پخت غير مداوم

اما همانطوري كه بيان گرديد، كه قسمت كريستاليزاسيون بيشترين مصرف كننده انرژي در كارخانه مي‌باشد لذا در عمل مي‌توان مهمترين موارد را در قسمت كريستالزاسيون براي كاهش مصرف انرژي انجام داد.

براي مثال در قسمت كريستاليزاسيون بايد به موارد زير توجه نمود:

• هر چند اولين هدف قسمت كريستاليزاسيون توليد شكري با كيفيتي بالا و مقدار حداقل ساكارز باقيمانده در ملاس مي‌باشد و براي همين در اغلب كارخانه‌هاي نيشكري انرژي مصرف شده در قسمت كريستاليزاسيون داراي اهميت زيادي نمي‌باشد. اما بايد توجه نمود كه هرگونه مصرف بيش از حد انرژي به معناي افزايش هزينه توليد مي‌باشد.

در شكل 5 موازنه مصرف آب در قسمت كريستاليزاسيون نمايش داده شده است.

شكل 5 : موازنه مصرف آب در قسمت كريستاليزاسيون

• مديريت صحيح در مورد استفاده از آپارات‌هاي پخت غير مداوم

• تفاوت دمايي كافي بين بخار/ سر بخار و پخت باعث انجام سير كولاسيون صحيح پخت و انتقال حرارت بهتر وسرعت تبخير بيشتر مي‌گردد. براي مثال حداقل تفاوت دما 40 تا 45 درجه سانتيگراد مي‌باشد. شرايط كاري يك آپارات بر روي كار اواپراسيون نيز اثر مي‌گذارد.

• تغييرات كيفي پخت در طي فصل با توجه به تغييرات كيفي شربت وجود دارد.

• استفاده از آپارات‌هاي پخت با سيستم همزن و سطح حرارتي مناسب

• آپارات‌هاي پخت مداوم

براي مثال مقدار بخار مصرفي در آپارات‌هاي پخت مداوم 28/0 تن بخار به ازاء هر تن پخت مي‌باشد كه اين مقدار براي آپارات‌هاي پخت غير مداوم 35/0 تا 40/0 تن به ازاء هر تن پخت مي‌باشد.

• استفاده از شربت با مقدار ماده خشك بالا

همچنين مي‌توان

• استفاده از كريستال پايه هر چند مربوط به آپارات‌هاي پخت مداوم مي‌باشد در آپارات پخت غير مداوم نيز استفاده كرد (شكل 6) تا بتوان شكري با كيفيت بالا توليد نمود.

 شكل 6 : استفاده از كريستال پايه به عنوان پايه پخت

در اين حالت:

اولين مرحله كريستاليزاسيون در سرما انجام مي‌گردد، كه باعث گرديده

-          در اين حالت فوق اشباعيت بيشتر تحت كنترل مي‌باشد.

-          سايز كريستال توليدي تقريبا 100 ميكرومتر است.

-          مقدار كريستال‌هاي بهم چسبيده حداقل مي‌باشد

دومين مرحله در يك آپارات پخت تبخيري انجام مي‌گردد.

-          دانه بندي به كمك كريستال تهيه شده در مرحله اول انجام مي‌گردد.

-          شربت تغذيه‌اي مي‌تواند داراي ماده خشك (بريكس) بالا باشد.

-          هيچگونه آبي به آپارات پخت اضافه نمي‌گردد.

-          آب مصرفي در سانتريفوژ ها كاهش پيدا مي‌كند.

• تهيه شربت استاندارد با درجه خلوص بالا

• استفاده از ليكور براي شستشو شكر در سانتريفوژها (شكل 7)

با توجه به اينكه آب خالص قابليت حل كردن مقدار ساكارز بيشتري را در خود داشته تا به حالت اشباع برسد، در نتيجه راندمان شكر توليدي از سانتريفوژ كاهش مي‌يابد.

شكل 7 : تفاوت حل شدن شكر در هنگام شستشو شكر در سانتريفوژ با آب و ليكور

• استفاده بهينه از بخار با توجه به تفاوت دمايي لازم بين بخار و پخت در طي پخت

• بهينه نمودن اندازه كريستال و يكنواختي در پراكندگي آن

• جلوگيري از رقيق شدن پساب‌ها

• تهيه كلرس با بالاترين مقدار ماده خشك (بريكس) ممكن

هر چند نظريه هاي متفاوتي در مورد چگونگي كار با آپاراتهاي پخت، سانتريفوژ ها و خشك كن شكر وجود دارد. اما هدف تمام اينها كاهش مصرف انرژي مي‌باشد. اما در هر صورت بايد به مواردي همانند

• چگونگي تقسيم انرژي

• مصرف كننده ها

• تجهيزات جانبي مانند سيستم آب كندانس، برج خنك كننده، پمپ خلاء و غيره توجه نمود.

• براي استفاده بهتر و مفيد تر از انرژي حتما لازم نمي‌باشد كه برنامه جديد و پر هزينه‌اي را اجرا نمود، بلكه بايد شرايط را به بهترين صورت ممكن بهينه نمود.

براي مثال اپتيمال نمودن مصرف انرژي را در قسمت كريستاليزاسيون را مي‌توان با بهينه نمودن شماي كريستالزاسيون در يك سيستم سه پختي و استفاده از ليكور استاندارد مثال زد. كه شكر سفيدي با كيفيت بالا و مصرف انرژي حداقل حاصل گردد.

بطوريكه با توجه به شماي استفاده در قسمت كريستاليزاسيون، مقدار انرژي مصرف شده نيز تغيير مي‌كند.

v     شماي سه محصوله با استفاده از شربت استاندارد                     % 82/10 نسبت به نيشكر

v     شماي دو محصوله با استفاده از كريستال پايه                            % 07/9 نسبت به نيشكر

v     شماي دو محصوله با استفاده از پايه كلرس                                               % 60/9 نسبت به نيشكر

همچنين اين بهينه سازي را مي‌توان براي وضعيت موجود انجام داد كه در اينجا مثال آورده شده، كه يك شماي پايه براي قسمت كريستاليزاسيون در نظر گرفته شده است و سپس آن بهينه سازي شده است.

فرض‌هاي در نظر گرفته شده براي شماي پايه :

-          شكر توليديA با كيفيت بالا

-          شكر پخت C به عنوان پايه پخت B استفاده مي‌گردد.

-          شربت تغذيه‌اي داراي : Bx = 62 %, q = 85 %, Colour = 4500 IU

-          درجه خلوص ملاس توليدي % 35

-          رقيق كردن شربت تغذيه‌اي پخت B و C

-          بازده سانتريفوژ A برابر با % 45

-          درجه خلوص شكر پخت B برابر با % 98

-          درجه خلوص شكر پخت C برابر با % 85

موارد زير بهينه گرديده اند:

-          افزايش مقدار ماده خشك (بريكس) شربت تغذيه‌اي

-          حرارت دادن شربت تغذيه‌اي به جاي رقيق كردن آن

-          كاهش آب شستشو شكر در سانتريفوژ

-          افزايش بازده سانتريفوژ A

-          افزايش درجه خلوص شكر پخت‌هاي B و C

-          كاهش درجه خلوص ملاس

شكل 8 : شماي اوليه

شكل 9 : شماي بهينه شده

نتيجه اين بهينه سازي باعث گرديده است كه :

•     كاهش مقدار آب تبخير شده به ميزان % 38
•    كاهش حجم در جريان پخت به ميزان % 5 – 7
•     افزايش مقدار شكر توليدي به ميزان % 8/1