UTILITY OPTIMIZATION IN A CHOCOLATE PREPARATION PROCESS BASED ON PROCESS INTEGRATION METHODOLOGY

This paper presents a process integration method called Pinch Analysis as a helpful instrument for locating where inefficiencies lies. The method is applied to a process used for the preparation of chocolate in the Ferrero factory in Alba, Italy. This approach is used to increase food factory efficiency, which would also result in an increase in savings due to energy recovery. The first step is the identification of the energy requirements needed in the process and the corresponding heat loads, which allows the defining of the hot and cold streams processes. Applying the pinch analysis to the confectionary production process shows an energy recovery of 34%, simply by improving the heat exchange system. The main question that this paper addresses is whether energy recovery through process integration in a food industry process, such as that of a chocolate factory, is achievable. This process integration (PI) method has been already used in the food and beverages industry, such as in a brewery, with excellent results. The PI method can be applied to the chocolate preparation process by retrofitting the heat exchanger network rather than by redesigning the system. This choice has been made so as not to disrupt the design of the plant, thereby avoiding the risk of worsening product quality. This study shows that in food factories, even if energy recovery is not part of their main business plan, there is a huge opportunity for energy recovery. Long-term decisions should be made to invest in improving the energy efficiency of the factory. In industrial processes, there is a demand for large quantities of utilities to meet specific technical requirements; however, nowadays, with the cost of fuel increasing and the growing emissions of greenhouse gases putting our health and quality of life at risk, Pinch Analysis is an excellent tool for industrial process optimization, particularly in energy-intensive factories. The food industry, in particular, represent a sector with huge opportunities for energy recovery.

Questo documento presenta un metodo di process integration chiamato Pinch Analysis come strumento utile per individuare dove giaciono le inefficienze nel processo produttivo inerente alla preparazione del cioccolato presso lo stabilimento della Ferrero S.p.A. di Alba, Cuneo. Questo approccio è fatto per mostrare a quanto ammonterebbe un possibile aumento di efficienza energetica usando la pinch analysis. Il recupero termico permette di conseguenza anche un risparmio economico e una diminuzione notevole nell’emissione di biossido di carbonio, altamente pericoloso per la nostra atmosfera. La pinch analysis applicata ad una industria agroalimentare ha mostrato un recupero energetico del 36%, solo migliorando il sistema di scambiatori di calore. La questione principale a cui questo documento cerca di dare una risposta è se il recupero energetico nel settore alimentare, come la fabbrica di cioccolato che verrà studiata, è rilevante e porta ad un recupero energetico soddisfacente. Il metodo è già stato applicato nell'industria alimentare ed ha portato a notevoli risultati. Questa esperienza dimostra che le industrie alimentari hanno la possibilità di ottenere un recupero energetico, seppure l’efficientamento non sia il loro business core. Nei processi produttivi industriali vi è una richiesta di notevoli quantitativi di energia. In un periodo storico in cui il costo del combustibile è in continuo aumento e dove le emissioni di gas serra stanno mettendo a serio rischio gli equilibri dell’ecosistema, la Pinch Analysis costituisce un ottimo strumento per l’ottimizzazione di processi industriali particolarmente energivori.