مدلسازی بهینهسازی مصرف آب و بخار در کارخانه تولید کنسرو و رب گوجه بر پایه شاخصهای بهرهوری سبز و دادههای واقعی صنعتی
کلمات کلیدی:
بهرهوری سبز, مصرف بخار, مصرف آب, رب گوجه, صنایع غذاییچکیده
صنایع فرآوری گوجهفرنگی از جمله واحدهای صنعتی با مصرف بالای آب و انرژی حرارتی محسوب میشوند که به دلیل وابستگی گسترده به سامانههای بخار، خطوط شستوشو، تغلیظ و استریلیزاسیون، سهم قابل توجهی در مصرف منابع و هزینههای عملیاتی صنایع غذایی دارند. افزایش محدودیتهای منابع آبی، رشد هزینههای انرژی و الزامات زیستمحیطی موجب شده است که بهینهسازی مصرف آب و بخار در این صنایع به یکی از مهمترین اولویتهای مدیریتی و مهندسی تبدیل شود. هدف این پژوهش، ارائه یک مدل یکپارچه برای بهینهسازی همزمان مصرف آب و بخار در کارخانه تولید کنسرو و رب گوجه بر پایه شاخصهای بهرهوری سبز و دادههای واقعی صنعتی است. در این مطالعه، دادههای عملیاتی مرتبط با مصرف آب، بخار، انرژی حرارتی، راندمان تولید و شدت مصرف منابع در بخشهای مختلف فرآیند شامل شستوشوی مواد اولیه، پیشگرمایش، تغلیظ، استریلیزاسیون و بستهبندی مورد تحلیل قرار گرفت. مدل پیشنهادی با استفاده از رویکرد بهینهسازی چندهدفه و شاخصهای بهرهوری سبز طراحی شد تا ضمن کاهش مصرف منابع، کارایی فرآیند و عملکرد زیستمحیطی نیز بهبود یابد. برای تحلیل دادهها از مدلهای آماری، شاخص شدت مصرف انرژی، شاخص ردپای آب و تابع بهینهسازی چندمعیاره استفاده شد. نتایج نشان داد که بیشترین سهم مصرف بخار مربوط به واحد تغلیظ و بیشترین سهم مصرف آب مربوط به مرحله شستوشوی اولیه مواد خام است. همچنین اجرای مدل پیشنهادی سبب کاهش شدت مصرف بخار، بهبود راندمان حرارتی خطوط تولید و کاهش مصرف ویژه آب در هر تن محصول نهایی شد. تحلیل شاخصهای بهرهوری سبز نیز بیانگر آن بود که همزمانی مدیریت آب و انرژی میتواند علاوه بر کاهش هزینههای تولید، اثرات زیستمحیطی فرآیند را نیز محدود کند. مدل ارائهشده قابلیت استفاده در سایر صنایع تبدیلی غذایی با فرآیندهای حرارتی مشابه را نیز دارد و میتواند مبنایی برای توسعه سامانههای مدیریت پایدار منابع در صنایع غذایی باشد..
مراجع
Morar M, Agachi PS. Review Integrated analysis of water and energy saving opportunities in industrial processes. Comput Aided Chem Eng. 2021;50:1449-1454.
Djekic I, Miocinovic J, Tomasevic I, Smigic N, Tomic N. Environmental life-cycle assessment of tomato ketchup production. Sustainability. 2021;13(3):1381.
Yildiz H, Capraz O, Arici M. Water footprint assessment of food manufacturing industries in Turkey. J Clean Prod. 2022;330:129880.
Singh P, Shrivastava V, Kumar A. Water conservation and wastewater minimization in food processing industries through cleaner production techniques. J Water Process Eng. 2021;40:101978.
Azizi K, Jafari SM, Mirzaei H. Energy consumption analysis and optimization in tomato paste processing industries. Energy Rep. 2022;8:11467-11479.
Noya I, González-García S, Bacenetti J, Fiala M, Moreira MT. Environmental impacts of tomato production and processed tomato products A review. J Clean Prod. 2020;268:122121.
Khoshnevisan B, Rafiee S, Omid M, Mousazadeh H. Environmental impact assessment of tomato and tomato paste production using life cycle assessment. J Clean Prod. 2020;247:119112.
Rahnama M, Rezania S, Allahyari MS. Sustainable resource management in agro-food industries based on green productivity indicators. Sustain Prod Consum. 2023;36:401-414.
Zhang H, Li Y, Chen B. Multi-objective optimization of industrial steam systems considering energy efficiency and environmental impacts. Energy Convers Manag. 2021;245:114611.
Vakiloroaya V, Samali B, Fakhar A. Industrial steam systems optimization for energy efficiency improvement A review. Renew Sustain Energy Rev. 2022;159:112201.
Mirzapour Al-e-hashem SMJ, Malekly H, Aryanezhad MB. A multi-objective robust optimization model for sustainable supply chain management in food industries. Int J Prod Econ. 2021;234:108042.
دانلود
چاپ شده
شماره
نوع مقاله
مجوز
حق نشر 2026 مجله علمی مطالعات پژوهشی در علوم پایه و علوم پزشکی آینده

این پروژه تحت مجوز بین المللی Creative Commons Attribution 4.0 می باشد.


