I kagefabrikken Bisca var man ofte nødt til at lukke produktionen af æbleskiver ned, fordi dampen fra æbleskiverne bevirkede, at virksomhedens fryser hyppigt skulle afrimes. I samarbejde med DTU blev produktionsgangen lagt om.
55 millioner æbleskiver – det er, hvad kagefabrikken Bisca producerer hvert år fra januar til november. Æbleskiverne bliver frosset ned, lige når de kommer ud af ovnen. Der opstod imidlertid det problem, at Bisca cirka hver anden dag var nødt til at lukke produktionen af æbleskiver ned, mens den afrimede sin fryser. De varme æbleskiver afgav så meget vanddamp til den kolde luft i fryseren, at fryseelementerne rimede til på ganske kort tid.
Både Bisca og DTU deltager i Inspire Food, et samarbejde, der kæder danske forskere og virksomheder inden for fødevaresektoren sammen for at øge produktiviteten og den globale konkurrencedygtighed. Som en del af samarbejdet var en gruppe ingeniørstuderende fra DTU på besøg på Bisca for at få indblik i nogle af de udfordringer, virksomheden havde i produktionen, og komme med løsningsforslag. Her tog Bisca blandt andet den hyppige afrimning af fryseren op.
”Tiden mellem afrimningerne af fryseren varierede meget, og det var derfor en reel begrænsning af vores produktion, at vi aldrig vidste, hvornår vi var nødt til at afrime fryseren,” siger Per Jensen, daværende teknisk chef på Bisca. Han var med til at implementere den nye kølemetode på fabrikken.
"Hvis vi ikke havde fået hjælp af DTU Fødevareinstituttet, havde vi stadig kørt produktionen på den gamle måde. Vi fandt først ud af, hvilke muligheder der var for at ændre produktionsgangen, efter at vi talte med forskerne."
Per Jensen, fhv. teknisk chef, Bisca
Æbleskivernes overfladetemperaturer er afgørende for fordampningen og dermed afkølingen af dem. Foto: DTU Fødevareinstituttet
To former for køling
Kandidatstuderende på Fødevareteknologi Søren Holm Rasmussen valgte at skrive speciale om, hvordan man kan løse problemet med den hyppige afrimning af frysere i fødevareindustrien, hvor meget varme fødevarer skal fryses ned kort tid efter bagning. Han tog udgangspunkt i æbleskiverne fra Bisca og i forårsruller fra Daloon. Han blev vejledt af ph.d.-studerende Martin Gram Christensen, lektor Stina Frosch og professor Jens Adler-Nissen fra DTU Fødevareinstituttet.
”Vi så på, hvordan vi kunne mindske afdampningen fra æbleskiverne inde i fryseren. Vi testede, hvordan det påvirker æbleskiverne, hvis man venter med at sætte dem i fryseren, og hvordan man bedst kan udnytte luft ved stuetemperatur til at køle æbleskiverne ned,” siger Stina Frosch.
Det kan måske lyde banalt at lade æbleskiverne køle af ved stuetemperatur, men når Bisca skal producere 55 millioner æbleskiver om året, der har samme kvalitet, kræver det, at der er fuldstændig styr på, hvordan man kan lave den samme kvalitet æbleskiver, selvom man ændrer produktionsgangen.
Forskerne på DTU målte på de to former for køling, som foregår, når æbleskiverne kommer ud af ovnen: fordampning og konvektion.
For at måle fordampningen fra de nybagte æbleskiver vejede forskerne dem for at finde ud af, hvor meget æbleskiverne tabte i vægt over en given periode. Det, de tabte i vægt, var vanddamp.
Den samlede varmeenergi i æbleskiverne blev målt kalorimetrisk. De varme æbleskiver blev lagt ned i en termokande med vand, vandets temperatur blev målt for at finde ud af, hvor meget varme æbleskiverne afgav til vandet, og derefter blev æbleskivernes varmeenergi beregnet.
Forskerne gik ud fra, at al den køling, der ikke skyldtes fordampning, måtte stamme fra konvektion, og de kunne dermed finde ud af, hvor meget konvektion kølede, ved at sammenligne resultaterne af de to målinger.
Når æbleskiverne lige er kommet ud af ovnen, er fordampningen fra dem så stor, at den hæmmer konvektionen. Dampen bevæger sig ud fra æbleskiverne på tværs af overfladen og forhindrer omgivelsernes koldere luft i at varmeveksle med æbleskiverne.
Forskerne undersøgte med en blæstfryser, om det ville gavne at bruge tvungen konvektion til at køle æbleskiverne ned, lige når de var kommet ud af ovnen.
”Det er meget relevant at finde ud af, om man kan køle æbleskiverne hurtigere ned med tvungen konvektion, inden de kommer i fryseren, fordi pladsen på fabrikker ofte er trang,” siger Martin Gram Christensen.
Den tvungne konvektion ville derfor være en fordel for produktionsgangen, men ville også kræve, at Bisca installerede ekstra udstyr på fabrikken.
Ændrede produktionsgangen
Fordi køling med naturlig konvektion i starten er minimal, og det kræver ekstra udstyr at køle æbleskiverne med tvungen konvektion, anbefalede DTU Fødevareinstituttet virksomheden at give æbleskiverne tid til at fordampe så meget af varmen som muligt, inden de kommer ind i fryseren.
Projektet viste, at fordampningen inde i fryseren blev ni gange mindre, hvis man indførte et ekstra trin, hvor æbleskiverne kølede af ved stuetemperatur i omkring ni minutter, inden de kom i fryseren. Bisca har derfor lagt produktionsgangen om, så transportbåndene, der fører æbleskiverne fra ovnen til fryseren, kører langsommere, og dermed får æbleskiverne tid til at dampe af der.
”Hvis vi ikke havde fået hjælp af DTU Fødevareinstituttet, havde vi stadig kørt produktionen på den gamle måde. Vi fandt først ud af, hvilke muligheder der var for at ændre produktionsgangen, efter at vi talte med forskerne,” siger Per Jensen.
Hos Bisca regner man med senere at anskaffe et bånd med et loop eller lignende i fremtiden, så man ikke behøver at køre båndet langsommere, men at båndet bare bliver længere, så æbleskiverne får mulighed for at køle af. Det langsommere bånd gør nemlig, at æbleskiverne ikke bliver fordelt ordentligt, når de kommer ind i fryseren.
Efter anbefaling fra DTU Fødevareinstituttet har Bisca ligeledes lagt arbejdstiderne om, så der nu arbejdes i to skiftehold af ti timer. Det gør, at fryseren hver nat har fire timer til at afrime. Tidligere arbejdede Bisca i døgndrift, indtil fryseren ikke kunne mere, og man var nødt til at stoppe produktionen.
Store energibesparelser
Det viste sig derudover, at Bisca sparer omkring 28 procent energi på at lave æbleskiver med den nye metode.
”Vi har fået adgang til en masse viden og kompetencer, som vi ikke ellers ville have mulighed for at tilgå,” siger teknisk chef Per Jensen.
På DTU Fødevareinstitut er man også glad for samarbejdet med virksomheden.
”De studerende får mulighed for at komme ud og prøve teorierne af i praksis. Og det er jo det, de skal kunne som ingeniører: løse opgaver i den virkelige verden,” siger Stina Frosch.
DTU Fødevareinstituttet testede også metoden på forårsruller og fandt, at det samme gælder for dem i forhold til at dampe af, inden de kommer i fryseren.
”Metoden kan bruges på andre fødevarer også, men alle fabrikker er forskellige, og det er derfor forskelligt, hvordan man kan implementere metoden,” siger Stina Frosch.
Bisca er en af deltagerne i Inspire-platformen. Platformen har til formål at forbedre den danske fødevaresektors produktivitet og globale konkurrencedygtighed.
Platformen skaber forskningsbaseret innovation ved at matche udfordringer og problemer i fødevareindustrien med viden og kompetencer fra universiteter og GTS-institutter.
Inspire giver virksomheder mulighed for at deltage i uforpligtende netværk, seminarer og konferencer og indgå i omfattende forsknings- og innovationsprojekter eller mindre proof of concept-demonstrationsprojekter.
www.inspirefood.dk