Jäätelön kylmästä lämpöä tehtaalle – ”Järjestelmä ei ole kallis, kun kustannuksia tarkastellaan koko elinkaaren ajalta”

Metalliset kierreportaat johtavat kerroksen alaspäin, 3 Kaverin jäätelötehtaan toimistotiloista varsinaisen tehtaan puolelle. Täällähän on lämmin, lausahtaa noin 90 prosenttia vierailijoista saapuessaan jäätelötehtaalle, kertoo 3 Kaverin tuotantojohtaja Micael Saranpää. Vuonna 2013 perustettu jäätelötehdas muutti Helsingin Kontulasta vuonna 2019 Kivikkoon.

– Tuloilman lämpötila on säädetty noin +13 asteeseen, jolloin tehdastilojen sisälämpötila vakiintuu noin +16 asteeseen. 

Lämpötila on optimaalinen sekä tuoteturvallisuuden että työskentelyolosuhteiden näkökulmasta. 

– Jäätelötuotteet säilyttävät rakenteensa ja laatunsa hyvin näissä olosuhteissa, eikä ylimääräistä jäähdytystehoa eli hukkakylmää tuoteta. Tilavuudeltaan suurten tuotantotilojen lisäjäähdytys kasvattaisi energiankulutusta huomattavasti, Saranpää sanoo. 

3 Kaverin jäätelötehtaan kylmäjärjestelmä on mitoitettu suurta jäähdytystehoa vaativien tilojen, kuten pakastevaraston ja marjakylmiön, tarpeisiin. Kylmäjärjestelmän ytimessä toimii hiilidioksidi (R-744), jota käytetään myös konehuoneen jäähdytyksessä paineilmakompressorien tuottaman lämpökuorman hallintaan.

– Varsinaiset jäätelönvalmistuslaitteet, kuten spiraalipakastin ja jäätelökoneet, toimivat vielä HFC-pohjaisilla kylmäaineilla ja perinteisellä tekniikalla lauhduttaen nesteeseen.  

Olemme pukeutuneet toimiston puolella suojavarusteisiin eli valkoiseen haalarin ja suojamyssyyn. Siirrymme tarkastelemaan suuria, metallisia säiliöitä eli kypsytyssäiliöitä, joissa jäätelömassa syntyy. Nestemäinen jäätelömassa on pastöroitu ennen kypsytystä. 

Valtava vatkain liikuttaa massaa tankin sisällä. Säiliöt on varustettu vesivaipalla, jonka avulla massa jäähdytetään. 

– Vesivaippa toimii jäätelömassan lämpötilansäätelyssä keskeisenä elementtinä. Kyseessä on kaksoisvaipparakenne, jonka sisällä kiertävä neste, kylmä vesi, jäähdyttää massaa osana prosessia.

Jäätelömassaa sekoitetaan kypsytysvaiheessa 2–5 asteessa, jotta koostumus pysyy tasaisena.

– Jos massaa ei kypsytetä, se vaikuttaa todella paljon tuotteen rakenteeseen. Jäätelöstä voisi tulla rakeista.

Jäähdytysprosessin käynnistyessä massasta poistetaan lämpöä. Lämpö johdetaan lämmönsiirtimien kautta LTO-piiriin, josta se siirretään rakennuksen lämmitykseen tai käyttöveden esilämmitykseen.

– Lämmön talteenottojärjestelmä mahdollistaa kylmän veden lämmittämisen jopa 60 asteeseen hyödyntämällä jäähdytysprosessissa syntyvää hukkalämpöä. 

Saranpää sanoo, että tavoitteena on ohjata hukkalämpö suoraan kypsytyssäiliön vesivaippaan. Tämä parantaisi energiatehokkuutta entisestään ja vähentäisi erillisen lämmityksen tarvetta.

– Mutta tästä täytyy vielä käydä keskustelua laitetoimittajan kanssa. Laitteiston tekninen toteutus ja yhteensopivuus vaatii vielä lisäselvitystä.

Kypsytyssäiliöstä jäätelömassa siirretään pakkaseen.

– Sen jälkeen valmistetaan tuote: Suklaata tai muuta täytettä sisälle, päälle jäätelömassaa ja kastiketta, tamppariin, spiraaliin ja jäätelö on valmis. Tuote pakataan ja säilytetään –22…–25 asteisessa varastolämpötilassa, kunnes se lähtee jakeluun.

Jäätelötuotteiden jäähdytyksessä käytettävä spiraalipakastin toimii edelleen perinteisellä kylmäaineella R404A. 

– Eli spiraalipakastin on se laite, millä jäähdytetään kaikki jo valmiit tuotteet. Ne pyörivät siellä 12 minuuttista puolentoista tuntiin ja sen jälkeen tuote on -40-asteinen. R404A-kylmäaineella mennään nyt toistaiseksi, tähän ei saatu hiilidioksidia, sillä tarvittavaa tekniikkaa ei löytynyt vielä järkevällä hinnalla, sanoo Saranpää. 

F-kaasuasetus ohjaa

Kylmäkolmosen toimitusjohtaja Mika Räisänen kertoo, että Kylmäkolmonen toteutti kylmätekniikan ja jäähdytyksen asentamisen tehtaalle.

– Tehdas valmistui vuonna 2019, ja Kylmäkolmonen vastasi kylmätekniikan suunnittelusta ja asennuksesta. Jäätelönvalmistuslaitteet eivät sisältyneet urakkaan, mutta lauhdutusjärjestelmä ja kylmäainepiirit ovat meidän toteuttamia.

Uuden tehtaan yhteydessä koko järjestelmä rakennettiin alusta alkaen. Tehtaan pakastevaraston, ison kylmiön ja jäähdytystunnelin jäähdytyksen kylmäaineeksi valittiin hiilidioksidi. Hiilidioksidi on kylmäaineena myös konehuoneen jäähdytyksessä, jossa paineilmakompressorit tuottavat runsaasti lämpöä.

– 3 Kaverin jäätelötehdas oli kuutisen vuotta sitten, kun tehdas rakennettiin, edelläkävijä valitessaan hiilidioksidin. Hiilidioksidin etuna on sen GWP-arvo (Global Warming Potential), joka on vain 1, verrattuna esimerkiksi R-404A:n arvoon, joka on yli 3 900, Räisänen sanoo. 

Kylmäaineita koskeva F-kaasuasetus on keskeinen, ohjaava tekijä kylmätekniikan kehityksessä. 

– F-kaasuasetus kiristyy jatkuvasti. Jotkut nykyisin sallitut kylmäaineet eivät ole enää käytettävissä vuonna 2030. Siksi on tärkeää tehdä ajoissa ratkaisuja, jotka kestävät myös tulevaisuuden vaatimukset, Räisänen painottaa. 

Korkeampi käyttöpaine

Räisänen sanoo, että hiilidioksidi on turvallinen kylmäaine, kun järjestelmä on oikein suunniteltu. Hiilidioksidi vaatii korkeamman käyttöpaineen kuin perinteiset kylmäaineet, mikä tuo järjestelmään teknisiä vaatimuksia. 

Hiilidioksidi on isoina pitoisuuksina suljetussa tilassa ihmiselle vaarallinen, mutta muuta vaaraa siitä ei ole. 

– Se ei pala, eikä ole myrkyllinen, mutta suurina pitoisuuksina suljetussa tilassa se syrjäyttää hapen. Siksi valvonta ja varmistusjärjestelmät ovat keskeisiä, Räisänen sanoo.

– Esimerkiksi kylmäainevaraajat on rakennettava painelaitevaatimusten mukaan, ja konehuoneisiin tarvitaan anturointi- ja varoitinjärjestelmät mahdollisten kaasuvuotojen varalta, sillä vuototilanteessa hiilidioksidi syrjäyttää hapen. 

Hiilidioksidiprosessissa syntyy korkeita lämpötiloja. Kuumakaasu voi nousta yli 100 asteeseen.

– Prosessissa syntyvää hukkalämpöä hyödynnetään tehtaan lämmityksessä ja käyttöveden esilämmityksessä, Räisänen tiivistää.

Lämpöä kerätään sekä hiilidioksidiprosessista että spiraalien ja jäätelökoneiden liuospohjaisista jäähdytysjärjestelmistä. 

– Vaikka niiden lämpötila on matalampi, ne sopivat esimerkiksi käyttöveden esilämmitykseen.

Räisäsen mukaan hiilidioksidipohjaiset kylmäratkaisut ovat yleistyneet merkittävästi teollisen mittakaavan elintarviketuotannossa, erityisesti ammattikeittiöissä.

– Marketit ja ruokakaupathan ovat kylmenneet jo kymmenisen vuotta hiilidioksidilla.

Räisänen kertoo, että hiilidioksidia käytettäessä komponentit ovat järeitä, siksi sitä käytetään kylmäaineena pääasiassa isommissa laitoksissa.

– Teollisessa mittakaavassa nämä vaatimukset on helpompi toteuttaa kustannustehokkaasti, koska kohteet ovat valmiiksi isoja ja rakennettu raskaaseen käyttöön.

Hiilidioksidijärjestelmissä paineet ovat tyypillisesti 80 baria, kun taas perinteisillä HFC-kylmäaineilla ne ovat usein alle 20 baria.

– Tällaiset käyttöpaineet edellyttävät paineenkestäviä komponentteja, painelaitedirektiivin mukaista suunnittelua ja valvontaa, ja lisäksi tarkkaa asennusta ja huoltoa.  

Hiilidioksidia kylmäaineena käyttävät kokonaisuudet ovat kalliimpia kuin perinteiset. Kun perinteiset kylmäaineet poistuvat käytöstä sääntelyn kiristyessä, voi uusiin laitteisiin investoiva päätyä tilanteeseen, jossa käytettyä kylmäainetta ei enää saa käyttää – vaikka järjestelmällä olisi vielä runsaasti teknistä käyttöikää jäljellä. 

– Tässä valossa hiilidioksidijärjestelmä ei ole enää kallis ratkaisu, kun kustannuksia tarkastellaan koko elinkaaren ajalta, Räisänen sanoo. 

Räisänen kertoo, että pitkä yhteistyö 3 Kaverin kanssa näkyi sujuvana projektina ja yhteisenä ymmärryksenä.

– On ammatillisesti palkitsevaa päästä suunnittelemaan ja toteuttamaan ympäristöystävällisiä ja kestäviä ratkaisuja yhdessä asiakkaan kanssa – ja vieläpä sellaisen, joka haluaa toimia vastuullisesti, hän päättää.

3 Kaverin jäätelöt valmistetaan uusiutuvalla energialla

Jäätelötehtaan sähkö on 100-prosenttisesti uusiutuvaa, Suomen Luonnonsuojeluliiton hyväksymää Ekoenergiaa. Ekoenergia-merkitty energia täyttää ympäristöjärjestöjen hyväksymät vastuullisuuskriteerit ja rahoittaa energiaköyhyyttä lieventäviä projekteja. 3 Kaveria asensi kesällä 2021 aurinkopaneelit tehtaan katolle, ja jo ensimmäisenä kesänä teki keskimäärin tuhat jäätelöpurkkia päivässä auringon energialla. Lisäksi jäätelötehdas lämmitetään Helenin päästöttömällä kiertolämmöllä, joka koostuu teollisten prosessien hukkalämmöstä.