بهینه سازی انرژی مصرفی و کاهش انتشارات محیط زیستی در تولید کیک با استفاده از تحلیل پوششی داده ها و الگوریتم ژنتیک

سابقه و هدف: توسعه پایدار ایجاب می­ کند که تامین انرژی مورد نیاز بصورت پایدار، با هزینه ­ای قابل قبول و با کمترین اثر­های منفی اجتماعی و محیط زیستی صورت گیرد. بنابراین بهینه سازی مصرف انرژی و در نتیجه کاهش انتشار آلاینده­ های محیط زیستی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. هدف از این پژوهش بررسی میزان مصرف انرژی و انتشار آلاینده­ ها و در نهایت بهینه ­سازی مصرف انرژی با استفاده از روش ­های مرسوم بهینه ­سازی از جمله تحلیل پوششی داده­ ها و الگوریتم ژنتیک با هدف کاهش انتشارات محیط زیستی در صنعت تولید کیک در استان گیلان بود. مواد و روش ­ها: با استفاده از مدل ­های تحلیل پوششی داده ­ها، واحدهای کارا و ناکارا در مصرف انرژی شناسایی شدند. براساس الگوی مصرف انرژی واحدهای کارا، الگوی مصرف بهینه انرژی برای دیگر واحدها بیان شد و ارزیابی محیط زیستی براساس الگوی بهینه انجام شد. در­نهایت، با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک و با در نظر گرفتن دو تابع هدف بمنظور افزایش عملکرد و کاهش شاخص گرمایش­ جهانی، الگوی بهینه مصرف انرژی در دیگر واحدهای تولید کیک بیان شد.    نتایج و بحث: نتایج این پژوهش نشان داد که میزان ۲۶۰۵۳۲.۲۵ مگاژول انرژی برای تولید روزانه ۴۱۵۷.۱۴ کیلوگرم کیک مصرف شده است. بیشترین سهم انرژی مصرفی به گاز طبیعی با ۱۲۸۵۸۲.۱مگاژول اختصاص داشت. همچنین سنجه گرمایش جهانی برای تولید هر تن کیک  kg CO۲ eq.۱۳۰۹۹.۴۹ تعیین شد. بر اساس نتایج تحلیل پوششی داده­ ها، از مجموع ۲۱ واحد تولیدی کیک، ۱۷ واحد براساس مدل بازگشت به مقیاس متغیر کارا شناخته شدند. براساس نتایج مدل­ های تحلیل پوششی داده­ها، میزان کل انرژی موردنیاز در حالت مصرف بهینه نهاده ­ها، درصد صرفه جویی انرژی و کاهش سنجه گرمایش جهانی بترتیب برابر ۲۵۴۹۲۹.۲۸ مگاژول در روز، ۲.۱۵ درصد و kg CO۲ eq. ۵۵۰.۱۸ به ازای تولید یک تن کیک تعیین شدند. همچنین الگوی مصرف انرژی بیان شده توسط الگوریتم ژنتیک چند هدفه منجر به کاهش ۳۶.۳۰ درصدی در مصرف انرژی شد که بیشترین درصد صرفه ­جویی در انرژی مربوط به نیروی کارگری بود. بر اساس نتایج بهینه ­سازی چندهدفه، میزان گرمایش جهانی به ازای تولید یک تن کیک برابر kg CO۲ eq. ۱۰۰۳۸.۴۴ تعیین شد. نتیجه ­گیری: بهینه سازی چند­هدفه با الگوریتم ژنتیک در مقایسه با بهینه­ سازی با تحلیل پوششی داده­ ها، منجر به کاهش بیشتر انرژی مصرفی، گرمایش ­جهانی، هزینه ­های تولید و بارهای محیط زیستی و همچنین افزایش بیشتر درآمد شد. بنابراین استفاده از روش الگوریتم ژنتیک، راه را برای رسیدن به توسعه پایدار در صنعت تولید کیک و باقی­ماندن در عرصه رقابت با دیگر صنایع غذایی هموار خواهد کرد.

کلیدواژه ها:

الگوریتم ژنتیک ، انرژی ، تحلیل پوششی داده ها ، کیک ، گرمایش جهانی