专利名称：用于能量回收的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于优选地从热的麦芽汁或热的麦芽浆回收能量的用于啤酒酿造厂的装置及方法。
背景技术：
啤酒的生产需要大量能量。为此，大部分初级能量被使用且下降，同时形成C02。特别是制浆处理和麦芽汁煮沸处理需要大量能量。为了降低初级能量的使用，过去已经尝试过在处理中回收能量，并且将其重新使用在其他地方。此处是从蒸汽回收能量的重要示例，其中蒸汽在麦芽汁的沸腾期间产生且然后在接下来的酿造处理中被重新用于预热麦芽汁。
在例如煮沸麦芽汁等热处理之后，麦芽汁具有最高温度并且随后被冷却至接种(pitching)温度(例如〈15° C)。为此，使用不同的设备和系统。热的麦芽汁至接种温度的冷却可借助于板状热交换器来实现。淡水或被冷却至例如6° C的淡水(冰水)随后被优选加热至75° C到88° C。加热后的水随后被进一步地用在例如酿造水容器中，例如用于制浆或喷射。在麦芽汁的上述冷却期间产生的热酿造水在许多情况下超过整个酿造厂的热水需求。尤其在较热地区，或接近生产周的中间或末尾，在酿造水容器中存在明显的过剩热水。经常地，酿造水容器包含如此多的能量，以致于必须通过排水口排出热水。如果不能够或不允许通过通道将大量热水排出，则在麦芽汁的冷却期间产生的热水量必须通过使用冷却器利用大量能量(主要是电能)来减少(冷却)。因此，制冷设备占酿造厂的总电流需求量的大约40%或更多并不让人感到惊讶。总之，需要注意的是，由于只能通过使用大量能量和/或通过消除大量的热来移除过剩热水，因此已知的方法由于热水的局部大量生产过剩和在系统工程方面以及为移除热水所需的能量方面的高支出而涉及对贵重资源的破坏以及对淡水资源的浪费。因此，已知的方法在能量效率和环境有利性(friendliness)上具有大缺陷。同样，较大量的原水果或熬制的麦芽浆，或相应地，较大量被保持为高温的麦芽浆经常容纳大量的没有被使用且需要被移走的能量。
发明内容
基于上述内容，本发明的目的是提高酿造厂中的特别是啤酒酿造工艺(brewhouseprocess)中的能量平衡。根据本发明，通过权利要求I和权利要求9的特征来实现该目的。本发明允许有效吸收和回收热处理介质中的过剩能量，例如当麦芽汁被冷却至接种温度时产生的热能。当麦芽汁冷却时释放的热量至少部分地可以被有效地用于加热一个或多个热消耗体。因而，例如制浆设备的加热设备等热消耗体的加热不需要或仅需要小部分的初级能量。这意味着能够防止热酿造水过剩的同时，在整个啤酒酿造工艺中可以额外节约大约高达40%的初级能量。换言之，当热介质被冷却时在第一热交换器设备中得到的热量可以占(cover)加热热消耗体所需的热量的例如至少60% (直到100%)。根据本发明的装置还具有如下的优势通过单独的传热介质回路提取优质能量(就温度而言，总能量的上部)。换言之，由于水是通常使用的传热介质，系统并不经常经受新矿物，从而有效地防止矿物沉积或钙化。由于食品卫生的原因，如果热水回路或酿造水回路相应地与传热介质回路或加热介质回路分离，这也是一种优势。由于闭合的传热介质回路，因此不需要淡水的供给，降低了水的成本和处理的成本。此外，也是对环境有利的。S卩，存储在热的麦芽汁的能量可以被有效地用来将传热介质加热至高 温度水平。即使装置使用其他传热介质(例如蒸气操作酿造厂)，装置也容易地集成于现有的系统，并且容易改进。在传热介质在例如加热设备等热消耗体中已经被充分冷却后，上述能量摆动(swing)允许使传热介质不断重复地达到足够的高温度以加热热消耗体。在处理方向上，在用于加热或煮沸热介质或使热介质保热的设备的下游设置有第一热交换器设备。热的介质可以是麦芽汁或麦芽浆。然而也可以从酿造厂中使用的例如最后蒸懼物(runnings)、冲洗水、清洗介质、残洛等其他介质回收能量,还可从热太阳能系统中回收能量。有利地，在第一热交换器设备中，使传热介质达到例如Tl>85° C，特别地Tl>90° C的高温度水平。甚至在没有额外的直接或间接的初级能量热输入的情况下，这温度允许通过传热介质加热热消耗体。根据优选实施方式，例如麦芽汁等热的介质冷却至接种温度，不仅涉及第一热交换器设备，而且涉及第二热交换器设备，其中应用第二热交换器设备能够将水加热至温度T2 (其中T2〈T1)，T2特别地不超过酿造水的温度，而同时麦芽汁或麦芽浆被冷却，其中优选地设置酿造水容器，该酿造水容器中能够存储被加热的水。当然，温度T2也可以比酿造水容器中的温度稍微高些，例如高15°C。这意味着麦芽汁被冷却的同时酿造水和传热介质两者可以被单独加热。也就是说，当麦芽汁被冷却至接种温度时，从麦芽汁提取总热量Qe，其中，第二热交换器设备提取用于将水加热至优选小于等于酿造水温度的温度的热量Q2，并且第一热交换器设备提取热量Q1=Qe-Qy该步骤使得热水过剩显著降低。换言之，在通常的过剩能量能够被有效地用来将传热介质加热至高温度水平的同时，酿造水可以被有效地加热。在大部分情况下，第一热交换器设备提取的热量对应于不用于加热水和酿造水的过剩的热能。根据优选实施方式，第一热交换器设备连接于能量存储容器，能量存储容器优选为单个，其中被热交换器设备加热的传热介质被临时地存储在能量存储容器中。优选地，在热消耗体中被冷却的传热介质也可以被存储在该能量存储容器中。特别有利的是，如果能量存储容器被设计成分层存储设备，从而可以例如利用分层加载管和/或一个或多个混合阀在不同高度处自动地或有选择地存储和取出传热介质。多个存储和取出口允许从能量存储容器以预定的温度取出传热介质，或者具有特定温度的传热介质可以被选择地存储在容器的特定位置。这导致简单和可靠的工艺管理。因此，分层存储设备允许使用不同的热供给器和热消耗体。由于优选用热水加热热消耗体而不用例如蒸气或高压热水(HDHW)加热热消耗体的事实，可以使用普通的水容器作为能量存储容器。这意味着不必须使用压力容器，这样显著地降低成本。同样，热消耗体可以设置有利用热水操作的热交换器表面(例如制浆容器的肋状加热表面)和利用例如蒸气或高压热水等初级能量操作的另一热交换器表面(例如制浆容器的底部加热表面)。因此，如果装置包括用于设定传热介质的预定的恒定温度T4 (即传热介质进入到热交换器之前的温度)的设备，将会特别地有利。该设备可以包括例如一个或多个混合阀。则混合阀可以选择地混合从分层存储设备的不同取出口取出的传热介质，从而得到预定温度T4。优选地，温度T4是恒定的或者在恒定的范围内，不考虑热消耗体的能量消耗的波动，可以实现具有均衡能量平衡的能量摆动。温度T4的设定可以通过未明确示出的温度控制器来实现。
为了将传热介质存储在与传热介质的温度相对应的特定高度，装置可以包括分层加载管。热消耗体例如为以下的热消耗体制浆设备的加热设备，过滤的麦芽浆用的加热器，麦芽汁煮沸或保热设备，用于加热CIP (处理中的清洗)清洗液体的CIP消耗体，例如用于啤酒的闪蒸巴氏灭菌器(KZE)，或用于瓶清洗机器的清洗介质的加热设备。根据优选实施方式，能够另外地加热或后加热传热介质的设备设置在第一热交换器设备和热消耗体之间。这种装置可以在特定的边界情况下被另外启动以供给另外的能量/温度。例如，可以在新生产周的开始等补偿在周末产生的损耗。同样，可以至少设置一个预热、加热或后加热酿造水的另外的热交换器。从过剩能量或废热获得用于加热水的热量，特别地从煮沸设备蒸气冷凝器(kettle vaporcondenser)的热水蒸气、或从隧道巴氏消毒器、闪蒸巴氏灭菌器的热水、或例如也从热太阳能系统获得用于加热水的热量。换言之，如果在热水容器中不存在由于根据本发明的能量摆动导致的过量的热水，但却有“热水存储”，热能可以被另外地供给至酿造水。一种用于从热的介质、特别从热的麦芽汁或热的麦芽浆回收能量的创造性的方法，该方法包括以下步骤Ca)在第一热交换器设备中将传热介质W加热至温度Tl，同时特别地冷却所述麦芽汁或麦芽浆；以及(b)用所述传热介质W加热所述酿造厂的至少一个热消耗体，其中，在步骤(b)中冷却的所述传热介质W通过回路K直接返回至所述第一热交换器设备或间接(同样不临时存储在能量存储容器中)返回至所述第一热交换器设备。在这种情况下，传热介质可以被加热至非常高的温度水平，优选被加热至大于85° C，特别地大于90° C。当传热介质W进入第一热交换器设备时，传热介质W优选具有在60° C到90° C的范围内的温度T4，其中T4为恒温或在T4±2° C的相对小的设定范围内。这意味着当传热介质流入第一热交换器设备时传热介质已经相对的热，并且通过第一热交换器设备而达到更高温度水平。传热介质W在第一热交换器设备中的第一加热期间的温度差A T在小于等于40° C范围内。由此，使得作为用于热消耗体的加热介质的传热介质可以达到并且保持在高温度水平。第一热交换器设备也可以被分成可能的用于热残渣分离的设备的上游和/或内和/或下游。如果设置热残渣分离设备，若部分热能设置于用于热残渣分离设备的上游，例如漩涡沉淀器的上游，这将会是有利的，因此大量地降低自由DMS的后续形成。当然，热交换器设备不限定于本实施方式。可以在用于啤酒长、饮品厂或食品生产厂的其他设备上和其他设备中使用该类型的热交换器设备。根据优选实施方式，第二热交换器设备允许将特别是来自冰水容器的冰水或来自冷水容器的冷水加热至第二温度T2，其中T2〈T1，并且第二温度T2有利地对应于酿造水温度，其中酿造水温度在60° C至85° C的范围内。优选地，被加热的水存储在热水容器中。根据优选实施方式，在第一热交换器设备中对传热介质W加热后,传热介质W可以被另外加热至大于Tl的温度T3，其中，可以通过消耗体或工艺形式决定(温度或质量决定)的控制和/或调节设备将传热介质W后加热至温度T3。 根据本发明的方法也允许利用酿造厂中产生的过剩能量或废热分别直接或间接加热或预加热酿造水，并且优选地允许将加热后的酿造水暂时存储在热水容器或酿造水容器中。
下面将利用附图更详细地解释本发明图I大致示意性地示出了根据本发明的可能的实施方式。图2示意性地示出了在麦芽汁冷却期间释放的热量的示范性热量分布。图3示出了表示根据本发明的方法的框图。图4大致示意性地示出了根据本发明的第二实施方式。图5大致示意性地示出了根据本发明的另一热消耗体。
具体实施例方式图I大致示意性地示出本发明的实施方式，其中从热的麦芽汁回收能量。从图I中可以看出，装置包括用于煮沸或保持麦芽汁热的设备3。此外，设置初馏物容器16，其容纳待煮沸的麦芽汁。此外，在用于煮沸或保持麦芽汁热的设备3的上游设置滤过的麦芽汁用的加热器7，其预热待煮沸/保持的麦芽汁，即预热至小于等于沸腾温度(例如100° C)的温度。在该组件中示范性地示出的用于煮沸麦芽汁的设备包括内炉(internal boiler),利用内炉使麦芽汁在大气压下沸腾。当然，也可以用其他热交换器(例如外炉)来连续地或间断地进行麦芽汁煮沸处理。此外，设置用于分离热残渣的设备，在这种情况下该设备是漩涡沉淀器4的形式。最后，装置包括用于加热传热介质W的第一热交换器设备I，其被配置在用于煮沸或保持麦芽汁热的设备3的下游。热交换器设备I例如可被设计成板状冷却器。根据逆流原理，麦芽汁抵靠其一侧流动并且传热介质W抵靠其另一侧流动。在本实施方式中，第一热交换器设备被设置在热残渣分离设备4的下游。然而，也可能的是，由虚线所示的第一热交换器设备I'被配置在用于分离热残渣的设备4的上游。因而，可以避免在热的麦芽汁中新形成DMS。此外，根据本发明，设置第二热交换器设备2以进一步将已经由第一热交换器设备I冷却的麦芽汁冷却至接种温度TA (〈15° C，例如11° C)。同样的，第二热交换器设备2包括至少一个相应的热交换器，在这种情况下该热交换器为板状冷却器。图I还示出冰水容器10，冰水(被另外冷却的酿造水)被存储于冰水容器10中并且用作第二热交换器设备2用的冷却介质。此外，为了产生冰水，设置冰水冷却器12、制冷设备11及冷水(酿造水)供给器24。也可以从冷水容器14 (未示出)中取出冷水。最后，装置包括热水容器或酿造水容器9，热水或酿造水相应地存储在热水容器或酿造水容器9中以用于进一步的使用，例如用于对麦芽浆制浆或用于在过滤处理期间喷射。最后，装置包括能量存储容器5,被第一热交换器设备I加热的传热介质可被存储在能量存储容器5中。为此，能量存储容器在其不同高度处可设置有多个存储口 25和多个取出口 26。由于在分层存储设备中存储的传热介质的温度从底部到顶部升高，因此通常能够存储或取出特定的合适的温度范围内的传热介质。因而，布置了使用不同的热供给器和热消耗体的底座。然而，也可以借助未示出的分层加载管以流动方式来完成存储。在这种情况下，传热介质可以被选择地存储在与传热介质的特定温度一致的特定高度区域。为了能够将供给到第一热交换器设备I的传热介质设定为预定的恒定温度T4，设置了用于设定 预定温度T4的设备，该设备特别地可包括至少一个混合阀，使得从不同高度取出的传热介质被相应地混合。为此，还可以设置多个温度传感器和控制器。此处T4为常数，或在相对小的设定值范围T4±2° C内。因而，不考虑在热消耗体中用掉的能量的波动，并且不考虑从热消耗体反馈的温度30的变化，可实现具有均衡能量平衡的热摆动。这意味传热介质可以从能量存储容器被取出以加热至少一个热消耗体。能量存储容器可以形成所需要的尺寸从而能够收容足够的传热介质W以用于多个热消耗体(例如用于加热麦芽浆或预热麦芽汁)。除成本优势以外，也可带来热工的优势。通常，较大的存储容器比总体具有相同大小的两个单个容器更合算。一个较大的存储容器还具有更好的表面/体积比率，伴随着更少的热损失。管道支出更少，并且也可以减少用于隔热的费用。此处，装置所包括的热消耗体为制浆设备6的加热设备22和上述的滤过的麦芽汁用的加热器7。作为热消耗体的另一个滤过的麦芽汁用的加热器80也可以被设置在过滤装置90(例如过滤桶或麦芽浆过滤器)和滤过的麦芽汁用的加热器7之间(见图5)。在这种情况下，热消耗体位于过滤装置90和初馏物容器16之间。例如使用已经设置的过滤泵，由于小体积流动和热流动，其具有可使用相对小的热交换器装置的优势。因而，滤过的麦芽汁的温度可能例如仅升高10至15° C，导致麦芽汁上的低热载荷及允许在较低温度水平下使用传热介质(具有驱动力的传热介质，即具有例如仅比相应的麦芽汁的目标温度高2° C至10° C的温度的传热介质)。该热消耗体可以100%被传热介质W加热。用于制浆设备的加热设备22被设计成具有良好的传热系数。为了加热，传热介质流动通过加热设备，由此加热朝向麦芽浆的接触表面。优选地，接触表面包括袋状突起，以增强热传递。该设计有可能得到通常为1800-2500W/m2K的k值，从而使得利用被热交换器设备I加热并且流动通过回路K的液体传热介质进行加热变得合理可行，因此根据本发明的能量摆动也变得合理可行。加热设备不必位于容器内，也可被设计成外部热交换器。为了加热至少一个热消耗体，例如6和/或7，以在回路K中输送传热介质W的方式提供热摆动。用于煮沸或保持麦芽汁热的设备3还被连接至煮沸设备蒸气冷凝器13，借助于煮沸设备蒸气冷凝器13，额外的热能可以被供给至传热介质。利用煮沸设备蒸气冷凝器的蒸气和冷凝物，水也可被另外的热交换器15加热并且被供给到热水容器9，或能量存储容器的传热介质可以被后加热(未示出)。最后，设备8被设置在第一热交换器设备I和例如热消耗体6、7之间,该设备8可以另外地加热传热介质W。设备8可同样由热交换器实现，通过另一传热介质将传热介质W加热至更高的温度。热交换器设备8也可布置在能量存储容器中。在这种情况下，能量存储容器5被连至到扩容器18。下面通过图I中示出的装置更详细地解释根据本发明的方法。 来自初馏物容器16的麦芽汁例如在74° C的温度下被初始供给至滤过的麦芽汁用的加热器7，并且被滤过的麦芽汁用的加热器7预热，特别地预热至小于等于沸腾温度或保热温度的温度。在传统形式中，麦芽汁可随后在麦芽汁煮沸设备中沸腾，以达到大于等于沸腾温度的温度。也可使用用于保持麦芽汁热的设备代替图I中示出的麦芽汁煮沸设备，在该用于保持麦芽汁热的设备中，麦芽汁被保持在例如85° C至99° C的高温度水平(沸腾温度以下)超过特定时间。当然，也可在大于或小于与温度对应的压力下进行麦芽汁煮沸处理。此时，热的麦芽汁通过管道29被引导至用于分离热残渣的设备，该设备特别为漩涡沉淀器(whirlpool) 4。在用于煮沸或保持麦芽汁热的设备3的处理方向的下游，从热残渣释出的麦芽汁随后通过第一热交换器设备I。麦芽汁例如具有90° C至99° C的范围内的温度T5，在这种情况下优选为99° C。此时，在该热交换器设备中，麦芽汁被冷却至例如75° C至85° C的范围内的温度T6，在这种情况下为82° C。例如水、冷却剂、传热油等形式的传热介质W用于冷却麦芽汁。在这种情况下，传热介质W被加热至较高温度水平。在本具体实施方式
中，传热介质进入第一热交换器设备I的流入温度T4在大约60° C至90° C有利地75° C至85° C的范围内。流入温度T4保持恒定或保持在恒定范围内。当麦芽汁被冷却至例如11° C的接种温度TA时，从麦芽汁提取的总热量为Qe，其中第一热交换器设备从热的麦芽汁提取了第一热量Qp在这种情况下，传热介质至少被加热至大于85° C、优选为大于90° C的温度,在本具体实施方式
中被加热至96° C,从而使得传热介质W能够加热热消耗体。有利的是，温度Tl应该比例如要在热消耗体6、7中加热的麦芽浆或麦芽汁等介质的例如待加热到的温度高大约5° C至60° C。从图2中可特别地看出，麦芽汁被冷却时释放出总热量Qtj，从总热量Qtj中提取热量Q1，有利地，热量Q1占总热量Qg的至少20%。尽管未在本实施方式中不出，但可以在第一热交换器设备I中已经将麦芽汁冷却至接种温度TA，由此将传热介质W加热至高温。然而，在该特别有利的实施方式中，设置了具有第二热交换器设备2的第二热交换器级，利用该第二热交换器级麦芽汁从流入温度T6被冷却至接种温度TA。从图2中可特别地看出，在这种情况下，从麦芽汁提取了第二热量Q2。有利的是，在这种情况下，水被加热至60° C到85° C的酿造水温度，并且被引导至热水容器或酿造水容器9。此处，水被加热至的温度T2至少比传热介质被加热至的温度Tl低。例如，来自冰水容器10的具有3° C至12° C的温度的冷水或冰水用作第二热交换器设备中的冷却剂。利用制冷设备11和冰水冷却器12来生产冰水。
此刻，这意味在接种温度TA时释放的总热量Qe被分为如下Ae=QJQ2 (如果第二热交换器设备由多个U个)热交换器组成，即如果除了图I示出的热交换器之外其他的热交换器被启动，则Q2=Qn)。此刻这有利地意味着如在说明书的引言部分描述的、一直被废弃的能量现在可以被有效地用来加热至少一个热消耗体，例如6和/或7。通过在冷却麦芽汁的同时提取第一热量％，可以避免在容器9中的热水过剩。在特定情况下，过剩能量仍然同样存在，过剩能量可以利用另外的热交换器(热交换器级)Qn提取并且可以被临时地存储(例如将来用作冲洗水)于例如具有比酿造水容器低的温度水平的热水容器中。不同于本实施方式，热水也可以被加热至温度T2，温度T2稍低于酿造水温度(例 如根据所需，用于酿造厂中的特定酿造处理)。然后也可设置另外的设备以用于进一步加热被第二热交换器设备加热后的热水。作为补充地或可替代地，另外的热交换器15也可能将冷水加热至酿造水温度。因而，分别从过剩能量或废热、特别从来自煮沸设备蒸气冷凝器13的热水蒸气或冷凝物得到用于加热水的热量。随后，该热水也被引导至热水容器9或能量存储容器5。随后，第一热交换器设备I中被加热的传热介质W在与温度相对应的高度通过存储口 25被导入能量存储容器5。为确定相对应的存储口，传热介质的温度可以被确定且与存储容器温度相比较，并且通过切换未示出的阀门而在相应位置被导入。这可以通过自动控制和调节设备来实现。在能量存储容器的上部，利用未示出的阀门切换系统，热的传热介质可以通过管道21被供给到至少一个热消耗体。在这种情况下，热消耗体为制浆设备6的加热设备22。例如通过调节传热介质的流动速度和温度，可以调节制浆设备6中的加热速度。被冷却的传热介质通过管道30从加热设备22流出，并且通过回路K或者被直接地供给至第一热交换器设备1，或者初始地被重新引入至能量存储容器5，即引入到能量存储容器5的下部，在该下部处传热介质被冷却，优选冷却了 10-20° C。如果传热介质被导回至能量存储容器5，其将随后通过与温度相对应的取出口经由回路K中的管道27而回流至第一热交换器设备
I。在这种情况下，也可以进行温度测量以选择口。于是，控制和调节设备选择特定的口并且通过未示出的阀门来打开该口。同样，利用至少一个混合阀例如从多个取出口取出传热介质并将其相应地混合而使传热介质达到特定的恒定温度T4。因此，在高度上分布的多个取出口 26允许容易地设定适于各处理的返回温度(例如通过混合阀)。此刻被重新回流至热交换器设备I的传热介质具有在60° C至90° C范围内的恒定温度T4，从而热交换器设备I此时允许传热介质升高至更高的温度水平。优选地，传热介质W在第一热交换器设备I中的加热期间的温度差A T在小于等于40° C的范围内，优选在10° C至25° C范围内。因而，可以确保能够提供足量的高温度水平的传热介质。因此，为生成热摆动，特别是制浆设备6的加热设备22的热消耗体上的能量吸收足够好以使得传热介质获得允许从热的麦芽汁提取特定热量Q1的返回温度是比较重要的，该返回温度特别地为温度T4。热量Q指每单位的热量，即例如指每单位酿造物(brew)的热量，或例如指在连续啤酒酿造中，每单位生产出的麦芽汁的热量。如前所述，之后传热介质W通过回路中的管道17被重新导入能量存储容器5，或直接被导入到消耗体。
如上所述的热摆动能够加热至少一个热消耗体6、7或还加热另外的热消耗体。如果有必要(例如在新生产周的开始)，为补偿整个周末产生的损耗等，或能量不足产生的损耗，或在特定边界情况下的过低温度水平产生的损耗，在第一热交换器设备I和例如6、7等热消耗体之间可另外设置加热传热介质W的设备8。控制和/或调节设备(未示出)确定能量存储容器5中的热水量和温度是否足够用于热消耗体的需求，然后另外启动设备8。设备8可同样是热交换器设备，之后传热介质例如通过泵19从管道17被供给至该设备8，且被该设备8加热至比温度Tl高的温度(例如加热至130° C或加热至140° C)。然后，该被加热的传热介质W被导入能量存储容器5的上部。也可以只另外加热仅一部分传热介质W。此外,该后加热设备(post-heating)也可以被直接配置在能量存储容器中/上。最后，也可以通过管道20从能量存储容器5的下部(然而，或者如上所述，也可以通过下部的未示出的不同的口)取出传热介质W并且借助于煮沸设备蒸气冷凝器13通过煮 沸设备蒸气冷凝器13中的相应的热交换器设备来将传热介质W加热到较高的温度，且将传热介质W导入(可能通过不同的口)能量存储容器5的上部。除了制浆设备6的加热设备22或作为制浆设备6的加热设备22的替代，传热介质W还将滤过的麦芽汁用的加热器7或其他的热消耗体加热。在这种情况下，冷却的传热介质也重新回流到能量存储容器5的下部(仅显示为一个点)。根据本发明的能量摆动产生以下优势当麦芽汁被冷却至接种温度时，利用本发明可有效地回收过剩能量。麦芽汁冷却时释放的热量可以至少部分地被有效利用以用于加热热消耗体。因而，不需要初级能量或只需用小部分的初级能量加热例如制浆设备的加热设备等热消耗体。这意味着在整个啤酒酿造工艺中可以节约大约40%的初级能量。同时，可以防止酿造水过剩。特别是如果总体蒸发较高，会产生大量能量，可利用本发明将该大量能量有效地回流到工艺中。也可以将酿造水用作传热介质W，从而可以使得能量存储容器5和热水容器9结合在一起。然而，根据本发明的装置具有传热介质可以具有单独的回路(即加热介质和热水是分离的)的优点，从而可以有效的防止所涉及的热交换器和系统组件中的矿物沉积(钙化)。同样，如果热水回路或酿造水回路与传热介质回路或加热介质回路被相应地分开，这对于食品卫生来说也是一种优势。由于封闭的传热介质回路，可以省去淡水的给送，这减小了原料的成本和处理的成本，此外对环境是有利的。因此，存储在热的麦芽汁中的能量可被有效地用于将传热介质加热至高温度水平。即使这些装置使用其他传热介质进行操作(例如使用蒸气或高压热水进行操作的酿造厂)，装置也可非常容易地集成于现有系统中，并且容易改进。由于上述能量摆动，传热介质不断重复地达到足够高的温度以加热热消耗体。图3示出了啤酒酿造工艺的基本步骤，并且再次示出了根据本发明的能量摆动。指向个别工艺步骤的箭头表示供给的能量，而远离个别工艺步骤的箭头表示能量取出(与桑基图相似)。图3中特别地示出，在热的麦芽汁的冷却期间可取出热量，这些热量大致足够用来加热制浆期间的麦芽浆。在麦芽汁的沸腾期间，例如利用煮沸设备蒸气冷凝器能够提取该热量，该热量足够用来加热过滤的麦芽汁。当麦芽汁被进一步冷却至接种温度时，可提取足够的热量以使得冷水或冰水达到期望的酿造水温度。只有个别情况下才需要将额外的热量供给至能量回路。图4示出本发明的另一实施方式。利用大致与第一实施方式相对应的该装置及相应的方法，从热的麦芽浆回收能量。为此，麦芽浆从其中以90° C到100° C的温度T5存储了特别是熬制的麦芽浆等热的麦芽浆的制浆设备70被供给至第一热交换器设备100，并且在加热传热介质W的同时被冷却至温度T6 (在这种情况下例如被冷却至80° C)，并例如被供给至另一制浆设备60。相似地，可例如通过煮沸设备蒸气冷凝器提高从热的麦芽浆回收的能量的温度水平(未示出)。当麦芽浆被冷却时，传热介质W从温度T4被加热至温度Tl (在这种情况下例如为97° C)，并且也如第一实施方式中相关的内容所述，传热介质W被供给至能量存储容器50。能量存储容器50可以是单独的能量存储容器。然而，将这样回收的热量导入图I所示的能 量存储容器5也是可行的。与第一实施方式一致，传热介质W经由与温度相对应的存储口25与温度相对应地被存储在能量存储容器50中。传热介质W可以从能量存储容器50被供给至例如在先例的6、7等热消耗体，或者被供给至制浆设备60或70的加热设备，或者被供给至另一热消耗体(例如CIP)。之后，冷却的传热介质被重新导回能量存储容器50的下部，或者直接被导入第一热交换器设备100。然后,传热介质W在第一热交换器设备中被重新加热，并且经过回路K被供给到能量存储容器50。除此之外，第一实施方式相关内容所描述的关于温度、热量及另外的热交换器的详细内容可同样地应用于第二实施方式。特别地，图4中示出的实施方式仅包括单级冷却。然而，也可像第一实施方式那样设置单级或多级冷却。如上述实施方式，此时没有使用更多的初级能量来加热热消耗体，可以以大致较小的尺寸和更节约成本的形式来实现用于初级能量供给的传统外设(clas sicalperiphery)。在上述实施方式中，能量存储容器5被设置在回路K中。然而，直接将传热介质W引导至回路中的热消耗体并且导回到回路中的热交换器也是可行的。如果能量存储容器包含过剩能量，通过热交换器可以再次提取能量存储容器中的能量以用于其他消耗体。为此，热交换器可以例如直接被用于能量存储容器(例如枕板(pillow plate))，或者波状热交换管(未示出)可以被引入到能量存储容器中。上述示范性实施方式涉及通过第一热交换器设备从热的麦芽汁或热的麦芽浆回收能量以利用该能量加热热消耗体。相似地，可以从酿造厂中使用的例如最后蒸馏物、冲洗水、清洗介质或残渣等其他热介质回收能量。然后，可将被加热的传热介质供给至例如各个热存储容器或公共热存储容器。根据本发明的系统也可以用于其中麦芽汁被加压煮沸的工厂。例如如果漩涡沉淀器也被加压，可以通过第一热交换器I获得具有较高温度水平的能量。根据优选实施方式，也可以从单个的能量存储容器5、50朝向多个不同的热消耗体释放特别地用于加热的能量。同样，可以从能量存储容器将传热介质引导至能量供给器以使能量供给器吸收能量，并将传热介质引导回容器。然后，传热介质可以在回路中以预定的恒定温度从能量存储容器被重新供给至热交换器，即特别地被供给至第一热交换器，其中传热介质从该热交换器被弓I导回能量存储容器。
权利要求
1.一种用于从热的介质、优选地从热的麦芽汁或热的麦芽浆回收能量的用于啤酒酿造厂的装置，该装置包括 第一热交换器设备(I，100),其用于传热介质W,米用所述第一热交换器设备(I, 100)使得所述传热介质W能被加热同时优选地麦芽汁或麦芽浆被冷却，其中， 利用所述传热介质W加热所述酿造厂的至少一个热消耗体(6，7，60，70，80)，以及 在所述热消耗体的加热期间冷却的所述传热介质W能够通过回路K被供给返回至所述第一热交换器设备(I，100 )。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，在所述第一热交换器设备中，所述传热介质W被加热至高温度水平，优选地被加热至高于85° C的温度Tl，特别地被加热至高于90。Co
3.根据权利要求I或2所述的装置，其特征在于，所述装置包括第二热交换器设备(2)，采用所述第二热交换器设备(2)使得水能够被加热至低于Tl的温度T2，特别地被加热至不超过酿造水温度，而同时特别是所述麦芽汁或麦芽浆的所述热的介质被冷却，其中优选地设置能够存储加热后的所述水的酿造水容器(9 )。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，当所述麦芽汁被冷却至接种温度TA时，从所述麦芽汁提取总热量Qe，其中，所述第二热交换器设备(2)提取用于将水加热至所述温度T2的热量Q2,并且所述第一热交换器设备提取用于将所述传热介质W加热至所述温度Tl的热量 Q1, Q1=Qg-Q2O
5.根据权利要求I至4中的至少一项所述的装置，其特征在于，所述第一热交换器设备(1,100)连接于能量存储容器(5, 50),被所述第一热交换器设备(I)加热的所述传热介质W存储于所述能量存储容器(5，50)，其中优选地在所述热消耗体中冷却的传热介质W也能够存储于所述能量存储容器，并且特别地所述能量存储容器(5，50 )被设计成分层存储设备从而能够在不同高度通过不同的存储口(25)和取出口(26)存储和取出所述传热介质。
6.根据权利要求I至5中的至少一项述的装置，其特征在于，所述热消耗体(6，7，60，70,80)为如下群组中的热消耗体制浆设备(6)的加热设备(22)、麦芽汁煮沸或保热设备(3)、滤过的麦芽汁用的加热器(7)、CIP消耗体、洗瓶机中的清洗介质用的闪蒸巴氏灭菌器或加热设备或者位于过滤装置(90)和滤过的麦芽汁用的加热器(7)之间的滤过的麦芽汁用的加热器(80)。
7.根据权利要求I至6中的至少一项所述的装置，其特征在于，能够加热所述传热介质的设备(8)另外地设置于所述第一热交换器设备(I)和所述热消耗体(6，7)之间的管道(17)。
8.根据权利要求I至7中的至少一项所述的装置，其特征在于，设置至少一个另外的热交换器(15)，所述另外的热交换器(15)加热被引导入所述酿造水容器(9)的酿造水，其中，从过剩能量或废热获得用于加热所述水的热量，特别地从来自煮沸设备蒸气冷凝器(13)的热水或水蒸气获得用于加热所述水的热量。
9.根据权利要求I至8中的至少一项所述的装置，其特征在于，所述热交换器设备(I)设置于热残渣分离设备的上游。
10.一种用于在啤酒生产期间从热的介质、特别从热的麦芽汁或热的麦芽浆回收能量的方法，该方法包括以下步骤(a)在第一热交换器设备(1，100)中将传热介质W加热至温度Tl，同时冷却所述热的介质，所述热的介质特别地是所述麦芽汁或麦芽浆；以及 (b)用所述传热介质W加热所述酿造厂的至少一个热消耗体(6,7,60, 70,80),其中， 在步骤(b)中冷却的所述传热介质W通过回路K返回至所述第一热交换器设备(I)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述传热介质W被加热至高温度水平，优选地被加热至高于85° C的温度Tl，特别地被加热至高于90° C的温度Tl，并且，特别地在所述传热介质W进入所述第一热交换器设备(I，100 )时，所述传热介质W具有在60 ° C到90° C的范围内的温度T4，其中所述温度T4优选被设定为预定的恒定的设定值或设定值范围。
12.根据权利要求10至11中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述传热介质W在所述第一热交换器设备(1，100)中的加热期间的温度差AT在小于等于40° C的范围内。
13.根据权利要求10至12中的至少一项所述的方法，其特征在于，第二热交换器设备(2)特别地通过来自冰水容器的冰水或通过冷水将所述热的介质加热至小于Tl的温度T2，并且所述第二温度T2有利地与酿造水温度相对应，所述酿造水温度在60° C至85° C的范围内，其中将加热后的所述水优选地存储在热水容器或酿造水容器(9)中。
14.根据权利要求10至13中的至少一项所述的方法，其特征在于，在所述第一热交换器设备(1，100)中将所述传热介质W加热后，所述传热介质W被另外地加热至大于Tl的温度T3，其中，通过消耗体决定式的控制和/或调节设备将所述传热介质W后加热至温度T3。
15.根据权利要求10至14中的至少一项所述的方法，其特征在于，酿造水通过所述酿造厂中产生的过剩能量或废热加热或预加热，并且被供给至热水容器(9)。
16.根据权利要求I至9中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述装置包括用于在所述传热介质进入所述热交换设备(1，100)之前设定所述传热介质的预定的恒定温度(T4)的、特别地包括至少一个混合阀的设备，和/或所述装置包括分层加载管。
全文摘要
本发明涉及一种用于从热的介质回收能量的用于啤酒酿造厂的设备及方法，热的介质特别地为热的麦芽汁或热的麦芽浆，该设备包括用于传热介质W的第一热交换器设备，该第一热交换器设备特别地配置在用于加热、煮沸或保温麦芽汁或麦芽浆的设备的下游，并且第一热交换器设备被设计成能够加热传热介质W，同时优选地冷却麦芽汁或麦芽浆，其中用所述的传热介质W加热酿造厂至少一个热消耗体。在加热热消耗体期间被冷却的传热介质W可通过回路K回流至第一热交换器设备(1)。
文档编号C12C13/00GK102791846SQ201080064679
公开日2012年11月21日 申请日期2010年12月22日 优先权日2009年12月23日
发明者赫尔穆特·卡默洛荷 申请人:克朗斯股份公司