[发明专利]用于能量回收的装置及方法

说明书

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CO₂。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（brewhouse process）中的能量平衡。

根据本发明，通过权利要求1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。

即，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馏物（runnings）、冲洗水、清洗介质、残渣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T1>85°C，特别地T1>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。