[發明專利]食品技術加工設備、尤其是具有熱電聯產的釀酒設備

在審

• 申請號: 201580054303.4
• 申請日: 2015-10-07
• 公開（公告）號: CN106795466A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 赫爾穆特·卡默洛爾
• 申請（專利權）人: 克朗斯股份公司
• 主分類號: C12C13/00
• 分類號: C12C13/00;F02G5/04
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 楊靖,車文

技術領域

本發明涉及按照權利要求1和9的前序部分的食品技術加工設備、尤其是釀酒設備以及用于以能量優化的方式供給食品技術加工設備的方法。

背景技術

在食品技術加工設備中，在所有子步驟中、例如在麥芽和啤酒生產以及裝罐時都存在相當大的能量需求。在很多食品技術加工設備、尤其是釀酒設備中，至少一部分電能需求和熱能需求已經通過熱電聯產單元(BHKW)來滿足。圖4例如示出了相應的熱電聯產單元的原理思路，熱電聯產單元這里示例性地包括內燃機以及發電機，使得通過燃燒而產生的機械功可以被轉換成電能。在此，必須對驅動發動機進行冷卻。如在圖4中所示出的那樣，可以由發動機的廢熱和廢氣經過熱交換器來產生熱水。有一部分會使用具有渦輪增壓機的熱電聯產單元。在這種情況下，在壓縮時被強烈地加溫的氣體必須重新被降溫到約30℃到50℃，以便防止發動機損壞并且確保BHKW的安全并且高效的運行。利用大約80℃到90℃的熱的發動機冷卻水可以取出第一部分熱，以便仍能夠將被加溫的氣體進一步降溫到30℃到50℃，到目前為止常常采用很大的空氣冷卻器，并且將剩余的熱向外放出。按照現有技術，如已經提及的那樣，采用多個熱交換器，用來冷卻熱電聯產單元。例如用于冷卻發動機油的熱交換器、用于冷卻針對發動機機體的冷卻媒介的熱交換器以及用于冷卻熱電聯產單元的廢氣的熱交換器。

然而，在公知的食品技術加工設備、尤其是釀酒設備中，隨后應加溫的例如釀酒廠的不同的耗熱器的載熱體只被加熱到大約92℃到96℃的最大溫度。然而，載熱體的該溫度對于在釀酒廠中以能量優化的方式且范圍廣泛的應用來說太低。在這里，尤其是為了例如麥芽漿設備或者麥汁鍋的加熱，需要100℃到超過110℃的更高溫度。然而，到目前為止，例如在釀酒廠中采用以發動機驅動的熱電聯產單元，不是全部的發動機廢熱都以高壓熱水或蒸氣的形式從發動機輸出并且在循環回路中被輸送以加熱耗熱器。

在瓶子清洗機中，通常構建有內部管束式熱交換器，其位于清洗液中并且因此在沒有額外的泵能量的情況下(在清洗液側)加熱清洗液。這里，通常采用具有在130℃到160℃之間的溫度的蒸氣或高壓熱水作為載熱體媒介。如果現在載熱體媒介在溫度方面被降低到例如95℃，如由熱電聯產單元所提供的溫度那樣，那么就降低了驅動力Δθ，并且要么必須(利用外部涌流)大大提高熱交換器的K值，要么必須大大增加熱交換器表面積。兩者在瓶子清洗機中只能引起很大的花費。以這樣低的溫度來加熱的設備因此大多具有用于清洗液加熱的附加的外部熱交換器或者必須加裝相應的熱交換器。當然，為此需要額外的泵和設備組件，以便通過外部熱交換器來運輸和加熱清洗液。相應的解決方案成本高并且花費大。

此外，熱電聯產單元應該始終在全負荷運行下運行，以便經濟地工作，并且滿足例如釀酒廠的盡可能高的電力需求份額。然而，熱電聯產單元大多被設計為使得它們可以滿足瓶子清洗機的基本負荷熱流并且必要時還可以或必須附加地產生熱水，因為它們不能持續地排出廢熱。但是，在瓶子清洗機停止時，要么必須下調或切斷熱電聯產單元，要么必須在將剩余熱暫存之后稍后使用剩余熱。無論如何，利用熱電聯產單元來提供瓶子清洗機的全部能量需求都非常困難，因為瓶子清洗機不能持續地運行，而較小的和較大的停止、不同的瓶子大小或者瓶子清洗機的不同清潔速度都造成不同的熱流。當然，這種負荷波動也可以利用產生熱水來平衡。可是，在釀造車間和釀酒廠中，在生產周的期間大多已經有太多熱水，因為例如在麥汁生產(例如麥汁冷卻)時在每次出汁之后都重新大量產生熱水。現在如果產生附加的熱水、也就是說在75℃到85℃的溫度范圍內的水，那么剩余水就被暫存在大的水罐中并且常常被用在周末清潔或者更大的水罐清潔中。

在某些情況下，也在制冷設備中采用加溫媒介，該加溫媒介例如具有在大約95℃的范圍內的溫度。簡單來說，在那里通過吸收制冷設備從熱產生冷。這樣運行的制冷設備應該在釀酒廠中例如產生-5℃并且在此(在不考慮泵能量的情況下)達到0.4到0.6之間的COP(coefficient of performance(性能系數)＝對驅動熱的有效制冷)。從來自熱電聯產單元的100kW熱流，利用例如0.5的COP可以產生具有例如-5℃的溫度的大約50kW制冷流。與吸收制冷機相比，為了利用壓縮制冷機來提供50kW的制冷，在例如為4的COP情況下還需要低于15kW的電能。考慮到高的電做功價格，通過吸收制冷設備來提供與95℃相關的制冷更受歡迎。來自熱電聯產單元的驅動熱并不高效。此外，吸收制冷設備不能代替例如釀酒廠的傳統的制冷機。吸收制冷設備因此是額外采購的并且在本例中不被考慮。