CN103180429A - 用于在啤酒酿酒厂中酿造啤酒时控制温水产生的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在酿造啤酒时前瞻性地控制温水供给和量的方法。依据本发明如下被设置，即，酿酒厂的温水需求在考虑到面向过去和/或面向未来的参数的情况下在控制计算机中来确定并且至少也通过改变使用在麦芽汁冷却器上的载冷介质温度/冷却剂温度来控制。

Description

用于在啤酒酿酒厂中酿造啤酒时控制温水产生的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于在酿酒厂中酿造啤酒时控制温水产生的方法以及相应的设备。

背景技术

公知地，在酿酒厂中制造啤酒的不同进程中需要温水。该温水通常由温水存储器/温水容器提供并且在任何情况下都部分地通过在酿造进程的进程中获得，比如通过在加热麦芽汁(Wuerze)处理之后冷却麦芽汁来获得。当在此提到温水存储器时，那么这在广泛意义上指的是各个温度以及不同质量的热水，例如产品用水（与产品直接接触的水，例如酿造用水，冲洗用水），或生活用水/工作用水（不与产品直接接触的水，例如用于泵密封水、用于建筑清洁的喷射部位的密封水、作为用于能量循环的载热介质的水）。酿酒厂所需要的温水量依赖于最不相同的参数，例如每天/每周的酿制次数、酿制周期、待酿造的啤酒品种、计划的清洁周期、冲洗用水量和转移水量以及排出麦芽汁量。在公知的酿造进程中例如温度在70°C至100°C之间的温的酿造用水预保存在温水容器中，以便可以在酿造进程中使用。当由于不同的酿造方法和/或酿造品种和/或冲洗用水量需求或类似要求而需要不同的温水量时，通常不能灵活地对这些要求做出反应。在酿造进程期间在酿制间中经常出现过量的不可以被储备的温的酿造水。该温的过量水会被丢弃。

因此例如在麦芽汁冷却中（或在其它进程中）产生的温水，尤其酿造用水在许多情况下超过整个酿酒厂的温水需求。尤其在较温暖的区域或在生产周的中间或结束时在酿造用水箱中出现明显的温水过量，从而该过量水必须经由沟渠丢弃。如果不能或不允许大量温水经由通道被导出，那么在冷却麦芽汁时产生的温水量必须通过使用冷却器在高的能量使用（特别是电能）的情况下被减少（冷却）。所以并不令人吃惊的是，制冷装置消耗酿酒厂的整个电需求的40%及更多。可以概括地说，在公知的方法中由于部分大量的温水过量生产和用于消除必要的高的装置技术方面和能量方面的花费，有价值的资源被废弃。因为温水过量仅在高的能量使用和巨大的热量废弃下，在同时的淡水消耗（例如冷水和/或冰水和/或乙二醇和/或其它载冷介质和/或冷却剂）的情况下可以被导出。也就是说公知的方法缺乏能量高效性和环保性。

发明内容

因此公知的系统通常未能量优化地和/或未消耗优化地和/或非前瞻性地工作，从而本发明的任务是在进一步节省需要的能量和资源的情况下执行该酿造进程。

该任务在依据本发明的方法中通过如下方法来解决，即，酿酒厂的温水产生在考虑到面向过去和/或面向未来的参数的情况下在控制计算机中来确定并且至少也通过改变使用在麦芽汁冷却器中的载冷介质温度和/或冷却剂温度来控制。因此通过变化冷水温度和/或冰水温度可以控制待产生的温水量。在此控制装置优选既获取了面向过去的信息（例如温水箱的水位、清洁周期的水需求、清洁步骤或常规清洁的水需求）也获取了面向未来的信息（例如品种、每天/每星期的酿制次数、冲洗用水量），该信息影响其他温水需求并且说明在随后的进程步骤中优选在酿制间中、然而也在发酵窖中和/或在过滤装置中和/或在填充装置中和/或在其它生产区域和/或其它区域中需要多少温水。

从面向过去和面向未来的参数中，控制装置于是可以确定最佳的温水需求并且经由改变使用在麦芽汁冷却器中的载冷介质温度，例如冷水温度和/或冰水温度改变在麦芽汁冷却中出现的温水量。由此总是足够地、“及时地”且不“过量储备地”、但是特别能量高效地控制温水量。即使对短期的改变也可以利用依据本发明的控制方法以特别高效的方法和方式做出反应。当提到面向过去和面向未来的参数时，那么这也包含了当前的参数值。

尤其冷水、冰水、盐水和乙二醇，但是还有酒精-水-混合物或空气是作为载冷介质的例子。然而本发明并不局限于该载冷介质。优选氨（NH₃）、CO₂（二氧化碳）和氟利昂作为冷却剂，然而如下要指出，即，各种其它冷却剂也能被使用。在此冰水指的是经由制冷装置产生的冷水，而冷水指的是来自正常的供水系统，例如酿酒厂的井的水。

为了重新获得热量，尤其是一级或多级热交换器，优选具有不同载冷介质和/或冷却剂的板式热交换器被使用。

对于预保存水和/或载冷介质以及提供在能量存储器箱中的能量，所有常见的结构形式/结构类型和/或变型方案，例如组合的分层式存储器、挤压式存储器，用于特定的和/或不同温度等级的单独的存储器箱和这些存储器箱的组合的都是可行的。

温水存储器指的尤其是用于特定的和/或不同的温度等级的单独的存储器箱和/或能量存储器箱和/或分层式存储器箱和/或这些存储器箱的组合。这既可以在利用酿造用水的运行中或也可以在利用工作用水的运行中实施。

在本发明有利的设计方案中如下被设置，即，在温水存储器和/或能量存储器箱中的温度和水量和在冷水存储器和/或冰水存储器中的温度和水量被获取并且与其它参数，例如啤酒品种、每天/每周的酿制次数一起被输入到控制装置中。为了可以实行最佳的控制如下是有利的，即，不仅从温水存储器和/或能量存储器箱中的水量和水温而且从冷水存储器和/或冰水存储器中的水量和水温都可以找到储备在那的热能，从而这在计算用于替他酿制顺序的参数时要一起被考虑。

在本发明特别有利的设计方案中如下被设置，即，通过在比较高的温度等级上的能量抽取，在例如用于热能存储器的第一级麦芽汁冷却器中有针对性地将如下这样多的热量排出，即，这本身可能导致酿制间或酿酒厂中的温水供给不足。但是依据本发明，在第二级和/或其它级麦芽汁冷却器上通过有针对性的温水产生抵抗该状况地控制。在此要注意的是，总装置借助面向未来和面向过去的参数，鉴于能量方面在限定的最佳状态中来运行和控制。该限定的最佳状态可以例如借助目标参数，例如温度范围、水位范围以及类似参数来限定并且通过相应的测量（例如温度测量、水位测量）来测定。在特殊的实施形式中，在第一级麦芽汁冷却器中的能量抽取的变量也适合作为用于控制其他能量流的参数和调整参数。

如下信息可以作为面向未来和面向过去的参数，该信息，例如每天/每星期的酿制次数、酿制周期、啤酒品种、糖化温度（Einmaischtemperatur）、计划的清洁、冲洗用水量和转移水量和/或排出麦芽汁量对于必需的温水需求是决定性的。当获取到针对过去的参数并且随后输入针对未来所期望的用于其他后续的酿制顺序的参数时，那么控制装置从该数据中可以确定分别所需的温水需求并提供该温水需求供使用。

为了改变使用在麦芽汁冷却器中的冷水温度和/或冰水温度存在多种可能性。在变型方案中，必需的温度优选地已经在冰水冷却器中被调整出并且待使用的冰水量被存入冰水存储器中。

在另一变型方案中如下是有利的，即，通过混入来自冷水和/或温水（例如以水混合器形式设计的）接口的水，例如酿造用水来改变冷水和/或冰水的温度或量，从而于是在麦芽汁冷却器上通过混入水，例如酿造用水提供了期望的冷水温度和/或冰水温度和冷水量和/或冰水量。

在其它变型方案中，在冰水存储器中的水温保持在恒定值，例如在2°C至3°C之间并且使用在麦芽汁冷却器中的冰水温度的改变通过混入优选来自酿造用水接口的水来调节。该水的混入在两个提及的变型方案中可以是有利的，也就是说既可以利用冰水冷却器来提供可变的冰水温度，也可以基于恒定的在冰水存储器和/或冷水存储器中的温度。

在另一有利的设计方案中，在第一步骤中被处理的热麦芽汁的热量的一部分被释放到能量存储器中，工作用水优选在该能量存储器中循环，并且在第二和/或其他步骤中优选利用酿造用水将热麦芽汁冷却到例如设定温度。优选地，设定温度是依据本发明的控制的上一级的指示参数。所有其他参数于是根据期望的设定温度来确定并且调节。但是在需求时其它参数也可以定义为指示参数。热量在第二步骤或其他步骤中被释放到能量存储器中。这种第一步骤和第二步骤和/或其他步骤的划分和各自的量也可以经由控制优化地实行。在能量存储器中循环的热的工作用水可以用于热消耗器，例如纯麦芽汁加热器或制麦芽浆桶的加热。显然这既可以利用酿造用水、工作用水也可以利用其它载热介质例如导热油和类似物来进行。在第二或其他步骤中产生的温水优选用于不同的生产目的。在此可以如下这样来理解第一步骤、第二步骤和其他步骤的表述方式，即，由此顺序是不固定的，也就是说例如在进程中的第二步骤也可以发生在第一步骤或其他步骤之前。

依据优选的实施形式，温水产生的控制通过控制在第一步骤中释放的能量与在第二或其他步骤中释放的能量之间的比值来进行。

用于执行该方法的设备包括温水存储器和冷水存储器和/或冰水存储器以及用于借助来自冷水存储器和/或冰水存储器的冷水和/或冰水冷却麦芽汁的一级或多级的麦芽汁冷却器，并且特征在于，设置有控制装置用于输入和/或获取面向过去和/或面向未来的、影响酿酒厂的温水需求的参数以及用于控制使用在麦芽汁冷却器中的载冷介质温度，例如冷水温度和/或冰水温度。在多级的麦芽汁冷却器中，一级或多级也可以利用其他载冷介质来供应。在该设备有利地设计方案中，针对冷水和/或温水，优选酿造用水的水接口存在于麦芽汁冷却器与冷水存储器和/或冰水存储器之间，以便可以影响使用在麦芽汁冷却器中的冷水温度和/或冰水温度。

通常在依据本发明的方法中例如设置有以下参数和设备用于控制或者依赖环境地或依赖季节地被预先给定：新鲜水温度、用于麦芽汁冷却器的冷水温度或冰水温度、用于麦芽汁冷却器的冷水流或冰水流、用于麦芽汁冷却器的可调整频率的泵、麦芽汁的设定温度、麦芽汁流、在多级麦芽汁冷却器上的不同的麦芽汁进入区域的麦芽汁温度、待产生的温水温度和温水量、在麦芽汁冷却器之前与冷却水混合的水温。

附图说明

下面借助在图中示出的实施例对本发明进行详细阐述和说明。在此：

图1以示意图示出用于阐述以本发明为基础的想法的酿酒厂水循环部分，

图2示出根据第一实施例的水循环，

图3示出根据第二实施例的水循环并且

图4示出用于阐述本发明的另一概览图。

具体实施方式

在图1中示出设备的基本结构，利用该设备可以实施依据本发明的方法。

该图示出供水网络部分，如其设置使用在用于酿造啤酒的酿酒厂中那样。此外，水网络包括两级麦芽汁冷却器3、能量存储器7以及温水箱1。在第一级麦芽汁冷却装置3中例如水从80°C加热到96°C。例如尤其是酿造用水和/或工作用水和/或导热油作为载热介质也是可行的。能量存储器7（在此仅以虚线示出）可以实施为分层式存储器的形式，在该分层式存储器中提供接近于沸点温度或通过加压高于该沸点温度的热水，优选工作用水。尽管在这里没有示出，还可使用包含在能量存储器7中的水用于加热目的。在第二级中产生例如80°C的温水，优选酿造用水，其预保存在温水箱1中。该水在生产中使用。

此外，系统包括冰水箱2，在该冰水箱中储备地保存冰水，其经由制冷装置5和冰水冷却器4由冷水，优选酿造用水来产生。尽管在这里没有示出，替代用于产生冰水和预保存冰水的系统，但是可以想到的是以不同实施方式的冷水箱和/或冰水箱和/或分层式存储器。典型地在冰水箱2中冰水温度为3°C至12°C，但是通常为2°C至4°C。冰水箱2和麦芽汁冷却器3连接，以便在那冷却热麦芽汁。该过程经由控制计算机6控制，其在此仅示意性地表明。

现在本发明设置如下，即，在控制计算机6中获取或储存面向过去和面向未来的参数并且由此确定以后的温水消耗。为了可以节省能量地得到正确的温水需求，如下被设置，即，和在现有技术中不同，温度（冷水存储器和/或冰水存储器2中的冷水和/或冰水以该温度加入麦芽汁冷却器3）如下这样被控制，即，使得在该温度之上几乎在任何情况下都可以获得最佳的温水量。该系统如下这样设计，即，计算机从提供给他的数据中确定出最佳的且在随后的工作时间内酿酒厂需要的温水量并且随后相应地控制。

为了系统可以可靠地工作，经由未示出的适当的测量技术，例如温度探测器不仅在温水存储器1中而且也在冰水存储器2中获取温度和水量。计算机于是识别出不仅在温水存储器1而且也在冰水存储器2中的能量含量和能量等级并且可以利用所获取的参数算出用于其他需求的最佳的值。本发明并不局限于该实施例，而是能用于温水箱和/或冷水箱和/或冰水箱和/或各种类型分层式存储器的不同的组合中。

可以获取例如关于温水箱的水位的信息、每天/每星期的酿制次数和/或酿制周期、待处理的品种、为此需要的设定温度、计划的清洁周期、冲洗用水量和转移水量和/或排出麦芽汁量作为面向未来和面向过去的参数，并且在控制计算机6中被处理。为了调整在进入口3a处进入麦芽汁冷却器的冰水温度有不同的变型方案。

在图2中示出如下实施例，其中具有需要的、分别由控制计算机6算出的温度的冰水经由制冷装置5和冰水冷却器4产生。该水于是以根据其他需求而不同的温度存储在冰水箱2中。

在图3示出的另一实施例中，在第一变型方案中具有固定温度，例如3°C的冰水经由制冷装置5和冰水冷却器4产生并且预保存在冰水箱2中。在麦芽汁冷却器3的进入口处的冰水温度根据期望值的改变通过利用示意出的水混合器8混合冷水来进行。因此，通过待混合的水量的适当的量调节，在麦芽汁冷却器3的部位3a处进入的载冷介质的温度同样可以被改变。在水混合器8中冷水或温水的混合不仅可以针对如下情况设置，即，冰水冷却器4生产具有可变温度的冷水，也就是说，冰水存储器2中的温度是可变的，而且也可以针对如下情况设置，即，冰水在冰水存储器2中以固定温度进行预保存。尤其在冰水以固定温度在冰水存储器2中预保存的情况下，可以设置冰水冷却器中冷水入流例如借助调节阀的（未示出的）调节。在冰水存储器2中准备好的水量可以借助该调节根据各自的需求例如以如下方式来匹配，即，导致尽可能连续且均匀的制冷装置5的能量减少。这尤其从能量角度来看也是有利的，因为不断的接通和切断被避免，由此制冷装置在负载不变且没有功率峰值的情况下特别容易维护地运行。

冷水例如是来自公共管路网的淡水、冷水或诸如此类。冷水也可以额外地被冷却并且可以例如从单独的生产步骤的回流中被输送。温水例如是来自公共管路网的温水或诸如此类。其可以尤其在加热后从单独的生产步骤的回流中被输送。因此优选地，如下水在水混合器8中被混合，该水由于来自任意生产进程的余热/余冷或由于各自的管路温度的水已经具有适合于依据本发明的方法的温度。由此在水混合器8后调整出适当的混合温度的能量消耗被最小化。

对于所有的变型方案如下是有利的，即，在热麦芽汁侧的麦芽汁冷却器进入口9上，麦芽汁的热能的一部分被释放到能量存储器7中并且随后在第二或其他步骤中将热麦芽汁冷却到设定温度。

借助图4，依据本发明的方法仍被进一步阐述：

该图示出装置的各个不同的运行状态，其中，如下被识别出，即，根据温水需求，具有不同量和不同温度的冰水储备地保存在冰水存储器2中。该量和温度经由控制计算机6从如下数据中确定，该数据示例性地列在矩形框“控制”上方，也就是说例如关于在周开始时第一次酿制的信息和关于其他次酿制的信息和/或例如关于在生产结束后（例如在生产周末尾）的清洁的信息。从该酿制周期和计划的酿制次数、待酿造的品种等等中控制器6算出必需的温水需求并且控制热水的提供，此外正好也控制冰水的可变的温度和量，该冰水混合（在此未示出）或不混合温水或冷水，优选酿造用水地随后加入麦芽汁冷却器3中。

以该方式可以在最佳的能量预算和水预算的情况下实现最佳的结果。

具体地，温水箱可以例如在生产周开始时优选是满的，像在图4的左图中表明的那样（左图中的温水箱）。冰水箱（左图中的冰水箱2）以如下这样多的例如5°C的冰水来填充，即，该量足以通过废热利用、优选在麦芽汁冷却中产生与根据获取到的并且由此计算出的值对于其他进程顺序所需要的一样多的温水。在此要注意的是，即，在正常情况下在进程步骤“麦芽汁冷却”之前下一次的酿制已经开始，也就是说仍然储备的温水必须足以满足直至（第一次）麦芽汁冷却开始的需求。一次接一次的麦芽汁冷却对于储备在温水箱中的温水的实际需求可以被算出并且预估。此外事先也考虑到例如生产结束后的清洁的一些事情。

表述“紧接着的直到温水产生的酿制”，如在图4的中间区段中示出的那样，指的是已经开始的，直到第一次酿制达到进程步骤“麦芽汁冷却”的酿制，例如第二次至第四次酿制。

在中图“温水箱”中如下被识别，即，该温水箱具有低的水位。在此针对当前的进程（面向未来的参数）已经被计算出需要大量温水。出于该原因相对较高的冰水量以相对较高的温度（例如8°C）被预保存（在将1hl热麦芽汁从99°C冷却到大约10°C时利用5°C的冰水会形成大约1.15hl的80°C的温水）。当现在所有参数一样，但是温度为8°C的冰水预保存在冰水箱中时，那么会形成大约1.21hl温水，温水存储器于是又被该温水填满。这是一种循环进程，其既考虑到短期也考虑到长期的事件和进程步骤。长期的事件指的是例如在生产周结束时的清洁。

温水产生或所产生的温水量可以通过控制在第一步骤中的，例如在第一热交换器上释放的能量与在第二或其他步骤中释放的热量之间的比值来控制。

Claims (12)

1.一种用于在啤酒酿酒厂中酿造啤酒时控制温水产生的方法，其中，温水和冷水和/或冰水被提供并且所述冷水和/或冰水至少部分地用于冷却麦芽汁，其特征在于，酿酒厂的温水产生在考虑到面向过去和/或面向未来的参数的情况下在控制计算机（6）中来确定并且至少也通过改变使用在麦芽汁冷却装置（3）上的载冷介质温度和/或冷却剂温度来控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载冷介质尤其是冷水和/或冰水和/或盐水和/或乙二醇。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却剂尤其是氨和/或二氧化碳和/或氟利昂。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在温水存储器（1）中提供的温水和在冷水存储器和/或冰水存储器（2）中提供的冷水或冰水的温度和水量被获取并且被输入到所述控制装置中。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，作为面向未来和/或面向过去的参数，关于温水箱的水位和/或每天/每星期的酿制次数和/或酿制周期和/或品种和/或设定温度和/或计划的清洁和/或冲洗用水量或转移水量和/或排出麦芽汁量等等的信息被获取并且被保存在所述控制装置中。

6.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，用于麦芽汁冷却必需的温度在冰水冷却器（4）和/或制冷装置（5）上被调整出并且被存入所述冰水存储器（2）中。

7.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，使用在所述麦芽汁冷却器（3）中的冷水温度和/或冰水温度和/或水量通过利用水混合器（8）混入冷水和/或温水来调整。

8.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，在第一步骤中热麦芽汁的热量的一部分被释放到热存储器（7）（能量存储器）中并且在第二步骤或其他步骤中所述热麦芽汁的热量的一部分被释放到所述温水存储器中（1）。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，温水产生的控制通过控制所述在所述第一步骤中释放的能量与所述在第二或其他步骤中释放的能量之间的比值来进行。

10.一种用于执行根据前述权利要求中任意一项所述的方法的设备，其包括温水存储器（1）和冷水存储器和/或冰水存储器（2）以及用于借助来自所述冷水存储器和/或冰水存储器（1）的冷水和/或冰水来冷却麦芽汁的一级或多级的麦芽汁冷却器（3），特征在于具有控制装置（6），其用于输入和/或获取面向过去和/或面向未来的、影响酿酒厂的温水需求的参数以及用于控制在所述麦芽汁冷却器（3）上的载冷介质温度和/或冷却剂温度。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，用于冷酿造用水和/或温酿造用水的水接口（8）设置在麦芽汁冷却器（3）与冷水存储器和/或冰水存储器（2）之间。

12.根据至少权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述热存储器（7）中的载热介质尤其是酿造用水和/或工作用水和/或导热油。

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