DE10025530A1

DE10025530A1 - Verfahren zur Abkühlung flüssiger Medien in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie

Info

Publication number: DE10025530A1
Application number: DE2000125530
Authority: DE
Inventors: Lutz Richter
Original assignee: Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
Current assignee: Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2000-05-23
Publication date: 2001-11-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abkühlung flüssiger Medien in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, beispielsweise die Abkühlung von Mineralbrunnenwasser oder die Abkühlung von prozeßbedingt erwärmten flüssigen Medien, wie z. B. Milch oder Bier. DOLLAR A Mit der Erfindung soll der Primärenergiebedarf zur Abkühlung von flüssigen Medien gesenkt und der apparative Aufwand minimiert werden. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird das abzukühlende Medium zunächst als Heizmedium für den bzw. die Austreiber einer Absorptionskälteanlage genutzt und danach erfolgt die weitere Abkühlung an dem Verdampfer bzw. den Verdampfern dieser Kälteanlage. Dadurch wird die im abzukühlenden Medium enthaltende Abwärme zur Kälteerzeugung und folglich zur eigenen doppelten Abkühlung genutzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abkühlung flüssiger Medien in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, beispielsweise die Abkühlung von Mineralbrunnenwasser oder die Ab kühlung von prozeßbedingt erwärmten flüssigen Medien, wie z. B. Milch oder Bier.

Die niedertemperierte Abwärme flüssiger Medien in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie wird gegenwärtig entweder an die Umgebung über Kühlwasser und Rückkühlwerk abgege ben oder zur Deckung von Niedertemperaturwärmebedarf genutzt. Die Nutzung erfolgt wei testgehend zu prozeßinternen Vorwärmungen, zur Raumheizung oder Warmwasserberei tung. Die Abkühlung unter diese Nutztemperaturniveaus oder unter Umgebungstemperatur wird dann durch Kältemaschinen erreicht, die in der Regel durch elektrische Energie ange trieben werden müssen. Diese Kältemaschinen sind auch als Wärmepumpen nutzbar. Je doch muß dazu ein entsprechender Wärmebedarf vorhanden sein. Dies ist oft nicht der Fall.

Muß beispielsweise Mineralbrunnenwasser von 64°C auf 12°C abgekühlt werden, erfolgt dies gegenwärtig von 64°C bis rd. 28°C über Kühlwasser, welches in Kühltürmen rückgekühlt wird, und von 28°C auf 12°C durch konventionelle, elektrisch angetriebene Kompressions kältemaschinen. Dafür ist Primärenergie notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Primärenergiebedarf zur Abkühlung von flüssigen Medien in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie zu senken und den apparativen Aufwand zu mi nimieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches gelöst. Die untergeordneten Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. Durch die erfindungsgemäße Verwendung des Absorptionskälteprozesses wird die im abzukühlenden Medium enthaltene niedertemperierte Abwärme zur Kälteerzeugung und folglich zur eigenen doppelten Abkühlung, nämlich nach der Abkühlung im Austreiber eine weitere Abkühlung im Verdampfer, genutzt. Damit wird erreicht, daß die Nutzung der im Medium enthaltenen Ab wärme stets sichergestellt ist und somit der Primärenergiebedarf zur Kühlung des Mediums erheblich gesenkt wird. Das wird insbesondere dann erreicht, wenn eine Absorptionskälte maschine im Verdichtungs- und Kälteteil zweistufig ausgeführt wird und das Heizmedium zum Antrieb des Kälteprozesse gleichzeitig Kälteträgermedium in den Verdampfern ist.

An einem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt ein ver einfachtes Schaltschema zur Abkühlung des Mediums unter Nutzung einer zweistufigen Ab sorptionskälteanlage. Fig. 2 zeigt den entsprechenden Kreisprozeß im 10 g p/(1/T)-Dia gramm.

Das abzukühlende Medium wird über den Anschluß 11 der Anlage zugeführt und verläßt im abgekühlten Zustand über den Anschluß 12 die Anlage.

Der Teilkreislauf mit der Hochdruckverdichtung, Hauptbauteile sind Hochdruckaustreiber 15, Hochdrucklösungswärmeübertrager 20, Hochdruckabsorber 13, und der zugehörige Kälteteil mit Kondensator 24, Hochdruckkältewärmeübertrager 17 und Hochdruckverdampfer 22 ar beiten wie eine normale Absorptionskälteanlage. Der Prozeß arbeitet im Druckniveau des Hochdruckes p_K und des Mitteldruckes p_0,1. Diesem Absorptionskreislauf ist eine zweite Nie derdruckstufe nachgeschaltet. Diese arbeitet im Verdichtungsteil mit dem Niederdruck austreiber 16, Niederdrucklösungswärmeübertrager 21, Niederdruckabsorber 14 und mit Niederdruckkältewärmeübertrager 18 und Niederdruckverdampfer 23 im zugehörigen Kälte teil. Die zweite Stufe arbeitet im Druckniveau des Niederdruckes p_0,2 und des Mitteldruckes p_0,1. Das freie Kältemittel der zweiten Stufe durchläuft auch die Hochdruckstufe. Verbunden sind die beiden Stufen durch die Aufteilung des Kältemittelkondensates in der Kältemittel kondensatleitung 4 auf Hochdruckverdampfer 22 und Niederdruckverdampfer 23 sowie die Zusammenführung des Kältemitteldampfes aus Hochdruckverdampfer 22 und Niederdruck austreiber 16 in Leitung 7 vor Hochdruckabsorber 13.

Im Niederdruckverdampfer 23 wird Kälte auf tieferem Temperaturniveau als im Hochdruck verdampfer 22 und das mit tieferen Heiztemperaturen im Niederdruckaustreiber 14 als im Hochdruckaustreiber 15 erzeugt. Das Medium heizt also mit seiner höher temperierten Ab wärme erst Hochdruckaustreiber 15 und dann Niederdruckaustreiber 16 und kühlt sich dabei ab. Zur Verbesserung des Prozesses wird dann durch Kühlwasser eines Kühlturmes im Kühlwasserwärmeübertrager 19 die Temperatur des Mediums weiter gesenkt. Die Abküh lung auf Temperaturen unter Umgebungstemperatur erfolgt in den Hochdruckverdampfern 22 und Niederdruckverdampfer 23. Deren Kälteerzeugung werden durch Hochdruckaustrei ber 15 bzw. Niederdruckaustreiber 16 angetrieben.

In Fig. 1 ist mit 1 die Leitung mit reicher Lösung im Hochdruckteil, mit 2 die Kältemittel dampfleitung, mit 3 die Leitung für die arme Lösung im Hochdruckteil, mit 5 die Kältemittel kondensatleitung im Niederdruckteil, mit 6 die Kältemittelkondensatleitung im Hochdruckteil, mit 8 die Leitung für die reiche Lösung im Niederdruckteil, mit 9 die vom Niederdruckaustreiber 16 kommende Kältemitteldampfleitung und mit 10 die Leitung für die arme Lösung im Niederdruckteil bezeichnet.

Für das Beispiel Kühlung von Mineralbrunnenwasser ist die Abkühlung des Mediums unter Nutzung eines zweistufigen Absorptionskälteprozesses in Fig. 3 und unter Nutzung eines einstufigen Absorptionskälteprozesses in Fig. 4 dargestellt. Beim einstufigen Prozeß wird nur ein Austreiber 25 und ein Verdampfer 26 eingesetzt.

Heizmedium und Kälteträger der Absorptionskältemaschine sind identisch. Das abzukühlen de Medium erzeugt also die zur weiteren Abkühlung benötigte Kälte selbst. Sollte das Tem peraturniveau des Mediums zur Beheizung der Absorptionskältemaschine nicht ausreichen, um die gewünschte Kälteträgeraustrittstemperatur zur erreichen, kann, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, eine kleine Kompressionskältemaschine 27 nachgeschaltet werden.

Bei Verwendung des Arbeitsstoffpaares NH₃/H₂O im Absorptionskreislauf ist der Einsatz von Plattenwärmeübertragern zur Wärme- und Stoffübertragung möglich. Dadurch können im Gegenstrom sehr kleine Temperaturdifferenzen zwischen inneren Arbeitsmedium und abzu kühlenden Medium erreicht werden. Außerdem kann auch bei Verwendung dieser Arbeits stoffpaarung der Einsatz eines Dephlegmators und Rektifikators entfallen.

Bezugszeichen

1

Leitung mit reicher Lösung

2

Kältemitteldampfleitung

3

Leitung für die arme Lösung im Hochdruckteil

4

Kältemittelkondensatleitung

5

Kältemittelkondensatleitung im Niederdruckteil

6

Kältemittelkondensatleitung im Hochdruckteil

7

Leitung Kältemitteldampf in Hochdruckabsorber

8

Leitung für die reiche Lösung im Niederdruckteil

9

Kältemitteldampfleitung aus Niederdruckaustreiber

10

Leitung für arme Lösung im Niederdruckteil

11

Anschluß für abzukühlendes Medium

12

Anschluß für abgekühltes Medium

13

Hochdruckabsorber

14

Niederdruckabsorber

15

Hochdruckaustreiber

16

Niederdruckaustreiber

17

Hochdruckkältewärmeübertrager

18

Niederdruckkältewärmeübertrager

19

Kühlwasserwärmeübertrager

20

Hochdrucklösungswärmeübertrager

21

Niederdrucklösungswärmeübertrager

22

Hochdruckverdampfer

23

Niederdruckverdampfer

24

Kondensator

25

Austreiber

26

Verdampfer

27

Kompressionskältemaschine

Claims

1. Verfahren zur Abkühlung flüssiger Medien in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, dadurch gekennzeichnet, daß das abzukühlende Medium zunächst als Heizmedium für den bzw. die Austreiber einer Absorptionskälteanlage dient und danach über den bzw. die Verdampfer der Absorptionskälteanlage geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Eintritt des abzukühlen den Mediums in den ersten Verdampfer, den Hochdruckverdampfer (22), eine Zwischen kühlung über einen mit einem Rückkühlwerk ausgestatteten Kühlwasserwärmeübertrager (19) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz einer zweistufigen Absorptionskälteanlage das abzukühlende Medium zuerst zur Beheizung des ersten Austreibers, des Hochdruckaustreibers (15), danach zur Beheizung des zweiten Austrei bers, des Niederdruckaustreibers (16), genutzt wird und danach durch den ersten Ver dampfer, den Hochdruckverdampfer (22), und zweiten Verdampfer, den Niederdruckver dampfer (23) geleitet wird.