DE10025530A1

DE10025530A1 - Cooling liquid media in food and drink industry involves using medium to be cooled as heating medium for absorption cooling system expeller(s) then feeding through evaporator(s)

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

The method involves using the medium to be cooled as a heating medium for the expeller(s) (15,16) of an absorption cooling system and then feeding it through the evaporator(s) (22,23) in the absorption cooling system. Before the cooling medium enters the first evaporator (22), intermediate cooling is performed via a cooling water heat exchanger (19) with a re-cooling mechanism.

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.The invention relates to a method for cooling liquid media in the food and Beverage industry, for example the cooling of mineral water or the Ab cooling of process-related heated liquid media, such as B. milk or beer.

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.The low-temperature waste heat of liquid media in the food and beverage industry is currently either released to the environment via cooling water and cooling system ben or used to cover low-temperature heat requirements. The use is white test-based on internal process preheating, room heating or hot water tung. Cooling below this useful temperature level or below ambient temperature is then achieved by chillers, which are usually powered by electrical energy have to be driven. These chillers can also be used as heat pumps. Each however, there must be a corresponding heat requirement for this. This is often not the case.

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.For example, mineral fountain water must be cooled from 64 ° C to 12 ° C this currently from 64 ° C to approx. 28 ° C above cooling water, which recooled in cooling towers and from 28 ° C to 12 ° C by conventional, electrically driven compression chillers. This requires primary energy.

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.The object of the invention is the primary energy requirement for cooling liquid media in the food and beverage industry and to reduce the expenditure on equipment nim.

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.According to the invention the object is achieved by the features of the patent claim. The subordinate claims contain advantageous embodiments of the invention. Through the Use of the absorption refrigeration process according to the invention is the one to be cooled Medium contained low-temperature waste heat for cooling and consequently for your own double cooling, namely after cooling in the expeller another cooling in Evaporator, used. This ensures that the use of the Ab contained in the medium heat is always ensured and thus the primary energy requirement for cooling the medium is significantly reduced. This is achieved particularly when there is an absorption cold machine in the compression and refrigeration section is carried out in two stages and the heating medium to drive the refrigeration process is at the same time refrigerant in the evaporators.

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.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. Fig. 1 shows a simplified circuit diagram for cooling the medium using a two-stage sorption refrigeration system. Fig. 2 shows the corresponding cycle in 10 gp / ( 1 / T) -Dia gram.

Das abzukühlende Medium wird über den Anschluß 11 der Anlage zugeführt und verläßt im abgekühlten Zustand über den Anschluß 12 die Anlage.The medium to be cooled is fed via connection 11 to the system and leaves the system in the cooled state via connection 12 .

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.The partial circuit with the high-pressure compression, main components are high-pressure expeller 15 , high-pressure solution heat exchanger 20 , high-pressure absorber 13 , and the associated refrigeration part with condenser 24 , high-pressure cooling heat exchanger 17 and high-pressure evaporator 22 ar work like a normal absorption refrigeration system. The process works in the pressure level of the high pressure p _K and the medium pressure p _0.1 . A second low pressure stage is connected downstream of this absorption circuit. This works in the compression part with the low pressure expeller 16 , low pressure solution heat exchanger 21 , low pressure absorber 14 and with low pressure cooling heat exchanger 18 and low pressure evaporator 23 in the associated cold part. The second stage works in the pressure level of the low pressure p _0.2 and the medium pressure p _0.1 . The free refrigerant of the second stage also goes through the high pressure stage. Are connected the two stages condensate line by the division of the refrigerant condensate in the refrigerant 4 on high-pressure evaporator 22 and low-pressure evaporator 23 as well as the merging of the refrigerant vapor from the high pressure evaporator 22 and low pressure expeller 16 in line 7 before the high-pressure absorber. 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 the low-pressure evaporator 23 , cold is generated at a lower temperature level than in the high-pressure evaporator 22 and that with lower heating temperatures in the low-pressure expeller 14 than in the high-pressure expeller 15 . The medium thus heats with its higher temperature from first high pressure expeller 15 and then low pressure expeller 16 and cools down in the process. To improve the process, the temperature of the medium is then further reduced by cooling water from a cooling tower in the cooling water heat exchanger 19 . The cooling to temperatures below ambient temperature takes place in the high pressure evaporators 22 and low pressure evaporators 23 . Their refrigeration is driven by high pressure blowout 15 or low pressure blowout 16 .

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.In Fig. 1, 1 is the line with rich solution in the high pressure part, with 2 the refrigerant steam line, with 3 the line for the poor solution in the high pressure part, with 5 the refrigerant condensate line in the low pressure part, with 6 the refrigerant condensate line in the high pressure part, with 8 the Line for the rich solution in the low-pressure section, 9 denotes the refrigerant vapor line coming from the low-pressure expeller 16 and 10 denotes the line for the poor solution in the low-pressure section.

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.For the cooling of mineral fountain water as an example, the cooling of the medium using a two-stage absorption cooling process is shown in FIG. 3 and using a single-stage absorption cooling process in FIG. 4. In the one-step process, only one expeller 25 and one evaporator 26 are used.

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.The heating medium and the coolant of the absorption chiller are identical. The medium to be cooled de thus generates the cold required for further cooling itself. If the temperature level of the medium for heating the absorption refrigerator is not sufficient to reach the desired coolant outlet temperature, a small compression refrigerator 27 can be connected downstream, as shown in FIGS. 3 and 4 become.

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. When using the working material pair NH ₃ / H ₂ O in the absorption circuit, the use of plate heat exchangers for heat and mass transfer is possible. As a result, very small temperature differences between the internal working medium and the medium to be cooled can be achieved in countercurrent. In addition, the use of a dephlegmator and rectifier can also be omitted when using this working material pairing.

reference numeral

11

Leitung mit reicher Lösung
Line with rich solution

22

Kältemitteldampfleitung
Refrigerant vapor line

33rd

Leitung für die arme Lösung im Hochdruckteil
Pipe for the poor solution in the high pressure section

44

Kältemittelkondensatleitung
Refrigerant condensate line

55

Kältemittelkondensatleitung im Niederdruckteil
Refrigerant condensate line in the low pressure section

66

Kältemittelkondensatleitung im Hochdruckteil
Refrigerant condensate line in the high pressure section

77

Leitung Kältemitteldampf in Hochdruckabsorber
Pipe refrigerant vapor in high pressure absorber

88th

Leitung für die reiche Lösung im Niederdruckteil
Line for the rich solution in the low pressure section

99

Kältemitteldampfleitung aus Niederdruckaustreiber
Refrigerant vapor line from low pressure expeller

1010th

Leitung für arme Lösung im Niederdruckteil
Pipe for poor solution in the low pressure part

1111

Anschluß für abzukühlendes Medium
Connection for medium to be cooled

1212th

Anschluß für abgekühltes Medium
Connection for cooled medium

1313

Hochdruckabsorber
High pressure absorber

1414

Niederdruckabsorber
Low pressure absorber

1515

Hochdruckaustreiber
High pressure expeller

1616

Niederdruckaustreiber
Low pressure expeller

1717th

Hochdruckkältewärmeübertrager
High pressure cold heat exchanger

1818th

Niederdruckkältewärmeübertrager
Low pressure cold heat exchanger

1919th

Kühlwasserwärmeübertrager
Cooling water heat exchanger

2020th

Hochdrucklösungswärmeübertrager
High pressure solution heat exchanger

2121

Niederdrucklösungswärmeübertrager
Low pressure solution heat exchanger

2222

Hochdruckverdampfer
High pressure evaporator

2323

Niederdruckverdampfer
Low pressure evaporator

2424th

Kondensator
capacitor

2525th

Austreiber
Expeller

2626

Verdampfer
Evaporator

2727

Kompressionskältemaschine
Compression chiller

Claims

1. A method for cooling liquid media in the food and beverage industry, characterized in that the medium to be cooled is initially used as a heating medium for the or the expeller of an absorption refrigeration system and then passed over the evaporator or evaporators of the absorption refrigeration system.

2. The method according to claim 1, characterized in that before the cooling of the medium in the first evaporator, the high pressure evaporator ( 22 ), an intermediate cooling via a cooling water heat exchanger equipped with a recooling unit ( 19 ).

3. The method according to claim 1, characterized in that when using a two-stage absorption refrigeration system, the medium to be cooled is first used for heating the first expeller, the high pressure expeller ( 15 ), then for heating the second expeller, the low pressure expeller ( 16 ), and then by the first evaporator, the high pressure evaporator ( 22 ), and the second evaporator, the low pressure evaporator ( 23 ) is passed.