DE102020208021A1 - Plant for carrying out alcoholic fermentation and a method for processing carbon dioxide produced during an alcoholic fermentation process - Google Patents
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Abstract
Anlage zur Durchführung einer alkoholischen Gärung, wobei die Anlage einen Gärbehälter, in dem eine alkoholische Gärung erfolgen kann, eine Messeinrichtung zum Messen einer CO2-Konzentration eines während der alkoholischen Gärung entweichenden Gasgemisches und eine erste CO2-Aufbereitungsanlage und eine zweite CO2-Aufbereitungsanlage umfasst, wobei die erste CO2-Aufbereitungsanlage zum Aufbereiten von CO2mit einer Eingangsreinheit, die kleiner als ein Grenzwert ist, ausgebildet ist und wobei die zweite CO2-Aufbereitungsanlage zum Aufbereiten von CO2mit einer Eingangsreinheit, die größer als der Grenzwert ist, ausgebildet ist, wobei die Anlage weiterhin eine Steuereinheit umfasst, die abhängig von einer von der Messeinrichtung gemessenen CO2-Konzentration ein stromauf der ersten und der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage angeordnetes Ventil steuert, um einen Gasfluss aus dem Gärbehälter zu der ersten CO2-Aufbereitungsanlage freizugeben, wenn die gemessene CO2-Konzentration unter dem Grenzwert liegt, und um einen Gasfluss aus dem Gärbehälter zu der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage freizugeben, wenn die gemessene CO2-Konzentration über dem Grenzwert liegt.Plant for carrying out alcoholic fermentation, the plant comprising a fermentation tank in which alcoholic fermentation can take place, a measuring device for measuring a CO2 concentration of a gas mixture escaping during alcoholic fermentation and a first CO2 treatment plant and a second CO2 treatment plant, wherein the first CO2 processing system is designed to process CO2 having an input purity that is less than a limit value, and the second CO2 processing system is designed to process CO2 having an input purity that is greater than the limit value, the system further comprises a control unit which, depending on a CO2 concentration measured by the measuring device, controls a valve arranged upstream of the first and the second CO2 treatment system in order to release a gas flow from the fermentation tank to the first CO2 treatment system when the measured CO2 concentration falls below the border ert and to release a gas flow from the fermenter to the second CO2 treatment plant if the measured CO2 concentration is above the limit value.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Durchführung einer alkoholischen Gärung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur Aufbereitung von während eines alkoholischen Gärprozesses entstehenden Kohlendioxid (CO2) gemäß Anspruch 8.The present invention relates to a plant for carrying out alcoholic fermentation according to claim 1 and a method for processing carbon dioxide (CO 2 ) produced during an alcoholic fermentation process according to claim 8.
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik sind Anlagen und Verfahren zum Durchführen von alkoholischen Gärprozessen hinreichend bekannt. Diese kommen beispielsweise bei der Bierherstellung oder der Herstellung vom Alkohol zum Einsatz. Während der Gärung bzw. während der Gärprozesse insbesondere bei der Herstellung von Bier wird durch die Hefe bei der Verstoffwechselung des Zuckers in der zu vergärenden Flüssigkeit Kohlendioxid in unterschiedlich starken Konzentrationen gemessen am gesamten Volumen der Gasphase über der Flüssigkeit freigesetzt.Systems and methods for carrying out alcoholic fermentation processes are sufficiently known from the prior art. These are used, for example, in the production of beer or the production of alcohol. During fermentation or during the fermentation processes, especially in the production of beer, the yeast releases carbon dioxide in different concentrations measured over the entire volume of the gas phase above the liquid when the sugar is metabolized in the liquid to be fermented.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, das dabei entstehende Kohlendioxid während einer Phase des Gärprozesses, bei dem es eine sehr hohe Konzentration von teils über 99,5 % in dem sich ansonsten über dem Gärprozess bildenden Gasgemisch (oder nach weiterer Veredelung) besitzt, für weitere Prozesse und insbesondere Vorrichtungen, die CO2 für ihren Betrieb benötigen, zu verwenden. Dazu ist es bekannt, das entstehende Gasgemisch einem „CO2-Stripper“ zuzuführen, der die Konzentration des CO2 in dem von ihm ausgegebenen Gasgemisch verglichen mit der Eingangskonzentration noch weiter steigert.It is known from the prior art that the resulting carbon dioxide during a phase of the fermentation process in which it has a very high concentration of sometimes over 99.5% in the gas mixture otherwise formed during the fermentation process (or after further refinement), to use for other processes and in particular devices that require CO 2 for their operation. For this purpose, it is known to feed the resulting gas mixture to a “CO 2 stripper”, which increases the concentration of CO 2 in the gas mixture it outputs compared to the input concentration even further.
CO2-Stripper sind bekanntermaßen nur mit Gasgemischen betreibbar, die eine gewisse Mindestkonzentration an CO2 in dem Gasgemisch aufweisen.As is known, CO 2 strippers can only be operated with gas mixtures which have a certain minimum concentration of CO 2 in the gas mixture.
Während der Gärung und während einzelner Phasen der Gärung entstehen jedoch auch Gasgemische, deren Konzentration an CO2 niedriger als die Mindestkonzentration ist. Dieses Gasgemisch wird bisher an die Umgebungsluft abgegeben.During fermentation and during individual phases of fermentation, however, gas mixtures are also formed whose concentration of CO 2 is lower than the minimum concentration. This gas mixture has previously been released into the ambient air.
Dies führt zum einen zu einer „Verschwendung“ von Kohlendioxid, das prinzipiell für den Betrieb weiterer Maschinen oder Vorrichtungen verwendet werden könnte und ist andererseits mit Hinblick auf die steigende Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre auch ökologisch ungünstig.On the one hand, this leads to a “waste” of carbon dioxide, which in principle could be used to operate other machines or devices, and on the other hand, with regard to the increasing concentration of greenhouse gases in the atmosphere, it is also ecologically unfavorable.
Aufgabetask
Ausgehend vom bekannten Stand der Technik besteht die zu lösende Aufgabe somit darin, eine Anlage zur Durchführung einer alkoholischen Gärung und ein Verfahren zum Aufbereiten von während eines alkoholischen Gärprozesses entstehendem CO2 anzugeben, mit denen das bei dem Gärprozess anfallende CO2 möglichst vollständig weiterverarbeitet werden kann und der Zukauf von CO2 und gleichzeitig die Menge abgegebenen CO2 in die Atmosphäre möglichst reduziert wird.Based on the known state of the art, the problem to be solved is to provide a system for carrying out alcoholic fermentation and a method for processing CO 2 produced during an alcoholic fermentation process, with which the CO 2 produced during the fermentation process can be further processed as completely as possible and the purchase of CO 2 and at the same time the amount of CO 2 released into the atmosphere is reduced as much as possible.
Lösungsolution
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Anlage zur Durchführung einer alkoholischen Gärung gemäß Anspruch 1 und das Verfahren zur Aufbereitung von während eines alkoholischen Gärprozesses entstehendem CO2 gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfasst.This object is achieved according to the invention by the system for carrying out an alcoholic fermentation according to claim 1 and the method for processing CO 2 produced during an alcoholic fermentation process according to claim 8. Advantageous further developments of the invention are covered in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Anlage umfasst einen Gärbehälter, in dem eine alkoholische Gärung erfolgen kann, eine Messeinrichtung zum Messen einer CO2-Konzentration eines während der alkoholischen Gärung entweichenden Gasgemisches und eine erste CO2-Aufbereitungsanlage und eine zweite CO2-Aufbereitungsanlage, wobei die erste CO2-Aufbereitungsanlage zum Aufbereiten von CO2 mit einer Eingangsreinheit, die kleiner als ein Grenzwert ist, ausgebildet ist und wobei die zweite CO2-Aufbereitungsanlage zum Aufbereiten von CO2 mit einer Eingangsreinheit, die größer als der Grenzwert ist, ausgebildet ist, wobei die Anlage weiterhin eine Steuereinheit umfasst, die abhängig von einer von der Messeinrichtung gemessenen CO2-Konzentration ein stromauf der ersten und der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage angeordnetes Ventil steuert, um einen Gasfluss aus dem Gärbehälter zu der ersten CO2-Aufbereitungsanlage freizugeben, wenn die gemessene CO2-Konzentration unter dem Grenzwert liegt, und um einen Gasfluss aus dem Gärbehälter zu der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage freizugeben, wenn die gemessene CO2-Konzentration über dem Grenzwert liegt.The system according to the invention comprises a fermentation tank in which alcoholic fermentation can take place, a measuring device for measuring a CO 2 concentration of a gas mixture escaping during alcoholic fermentation and a first CO 2 processing system and a second CO 2 processing system, the first CO 2 processing system for processing CO 2 is designed with an input purity that is less than a limit value, and wherein the second CO 2 processing system is designed for processing CO 2 with an input purity that is greater than the limit value, the The system further comprises a control unit which, depending on a CO 2 concentration measured by the measuring device, controls a valve arranged upstream of the first and second CO 2 processing systems in order to release a gas flow from the fermentation tank to the first CO 2 processing system when the measured CO 2 concentration is below the limit value, and by e to release a gas flow from the fermentation tank to the second CO 2 processing system when the measured CO 2 concentration is above the limit value.
Unter dem Gärprozess ist dabei insbesondere ein Gärprozess im Bereich der Lebensmittelindustrie und hier im Besonderen Gärprozesse bei der Bierherstellung unter Verwendung von Hefe zu verstehen. Insbesondere kann es sich bei der Anlage (und auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren) um eine Anlage zur Herstellung von Bier bzw. zur Durchführung des für die Bierherstellung notwendigen Gärprozesses handeln.The fermentation process is to be understood in particular as a fermentation process in the field of the food industry and here in particular fermentation processes in beer production using yeast. In particular, the system (and also the method according to the invention) can be a system for producing beer or for carrying out the fermentation process necessary for beer production.
Die Begriffe „Eingangsreinheit“ und „Grenzwert“ sind als Konzentrationen zu verstehen. Die Eingangsreinheit gibt dabei die Konzentration von Kohlendioxid in einem Gasgemisch an, bevor dieses einer CO2-Aufbereitungsanlage zugeführt wurde. Der Grenzwert gibt eine Mindestkonzentration von CO2 an, die in einem Gasgemisch vorhanden werden muss, um erfindungsgemäß für die Zuführung zur zweiten CO2-Aufbereitungsanlage geeignet zu sein.The terms “input purity” and “limit value” are to be understood as concentrations. The inlet purity indicates the concentration of carbon dioxide in a gas mixture before it was fed to a CO 2 processing plant. The limit value specifies a minimum concentration of CO 2 that must be present in a gas mixture in order, according to the invention, to be suitable for feeding to the second CO 2 processing plant.
Selbiges gilt für den Begriff „Verwendungsreinheit“, der sich ebenfalls auf eine Konzentration von CO2 in dem Gasgemisch bezieht, wobei die Verwendungsreinheit eine von einer Vorrichtung erforderliche Konzentration an CO2 in dem ihr zugeführten Gasgemisch ist.The same applies to the term “purity of use”, which also relates to a concentration of CO 2 in the gas mixture, the purity of use being a concentration of CO 2 required by a device in the gas mixture supplied to it.
Die erste und die zweite CO2-Aufbereitungsanlage sind hinsichtlich ihrer bzw. den in ihnen durchgeführten Prozessen nicht beschränkt. Insbesondere können die CO2-Aufbereitungsanlagen über Verflüssiger verfügen, die ausgebildet sind, ein Gasgemisch zu verflüssigen.The first and the second CO 2 processing system are not restricted with regard to their processes or the processes carried out in them. In particular, the CO 2 processing systems can have liquefiers that are designed to liquefy a gas mixture.
Jedoch ist vorgesehen, dass zumindest die erste CO2-Aufbereitungsanlage keinen CO2-Stripper aufweist. Dieser kann, muss jedoch nicht in der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage vorgesehen sein. Wenn in der vorliegenden Anmeldung von CO2 Stripper gesprochen wird, sind darunter auch andere Einrichtungen zum Abtrennen von Permanentgasen zu verstehen.However, it is provided that at least the first CO 2 processing system does not have a CO 2 stripper. This can, but does not have to be, provided in the second CO 2 processing system. When CO 2 strippers are used in the present application, this also includes other devices for separating permanent gases.
Die Erfindung ist hinsichtlich der potenziellen weiteren Verwendung des so gewonnenen bzw. aufbereiteten CO2 nicht beschränkt. Insbesondere kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das mittels der ersten CO2-Aufbereitungsanlage gewonnene CO2 und auch das mittels der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage gewonnene CO2 gespeichert wird. Beide können dann unabhängig voneinander weiteren Verwendungszwecken zugeführt werden und/oder etwa an Kunden veräußert werden, die CO2 benötigen. Auch ist es möglich, die so gewonnenen, eine unterschiedliche Konzentration von CO2 aufweisenden Gasgemische in der Anlage selbst weiter zu verwenden, etwa indem sie gezielt bestimmten CO2 Verbrauchern zugeführt werden.The invention is not restricted with regard to the potential further use of the CO 2 obtained or processed in this way. In particular, can be inventively provided that the CO 2 concentration unit obtained by means of the first CO 2 and the CO 2 concentration unit 2 obtained by means of the second CO is stored. Both can then be used for other purposes independently of one another and / or sold to customers who need CO 2. It is also possible to continue to use the gas mixtures obtained in this way, which have a different concentration of CO 2 , in the system itself, for example by supplying them to specific CO 2 consumers in a targeted manner.
Dies kann beispielsweise unmittelbar mit Herstellung in der ersten und/oder zweiten CO2-Aufbereitungsanlage erfolgen oder durch Zwischenspeichern der so hergestellten Gasgemische in entsprechenden Vorratstanks.This can take place, for example, directly with production in the first and / or second CO 2 processing system or by temporarily storing the gas mixtures produced in this way in corresponding storage tanks.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zweite CO2-Aufbereitungsanlage einen CO2-Stripper umfasst und die erste CO2-Aufbereitungsanlage keinen CO2-Stripper umfasst.In one embodiment it is provided that the second CO 2 processing system comprises a CO 2 stripper and the first CO 2 processing system does not comprise a CO 2 stripper.
Die zweite CO2-Aufbereitungsanlage kann somit gezielt dazu verwendet werden, bereits Gasgemische mit sehr hohem CO2-Anteil weiter aufzubereiten bzw. zu veredeln, indem die Konzentration von CO2 in diesem Gasgemisch durch den CO2-Stripper weiter erhöht wird. Dabei ist insbesondere ein CO2-Stripper, wie er bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist, verwendbar. Dies erlaubt es, die zweite CO2-Aufbereitungsanlage derart auszugestalten, dass bereits jetzt in entsprechenden Anlagen zur Durchführung von alkoholischen Gärprozessen zum Einsatz kommende CO2-Aufbereitungsanlagen verwendet werden können.The second CO 2 concentration unit can be used in a targeted manner thus further prepare 2 content already gas mixtures with a very high CO and to refine, by the concentration of CO 2 in this gas mixture is further enhanced by the CO 2 stripper. In particular, a CO 2 stripper, as is already known from the prior art, can be used. This makes it possible to design the second CO 2 processing system in such a way that CO 2 processing systems that are used in corresponding systems for carrying out alcoholic fermentation processes can already be used.
Der Grenzwert kann in dieser Ausführungsform so gewählt werden, dass er mindestens so groß wie die für den CO2-Stripper mindestens erforderliche CO2-Konzentration ist.In this embodiment, the limit value can be selected such that it is at least as large as the minimum CO 2 concentration required for the CO 2 stripper.
Die erste CO2-Aufbereitungsanlage ohne den CO2-Stripper kann in dieser Ausführungsform vorteilhaft ausgebildet sein, Gasgemische mit deutlich niedrigeren CO2-Konzentrationen in geeigneter Weise aufzuarbeiten, indem entweder noch eine weitere Trocknung oder auch hier eine teilweise Erhöhung der CO2-Konzentration durch die Aufbereitung erfolgt.The first CO 2 processing plant without the CO 2 stripper can advantageously be designed in this embodiment to work up gas mixtures with significantly lower CO 2 concentrations in a suitable manner by either further drying or here a partial increase in the CO 2 concentration takes place through the preparation.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass mit wenigstens einer der CO2-Aufbereitungsanlagen ein Vorratstank stromab der CO2-Aufbereitungsanlage verbunden ist, um ein von der CO2-Aufbereitungsanlage aufbereitetes Gasgemisch aufzunehmen.Furthermore, it can be provided that a storage tank is connected to at least one of the CO 2 processing systems downstream of the CO 2 processing system in order to receive a gas mixture processed by the CO 2 processing system.
Hiermit kann ein Zwischenlagern der erzeugten Gasgemische aus der ersten und/oder zweiten CO2-Aufbereitungsanlage gewährleistet werden, sodass überschüssiges CO2 nicht unmittelbar in die Atmosphäre abgegeben werden muss, sondern eine Entkopplung der Herstellung und der weiteren Verwendung der Gasgemische erreicht wird, sodass sämtliches bei dem Gärprozess anfallende CO2 vorteilhaft weiterverwendet werden kann.This ensures that the gas mixtures generated from the first and / or second CO 2 processing system are temporarily stored, so that excess CO 2 does not have to be released directly into the atmosphere, but rather a decoupling of the production and further use of the gas mixtures is achieved so that everything CO 2 produced during the fermentation process can advantageously be reused.
In einer Ausführungsform ist stromauf des Vorratstanks aber stromab der CO2-Aufbereitungsanlage ein Verflüssiger zum Verflüssigen des aufbereiteten Gasgemisches angeordnet ist und wobei stromab des Vorratstanks ein Verdampfer angeordnet.In one embodiment, a liquefier for liquefying the processed gas mixture is arranged upstream of the storage tank but downstream of the CO 2 processing system, and an evaporator is arranged downstream of the storage tank.
Die Speicherung der Gasgemische in flüssiger Form reduziert den notwendigen Platzbedarf für die Vorratstanks. Es versteht sich, dass üblicherweise für die weitere Verwendung dann ein Verdampfer notwendig ist, da CO2-Verbraucher üblicherweise CO2 in gasförmiger Form als Teil von Gasgemischen verwenden. Es kann jedoch in einigen Ausführungsformen auch vorgesehen sein, dass das in dem Vorratstank flüssig vorgehaltene Gasgemisch nicht einem Verdampfer zugeführt wird, bevor es einem speziellen CO2-Verbraucher zugeführt wird, sofern dieser CO2-Verbraucher das CO2 bzw. das Gasgemisch in flüssiger Form benötigt. Hier kann dann beispielsweise gezielt in den Verbrauchern oder diesen separat zugeordnet ein Verdampfer vorgesehen sein.Storing the gas mixtures in liquid form reduces the space required for the storage tanks. It goes without saying that an evaporator is usually necessary for further use, since CO 2 consumers usually use CO 2 in gaseous form as part of gas mixtures. However, in some embodiments it can also be provided that the gas mixture held in liquid form in the storage tank is not fed to an evaporator before it is fed to a special CO 2 consumer, provided that this CO 2 consumer has the CO 2 or the gas mixture in liquid form Shape needed. Here, for example, an evaporator can be provided specifically in the consumers or separately assigned to them.
Weiterhin kann die Anlage wenigstens einen CO2-Verbraucher umfassen, der ausgebildet ist, Gasgemische mit einer CO2-Konzentration größer als der Grenzwert und/oder mit einer CO2-Konzentration unterhalb des Grenzwertes zu verwenden.Furthermore, the system can comprise at least one CO 2 consumer, which is designed to handle gas mixtures with a CO 2 concentration greater to be used as the limit value and / or with a CO 2 concentration below the limit value.
So kann gewährleistet werden, dass das bei den Gärprozessen anfallende CO2 auch innerhalb der Anlage weiterverwendet wird. This ensures that the CO 2 produced during the fermentation processes is also used within the plant.
Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, abhängig von der benötigen CO2-Konzentration des CO2-Verbrauchers ein Gasgemisch aus der ersten CO2-Aufbereitungsanlage und/oder der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage dem CO2-Verbraucher zuzuführen.The control unit may be formed, depending on the need to feed the CO 2 concentration of the CO 2 -Consumers -Verbrauchers CO 2 gas mixture from the first CO 2 concentration unit and / or the second CO 2 concentration unit.
Damit kann gezielt das für den jeweiligen CO2-Verbraucher benötigte Gasgemisch zugeführt werden. Insbesondere in dem Fall, in dem der CO2-Verbraucher nur auf ein Gasgemisch angewiesen ist, dessen CO2-Konzentrationen unterhalb des Grenzwertes liegt, kann die Steuereinheit etwa je nach Füllstand eines Vorratstanks ausgebildet sein, sowohl mittels der ersten als auch mittels der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage hergestelltes Gasgemisch diesem CO2-Verbraucher zuzuführen.In this way, the gas mixture required for the respective CO 2 consumer can be supplied in a targeted manner. In particular, in the case in which the CO 2 consumer is only dependent on a gas mixture whose CO 2 concentration is below the limit value, the control unit can be designed, for example, depending on the fill level of a storage tank, both by means of the first and the second CO 2 processing system produced gas mixture feed this CO 2 consumer.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste CO2-Aufbereitungsanlage mit einem stromab angeordneten Vorratstank zum Aufnehmen von durch die erste CO2-Aufbereitungsanlage bereitgestelltem CO2 verbunden ist, und wobei stromab des Vorratstanks ein CO2-Verbraucher angeordnet ist und wobei in einer Leitung zwischen dem Gärbehälter und der ersten CO2-Aufbereitungsanlage ein erstes Bypass-Ventil angeordnet ist und wobei zwischen dem Vorratstank und dem CO2-Verbraucher ein zweites Bypass-Ventil angeordnet ist, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, durch Ansteuern des ersten und zweiten Bypass-Ventils einen Gasfluss aus dem Gärbehälter entweder über die erste CO2-Aufbereitungsanlage und den Vorratstank dem CO2-Verbraucher zuzuführen, oder den Gasfluss dem CO2-Verbraucher über eine sich zwischen dem ersten und dem zweiten Bypass-Ventil erstreckende Bypass-Leitung zuzuführen.In one embodiment, it is provided that the first CO 2 concentration unit connected to a downstream arranged storage tank for receiving by the first CO 2 concentration unit provisioned CO 2, and wherein the supply tank downstream of a CO 2 -Consumers is arranged, and wherein in a Line between the fermentation tank and the first CO 2 processing system, a first bypass valve is arranged and a second bypass valve is arranged between the storage tank and the CO 2 consumer, the control unit being designed by controlling the first and second bypasses Valve to supply a gas flow from the fermentation tank either via the first CO 2 processing system and the storage tank to the CO 2 consumer, or to supply the gas flow to the CO 2 consumer via a bypass line extending between the first and the second bypass valve .
Es versteht sich, dass die Bypassleitung weder die erste CO2-Aufbereitungsanlage noch den ihr zugeordneten Vorratstank umfasst, sondern die Bypassleitung diese umgeht, das darin geführte Gasgemisch also weder der ersten CO2-Aufbereitungsanlage noch dem Vorratstank zugeführt wird, sondern direkt von dem ersten Bypassventil zu dem zweiten Bypassventil fließt, wobei das Vorsehen anderer Einrichtungen als der ersten CO2-Aufbereitungsanlage und dem Vorratstank in dieser Bypassleitung nicht ausgeschlossen ist.It goes without saying that the bypass line includes neither the first CO 2 processing system nor the storage tank assigned to it, but rather the bypass line bypasses it, i.e. the gas mixture contained therein is neither fed to the first CO 2 processing system nor to the storage tank, but directly from the first Bypass valve flows to the second bypass valve, the provision of devices other than the first CO 2 processing system and the storage tank in this bypass line not being excluded.
Mit dieser Ausführungsform kann vorteilhaft die Entkopplung der Herstellung des Gasgemisches mit der ersten CO2-Aufbereitungsanlage und die Verwendung dieses Gasgemisches in einem CO2-Verbraucher aufgehoben werden, was etwa auch den Betrieb eines optional vorgesehenen Verflüssigers und/oder Verdampfers zumindest zeitweise überflüssig machen kann, sodass mit dieser Ausführungsform effektiv Energie eingespart werden kann.With this embodiment, the decoupling of the production of the gas mixture with the first CO 2 processing system and the use of this gas mixture in a CO 2 consumer can advantageously be eliminated, which can also make the operation of an optionally provided condenser and / or evaporator superfluous at least temporarily so that this embodiment can effectively save energy.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung von während eines alkoholischen Gärprozesses entstehendem CO2 wird mit einer Anlage zur Durchführung einer alkoholischen Gärung durchgeführt, wobei die Anlage einen Gärbehälter, in dem die alkoholische Gärung erfolgt, eine Messeinrichtung zum Messen einer CO2-Konzentration eines während der alkoholischen Gärung entweichenden Gasgemisches und eine erste CO2-Aufbereitungsanlage und eine zweite CO2-Aufbereitungsanlage umfasst, wobei die erste CO2-Aufbereitungsanlage CO2 mit einer Eingangsreinheit, die kleiner als der Grenzwert ist, aufbereitet und wobei die zweite CO2-Aufbereitungsanlage CO2 mit einer Eingangsreinheit, die größer als der Grenzwert ist, aufbereitet, wobei die Anlage weiterhin eine Steuereinheit umfasst, die abhängig von einer von der Messeinrichtung gemessenen CO2-Konzentration ein stromauf der ersten und der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage angeordnetes Ventil steuert, um einen Gasfluss aus dem Gärbehälter zu der ersten CO2-Aufbereitungsanlage freizugeben, wenn die gemessene CO2-Konzentration unter dem Grenzwert liegt, und um einen Gasfluss aus dem Gärbehälter zu der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage freizugeben, wenn die gemessene CO2-Konzentration über dem Grenzwert liegt.The method according to the invention for processing CO 2 produced during an alcoholic fermentation process is carried out with a system for carrying out alcoholic fermentation, the system having a fermentation tank in which the alcoholic fermentation takes place, a measuring device for measuring a CO 2 concentration during the alcoholic fermentation Gas mixture escaping fermentation and a first CO 2 processing system and a second CO 2 processing system, the first CO 2 processing system processing CO 2 with an input purity that is less than the limit value, and the second CO 2 processing system CO 2 with an input unit that is greater than the limit value, wherein the system further comprises a control unit that controls a valve arranged upstream of the first and the second CO 2 processing system, depending on a CO 2 concentration measured by the measuring device, to open a Gas flow from the fermentation tank to to release the first CO 2 processing system when the measured CO 2 concentration is below the limit value, and to enable a gas flow from the fermentation tank to the second CO 2 processing system when the measured CO 2 concentration is above the limit value.
Dieses Verfahren erlaubt die Rückgewinnung des bei dem Gärprozess ohnehin anfallenden CO2 möglichst vollständig, was die ökologischen und finanziellen Belastungen reduziert. This process allows the CO 2 that is already produced during the fermentation process to be recovered as completely as possible, which reduces the ecological and financial burdens.
Es kann vorgesehen sein, dass der Grenzwert 90 % oder 95% oder 98% oder 99% oder 99,5% beträgt.It can be provided that the limit value is 90% or 95% or 98% or 99% or 99.5%.
Der Grenzwert kann beispielsweise abhängig von den Fähigkeiten der ersten und/oder zweiten CO2-Aufbereitungsanlage festgelegt werden und durch entsprechende Steuerung des Ventils kann sichergestellt werden, dass auch nur CO2, das die nötige Konzentration aufweist, den entsprechenden CO2-Aufbereitungsanlagen zugeführt wird.The limit value can, for example, be determined depending on the capabilities of the first and / or second CO 2 processing system and by appropriate control of the valve it can be ensured that only CO 2 that has the necessary concentration is fed to the corresponding CO 2 processing systems .
Es kann auch vorgesehen sein, dass, wenn kein stromab der CO2-Aufbereitungsanlagen angeordneter CO2-Verbraucher CO2 aus der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage benötigt, das von der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage aufbereitete CO2 einem stromab der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage angeordneten Vorratstank und/oder einem CO2-Verbraucher zugeführt wird, der von der ersten CO2-Aufbereitungsanlage aufbereitetes CO2 benötigt und/oder einem der ersten CO2-Aufbereitungsanlage zugeordneten Vorratstank zugeführt wird.It may also be envisaged that if there is no downstream of the CO 2 preparation plants arranged -Consumers CO 2 CO 2 concentration unit 2 required from the second CO, the CO 2 from the second concentration unit recycled CO 2 to a downstream of the second CO 2 - Processing system arranged storage tank and / or a CO 2 consumer is supplied, which requires and / or processed CO 2 by the first CO 2 processing system is fed to a storage tank assigned to the first CO 2 processing system.
Hiermit kann sichergestellt werden, dass das in der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage hergestellte Gasgemisch (was üblicherweise eine höhere Konzentration aufweisen wird, als das mit der ersten CO2-Aufbereitungsanlage aufbereitete Gasgemisch) nicht verschwendet wird.This can ensure that the gas mixture produced in the second CO 2 processing system (which will usually have a higher concentration than the gas mixture processed with the first CO 2 processing system) is not wasted.
Weiterhin kann der ersten CO2-Aufbereitungsanlage ein Vorratstank zum Aufnehmen von durch die erste CO2-Aufbereitungsanlage aufbereitetem CO2 zugeordnet sein und die Steuereinheit kann die erste CO2-Aufbereitungsanlage und den ihr zugeordneten Vorratstank mittels einer zwischen einem ersten, stromauf der ersten CO2-Aufbereitungsanlage angeordneten Bypass-Ventil und einem zweiten, stromab des Vorratstanks angeordneten Bypass-Ventil angeordneten Bypass-Leitung umgehen, wenn ein Bedarf an Gasgemisch mit einer CO2-Konzentration unter dem Grenzwert wenigstens gleich einer Erzeugungsrate des Gasgemisches mit einer CO2-Konzentration unter dem Grenzwert ist.May further the first CO 2 concentration unit, a storage tank for receiving by the first CO 2 concentration unit purified CO 2 be assigned and the control unit, the first CO 2 concentration unit and its associated storage tank by means of a first between a, upstream of the first CO 2 treatment system arranged bypass valve and a second bypass valve arranged downstream of the storage tank bypass line if a demand for gas mixture with a CO 2 concentration below the limit value is at least equal to a generation rate of the gas mixture with a CO 2 concentration is below the limit.
Damit kann für den Fall, dass der Bedarf an durch den Gärprozess anfallendem Gasgemisch genauso groß wie die Menge des anfallenden Gasgemisches ist, eine die Eigenschaften dieses Gasgemisches nur geringfügig verändernde Aufbereitung durch die erste CO2-Aufbereitungsanlage umgangen werden, sodass Energie eingespart werden kann.In this way, in the event that the demand for the gas mixture resulting from the fermentation process is just as great as the amount of the gas mixture that occurs, the properties of this gas mixture can only be treated slightly by the first CO 2 processing system, so that energy can be saved.
Ferner kann ein aus dem Gärbehälter stammendes Gasgemisch in der ersten und/oder der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage verflüssigt werden, bevor es einem der ersten und/oder zweiten CO2-Aufbereitungsanlage zugeordneten Vorratstank zugeführt wird, und wobei das aus einem Vorratstank entnommene Gasgemisch verdampft wird, bevor es einem CO2-Verbraucher zugeführt wird.Furthermore, a gas mixture originating from the fermentation tank can be liquefied in the first and / or the second CO 2 processing system before it is fed to a storage tank assigned to the first and / or second CO 2 processing system, and the gas mixture removed from a storage tank evaporates before it is fed to a CO 2 consumer.
Dies erleichtert die Zwischenlagerung der hergestellten Gasgemische.This facilitates the intermediate storage of the gas mixtures produced.
In einer weiteren Ausführungsform ist die zweite CO2-Aufbereitungsanlage ausgebildet, das aus dem Gärbehälter erhaltene Gasgemisch auf eine Verwendungsreinheit aufzubereiten, die größer ist als der Grenzwert.In a further embodiment, the second CO 2 processing system is designed to process the gas mixture obtained from the fermentation tank to a purity that is greater than the limit value.
Es kann auch vorgesehen sein, dass einem CO2-Verbraucher, der ein Gasgemisch mit einer CO2-Konzentration entsprechend einem Wert zwischen dem Grenzwert und der Verwendungsreinheit benötigt, Gas aus der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage zugeführt wird und einem CO2-Verbraucher, der ein Gasgemisch mit einer CO2-Konzentration kleiner als der Grenzwert benötigt, Gas aus der ersten und/oder der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage zugeführt wird.It can also be provided that a CO 2 consumer who needs a gas mixture with a CO 2 concentration corresponding to a value between the limit value and the purity of use is supplied with gas from the second CO 2 processing system and a CO 2 consumer, which requires a gas mixture with a CO 2 concentration lower than the limit value, gas is supplied from the first and / or the second CO 2 processing system.
Ein etwa notwendiges Ablassen des mit der zweiten CO2-Aufbereitungsanlage hergestellten Gasgemisches, etwa bei Erreichen des maximalen Füllstands des Vorratstanks, kann so vermieden werden.Any necessary discharge of the gas mixture produced with the second CO 2 processing system, for example when the storage tank has reached its maximum fill level, can thus be avoided.
FigurenlisteFigure list
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1 zeigt eine Anlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung1 shows a plant according to an embodiment of the invention
Ausführliche BeschreibungDetailed description
In der
Die bei der Bierherstellung ablaufenden Gärprozesse führen dabei zu unterschiedlich hohen Konzentrationen von CO2 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels. Dies hängt insbesondere von der Phase des Gärungsprozesses und von der Verstoffwechselung und den dabei zu einer bestimmten Zeit entstehenden Produkten ab.The fermentation processes that take place during beer production lead to different concentrations of CO 2 above the liquid level. This depends in particular on the phase of the fermentation process and on the metabolism and the products that are created at a certain time.
Erfindungsgemäß werden die Gasgemische durch eine irgendwie geartete, nicht weiter zu spezifizierende Verrohrung
Die Verrohrung
Diese Elemente können, müssen jedoch nicht zwangsläufig vorgesehen sein. Auch müssen nicht alle dieser genannten Vorrichtungen vorhanden sein. Beispielsweise kann auch nur ein Kompressor oder ein Trockner oder ein Reiniger vorgesehen sein.These elements can, but need not necessarily, be provided. It is also not necessary for all of these devices mentioned to be present. For example, only one compressor or one dryer or one cleaner can be provided.
In jedem Fall befindet sich stromab dieser optional vorgesehenen Elemente innerhalb der Verrohrung bzw. im Bereich der Verrohrung eine Messeinrichtung
Die hier festgestellte Konzentration wird als „Eingangsreinheit“ bezeichnet und kann beispielsweise im Bereich von 90 bis 99 % liegen.The concentration determined here is referred to as the “input purity” and can, for example, be in the range from 90 to 99%.
Die Messeinrichtung
Die Anlage
Abhängig von dem Resultat dieses Vergleichs kann dann die Steuereinheit
Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Messung der Konzentration des Gasgemisches mittels der Messeinrichtung
Übersteigt die CO2-Konzentration bzw. die Eingangsreinheit ausgehend von einem Anfangswert zu einer bestimmten Zeit dann den Grenzwert, kann die Steuereinheit ausgebildet sein, das Ventil
Die Verrohrung
Es ist jedoch besonders vorteilhaft, wenn zumindest die erste CO2-Aufbereitungseinrichtung keinen CO2-Stripper aufweist. Bei der Einrichtung
Stromab dieses Vorratstanks
In dem Vorratstank
Die Verrohrung
Stromab dieses Vorratstanks
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die so gewonnenen, verschieden konzentrierten Gasgemische aus den optional vorgesehenen Vorratstanks
Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der CO2-Verbraucher
Benötigt der CO2-Verbraucher
Der Verbraucher
Entsprechend dem eben beschriebenen Vorgang kann dann beispielsweise die Steuereinheit durch ein entsprechendes Signal des CO2-Verbrauchers
Abhängig davon, welche Konzentration das aus dem Gärbehälter
Dazu kann beispielsweise innerhalb der Verrohrung
Da der CO2-Verbraucher
Fallen das Entstehen des Gasgemisches beim Gärprozess innerhalb des Gärbehälters
Ist der Vorratstank
Um eine Vermischung der Gasgemische oder ein etwaigen Rückfluss im schlimmsten Fall zum CO2-Verbraucher
Um einen nicht beabsichtigten Rückfluss von durch die erste CO2-Aufbereitungsanlage aufbereitetem Gasgemisch bis zum CO2-Verbraucher
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die zweite CO2-Aufbereitungsanlage
Es kann vorgesehen sein, dass aus dem Vorratstank
So wird sichergestellt, dass auch im Vorratstank
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DE102020208021.6A DE102020208021A1 (en) | 2020-06-29 | 2020-06-29 | Plant for carrying out alcoholic fermentation and a method for processing carbon dioxide produced during an alcoholic fermentation process |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US12091646B2 (en) * | 2022-11-04 | 2024-09-17 | Fermentation Technology Services | Methods for moisture removal and pest control of grains |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010207727A (en) | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Mitsubishi Heavy Industries Mechatronics Systems Ltd | Apparatus and method for purifying gas |
-
2020
- 2020-06-29 DE DE102020208021.6A patent/DE102020208021A1/en not_active Withdrawn
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