一种饮料生产系统的制作方法

本发明涉及一种饮料生产系统，例如啤酒厂，在该系统中，使用专门为生产冰水而提供的冰水冷却装置来生产冰水。

背景技术：

1、在饮料生产中，有不同的加热和冷却过程，由于相关的能源消耗，这是一个重要的成本因素。在啤酒厂，制冷是最大的受电消耗器之一，约占40％，有时甚至高达55％。仅麦芽汁冷却就能消耗制冷需求三分之一以上的电力。

2、特别是，必须为不同的消耗器和不同的冷却过程保留冷水或冰水。例如，啤酒厂需要温度在10℃至30℃之间的冷水和温度在2℃至5℃之间的冰水。特别是提供体积相对较大的冰水，成本非常高。

3、为了产生冷却，例如用于产生冰水，在现有技术中提供中央制冷系统，例如在啤酒厂中为麦芽汁冷却器、原酿啤酒冷却器、啤酒过滤前的啤酒冷冻器、二氧化碳回收系统、发酵罐、储存罐、压力罐等提供冷却。因此，该中央制冷系统必须在不同的温度水平上向不同的消耗器提供制冷，其设计必须达到所需的最低温度，并且必须保证中央制冷系统能够保证最大的制冷需求，同时考虑到个别消耗器的需求重叠，并具有适当的安全缓冲。由于中央制冷系统必须满足消耗器的各种要求，特别是在制冷系统的部分负载运行期间，可实现的利用率或功率系数或功率指数相对较低，例如，eer(能效比＝制冷流量与驱动功率的比率)<3.5。cop(绩效系数)也经常被口语化，而不是eer。此外，中央制冷系统产生的制冷必须通过相对较远的距离输送到最多样化的消耗器，这导致管道耗费(例如管道、隔热层、管线)很高。这也意味着更高的维护耗费(例如阀门、密封件)和更高的能量损失。

4、因此，与现有技术相比，本发明的目的是使制冷，特别是在饮料生产系统，特别是啤酒厂中提供冰水更有效、更经济、更不含二氧化碳。

技术实现思路

1、上述目的通过提供用于饮料生产，特别是啤酒生产的系统来实现，该系统包括用于将至少一种介质(例如，诸如乙二醇的制冷载体或诸如发酵罐的消耗器)冷却到最低第一温度的第一冷却装置，以及专门用于通过将水冷却到最低第二温度来产生冰水的(关于其冷却功能)的第二冷却装置。第二个温度高于第一个温度(例如，第二个温度在3℃至10℃的范围内，第一个最低温度在-3℃至-10℃的范围内)。第二冷却装置(冰水冷却装置)与第一冷却装置分开设计。第一冷却装置(作为类似于现有技术中的中央冷却装置的中央冷却装置)可以直接向所有制冷消耗器提供制冷介质，但在适用的情况下(与现有技术中提供的不同)，需要冰水的制冷消耗器除外。系统中所需的冰水总是使用根据本发明提供的单独的第二冷却装置来产生(即使冰水的预冷却可以通过第一冷却装置提供的冷却直接或间接进行；另见下面的说明)。

2、根据本发明提供的用于生产冰水(具有上述第二温度的最小值)的第二冷却装置可以非常精确地用于从冷水(例如淡水、酿造水或工业用水)生产冰水，例如，冷水可以在系统的整个运行寿命期间以明确规定的温度供应，并且仅用于这种冰水生产。因此，可以实现专门用于冰水生产的第二冷却装置的高利用率(eseer＝欧洲季节性能源效率比)，例如，eer大于6或7。此外，该第二冷却装置可以布置在冰水消耗器或储存冰水的水箱附近(另见下文的说明)，以便在通过管道输送冰水时能够保持相对较低的管道耗费和相关的能量损失。此外，通过在冰水消耗器或储存冰水的水箱附近布置第二冷却装置，可能需要的制冷剂(如nh3)或制冷载体(如乙二醇)的数量可以保持在较低水平，这反过来降低了购置、维护和安全成本。

3、第一制冷装置可以是或包括制冷系统，特别是压缩式制冷系统或吸收式制冷系统。第二冷却装置可以是或包括制冷系统，特别是压缩式制冷系统或吸收式制冷系统，或热泵。第一冷却装置和第二冷却装置可以设计成直接冷却，即没有用于制冷载体介质的中间回路，或者通过用于制冷载体介质的中间回路间接冷却。

4、根据进一步的改进方案，系统包括用于储存在第二冷却装置中产生的冰水的冰水箱，第二冷却装置至少部分地(即冷却产生部分)布置在距离冰水箱不超过10m-50m的距离上。

5、此外，该系统可以包括用于储存冷水(例如，温度在10℃至20℃或30℃或最大40℃)的冷水箱，其中冷水箱以这样一种方式连接到第二冷却装置，使得来自第二冷却装置的废热和耗散的驱动能量例如通过热交换器(冷凝器)供应到储存在冷水箱中的冷水。因此，用于产生冰水的能量至少不会完全损失，而是大部分暂时储存在冷水箱的一个(通常是上部)部分区域，并在系统中进一步使用。此外，用于供应待冷却到冰水温度的水的冷水箱可以连接到第二冷却装置。

6、冷水箱和冰水箱可以是两个独立的水箱，也可以是同一个水箱(即冰水箱和冷水箱的组合)。在这个水箱里，最冷的水(冰水)储存在下面，而在上面的几个部分里，热水(冷水)储存在几个部分区域里。第二冷却装置的上述废热和耗散的驱动能量可供给冰水箱和冷水箱组合的上部部分区域(例如，最上部的部分区域)。与储存冷水或冰水的两个单独的水箱相比，使用一个组合的冰水箱可以减少提供冷水和冰水的空间，设备耗费和维护耗费，从而减少提供冷水和冰水的成本。

7、还可提供第二冷却装置向位于冰水箱或冰水箱和冷水箱组合的(下)部部分区域的热交换器(可视为第二冷却装置的一部分)提供制冷载体或制冷剂，以便至少部分冰水在冰水箱或冰水箱和冷水箱组合的内部产生。

8、在环境方面，优选地提供用于至少第二冷却装置的电驱动电源供应的可再生能源发电系统，该第二冷却装置特别可包括光伏系统和/或风力系统和/或热电联产装置。

9、此外，从环境和能源的角度来看，为系统配备特别包括热交换器的回热冷却装置可能是有利的，该回热冷却装置被设计成用于回热(预)冷却水，该水随后被第二冷却装置进一步冷却到冰水温度。

10、本发明的系统可以是啤酒厂。在啤酒厂中，冷却过程的能源消耗问题特别重要，因此，通过提供专门设计用于生产冰水的第二冷却装置来节省能源可能被证明对啤酒厂特别有利。

11、在啤酒厂，啤酒在相对较低的温度下储存在发酵罐和/或储存罐中(例如，在3℃和-2℃的范围内)，最后在相对较低的温度下过滤(可能低于储存温度)。一些啤酒厂在过滤之前将啤酒进一步冷却(例如在-1℃和-3℃的范围内)，以便通过沉淀冷混浊物质来增加啤酒的胶体稳定性。相对较低的温度可以通过使用第一个冷却装置来实现。在相对较低温度下储存和/或过滤的啤酒的帮助下，为了进一步节约能源，可以预冷需要通过第二冷却装置冷却到冰水温度的水。因此，根据进一步的改进方案，作为啤酒厂的系统继续包括用于储存啤酒的发酵罐和/或储存罐，以及可选的用于过滤先前储存在发酵罐和/或储存罐中的啤酒的过滤装置，以及用于将储存温度下的啤酒从发酵罐和/或储存罐并且/或者将过滤温度下的啤酒作为制冷载体从过滤装置输送到上述回热冷却装置的第一输送装置。第一输送装置，以及下文所述的第二、第三和第四输送装置，可以包括管道或管道和泵。而不是泵，介质也可以通过压力梯度输送。

12、根据进一步的改进方案，作为啤酒厂的系统可包括：

13、热消耗器，特别是捣碎容器或精炼麦芽汁加热器；

14、热水消耗器(热水用户)，特别是捣碎容器或精炼装置，例如精炼桶或捣碎过滤器；

15、麦芽汁冷却器，

16、第二输送装置，用于将第二冷却装置产生的冰水(例如，用于将由第二冷却装置产生并分别储存在冰水箱和冰水箱组合中的冰水)输送到用于冷却麦芽汁的麦芽汁冷却器；和

17、第三输送装置，用于将在麦芽汁冷却器中加热的冰水输送到热消耗器(或可选的蓄热器)或热水消耗器(或可选的热水罐)。

18、作为麦芽汁冷却器的替代或附加，可以提供用于冷却麦芽汁的糖浆冷却器。

19、因此，不仅第二冷却装置的废热和耗散的驱动能量，而且麦芽汁冷却(糖浆冷却)产生的热量都可以进一步利用。由第二冷却装置的废热和耗散的驱动能量加热的冷水箱或组合的冰水箱和冷水箱中的冷水可以通过第四输送装置输送到热水消耗器，因此需要较少的热水来达到所需的温度，例如在捣碎和洗出过程中。

20、上述分别存储在冷水箱或组合的冰水箱和冷水箱中的冷水或加热的冷水可以供给第一装置(例如，用于在该装置中消耗或用于冷却由该装置处理/供应的介质)，其中第一装置可以包括热交换器，特别是麦汁预冷器、捣碎器、水混合器、磨碎机、捣碎器过滤器、精炼桶、麦芽汁盘、水脱气装置、洗瓶机或清洗系统。原则上，第一装置可以是连接到啤酒厂或饮料生产和/或饮料灌装系统的罐的任何冷水消耗器。

21、储存在冰水箱或组合冰水箱和冷水箱中的上述冰水可用于例如啤酒厂中的麦芽汁冷却或糖浆冷却。例如，在组合冰水箱和冷水箱的下部部分区域(冰水区域)中，可以提供足够冷却麦芽汁的冰水体积，该冰水体积至少(例如精确地)一个麦芽汁或至少(例如精确地或最大地)一个半、两个或三个麦芽汁。根据另一种替代方案，在至少一个或至少一个半的麦芽汁冷却开始时(或最多一个半的麦芽汁或最多三个麦芽汁)，冷却至少一个或至少一个半的麦芽汁所需的冰水体积的一部分可以存在于冰水箱和冷水箱中，其余所需的部分可以在麦芽汁冷却过程中产生。例如，允许以均匀负载运行第二冷却装置。根据另一种替代方案，在麦芽汁冷却开始时，单次酿造或多次酿造所需的全部体积的冰水已经存在。

22、在用冰水冷却麦芽汁或糖浆之前，麦芽汁(在麦芽汁冷却器的第一级)或糖浆可以用另一种制冷载体预冷，该制冷载体在通过麦芽汁或糖浆冷却加热后，或在必要时在储能罐中临时储存后，可以供应给上述热消耗器或热水消耗器(另见下面的详细说明)。

23、此外，控制/调节装置可以分别控制/调节/监测冷水箱和冰水箱或组合冰水箱和冷水箱中的冷水量和冰水量，特别是为了相应地控制/调节用于产生冰水的第二冷却装置，该第二冷却装置只需冷却所需的体积。通常，可以提供控制/调节第一冷却装置和第二冷却装置的操作的控制/调节装置。

24、在上述实施方式中，虽然第二冷却装置被设计成专门用于将水冷却到高于第一温度的最低第二温度，但第二冷却装置可被设计成专门用于将介质冷却到低于第一温度的最低第二温度。在这种情况下，第二冷却装置也可以独立于第一冷却装置进行优化配置，从而可以实现高利用率。因此，进一步提供一种用于饮料生产，特别是啤酒生产的系统，具有第一冷却装置，其被设计成将至少第一介质冷却到最低第一温度，以及第二冷却装置，其被设计成仅将第二介质冷却到最低第二温度，该第二冷却装置低于第一温度，并且与第一冷却装置分开设计。在本实施方式中，第一冷却装置可设置为产生冰水，第二冷却装置可设置为向系统的消耗器提供制冷，该消耗器将在系统内提供最大的制冷，即最低温度的介质。根据进一步的实施方式，在适合该系统的情况下，可以实现上述特征组合。

25、此外，提供了一种提供用于饮料生产特别是啤酒生产的冰水的方法，其包括以下步骤：将具有冷水温度的冷水供应给专门用于生产冰水的冷却装置，以及通过专门用于生产冰水的冷却装置将所供应的冷水冷却到低于冷水温度的冰水温度以生产冰水。该方法可以借助本发明系统的上述所有示例以及本发明系统的以下实施方式来实施。