用于加熱用于飲料生產(chǎn)的可發(fā)酵原料的裝置和方法
【專利說明】用于加熱用于飲料生產(chǎn)的可發(fā)酵原料的裝置和方法
[0001]本發(fā)明涉及分別根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求8的前序部分用于加熱用于飲料生產(chǎn)的可發(fā)酵原料的裝置和方法。
[0002]現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)描述了用于加熱釀造麥芽漿(Maische)的裝置，所述裝置公開在文件AT 390 266 B中。在此裝置中，通過位于燃燒室內(nèi)的規(guī)則卷繞的(螺旋狀)管形成管線。所述管線與熱源以傳熱接觸連接，由此加熱流過所述管線的釀造麥芽漿。該類裝置也稱作所謂的“外部鍋爐”。在諸如參考文件AT 390 266 B描述的裝置中，可以在短時間內(nèi)用比較高的溫度溫和地加熱任意的可發(fā)酵流體。
[0003]由于有些國家法律禁止使用氣體或油燃燒器，所以存在創(chuàng)造對用于加熱釀造麥芽漿的已知裝置生態(tài)且經(jīng)濟(jì)合理的替代方案的需要。
[0004]本發(fā)明的用于加熱用于飲料生產(chǎn)的可發(fā)酵原料的裝置具有傳熱介質(zhì)循環(huán)，其中傳熱介質(zhì)在第一流動方向上經(jīng)由用于儲存/放出熱的儲熱裝置，用于加熱所述傳熱介質(zhì)的加熱介質(zhì)，和放熱室輸送，在放熱室中所述熱由所述傳熱介質(zhì)傳遞至在管線中流動的所述可發(fā)酵原料。
[0005]本發(fā)明使得可以通過加熱介質(zhì)進(jìn)一步將熱施加到已經(jīng)由儲熱裝置施加有熱的傳熱介質(zhì)上，以便將所述放熱室中的總的熱放到所述管線中流動的所述可發(fā)酵原料上。也可以僅僅輸送取自所述儲熱裝置的熱，由此實現(xiàn)各種不同的加熱步驟。當(dāng)所述可發(fā)酵原料的加熱過程完成時，所述儲熱裝置可以用供應(yīng)到所述傳熱介質(zhì)的加熱介質(zhì)的熱部分或完全再充填。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的可發(fā)酵原料可以是含有至少一種可發(fā)酵物質(zhì)的多種物質(zhì)的混合物或純物質(zhì)。在本發(fā)明的含義中，可發(fā)酵物質(zhì)是可以分別在厭氧和/或有氧條件下通過微生物，如酵母和細(xì)菌，作為能量源和作為碳源利用的化合物。特別地，這包括單糖、二糖和多糖。特別優(yōu)選的可發(fā)酵原料是含有果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖(麥芽糖)或淀粉中的至少一種或它們的降解產(chǎn)物之一的那些。特別地，這包括用于制備啤酒的原料諸如麥芽漿、啤酒麥芽汁、衍生的后產(chǎn)物(副產(chǎn)物)、溶解在水中的生果實(Rohfruechte)(如稻或玉米)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，所述傳熱介質(zhì)在所述傳熱介質(zhì)循環(huán)中的流動方向可以逆轉(zhuǎn)為第二流動方向用于充填所述儲熱裝置。
[0008]這是特別有利的，因為所述加熱的傳熱介質(zhì)會覆蓋更短的距離，這降低了熱損耗。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，所述傳熱介質(zhì)循環(huán)可以包含旁路管線，其分流所述放熱室且通過它在所述儲熱裝置充填過程中輸送所述傳熱介質(zhì)。
[0010]在此情況下，由于所述傳熱介質(zhì)不必經(jīng)由放熱室傳導(dǎo)，可以具有能量更有利且更短的充填操作。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，所述傳熱介質(zhì)的輸送可以經(jīng)由栗進(jìn)行，其在非激活的狀態(tài)下阻止了所述傳熱介質(zhì)的通過量。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，所述傳熱介質(zhì)在所述第一流動方向上的輸送可以通過裝在分流所述放熱室的旁路管線外側(cè)的栗進(jìn)行，而所述傳熱介質(zhì)在第二流動方向上的輸送可以通過裝在分流所述放熱室的旁路管線中的栗進(jìn)行。由于每個栗均如此構(gòu)造，使得在栗的非激活狀態(tài)下阻止了所述傳熱介質(zhì)的通過量，所述栗的此設(shè)置確保了所述傳熱介質(zhì)分別經(jīng)由最短的線路一方面輸送到所述放熱室，另一方面，輸送到所述儲熱裝置。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，所述儲熱裝置可以作為潛儲熱裝置形成，其中在潛熱裝置中可以發(fā)生由所述傳熱介質(zhì)向相變材料的熱傳遞或反之亦然。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，可以使用石蠟或鹽作為相變材料，其中所述優(yōu)選的冷凝溫度為1300C _50°C，和所述重結(jié)晶溫度為130°C _120°C。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，所述加熱介質(zhì)可以構(gòu)造為電加熱。另外，所述傳熱介質(zhì)可以為導(dǎo)熱油。
[0016]作為電加熱的構(gòu)造使其可以滿足法定條件，例如在其中禁止使用氣體或油燃燒器的情況下。導(dǎo)熱油的使用可以是特別有利的，因為導(dǎo)熱油例如可以通過電加熱部件加熱，由此在發(fā)電合適(風(fēng)電、太陽能電、水電)情況下，避免了環(huán)境廢氣污染。另外，導(dǎo)熱油可以用于更高的溫度范圍而不改變其聚集狀態(tài)或壓力，因為其沸點溫度在環(huán)境壓力下大于300°C。因此，導(dǎo)熱油可以在高達(dá)300°C的溫度范圍內(nèi)使用，此外，導(dǎo)熱油的能量效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于例如水或蒸氣/蒸汽。根據(jù)本發(fā)明用于加熱用于飲料生產(chǎn)的可發(fā)酵原料的方法，包括如下步驟:
[0017]-將所述可發(fā)酵原料輸送通過穿過放熱室的管線，
[0018]-傳熱介質(zhì)在第一流動方向上在循環(huán)中經(jīng)由用于儲存/放出熱的儲熱裝置輸送，用于加熱所述傳熱介質(zhì)的加熱介質(zhì)，和放熱室，其中所述熱由所述傳熱介質(zhì)傳遞至在管線中流動的所述可發(fā)酵原料。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，所述儲熱裝置在其部分或完全排放之后可以通過逆轉(zhuǎn)所述傳熱介質(zhì)的流動方向在第二流動方向上重新充填。
[0020]本發(fā)明其它的優(yōu)點由下面目前優(yōu)選的實施方案的描述變得顯而易見，此描述與所述附圖一起考慮。
[0021]在所述附圖中，
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案根據(jù)本發(fā)明用于加熱用于飲料生產(chǎn)的可發(fā)酵原料的裝置的示意圖；
[0023]圖2是在其中加熱用于飲料生產(chǎn)的可發(fā)酵原料的儲熱裝置排放過程的示意圖；
[0024]圖3是所述儲熱裝置的充填過程的示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明優(yōu)選的實施方案的替代方案。
[0026]本發(fā)明優(yōu)選的實施方案通過圖1-3描述。在所述實施方案的描述中，使用麥芽漿和/或麥芽汁作為用于飲料生產(chǎn)的所述可發(fā)酵原料的實例。
[0027]用于加熱用于飲料生產(chǎn)的可發(fā)酵原料的本發(fā)明的裝置基本上由循環(huán)107組成，其中導(dǎo)熱油作為根據(jù)本發(fā)明的傳熱介質(zhì)的實例輸送。儲熱裝置(也稱為“潛儲存裝置”)105，電加熱器(也稱為“熱電加熱”)111和放熱室103 (優(yōu)選構(gòu)造為外部鍋爐)在所述循環(huán)107中順時針設(shè)置。
[0028]根據(jù)所述實施方案，所述儲熱裝置105通過多個管束儲存裝置形成，其用石蠟作為相變材料填充和并聯(lián)連接。
[0029]所述電加熱器111用于加熱流過其中的所述導(dǎo)熱油。所述加熱的導(dǎo)熱油在放熱室103中向管線101中流動的麥芽漿或麥芽汁放出它的熱，在其過程中冷卻下來。在已經(jīng)流過所述放熱室之后，所述導(dǎo)熱油流回所述儲熱裝置105。在此第一流動方向上(圖中順時針)導(dǎo)熱油的流動通過栗115實現(xiàn)，根據(jù)所述實施方案，其在所述第一流動方向上設(shè)置在所述放熱室103上游和用作排放栗(用于排放所述儲熱裝置105)。
[0030]相應(yīng)地，在所述儲熱裝置105充填的情況下可以加熱流過所述儲熱裝置105的導(dǎo)熱油，以在所述電加熱器111中進(jìn)一步加熱所述已經(jīng)加熱的導(dǎo)熱油和在所述放熱室103中放出熱至麥芽漿或麥芽汁，由此將它們加熱。
[0031]在此情況下，也可以使所述導(dǎo)熱油傳導(dǎo)穿過所述電加熱器而不將其激活。相應(yīng)地，在此情況下，所述導(dǎo)熱油僅僅輸送由所述儲熱裝置105移除的熱。
[0032]另外，根據(jù)所述實施方案用于加熱麥芽漿或麥芽汁的裝置配置了旁路管線107b用于分流所述放熱室103。在所述旁路管線107b中裝有以與栗115相對的方向栗送所述導(dǎo)熱油的栗117。
[0033]在所述麥芽漿或麥芽汁的加熱過程終止之后，根據(jù)本發(fā)明通過斷開所述栗115 (也稱為排放栗)和通過開啟所述栗117 (也稱為充填栗)，所述導(dǎo)熱油在所述導(dǎo)熱油循環(huán)107中的流動方向可以逆轉(zhuǎn)為第二流動方向。這樣，此時在所述第二流動方向上(圖中逆時針)輸送的所述導(dǎo)熱油可以通過所述電加熱器111輸送和可以在其中被加熱，以便然后通過所述儲熱裝置105輸送，其中它接著重新將通過電加熱器111吸收的熱釋放到作為相變材料的石蠟，以便重新充填所述儲熱裝置105。
[0034]圖2示意性示出了所述儲熱裝置105的排放過程或在管線101中輸送的用于飲料生產(chǎn)的所述可加熱原料的加熱過程。在圖2中，白色箭頭標(biāo)記了所述導(dǎo)熱油在所述導(dǎo)熱油循環(huán)107中的流動方向。所述加熱的導(dǎo)熱油在所述儲熱裝置105與所述放熱室101之間的管線中輸送。這里，應(yīng)當(dāng)注意的是，通過由儲熱裝置105排放的熱加熱的所述導(dǎo)熱油可以在流過所述電加熱器111期間進(jìn)一步被加熱以便滿足對于熱的峰值需求，但是這不是絕對必需的。
[0035]所述加熱的導(dǎo)熱油接著通過排放栗103的運行進(jìn)一步輸送到所述放熱室103，其中所述熱由所述加熱的導(dǎo)熱油釋放到管線101中流動的麥芽漿或麥芽汁。所述冷卻下來的導(dǎo)熱油接著在所述管線中在第一流動方向上(圖中順時針)在下游由所述放熱室103流向所述儲熱裝置105。
[0036]圖3示意性示出了所述儲熱裝置105的充填過程，其在不要求向所述管線101中流動的用于飲料生產(chǎn)的原料放熱時進(jìn)行。當(dāng)所述加熱的用于飲料生產(chǎn)的原料例如在過濾過程中再次冷卻下來時，或者當(dāng)所述飲料生產(chǎn)完全停歇時，情況可能例如就是如此。在此情況下，所述冷卻下來的導(dǎo)熱油由所述儲熱裝置105通過充填栗117在所述第二流動方向上(圖中逆時針)穿過所述旁路管線107b栗送至所述電加熱器111，其中所述導(dǎo)熱油被加熱。所述加熱的導(dǎo)熱油從所述電加熱器111傳導(dǎo)至所述儲存裝置105，其中它向用作相變材料的石蠟放出熱以便使其液化。在所述石蠟完全液化后，所述儲熱裝置105被完全充填。
[0037]優(yōu)選地使用葉輪栗或齒輪栗作為栗115、117，其確保了每轉(zhuǎn)固定的限定液體通過量，和另一方面，當(dāng)在斷開狀態(tài)時，不允許所述導(dǎo)熱油由于例如壓力差流過。在所述儲存裝置105和所述充填系統(tǒng)(加熱器111)的區(qū)域中可以有兩個流動方向，在所述排放系統(tǒng)(放熱室101或外部鍋爐)的區(qū)域中僅僅一個流動方向。
[0038]優(yōu)選地，所述儲熱裝置以直立位裝配，其中其高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其寬度和深度或其直徑。管道束基本上平行于垂直軸設(shè)置。
[0039]進(jìn)行充填時(例如過夜)，所述充填栗117激活；它將所述冷的導(dǎo)熱油從所述潛儲熱裝置(多個潛儲熱裝置)105的底部移除，當(dāng)流過所述熱電附加加熱器111時加熱所述冷的導(dǎo)熱油并將所述熱的導(dǎo)熱油傳導(dǎo)回所述潛儲熱裝置105的頂部。所述潛儲熱裝置105由頂部至底部充填。在此功能下，所述排放栗不在運行，和由于其結(jié)構(gòu)設(shè)計，防止了穿過所述外部鍋爐103的不希望的流動。
[0040]當(dāng)進(jìn)行排放時，在使用或沒有所述熱電