Dispositivo y procedimiento para la recuperación de energía.

Dispositivo para la recuperación de energía del mosto caliente o macerado caliente, para una fábrica de cerveza con un aparato intercambiador de calor

(1, 100) para un portador de calor W, que está configurado de manera que bajo el enfriamiento del mosto o macerado se puede calentar el portador de calor W, en el que

al menos un consumidor de calor (6, 7, 60, 70, 80) de la cervecería se puede calentar con este portador de calor W, y

el portador de calor W enfriado en el calentamiento del consumidor de calor se le puede suministrar de nuevo al primer aparato intercambiador de calor (1, 100) en el circuito K.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/007890.

Solicitante: KRONES AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: BÖHMERWALDSTRASSE 5 93073 NEUTRAUBLING ALEMANIA.

Inventor/es: KAMMERLOHER, HELMUT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA... > F28D20/00 (Aparatos o plantas de acumulación de calor en general (especialmente adaptadas para aplicaciones particulares, ver los grupos apropiados, p. ej. F24D 15/02 ); Aparatos cambiadores de calor regenerativos no cubiertos por los grupos F28D 17/00 ó F28D 19/00)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE;... > FABRICACION DE CERVEZA (limpieza de materias primas... > Preparación del mosto (extracto de malta C12C 1/18) > C12C7/06 (Aparatos de malteado)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE;... > FABRICACION DE CERVEZA (limpieza de materias primas... > C12C13/00 (Aparatos de cervecería no cubiertos por uno solo de los grupos C12C 1/00 - C12C 12/04)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE;... > FABRICACION DE CERVEZA (limpieza de materias primas... > Preparación del mosto (extracto de malta C12C 1/18) > C12C7/22 (Procesos o aparatos destinados al ahorro o la recuperación de energía)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE;... > FABRICACION DE CERVEZA (limpieza de materias primas... > Preparación del mosto (extracto de malta C12C 1/18) > C12C7/26 (Enfriamiento del mosto de cerveza; Clarificación del mosto de cerveza durante o después del enfriamiento)

PDF original: ES-2530452_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo y procedimiento para la recuperación de energía

La invención se refiere a un dispositivo y un procedimiento para la recuperación de energía del mosto caliente o del macerado caliente para una fabrica de cerveza.

El documento DE 43 4 975 C1 ya muestra un procedimiento para la cocción discontinua del macerado y mosto en la producción de cerveza. En este caso se usa un intercambiador de calor que a través de los vapores densos generados en la cocción del mosto calienta un agente calefactor, el cual calienta de nuevo un consumidor de calor a través de una calefacción. El agente calefactor se reconduce y dirige nuevamente al intercambiador de calor a través de un depósito. Este documento también muestra otro intercambiador de calor que enfría el mosto. No obstante, el portador de calor que se calienta a través de este intercambiador de calor no se suministra de nuevo en el circuito a través de una admisión correspondiente del intercambiador de calor.

Para la elaboración de cerveza se necesitan cantidades elevadas de energía. Para ello principalmente se usa y desvaloriza energía primaria, con aparición simultánea de CO2. En particular son necesarias grandes cantidades de energía para el proceso de macerado, así como el proceso de cocción de mosto.

Para reducir el uso de energía primaria en el pasado ya se ha intentado recuperar la energía y usarla de nuevo en otros lugares en el proceso. Un ejemplo importante es aquí la recuperación de la energía de los vapores que se produce durante la cocción del mosto. Ésta se usa luego en la siguiente cocción de nuevo para el precalentamiento del mosto.

Después del tratamiento térmico, p. ej. cocción del mosto, éste tiene una temperatura máxima y se enfría entonces a la temperatura de ajuste (p. ej. < 15 °C). Para ello se usan distintos aparatos y sistemas. El enfriamiento del mosto caliente a la temperatura de ajuste se puede realizar a través de intercambiadores de calor de placas, calentándose entonces el agua fresca, o agua fresca (agua helada) enfriada a p. ej. 6 °C, a preferentemente 75 a 88 °C. El agua calentada se utiliza entonces por ejemplo en el depósito de agua para cerveza para el uso posterior, por ejemplo para el macerado o lavado.

El agua para cerveza caliente generada en el enfriamiento del mosto aquí descrito sobrepasa en muchos casos la necesidad de agua caliente de toda una cervecería. En particular en regiones más calientes o hacia la mitad o al final de la semana de producción se produce un claro exceso de agua caliente en el depósito de agua para cerveza. Con frecuencia en este depósito de agua para cerveza hay tanta energía que el agua caliente se debe desechar a través del sumidero. Si no se puede o debe derivar una gran cantidad de agua caliente a través del canal, la cantidad de agua caliente generada durante el enfriamiento del mosto se reduce (enfría) mediante el uso de un refrigerador con un elevado uso de energía (sobre todo energía eléctrica). Así no es sorprendente que la instalación de refrigeración constituya aproximadamente el 4% y más de la necesidad de corriente total de una cervecería. En resumen se puede decir que en los procedimientos conocidos se destruyen recursos valiosos por la sobreproducción de agua caliente en parte masiva y el elevado coste energético y técnico en instalaciones necesario para la eliminación. Dado que el exceso de agua caliente sólo se puede evacuar con un elevado uso de energía y/o la destrucción de una cantidad de calor enorme con consumo simultáneo de agua fresca. Los procedimiento conocidos presentan así grandes carencias en eficiencia energética y respeto al medio ambiente.

Las mayores cantidades de granos crudos o de macerado cocido o cantidades de macerado mantenidas calientes contienen con frecuencia una cantidad de energía elevada que no se usa o se debe evacuar.

Partiendo de ello la presente invención tiene el objetivo de mejorar el balance energético en una cervecería, y en particular en el proceso de la sala de cocción.

Según la invención este objetivo se consigue por las características de las reivindicaciones 1 y 1.

Con la ayuda de la presente invención se puede quitar y recuperar eficazmente la energía excedente de los medios tratados térmicamente, como p. ej. la energía térmica que se produce en el enfriamiento del mosto a la temperatura de ajuste. La cantidad de energía que se libera en el enfriamiento del mosto se puede usar al menos parcialmente de manera eficaz para el calentamiento de uno o varios consumidores de calor. Por consiguiente para el calentamiento del consumidor de calor, por ejemplo de un dispositivo calefactor de un aparato de macerado, no se debe usar o sólo una fracción muy pequeña de energía primaria. Esto significa que en todo el proceso de la sala de cocción se puede ahorrar adicionalmente aproximadamente hasta el 4% de energía primaria y simultáneamente se puede impedir un exceso de agua para cerveza caliente. Es decir, que p. ej. la cantidad de calor que es necesaria para calentar un consumidor de calor se puede cubrir al menos hasta el 6% (hasta el 1%) por la cantidad de calor obtenida en el primer aparato intercambiador de calor durante el enfriamiento del medio caliente.

El dispositivo según la invención tiene además la ventaja de que aquí la energía noble (la parte superior de la energía total referido a la temperatura) se quita a través de un circuito de portador de calor separado. Es decir, en el caso del

agua usada habitualmente como portador de calor al sistema no se le suministran constantemente nuevos minerales, por lo que se impide eficazmente el depósito de los mismos o la calcificación. También es ventajoso por motivos higiénicos en alimentos que se separe el circuito de agua caliente o agua para cerveza y el circuito de portador de calor o medio calefactor.

Mediante el circuito de portador de calor cerrado se suprime la alimentación posterior de agua fresca, lo que disminuye tanto los costes de agua como también de eliminación de desechos y además es respetuoso con el medio ambiente.

La energía acumulada en el mosto caliente se puede usar así eficazmente para el calentamiento del portador de calor a un nivel de temperatura elevado. El dispositivo se puede integrar muy fácilmente en sistemas ya existentes, aun cuando trabajen con otros medios portadores de calor (p. ej. cervecerías operadas por vapor), y se puede reequipar de forma sencilla. Mediante el recuperador de energía descrito arriba se puede llevar el portador de calor de nuevo a una temperatura suficientemente elevada para el calentamiento del consumidor de calor, después de que el portador de calor se ha enfriado en el consumidor de calor, p. ej. el aparato calefactor, en una medida suficiente.

El primer aparato intercambiador de calor está previsto en este caso en la dirección del proceso después de un aparato para el calentamiento o cocción o mantenimiento caliente del mosto o macerado.

Ventajosamente el portador de calor se lleva en el primer aparato intercambiador de calor a un nivel de temperatura elevado, p. ej. T1 > 85 °C, en particular T1 > 9 °C. Estas temperaturas posibilitan un calentamiento de los consumidores de calor con el portador de calor, también sin entrada adicional directa o indirecta de calor por energía primaria.

Según una forma de realización preferida, en el enfriamiento p. ej. del mosto a la temperatura de ajuste se utiliza no sólo un primer aparato intercambiador de calor, sino que se usa un segundo aparato intercambiador de calor, el cual está configurado de manera que bajo el enfriamiento del mosto o del macerado se puede calentar agua a una temperatura de T2 < T1, en particular a como máximo la temperatura del agua para cerveza,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1.- Dispositivo para la recuperación de energía del mosto caliente o macerado callente, para una fábrica de cerveza con

un aparato ¡ntercamblador de calor (1, 1) para un portador de calor W, que está configurado de manera que bajo el enfriamiento del mosto o macerado se puede calentar el portador de calor W, en el que

al menos un consumidor de calor (6, 7, 6, 7, 8) de la cervecería se puede calentar con este portador de calor W, y

el portador de calor W enfriado en el calentamiento del consumidor de calor se le puede suministrar de nuevo al primer aparato intercambiador de calor (1, 1) en el circuito K.

2.- Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el portador de calor W se calienta en el primer aparato intercambiador de calor a un nivel de temperatura elevado, de T1 >85 °C, en particular > 9 °C.

3.- Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el dispositivo comprende un segundo aparato ¡ntercamblador de calor (2), que está configurado de manera que bajo el enfriamiento del mosto o macerado se puede calentar agua a una temperatura T2 < T1, en particular a como máximo la temperatura del agua para cerveza, estando previsto preferentemente un depósito de agua para cerveza (9) en el que se puede acumular el agua caliente.

4.- Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque en el enfriamiento del mosto a la temperatura de ajuste TA del mosto se evacúa en conjunto una cantidad de calor QG, desacoplando el segundo aparato intercambiador de calor (2) una cantidad de calor Q2 que calienta el agua a la temperatura T2 y desacoplando el primer aparato ¡ntercamblador de calor una cantidad de calor Qi para el calentamiento del portador de calor W a la temperatura T1, siendo válido Qi = QG - Q2.

5.- Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el primer aparato ¡ntercamblador de calor (1, 1) está conectado con un depósito acumulador de energía (5, 5), en el que se acumula el portador de calor W calentado por el primer aparato ¡ntercamblador de calor (1), pudiéndose acumular preferentemente también el portador de calor W enfriado en el consumidor de calor en este depósito acumulador de energía y estando configurado en particular el depósito acumulador de energía (5, 5) como acumulador estratificado, de manera que el portador de calor se puede almacenar y desalmacenar a alturas diferentes en conexiones de almacenamiento y desalmacenaje (25, 26) diferentes.

6.- Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el consumidor de calor (6, 7, 6, 7, 8) es un consumidor de calor del grupo siguiente: aparato calefactor (22) de un aparato de macerado (6), aparato de cocción de mosto o de mantenimiento caliente (3), calentador de mosto filtrado (7), consumidor CIP, pasterizador flash o aparato calefactor para el agente de limpieza en una máquina de lavado de botellas o un calentador de mosto filtrado (8) entre un aparato de filtrado (9) y un calentador de mosto filtrado (7).

7.- Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en una línea (17) entre el primer aparato ¡ntercambiador de calor (1) y el consumidor de calor (6, 7) está previsto un aparato (8) que puede calentar adicionalmente el portador de calor W.

8.- Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque está previsto al menos otro ¡ntercambiador de calor adicional (15) que calienta el agua para cerveza que se conduce a un depósito de agua para cerveza (9), obteniéndose la cantidad de calor para el calentamiento del agua de la energía excedente o calor de escape, en particular de agua o vapor de agua caliente del condensador de vahos (13).

9.- Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el aparato ¡ntercamblador de calor (1) está previsto delante de un dispositivo para la separación de turbio caliente.

1.- Procedimiento para la recuperación de energía del mosto callente o macerado caliente en la elaboración de cerveza con las etapas siguientes:

a) calentamiento de un portador de calor W en un primer aparato ¡ntercambiador de calor (1, 1) a una temperatura T1 bajo el enfriamiento del mosto o macerado, y

b) calentamiento de al menos un consumidor de calor (6, 7, 6, 7, 8) de la cervecería con este portador de calor W, en el que

el portador de calor W enfriado en la etapa b) se conduce en el circuito K de vuelta al aparato ¡ntercamblador de calor

(1).

11. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el portador de calor W se callenta a un nivel de

temperatura elevado de T1 >85 °C, en particular T1 > 9 °C, y en particular en la entrada en el primer aparato intercamblador de calor (1, 1) presenta una temperatura T4 en un rango de 6 a 9 °C, ajustándose preferentemente la temperatura T4 a un valor de consigna o rango de valor de consigna constante predeterminado.

12.- Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la diferencia de 5 temperatura AT en el calentamiento del portador de calor W en el primer aparato intercamblador de calor (1, 1) se

sitúa en un rango < 4 °C.

13.- Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque a través de un segundo aparato intercambiador de calor (2) se calienta agua fría, en particular agua helada del depósito de agua helada, a una temperatura T2, donde T2 < T1 y correspondiéndose la segunda temperatura T2 ventajosamente como máximo a una

temperatura de agua para cerveza en un rango de 6 a 85 °C, acumulándose el agua calentada preferentemente en un

depósito de agua caliente o depósito de agua para cerveza (9).

14.- Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque después de que el portador de calor W se ha calentado en el primer aparato intercambiador de calor (1, 1), el portador de calor W se calienta adicionalmente aun más a una temperatura T3 > T1, continuándose calentando el portador de calor W en

función del consumidor a la temperatura T3 a través de un dispositivo de control y/o regulación.

15.- Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el agua para cerveza se calienta o precalienta mediante la energía excedente o el calor de escape que se produce en la cervecería y se le suministra a un depósito de agua caliente (9).

16.- Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el dispositivo presenta un

aparato para el ajuste de una temperatura (T4) predeterminada constante del portador de calor antes de la entrada en

el aparato intercambiador de calor (1, 1), que comprende en particular al menos una válvula de mezcla y/o el dispositivo comprende un tubo de carga estratificada.