JP2013515466A - エネルギーの回収のための装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ビール醸造所のために、高温媒体から、特に高温麦汁または高温マッシュからエネルギーを回収するための機器および方法であって、麦汁またはマッシュを加熱する、沸騰させる、あるいは、温かい状態に維持するための機器の特に下流側に配置されるとともに、好ましくは麦汁またはマッシュを冷却している間に熱伝達媒体Ｗを加熱できるようになっている、熱伝達媒体Ｗのための第１の熱交換機器を備え、醸造所の少なくとも１つの熱消費部が前記熱伝達媒体Ｗを用いて加熱される、機器および方法に関する。熱消費部の加熱中に冷却された熱伝達媒体Ｗを回路Ｋ中で第１の熱交換機器（１）に再循環させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ビール醸造所のために、好ましくは高温麦汁または高温マッシュからエネルギーを回収するための装置および方法に関する。

ビールの製造は多量のエネルギーを必要とする。この目的を達成するために、主に一次エネルギーが使用されて低下されると同時に、ＣＯ_２が形成される。特に、マッシュングプロセスおよび麦汁沸騰プロセスが多量のエネルギーを必要とする。

一次エネルギーの使用を減らすために、エネルギーを回収して回収したエネルギーをプロセスの他の場所で使用することがこれまでに既に試みられた。ここで、重要な例は、麦汁の沸騰中に生じかつ次の醸造プロセスで麦汁を予熱するためにその後に再び使用される蒸気からのエネルギーの回収である。

熱処理後、例えば麦汁を沸騰させた後、麦汁は、最大温度を有しており、その後にピッチング温度（例えば＜１５℃）まで冷却される。この目的を達成するために、異なる設備およびシステムが使用される。高温麦汁のピッチング温度までの冷却は、プレート熱交換器によって達成されてもよい。その後、清水、または、例えば６℃まで冷却された清水（氷水）が７５〜８８℃まで加熱されるのが好ましい。加熱された水は、その後、例えばマッシュングまたはスパージングのために例えば醸造水タンク内で更なる使用に晒される。

麦汁の前述した冷却中に生成される高温醸造水は、多くの場合に、醸造所全体の高温水需要を超える。特に更に熱い領域では、あるいは、製造週の真ん中または終わりに向けて、明らかな余剰熱水が醸造水タンク内に存在する。しばしば、醸造水タンクは非常に多くのエネルギーを含むため、熱水を水路を通じて廃棄しなければならない。チャネルを通じた多量の熱水の排水が不可能または許容されない場合には、冷却器を用いることにより多くのエネルギー（主に電気エネルギー）を使用して麦汁の冷却中に生成される熱水量を減らさなければ（冷却しなければ）ならない。そのため、冷凍プラントが醸造所の全電流需要の約４０％以上を占めることは驚くべきことではない。要するに、既知の方法は、部分的には、熱水の大量な過剰生成と、システムエンジニアリングに関する高い出費および過剰な熱水の除去に必要なエネルギーとに起因して、貴重な資源の破壊を伴う。これは、多量のエネルギーを使用することによってしか、および／または、清水の消耗とともに、莫大な量の熱を破壊することによってしか、余剰熱水を除去できないからである。そのため、既知の方法は、エネルギー効率および環境配慮に関して大きな欠陥を示す。

また、多量の生の果物またはデコクションマッシュ、あるいは、その熱い温度が維持される多量のマッシュはそれぞれ、しばしば、利用されずに運び去られる必要がある多量のエネルギーを保持する。

以上に基づき、本発明の目的は、醸造所における、特に醸造所プロセスにおけるエネルギーバランスを向上させることである。

本発明によれば、この目的は、請求項１および請求項９の特徴によって達成される。

本発明は、熱処理された媒体中の余剰エネルギー、例えば麦汁がピッチング温度まで冷却されるにつれて生成される熱エネルギーの効果的な吸収および回収を可能にする。麦汁が冷えるにつれて解放される熱量は、少なくとも部分的に１つ以上の熱消費部を加熱するために効果的に使用されてもよい。したがって、熱消費部、例えばマッシュング機器の加熱機器の加熱は、一次エネルギーを必要とせず、あるいは、一次エネルギーのごく僅かな部分しか必要としない。このことは、醸造所プロセス全体で一次エネルギーの最大で約４０％を更に節約できると同時に、高温醸造水が過剰になるのを防止できることを意味する。言い換えると、例えば熱消費部を加熱するために必要とされる熱量の少なくとも６０％（最大で１００％）を、高温媒体が冷却されるにつれて第１の熱交換機器で得られる熱量によって賄うことができる。

本発明に係る装置は、別個の熱伝達媒体回路を通じて上質エネルギー（温度に関して、全エネルギーの上部）が抽出されるという利点を更に有する。言い換えると、水が熱伝達媒体として一般に使用されている場合には、システムは常に新たな鉱物に晒されず、そのため、鉱物の堆積または石灰化を効果的に防止できる。食品衛生の理由からも、熱水回路または醸造水回路のそれぞれと、熱伝達媒体回路または加熱媒体回路のそれぞれとが分離されれば有利である。

閉じられた熱伝達媒体回路により、清水の供給がなくても済み、そのため、水および廃棄の両方のためのコストが低減される。また、それは環境に優しい。

すなわち、高温麦汁中に蓄えられるエネルギーを効果的に使用して、熱伝達媒体を高温レベルまで加熱することができる。装置は、これらが他の熱伝達媒体を用いる場合（例えば、蒸気で動作される醸造所）であっても、既存のシステムに組み込むことが容易であり、また、レトロフィットさせるのも容易である。前述したエネルギー振れ（ｅｎｅｒｇｙ ｓｗｉｎｇ）により、熱伝達媒体が熱消費部で、例えば加熱機器で十分に冷却された後に、熱伝達媒体を何度も繰り返して十分高い温度に至らせて、熱消費部を加熱することができる。

第１の熱交換機器は、プロセス方向で、高温媒体を加熱するあるいは沸騰させるあるいは高温状態に維持するための機器の下流側に設けられる。高温媒体は麦汁またはマッシュであってもよい。しかしながら、エネルギーは、醸造所で使用される他の媒体、例えば、ラストランニング、濯ぎ水、洗浄媒体、トゥルーブから回収されてもよいが、太陽熱システムから回収されてもよい。

熱伝達媒体は、第１の熱交換機器において、高温レベルに、例えば８５℃よりも高いＴ１に、特に９０℃を超えるＴ１に至らされるのが有利である。これらの温度は、更なる直接的なあるいは間接的な一次エネルギー熱入力を伴わない場合であっても、熱伝達媒体による熱消費部の加熱を可能にする。

好ましい実施形態によれば、高温媒体、例えば麦汁のピッチング温度への冷却は、第１の熱交換機器だけでなく、麦汁またはマッシュが冷却される間に水をＴ１よりも低いＴ２の温度まで、特に醸造水温度以下の温度まで加熱できるようになっている第２の熱交換機器も関与し、この場合、好ましくは、加熱された水を内部に蓄えることができる醸造水タンクが設けられる。無論、温度Ｔ２を醸造水タンク内の温度よりも僅かに高くする、例えば最大で１５℃だけ高くすることもできる。これにより、麦汁が冷却される間に醸造水および熱伝達媒体の両方を別々に加熱することができる。すなわち、麦汁がピッチング温度まで冷却されるときに総熱量Ｑ_Ｇが麦汁から抽出され、その場合、第２の熱交換機器は、水を好ましくは醸造水温度以下の温度まで加熱する熱量Ｑ_２を抽出し、また、第１の熱交換機器は熱量Ｑ_１＝Ｑ_Ｇ−Ｑ_２を抽出する。このステップは、余剰熱水のかなりの低減を可能にする。言い換えると、醸造水を効果的に加熱することができる一方で、頻出する余剰エネルギーを効果的に使用して、熱伝達媒体を高温レベルまで加熱することができる。

殆どの場合、第１の熱交換機器によって抽出される熱量は、水および醸造水の加熱のために使用されない熱エネルギーの余剰に対応する。

好ましい実施形態によれば、第１の熱交換機器は、第１の熱交換機器により加熱される熱伝達媒体が内部に一時的に蓄えられるエネルギー蓄積タンク、好ましくは単一のエネルギー蓄積タンクに接続される。熱消費部で冷却された熱伝達媒体もこのエネルギー蓄積タンク内に蓄えることができるのが好ましい。

エネルギー蓄積タンクが層状の蓄積機器として形成されるのが特に有利であり、それにより、例えば層状ローディングパイプおよび／または（ａ）混合バルブを用いて熱伝達媒体を異なる高さで自動的にあるいは選択的に蓄えて引き出すことができる。複数の蓄積ポートおよび引き出しポートにより、熱伝達媒体を所定の温度でエネルギー蓄積タンクから引き出すことができ、あるいは、特定の温度を有する熱伝達媒体をタンク内に特定の位置で選択的に蓄えることができる。これは、簡略化された信頼できるプロセス管理をもたらす。したがって、層状蓄積機器は、異なる熱供給部および熱消費部の使用を可能にする。例えば蒸気または高圧熱水（ＨＤＨＷ）を用いるのではなく熱水を用いて熱消費部が加熱されるのが好ましいという事実に起因して、通常の水タンクがエネルギー蓄積タンクとして使用されてもよい。これにより、圧力容器を使用する必要がなくなり、コストがかなり低減される。また、熱水によって作用される熱交換面（例えば、マッシュ容器のリブ加熱面）と、一次エネルギー、例えば蒸気または高圧熱水によって作用される他の熱交換面（例えば、マッシュ容器の底部加熱面）とを熱消費部が備えることが可能である。

そのため、熱伝達媒体の所定の一定の温度Ｔ４（すなわち、熱交換機器に入る前の温度）を設定するための機器を装置が備えれば特に有利である。そのような機器は例えば１つ以上の混合バルブを含むことができる。この場合、混合バルブは、所定の温度Ｔ４が発生されるように、層状蓄積機器の様々な引き出しポートで引き出される熱伝達媒体を選択的に混合することができる。温度Ｔ４は一定または一定の範囲内にあることが好ましく、それにより、熱消費部によるエネルギー消費の変動にもかかわらず、均等なエネルギーバランスを伴うエネルギー振れを実現できる。温度Ｔ４の設定は、明確に示されていない温度制御器によって達成されてもよい。

熱伝達媒体を−熱伝達媒体の温度に対応する−特定の高さで蓄えるため、装置が層状ローディングパイプを備えてもよい。

熱消費部は、例えば、以下のグループの熱消費部、すなわち、マッシュング機器の加熱機器、濾過麦汁ヒータ、麦汁沸騰または高温状態維持機器、ＣＩＰ洗浄液を加熱するためのＣＩＰ（クリーニング・イン・プロセス）消費部、例えばビールのためのフラッシュパスツール殺菌器（ＫＺＥ）、または、ボトル洗浄機の洗浄媒体のための加熱機器を成す熱消費部である。

好ましい実施形態によれば、熱伝達媒体を更に加熱または事後加熱できる機器が第１の熱交換機器と熱消費部との間に設けられる。そのような機器は、特定の境界例で付加的なエネルギー／温度を供給するために更に作動されてもよい。例えば、週末に生じる損失が新たな週の初めなどに補償されてもよい。

また、醸造水を予熱する、加熱する、または、事後加熱する少なくとも１つの更なる付加的な熱交換器が設けられてもよい。水を加熱するための熱量は、余剰エネルギーまたは廃熱から、特にケトル蒸気凝縮器からの高温水蒸気から、または、トンネルパスツール殺菌器、フラッシュパスツール殺菌器の熱水から、または、例えば太陽熱システムからの熱水からも得られる。言い換えると、本発明に係るエネルギー振れのおかげにより余分な熱水が熱水タンク内にもはや存在せず、むしろ“熱水不足”となっている場合には、熱エネルギーを醸造水へ更に供給することができる。

高温媒体から、特に高温麦汁または高温マッシュからエネルギーを回収するための本発明の方法は、
ａ）特に麦汁またはマッシュを冷却する間に第１の熱交換機器において熱伝達媒体Ｗを温度Ｔ１まで加熱するステップと、
ｂ）この熱伝達媒体Ｗを用いて醸造所の少なくとも１つの熱消費部を加熱するステップと、
を備え、
ステップｂ）で冷却された熱伝達媒体Ｗが回路Ｋ中で直接的にあるいは間接的に（エネルギー蓄積タンク内での一時的な蓄積も伴わず）第１の熱交換機器へ戻される。

この場合、熱伝達媒体は、非常に高い温度レベルまで、好ましくは８５℃よりも高い、特に９０℃を超える温度まで加熱することができる。熱伝達媒体Ｗは、第１の熱交換機器に入るときには、６０℃〜９０℃の範囲内の温度Ｔ４を有することが好ましく、この場合、Ｔ４は、一定であり、あるいは、Ｔ４±２℃の比較的小さい設定範囲内にある。このことは、熱伝達媒体が第１の熱交換機器に流れ込むときには熱伝達媒体が既に比較的熱く、第１の熱交換機器によって熱伝達媒体が更に高い温度レベルに至らされることを意味する。第１の熱交換機器での熱伝達媒体Ｗの最初の加熱中の温度差ΔＴは４０℃以下の範囲内である。したがって、熱消費部のための加熱媒体として使用される熱伝達媒体を高いレベルに至らせてそれを維持することができる。

第１の熱交換機器は、高温トゥルーブ分離のための想定し得る機器の上流側でおよび／または該機器内でおよび／または該機器の下流側で分割されてもよい。高温トゥルーブ分離が行なわれる場合には、熱エネルギーの一部が、高温トゥルーブ分離のための機器の上流側で、例えばワールプールの上流側で与えられれば有利である。遊離したＤＭＳのその後の形成を大幅に減らすことができるからである。

無論、熱交換機器はこの実施形態に限定されない。このタイプの熱交換機器を、ビールプラント、飲料プラント、または、食品製造プラント上および該プラント内で使用できる。

好ましい実施形態によれば、第２の熱交換機器は、特に氷水タンクからの氷水または冷水タンクからの冷水の第２の温度Ｔ２までの加熱を可能にし、この場合、Ｔ２＜Ｔ１であり、また、第２の温度Ｔ２は６０℃〜８５℃以下の範囲内の醸造水温度に対応するのが有利である。加熱された水は熱水タンクに蓄えられるのが好ましい。

好ましい実施形態によれば、熱伝達媒体Ｗが第１の熱交換機器で加熱された後に、熱伝達媒体ＷをＴ１よりも高い温度Ｔ３まで更に加熱することができ、その場合、熱伝達媒体Ｗを消費部またはプロセスに依存（温度または量に依存）する様式で制御および／または調整機器により温度Ｔ３まで事後加熱することができる。

また、本発明に係る方法は、醸造所で生じる余剰エネルギーまたは廃熱のそれぞれによる醸造水の直接的なあるいは間接的な加熱または予熱を可能にするとともに、好ましくは熱水タンクまたは醸造水タンクのそれぞれの内部での醸造水の一時的な蓄積を可能にする。

以下、添付図面を用いて、本発明について更に詳しく説明する。

本発明に係る想定し得る実施形態を大雑把に概略的に示している。 麦汁の冷却中に解放される熱量の例示的な熱量分布を概略的に示している。 本発明に係る方法を例示するブロック図を示している。 本発明に係る第２の実施形態を大雑把に概略的に示している。 本発明に係る他の熱消費部を大雑把に概略的に示している。

図１は、エネルギーが高温麦汁から回収される本発明の一実施形態を大雑把に概略的に示している。図１から分かるように、装置は、麦汁を沸騰させるあるいは高温状態に維持するための機器３を備える。また、沸騰されるべき麦汁を収容する第１のランニング容器（ｒｕｎｎｉｎｇ ｖｅｓｓｅｌ）１６が設けられる。更に、麦汁を沸騰させるあるいは高温状態に維持するための機器３の上流側には、沸騰される／保持されるべき麦汁を予熱する、すなわち、沸騰温度（例えば１００℃）以下の温度まで予熱する濾過麦汁ヒータ７が設けられる。このアセンブリにおいて例示的に示される麦汁を沸騰させるための機器は内部ボイラを備え、この内部ボイラによって麦汁が大気で沸騰される。無論、麦汁沸騰プロセスは、他の熱交換器（例えば、外部ボイラ）を用いて連続的にあるいは不連続的に行なわれてもよい。

また、高温トゥルーブを分離するための機器、この場合にはワールプール４の形態を成す機器が設けられる。最後に、装置は、熱伝達媒体Ｗを加熱するための第１の熱交換機器１を備え、この熱交換機器１は、麦汁を沸騰させるあるいは高温状態に維持するための機器３の下流側に配置される。

熱交換機器１を例えばプレート冷却器として設計することができる。逆流原理にしたがって、麦汁がその一方側に逆らって流れ、熱伝達媒体Ｗがその他方側に逆らって流れる。この実施形態では、第１の熱交換機器が高温トゥルーブ分離機器４の下流側に設けられる。しかしながら、破線により示される第１の熱交換機器１’が高温トゥルーブ分離機器４の上流側に配置されることも想定し得る。したがって、高温麦汁中でのＤＭＳの新たな形成を回避できる。

また、本発明によれば、第１の熱交換機器１によって既に冷却された麦汁をピッチング温度ＴＡ（＜１５℃、例えば１１℃）まで更に冷却する第２の熱交換機器２が設けられる。この場合も先と同様に、第２の熱交換器２は、少なくとも１つの対応する熱交換器、この場合にはプレート冷却器を備える。

図１は氷水タンク１０を更に示しており、該氷水タンク内には氷水（更には冷却醸造水）が蓄えられ、氷水は、第２の熱交換機器２のための冷却媒体としての機能を果たす。氷水の製造のため、更に、氷水冷却器１２、冷凍プラント１１、および、冷水供給部２４（醸造水）が設けられる。冷水を冷水タンク１４（図示せず）から取得することもできる。

最後に、装置は熱水タンクまたは醸造水タンク９をそれぞれ備えており、該タンク内には、熱水または醸造水がそれぞれ、更なる使用のため、例えば、マッシュを糖化させる、あるいは、濾過プロセス中のスパージングのために蓄えられる。

最後に、装置はエネルギー蓄積タンク５を備え、該タンク内には、第１の熱交換機器１によって加熱された熱伝達媒体を蓄えることができる。この目的のため、エネルギー蓄積タンクには、幾つかの蓄積ポート２５と幾つかの引き出しポート２６とがエネルギー蓄積タンクの異なる高さに設けられてもよい。層状の蓄積機器内に蓄積された熱伝達媒体の温度が底部から上端に高くなるときには、常に、熱伝達媒体を特定の適した温度範囲で蓄えるあるいは引き出すことができる。したがって、異なる熱供給部および熱消費部を使用するための基盤が構築される。しかしながら、蓄積は、図示しない層状ローディングパイプを用いて流動形態で達成されてもよい。この場合、熱伝達媒体の特定の温度に対応して、熱伝達媒体を特定の高さ領域に選択的に蓄えることができる。第１の熱交換機器１へ供給される熱伝達媒体の所定の一定の温度Ｔ４を設定できるように、所定の温度Ｔ４を設定するための機器が設けられ、この機器は、具体的には、異なる高さで引き出される熱伝達媒体が温度設定に対応して混合されるように、少なくとも１つの混合バルブを備えることができる。この目的のため、幾つかの温度センサおよびコントローラが設けられてもよい。Ｔ４は、ここでは一定であり、あるいは、Ｔ４±２℃の比較的小さい設定値範囲内にある。したがって、熱消費部で使い果たされるエネルギーの変動にもかかわらず、また、熱消費部からの様々な戻り温度３０にもかかわらず、エネルギーバランスが均等な熱振れ（ｈｅａｔ ｓｗｉｎｇ）を実現できる。

このことは、少なくとも１つの熱消費部を加熱するためにエネルギー蓄積タンクから熱伝達媒体を引き出すことができることを意味する。エネルギー蓄積タンクは、それが幾つかの熱消費部にとって（例えば、マッシュを加熱するためにあるいは麦汁を予熱するために）十分な熱伝達媒体Ｗを受けることができるように寸法付けられてもよい。これは、コストの利点に加えて、熱技術的な利点ももたらす。一般に、１つの大型蓄積タンクは、同じサイズの２つの単一蓄積タンクよりも費用効率が高い。また、１つの単一の大型蓄積タンクは、熱損失が少ない更に良好な表面／容積比率を有する。配管費用が更に少なく、また、断熱のための費用も低減できる。

装置によって備えられる熱消費部は、ここでは、マッシュング機器６の加熱機器２２、および、前述した濾過麦汁ヒータ７である。

他の濾過麦汁ヒータ８０が−熱消費部として−濾過装置９０（例えば、濾過槽またはマッシュフィルタ）と濾過麦汁ヒータ７との間に設けられてもよい（図５参照）。この場合、熱消費部は濾過装置９０と第１のランニング容器１６との間に配置される。これは、例えば既に設けられた濾過ポンプを使用すると、つまり少ない流量および熱流に起因して、比較的小さい熱交換装置を使用できるという利点を有する。したがって、濾過麦汁温度が例えば１０〜１５℃だけしか上昇されず、それにより、麦汁に作用する熱負荷が低くなり、より低い温度レベルの熱伝達媒体（原動力を伴う熱伝達媒体、すなわち、それぞれの麦汁目標温度を例えば２℃〜１０℃だけ上回る温度を有する熱伝達媒体）を使用できるようにすることが可能である。この熱消費部は、熱伝達媒体Ｗによって１００％加熱されてもよい。

マッシュング機器のための加熱機器２２は、良好な熱伝達率を有するように設計される。加熱のために、熱伝達媒体が加熱機器を通じて流れ、それにより、マッシュに面する接触面が加熱される。接触面は、熱伝達を高めるためにポケット形状の***部を備えることが好ましい。この構造により、通常は１８００−２５００Ｗ／ｍ^２Ｋのｋ値を得ることができ、それにより、熱交換機器１によって加熱されて回路Ｋを通じて流れる液状の熱伝達媒体による加熱、したがって、本発明に係るエネルギー振れが適度な様式で実現可能になる。

加熱機器は、必ずしも容器内にある必要はなく、外部熱交換器として形成されてもよい。

少なくとも１つの熱消費部、例えば６および／または７を加熱するために、熱振れが与えられ、この場合、熱伝達媒体Ｗが回路Ｋ内で運ばれる。

麦汁を沸騰させるあるいは高温状態に維持するための機器３はケトル蒸気凝縮器１３に対して更に接続され、ケトル蒸気凝縮器１３によって更なる熱エネルギーが熱伝達媒体に供給されてもよい。ケトル蒸気凝縮器の蒸気または凝縮物も用いて、水が更なる熱交換器１５によって加熱されて熱水タンク９へ供給されてもよく、あるいは、エネルギー蓄積タンクの熱伝達媒体が事後加熱されてもよい（図示せず）。

最後に、熱伝達媒体Ｗを更に加熱できる機器８が第１の熱交換機器１と例えば熱消費部６，７との間に設けられる。機器８は、熱交換器によって、熱伝達媒体Ｗを更に高い温度まで加熱する他の熱伝達媒体によって同様に実現することができる。熱交換機器８はエネルギー蓄積タンク内に配置されてもよい。この場合、エネルギー蓄積タンク５は膨張タンク１８に接続される。

以下、図１に示される装置を用いて、本発明に係る方法を更に詳しく説明する。

第１のランニング容器１６からの麦汁は、最初に、例えば７４℃の温度で濾過麦汁ヒータ７に供給されて、濾過麦汁ヒータ７により、具体的には沸騰させるあるいは高温状態に維持する温度以下の温度まで予熱される。その後、従来の様式で、麦汁を沸騰温度以上の温度に達するように麦汁沸騰機器内で沸騰させることができる。図１に示される麦汁沸騰機器の代わりに、麦汁を高温状態に維持するための機器が使用されてもよく、該機器内で、麦汁が特定の期間にわたって高温レベル（沸騰温度未満）、例えば８５℃〜９９℃に維持される。無論、麦汁沸騰プロセスは、過度の圧力下または不十分な圧力下において圧力対応温度で行なわれてもよい。ここで、高温麦汁は、導管２９を通じて、高温トゥルーブを分離するための機器、具体的にはワールプール４に導かれる。

麦汁を沸騰させるあるいは高温状態に維持するための機器３の下流側方向のプロセスでは、その後、高温トゥルーブから解放される麦汁が第１の熱交換機器１を通過する。麦汁は、例えば、９０℃〜９９℃の範囲の温度Ｔ５、この場合には好ましくは９９℃を有する。

この熱交換機器内で、麦汁は、例えば７５℃〜８５℃の範囲内の温度Ｔ６、この場合には８２℃まで冷却される。例えば水、冷却剤、熱伝達油等の形態を成す熱伝達媒体Ｗが麦汁を冷却する役目を果たす。この場合、熱伝達媒体Ｗは更に高い温度レベルまで加熱される。この特定の実施形態では、第１の熱交換機器１内への熱伝達媒体の流入温度Ｔ４は、約６０℃〜９０℃の範囲内であり、７５℃〜８５℃の範囲内であることが有利である。流入温度Ｔ４は一定に維持されあるいは一定範囲内に維持される。

麦汁がピッチング温度ＴＡ、例えば１１℃まで冷却されると、総熱量Ｑ_Ｇが麦汁から抽出され、その場合、第１の熱交換機器が高温麦汁から第１の熱量Ｑ_１を抽出する。この場合、熱伝達媒体は、いずれにしても、熱伝達媒体Ｗが熱消費部を加熱することができるように、８５℃を上回る温度まで、好ましくは９０℃を上回る温度まで、この特定の実施形態では９６℃まで加熱される。温度Ｔ１は、例えば加熱されるべき媒体、例えばマッシュまたは麦汁が熱消費部６，７内で加熱されるようになっている温度よりも約５℃〜６０℃だけ高ければ有利である。

特に図２から分かるように、熱量Ｑ_１は、麦汁が冷却されるにつれて解放される総熱量Ｑ_Ｇから抽出され、熱量Ｑ_１は総熱量Ｑ_Ｇの少なくとも２０％に相当することが有利である。

この実施形態では図示しないが、第１の熱交換機器１内で麦汁をピッチング温度ＴＡまで既に冷却することができ、それにより、熱伝達媒体Ｗが高温まで加熱される。

しかしながら、この特に有利な実施形態では、第２の熱交換機器２を用いた第２の熱交換段階が与えられ、それにより、麦汁が流入温度Ｔ６からピッチング温度ＴＡまで冷却される。特に図２から分かるように、この場合、第２の熱量Ｑ_２が麦汁から抽出される。この場合、水が６０℃〜８５℃の醸造水温度まで加熱されて熱水タンクまたは醸造水タンク９のそれぞれに導かれるのが有利である。水が加熱される温度Ｔ２は、ここでは、いずれにしても、Ｔ１、すなわち、熱伝達媒体が加熱される温度よりも低い。例えば、３℃〜１２℃の温度を有してもよい氷水タンク１０からの冷水または氷水は、第２の熱交換機器内で冷却剤としての機能を果たす。氷水は冷凍プラント１１および氷水冷却器１２によって製造された。

ここで、このことは、ピッチング温度ＴＡで解放される総熱量Ｑ_Ｇが以下のように、すなわち、Ｑ_Ｇ＝Ｑ_１＋Ｑ_２（第２の熱交換機器が幾つかのｎ個の熱交換器から成る場合、すなわち、図１に示される熱交換器に加えて更なる熱交換が引き起こされる場合には、Ｑ_２＝Ｑ_ｎ）のように分けられることを意味する。また、これにより、明細書本文の導入部分で説明したように、これまで廃棄されてきたエネルギーを効果的に使用して、少なくとも１つの熱消費部、例えば６および／または７を加熱できるのが有利である。第１の熱量Ｑ_１を抽出しつつ同時に麦汁を冷却することにより、タンク９内に熱水が残るのを回避できる。特定のケースでは、余剰エネルギーが依然として全く同様に存在し得るため、エネルギー更なる熱交換器（熱交換段階）Ｑ_ｎによって抽出されることができ、例えば醸造水タンクよりも低い温度レベルを有する熱水タンク内に一時的に（例えば、濯ぎ水としての今後の使用のために）蓄えることができる。

この実施形態以外の実施形態では、（要求に応じて、例えば、醸造所での特定の醸造プロセスのために）熱水を醸造水温度よりも僅かに低い温度Ｔ２まで加熱することもできる。このとき、第２の熱交換機器によって加熱される熱水を更に加熱するために更なる機器が設けられてもよい。これに加えてあるいはこれに代えて、更なる熱交換器１５が冷水を醸造水温度まで加熱することも可能である。この場合、水を加熱するための熱量は、特にケトル蒸気凝縮器１３からの高温水蒸気または凝縮物からの余剰エネルギーまたは廃熱からそれぞれ得られる。その後、この熱水も熱水タンク９またはエネルギー蓄積タンク５へ導かれる。

第１の熱交換機器１で加熱される熱伝達媒体Ｗは、その後、蓄積ポート２５を通じて、温度に対応する高さでエネルギー蓄積タンク５内へ導入される。対応する蓄積ポートを決定するため、熱伝達媒体の温度を決定して蓄積タンク温度と比較することができ、図示しないバルブを切り換えることにより熱伝達媒体をそれぞれの位置で導入することができる。これは自動制御・調整機器によって達成されてもよい。

エネルギー蓄積タンクの上部では、図示しないバルブ切り換えシステムにより、高温熱伝達媒体を導管２１を通じて少なくとも１つの熱消費部に供給することができる。この場合、熱消費部は、マッシュング機器６の加熱機器２２である。マッシュング機器６での加熱速度は、例えば、熱伝達媒体の流量および温度を調整することによって調整することができる。冷却された熱伝達媒体は、導管３０を通じて加熱機器２２から流出して、回路Ｋ中の第１の熱交換機器１に直接に供給され、あるいは、最初に、エネルギー蓄積タンク５内へ、すなわち、エネルギー蓄積タンクの下部に再び導入され、そこで、熱伝達媒体が好ましくは１０−２０℃だけ冷える。熱伝達媒体が元のエネルギー蓄積タンク５に導かれる場合には、熱伝達媒体は、温度に対応する引き出しポートを通じて、回路Ｋ中の導管２７を介して、第１の熱交換機器１に再循環される。この場合も、ポートを選択するために温度測定が行なわれてもよい。その結果、制御・調整機器は、特定のポートを選択して選択したポートを図示しないバルブによって開く。また、少なくとも１つの混合バルブによって、熱伝達媒体を例えば幾つかの引き出しポートを通じて引き出して引き出した媒体を温度に対応して混合させることにより、熱伝達媒体を特定の一定温度Ｔ４に至らせることができる。

このように、高さにわたって分布される複数の引き出しポート２６は、それぞれのプロセスに適合される戻り温度の容易な設定を（例えば混合バルブによって）可能にする。ここで再び熱交換機器１に再循環される熱伝達媒体は６０℃〜９０℃の範囲の一定温度Ｔ４を有し、そのため、熱交換機器１は、熱伝達媒体を更に高い温度レベルまで上昇させることができるようにする。好ましくは、第１の熱交換機器１内での熱伝達媒体Ｗの加熱中の温度差ΔＴは、４０℃以下の範囲内であり、すなわち、好ましくは１０℃〜２５℃である。したがって、高温レベルの十分な量の熱伝達媒体を供給できるようにすることができる。したがって、熱振れを発生させるためには、熱消費部、特にマッシュング機器６の加熱機器２２でのエネルギー吸収が、熱伝達媒体の戻り温度、特に高温麦汁から特定の熱量Ｑ_１を抽出できるようにする温度Ｔ４を得るのに十分に良好であることも重要である。

熱量Ｑとは、単位当たりの熱量、すなわち、例えば醸造ごとの熱量のことであり、あるいは、例えば連続ビール醸造では、製造される麦汁の単位当たりの熱量のことである。

前述したように、熱伝達媒体Ｗは、その後、回路中の導管１７を通じて、エネルギー蓄積タンク５内に導かれ、あるいは、消費部に直接に導かれる。

前述した熱振れは、少なくとも１つの熱消費部６，７または更なる熱消費部を加熱することができる。必要に応じて、例えば新たな週の初めに、週末などにわたって生じた損失を補償するために、あるいは、特別な境界例での不十分なエネルギーまたは過度に低い温度の場合には、熱伝達媒体Ｗを加熱する機器８が第１の熱交換機器１と熱消費部、例えば６，７との間に更に設けられてもよい。制御および／または調整機器（図示せず）は、エネルギー蓄積タンク５の温度および熱水量が熱消費部の需要を満たすのに十分であるかどうかを決定した後、機器８を更に作動させる。機器８は同様に熱交換機器であってもよく、また、その場合、熱伝達媒体は、例えば導管１７からポンプ１９を介してこの機器８へ供給されて、この機器８によって温度Ｔ１よりも高い温度まで（例えば最大で１３０℃まであるいは最大で１４０℃まで）加熱される。この加熱された熱伝達媒体Ｗは、その後、エネルギー蓄積タンク５の上部へ導かれる。また、熱伝達媒体Ｗの一部だけを更に加熱することもできる。更に、この事後加熱機器がエネルギー蓄積タンク内／上に直接に配置されてもよい。

最後に、導管２０を通じて熱伝達媒体Ｗをエネルギー蓄積タンク５の下部から（または、前述したように、下部にあるが図示しない異なるポートも通じて）引き出して、その熱伝達媒体をケトル蒸気凝縮器１３を用いて該凝縮器内のそれぞれの熱交換機器によって更に高い温度まで加熱し、その熱伝達媒体を（場合により、異なるポートを通じて）エネルギー蓄積タンク５の上部へ導くこともできる。

マッシュング機器６の加熱機器２２に加えてあるいはそれに代えて、濾過麦汁ヒータ７または他の熱消費部が熱伝達媒体Ｗによって加熱されてもよい。この場合も、冷却された熱伝達媒体がエネルギー蓄積タンク５の下部（１つのポイントでのみ示されている）に再び再循環される。

本発明に係るエネルギー振れは、以下の利点をもたらす。

本発明により、麦汁がピッチング温度まで冷却されるにつれて余剰エネルギーを効果的に回収できる。麦汁が冷却されるにつれて解放される熱量は、熱消費部を加熱するために効果的に少なくとも部分的に利用することができる。したがって、熱消費部、例えばマッシュング機器の加熱機器を加熱するために一次エネルギーが使用される必要がなく、あるいは一次エネルギーのごく一部のみが使用される必要がある。このことは、醸造所プロセス全体で一次エネルギーの約４０％を節約できることを意味する。同時に、醸造水が過剰になるのを防止できる。特に全体の蒸発が高い場合には、多くのエネルギーが生成され、これらのエネルギーを役立つように本発明によりプロセスに再循環できる。

エネルギー蓄積タンク５および熱水タンク９を組み合わせることができるように、醸造水が熱伝達媒体Ｗとして使用されてもよい。しかしながら、本発明に係る装置は、熱伝達媒体が別個の回路を有することができ、すなわち、加熱媒体と熱水とが分離され、それにより、熱交換器および関連するシステム構成要素内での鉱物の堆積（石灰化）を効果的に防止できるという利点を有する。

また、食品衛生の理由により、熱水回路または醸造水回路のそれぞれと、熱伝達媒体回路または加熱媒体回路のそれぞれとが分離されれば有利である。

閉じられた熱伝達媒体回路により、清水の供給がなくても済み、そのため、原料および廃棄の両方のためのコストが低減され、更に環境に優しい。

したがって、高温麦汁中に蓄えられるエネルギーを効果的に利用して、熱伝達媒体を高温レベルまで加熱することができる。装置は、これらが他の熱伝達媒体を用いて動作される場合（例えば、蒸気または高圧熱水を用いて動作される醸造所）であっても、既存のシステムに非常に容易に組み込むことができ、また、レトロフィットさせるのも容易である。前述したエネルギー振れにより、熱伝達媒体を何度も繰り返して十分高い温度に至らせて、熱消費部を加熱することができる。

図３は、醸造所プロセスの不可欠なステップを示しており、本発明に係るエネルギー振れを再度例示している。個々のプロセスステップの方を向く矢印は、供給されるエネルギーを表わしており、一方、個々のステップから離れる方を向く矢印は、エネルギーの引き出しを示している（サンキーダイアグラムと同様）。図３に具体的に示されるように、高温麦汁の冷却中に熱量を抽出することができ、この熱量は、量に関して、マッシュング中にマッシュを加熱するのに実質的に十分である。麦汁の沸騰中、量に関して濾過麦汁を加熱するのに十分な熱量を例えばケトル蒸気凝縮器を用いて抽出することができる。

麦汁がピッチング温度まで更に冷却されるにつれて、冷水または氷水を所望の醸造水温度に至らせるのに十分な熱量を抽出することができる。個々のケースで必要な場合にだけ、更なる熱量をエネルギー回路へ供給することができる。

図４は本発明の他の実施形態を示している。第１の実施形態にほぼ対応するこの装置および対応する方法を用いると、エネルギーが高温マッシュから回収される。この目的を達成するため、マッシュは、高温マッシュ、具体的にはデコクションマッシュが９０℃〜１００℃の温度Ｔ５で内部に蓄えられるマッシュング機器７０から第１の熱交換機器１００に供給されて、熱伝達媒体Ｗを加熱している間に温度Ｔ６、この場合には例えば８０℃まで冷却され、他のマッシュング機器６０に供給される。同様に、高温マッシュから回収されたエネルギーを例えばケトル蒸気凝縮器によって高温レベルで増大させることができる（図示せず）。

マッシュが冷却されるにつれて、熱伝達媒体Ｗは、温度Ｔ４から温度Ｔ１まで、この場合には例えば９７℃まで加熱されるとともに、−第１の実施形態に関連して同様に説明したように−エネルギー蓄積タンク５０へ供給される。エネルギー蓄積タンク５０は別個のエネルギー蓄積タンクであってもよい。しかしながら、この場合には回収された熱量を図１に示されるエネルギー蓄積タンク５へ導入することも実現可能である。第１の実施形態にしたがって、熱伝達媒体Ｗは、温度に対応して、温度に対応する蓄積ポート２５を介して、エネルギー蓄積タンク５０に蓄えられる。そこから、その後に、熱伝達媒体Ｗを、先の例の熱消費部、例えば６または７へ供給することができ、あるいは、マッシュング機器６０または７０の加熱機器へ供給することができ、あるいは、他の熱消費部（例えば、ＣＩＰ）へ供給することができる。冷却された熱伝達媒体は、その後、再び元のエネルギー蓄積タンク５０の下部に導かれ、あるいは、第１の熱交換機器１００に直接に導かれる。その後、熱交換媒体Ｗは、第１の熱交換機器で再び加熱されて、回路Ｋ内でエネルギー蓄積タンク５０へ供給される。それはそれとして、温度、熱量、および、更なる熱交換器に関して第１の実施形態に関連して説明した詳細は、第２の実施形態にも等しく適用される。具体的には、図４に示される実施形態は単一段階の冷却のみを含む。しかしながら、第１の実施形態と同様に単一段階または多段階の冷却を提供することもできる。

前述した実施形態の場合のように、熱消費部を加熱するために一次エネルギーはもはや使用されず、一次エネルギー供給のための従来の周辺機器を、ほぼ同様の寸法で、更に費用効率が高い様式で実現することができる。

前述した実施形態では、エネルギー蓄積タンク５が回路Ｋ内に設けられるが、熱伝達媒体Ｗを熱消費部へ直接に導いて回路中の熱交換器へ戻すことも実現可能である。

エネルギー蓄積タンクが余剰エネルギーを収容する場合には、エネルギー蓄積タンク内のエネルギーを他の消費部のために熱交換器によって再び抽出することができる。この目的を達成するために、例えばエネルギー蓄積タンクで直接に熱交換器を使用することができ（例えばピロープレート）、あるいは、波形熱交換器チューブがエネルギー蓄積タンクへ導入されてもよい（図示せず）。

前述した典型的な実施形態は、第１の熱交換機器によって高温麦汁またはマッシュからエネルギーを回収して、このエネルギーを用いて熱消費部を加熱することに関する。同様に、エネルギーを、醸造所で使用される他の高温媒体、例えば、ラストランニング、濯ぎ水、洗浄媒体、または、トゥルーブから回収することができる。その後、加熱された熱伝達媒体を例えばそれぞれの熱蓄積タンクまたは共通のタンクへ供給することができる。

本発明に係るシステムは、麦汁が加圧沸騰されるプラントのために使用されてもよい。例えば、ワールプールが加圧される場合にも、第１の熱交換器１によって、かなり高い温度レベルのエネルギーを得ることができる。

好ましい実施形態によれば、特に加熱のためのエネルギーを単一のエネルギー蓄積タンク５，５０から幾つかの異なる熱消費部に解放することもできる。また、エネルギー供給部がエネルギーを吸収するように熱伝達媒体をエネルギー蓄積タンクからエネルギー供給部に導くことができ、また、その熱伝達媒体をタンクへ戻すことができる。その後、熱伝達媒体を、エネルギー蓄積タンクから、回路内で、所定の一定の温度で、熱交換器に、すなわち、具体的には第１の熱交換器に再び供給することができ、そこから、熱伝達媒体が元のエネルギー蓄積タンクに導かれる。

Claims (16)

1. ビール醸造所用として、高温媒体から、好ましくは高温麦汁または高温マッシュからエネルギーを回収するための装置であって、
   好ましくは麦汁またはマッシュが冷却される間に熱伝達媒体を加熱できるようになっている、熱伝達媒体Ｗのための第１の熱交換機器（１，１００）を備え、
   前記醸造所の少なくとも１つの熱消費部（６，７，６０，７０，８０）がこの熱伝達媒体Ｗを用いて加熱され、
   前記熱消費部の加熱中に冷却された熱伝達媒体Ｗを回路Ｋ中で元の前記第１の熱交換機器（１，１００）へ供給することができる、装置。
2. 前記熱伝達媒体Ｗは、前記第１の熱交換機器において、高温レベルまで、好ましくは８５℃よりも高いＴ１まで、特に９０℃を超えるＴ１まで加熱されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 高温媒体、特に麦汁またはマッシュが冷却される間に水をＴ１よりも低いＴ２の温度まで、特に醸造水温度以下の温度まで加熱できるようになっている第２の熱交換機器（２）を備え、好ましくは加熱された水を内部に蓄えることができる醸造水タンク（９）が設けられることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 麦汁がピッチング温度ＴＡまで冷却されるときに総熱量Ｑ_Ｇが麦汁から抽出され、前記第２の熱交換機器（２）は、水を温度Ｔ２まで加熱する熱量Ｑ_２を抽出し、前記第１の熱交換機器は、前記熱伝達媒体Ｗを温度Ｔ１まで加熱するための熱量Ｑ_１を抽出し、Ｑ_１＝Ｑ_Ｇ−Ｑ_２であることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 前記第１の熱交換機器（１，１００）は、前記第１の熱交換機器（１）により加熱される前記熱伝達媒体Ｗが内部に蓄えられるエネルギー蓄積タンク（５，５０）に接続され、好ましくは前記熱消費部で冷却された熱伝達媒体Ｗもこのエネルギー蓄積タンク内に蓄えることができ、特に、前記エネルギー蓄積タンク（５，５０）が層状の蓄積機器として形成され、それにより、前記熱伝達媒体を異なる高さにおいて異なる蓄積ポートおよび引き出しポート（２５，２６）で蓄えて引き出すことができることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記熱消費部（６，７，６０，７０，８０）は、以下のグループの熱消費部、すなわち、マッシュング機器（６）の加熱機器（２２）、麦汁沸騰または高温状態維持機器（３）、濾過麦汁ヒータ（７）、ＣＩＰ消費部、ボトル洗浄機内の洗浄媒体のためのフラッシュパスツール殺菌器または加熱機器、または、濾過装置（９０）と濾過麦汁ヒータ（７）との間の濾過麦汁ヒータ（８０）を成す熱消費部であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記熱伝達媒体を更に加熱できる機器（８）が導管（１７）内で前記第１の熱交換機器（１）と前記熱消費部（６，７）との間に設けられることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記醸造水タンク（９）へ導かれる醸造水を加熱する少なくとも１つの更なる付加的な熱交換器（１５）が設けられ、水を加熱するための熱量が、余剰エネルギーまたは廃熱から、特に熱水またはケトル蒸気凝縮器（１３）からの水蒸気から得られることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記熱交換機器（１）が高温トゥルーブ分離機器の上流側に設けられることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. ビールの製造中に、高温媒体から、特に高温麦汁または高温マッシュからエネルギーを回収するための方法であって、
    ａ）高温媒体、特に麦汁またはマッシュを冷却する間に第１の熱交換機器（１，１００）において熱伝達媒体Ｗを温度Ｔ１まで加熱するステップと、
    ｂ）この熱伝達媒体Ｗを用いて醸造所の少なくとも１つの熱消費部（６，７，６０，７０，８０）を加熱するステップと、
    を備え、
    ステップｂ）で冷却された前記熱伝達媒体Ｗが回路Ｋ中で前記第１の熱交換機器（１）へ戻される、方法。
11. 前記熱伝達媒体Ｗが、高温レベルまで、好ましくは８５℃よりも高いＴ１まで、特に９０℃を超えるＴ１まで加熱されて、特に前記第１の熱交換機器（１，１００）に入るときには６０℃〜９０℃の範囲内の温度Ｔ４を有し、温度Ｔ４は好ましくは所定の一定の設定値または設定値範囲に設定されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１の熱交換機器（１，１００）での前記熱伝達媒体Ｗの加熱中の温度差ΔＴが４０℃以下の範囲内であることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。
13. 高温媒体が、第２の熱交換機器（２）によって、特に氷水タンクからの氷水または冷水によって、温度Ｔ２まで加熱され、Ｔ２＜Ｔ１であり、有利には前記第２の温度Ｔ２は６０℃〜８５℃以下の範囲内の醸造水温度に対応しており、加熱された水が、好ましくは、熱水タンクまたは醸造水タンク（９）のそれぞれに蓄えられることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記熱伝達媒体Ｗが前記第１の熱交換機器（１，１００）で加熱された後に、前記熱伝達媒体ＷがＴ１よりも高い温度Ｔ３まで更に加熱され、前記熱伝達媒体Ｗが、消費部に依存する形態で制御および／または調整機器により温度Ｔ３まで事後加熱されることを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記醸造水が、醸造所で生じる余剰エネルギーまたは廃熱によって加熱されあるいは予熱されて、熱水タンク（９）へ供給されることを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 装置が、前記熱伝達媒体が前記熱交換機器（１，１００）に入る前に前記熱伝達媒体の所定の一定の温度（Ｔ４）を設定するための機器を備え、該機器が特に少なくとも１つの混合バルブを備え、および／または、前記装置が層状ローディングパイプを備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。

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