用于在制造食品过程中将热从介质传递给热载体的方法和系统及相应的用途技术方案

本发明专利技术涉及用于在制造食品、优选制造饮料、具体制造啤酒的过程中将热从介质(M)传给热传递介质(WT)的方法；具有以下步骤：(a)提供热传递介质(WT)，热传递介质(WT)有以液体聚集态存在的流体组分；(b)利用适于形成液滴的装置(2)在大气(A)中形成热传递介质(WT)的液滴，其中大气(A)为气态，热传递介质(WT)将热分散进入大气(A)，且热传递介质(WT)的流体组分(FB)或者一部分流体组分(FB)在液滴形成期间或之后转变成固体聚集态；和(c)使热传递介质(WT)与介质(M)接触，而将热从介质(M)传递给热传递介质(WT)。还涉及用于实施该方法的冷却系统(1)及相应用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在制造食品、优选地制造饮料、更优选地制造啤酒的过程中将热从介质传递给热载体的方法；一种用于在制造食品、优选地制造饮料、具体地制造啤酒的过程中将热从介质传递给热载体的冷却系统；以及一种热载体、冷却系统和装置在用于在大气中形成热载体的液滴的用途，用于在制造食品、优选地制造饮料、更优选地制造啤酒的过程中将热从介质传递给热载体的用途。在食品、饮料、具体地啤酒的制造中，很久以前便将热载体或传热介质或冷却剂用于从待冷却介质中传递热。在将制冷机使用于啤酒生产之前，在冬季采集天然冰并将其储存在冰窖中直到它被用作啤酒厂中的热载体。但直到仅以有限的量所得到的冰储存被用完，才能够获得冷却效果。介质的冷却是间接地完成，例如利用其中导入冰的漂浮物。使用天然冰的缺点是，冰仅以从时间和气候条件方面受限制的方式而获得。此外，天然冰并不是以无限制的量而获得。此外，与天然冰的输送和处理有关的工作量较高，这是因为用于输送天然冰的费用是相当大的。此外，在一些地区(例如热带和亚热带地区)，不能获得天然冰从而将其应用于工业化食品制造中。由于制冷机的使用，因而在工业化食品制造中尤其在啤酒厂中的供冷变得独立于天然冰的可获得性，因此与季节和地理的限制无关。在这个过程中，也可以将工业化制造工厂尤其是啤酒厂设置在其中不能获得天然冰的地区。在现代的制冷车间中，在冷却循环中携带冷却剂(例如氨)，其中在各循环中执行以下的方法步骤：冷却剂的压缩；从经压缩的温热冷却剂到周围环境的传热，其中发生冷却剂的液化、液化冷却剂经过膨胀喷嘴的膨胀由此使冷却剂冷却；以及在使冷却剂与介质接触之后从待冷却介质到经冷却冷却剂的传热。其中，经冷却的冷却剂可直接地使用，例如在氨直接蒸发中。可替代地，可利用冷却剂从冷的载体(例如盐水溶液或冰水)中去除热。此外，冷的载体可以再用于从待冷却介质中传递热。上述的制冷装置消耗电能，该电能被转换成压缩机的机械能。利用冷却剂，在上述的冷却循环中提供冷却性能。上述的冷却装置的缺点是相对较低的性能指标COP，其在大约3至4.2的范围内。这意味着常规的冷却装置可获得3.0至4.2kWh每1kWh电能的冷却性能。此外，在常规的冷却装置或制冷装置中，将氨优选地用作冷却剂，但氨在与身体接触时会引起健康问题并且在某些条件下会发生爆炸。可替代地，将烃类化合物如氟化烃和氟氯化烃(CFC)用作冷却剂，但这些烃类化合物是高价的并且会对环境有极大的影响。专利技术目的因此，本专利技术的目的是提供一种用于在制造食品、优选地制造饮料、具体地制造啤酒的过程中将热从介质传递给热载体的方法和冷却系统，及热载体、冷却系统和冷却系统的装置的相应用途，由此实现提高的能量效率、具体地较高的性能指标(每单位消耗电力的制冷量或冷却性能)。因此，食品制造方法中所需的制冷或冷却性能应当以更具有成本效益的方式而提供。本专利技术的一个方面提供一种用于将热从介质给传递热载体的方法和冷却系统，以及热载体、冷却系统和冷却系统的装置的相应用途，这确保将所需的冷却性能连续地提供给食品制造车间。本专利技术的另一方面提供一种用于将热从介质传递给热载体的方法和冷却系统，以及热载体、冷却系统和冷却系统的装置的相应用途，该热载体、冷却系统和冷却系统允许以在工艺技术方面为简化的方式且在所使用装置方面较不复杂的方式而提供所需的冷却性能。本专利技术的又一方面提供一种冷却性能，其中该冷却性能的提供不要求使用导致健康或安全或环境风险的冷却剂，例如氨和烃类化合物，具体地氟化烃和氟氯化烃。定义在本申请中，术语“热载体”被定义为可以使用于制造食品、优选地制造饮料、具体地制造啤酒的过程中的适合于吸收热和再次释放热的任何物质。优选地，术语“热载体”可被定义为任何热载体、冷载体和可用于本申请
的任何冷却剂。其中，根据本专利技术的热载体可以是大体上为纯的物质或者各物质的混合物，例如溶液、悬浮液、和乳液或气溶胶。优选地，在本申请中的术语“热载体”排除了氨及烃类、尤其是卤代烃、具体地氟化烃和氟氯化烃，并且也可包括类似的物质。具体地，术语“热载体”可被定义为基于水的热载体，例如含有水的流体，优选地是水，例如原水、酿造水、生产用水、地下水、井水、深井水、地表水、或亚稳态水；水溶液，例如盐水溶液；或者水悬浮液，例如二元冰。在本专利技术的上下文中，热载体或其液体组分的“固体聚集态”是热载体或其液体组分的冻结状态(具体地冰、雪等)。根据本专利技术的热载体含有一个组分，其中所述组分可基于其能量含量、其组成和/或周围条件而以液体或固体聚集态存在。在本申请中，该组分被定义为术语“流体组分”。热载体可完全地由流体组分所组成。然而，热载体也可部分地由流体组分组成，并且也可含有其它组分。根据本专利技术的热载体的流体组分具体地是水。因此，热载体可单独地或组合地含有以下所列出的组分：盐类；糖类；油类；结晶抑制剂或防冻剂，例如一元醇或多元醇，具体地乙二醇；冰晶或雪晶；抑制微生物生长和/或导致热载体卫生化的杀生物剂或杀微生物剂，例如氯化合物；结晶核，如细菌或AgI。根据本专利技术，术语“介质”是在根据本专利技术的制造食品、优选地制造饮料、具体地制造啤酒的过程中适合于将热传递给热载体的任何材料。因此，在本申请中，术语“介质”可包括制造食品、具体地制造饮料、具体地制造啤酒的原材料、中间产品和最终产品。具体地，术语“介质”可被定义为糊状物、醪液、酿造水、生产用水、温水或热水、发酵罐或储罐或另一种容器的内容物、酵母悬浮液、任何制造或处理步骤的啤酒(具体地最终的啤酒)、在任何制造或处理步骤中的含酒精或非酒精性饮料(具体地软饮料)、牛奶、基于茶的饮料、葡萄酒、和果汁饮料、蔬菜汁、水果汁、柠檬水、花蜜、蜂蜜、糖浆、基于茶的液体、精油、这些液体的浓缩液和任何混合物等。根据本专利技术，术语“热载体的液滴形成”被定义为将热载体或其流体组分分散或分裂成具有优选地10μm至2mm、具体地10至500μm的液滴尺寸的细小或最细小的液滴。其中，术语“热载体的液滴形成”还包括热载体的喷雾、喷射、雾化或喷洒或者本领域技术人员所了解的适合于将热载体分裂的其它手段。根据本专利技术，“热载体的液滴形成”是在大气中实施。在本专利技术中，术语“大气”被定义为大体上或完全地为气态的物质，该物质包括纯气体、气体的混合物、和气溶胶。优选地，大气是空气或者地球大气的一部分。或者，大气可从地球大气中获得或者可与地球大气流体连通。根据本发明，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在制造食品、优选地制造饮料、具体地制造啤酒的过程中将热从介质(M)传递给热载体(WT)的方法，包括以下步骤：(a)提供所述热载体(WT)，其中所述热载体(WT)具有以液体聚集态而存在的流体组分(FB)；(b)利用适合于形成液滴的装置(2)在大气(A)中形成所述热载体(WT)的滴液，其中所述大体(A)为气态，其中所述热载体(WT)将热释放到所述大气(A)，其中在所述液滴的形成期间或之后，所述热载体(WT)的所述流体组分(FB)或者一部分的所述流体组分(FB)变为固体聚集态；和(c)使所述热载体(WT)与所述介质(M)接触，其中将热从所述介质(M)传递给所述热载体(WT)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.17 DE 102013017220.91.一种用于在制造食品、优选地制造饮料、具体地制造啤酒的过程中将热从
介质(M)传递给热载体(WT)的方法，包括以下步骤：
(a)提供所述热载体(WT)，
其中所述热载体(WT)具有以液体聚集态而存在的流体组分(FB)；
(b)利用适合于形成液滴的装置(2)在大气(A)中形成所述热载体(WT)
的滴液，
其中所述大体(A)为气态，
其中所述热载体(WT)将热释放到所述大气(A)，
其中在所述液滴的形成期间或之后，所述热载体(WT)的所述流体组分(FB)
或者一部分的所述流体组分(FB)变为固体聚集态；和
(c)使所述热载体(WT)与所述介质(M)接触，
其中将热从所述介质(M)传递给所述热载体(WT)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在即将形成所述液滴之前或者
在适合于形成液滴的所述装置(2)的前面，所述热载体(WT)具有在-10至10℃、
优选地-1至8.5℃、优选地-1至6.5℃、优选地0至6.5℃、具体地0至6℃范围
内的温度(TWT)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在即将形成所述液滴之前
或者在适合于形成液滴的所述装置(2)的前面，所述热载体(WT)具有在4×105至60×105Pa、优选地5×105至20×105Pa、优选地6×105至10×105Pa、具体地6.5×105至8.5×105Pa范围内的压力(pWT)；并且/或者
其中在所述液滴的形成期间，所述大气(A)具有在0.3×105至1.2×105Pa、
优选地0.5×105至1.15×105Pa、优选地0.9×105至1.10×105Pa、具体地0.95×105至1.05×105Pa范围内的压力(pA)。
4.根据权利要求1至3中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述大气
(A)具有在-50至0℃、优选地-20至-1℃、具体地-8至-1.5℃范围内的湿球温度
(FKT)。
5.根据权利要求1至4中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述热载体
(WT)的所述流体组分(FB)在使其与所述介质(M)接触和所述热吸收之后
部分地或完全地以液体聚集态而存在。
6.根据权利要求1至5中的至少一项所述的方法，其特征在于，还包括以下
步骤：
(d)在步骤(b)之后且在步骤(c)之前，将全部量或部分量的所述热载
体(WT)储存，优选地，在第一容器(61)中。
7.根据权利要求1至6中的至少一项所述的方法，其特征在于，还包括以下
步骤：
(e)在步骤(c)之后，将全部量或部分量的所述热载体(WT)储存，优
选地，在所述第一容器(61)或在第二容器(62)中。
8.根据权利要求1至7中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述热载体
(WT)的液滴形成是通过使用气体(G)而实施；
其中所述气体(G)优选地具有在4×105至12×105Pa、优选地6×105至
10×105Pa、优选地7×105至9×105Pa、具体地7.5×105至8.5×105Pa范围内的压力
(pG)；并且/或者
其中所述气体(G)优选地是从所述大气(A)中获取。
9.根据权利要求1至8中的至少一项所述的方法，其特征在于，还包括以下
步骤：
(f)在步骤(d)期间，使所储存的全部量或部分量的热载体(WT)运动
或保持在运动状态。
10.根据权利要求1至9中的至少一项所述的方法，其特征在于，还包括以
下步骤：
(g)在步骤(b)之前，优选地通过在所述大气(A)中形成所述热载体(WT)
的液滴而使所述热载体(WT)冷却；
其中所述热载体(WT)将热释放到所述大气(A)。
11.根据权利要求1至10中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述热载
体(WT)是地下水、泉水、深井水或地表水。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，其特征在于，从步骤(c)
中获得的所述热载体(WT)能被丢弃，优选地能被允许在地面流走或者被排放
到地表水。
13.根据权利要求1至12中的至少一项所述的方法，其特征在于，重复一
次或数次所述步骤(b)和(c)，
其中从前一步骤(c)中所获得的所述热载体(WT)优选地被分别用于各自
的步骤(b)中。
14.一种用于在制造食品、优选地制造饮料、具体地制造啤酒的过程中将热
从介质(M)传递给热载体(WT)的冷却系统(1)，所述冷却系统(1)优选
地是用于执行根据权利要求1至13中的至少一项所述的方法；
其中所述热载体(WT)具有流体组分(FB)；
其中所述冷却系统(1)至少具有：
为气态的大气(A)；
用于形成所述热载体(WT)的液滴的装置(2)；
其中用于形成所述热载体(WT)的液滴的装置(2)被布置在所述冷却系统
(1)中，使得所述液滴可在所述大气(A)中形成，或者在它们的形成之后所述
液滴可被传递至所述大气(A)；和
用于将热从所述介质(M)传递给所述热载体(WT)的装置(4)；
其中，至少在所述热载体(WT)的液滴形成期间，所述大气(A)是地球
大气的一部分或者从地球大气中获得或者与地球大气流体连通；
其中所述冷却系统(1)适合于使所述热载体(WT)的所述流体组分(FB)
或者一部分的所述流体组分(FB)变为固体聚集态。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯·瓦斯马特，托拜厄斯·比彻，维丽娜·布鲁门贺夫，
申请(专利权)人：齐曼霍夫利卡有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE