Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft das Bereitstellen entgasten Wassers, das in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, insbesondere bei der Bierherstellung, Verwendung findet.

Stand der Technik

In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie wird in vielen Prozessschritten Wasser benötigt. Um der Gefahr von Korrosion von Leitungen und Vorrichtungen zu begegnen, wird häufig entgastes Wasser verwendet, das hei ßt Wasser, das im wesentlich frei von gelösten Gasen, wie beispielsweise freiem Kohlendioxid oder Sauerstoff, ist. Insbesondere Sauerstoff wirkt sich nicht nur nachteilig auf Anlagen und Leitungssysteme aus, sondern beeinträchtigt auch die Haltbarkeit und/oder Qualität von Lebensmitteln und Getränken.

Insbesondere bei der Bierherstellung ist ein möglichst geringer Sauerstoffgehalt im Wasser wünschenswert. Die Verarbeitung von Rohstoffen und der Würze- und Bierherstel- lungsprozess führen jedoch zu einem signifikanten Eintrag von Sauerstoff in das herzustellende Produkt. Um diesen Eintrag möglichst gering zu halten, muss das eingesetzte Produkt- und Prozesswasser besonders behandelt werden. Unter Produktwasser versteht man Wasser, welches Teil des Endproduktes - hier also Bier - ist bzw. mit einem Vor-/Zwischenprodukt oder dem Endprodukt in Berührung kommt, beispielsweise Ausschubwasser. Prozesswasser ist Wasser, welches zur Herstellung und/oder Abfüllung von Getränken benötigt wird, jedoch nicht direkt in das Endprodukt einfließt. Unter Prozesswasser kann beispielsweise Pumpensperrwasser, Spritzwasser oder Wasser, welches zur Reinigung (beispielsweise Cleaning-in-Place) von Anlagen und/oder Maschinen verwendet wird, verstanden werden. Ebenfalls findet der Begriff Servicewasser in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie Verwendung. Darunter fällt beispielsweise das in einem Energiespeichertank verwendete Wasser, welches in einem geschlossenen System zu Heizzwecken für Wärmeverbraucher verwendet wird. Teilweise wird der Begriff Servicewasser äquivalent zum Begriff Prozesswasser verwendet. Bei Wasser, welches als Service- bzw. Prozesswasser bezeichnet wird, handelt es sich im Gegensatz zu Produktwasser um Wasser, welches nicht mit einem Vor-/Zwischenprodukt oder dem Endprodukt in Berührung kommt.

Beispielsweise findet bei der Bierherstellung entgastes Wasser beim (Ein-) Maischen und Anschwänzen, beim Fluten von Tanks und Filtrationssystemen, bei Leitungsausschüben sowie beim Verdünnen des Bieres gegen Ende der Herstellung desselben Verwendung. Besonders für das zur Verdünnung (Blending) verwendete entgaste Wasser ist neben der chemisch-technologischen Reinheit ein geringer Sauerstoffgehalt von großer Bedeutung.

Aus dem Stand der Technik sind Anlagen zur Kaltentgasung, Hei ßentgasung und Vakuumentgasung bekannt. Bei der Kaltentgasung bedarf es einer Entgasungseinheit und eines Kühlers für das entgaste Wasser. Bei der Heißentgasung wird zusätzlich ein Wärmetauscher zur Aufheizung und Wärmerückgewinnung verwendet. Anders als bei der Kaltentgasung wird bei der Heißentgasung das entgaste Wasser vorwiegend zur Keimreduzierung erhitzt. Hierfür ist ein Mehraufwand an thermischer Primärenergie erforderlich. Bei der Heißentgasung kann ein Restsauerstoffgehalt von 0,01 bis 0,02 mg 0 ₂ /l und bei der Kaltentgasung ein Restsauerstoffgehalt von 0,02 bis 0,03 mg 0 ₂ /l erreicht werden. Beide Verfahren sind durch einen relativ hohen Verbrauch an Inertgas gekennzeichnet. Umso kälter das zu entgasende Wasser ist, desto mehr Sauerstoff ist darin gebunden bzw. gelöst. Der in dem kalten Wasser gelöste Sauerstoff wird, auch nach Aufheizen des Wassers im Rahmen der Heißentgasung, erst in der Entgasungseinrichtung unter Verwendung relativ großer Mengen eines Inertgases ausgetrieben. Hinzu kommt, dass, auch wenn bekannte Heißentgasungsanlagen Einrichtungen zur Wärmerückgewinnung aufweisen, so doch Primärenergie, beispielsweise in Form von Dampf, bereitgestellt werden muss.

Die Vakuumentgasung bedarf keiner Zufuhr thermischer Energie, weist aber einen ähnlich hohen Bedarf an Inertgas auf. Jedoch wird der Restsauerstoffgehalt im entgasten Wasser typischerweise auf lediglich etwa 1 ,0 mg 0 ₂ /l gesenkt. Zudem erfolgt keine Pasteurisierung des entgasten Wassers und es besteht ein zusätzlicher Bedarf an elektrischer Energie zur Vakuumerzeugung.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist stets ein hoher Primärenergieeinsatz notwendig. Dieser Primärenergieeinsatz erfolgt dabei mit thermischer Energie (z. B. Dampf) oder durch Einsatz von elektrischer Energie (z. B. Energie zum Betrieb einer Kälteanlage oder zur Erzeugung eines Vakuums). Zusätzlich fallen größtenteils erhebliche Emissionen durch den Inertgaseinsatz (z. B. Kohlenstoffdioxid) an.

Bei der Hei ßentgasung stellt sich zudem das Problem, dass, um eine möglichst hohe Energieeffizienz der Anlage zu erreichen, möglichst kaltes Wasser eingesetzt werden muss. Erst dies ermöglicht den Einsatz einer internen Rekuperationsstufe. Hierbei ist der Einsatz eines möglichst kalten Wassers einerseits vorteilhaft im Hinblick auf die Energierückgewinnung, andererseits besteht der Nachteil, dass in kälterem Wasser mehr Sauerstoff bzw. andere Gase gebunden sind. Die Kaltwassertemperatur ist abhängig von der Frischwassertemperatur vor Ort. Somit sind diese Anlagen zur Entgasung von Wasser ebenfalls von den geografischen Gegebenheiten abhängig, was einen weiteren Nachteil darstellen kann und die Anlagen somit wenig effizient und flexibel macht. Betreibt man eine herkömmliche Hei ßentgasungsanlage stattdessen bereits mit warmem/heißem Wasser, erhöht sich der Verbrauch an Energie, beispielsweise in Form von elektrischer Energie, für die Kühlung des entgasten Wassers.

Grundsätzlich sind die bekannten Anlagen zur Wasserentgasung als geschlossene Systeme aus Rohrleitungen und Wärmetauschern zu betrachten, wobei die Entgasungskolonne die einzige Möglichkeit zum Austreiben unerwünschter Gase wie beispielsweise Sauerstoff darstellt. Aufgrund dieser anlagentechnischen Gegebenheiten wird kaltes Wasser unmittelbar nach der Rekuperation der Entgasungskolonne zugeführt und zu entgastem Wasser.

Angesichts des beschriebenen Stands der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur energiesparenden und/oder emissionsarmen effizienten Entgasung von Wasser, beispielsweise zur Verwendung in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, bereitzustellen.

Beschreibung der Erfindung

Die oben genannte Aufgabe wird gelöst durch Bereitstellen einer Anlage mit einem Speichertank zum Speichern von Warmwasser, insbesondere Warmwasser mit einer Temperatur von zumindest 60 °C, und einer Entgasungseinrichtung, die mit dem Speichertank für Warmwasser verbunden ist und dazu ausgebildet ist, das Warmwasser aus dem Speichertank für Warmwasser zu entgasen. Die Anlage kann eine Anlage zur Herstellung und/oder Abfüllung von Lebensmitteln oder Getränken sein. Der Speichertank für Warmwasser kann als aus dem Stand der Technik bekannter Warmwasserspeicher und/oder Schichtenspeicher und/oder mehreren Speichertanks gleicher oder unterschiedlicher Temperaturniveaus in Brauereien, Getränke- oder Lebensmittelbetrieben ausgebildet sein. Das Warmwasser weist eine Temperatur von mindestens 60 °C, insbesondere von 75 °C - 85 °C, insbesondere von 78 °C - 82 °C auf. Der Begriff Warmwasser umfasst den im Gebiet der Technik verwendeten Begriff des Heißwassers.

Findet ein Energiespeichertank, welcher mit Produktwasser befüllt ist, Verwendung, so kann das obere Temperaturniveau auch oberhalb von 85 °C liegen, beispielweise bei einer Temperatur von bis zu 98 °C bzw. einer Temperatur nahe dem Siedepunkt. Es können alle Speichertankvarianten atmosphärisch offen konstruiert sein.

Der Speichertank für Warmwasser kann durch unterschiedliche Produzenten gespeist werden. Prinzipiell kann in den Speichertank für Warmwasser gefördertes Wasser vor dem Speichertank für Warmwasser erhitzt werden. Die Entgasungseinrichtung kann eine Entgasungskolonne umfassen, die das zu entgasende Warmwasser von oben nach unten über eine Reaktionsstrecke durchläuft. Prinzipiell kann die Entgasungseinrichtung eine Aufheizeinrichtung zum weiteren Aufheizen des zu entgasenden Wassers, beispielsweise eine Mantelheizung und/oder eine externe Wärmetauschervorrichtung enthalten. Des Weiteren kann alternativ und/oder zusätzlich eine Vakuumeinrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks in der Entgasungseinrichtung enthalten sein oder die Entgasungseinrichtung mit einer solchen verbunden sein. Auch kann die Entgasungseinrichtung eine Steuereinrichtung zum Steuern verschiedener C0 ₂ bzw. 0 ₂ -Gehalte und/oder Temperaturen des entgasten Wassers umfassen. Weiterhin kann die Entgasung durch Einleiten eines Inertgases, beispielsweise Kohlendioxid oder Stickstoff, in die Entgasungseinrichtung (beispielsweise im Gegenstrom zum Durchlauf des zu entgasenden Wassers) bzw. in eine Zuleitung zu der Entgasungseinrichtung unterstützt werden. In der beanspruchten Anlage kann entgastes Wasser mit einem Restsauerstoffgehalt von 0,01 - 0,02 mg 0 ₂ /l erzeugt werden.

Im Gegensatz zum Stand der Technik erfolgt erfindungsgemäß die Herstellung entgasten Wassers durch Entgasen eines in einem Speichertank für Warmwasser zwischengespeicherten Warmwassers, das insbesondere bereits eine Temperatur von zumindest 60 °C aufweist. Je kälter Wasser ist, desto mehr Sauerstoff ist in dem Wasser gelöst. Das in dem Speichertank für Warmwasser gespeicherte Warmwasser weist einen gegenüber kaltem Wasser, wie es im Stand der Technik einer Entgasungseinrichtung zugeführt wird, deutlich geringeren Sauerstoffgehalt auf. Zwar wird zu entgasendes Wasser im Rahmen der konventionellen Heißentgasung erhitzt, jedoch geschieht dieses unter Abschluss gegenüber der Atmosphäre und dient lediglich dazu, dass die Entgasung in der Entgasungseinrichtung, in die das erhitzte Wasser in dem geschlossenen System gefördert wird, leichter erfolgen kann. Der Sauerstoffgehalt des der Entgasungseinrichtung zugeführten erhitzten Wassers entspricht also beim konventionellen Heißentgasen dem Sauerstoffgehalt des kalten Wassers vor dem Erhitzen.

Das für die Wasserentgasung aus dem Speicher für Warmwasser entnommene Warmwasservolumen kann zeitnah durch das am Wärmetauscher der Entgasungsanlage erwärmte kalte Wasser (Rekuperationsstufe der Entgasungsanlage) ersetzt werden. Der Speicher für Warmwasser stellt dabei eine Reaktionsstrecke dar, wobei während der Verweilzeit auf dieser Reaktionsstrecke eine thermische Vorbehandlung des Warmwassers stattfindet. Daraus resultiert bereits eine Abnahme des gelösten Sauerstoffs aus dem Wasser. Da die Entnahme des Warmwassers aus dem Speicher für Warmwasser getrennt von der Einspeisung in den Speicher für Warmwasser erfolgt, können auch unterschiedliche Volumina aus dem Speichertank entnommen bzw. darin eingespeist werden. Somit kann beispielsweise ein möglicher Warmwasserüberschuss im Sudhaus abgebaut oder eine Unterdeckung der Warmwasserversorgung ausgeglichen werden. Der Speicher für Warmwasser kann außerdem, wie aus dem Stand der Technik bekannt, von unterschiedlichen Wärmerückgewinnungseinrichtungen wie beispielsweise dem Würzekühler und/oder dem Pfannendunstkondensator und/oder einem Kondensatkühler gespeist werden und kann unterschiedliche Prozesse wie beispielsweise das Einmaischen und/oder das Anschwänzen während des Läuterprozesses versorgen.

Zur Kühlung des noch warmen/heißen entgasten Wassers kann ein erster Wärmetauscher zur Rekuperation vorgesehen sein. Das zur Kühlung verwendete Kaltwasser wird dabei erwärmt und beispielsweise im Speichertank für Warmwasser, der mit dem ersten Wärmetauscher verbunden ist, eingelagert. Der Begriff des Kaltwassers umfasst den in dieser Schrift verwendeten Begriff des Eiswassers, wobei unter Eiswasser im Gebiet der Technik das auf eine gewünschte Temperatur unterhalb der ortsabhängigen Kaltwassertemperatur gekühlte Kaltwasser verstanden wird. Das Kaltwasser (kalte Wasser) ist käl- ter als das Warmwasser. Bei dem Speichertank für Kaltwasser kann es sich beispielsweise auch um einen Eiswassertank handeln. Die Temperatur des Kaltwassers ist abhängig von den geografischen Gegebenheiten sowie der Art der Wassergewinnung (beispielsweise Oberflächenwasser, Brunnenwasser) und liegt üblicherweise in einem Bereich von 1 °C bis 40 °C. Dieses ist vorteilhaft, da in vielen Anwendungen entgastes Wasser mit Temperaturen benötigt wird, die niedriger als typische Temperaturen nach Durchlauf der Entgasungseinrichtung sind. Es ist jedoch möglich, dass das als Kältemedium fungierende Kaltwasser nach Durchlauf durch den ersten Wärmetauscher nicht auf eine hinreichend hohe Temperatur erhitzt wurde, so dass es vor Eintritt in den Speichertank für Warmwasser weiter zu erhitzen ist.

Somit umfasst gemäß einer Weiterbildung die Anlage einen zweiten Wärmetauscher, der mit dem ersten Wärmetauscher und dem Speichertank für Warmwasser verbunden ist, und der angeschlossen und dazu ausgebildet ist, das in dem ersten Wärmetauscher erwärmte Kaltwasser weiter zu erhitzen. Primärenergie, beispielsweise in Form von heißem Dampf oder Hochdruckheißwasser, kann für die Erhitzung in dem zweiten Wärmetauscher Verwendung finden. Der zweite Wärmetauscher kann auch mittels eines Heizmediums betrieben werden, dass beispielsweise auch aus einem Energiespeichertank stammen kann oder anderweitig rekuperativ gewonnen wurde.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist ein dritter Wärmetauscher vorgesehen, der mit der Entgasungseinrichtung und dem Speichertank für Warmwasser verbunden ist, und der angeschlossen und dazu ausgebildet ist, das Warmwasser vor Eintritt in die Entgasungseinrichtung zu erhitzen oder Temperaturschwankungen im Warmwasser auszugleichen. Hierdurch kann die nachfolgende Entgasung des bereits teilweise entgasten Warmwassers in der Entgasungseinrichtung erleichtert und verbessert werden. Primärenergie, beispielsweise in Form von heißem Dampf oder Hochdruckheißwasser, kann für die Erhitzung in dem dritten Wärmetauscher Verwendung finden. Der dritte Wärmetauscher kann auch mittels eines Heizmediums betrieben werden, dass beispielsweise auch aus einem Energiespeichertank stammen kann oder anderweitig rekuperativ gewonnen wurde.

Es kann auch noch ein vierter Wärmetauscher vorgesehen werden. Dieser kann mit einer Kälteanlage verbunden sein, die ihn mit einem Kältemedium, beispielsweise Glykol, speist. Der vierte Wärmetauscher kann angeschlossen und dazu ausgebildet sein, das entgaste Wasser nach Durchlauf des und Kühlung im ersten Wärmetauscher zu kühlen. Ein solcher vierter Wärmetauscher ist vorteilhaft, wenn die Temperatur des Kaltwassers des Speichertanks für Kaltwasser, das als Kältemedium in dem ersten Wärmetauscher dient, nicht ausreicht, um das entgaste Wasser auf eine gewünschte Temperatur zu kühlen.

Sämtliche genannten Wärmetauscher sind beispielsweise als Röhren- oder Plattenwärmetauscher ausgebildet.

Das entgaste Wasser und optional gekühlte Wasser kann nun seiner gewünschten Verwendung zugeführt werden. Es kann vorteilhaft sein, das entgaste Wasser in einem Speicher und/oder mehreren Speichern gleicher oder unterschiedlicher Temperatur zu speichern, ehe es seiner Verwendung zugeführt wird.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Anlage mit einem Speichertank zum Speichern von Eiswasser mit einer Temperatur deutlich unterhalb derjenigen des Kaltwassers verbunden sein, der mit dem ersten Wärmetauscher verbunden ist, wobei der erste Wärmetauscher dazu ausgebildet ist, das entgaste Wasser mithilfe des Eiswassers zu kühlen. In diesem Fall kann das entgaste Wasser gegebenenfalls auch ohne Verwendung des vierten Wärmetauschers auf relativ niedrige Temperaturen, beispielsweise von 2 °C bis 5 °C, gekühlt werden.

Wie bereits oben erwähnt, kann die Entgasungseinrichtung mit Unterdruck betrieben werden, wodurch das Ausgasen des Sauerstoffs erleichtert wird. In diesem Fall kann eine Wasserstrahlpumpe, die dazu ausgebildet ist, in der Entgasungseinrichtung einen Unterdruck zu erzeugen, an eine der Leitungen, die die oben genannten Wärmetauscher, Speicher und die Entgasungseinrichtung miteinander nach Maßgabe der konkret gewählten Konfiguration verbinden, angeschlossen werden. Sie kann beispielsweise an einer Kaltwasserleitung angeschlossen werden. Die Wasserstrahlpumpe kann beispielsweise an einer dem Speichertank für Kaltwasser zuführenden Leitung angeschlossen sein. Die Wasserstrahlpumpe kann beispielsweise zum Einsatz kommen, wenn der Speichertank für Kaltwasser zeitgleich zum Betrieb der Entgasungseinrichtung befüllt wird. Es kann also Produkt- oder Prozesswasser zum Betreiben der Wasserstrahlpumpe als Vakuumeinrichtung verwendet werden, wobei beispielsweise Produktwasser verwendet wird. Somit bedarf es zum Betreiben der Wasserstrahlpumpe, anders als bei im Stand der Technik in Entgasungseinrichtungen verwandten Wasserstrahlpumpen, nicht zusätzlichen Wassers, das schließlich ohne weitere Verwendung der Kanalisation zuge- führt würde. Allgemein wird also auch bereitgestellt eine Anlage mit einem Speichertank für (Warm)Wasser, einer Entgasungseinrichtung, die mit dem Speichertank verbunden ist und dazu ausgebildet ist, (Warm)Wasser aus dem Speichertank zu entgasen und einer Wasserstrahlpumpe, die dazu ausgebildet ist, in der Entgasungseinrichtung einen Unterdruck zu erzeugen, und die an einer Wasserleitung der Anlage angeschlossen ist, wobei die Leitung eine zu oder von einem Wasserspeicher, beispielsweise einem Kaltwasser- oder Warmwasserspeichertank der Anlage, führende Leitung sein kann.

Die erfindungsgemäße Anlage kann insbesondere in einer Anlage zur Herstellung von Bier Einsatz finden. In diesem Fall kann die Anlage zur Herstellung von Bier Wärmerückgewinnungseinrichtungen umfassen, beispielsweise einen Würzekühler und/oder einen Pfannendunstkondensator und/oder einen Kondensatkühler und es kann warmes Wasser von dem Würzekühler und/oder dem Pfannendunstkondensator und/oder dem Kondensatkühler zu dem Speichertank für Warmwasser gefördert werden. Es wird also das Wasser, welches beispielsweise bei der Würzekühlung und/oder durch den Pfannendunstkondensator und/oder durch den Kondensatkühler rekuperativ erwärmt wurde, in dem Speichertank für Warmwasser zwischengespeichert. Wie bisher üblich können unterschiedliche Prozessschritte im Sudhaus mit dem Warmwasser aus dem Speichertank für Warmwasser versorgt werden wie beispielsweise der (Ein-)Maisch- und Läuter- prozess. Das Warmwasser kann aber auch erfindungsgemäß der Entgasungseinrichtung zum Entgasen zugeführt werden. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das Warmwasser auch erst nach der Entgasungseinrichtung dem (Ein-)Maisch- und/oder Läuterprozess zugeführt werden kann, wobei der Sauerstoffgehalt dieses Wassers verringert wird und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile eines hohen Sauerstoffgehalt vermieden werden, was die Produktqualität positiv beeinflusst. Da im Sudhaus meist Warmwasser Verwendung findet, kann auf eine Kühlung des entgasten Wassers verzichtet werden. Um den Energieverbrauch während der Würzeherstellung im Sudhaus zu minimieren, ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem Kaltwasser während des Läuterprozesses beim Anschwänzen verwendet wird. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann diese Verfahrensweise nochmals optimiert werden, da nun sauerstoffarmes (entgastes) Kaltwasser bereitgestellt und verwendet werden kann, welches energieoptimiert erzeugt wurde.

Die bis dato wichtigsten Verbraucher von entgastem Wasser sind in Anlagen zur Bierherstellung jedoch im sogenannten Kaltbereich (Gär- und Lagerkeller, Filterkeller, Drucktankkeller) angesiedelt, da in diesem Produktionsbereich die Verwendung von entgas- tem, sauerstoffarmem Wasser besonders wichtig für die (End) Produktqualität ist. Das Zwischenprodukt weist niedrige Temperaturen, in der Regel unter 25 °C, auf. Hierfür ist im Anschluss an die Entgasungseinrichtung ein erster Wärmetauscher vorgesehen, mit dem das entgaste Warmwasser wie oben bereits beschrieben heruntergekühlt wird. Oft wird für die Prozesse im Kaltbereich Wasser mit Temperaturen im einstelligen Temperaturbereich, beispielsweise von 2 °C bis 5 °C, benötigt. Mit den Kaltwassertemperaturen kann eine Abkühlung auf diesen Temperaturbereich nicht immer bewerkstelligt werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der oben genannte vierte Wärmetauscher zum Einsatz kommen. Es ist auch denkbar, den ersten Wärmetauscher bereits mit Eiswasser zu versorgen, wie oben beschrieben. Um einen entsprechenden Kälteträger für das jeweilige Verfahren bereit zu stellen, sind in Anlagen zur Bierherstellung Kälteanlagen vorgesehen.

Zur Verwendung kommt das gekühlte Wasser beispielsweise beim Fluten von Tanks und Filtrationssystemen, bei Leitungsausschüben sowie beim Verdünnen des Bieres gegen Ende der Herstellung desselben (Blending bei Stammwürzeeinstellung und High-Gravity- Brauverfahren).

Das produzierte warme bzw. optional gekühlte entgaste Wasser kann sowohl direkt seiner weiteren Verwendung zugeführt werden oder aber auch, wie in Anlagen zur Bierherstellung üblich, in einem oder mehreren Speichertanks gleicher oder unterschiedlicher Temperatur bis zu seiner weiteren Verwendung vorgehalten werden.

Die Anlage zur Herstellung von Bier kann ein Maischgefäß und/oder eine Läutereinrichtung (wie ein Läuterbottich oder Maischefilter) sowie eine Fördereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, das entgaste Wasser zu dem Maischebottich und/oder der Läutereinrichtung zu fördern, aufweisen. Weiterhin kann das entgaste Wasser zu einer Schrotmühle, wie einem Maischefertiger oder einer Nassschrotmühle mit Weichkammer, Schrotung und Mischkammer der Anlage, oder einem Einmaischgefäß bzw. einer Einmaischvorrichtung der Anlage gefördert werden. Fördereinrichtungen, wie sie in dieser Anmeldung genannt werden, können Leitungen und/oder Pumpen umfassen.

Die oben genannte Aufgabe wird auch durch Bereitstellen eines Verfahrens zur Entgasung von Wasser in einer Anlage zur Herstellung und/oder Abfüllung von Lebensmitteln oder Getränken mit den Schritten des Erzeugens erhitzten Wassers, Speicherns des erzeugten erhitzten Wassers in einem Speichertank für Warmwasser und Förderns des erhitzten und gespeicherten Wassers aus dem Speichertank für Warmwasser in eine Entgasungseinrichtung zur Entgasung, um entgastes Wasser zu erhalten, gelöst.

Das Verfahren kann das Erzeugen eines Unterdrucks in der Entgasungseinrichtung mit- hilfe einer Wasserstrahlpumpe umfassen, wobei die Wasserstrahlpumpe an einer Wasserleitung der Anlage angeschlossen ist, wobei die Leitung eine zu oder von einem Wasserspeicher, beispielsweise einem Kaltwasser- oder Warmwasserspeichertank der Anlage, führende Leitung sein kann.

Das Verfahren kann weiterhin das Kühlen des entgasten Wassers mithilfe von einem ersten Wärmetauscher, der von von einem Speichertank für Kaltwasser geförderten Wasser als Kältemedium durchlaufen wird, und das Fördern des den Wärmetauscher verlassenden Kältemediums zu dem Speichertank für Warmwasser und insbesondere Erhitzen des den Wärmetauscher verlassenden Kältemediums vor dem Eintritt desselben in den Speichertank für Warmwasser umfassen. Das zur Entgasung bereitgestellte Warmwasser kann insbesondere in einem Würzekühler und/oder Pfannendunstkonden- sator und/oder Kondensatkühler einer Anlage zur Herstellung von Bier rekuperativ erzeugt werden. Das entgaste Wasser kann in diesem Fall zumindest teilweise als relativ kaltes entgastes Anschwänzwasser und/oder zum (Ein-)Maischen und/oder zum Verdünnen hergestellten Bieres verwendet werden.

Im Folgenden werden Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Anlage unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht lediglich als illustrativ und nicht als einschränkend anzusehen und verschiedene Kombinationen der angeführten Merkmale sind in der Erfindung eingeschlossen. Weiter sei angemerkt, dass in den Figuren und auch in der Beschreibung die zahlreichen für die vorstehend geschilderte Erfindung erforderlichen Stellglieder, Ventile, Pumpen und sonstige Fördereinrichtungen oder Einrichtungen für Mess-, Regelungsund Steuerungstechnik der Übersichtlichkeit wegen nicht beschrieben und dargestellt sind.

Figur 1 veranschaulicht eine Anlage mit einem Speichertank für Warmwasser, einem Speichertank für Kaltwasser und einer Entgasungseinrichtung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung. Figur 2 veranschaulicht eine Anlage mit einem Speichertank für Warmwasser, einem Speichertank für Kaltwasser, einem Eiswasserspeicher und einer Entgasungseinrichtung gemäß einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung.

Ein beispielhafter Aufbau für eine erfindungsgemäße Anlage ist in Figur 1 gezeigt (vgl. auch Figur 2). Beispielhaft auftretende Temperaturen sind den Figuren 1 und 2 zu entnehmen. Ein Speichertank für Warmwasser 1 speichert warmes (ca. 75 °C - 85 °C) Wasser, das zur Entgasung vorgesehen ist. Im Speichertank für Warmwasser 1 wird das Warmwasser pasteurisiert. Während des Verweilens im Speichertank für Warmwasser 1 wird bereits Sauerstoff (0 ₂ ) aus dem gespeicherten Warmwasser ausgetrieben. Das zu entgasende Warmwasser wird über eine Leitung 2 mittels einer nicht dargestellten Pumpe einer Entgasungseinrichtung 3 zugeführt. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird also Warmwasser für die Entgasung vorgesehen, um entgastes Wasser zu erhalten. Bei einem atmosphärischen Druck von 1 bar sind bei einer Wassertemperatur von beispielsweise 15 °C 10 mg 0 ₂ /l gebunden, während bei einer Wassertemperatur von beispielsweise 80 °C lediglich 3,1 mg 0 ₂ /l gebunden sind. Das Vorsehen von Warmwasser für die Entgasung, um entgastes Wasser zu erhalten, erlaubt also eine deutlich vereinfachte, effizientere Entgasung als das Vorsehen von Kaltwasser.

In den gezeigten Figuren sind die Positionen der Leitungsanschlüsse an den diversen Speichern lediglich beispielhaft gezeigt. So kann es vorteilhaft sein, wenn das zu entgasende Warmwasser im unteren Bereich des Speichertanks für Warmwasser 1 abgezogen wird (und über eine Leitung 2) der Entgasungseinrichtung 3 zugeführt wird. Die Einlagerung des Wassers (über die Leitung 1 1 ) in den Speichertank für Warmwasser 1 kann im oberen Bereich des Speichertanks für Warmwasser 1 erfolgen. Der obere Bereich kann sich in der oberen Hälfte oder dem oberen Drittel und der untere Bereich kann sich in der unteren Hälfte oder dem unteren Drittel des betreffenden Speichertanks befinden. Vorteilig hierbei ist, dass möglicherweise etwas kälteres Wasser in den Speichertank für Warmwasser 1 mit einem niedrigeren als im Speichertank für Warmwasser 1 vorliegenden Temperaturniveau eingelagert wird und somit eine Durchmischung des kälteren Wassers mit dem wärmeren Wasser im Speichertank für Warmwasser 1 aufgrund des thermischen Auftriebs stattfindet. Infolge dessen erwärmt sich das kältere Wasser und kann somit noch effektiver entgasen. Eine längere Verweilzeit des Wassers im Speichertank für Warmwasser 1 kann diesen Effekt weiterhin positiv beeinflussen. Somit kann der Entgasungseinrichtung 3 Wasser mit einem möglichst geringen Sauerstoffgehalt zur Verfügung gestellt werden.

Bei der konventionellen Hei ßentgasung wird der Entgasungseinrichtung Kaltwasser zugeführt und es wird dort (unter Abschluss gegenüber der Atmosphäre) unmittelbar auf die Entgasungstemperatur erhitzt. Das warme entgaste Wasser wird dabei durch das kalte, der Entgasungseinrichtung zugeführte Wasser wieder gekühlt, und so ist es im Stand der Technik von Vorteil, möglichst kaltes Wasser zur Entgasung zu verwenden, um die interne Rekuperation zu ermöglichen. Da das bereitgestellte Kaltwasser jedoch normalerweise eine ortsgebundene Temperatur aufweist, kann die genaue Temperatur des der Entgasungseinrichtung zugeführten zu entgasenden Wassers nicht exakt gesteuert werden. Die vorliegende Erfindung hingegen wird nicht durch die Ortsabhängigkeit des kalten (zu entgasenden) Wassers beeinträchtigt.

Im Weiteren wird die Anlage der Figur 1 , wie auch diejenige der folgenden Figur 2, als Bestandteil einer Anlage zur Herstellung von Bier beschrieben. Es versteht sich, dass die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist, sondern beliebige Anlagen zur Herstellung und Abfüllung von Lebensmitteln und Getränken, bei denen entgastes Wasser eingesetzt wird, betrifft.

In einer Brauerei kann der beispielsweise im Sudhaus vorhandene Brauwassertank warm als Speichertank für Warmwasser 1 bereitgestellt werden und warmes Wasser von zumindest 60 °C speichern, das als Wasser in einem Würzekühler und/oder Pfannen- dunstkondensator und/oder Kondensatkühler zuvor verwendet und dabei rekuperativ erwärmt wurde. Alternativ kann das warme Wasser des Speichertanks für Warmwasser 1 zumindest zum Teil mittels weiterer regenerativer Energiequellen erhitzt worden sein (beispielsweise Blockheizkraftwerk, Solarthermieanlage). Der Speichertank für Warmwasser 1 kann auch als Energiespeicher vorgesehen sein, der Wasser mit einer Temperatur von über 85 °C, beispielsweise etwa 95 °C speichert.

In der Entgasungskolonne der Entgasungseinrichtung 3 wird das zu entgasende Wasser wie aus dem Stand der Technik bekannt eingebracht (zum Beispiel versprüht oder vernebelt). Die Entgasungseinrichtung 3 kann Einbauten umfassen, die eine oberflächenvergrößernde Struktur ausbilden, beispielsweise strukturierte Edelstahlpackungen und/oder Raschig-Ringe, wie es ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Entgasungseinrichtung 3 kann eine Mantelheizung (nicht dargestellt) in bzw. an einem Entgaser aufweisen, die mit Dampf oder einem flüssigen Heizmedium versorgt werden kann. Das flüssige Heizmedium kann aus einem separaten Energiespeichertank und/oder dem Speichertank für Warmwasser 1 stammen. Zur Effizienzsteigerung des Entgasungsvorgangs kann Inertgas über eine Inertgaszuführung 4 der Entgasungseinrichtung 3 zugeführt werden, das den Sauerstoff verdrängt. Das Inertgas kann von oben und/oder seitlich und/oder von unten der Entgasungseinrichtung 3 zugeführt werden. Als Inertgas kann beispielsweise Kohlendioxid oder Stickstoff eingesetzt werden. Da im Vergleich zum Stand der Technik Wasser deutlich höherer Temperatur der Entgasungseinrichtung 3 zugeführt wird, ist weniger Inertgas (wenn überhaupt) vonnöten.

Das in der Entgasungseinrichtung 3 entgaste Wasser wird über eine Leitung 5 einem ersten Wärmetauscher 6, beispielsweise einem Platten- oder Röhrenwärmetauscher, zur Kühlung zugeführt. Das entgaste Wasser wird beispielsweise von einer Temperatur von etwa 73 °C - 83 °C im ersten Wärmetauscher 6 auf eine Temperatur von etwa 7 °C - 22 °C abgekühlt. Als Kühlmedium kann in dem ersten Wärmetauscher 6 kaltes Wasser dienen, das in einem Speichertank für Kaltwasser 14 zwischengespeichert und über die Leitung 10 an den ersten Wärmetauscher 6 gefördert wird. Der Speichertank für Kaltwasser 14 kann beispielsweise in Brauereien als Brauwassertank kalt eines Sudhauses vorgesehen sein. Das Wasservolumen, das dem Speichertank für Warmwasser 1 zum Entgasen entnommen wird, kann dem Wasservolumen entsprechen, das dem Speichertank für Kaltwasser 14 zur Kühlung des entgasten Wassers entnommen und schließlich über die Leitung 1 1 dem Speichertank für Warmwasser 1 zugeführt wird, so dass im Speichertank für Warmwasser 1 ein ausgeglichener Wasserhaushalt vorliegt.

Nach Durchlauf des ersten Wärmetauschers 6 als Kältemedium dem Speichertank für Warmwasser 1 zugeführtes Wasser kann unter Umständen eine zu niedrige Temperatur aufweisen, als zur Einspeisung in den Speichertank für Warmwasser 1 gewünscht ist. Um das Wasser auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen, kann ein zweiter Wärmetauscher 12a in Flussrichtung vor dem Speichertank für Warmwasser 1 vorgesehen sein. Das so weiter erwärmte Wasser kann nun bei dieser höheren Temperatur effektiver entgasen. Alternativ oder zusätzlich kann ein dritter Wärmetauscher 12b nach dem Speichertank für Warmwasser 1 im Vorlauf zur Entgasungseinrichtung 3 vorgesehen sein, welcher das zu entgasende Wasser auf die gewünschte Temperatur erhöhen bzw. regeln kann, um so das Entgasen zu erleichtern. Als Heizmedium für die optionalen Wärmetauscher 12a und 12b kann Primärenergie, beispielweise in Form von Dampf oder Hochdruckhei ßwasser (HDHW) verwendet werden. Beispielsweise werden der zweite und dritte Wärmetauscher mit zurückgewonnener Energie, die beispielsweise aus einem Energiespeicher (EST) bereitgestellt werden kann, betrieben. Auch ist eine Kombination von Primärenergie und rekuperativer Energie möglich.

Der zweite Wärmetauscher 12a und der dritte Wärmetauscher 12b sind optional, wobei im Allgemeinen bevorzugt sein wird, nicht auf den zweiten Wärmetauscher 12a zu verzichten. Mithilfe des zweiten Wärmetauschers 12a kann erreicht werden, dass das in dem Speichertank für Warmwasser 1 gespeicherte Wasser einen vorbestimmten Tempe- raturschwellwert nicht unterschreitet. Durch Vorsehen des dritten Wärmetauschers 12b kann außerdem die Kolonnengröße der Entgasungseinrichtung 3 bzw. die Menge des aufzuwendenden Inertgases verringert werden.

Das entgaste abgekühlte Wasser kann beispielsweise als Produktwasser in Brauereien oder Lebensmittel- und Getränkebetrieben Verwendung finden. Temperaturunterschiede zwischen dem zu verwendenden Produktwasser und dem entgasten Wasser wirken sich im Allgemeinen negativ auf die Produktqualität aus bzw. sind aus Gründen der Handhabung (Produktionsablauf) unerwünscht.

Auch kann es aus mehreren unterschiedlichen Gründen gewünscht sein, relativ kaltes entgastes Wasser vorzuhalten. Es wird häufig eine relativ niedrige Temperatur von etwa 0 °C - 5 °C für das als Produktwasser verwendete, abgekühlte und entgaste Wasser benötigt. Das durch den ersten Wärmetauscher 6 mithilfe des aus dem Speichertank für Kaltwasser 14 gelieferten kalten Wassers abgekühlte entgaste Wasser wird deshalb in dem in Figur 1 gezeigten Beispiel durch einen vierten Wärmetauscher 7 auf eine gewünschte Temperatur, beispielsweise 2 °C - 5 °C gekühlt. Das Kältemedium des vierten Wärmetauschers 7 wird von einer nicht gezeigten Kälteanlage geliefert. Die Kälteanlage wird mit einem Kreislauf 8 betrieben, über den Glykol als Kälteträger geführt wird. Anstelle des Kälteträgers Glykol können auch andere Kälteträger/Kältemittel/Kältemedien Verwendung finden.

Alternativ zu dem Bereitstellen eines vierten Wärmetauschers 7, der mithilfe einer Kälteanlage arbeitet, kann, wie es in Figur 2 gezeigt ist, der erste Wärmetauscher 6 als Kühlmedium Eiswasser aus einem Eiswasserspeicher 15 verwenden. Das Eiswasser kann alternativ zu dem Kaltwasser des Speichertanks für Kaltwasser 14 oder zusammen mit demselben als Kühlmedium in dem ersten Wärmetauscher 6 Verwendung finden. Auch kann der in Figur 2 gezeigte Eiswasserspeicher 15 anstelle des Speichertanks für Kalt- wasser 14 vorgesehen werden. In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform kann der Eiswasserspeicher 15 zu Versorgung eines nicht gezeigten Würzekühlers Verwendung finden.

In jedem Fall kann das entgaste und optional gekühlte Wasser vor der weiteren Verwendung in einem Speichertank für entgastes Wasser 9gespeichert werden. Mögliche Verwendungen des entgasten Wassers schließen die Verwendung als kaltes Anschwänzwasser ein, da sich gezeigt hat, dass kaltes Anschwänzwasser energetisch vorteilhaft ist. Kaltwasser, wie es etwa in dem Speichertank für Kaltwasser 14 gespeichert wird, weist jedoch zu viel Sauerstoff auf. Hingegen kann das entgaste gekühlte Wasser vorteilhaft als Anschwänzwasser verwendet werden. Zudem kann das entgaste gekühlte Wasser unter anderem auch zum Verdünnen von Bier eingesetzt werden.

Während in den Figuren 1 und 2 ein Pufferspeicher 9 zum Speichern des entgasten Wassers gezeigt ist, können auch mehrere Pufferspeicher, beispielsweise vor und nach dem ersten Wärmetauscher 6 bzw. vor und nach dem vierten Wärmetauscher 7 vorgesehen werden, in denen entgastes und optional gekühltes Wasser unterschiedlicher Temperaturen für unterschiedliche Verwendungszwecke zwischengespeichert werden kann.

Der Entgasungsvorgang in der Entgasungseinrichtung 3 kann durch Erzeugen eines Unterdrucks unterstützt werden. Durch den Unterdruck wird die Siedetemperatur des zu entgasenden Wasser gesenkt, wodurch in der Entgasungseinrichtung 3 eine verbesserte Entgasung erfolgen kann. Zur Erzeugung des Unterdrucks in der Entgasungseinrichtung 3 kann eine Wasserstrahlpumpe 13 eingesetzt werden, die prinzipiell an irgendeiner wasserführenden Leitung, beispielsweise einer Leitung für Kaltwasser, angeschlossen sein kann. In den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Beispielen ist eine Wasserstrahlpumpe 13 beispielsweise an der Leitung 10, die den ersten Wärmetauscher 6 mit einem Kühlmedium versorgt, angeschlossen. Da dieses kalte Wasser gegebenenfalls nach dem weiteren Erhitzen in dem optionalen zweiten Wärmetauscher 12a in den Speichertank für Warmwasser 1 gefördert wird, kann der in dem kalten Wasser aufgenommene Sauerstoff schon wieder während der Verweilzeit des Warmwassers im Speichertank für Warmwasser 1 entgasen und somit Wasser mit einem vergleichbaren Sauerstoffgehalt wie ohne die Einbringung des Sauerstoffs durch die Wasserstrahlpumpe 13 der Entgasungseinrichtung 3 zugeführt werden. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass eine Wasserstrahlpumpe 13 beispielsweise an einer dem Speichertank für Kaltwasser 14 zuführenden Leitung (nicht dargestellt), angeschlossen ist. Die Wasserstrahlpumpe 13 kann zum Einsatz kommen, wenn der Speichertank für Kaltwasser 14 zeitgleich zum Betrieb der Entgasungseinrichtung 3 befüllt wird. Weiterhin ist auch jeder andere Tank, wie beispielhaft der Rohwassertank, welcher zeitgleich befüllt werden und ein geeignetes Vakuum bereitstellen kann, geeignet.