Volltext-Downloads (blau) und Frontdoor-Views (grau)
Das Suchergebnis hat sich seit Ihrer Suchanfrage verändert. Eventuell werden Dokumente in anderer Reihenfolge angezeigt.
  • Treffer 20 von 505
Zurück zur Trefferliste

Management thermischer Energiebedarfe in Brauprozessen

  • Zusammenfassung Ansatz der vorliegenden Arbeit ist es, mit Blick auf den in einer großen Variationsbreite existierenden Brauprozess in Brauereien mit unterschiedlichster jährlicher Produktionsmenge und technologischem Stand, die wesentlichen charakteristischen Teilprozessschritte hinsichtlich Ihrer Bedarfe an den thermischen Energieformen Wärme und Kälte, unter Berücksichtigung der jeweils in den Teilprozessen herrschenden Temperaturniveaus, darzustellen. Dies ist in Kapitel 2 sowohl für die in Trocknungsprozessen vorbehandelten feststofflichen Braukomponente Gerstenmalz und Hopfen, sowie für die mit dem Beginn der Erwärmung von frischem Brauwasser startenden Prozesse des Einmaischens, Läuterns, Kochens, Gärens bis hin zur Reifung des Jungbieres, erfolgt. Zunächst wurde das jeweilige Temperaturniveau der einzelnen Phasen des Brauvorgangs, trotz seiner unterschiedlichen verfahrenstechnischen Realisierung, abgesteckt. In Kapitel 5 wird der rein für den Prozess notwendige Wärme- und Kältebedarf, auf der Basis der wesentlichen Zustandsänderungen des entstehenden Produktes, bestimmt. Dabei liegt bei jedem Prozessschritt entweder ein Wärme- oder ein Kältebedarf vor. Die Teilprozesse bilden eine zeitliche Abfolge innerhalb des Brauprozesses, welche die Vorstufen des Bieres nacheinander durchläuft. Die in den Kapiteln 3 zum Thema Kälte und in Kapitel 4 zum Thema Wärme dargestellten Grundlagen, liefern die Grundlagen für das Verständnis, des Verhaltens eines Systems im Umfeld von thermischer Energie und bilden die thermodynamischen Kenntnisse, die für die Beurteilung des Transportes, der Erzeugung und der Speicherung von Wärme und Kälte ergeben. Die Wärme und Kältebedarfe in ihrer zeitlichen Abfolge ermöglichen uns unabhängig von gängigen technischen Realisierungen in der Praxis noch einmal in Kapitel 6 die Frage zu stellen, in wie weit zunächst für jeden einzelnen Teilprozess Energieeffizienzverbesserungen durch Eingriff in den Prozess möglich sind. Die Frage der Heranführung der Wärme bei Wärmebedarf des Produktes an das Produkt hat in der Entwicklung der Brauereitechnologie sehr verschiedenen konstruktiven Ausführungen der Maischgefäße und der Gefäße für die Würzebehandlung geführt. An dieser Stelle ist der Einfluss von Veränderungen, welche den Transport von Wärme verbessern könnten, auch auf das Produkt zu hinterfragen. Die modernen Ausführungen der Maisch- und Würzepfannen sind auf ein produktschonendes Verfahren ausgelegt. Änderungen im Anlagenpark erfordern von jeder Brauerei einen langerprobten Umgang, um trotz der Veränderungen an diesen Prozesshilfsmitteln, dennoch die geschmackliche Qualität des Bieres nicht unerwünscht zu beeinflussen. Die Rückführung der Verdampfungswärme beim Kochen und teilweise Verdampfen der Würze in der Pfanne, in den Prozess, unter Beibehaltung des höchstmöglichen Temperaturniveaus dieser Wärme, ist ein Beispiel aus Kapitel 6 für die Effizienzsteigerung des Teilprozesses. Stärker in den produktbeeinflussenden Teilprozess des Maischens greift die Wahl zwischen den zwei etablierten Wärmezufuhrverfahren, dem traditionellen Dekoktionsverfahren und dem in letzter Zeit deutlich überwiegenden Infusionsverfahren. Hier liegt mit der Wahl des letzteren Verfahrens, innerhalb des Teilprozesses Maischen ein Effizienzsteigerungspotential in der Praxis. Die teilprozessübergreifende Kopplung der einzelnen Verfahrensschritte erlaubt den Transport von Wärme und Kälte, zwischen diesen Teilprozessen, unter Berücksichtigung der zeitlichen Versetzung der einzelnen Teilprozesse. Damit lassen sich Wärme- und Kältebedarfe untereinander bedienen, wenn eine Speichervorrichtung für Wärme auf den jeweiligen Temperaturniveaus vorhanden ist. Das Temperaturniveau der thermischen Energien ist, wie bereits in der Theorie in den Kapitel 3 und 4 gesehen, wo großer Bedeutung. Denn es geht bei der Steigerung der Energieeffizienz des Gesamtprozesses um die Erhaltung des Potentials der Wärme und Kälte trotz naturbedingter Einbußen, welche die Übertragung der Wärme aufgrund eines notwendigen Temperaturgefälles mit sich bringt. Die Kopplung der Teilprozesse entlang des Brauprozesses führt nach der Analyse in Kapitel 6 dazu, dass Energiezufuhr von außen am heißesten Ort entlang der Prozesskette erforderlich ist, da an dieser Stelle des Würzekochens und Verdampfens innerhalb des Gesamtprozesses keine Wärme auf diesem Temperaturniveau „ausgeliehen“ werden kann. Als Resultat erhält man, das eine Dampferzeugung zur Wärmebereitstellung mit einer Temperatur oberhalb der Siedetemperatur von 100°C erforderlich ist, sowie Kältebereitstellung für die kühlen Prozessschritte Gären und Reifen, bei denen die Aufrechterhaltung einer Temperatur bei knapp 0°C gegenüber der wärmeren Umgebung über eine längere Zeitdauer erforderlich ist. Hiermit kommt man zu der zweiten Fragestellung aus der Einleitung, welche Szenarien der Bereitstellung der Energie, ggf. in Form einer Selbstversorgung der Brauerei sinnvoll ist. Energetisch ist die Erzeugung von Wärme auf einem vergleichsweise moderaten Temperaturniveau von benötigten 120 bis 140°C durch die Verbrennung des Primärenergieträgers Erdgas im Dampferzeuger nicht optimal. Es bietet sich an, das Gas bei der Verbrennung einen guten Teil seiner Exergie in Reinform zur Verfügung stellen zu können, in dem es z.B. in einem Gasmotor mechanische Arbeit leisten darf, die über einen Generator zu elektrischem Strom veredelt wird, und die Wärmebedarfe in der Brauerei aus dem Abgas und dem Kühlwasser des Motors gedeckt werden. Diese Form des gasbetriebenen Blockheizkraftwerkes (BHKW) ist in der Industrie seit einiger Zeit weit verbreitet. Der Strom deckt Bedarfe durch Elektromotorenantriebe, Kälteerzeugung mit Kompressions-Kältemaschinen, Lüftungsventilatoren, Pumpen und Beleuchtung. Überschüssiger Strom kann ggf. an den Stromversorger verkauft werden. Der Wärmebedarf für den Brauprozess, sowie für die Wärme im Flaschen- und Fassreinigungsprozess, sowie zur Pasteurisierung des Bier (bei Rückgewinnung eines Teils der Wärme auf leicht niedrigerem Temperaturniveau) wird durch eine Wärmebedarfsauslegung des BHKW weitestgehend gedeckt. In der Ausführung des BHKW sollte berücksichtigt sein, dass die Wärme in ausreichender Menge bei höherer Temperatur durch optimale Nutzung des heißen Abgases entnommen wird, um auf jeden Fall den Dampfbedarf in der Würzepfanne zu decken.

Volltext Dateien herunterladen

Metadaten exportieren

Weitere Dienste

Teilen auf Twitter Suche bei Google Scholar

Statistik

frontdoor_oas
Metadaten
Verfasserangaben:Frank Balzereit
URN:urn:nbn:de:hbz:832-epub4-10614
Sonstige beteiligte Person(en):Frank Balzereit
Gutachter:Johannes Hamhaber, Klaus Jürgen Lambers
Dokumentart:Masterarbeit/Diplomarbeit
Sprache:Deutsch
Veröffentlichende Institution:Hochschulbibliothek der Technischen Hochschule Köln
Titel verleihende Institution:Technische Hochschule Köln
Datum des Hochladens:15.09.2017
GND-Schlagwort:Brauerei; Wärmebedarf
Freies Schlagwort / Tag:Brauerei; Brauereiprozess; Kältebedarf; Wärmebedarf
Fakultäten und Zentrale Einrichtungen:Institut für Technologie in den Tropen (ITT)
DDC-Sachgruppen:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften
Open Access:Open Access
Lizenz (Deutsch):License LogoEs gilt das UrhG