一种麦汁冷却顶水回收利用系统的控制方法

技术领域

本发明属于啤酒生产领域，具体涉及一种麦汁冷却顶水回收利用系统的控制方法。

背景技术

目前，在啤酒生产中，糖化麦汁冷却前后，需要用热水对管道进行冲热水、预冷却等操作，这部分的冷却过程中产生的顶水目前是直接排地沟，一般不会对这部分的水进行回收使用，主要原因是这部分水带有少许弱麦汁，温度在60℃左右，是微生物容易生长繁殖的温度，容易对整个系统带来污染，这部分的水如若有微生物污染，就不能用于麦汁投料，避免对啤酒分为带来影响。而糖化线生产，平均一批麦汁冷却约有8-12吨热水排地沟，一天约生产11批，则一天约有100吨热水排地沟，造成大量水资源的浪费。

因此，需要一种新的技术以解决现有技术中麦汁顶水难以回收利用而造成水资源浪费的问题。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种麦汁冷却顶水回收利用系统及控制方法，其具有可回收利用麦汁顶水，从而节省大量水资源的效果。

本发明采用了以下技术方案：

一种麦汁冷却顶水回收利用系统的控制方法，所述麦汁冷却顶水回收利用系统包括进水水路、第一水路、第二水路、第三水路、收集罐、出水水路和用水水路，所述进水水路连通麦汁储存罐与所述麦汁冷却器，所述出水水路连通麦汁冷却器与所述第一水路，所述第一水路的另一端与发酵罐或所述第二水路连通，所述第二水路远离所述第一水路的一端与所述收集罐连通，所述第三水路连通所述第一水路与收集罐，所述用水水路连通所述收集罐与糖化投料用水端，所述麦汁冷却顶水回收利用系统的控制方法包括以下步骤：

S1.启动麦汁冷却器，在第一批麦汁储存罐中的麦汁进入麦汁冷却器之前，将热水依次通过进水水路、麦汁冷却器、出水水路输送至第一水路并留置于第一水路内；

S2.停止向第一水路内输送热水，之后输送麦汁进入麦汁冷却器内冷却，麦汁依次通过出水水路、第一水路流向发酵罐，其中，冷却后的麦汁驱使留置于第一水路内的热水进入第二水路形成第一前顶水并流入收集罐内；

S3.第一批麦汁储存罐内的麦汁全部进入麦汁冷却器内之后，向麦汁冷却器内输送热水，热水驱使滞留在麦汁冷却器和出水水路的麦汁进入发酵罐，此时热水形成第一后顶水并通过第三水路流入收集罐；

S4.输送下一批麦汁储存罐内的麦汁进入麦汁冷却器内冷却，冷却后的麦汁依次通过出水水路、第一水路流入发酵罐内，其中，冷却后的麦汁驱使滞留于麦汁冷却器和出水水路内的热水进入第三水路形成第二前顶水并流入收集罐；

S5.所述下一批麦汁储存罐内的麦汁全部进入麦汁冷却器内之后，向麦汁冷却器内输送热水，热水驱使滞留在麦汁冷却器和出水水路的麦汁进入发酵罐，此时热水形成第二后顶水并通过第三水路流入收集罐；

S6.重复步骤S4至S5，直至最后一批麦汁储存罐内的麦汁全部流出之后，向进水水路内内输送热水，热水驱使滞留在进水水路、麦汁冷却器、出水水路和第一水路内的麦汁进入发酵罐，此时热水形成最后后顶水并通过第二水路流入收集罐。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述第二水路通过所述第三水路与所述收集罐连通。

作为本发明技术方案的进一步改进，还包括第一连通阀，所述出水水路、所述第一水路、所述第二水路、所述第三水路通过所述第一连通阀连通，所述出水水路与所述第一水路打开连通时，所述出水水路与所述第三水路关闭连通；所述出水水路与所述第三水路打开连通时，所述出水水路与所述第一水路关闭连通。

作为本发明技术方案的进一步改进，还包热水冲洗模块，热水冲洗模块包括清洗水回收装置、热水供应装置和第四水路，所述第四水路连通所述热水供应装置与收集罐，所述清洗水回收装置与收集罐通过所述用水水路连通，按照预设的时间间隔，在步骤S1至S6的任意步骤之前或之后启动热水冲洗模块清洗收集罐。

作为本发明技术方案的进一步改进，还包括安装在所述收集罐内的第一液位传感器，所述第一液位传感器用于监测所述收集罐内预设的最低允许液位，所述第一液位传感器与热水供应装置电连接，所述第一液位传感器用于控制热水供应装置的开启和停止。

作为本发明技术方案的进一步改进，还包括废水水路和第二液位传感器，所述第二液位传感器用于监测所述收集罐内预设的最高允许液位，所述废水水路一端与所述第一水路连通，另一端设有废水出口。

作为本发明技术方案的进一步改进，还包括第二连通阀，所述第一水路通过所述第二连通阀与所述发酵罐、所述第二水路、所述废水水路连通。

作为本发明技术方案的进一步改进，还包括第一CIP清洗模块，第一CIP清洗模块包括第一清洗水供应设备和第一清洗水回收设备，按照预设的时间间隔，在步骤S1至S6的任意步骤之前或之后启动第一CIP清洗模块，第一CIP清洗模块启动时，第一清洗水供应设备内的清洗水依次流经麦汁冷却器、出水水路、第一水路、第二水路流入第一清洗水回收设备内。

作为本发明技术方案的进一步改进，还包括第二CIP清洗模块和第五水路，第五水路的两端分别连通收集罐和第三水路，第二CIP清洗模块包括第二清洗水供应设备和第二清洗水回收设备，按照预设的时间间隔，在步骤S1至S6的任意步骤之前或之后启动第二CIP清洗模块，第二CIP清洗模块启动时，第二清洗水供应设备内的清洗水依次流经第五水路、收集罐、出水水路流入第二清洗水回收设备内。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

在本方案中，冷却后的第一批麦汁驱使留置于第一水路内的热水进入第二水路形成第一前顶水并流向收集罐内；第一批麦汁储存罐内的麦汁全部进入麦汁冷却器内之后，向麦汁冷却器内输送热水，热水驱使滞留在麦汁冷却器和出水水路的麦汁进入发酵罐，此时热水形成第一后顶水并通过第三水路流入收集罐；下一批冷却后的麦汁驱使滞留于麦汁冷却器和出水水路内的热水进入第三水路形成第二前顶水并流入收集罐；下一批麦汁储存罐内的麦汁全部进入麦汁冷却器内之后，向麦汁冷却器内输送热水，热水驱使滞留在麦汁冷却器和出水水路的麦汁进入发酵罐，此时热水形成第二后顶水并通过第三水路流入收集罐；直至最后一批麦汁储存罐内的麦汁全部流出之后，向进水水路内内输送热水，热水驱使滞留在进水水路、麦汁冷却器、出水水路和第一水路内的麦汁进入发酵罐，此时热水形成最后后顶水并通过第二水路流入收集罐，收集罐内的热水通过用水水路输送至糖化投料用水端用于糖化投料，即可实现麦汁顶水的回收与再利用，节约了大量水资源。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术作进一步地详细说明：

图1是本发明的水路系统整体结构示意图。

附图标记：

1-进水水路；2-出水水路；3-第一水路；4-第二水路；5-第三水路；

6-废水水路；601-废水出口；602-第一排空阀；

7-麦汁储存罐；

8-麦汁冷却器；801-麦汁出口；

9-收集罐；901-第一液位传感器；902-第二液位传感器；903-温度传感器；904-空罐探头；905-第二排空阀；

10-糖化投料用水端；

13-第一连通阀；

14-第二连通阀；

15-热水冲洗模块；1501-热水供应装置；1502-第四水路；

16-第一清洗水回收设备；

17-第二CIP清洗模块；1701-第二清洗水供应设备；1702-第二清洗水回收设备；1703-第五水路；

18-发酵罐。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

参照图1，一种麦汁冷却顶水回收利用系统的控制方法，其中，所述麦汁冷却顶水回收利用系统包括进水水路1、第一水路3、第二水路4、第三水路5、收集罐9、出水水路2和用水水路，所述进水水路1连通麦汁储存罐7与所述麦汁冷却器8，所述出水水路2连通麦汁冷却器8与所述第一水路3，所述第一水路3的另一端与发酵罐18或所述第二水路4连通，所述第二水路4远离所述第一水路3的一端与所述收集罐9连通，所述第三水路5连通所述第一水路3与收集罐9，所述用水水路连通所述收集罐9与糖化投料用水端10，收集罐内9回收的麦汁冷却顶水可用于糖化投料，此时，糖化投料用水端10可优选为预糖化锅，也可优选为糖化锅或糊化锅。麦汁冷却器8设有麦汁进口和麦汁出口801，进水水路1与麦汁进口连通，出水水路2与麦汁出口801连通。

废水水路6上安装有第一排空阀602，如果在回收过程中或回收过程开始时，收集罐9液位已达到第二液位传感器902所指示的位置，则程序会自动打开相应的第一排空阀602进行排空。

收集罐9上还安装有空罐传感器或空罐探头904，用于判断收集罐9内是否有水，如果收集罐9中没有水，则向糖化投料用水端10如预糖化锅内进行糖化投料用水使用时，可先通过控制器控制热水供应设备和酿造水供应设备来向预糖化锅内进行投料。如果收集罐9有水，则优先使用收集罐9的内储存的麦汁顶水，通过控制器控制热水供应设备和酿造水供应设备，向顶水收集罐9内提供热水或酿造水使其与顶水收集罐9内的水混合调温，其中，收集罐9内安装有与控制器电连接的温度传感器903，用于监测收集罐9内的水温。

具体地，所述第二水路4通过所述第三水路5与所述收集罐9连通。所述麦汁冷却顶水回收利用系统还包括第一连通阀13，所述出水水路2、所述第一水路3、所述第二水路4、所述第三水路5通过所述第一连通阀13连通，所述出水水路2与所述第一水路3打开连通时，所述出水水路2与所述第三水路5关闭连通；所述出水水路2与所述第三水路5打开连通时，所述出水水路2与所述第一水路3关闭连通。

具体地，所述麦汁冷却顶水回收利用系统还包热水冲洗模块15，热水冲洗模块15包括清洗水回收装置、热水供应装置1501和第四水路1502，所述第四水路1502连通所述热水供应装置1501与收集罐9，所述清洗水回收装置与收集罐9通过所述用水水路连通，按照预设的时间间隔，在上述步骤S1至S6的任意步骤之前或之后启动热水冲洗模块15清洗收集罐9。

具体地，所述麦汁冷却顶水回收利用系统还包括安装在所述收集罐9内的第一液位传感器901，所述第一液位传感器901用于监测所述收集罐9内预设的最低允许液位，所述第一液位传感器901与热水供应装置1501电性连接，所述第一液位传感器901用于控制热水供应装置1501的开启和停止。

具体地，所述麦汁冷却顶水回收利用系统还包括废水水路6和第二液位传感器902，所述第二液位传感器902用于监测所述收集罐9内预设的最高允许液位，所述废水水路6一端与所述第一水路3连通，另一端设有废水出口601。

具体地，所述麦汁冷却顶水回收利用系统还包括第二连通阀14，所述第一水路3通过所述第二连通阀14与所述发酵罐18、所述第二水路4、所述废水水路6连通。

具体地，所述麦汁冷却顶水回收利用系统还包括第一CIP清洗模块，第一CIP清洗模块包括第一清洗水供应设备和第一清洗水回收设备16，第一CIP清洗模块启动时，第一清洗水供应设备内的清洗水依次流经麦汁冷却器8、出水水路2、第一水路3、第二水路4流入第一清洗水回收设备16内。

具体地，所述麦汁冷却顶水回收利用系统还包括第二CIP清洗模块17和第五水路1703，第五水路1703的两端分别连通收集罐9和第三水路5，第二CIP清洗模块17包括第二清洗水供应设备1701和第二清洗水回收设备1702，第二CIP清洗模块17启动时，第二清洗水供应设备1701内的清洗水依次流经第五水路1703、收集罐9、出水水路2流入第二清洗水回收设备1702内。

具体地，本方案的麦汁冷却顶水回收利用系统还包括控制器，各个水路均安装有气动阀，各气动阀与控制器电连接，通过控制器控制各气动阀的开启与关闭，从而控制各个水路的连通与关闭，前顶水一批约12吨，后顶水一批约8吨，各顶水进入收集罐9的水温在50-70℃之间，目前每2小时投料1批，投料5-6批满一个发酵罐18，一天约可以回收100吨水，减少了大量水资源的浪费。

在一个实施例中，当收集罐9内储存的麦汁顶水通过收集罐9用水水路流至预糖化锅内用于糖化投料时。其中，在使用收集罐9时，当第一液位传感器901监测到液位低于预设值时，启动热水供应装置1501向收集罐9内补充热水，达到预设值时，程序控制自动停止向收集罐9内供热水。即，在投料过程中，出现收集罐9液位不足时，会自动向收集罐9内补充热水用于投料。同时，向收集罐9内充热水，还可使得收集罐9和用水水路能够及时被干净的热水置换，从而保持收集罐9和用水水路干净、无菌。按目前情况计算，如一年投料约为5000批，则一年可以回收44000吨60℃的温水，剔除清洗等其他因素影响，按90％的利用率用于投料，则一年可利用这部分水约39600吨。蒸汽节约金额根据压力6bar、158℃的蒸汽热值2756.4KJ/kg计算，可以节省蒸汽用量：4.2*39600*(60-30)/2756.4＝1810.2吨，蒸汽按300元/吨计算，可节约1810.2*300＝543056元。水节约金额水按3.6元/吨计算，可节约39600*3.6＝142560元，合计一年约可以节省68万元，节约了大量水资源和成本。

本方案的麦汁冷却顶水回收利用系统的控制方法包括以下步骤：

S1.启动麦汁冷却器8，在第一批麦汁储存罐7中的麦汁进入麦汁冷却器8之前，可设置一热水管与进水水路1连通，打开热水管上的热水阀门，此时，麦汁罐上麦汁出口801处的麦汁阀门处于关闭状态，热水依次通过进水水路1、麦汁冷却器8、出水水路2输送至第一水路3并留置于第一水路3内，此处向系统部分水路内输送热水的作用是为了加热麦汁罐与发酵罐18之间的水路，使得麦汁在流入发酵罐18之前所需要流经的水路加热至合适的温度，其中，热水的温度可根据实际生产情况选择适当的温度。在此过程中，进水水路1、麦汁冷却器8、出水水路2、第一水路3均处于打开连通状态且依次连通，同时，第二水路4、废水水路6、第三水路5、第四水路1502、第五水路1703均处于关闭状态。

S2.关闭热水阀门，停止向第一水路3内输送热水，打开麦汁阀门之后输送麦汁流经进水水路1进入麦汁冷却器8内冷却，冷却后的麦汁依次通过出水水路2、第一水路3流向发酵罐18，发酵罐底部可另设有管道，具体可流至发酵罐底部的管道，其中，麦汁驱使留置于出水水路2、麦汁冷却器8和第一水路3内的热水进入第二水路4形成第一前顶水并流入收集罐9内回收以待利用，即，麦汁冲热水依次进入第二水路4、第三水路5，最后流入收集罐9的腔体内，上述发酵罐底部的管道可设置于第一水路3与第二水路4之间，第一水路3通过发酵罐底部的管道与发酵罐通过阀门连通。麦汁冷却器8的麦汁出口801处安装有流量计，当麦汁从麦汁出口801开始进入出水水路2内时，流量计检测到麦汁流出的同时控制第一连通阀13将第一水路3与第二水路4连通，并控制第二连通阀14将第二水路4与第三水路5连通。在此过程中，进水水路1、麦汁冷却器8、出水水路2、第一水路3、第二水路4、第三水路5、收集罐9均处于打开连通状态且依次连通，同时，出水水路2与第三水路5之间处于断联状态，第一水路3与发酵罐18、废水水路6之间均处于断联状态。

若第二液位传感器902监测所述收集罐9内的液面达到预设的最高允许液位，收集罐9无法接收更多的麦汁顶水，则控制第一连通阀13将第一水路3与废水水路6连通，使多余的顶水排出于系统之外，也可将废水水路6与废水收集设备连通，进行其他处理利用，在此过程中，进水水路1、麦汁冷却器8、出水水路2、第一水路3、废水水路6均处于打开连通状态且依次连通，同时，出水水路2与第三水路5之间处于断联状态，第一水路3与发酵罐18、第二水路4之间均处于断联状态。

当麦汁流至第一水路3末端，或第一水路3内的热水全部进入第二水路4或废水水路6内时，即，流量计检测到麦汁的流量达到出水水路2与第一水路3内的容积之和时，控制第一连通阀13将第一水路3与发酵罐18连通，使麦汁流入发酵罐18内，在此过程中，进水水路1、麦汁冷却器8、出水水路2、第一水路3、发酵罐18均处于打开连通状态且依次连通，同时，第二水路4、第三水路5、废水水路6、第四水路1502、第五水路1703均处于关闭状态。

S3.第一批麦汁储存罐7内的麦汁全部进入麦汁冷却器8内或全部进入麦汁冷却管路内之后，打开热水阀门，向麦汁冷却器8内输送热水，热水驱使滞留在进水水路1、麦汁冷却器8和出水水路2的麦汁进入发酵罐18，当流量计检测到经过麦汁出口801的热水的流量达到出水水路2内的容积时，控制第二连通阀14将出水水路2与第三水路5连通，并控制出水水路2与第一水路3断联，此时热水形成第一后顶水并通过第三水路5流入收集罐9回收以待利用。在此过程中，进水水路1、麦汁冷却器8、出水水路2、第三水路5、收集罐9均处于打开连通状态且依次连通，同时，第一水路3、第二水路4、废水水路6、第四水路1502、第五水路1703均处于关闭状态。其中，麦汁冷却器为冷却管路中的一部分，冷却管路中具体的其他结构可参照常用的麦汁冷却管路设置。

当第二液位传感器902监测所述收集罐9内的液面达到预设的最高允许液位，收集罐9无法接收更多的麦汁顶水，则控制收集罐9上设置的第二排空阀905打开，将收集罐9内的一部分液体排出，以便于第三水路5中的热水流入收集罐9内。在此过程中，进水水路1、麦汁冷却器8、出水水路2、第三水路5、收集罐9均处于打开连通状态且依次连通，同时，第一水路3、第二水路4、废水水路6、第四水路1502、第五水路1703均处于关闭状态。

S4.关闭热水阀门，输送后一个麦汁储存罐7内的麦汁进入麦汁冷却器8内冷却，打开麦汁阀门，麦汁流经进水水路1进入麦汁冷却器8内冷却，冷却后的麦汁依次通过出水水路2、第一水路3流入发酵罐18内，其中，麦汁驱使滞留于进水水路1、麦汁冷却器8和出水水路2内的热水进入第三水路5形成第二前顶水并流入收集罐9，此部分热水可参照步骤S3中的方法，最终流入收集罐9内回收以待利用或第二清洗水回收设备1702。

当麦汁继续流至出水水路2末端，或出水水路2中的热水全部进入第三水路5中，即，流量计检测到麦汁经过麦汁出口801的热水的流量达到出水水路2内的容积时，控制第一连通阀13将出水水路2与第一水路3连通，并将出水水路2与第三水路5断联，使麦汁可以继续经由第一水路3流入发酵罐18内。

S5.后一个麦汁储存罐7内的麦汁全部进入麦汁冷却器8内之后，关闭麦汁阀门，打开热水阀门，热水流经进水水路1向麦汁冷却器8和出水水路2内输送热水，热水驱使滞留在进水水路1、麦汁冷却器8和出水水路2的麦汁进入发酵罐18，当流量计检测到经过麦汁出口801的热水的流量达到出水水路2内的容积时，控制第二连通阀14将出水水路2与第三水路5连通，并控制出水水路2与第一水路3断联，此时热水形成第二后顶水并通过第三水路5流入收集罐9，此部分热水可参照步骤S3中的方法，最终流入收集罐9内回收以待利用或第二清洗水回收设备1702。

S6.重复步骤S4至S5，直至最后一个麦汁储存罐7内的麦汁全部流出之后，关闭麦汁阀门，打开热水阀门，向进水水路1内内输送热水，热水驱使滞留在进水水路1、麦汁冷却器8、出水水路2和第一水路3内的麦汁进入发酵罐18，当热水流至第一水路3末端，或第一水路3内的麦汁全部进入发酵罐18内，即，流量计检测到经过麦汁出口801的热水的流量达到出水水路2与第一水路3的总容积时，控制第一连通阀13将第一水路3与第二水路4或废水水路6连通，同时将第一水路3与发酵罐18断联，使热水继续流入第二水路4或废水水路6，此时热水可形成最后后顶水并通过第二水路4流入收集罐9，或流入废水水路6形成废水排出系统之外。在此过程中，热水阀、进水水路1、麦汁冷却器8、出水水路2、第一水路3、第二水路4、第三水路5、收集罐9均处于打开连通状态且依次连通，同时，废水水路6、第四水路1502、第五水路1703均处于关闭状态，且出水水路2与第三水路5断联。

在此步骤S6中，若第二液位传感器902监测所述收集罐9内的液面达到预设的最高允许液位，收集罐9无法接收更多的麦汁顶水，则控制第一连通阀13将第一水路3与废水水路6连通，使多余的顶水排出于系统之外，也可将废水水路6与废水收集设备连通，进行其他处理利用，在此过程中，热水阀、进水水路1、麦汁冷却器8、出水水路2、第一水路3、废水水路6均处于打开连通状态且依次连通，同时，出水水路2与第三水路5之间处于断联状态，第一水路3与发酵罐18、第二水路4之间均处于断联状态。

在一个实施例中，按照预设的时间间隔，在上述步骤S1至S6的任意步骤之前或之后启动热水冲洗模块15清洗收集罐9，第一清洗水供应设备内的清洗水依次流经进水水路1、麦汁冷却器8、出水水路2、第一水路3、第二水路4流入第一清洗水回收设备16内。还可照预设的时间间隔，在步骤S1至S6的任意步骤之前或之后启动第一CIP清洗模块对系统内部分水路进行清洗，第一CIP清洗模块启动时，第一清洗水供应设备内的清洗水依次流经麦汁冷却器8、出水水路2、第一水路3、第二水路4流入第一清洗水回收设备16内。另外，还可按照预设的时间间隔，在步骤S1至S6的任意步骤之前或之后启动第二CIP清洗模块17对系统另一部分水路进行清洗，第二CIP清洗模块17启动时，第二清洗水供应设备1701内的清洗水依次流经第五水路1703、收集罐9、出水水路2流入第二清洗水回收设备1702内，直至最终流至出水水路2并流入第二清洗水回收设备1702内的热水呈中性。

本发明所述的一种麦汁冷却顶水回收利用系统的控制方法的其它内容参见现有技术，在此不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。