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Como a automação permite que o mestre cervejeiro continue no controle da cervejaria artesanal

Saiba como as novas instalações e os sistemas de controle automatizados da mother earth Brew co. mantêm uma produção flexível e uniforme e incrementam a eficiência da limpeza ciP (Clean-in-place).


A empresa Mother Earth Brew Co., em San Diego, na Califórnia, começou em uma pequena garagem, virou uma taverna e se transformou em uma unidade de produção em apenas seis anos. Em 2016, o crescimento da empresa exigiu um local de produção adicional.



Os executivos da Mother Earth escolheram uma nova área com 3.600 m2 , com uma cervejaria artesanal de quatro tanques com capacidade de 50 barris. Contrataram, então, a Paul Mueller Co. para fazer a engenharia do processo e a brewhouse, e a Stone Technologies Inc., Integrador de Sistemas da Rockwell Automation, para fazer a automação. O objetivo era projetar uma nova instalação que pudesse manter a flexibilidade necessária para dar conta da coleção eclética de tipos de cervejas artesanais da empresa – e eventualmente ampliá-la.


ALÉM DA FLEXIBILIDADE DA RECEITA, O SISTEMA DE AUTOMAÇÃO ADMINISTRA A RECUPERAÇÃO DE ENERGIA, AS ROTINAS DO PROCESSO E UMA ABORDAGEM INOVADORA DE LIMPEZA CIP.


O EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO INCLUI:


• Um tanque de fermentação para misturar grãos moídos e água em condições de pH e temperatura controlada.

• Um tanque de filtragem, onde os grãos e o mosto líquido são separados e os sólidos são extraídos usando um mecanismo raspador.

• Um tanque de cozimento para ferver, concentrar e esterilizar o mosto e adicionar lúpulo.

• Uma centrífuga para separar mais os sólidos e fornecer um mosto frio.

• Fermentadores nos quais a temperatura é controlada com precisão para evitar sabores indesejados.

• Uma centrífuga com filtro lenticular de 10 mícrons para clarear o fermentado.

• Um armazenamento de “cerveja clara” antes da carbonatação e envase.


"O sistema precisa administrar uma grande variedade de receitas. Costumamos produzir sete variedades de cerveja em uma determinada semana, e 60 ou 70 variedades ao longo de um ano.""A automação torna a cerveja artesanal confiável e o processo tem repetibilidade, mas os controles manuais permitem que os mestres cervejeiros mantenham o toque artesanal”

Baker williams, gerente de Projeto da Stone technologies inc.


Com esta flexibilidade, o sistema tinha que permitir expansão futura e administrar diversos recursos fora da fermentação, todos com “uma interface acionada por informações, para usuários não técnicos”, acrescentou ele. O sistema, baseado no DCS PlantPAx, utiliza um sequenciador para o controle das fases do processo, um controlador de bateladas para programar e iniciar os ciclos, além de separar valores de parâmetros para operações fora da fermentação, incluindo a limpeza CIP. “As sequências de limpeza CIP utilizam as mesmas instruções do sequenciador que o processo de fermentação, pois todas as funções de controle são as mesmas”, comentou Williams. Em vez de um skid separado para a limpeza CIP, o sistema “utiliza os próprios tanques como máquinas de lavar”, explicou Williams. “Os equipamentos de processo têm ciclos para limpar um tanque, acionar o próximo, adicionar soda cáustica, etc. Eles podem limpar todos os quatro circuitos de uma vez, o que não era possível com um skid de limpeza CIP.”




Aproximadamente 50 parâmetros são associados aos equipamentos e cerca de 50 variáveis podem ser utilizadas como parâmetros das receitas, incluindo a limpeza CIP. “Isso permite ao mestre cervejeiro dar o toque artesanal e obter o sabor e as características que está procurando”, disse Williams. “As telas das IHMs são em escala de cinza para este caso, porém, também podem ser coloridas”, acrescentou Williams. “A tela do sequenciador proporciona uma visão muito boa e detalhada das fases do processo, toda pré- desenvolvida e disponível na biblioteca do PlantPAx.”


Um controlador programável ControlLogix L72 e o software de iHm baseado no servidor Factorytalk view SE, da rockwell Automation, permitem expansão no futuro. “o tanque de cozimento é o gargalo hoje, e eles podem adicionar outro, [com mais bombas e válvulas, para aumentar a produção”, disse williams.

Entradas e saídas distribuídas da familia Flex I/O e inversores PowerFlex, manifolds de válvulas com EtherNet/IP do parceiro encompass festo corp. e armazenamento de tags em SQl completam as especificações do sistema.

“Usamos uma planilha para criar uma lista de entradas e saídas, e uma rotina criou a base do programa PlantPAx”, explicou Williams. “Em seguida, podemos entrar no sistema e configurar as E/S. Podemos fazer isso sem entrar em cada rotina, em cada instrução do tipo add-on. Podemos ver isso tudo em uma figura e, quando terminamos, isso se torna parte da documentação.” O sistema também coleta a temperatura final do tanque de cozimento. “O mosto sai a 88°C e precisa ser resfriado entre 15 e 21°C para as leveduras”, disse Williams. “Nós recuperamos esse calor e o retornamos para o sistema de água quente.” Sequências automatizadas são acionadas com base em pressões diferenciais e os fluxos de água quente e fria são balanceados “para que os tanques de água não transbordem”, acrescentou Williams. Os números de bateladas estão sendo criados para futuros recursos de relatórios, e os dados históricos estão sendo coletados para quando forem necessários posteriormente, para fabricar novas cervejas, ou para aumentar a capacidade ou a eficiência.



Lições aprendidas,


As lições do projeto compartilhadas pelos gerentes de Projeto da Stone Technologies incluem envolver o cliente completamente e bem cedo. Chris Baker, cervejeiro chefe da Mother Earth Brewing Co., supervisionou o projeto e participou desde o início. Com isso, o cliente assumiu o projeto rapidamente. “O PlantPAx oferece uma excelente interface com os usuários, permitindo que eles controlem um processo sem a necessidade de entender de programação de controlador programável”, continuou Williams. “E o uso de ferramentas de desenvolvimento, como Excel, cria um programa uniforme e estruturado.” No final, “não importa quanto planejamento é feito e quantas reuniões ocorrem em relação às especificações funcionais, sempre há alterações necessárias e solicitadas durante a partida”, disse Williams. “O Objeto Sequenciador e o PlantPAx fazem essas mudanças bem rapidamente, em geral, sem a necessidade de abrir o programa de controlador programável”.


Fonte: Revista LA Automation Today n.50

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