Cervecería artesanal aumenta la producción

Desafío

  • Actualizar el equipo de llenado existente para impulsar la velocidad de producción y mejorar la calidad de la cerveza

Soluciones

  • Sistema Integrated Architecture™: – el controlador CompactLogix de Allen-Bradley entrega control de alta velocidad en factor de formato rentable y ofrece un único entorno de programación con software RSLogix 5000 de Rockwell Software.
  • EtherNet/IP permite conectividad entre controlador, servovariadores y motores.
  • La interface operador-máquina PanelView Plus de Allen-Bradley con software FactoryTalk View Machine Edition reduce el tiempo de transición.
  • El software Motion Analyzer de Allen-Bradley ayudó a KHS a dimensionar y seleccionar la solución óptima de servomotores.

Resultados

  • Aumento de la velocidad de producción de 120 a 180 botellas por minuto, con capacidad para manejar hasta 400 botellas por minuto
  • Calidad mejorada con una reducción de errores del 80 al 90 por ciento al medir partes por millón de oxígeno

Antecedentes

Lakefront Brewery, de Milwaukee, comenzó a elaborar cervezas artesanales mucho antes de que la cerveza especial se convirtiera en un negocio en auge y un fenómeno cultural.

Abierta en 1987 por dos hermanos, Jim y Russ Klisch, Lakefront ha innovado en forma constante.Fue la primera cervecería orgánica certificada de la nación y su característica distintiva es que se asocia con productores locales para obtener ingredientes “solo de Wisconsin”.

La empresa vendió 125 barriles en 1989 y comenzó a duplicarlos después de esa fecha.A medida que la popularidad de Lakefront aumentaba, la producción también lo hacía.Los hermanos Klisch pasaron de usar tambores de acero inoxidable de 55 galones en 1987 a construir su propia máquina embotelladora en 1990.

En 1998, la producción alcanzó aproximadamente los 3,000 barriles en la pequeña panadería convertida en cervecería.

La cervecería pronto se trasladó a un lugar más amplio (la central eléctrica de carbón de la ciudad, cerrada desde hacía tiempo) y los propietarios reemplazaron su equipo de elaboración de cerveza casero y heredado por una verdadera casa cervecera.

Lakefront creció hasta producir 33,368 barriles en 2012. La empresa ahora distribuye en 35 estados y Canadá, donde su cerveza sin gluten es la n.º 1 en esa categoría de nicho.

Desafío

Para una cervecería artesanal local, puede ser un desafío determinar la cantidad adecuada de inversión en tecnología que proporcionará valor al negocio sin requerir altos costos iniciales.

Después de analizar las opciones, los hermanos Klisch decidieron actualizar su equipo de llenado de botellas en 2013 para seguir el ritmo de la creciente demanda de los consumidores.

El dúo comenzó a buscar un máquina de llenado asequible, confiable y flexible que también se adaptara a los requerimientos de producción únicos de sus aplicaciones de elaboración de cerveza.

“Necesitábamos un equipo de llenado que garantizara bajo contenido de oxígeno en los puntos adecuados del proceso, junto con la esterilización apropiada y el llenado de alta precisión de más o menos 1.5 mililitros”, explica Russ Klisch, presidente de la empresa.“Si bien la presencia de oxígeno es clave en ciertos puntos del proceso de elaboración de la cerveza, como antes de la fermentación, su ausencia es igualmente importante durante el llenado, para evitar el poco deseable sabor rancio”.

Lakefront necesitaba una máquina de llenado que la ayudara a gestionar la calidad del producto y también permitiera transiciones de productos más rápidas entre las botellas de 12 onzas y las de 24 onzas, así como entre las variedades anuales y las de temporada.

“La velocidad de la producción y la confiabilidad de la máquina eran requisitos clave para nosotros”, afirma Klisch.“Buscábamos simplificar nuestra eficiencia operativa mediante la reducción del número de turnos de trabajo en un día de 10 horas, y la única forma de lograrlo era mejorar el tiempo productivo de la maquinaria y hacer el producto más rápidamente”.

Para mantener su enfoque autóctono respecto de la elaboración de cerveza y la lealtad hacia los proveedores locales en la medida en que fuera posible, Lakefront seleccionó a su fabricante de máquinas con sede en Wisconsin, KHS USA Inc., para ayudarlo a actualizar el equipo de llenado.

Soluciones

Gracias a más de 140 años de experiencia en la construcción de máquinas de llenado para grandes productores de bebidas, KHS diseñó una máquina para ofrecer a esta mediana empresa un equipo de automatización asequible.La máquina de KHS, llamada Innofill Micro Glass-Bottle Filler, llena las botellas de Lakefront con cerveza a la temperatura y la presión requeridas, usando una válvula mecánica comprobada que logra el llenado de alta precisión requerido.

KHS trabajó con ingenieros en la oficina de ventas de Rockwell Automation en Milwaukee para diseñar y desarrollar juntos la nueva máquina.

“Al contar con Rockwell Automation en el equipo de diseño desde el comienzo, pudimos crear una solución rentable y de alto funcionamiento para producir pequeñas cantidades de cerveza en un entorno estéril de alto rendimiento”, señala Jeff Gilbert, director de ingeniería en KHS.

“Esto también nos ayudó a diseñar una solución que permitiera a KHS penetrar un nuevo mercado de forma global”. El equipo trabajó junto para que el consumo de energía final de la máquina fuera lo más bajo posible.KHS vinculó virtualmente los modelos creados usando el software de diseño SolidWorks de DS SolidWorks con los diseños de control del software RSLogix™ 5000 de Rockwell Software® para modelar la nueva aplicación de producción a pequeña escala con el software Motion Analyzer de Allen-Bradley®.La herramienta Motion Analyzer ayudó a KHS a dimensionar y seleccionar la solución óptima de servomotores según los requisitos de par.

La calidad de la cerveza de Lakefront ha mejorado, en parte gracias a una reducción de los errores de entre el 80 y el 90 por ciento al medir partes por millón de contenido de oxígeno durante el proceso de llenado.

La Innofill Micro Glass-Bottle Filler llena botellas con cerveza y luego las descarga con cuidado en un lanzador en chorros para llenado, donde la cerveza se agita con un fino microflujo de agua caliente esterilizada.

El agua caliente produce una espuma que cubre la parte superior de cada botella para evitar que el oxígeno se asiente. Una taponadora empuja la espuma para desplazarla, lo que resulta en un lugar estéril para colocar la tapa de la botella.Las botellas llenas de cerveza se transportan a una embaladora de cajas y se envían a proveedores minoristas.

La máquina usa un controlador de automatización programable CompactLogix™ de Allen-Bradley que se sincroniza estrechamente con los servovariadores Kinetix® de Allen-Bradley y servomotores MP-Series™ de Allen-Bradley a través de la red EtherNet/IP™, lo que brinda control de movimiento integrado en una red industrial estándar.

Esto hace que no sea necesario contar con una red dedicada de movimiento, lo que reduce el cableado y elimina la necesidad de crear puertas para obtener información hacia o desde redes alejadas.También mejora el diagnóstico y simplifica el mantenimiento.

Además, el uso de un único entorno de programación optimiza los esfuerzos de ingeniería.Para mejorar la seguridad de máquina, Rockwell Automation realizó una evaluación de riesgos e implementó relés de seguridad y módulos de velocidad límite segura para mitigar los riesgos de seguridad del operador identificados durante la evaluación.

La tecnología de velocidad límite segura ayuda a aumentar la productividad al permitir que los operadores realicen mantenimiento y otras tareas mientras la máquina está en movimiento, pero sigue funcionando de manera segura.El proceso de evaluación de riesgos también ayudó a garantizar la conformidad con las normas de seguridad globales pertinentes.

Resultados

Mediante una instalación transparente, se evitó que el proceso de elaboración de la cerveza sufriera interrupciones, y la nueva máquina de llenado satisface los requisitos de pequeña escala de Lakefront.Otra cuestión, más importante aún, es que la máquina redujo drásticamente el tiempo de resolución de problemas, mantenimiento y sustitución del producto de Lakefront ya que los operadores pueden almacenar y recuperar recetas mediante la interface operador-máquina PanelView™ Plus de Allen-Bradley y el software FactoryTalk® View Machine Edition.

“Las transiciones rápidas son fundamentales para una cervecería artesanal que produce 22 tipos diferentes de cervezas a lo largo del año, de las cuales solo 12 se elaboran todo el año”, explica Klisch.“La nueva máquina de llenado cambia fácilmente entre variedades anuales y de temporada”.

La velocidad de producción ha aumentado de 120 a 180 botellas por minuto y la Innofill Micro Glass-Bottle Filler es capaz de producir hasta 400 botellas por minuto en la instalación de Lakefront.

“Ahora, estamos experimentando un promedio del 90 por ciento de tiempo productivo de máquinas, a diferencia del 70 por ciento que teníamos antes de la nueva máquina”, señala Klisch.“Además, solo tenemos un turno de trabajo de 10 horas por día en lugar de dos, lo que ahorra costos y facilita nuestra tarea”.

Otra cuestión importante es que la calidad de la cerveza de Lakefront ha mejorado, en parte gracias a una reducción de los errores de entre el 80 y el 90 por ciento al medir partes por millón de contenido de oxígeno durante el proceso de llenado.

“La nueva máquina de llenado mejora la calidad y la integridad de la cerveza, a la vez que refuerza las condiciones sanitarias para procedimientos de limpieza en el lugar”, afirma Gilberg.“También reduce la pérdida de cerveza del proceso para asegurar un alto rendimiento y minimizar los derrames”.

La nueva máquina también ha reducido otros tipos de residuos.“Antes de la nueva máquina de llenado, teníamos desafíos de uniformidad y calidad del producto”, señala Klisch.“Por ejemplo, teníamos seis o siete cajas de cerveza con niveles erróneos de llenado o falta de tapas.Con la nueva máquina de KHS y la plataforma de control de Rockwell Automation, hemos bajado nuestra tasa de desechos en un 80 por ciento”.

“Por último, el equipo diseñó una máquina de llenado automatizada y asequible que excede nuestras expectativas”, señala Klisch.“Para nosotros, como cervecería artesanal de pequeña escala, la inversión en tecnología definitivamente se ha compensado con las impresionantes mejoras que estamos viendo”.

Los resultados que se mencionaron anteriormente son específicos del uso de este cliente de los productos y servicios de Rockwell Automation junto con otros productos.Los resultados específicos pueden variar para otros clientes.

 

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