Cómo la automatización permite que el maestro cervecero siga al mando de la cervecería artesanal

La automatización mantiene el toque artesanal

Descubra cómo nuevas instalaciones y los sistemas de control automatizados de Mother Earth Brew Co. mantienen una producción flexible y uniforme y aumentan la eficiencia de la limpieza CIP (Clean-in-place).

La empresa Mother Earth Brew Co., en San Diego, California, empezó en un pequeño garaje, se convirtió en una taberna y, en apenas seis años, se transformó en una unidad de producción.  En el 2016, el crecimiento de la empresa exigió una planta de producción adicional.

Los ejecutivos de Mother Earth eligieron una nueva área de 3,600 m2, con una cervecería artesanal de cuatro tanques con capacidad para 50 barriles. Luego, contrataron a Paul Mueller Co. para hacer la ingeniería del proceso y la sala de cocción; y a Stone Technologies Inc., Integrador de Sistemas de Rockwell Automation, para hacer la automatización. El objetivo era diseñar una nueva instalación que pudiera mantener la flexibilidad necesaria para manejar la colección ecléctica de tipos de cervezas artesanales de la empresa y, eventualmente, ampliarla.

Además de la flexibilidad de la receta, el sistema de automatización administra la recuperación de energía, las rutinas del proceso y un enfoque innovador de limpieza CIP.

 El equipo automatizado incluye:

  • Un tanque de fermentación para mezclar granos molidos y agua en condiciones de pH y temperatura controladas.
  • Un tanque de filtrado, en donde se separan los granos y el mosto líquido y se extraen los sólidos usando un mecanismo raspador.
  • Un tanque de cocción para hervir, concentrar y esterilizar el mosto y añadir el lúpulo.
  • Una centrífuga para separar más los sólidos y proporcionar un mosto frío.
  • Fermentadores en donde se controla la temperatura con precisión para evitar sabores indeseados.
  • Una centrífuga con filtro lenticular de 10 micras para aclarar el fermentado.
  • Un almacenamiento de “cerveza clara” antes de la carbonatación y envasado.

 

“El sistema debe administrar una gran variedad de recetas. Generalmente, producimos siete variedades de cerveza en una determinada semana, y 60 o 70 variedades durante el año”, afirma Baker, gerente de Proyecto de Stone Technologies Inc.

Confiable, con repetibilidad y flexible

“La automatización hace que la cerveza artesanal sea confiable y que el proceso sea repetible, pero los controles manuales permiten que los maestros cerveceros mantengan el toque artesanal”.

Baker Williams, gerente de Proyecto de Stone Technologies Inc.

 

Con esta flexibilidad, el sistema debía permitir la expansión futura y administrar varios recursos fuera de la fermentación, todos con “una interfaz basada en informaciones, para usuarios no técnicos”, añade.

El sistema, basado en el DCS PlantPAx, utiliza un secuenciador para el control de las fases del proceso, un controlador de lotes para programar e iniciar los ciclos, además de separar valores de parámetros para operaciones fuera de la fermentación, incluida la limpieza CIP. “Las secuencias de limpieza CIP utilizan las mismas instrucciones del secuenciador del proceso de fermentación, porque todas las funciones de control son las mismas”, señaló Williams.

En vez de un equipo modular separado para la limpieza CIP, el sistema “utiliza los propios tanques como lavadoras”, explicó Williams. “Los equipos de proceso tienen ciclos para limpiar un tanque, activar el siguiente, añadir soda cáustica, etc. Pueden limpiar los cuatro circuitos de manera simultánea, lo que no se podía hacer con un equipo modular de limpieza CIP”.

Se asocian a los equipos aproximadamente 50 parámetros; se pueden utilizar unas 50 variables como parámetros de las recetas, incluida la limpieza CIP. “Eso le permite al maestro cervecero dar el toque artesanal y obtener el sabor y las características que busca”, señaló Williams.

“Las pantallas de las HMI son en escala de grises para este caso, pero también pueden ser a color”, añadió Williams. “La pantalla del secuenciador proporciona una visión muy buena y detallada de las fases del proceso, toda predesarrollada y disponible en la biblioteca de PlantPAx”.

            Un controlador programable ControlLogix L72 y el software de HMI basado en el servidor FactoryTalk View SE, de Rockwell Automation, permiten la expansión a futuro. “Hoy, el cuello de botella es el tanque de cocción, y ellos pueden añadir otro, con más bombas y válvulas, para aumentar la producción”, afirmó Williams.

Entradas y salidas distribuidas de la familia Flex I/O y variadores PowerFlex, manifolds de válvulas con Ethernet/IP del socio Encompass Festo Corp. y almacenamiento de tags en SQL completan las especificaciones del sistema.

“Usamos una hoja de cálculo para crear una lista de entradas y salidas, y una rutina creó la base del programa PlantPAx”, explicó Williams. “Luego, podemos entrar en el sistema y configurar las E/S. Podemos hacerlo sin entrar en cada rutina, en cada instrucción del tipo add-on. Podemos verlo todo en una figura y, cuando terminamos, se convierte en parte de la documentación”.

El sistema también capta la temperatura final del tanque de cocción. “El mosto sale a 88°C y debe enfriarse entre 15 y 21°C para las levaduras”, señaló Williams. “Recuperamos ese calor y lo devolvemos al sistema de agua caliente”.

Se activan secuencias automatizadas según las presiones diferenciales y se equilibran los flujos de agua caliente y fría, “para que los tanques de agua no se desborden”, agregó Williams. Se están creando los números de lotes para futuros recursos de generación de informes; se recopilan los datos históricos para cuando se necesiten posteriormente, para fabricar nuevas cervezas o aumentar la capacidad o la eficiencia.

Lecciones aprendidas

PlantPAx ofrece una excelente interfaz con los usuarios, lo que permite que controlen un proceso sin tener que entender acerca de programación de un controlador programable.”

Baker Williams, gerente de Proyecto de Stone Technologies Inc.

 

 

Las lecciones compartidas por los gerentes de Proyecto de Stone Technologies incluyen involucrar al cliente completamente y desde el principio. Chris Baker, cervecero jefe de Mother Earth Brewing Co., supervisó el proyecto y participó desde el inicio. Con eso, el cliente asumió el proyecto rápidamente.

PlantPAx ofrece una excelente interfaz para los usuarios, lo que permite que controlen un proceso sin tener que entender acerca de programación de un controlador programable”, añadió Williams. “Y el uso de herramientas de desarrollo, como Excel, crea un programa uniforme y estructurado”.

En definitiva, “no importa cuánta planificación y reuniones se lleven a cabo con relación a las especificaciones funcionales, siempre hay modificaciones necesarias y solicitadas durante el arranque”, afirmó Williams. “El Objeto secuenciador y PlantPAx ejecutan los cambios rápidamente, en general, sin la necesidad de abrir el programa del controlador programable.”

 

 

 

Las lecciones del proyecto incluyen involucrar al cliente completamente y desde el principio.

 

 

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Automation Today

La revista Automation Today es una publicación semestral de Rockwell Automation que tiene como finalidad comunicar las tendencias y soluciones en el área de la automatización industrial.