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Caso di studio

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Tecniche di vinificazione all'avanguardia per Oxford Landing Yalumba

Soddisfare le richieste dei clienti per tutta la variabilità stagionale con una soluzione avanzata di automazione e controllo dei processi di Rockwell Automation.

L'Oxford Landing Estate Vineyard and Winery prende il nome da un luogo in cui una volta i mandriani portavano le greggi a pascolare e abbeverarsi. Oggi ospita un gruppo di persone semplici che produce con grande orgoglio vini di qualità apprezzati in tutto il mondo.

Con 260 ettari di vigne, Oxford Landing Estate non è una piccola azienda, ma tramite la microgestione di 130 lotti da 2 ettari ciascuno come ecosistemi separati, le vigne ricevono esattamente ciò di cui hanno bisogno per raggiungere un aroma ottimale.

Tecniche come la potatura minuziosa, la gestione delle chiome e il diradamento dei raccolti, offrono all'azienda vinicola il massimo controllo nell'esprimere l'individualità di ciascun lotto. Oxford Landing è orgogliosa della propria capacità di raccogliere agilmente piccole quantità di uva non appena è pronta, così che neanche un millilitro di freschezza vada sprecato.

Situata all'estremità nord della Barossa Valley, la Oxford Landing Estate Winery si distingue per la sua capacità di ottenere un flusso di produzione continuo tramite un sofisticato sistema di automazione e controllo. Nella produzione del vino, le tempistiche sono particolarmente importanti, poiché l'uva deve essere lavorata entro tempi specifici in cui il contenuto in acidi e zucchero è al livello ottimale.

A tale scopo, oltre a tenere il passo delle richieste in aumento dei clienti, i produttori di vino si stanno affidando alla tecnologia per semplificare il processo produttivo.

Oltre dieci anni di servizi e assistenza

Yalumba è la più antica azienda vinicola australiana a conduzione familiare, oltre che uno dei maggiori esportatori di vino del paese. La sua cantina di Angaston è stata fondata nel 1849 nella famosa Barossa Valley, nel sud dell'Australia. Nel tempo, la richiesta dei vini di Yalumba è cresciuta, fino a superare la capacità di lavorazione dello stabilimento di Angaston considerato patrimonio. Ciò ha portato alla nascita dell'Oxford Landing Estate Winery, che oggi è uno dei principali produttori di vini Oxford Landing Estate e delle famose varietà di vino in botti da due litri Yalumba.

Una delle principali sfide nella produzione di vino è l'uniformità che i clienti si aspettano: si abituano a una particolare etichetta e sperano che il gusto sia lo stesso, ma ogni anno il livello di acidi cambia, il contenuto di zuccheri è diverso, così come lo sono gli aromi e i colori dell'uva.

Secondo John Ide, responsabile delle operazioni della cantina presso Yalumba, “Lo scopo della cantina di Oxford Landing era creare un impianto ecosostenibile che includesse le più recenti tecnologie di vinificazione, oltre a una nuova ed eccezionale metodologia di flusso dei processi. L'obiettivo era di ottenere una migliore gestione del processo e del prodotto.”

L'agilità richiesta per soddisfare le richieste produttive spesso mutevoli è stata ottenuta grazie alle soluzioni di automazione di processo di Rockwell Automation. Le efficienze del controllo a livello di intero impianto inerente nell'Integrated Architecture hanno fatto della soluzione la chiave di volta per Yalumba.

Commissionata nel 2005, la Oxford Landing Estate Winery è da ormai oltre dieci anni in grado di soddisfare i requisiti del mercato e migliorare la qualità dei prodotti. Il segreto, dice Ide, risiede nei flussi di processo automatizzati che garantiscono la fermentazione dell'uva in condizioni ottimali, dato l'elevato volume di produzione. È sempre particolarmente difficile controllare il livello di fermentazione e ridurre al minimo l'ossidazione, entrambi valori che dipendono per lo più dalla temperatura.

Dal momento in cui la buccia si rompe durante la vendemmia, è importante che il prodotto venga velocemente sottoposto alla fase di pigiatura, venga raffreddato e quindi trasportato negli ambienti controllati dove si trovano i serbatoi di fermentazione.

Ogni flusso del processo ha inizio in una delle tre piattaforme composte da tramoggia/pigiatrice, dove i carichi di uva vengono trasformati in "mosto", una miscela di succo, buccia e semi. Quindi, il mosto viene pompato attraverso uno dei tre "raffreddatori di mosto" per ridurre la temperatura fino a circa 12 °C per le uve bianche e aumentarla o ridurla fino a 25 °C per le uve rosse. Per produrre vino bianco, il succo viene estratto dalla buccia e dai semi e chiarificato prima della fermentazione; al contrario, il vino rosso viene fermentato assieme alla buccia. Per entrambi i tipi di vino, il succo/vino in eccesso (o "mosto colato senza fermentazione") viene raccolto e separato dal secondo flusso (o "spremitura") di prodotto estratto attraverso la successiva lavorazione e conservazione. Una volta fermentati, i vini vengono chiarificati e mescolati nel prodotto finale prima del filtraggio e dell'imbottigliamento.

Virtualizzazione e visibilità

Il sistema di controllo e automazione svolge un ruolo importante alla Oxford Landing. Il sistema esegue il controllo sofisticato dei numerosi flussi di processo, consentendo al contempo ai produttori di intervenire applicando la propria esperienza per raggiungere il risultato desiderato.

La principale interfaccia operatore del sistema è un server virtuale supportato da due client virtuali e sei client in sede, su ciascuno dei quali è in esecuzione FactoryTalk® View SE. I produttori di vino e gli operatori utilizzano questa interfaccia a livello di supervisione per definire i flussi di processo, le velocità di pigiatura e il programma di fermentazione, oltre a monitorare lo stato operativo dell'intero impianto.

Presso Angaston, gli addetti alla manutenzione possono osservare da vicino le tendenze grazie all'accesso remoto tramite FactoryTalk ViewPoint o i client virtuali, senza doversi recare in sede. Questo sistema è integrato con il "sistema di gestione del vino" proprietario di Yalumba, un database non commerciale di tutte le annate che tiene traccia dei batch ai fini dell'integrità delle etichette.

FactoryTalk View SE è un componente fondamentale del sistema di automazione di Oxford Landing che offre una panoramica di tutte le linee e i processi produttivi. Si tratta di un sistema di monitoraggio e controllo unificato a livello di sito tramite terminali e numerose interfacce operatore PanelView™ a livello di impianto. “La possibilità di avere tutto su una piattaforma di visualizzazione comune è stata una parte interessante del pacchetto,” ha detto Ide.

Dal punto di vista della programmazione, Integrated Architecture® fornisce un ambiente di sviluppo comune per tutte le applicazioni utilizzando la mobilità e la virtualizzazione del sistema FactoryTalk. Grazie a FactoryTalk, i tag dei dati creati in un'applicazione sono immediatamente disponibili per tutte le applicazioni del sistema di architettura integrata.

La capacità di condividere i tag dei dati ha ridotto notevolmente i tempi di sviluppo del software. L'intera rete è stata collegata e programmata durante il workshop. Per i programmatori di SCADA e di PLC era disponibile un database dei tag. Qualsiasi tag creato era immediatamente disponibile a tutti, pertanto non è stato necessario importare, esportare, collegare o aspettare. Sin dall'inizio, il sistema ha potuto essere programmato simultaneamente, evitando ritardi.

Flessibilità

Al centro del sistema, più di 10 controllori di automazione programmabili (PAC) Allen-Bradley® ControlLogix® eseguono le funzionalità ibride richieste per il controllo sequenziale, dei processi e dei convertitori di frequenza. È inclusa la supervisione di una miriade di convertitori di frequenza Allen-Bradley PowerFlex® che controllano coclee, pigiatrici, pompe, presse, agitatori e altro, nonché il controllo PID migliorato della temperatura. “Abbiamo introdotto un sistema di dosaggio automatico dei lieviti per la fermentazione, anch'esso controllato da questo sistema,” ha affermato Ide.

ControlLogix controlla inoltre l'impianto di refrigerazione avanzato, probabilmente la più importante di tutte le fasi. “Questo impianto è il nostro principale strumento per il controllo della temperatura in tutte le fasi del processo,” ha detto Ide spiegando che tre compressori ad ammoniaca e un sistema di pompaggio fanno circolare ammoniaca liquida attraverso i raffreddatori di mosto, i "serbatoi di délestage" e i contenitori di fermentazione, secondo necessità.

Il sistema di controllo calcola il carico richiesto e stabilisce il compressore da utilizzare e le impostazioni ottimali, in base alla necessità di raffreddamento per i livelli di fermentazione richiesti. “Abbiamo appena installato anche un convertitore di frequenza a velocità variabile PowerFlex 755 sul motore da 450 kW del compressore principale, aumentando efficienza e flessibilità e risparmiando energia durante il periodo della raccolta,” ha aggiunto Ide.

Per il collegamento del sistema di automazione, Oxford Landing utilizza una rete Ethernet/IP a livello di intero impianto che collega il server SCADA e i client tra loro e con i PAC ControlLogix, per ottenere un flusso di informazioni ininterrotto in tutto l'impianto. Una rete ControlNet fornisce comunicazione peer-to-peer ad alta velocità, mentre le comunicazioni a livello di dispositivo sono fornite dalla rete DeviceNet.

Inoltre, CompactLogix™ è utilizzato come sistema di controllo per componenti come presse e filtri per il flusso incrociato, collegati a ControlLogix tramite Ethernet. La visibilità remota tramite tablet offerta da FactoryTalk ViewPoint permette di consultare i dati storici e in tempo reale sulle tendenze. “Dato il successo ottenuto dall'integrazione di tutte le aree dell'impianto in un'unica piattaforma con FactoryTalk View SE, abbiamo deciso di introdurre questa piattaforma anche nel nostro sito di Yalumba ad Angaston,” ha detto Ide.

Il sistema di controllo calcola il carico richiesto e stabilisce il compressore da utilizzare e le impostazioni ottimali, in base alla necessità di raffreddamento per i livelli di fermentazione richiesti. “Abbiamo appena installato anche un convertitore di frequenza a velocità variabile PowerFlex 755 sul motore da 450 kW del compressore principale, aumentando efficienza e flessibilità e risparmiando energia durante il periodo della raccolta,” ha aggiunto Ide.

Per il collegamento del sistema di automazione, Oxford Landing utilizza una rete Ethernet/IP a livello di intero impianto che collega il server SCADA e i client tra loro e con i PAC ControlLogix, per ottenere un flusso di informazioni ininterrotto in tutto l'impianto. Una rete ControlNet fornisce comunicazione peer-to-peer ad alta velocità, mentre le comunicazioni a livello di dispositivo sono fornite dalla rete DeviceNet.

Inoltre, CompactLogix™ è utilizzato come sistema di controllo per componenti come presse e filtri per il flusso incrociato, collegati a ControlLogix tramite Ethernet. La visibilità remota tramite tablet offerta da FactoryTalk ViewPoint permette di consultare i dati storici e in tempo reale sulle tendenze. “Dato il successo ottenuto dall'integrazione di tutte le aree dell'impianto in un'unica piattaforma con FactoryTalk View SE, abbiamo deciso di introdurre questa piattaforma anche nel nostro sito di Yalumba ad Angaston,” ha detto Ide.

Due sfumature di verde

Con una serie di strategie adottate per garantire pratiche ecosostenibili, il sito di Oxford Landing è "verde" in più sensi. Il sistema di refrigerazione è altamente efficiente e offre la possibilità di caricamento off-peak per ridurre i costi di elettricità e il consumo energetico tramite l'ottimizzazione dell'efficienza del compressore. Inoltre, il gas di ammoniaca caldo di ritorno scalda l'acqua utilizzata per il lavaggio dei serbatoi in tutto l'impianto e in più Oxford Landing dispone di un proprio impianto di riciclaggio delle acque reflue che si interfaccia con il sistema FactoryTalk® View SE per la visualizzazione e il controllo.

L'impianto e il sistema delle acque reflue operano in base alle best practice del settore e di recente hanno ottenuto un premio in ambito ambientale dalla South Australian Wine Industry Association per l'implementazione di un innovativo sistema di filtrazione a flusso incrociato che riduce al minimo i rifiuti e aumenta la resa.

L'obiettivo principale di Oxford Landing è sempre stato raggiungere un flusso produttivo continuo nell'intero impianto. Ide sostiene che Integrated Architecture di Rockwell Automation sia la chiave del perseguimento e il mantenimento di questo obiettivo. Con “FactoryTalk View possiamo vedere le tendenze in tempo reale e, secondo le necessità, siamo quindi in grado di eseguire il tracciamento a ritroso fino a specifici batch,” dice. “Anche la risoluzione dei problemi è semplice. Ad esempio, possiamo accedere da remoto ai convertitori di frequenza, modificare la programmazione e la configurazione e fare praticamente qualsiasi cosa. Questo è il vantaggio di un sistema completamente integrato, con un aspetto e una funzionalità uniforme a livello globale.”

“Inoltre, abbiamo appena installato il sistema FactoryTalk® EnergyMetrix per controllare la richiesta massima di kVA e ricevere allarmi via e-mail quando siamo prossimi al limite. Ci troviamo nella fase di utilizzo del sistema integrato affinché i motori non fondamentali vengano spenti automaticamente, per ridurre la domanda quando stiamo raggiungendo il limite,” ha spiegato Ide.

Yalumba ha dimostrato che l'efficienza si traduce in qualità e impiegando l'automazione l'efficienza può essere aumentata e la qualità migliorata. È il connubio tra tecnologia di lavorazione di elevati volumi e arte vinicola che stanno alla base del successo di Yalumba, garantendogli la capacità di produrre bottiglie di vino rosso e bianco che stanno riscontrando i favori del mondo intero.

I risultati sopra descritti sono specifici dell'utilizzo congiunto da parte di questo cliente di prodotti e servizi Rockwell Automation e prodotti terzi. I risultati possono variare per altri clienti.

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