酿酒厂中使用的自动化方法适用于啤酒厂的发酵过程。

通过:南佛罗里达州烟草的首席执行官和所有者的Avi Aisenberg

南佛罗里达州蒸馏器是佛罗里达州劳德代尔堡市最古老的酿酒厂。该公司现在通过使用26°酿造,帮助他们酿造世界一流的工艺啤酒。

格雷格·利伯曼是佛罗里达州蓬帕诺海滩26°酿酒厂的创始人和所有者。他最初是一个家庭酿酒师,在车库、厨房、兄弟姐妹的后院和谷仓等不同的地方每批生产10加仑啤酒。格雷格的自制啤酒生涯在四年内大约有100批,总计1000加仑啤酒。

图1:这些锥形,夹套,30桶罐在发酵过程中使用三个甘醇填充带冷却。

一旦他完善工艺,和南佛罗里达州蒸馏器的帮助下,他扩大了价格低廉的食谱,现在生产的啤酒在最先进的30桶酿酒厂(图1)。在26°酝酿,体育酒吧,会议和零售区,和一个完全功能酿酒厂在同一屋檐下。啤酒厂每批可生产30桶,31加仑/桶,共930加仑/批,即7440品脱。

酿酒厂得到了啤酒流动

在创建南佛罗里达州蒸馏器之前,我接管了家庭塑料回收和制造业务,现已售出。我们使用独特的结构泡沫注入工艺再循环将大型散装塑料加入塑料运输托盘中,主要用于游轮工业。它使用再循环塑料并每两分钟制成18磅塑料托盘,使用单次注塑方法每两分钟。

这些机器均为20世纪70年代和20世纪80年代,因此大多数使用25英尺长的控制面板充满硬连线继电器的继电器。使用AutomationDirect Micro Modular PLC重新建立回收机上的液压和控制是一种很好的学习体验,它使设备更加富有成效,更易于支持。

卖掉回收业务后,我创办了南佛罗里达蒸馏厂,一家手工朗姆酒蒸馏厂。我已经设计和自动化部分的内部朗姆酒酒厂使用各种各样的自动直接控制硬件。基于一个250加仑的酒厂发酵罐使用自动直接PLC和温度控制器的演示,我们公司被选为新工艺啤酒厂系统的设计者和集成商。

当然,26°Brewing公司的老板格雷格·利伯曼(Greg Lieberman)是家族的老朋友,这对公司的发展有帮助。他爸爸是我的儿科医生,我们小时候是在同一个街区长大的。当Greg决定开酿酒厂时,我们详细讨论了他想要的但市场上却找不到的功能。这对我来说很美妙,所以我开始了设计。

图2:自动化Direct Do-More Plc控制啤酒厂的七个发酵罐的温度和水平,以及下游的胶质罐和冷液罐。

南佛罗里达酿酒厂设计和编程的触摸屏发酵温度控制系统的一个新的啤酒厂安装在26°酿造。该控制器负责精确的温度稳定和控制最初的七个槽,可扩展到16个槽。

巧妙的酿造步骤

酿造啤酒有很多步骤,但这并不是一个完整的过程步骤列表。在最初的步骤中,谷物被放在水箱里的水里加热,类似于巴氏杀菌过程,以提取淀粉。然后将谷物滤出,将液体煮沸。这将淀粉转化为糖,同时也去除了一些水分,增加了液体中的糖含量。沸腾一段时间后,液体通过板式换热器迅速冷却。这种冷却过程也为热回收提供了机会,以便在上游过程中重复使用。

当啤酒冷却后,罐内的水被抽干,泵入发酵罐。通常,这些发酵罐需要冷却,因为糖转化为酒精的代谢过程产生的热量。发酵过程是啤酒酿造过程中花费最多时间的部分。例如,比尔森啤酒大约四天发酵,而拉格啤酒大约两周。在这种“冷侧”发酵过程中控制温度对成品质量至关重要。

发酵后,啤酒被转移到brite罐,在那里经过最后的快速冷却,和一个货架过程,以除去啤酒顶部的酵母,沉淀到brite罐的底部。从那里,可能发生二次发酵,如添加水果。一旦完成,最终产品被转移到冷液槽。

自动化系统的细节

自动化系统几乎完全由以下类别的AutomationDirect组件组成:

我一直喜欢与自动化程度的产品一起工作。网站易于使用,他们总是拥有我需要的东西。送货条款很棒,特别是因为仓库在格鲁吉亚的相邻州相对接近我们。他们的技术支持从未失败过我,他们的退货政策是点,虽然我们很少不得不使用它。

自动化系统基于自动化Direct PLC(图2)和触摸屏人机界面(HMI)。该系统用于控制与啤酒屋相邻的五个不锈钢30桶锥形发酵罐中的发酵过程。这些坦克位于设施的后部,前面设有台球。酒吧后面的窗户让游客看到五个发酵罐,一个不锈钢的背带罐和一个不锈钢冷液罐在后面的房间。

截至目前,啤酒厂自动化系统仅控制这七种甘醇夹套罐的温度,但它可以扩展到包括泵和电机控制,蒸汽流量控制,以及当前手动完成的自动化过程的方式。自动化系统还建成以适应未来的发酵罐,最小的硬件变化和简单的软件更新。

发酵控制,冷侧

冷侧自动化系统的通用目的是处理监控,过程控制,数据采集和发酵过程的数据记录。手动控制发酵上游的大部分过程。

图3:此AutomationDirect C-More HMI简化了配方设置,并通过移动设备实现了远程监控和控制功能。

虽然在七个水箱中的每一个都可以使用单独的PID温度控制器,但是单一的自动直接控制器解决方案是一个更好的解决方案,而且成本更低。PLC的附加值来自于过程的远程查看和控制,以及培训新用户的方便性。该设计还需要较少的工作代表电工,并将降低成本时,它来扩大酿造过程。

PLC包括两个多点交流输出模块来控制19个电磁驱动水阀。7个RTD传感器连接到PLC输入模块,使用清洁的RTD探头测量罐体温度。每个发酵罐有三个冷却区,每个冷却区有一个阀门控制冷却液流量,每个发酵罐总共有三个阀门。冷液罐和冷液罐各有两个冷却区和阀门。

每个发酵罐的温度由在PLC中运行的PID控制算法控制。对于每个罐,PID环路使用罐RTD传感器作为过程变量输入,并通过PID控制器输出控制三个球阀。这些阀控制每罐套管的二醇/水溶液的流动。斜坡/浸泡模式可以被编程为基于发酵的啤酒持续天数或数周。

brite和冷液罐的温度控制类似,只是每个罐只有两个冷却区和阀门。

HMI和远程访问

HMI有一个定制设计的用户界面,模拟产品通过啤酒厂的流动(图3)。控制器和HMI通过以太网交换机联网,就像无线接入点一样。该接入点通过运行在智能手机或桌面移动设备上的iPad、iPhone和Android应用程序,为本地和远程访问C-more触摸屏提供网络连接。

该系统增加了巨大的功能,并与自动化系统进行交互,更用户友好,更容易设置多个温度控制器。自动化系统提供PLC本地记录的数据,远程通过以太网交换机。

一个免费的应用程序允许移动设备远程访问HMI。一旦在HMI上启用了远程访问,并且移动设备上安装了应用程序,就可以从移动设备远程查看和控制HMI上的复制屏幕。

所有流程数据都以电子邮件的形式定期发送给选定的一组用户。电子邮件地址和收件人可以在人机界面上添加或删除。高温、低温告警、偏差告警和其他条件都可以触发邮件。短信也可以发送到带有HMI的智能手机上。

安装和结果

所有与电气柜的连接,包括电源线、RTD温度传感器和冷却阀控制线,均由持证电工安装。系统启动是由我和格雷格·利伯曼执行的。初始启动包括对三个不同规模发酵罐的PID算法进行训练。

每个发酵罐有三个阀门控制乙二醇流向冷却带。培训每个水箱的PID回路需要打开和关闭阀门,以查看水箱中的水温变化有多快。

由于发酵的放热反应,啤酒需要一些再训练,这当然不存在于水。总的来说,每个罐需要6到12个小时来训练PID冷却回路,主要是因为1000加仑啤酒加热或冷却的速度很慢。

系统按照预期运行,客户可以睡得更好,因为知道每批啤酒都有一个看门狗来通知他和其他操作人员任何意外事故。在整个酿酒厂总是有额外的自动化的空间。还有其他的电机控制器和阀门路径系统的设计准备建立,只是等待正确的时间。