Kỹ thuật & Công nghệ

NGHIÊN CỨU TÌNH HUỐNG: BIA CRAFT

Nhà sản xuất bia thủ công Tennessee đạt được hiệu quả, độ chính xác và kiểm soát chất lượng do Siemens đệ trình Khi John Henritze còn 18, một chuyến đi của lớp cao cấp đã đưa anh ta đến Vườn Busch ở Virginia Williamsburg. Khi ở đó, anh và một số người bạn đã đi tham quan nhà máy bia, nơi ý tưởng về sự nghiệp sản xuất bia lần đầu tiên đến với anh. Khát vọng của anh gắn bó với anh trong suốt thời gian học đại học – khi anh mua một bộ dụng cụ nấu bia tại nhà và một cuốn sách để bắt đầu tự làm bia – và sau khi tốt nghiệp. “Những mẻ đầu tiên của tôi không tốt lắm, nhưng tôi vẫn tiếp tục cải thiện,” anh nói. “Và tôi tiếp tục nghĩ, 'Tôi có thể làm việc này để kiếm sống.' Bất chấp tham vọng đó, Henritze bắt đầu làm trợ lý bác sĩ khi chưa tốt nghiệp đại học, nhưng cuối cùng mục tiêu của anh đã thành hiện thực. Trong 2011, anh đã được nhận vào chương trình Học nghề thợ nấu bia của Hiệp hội Brewers Hoa Kỳ 2013, một chương trình đáng thèm muốn, 28 – giới thiệu chuyên sâu về khoa học và kỹ thuật sản xuất bia trong tuần. Lúc đầu, anh đăng ký học để nâng cao kỹ năng nấu bia tại nhà, nhưng sau đó anh quyết định thà nấu bia còn hơn vất vả với công việc 9 đến 5 trong suốt phần đời còn lại của mình. Henritze nói: “Phương châm của chúng tôi là, 'Cuộc sống là ngắn ngủi, đừng chờ đợi những điều bạn muốn làm. Ngay sau khi hoàn thành chương trình của Guild, Henritze đã mở JRH Brewing ở Johnson City, Tenn. Nó bao gồm một quán rượu bia và nhà máy bia, bao gồm một 48 – chỗ thử phòng cung cấp sáu loại bia khác nhau, trong số đó có bia đen, IPA và bia nhạt, cùng với nhiều loại khác theo mùa. Henritze mời người bán hàng lớn nhất của mình, Tree Streets Pale Ale, để phân phối cho một cơ sở người hâm mộ ngày càng tăng trong khu vực. Thách thức: Sản xuất bia thủ công thiếu hiệu quả, độ chính xác và độ lặp lại. Nhà máy bia rộng 5 feet vuông của JRH Brewing có thể sản xuất 10 thùng, hoặc 310 gallon bia tại một thời điểm. Hoạt động bao gồm bốn 10 – thùng lên men, một 30 – thùng lên men và a 30 – thùng brite thùng. Chất sau được sử dụng để làm sạch và điều hòa bia, bao gồm cả quá trình cacbonat hóa, trước khi đóng gói trong thùng hoặc lon. Việc đóng hộp của Tree Streets Pale Ale được gia công cho một đơn vị đóng hộp di động có thể đến nhà sản xuất bia khi cần thiết. Henritze cho biết: “Từ ngày chúng tôi nấu bia đến ngày nó được đóng gói mất khoảng một tháng. Henritze đã mua thiết bị nhà máy bia cho hoạt động của mình dưới dạng gói chìa khóa trao tay, và biết rằng thiết kế của nó, đặc biệt là hầu hết các bộ điều khiển bằng tay, không nằm trong tầm tay. “Khi tôi lần đầu tiên mua nhà máy bia, có những điều tôi ngay lập tức nhận thấy là quy trình này không tối ưu,” anh nói. “Hầu hết tất cả các van tay đều được đặt cách xa bệ sản xuất bia, chủ yếu là vì đó chỉ là nơi chúng được đặt.” Vì vậy, trong khi một van tay để điều khiển dòng bia từ các bình ủ bia nằm trên bệ nấu bia, thì đồng hồ đo nhiệt độ cách bệ nấu bia vài bậc xuống 10 cách xa gần bộ trao đổi nhiệt. Henritze nói: “Và van điều khiển bằng tay cho thùng chứa rượu lạnh còn xa hơn nữa 10. Nếu tất cả việc chạy tới lui của anh ta giữa đồng hồ đo, van và bộ điều khiển không đủ thành vấn đề, Henritze nhận thấy độ chính xác cũng là một vấn đề. “Tôi sẽ chạy máy bơm giữa các bể chứa, sau đó chạy xuống các bước để đọc nhiệt độ, nhiệt độ này phải được quản lý một cách chính xác,” anh nói. Kết quả là sự chuyển giao chất lỏng không nhất quán với sự thay đổi nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm bia cuối cùng. “Nếu nhiệt độ tăng lên, tôi sẽ phải chạy trở lại bục, chạy lên các bậc thang, điều chỉnh một chút núm xoay và sau đó chạy trở lại máy đo nhiệt độ. Nó giống như một bộ phim hài truyền hình cũ, nhưng tôi không muốn tập luyện và có thể tập trung hơn vào việc tạo ra những ly bia ngon ”. Giải pháp: Hệ thống điều khiển SIMATIC S7 – 1200 của Siemens, được lập trình với TIA Portal. May mắn thay, một trong những khách hàng tốt nhất của Henritze là một kỹ sư tự động hóa của Siemens, người mà anh ấy tình cờ đề cập đến vấn đề sản xuất bia của mình. Với kiến ​​thức sâu sắc của kỹ sư về khả năng tự động hóa và điều khiển công nghiệp của Siemens, hiển nhiên rằng các hoạt động của JRH Brewing sẽ trở thành một ứng dụng lý tưởng cho giải pháp SIMATIC. Quá trình tự động hóa đòi hỏi kỹ sư phải tìm hiểu chi tiết và các bước mà Henritze thực hiện – theo nghĩa đen và nghĩa bóng – trong khi nấu bia. Điều này bao gồm một cuộc dạo qua nhà máy bia. Kết thúc quá trình khám phá này, ông đã thiết kế một hệ thống điều khiển bao gồm ba thành phần chính: Bộ điều khiển logic lập trình Siemens SIMATIC S7 – 1200 (PLC). Mô hình này cung cấp cho JRH Brewing sự linh hoạt và hiệu quả trong việc thực hiện các nhiệm vụ tự động hóa cơ bản liên quan đến việc quản lý các nhiệt độ khác nhau và van Henritze đang cố gắng quản lý thủ công. Thiết kế nhỏ gọn, tiết kiệm không gian giúp giảm thiểu tác động của nó đến không gian hạn chế của nền tảng sản xuất bia. Siemens SIMATIC TP 700 Giao diện người-máy (HMI) Comfort Panel. Với màn hình cảm ứng đường chéo 7 inch, bảng điều khiển HMI này có 16 triệu màu có độ phân giải cao. Nó cung cấp một sơ đồ quy trình trực quan và bảng điều khiển để Henritze xem và tương tác với bất kỳ giai đoạn nào trong hoạt động sản xuất bia của mình. Nó sử dụng phần mềm Siemens SIMATIC WinCC Basic để cho phép triển khai một hệ thống SCADA (Kiểm soát Giám sát và Thu thập Dữ liệu) nhỏ trên toàn bộ thiết bị của nhà máy bia. Thành phần chính thứ ba là biến tần Siemens SINAMICS G 120 (VFD). Đây là một bộ truyền động véc tơ có mục đích chung điều khiển các máy bơm ly tâm hai mã lực được sử dụng để chuyển dịch rong và các chất lỏng khác giữa các bồn chứa và chậu. Mô hình A 200 V đã được triển khai. Các thành phần giao tiếp với nhau bằng Ethernet công nghiệp PROFINET. Hệ thống được lập trình chỉ trong hai ngày bằng Cổng thông tin Siemens SIMATIC TIA. Kết quả: Độ chính xác và kiểm soát chất lượng sản xuất bia tốt hơn, cộng với năng suất và hiệu quả cao hơn. Với hệ thống điều khiển và tự động hóa mới được áp dụng, JRH Brewing đã nâng cao năng suất và hiệu quả hoạt động của mình lên gấp nhiều lần. Henritze cho biết: “Lần đầu tiên chúng tôi dùng thử, tôi đã rất ngạc nhiên. “Tôi thực sự có thể chỉ cần đứng đó và nhấn nút để các máy bơm bắt đầu chuyển. Tôi không phải chạy lên và xuống các bậc thang nữa. Thật tuyệt vơi.” Henritze cho rằng việc loại bỏ các chỉ số đồng hồ đo qua lại vật lý và điều chỉnh van thủ công đã cắt giảm thời gian của anh ấy trên nền tảng nhà máy bia hơn 50 phần trăm. “Trước đây, chẳng hạn, việc chuyển nội dung của một 10 – thùng thùng mất khoảng 30 vài phút vì tôi phải làm mọi thứ chậm lại để đo nhiệt độ, ”anh nói. “Và đôi khi tôi muốn dội một gáo nước lạnh chỉ cố gắng hoàn thành việc chuyển giao bởi vì quá trình này rất thay đổi. Bây giờ, tôi không có vấn đề đó ở tất cả. “Tôi đã có thể giảm bớt sự thay đổi trong quy trình sản xuất bia của mình khoảng 80 phần trăm. Điều đó đã giúp tôi đảm bảo tính lặp lại của các quy trình sản xuất bia của mình, do đó, đảm bảo rằng tôi có thể cung cấp chất lượng cao nhất có thể cho các sản phẩm cuối cùng của mình ”. Hệ thống điều khiển tự động hóa mới cũng đã giúp Henritze mở rộng dòng sản phẩm của JRH Brewing với nhiều loại bia theo mùa hơn ngoài sáu loại bia chính của ông luôn có sẵn.

  • Trang chủ
  • Công nghệ đóng gói
  • Back to top button