Cómo automatizar una microcervecería

Como todos sabemos, la elaboración de cerveza es algo muy interesante, pero también es un proceso laboral tedioso. Debido a la mano de obra limitada y la gran cantidad de parámetros y rangos que deben controlarse, las grandes cervecerías han elegido un modelo de diseño automatizado.

¿Necesita introducir tecnología de automatización para microcervecerías? La respuesta es sí. Debido a la introducción razonable de la automatización, al tiempo que garantiza el placer cervecero del cervecero, liberará a los cerveceros mucho tiempo y energía para aprender y promover, ¿es mejor estudiar nuevos sabores?

Según las estadísticas, la capacidad del equipo de la micro cervecería que no se ha introducido completamente en la automatización es generalmente 3HL-15HL, lo que representa el 83% del total. Muchos propietarios piensan que la automatización será una gran inversión.
De hecho, la automatización de la micro cervecería es muy diferente de la de las cervecerías a gran escala. No requiere mucha inversión, porque solo los procesos automatizados necesarios se diseñan automáticamente, no todos. Por ejemplo, la bomba se controla automáticamente para transferir el mosto de modo que la cervecera actúe como un líder de control de procesos en lugar de un ejecutor de procesos. Para la automatización de brewhouse, depende del PLC (Controlador lógico programable) y HMI (Interfaz hombre-máquina).

Centrándose en el diseño y la optimización de la micro cervecería durante años 15, YoLong se ha comunicado con miles de cerveceros de todo el mundo, aprendiendo unos de otros, resumiendo y diseñando modos y métodos de control adecuados para los micro cerveceros, de la siguiente manera. Los modelos que generalmente elegimos son:

Modelo uno

SIEMENS — PLC (SIMATIC S7-1200 o ET200SP) + modelo de pantalla táctil (seleccione Simatic Basic Panel o Simatic Comfort Panel según los requisitos del cliente)

Modelo dos

ALLEN-BRADLEY —–PLC (Serie ControlLogix) + pantalla táctil, configurar la serie y la HMI correspondiente en función de los puntos de control y los requisitos posteriores a la expansión del cliente.

Hay ocho partes en el control de automatización.

1 Control automático de la estación de mezcla de agua.

El control automático de la estación de mezcla de agua se usa para controlar el agua fría y la mezcla de agua caliente antes del macerado.

Se puede realizar un control de temperatura constante, cuantitativo y constante.

Por ejemplo, queremos inyectar 550L de 65 ℃ agua en el tanque de puré en 9: 35 am en junio 20, este sistema de control puede realizarlo.

El principio es instalar la válvula de regulación PID de Burkert en la tubería de agua caliente, instalar el sensor de temperatura y el medidor de flujo E + H en la tubería de salida de la cámara de mezcla de agua. Su actuador es una válvula de mariposa neumática.

El diagrama de flujo del proceso del control automático de la estación de mezcla de agua se muestra a la derecha y el principio de funcionamiento se muestra en la imagen a continuación.

2 Automático control de temperatura

El control automático de temperatura es relativamente fácil de implementar, el sensor de temperatura IFM detecta la temperatura y la señal de temperatura se convierte en una señal analógica 4 ~ 20mA enviada al PLC. Cuando el PLC analiza y alcanza la temperatura establecida, la señal de conmutación de E / S se envía al relé del actuador para controlar la conmutación del actuador (válvula o tubo de calentamiento).

Hay dos tipos de sensores de temperatura comúnmente utilizados en la actualidad,

• Uno es con el transmisor, la función del transmisor es regular el cambio de resistencia en la salida de señal de corriente o voltaje al PLC, de uso común La señal es 0-10V, 0-20mA, 4-20mA)
• El otro no tiene transmisor, y el valor de resistencia del sensor con temperatura cambia y cambia, el PLC recoge el valor de resistencia, después de la conversión, muestra los diferentes valores de temperatura

Control de temperatura 2.1 en la cervecería

La mayoría de los cerveceros quieren lograr una preparación de lixiviación segmentada, pero para equipos pequeños, el macerado y el lauter están integrados en su mayoría, y los tubos de calefacción eléctrica no pueden instalarse debido a la presencia de un cuchillo rastrillo. Por lo tanto, si se logra la preparación de cerveza segmentaria, el calentamiento por vapor es el método más común.

Nuestra selección habitual es un sensor de temperatura combinado con una válvula solenoide de vapor para lograr los propósitos de control.
Después de que el sensor de temperatura retroalimenta la señal al PLC, el PLC controla la apertura y el cierre de la válvula solenoide de vapor, realiza directamente el control de la calefacción, controlando así indirectamente el parámetro de temperatura.

El sensor de temperatura y la válvula solenoide de vapor generalmente se seleccionan de la siguiente manera:

Sensor de temperatura

• IFM_ TD2841 (con transmisor, salida de señal 4-20mA)
• IFM_TM4361 (sin transmisor)

Electroválvula de vapor

• Burkert_0355

Para obtener más información sobre Burkert, haga clic en el siguiente enlace.

https://www.burkert.com.cn/cn/products/dian-ci-fa

El control de la temperatura de ebullición es relativamente simple y se puede establecer el tiempo de ebullición. Aquí hemos configurado la protección anti-desbordamiento para personas sin supervisión (detalladas en la sexta ubicación de seguridad).

La siguiente imagen muestra el estado de visualización de parámetros del panel de control del proceso de preparación.

2.2 Control de temperatura en la fermentación.

La fermentación segmentada puede acomodar más tipos de cerveza. El cervecero puede establecer la duración de cada período de fermentación y la temperatura correspondiente de acuerdo con sus propias ideas.

El sistema de control automático puede realizar el control preciso de la temperatura de cada etapa. El principio de control es similar a la etapa de preparación, y el sensor de temperatura se usa para enviar la señal al PLC, luego el PLC controlará la apertura y cierre de la válvula solenoide de agua helada, para que pueda controlar la temperatura en el interior. Los fermentadores.

Después de los fermentadores sellados, no es necesario que la cervecera monitoree el sitio porque el control de la temperatura lo realiza todo el sistema de control. Al mismo tiempo, los cerveceros tienen más tiempo para estudiar los procesos de elaboración y las formulaciones.

El sensor de temperatura y la válvula solenoide de agua con hielo generalmente se seleccionan de la siguiente manera:

Sensor de temperatura:

• IFM-8004

Electroválvula de agua helada:

• Burkert-5281

Para obtener más información sobre Burkert, haga clic en el siguiente enlace.

https://www.burkert.com.cn/cn/products/dian-ci-fa

La siguiente imagen muestra el estado de visualización de parámetros del panel de control del proceso de fermentación segmentado.

3. Transferencia de material

Para la microcervecería, la transferencia de fluidos permite la transferencia con un solo botón sin la necesidad de abrir manualmente la válvula, lo que también evita la pérdida de cerveza causada por errores de operación de apertura manual.
Esta parte está controlada principalmente por el PLC que se compila con el programa para controlar directamente el actuador para lograr la acción de control (válvula de mariposa de arranque)

Para válvulas de mariposa neumáticas, generalmente elegimos el modelo:

• LYSF – IDQX-7
• Alfa-Laval-LKB ISO CL

La imagen del panel de visualización de la pantalla táctil se muestra a continuación:

La válvula de mariposa de arranque también puede ser un interruptor manual de emergencia, y la pantalla táctil tiene un segundo aviso para abrir la válvula y una indicación manual después de abrirla manualmente. El indicador de operación es como se muestra a continuación.

4 Control de nivel

El sensor de nivel de líquido se instala en el cuerpo del tanque correspondiente para comunicarse con el PLC para realizar el autocontrol del nivel de líquido. El dispositivo general está en un tanque de agua caliente. (La cantidad de agua en el tanque de puré puede controlarse automáticamente mediante el medidor de flujo de la estación de mezcla de agua).

Las funciones que se pueden lograr son:

• Se muestra el nivel de líquido (se muestra en el panel de HMI o teléfono móvil)
• Control automático del nivel de líquido: suministro automático de agua al volumen requerido de líquidos para establecer los niveles de agua superior e inferior.
• Anti-desbordamiento (cuando el nivel del líquido alcanza la posición especificada, el actuador se controlará automáticamente para cerrar la entrada para evitar el desbordamiento).
• Nivel anti-bajo (evite que la bomba funcione en ralentí para protegerla)

Sensor de nivel de líquido, tipo de radar y tipo de presión. No se recomienda utilizar un sensor de nivel de líquido tipo radar. Tiene grandes requisitos en estado líquido. Después de la prueba, generalmente, se selecciona el sensor de presión IFM.

Para el sensor de nivel de líquido, generalmente elegimos el modelo:

Se muestra el nivel del líquido (en el tanque)

• 2270-P-1N-4 (+ GF +)

Anti-desbordamiento

• LMT 105

Nivel anti-bajo

• LMT 121

5 Control del tiempo

Otra ventaja del PLC es el control preciso del tiempo, que se puede lograr fácilmente realizando una operación en un momento determinado. Por ejemplo, antes de la preparación, almacene el agua en el tanque de agua caliente a una temperatura establecida y controle el proceso de la fermentación por etapas.

6 Protección de seguridad

Cuando diseñamos equipos y procedimientos, se debe tener en cuenta la seguridad del cervecero, la seguridad del equipo y el control de calidad de la cerveza.

Lo que hacemos a menudo es:

1. La protección de ralentí de la bomba, realizada mediante la instalación del monitor de flujo IFM SI6800 a través del tubo de entrada de la bomba.
2. Tun hervido anti-desbordamiento, realizado por sensor electrónico de nivel de líquido LMT121.
3. Parada de emergencia, en el caso de una emergencia, o cuando el cervecero cree que debe detenerse lo más rápido posible, se logra una parada rápida con un solo clic a través de un botón muy llamativo.

7. Monitoring

Con el administrador del sitio instalado en su teléfono, no podemos lograr la necesidad de monitoreo in situ durante el proceso de fermentación, pero podemos usar el teléfono móvil para monitorear y comprender de manera remota el progreso de la fermentación en tiempo real.
En este caso, el tiempo del cervecero se libera enormemente. Cuando esté fuera, puede abrir su teléfono móvil y verificar la situación en tiempo real de sus fermentadores.

8 Consulta de datos históricos

podemos consultar el historial pasado para guardar y analizar datos.

Los cerveceros pueden analizar datos elaborados previamente, lo cual es muy útil para mejorar los niveles de elaboración y el desarrollo del sabor de la cerveza.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

• P1: ¿Qué pasos de automatización ofrecen el retorno de la inversión más rápido para una microcervecería?
  A1: Comience con la mezcla automatizada de agua caliente/fría, el control de temperatura de maceración/ebullición, el control de temperatura de la bodega y la transferencia de fluidos con un solo botón mediante válvulas controladas por PLC. Esto reduce las horas de trabajo, los errores y la variabilidad de los lotes de inmediato.
• P2: ¿Puedo adaptar la automatización PLC/HMI a las pequeñas salas de cocción existentes (3–15 hL)?
  A2: Sí. La mayoría de los sistemas de 3 a 15 hL se pueden modernizar con PLC compactos (por ejemplo, Siemens S7-1200 o AB CompactLogix), HMI montados en panel, sensores de temperatura, flujo y nivel e islas de válvulas neumáticas sin reemplazar los tanques.
• P3: ¿Cómo puedo supervisar la microcervecería de forma remota sin correr el riesgo de sufrir problemas cibernéticos?
  A3: Utilice acceso VPN o puertas de enlace seguras en la nube con permisos basados ​​en roles, MFA y registros de auditoría. Segmente OT (controles de preparación) de las redes de TI/Wi-Fi y deshabilite el reenvío de puertos abiertos.
• P4: ¿Qué KPI debo seguir después de la automatización?
  A4: Eficiencia de la sala de cocción, uso de agua (hL de agua/hL de cerveza), intensidad energética (kWh/hL), rotación de tanques, DO en transferencias, TPO (si se envasa), tiempo de ciclo CIP/químicos y tiempo de inactividad no planificado.
• P5: ¿La automatización parcial eliminará la sensación de “artesanal”?
  A5: No. La automatización de microcervecerías permite que los cerveceros dejen de realizar tareas repetitivas y se centren en el diseño de recetas, la experiencia sensorial y el control de calidad. Ustedes siguen configurando los pasos de maceración, la sincronización del lúpulo y los perfiles de fermentación; la automatización los ejecuta de forma consistente.

Tendencias de la industria para 2025 en la automatización de microcervecerías

• Controles asistidos por IA: el control de temperatura predictivo del modelo y del vigor de ebullición llegan en complementos PLC compactos, recortando la energía sin sobrepasarla.
• Elaboración de cerveza con bajo contenido de oxígeno (LODO): estandarización de la mezcla de agua desaireada, inertización automatizada de CO2/N2 y sondas de DO en línea incluso a una escala de 5 a 10 hL.
• Optimización de servicios públicos: la recuperación de calor desde el knockout hasta el HLT y los puntos finales CIP basados ​​en la conductividad se convierten en la base en las nuevas instalaciones.
• Ciberseguridad por diseño: las aseguradoras y los grandes minoristas exigen cada vez más un reforzamiento básico de OT para los proveedores (MFA, segmentación de red, cadencia de parches).
• Interoperabilidad de datos: los conectores OPC UA y MQTT para sistemas pequeños unifican los datos de la bodega, la sala de cocción y el envasado en paneles de control en la nube.

Puntos de referencia de automatización de microcervecerías para 2025

Métrico	2022 Típico (3–15 hL)	2025 El mejor en su clase	Notas / Fuentes
Consumo de agua (hL de agua/hL de cerveza)	5.0-7.0	3.0-4.0	Evaluación comparativa de sostenibilidad de la Asociación de Cerveceros: https://www.brewersassociation.org
Energía de la sala de cocción (kWh/hL)	10-14	6-9	Estudios de caso de MBAA: recuperación de calor y evaporación optimizada
Uso de CO2 (kg/hL envasado)	1.2-2.0	0.6-1.0	Guías de embalaje de BA; optimización de purgas
DO en línea post-transferencia (ppb)	80-150	20-50	Métodos ASBC DO; SOP LODO
Reducción química CIP vs. manual	0-10%	15-30%	Puntos finales CIP controlados por conductividad/temperatura
Tiempo de inactividad no planificado (%)	6-10	<3	Mantenimiento predictivo + diagnóstico remoto

Fuentes seleccionadas:

• Recursos de sostenibilidad y calidad de la Asociación de Cerveceros: https://www.brewersassociation.org
• Asociación de Maestros Cerveceros de las Américas (MBAA) Informe Técnico Trimestral: https://www.mbaa.com
• Métodos de la Sociedad Estadounidense de Químicos Cerveceros (ASBC) (DO/TPO): https://www.asbcnet.org
• Fundación OPC (interoperabilidad OPC UA): https://opcfoundation.org

Últimos casos de investigación

Caso práctico 1: La modernización parcial del PLC reduce el consumo de agua y energía (2025)
Antecedentes: Una microcervecería de 10 hL dependía de válvulas manuales y controladores independientes, enfrentando un alto consumo de agua y energía y temperaturas de maceración variables.
Solución: Se instaló un PLC Siemens S7‑1200 con HMI, una estación de mezcla de agua automatizada (válvula PID + sensores de flujo/temperatura), control de solenoide de vapor para restos de puré y puntos finales CIP basados ​​en conductividad.
Resultados: La intensidad del agua disminuyó de 5.8 a 3.9 hL/hL; la energía de la sala de cocción disminuyó un 21 %; la variación de la temperatura de maceración se redujo de ±1.8 °C a ±0.4 °C; se ahorró aproximadamente 7 horas de mano de obra semanal. Presentado en una sesión distrital de la MBAA (2025).

Caso práctico 2: La automatización de bodegas centrada en LODO prolonga la vida útil de la cerveza IPA (2024)
Antecedentes: Las cervezas con mayor contenido de lúpulo mostraron una pérdida de aroma entre los 60 y 75 días en cadena ambiental.
Solución: Se agregó una sonda DO en línea en el hidromasaje al FV, inertización automática de CO2 durante las transferencias y secuencias de purga basadas en recetas a través de HMI; procedimientos operativos estándar (SOP) de mangueras y sellos ajustados.
Resultados: El OD postransferencia se redujo de ~120 ppb a 30-45 ppb; la vida útil sensorial se extendió a ~120 días; las devoluciones por notas de "obsoleto" disminuyeron en más del 50 %. Compartido en el seminario web del Grupo de Trabajo de Envases de BA (2024).

Opiniones de expertos

• Dr. Tom Shellhammer, profesor, Universidad Estatal de Oregón
  Punto de vista: «La automatización que estabiliza la exposición al oxígeno y los perfiles térmicos mejora significativamente la retención del aroma del lúpulo y la estabilidad general de la cerveza». Fuente: Charlas y publicaciones de investigación sobre lúpulo y elaboración de cerveza de la OSU.
• Mary Pellettieri, consultora de calidad cervecera; autora de Gestión de calidad para cervecerías
  Punto de vista: “Las pequeñas cervecerías se benefician más al integrar el control de calidad en la automatización: el control estadístico de procesos (SPC) en puntos críticos, la calibración frecuente y la limpieza in situ (CIP) validada brindan consistencia sin perder la identidad artesanal”. Fuente: Talleres de la industria y literatura sobre control de calidad.
• John Mallet, vicepresidente de operaciones de Bell's Brewery (autor de Malt)
  Punto de vista: «La automatización a la medida permite a los cerveceros centrarse en el control del proceso y los ingredientes. Los pasos fiables y repetibles superan las hazañas del día de la elaboración». Fuente: Paneles/entrevistas de la conferencia.

Herramientas/recursos prácticos

• Asociación de Cerveceros: Evaluación comparativa de sostenibilidad, plantillas de control de calidad y aseguramiento de la calidad — https://www.brewersassociation.org
• Métodos de análisis ASBC: DO/TPO, pH, amargor, microbiología — https://www.asbcnet.org
• Informe técnico trimestral y seminarios web de la MBAA: estudios de casos de automatización a pequeña escala — https://www.mbaa.com
• Fundación OPC: Especificaciones de OPC UA para conectar PLC a paneles de control — https://opcfoundation.org
• Marco de ciberseguridad del NIST (adaptaciones OT): https://www.nist.gov/marco cibernético
• Brewer's Friend y BeerSmith: herramientas para la planificación de lotes y la eficiencia de la sala de cocción — https://www.brewersfriend.com | https://beersmith.com

Última actualización: 2025-09-01
Cambios: Se agregaron 5 preguntas frecuentes específicas, tendencias de automatización para 2025 con tablas de referencia y fuentes, dos estudios de casos recientes, puntos de vista de expertos y herramientas/recursos prácticos alineados con la automatización de microcervecerías.
Próxima fecha de revisión y desencadenantes: 2026/03/01 o antes si BA/MBAA publica nuevos puntos de referencia para pequeñas cervecerías, ASBC actualiza los métodos DO/TPO o los principales proveedores de PLC/HMI incorporan funciones de control predictivo