Comment automatiser une microbrasserie

Comme nous le savons tous, brasser est une chose très intéressante, mais c’est aussi un processus de travail fastidieux. En raison de la main-d'œuvre limitée et du grand nombre de paramètres et de plages à contrôler, les grandes brasseries ont opté pour un modèle de conception automatisé.

Besoin d'introduire la technologie d'automatisation pour la microbrasserie? La réponse est oui. En raison de l'introduction raisonnable de l'automatisation, tout en garantissant le plaisir brassicole du brasseur, les brasseurs disposeront de beaucoup de temps et d'énergie pour apprendre et promouvoir, est-il préférable d'étudier de nouveaux goûts?

Selon les statistiques, la capacité matérielle des micro-brasseries qui n’a pas été entièrement intégrée à l’automatisation est généralement 3HL-15HL, ce qui représente 83% du total. Beaucoup de propriétaires pensent que l'automatisation sera un investissement important.
En fait, l'automatisation de la microbrasserie est très différente de celle des grandes brasseries. Cela ne nécessite pas beaucoup d'investissement, car seuls les processus automatisés nécessaires sont conçus automatiquement, pas tous. Par exemple, la pompe est automatiquement contrôlée pour transférer le moût de sorte que le brasseur joue le rôle de leader du contrôle de processus plutôt que d’exécuteur de processus. Pour l'automatisation de la brasserie, cela dépend de l'automate programmable (PLC) et de l'interface homme-machine (IHM).

Se concentrant sur la conception et l'optimisation de la micro-brasserie pour les années 15, YoLong a communiqué avec des milliers de brasseurs du monde entier, apprenant les uns des autres, résumant et concevant des modes et des méthodes de contrôle adaptés aux micro-brasseurs, comme suit. Les modèles que nous choisissons généralement sont-

Premier modèle

SIEMENS — API (SIMATIC S7-1200 ou ET200SP) + modèle d'écran tactile (sélectionnez Simatic Basic Panel ou Simatic Comfort Panel en fonction des besoins du client)

Modèle deux

ALLEN-BRADLEY —–PLC (ControlLogix Series) + écran tactile, configuration de la série et de l'IHM correspondante en fonction des points de contrôle et des exigences de post-expansion du client.

Le contrôle d'automatisation comporte huit parties.

1. Contrôle automatique de la station de mélange d'eau

Le contrôle automatique de la station de mélange d’eau permet de contrôler le mélange d’eau froide et d’eau chaude avant le brassage.

Un contrôle de la température, quantitatif et constant peut être réalisé.

Par exemple, nous souhaitons injecter 550L d’eau 65 ® dans le brassage de 9: 35 le juin 20, ce système pouvant être réalisé.

Le principe est d'installer la vanne de régulation Burkert PID sur le tuyau d'eau chaude, d'installer le capteur de température et le débitmètre E + H sur le tuyau de sortie de la chambre de mélange d'eau. son actionneur est une vanne papillon pneumatique.

L'organigramme du processus de contrôle automatique de la station de mélange d'eau est présenté à droite et le principe de fonctionnement est présenté dans l'image ci-dessous.

2. Automatique contrôle de la température

Le contrôle automatique de la température est relativement facile à mettre en œuvre, le capteur de température IFM détecte la température et le signal de température est converti en signal analogique 4 ~ 20mA envoyé à l'automate. Lorsque l'automate analyse et atteint la température définie, le signal de commutation des E / S est transmis au relais de l'actionneur afin de contrôler la commutation de l'actionneur (vanne ou tube chauffant).

Il existe deux types de capteurs de température couramment utilisés à l'heure actuelle,

• L’un avec l’émetteur, le rôle de l’émetteur est de réguler le changement de résistance en signal de courant ou de tension transmis à l’API, généralement utilisé. Le signal est 0-10V, 0-20mA, 4-20mA)
• L'autre est sans transmetteur et la valeur de résistance du capteur avec la température. Changement et changement, le PLC collecte la valeur de résistance, après conversion, affiche en conséquence différentes valeurs de température.

2.1 Contrôle de la température dans la brasserie

La plupart des brasseurs souhaitent réaliser un brassage par lixiviation segmenté, mais pour les petits équipements, le brassage et la filtration sont en grande partie intégrés et les tubes chauffants électriques ne peuvent pas être installés en raison de la présence du couteau à râteau. Par conséquent, si l’infusion est segmentée, le chauffage à la vapeur est la méthode la plus courante.

Notre choix habituel est le capteur de température associé à une électrovanne vapeur pour atteindre les objectifs de contrôle.
Une fois que le capteur de température a renvoyé le signal à l'automate, celui-ci commande l'ouverture et la fermeture de l'électrovanne de vapeur et réalise directement le contrôle du chauffage, contrôlant ainsi indirectement automatiquement le paramètre de température.

Le capteur de température et l'électrovanne à vapeur sont généralement sélectionnés comme suit:

Capteur de température

• IFM_ TD2841 (avec émetteur, sortie du signal 4-20mA)
• IFM_TM4361 (sans émetteur)

Électrovanne vapeur

• Burkert_0355

Pour plus d'informations sur Burkert, cliquez sur le lien ci-dessous.

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

Le contrôle de la température d'ébullition est relativement simple et le temps d'ébullition peut être réglé. Ici, nous avons configuré la protection anti-débordement pour non surveillé (détaillée dans l'emplacement de la sixième sécurité).

L'image ci-dessous montre l'état d'affichage des paramètres du panneau de commande du processus de brassage.

Contrôle de la température 2.2T dans la fermentation

La fermentation segmentée peut accueillir plus de types de bière. Le brasseur peut régler la durée de chaque période de fermentation et la température correspondante en fonction de ses idées.

Le système de contrôle automatique peut réaliser le contrôle précis de la température de chaque étage. Le principe de contrôle est similaire à celui de l’étape de brassage, et le capteur de température est utilisé pour transmettre le signal à l’API, l’API contrôlant alors l’ouverture et la fermeture de l’électrovanne d’eau glacée, afin de pouvoir contrôler la température à l’intérieur. les fermenteurs.

Une fois les fermenteurs scellés, l'infuseur n'a pas besoin de surveiller le site, car le contrôle de la température est entièrement effectué par le système de contrôle. Dans le même temps, les brasseurs ont plus de temps pour étudier les procédés et les formulations de brassage.

Le capteur de température et l'électrovanne d'eau glacée sont généralement sélectionnés comme suit:

Capteur de température:

• IFM-8004

Électrovanne eau glacée:

• Burkert-5281

Pour plus d'informations sur Burkert, cliquez sur le lien ci-dessous.

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

L'image ci-dessous montre l'état d'affichage des paramètres du panneau de commande du processus de fermentation segmenté.

3. Transfert de matériel

Pour les microbrasseries, le transfert de fluides permet un transfert par un seul bouton sans qu'il soit nécessaire d'ouvrir manuellement la vanne, ce qui évite également la perte de bière causée par des erreurs d'opération ouverte manuellement.
Cette partie est principalement contrôlée par le PLC compilé avec le programme pour commander directement l'actionneur afin de réaliser l'action de contrôle (vanne papillon de démarrage)

Pour les vannes papillon pneumatiques, on choisit généralement le modèle:

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

L’image du panneau d’affichage à écran tactile est illustrée ci-dessous.

La vanne papillon de démarrage peut également être un commutateur manuel d’urgence, et l’écran tactile comporte une seconde invite pour ouvrir la vanne et une indication manuelle après l’ouverture manuelle de la vanne. L'invite d'opération est comme indiqué ci-dessous.

4. Niveau de contrôle

Le capteur de niveau de liquide est installé sur le corps du réservoir correspondant pour communiquer avec l'API afin de réaliser un autocontrôle du niveau de liquide. L'appareil général est sur un réservoir d'eau chaude. (La quantité d'eau dans le brassage peut être contrôlée automatiquement par le débitmètre de la station de mélange d'eau.)

Les fonctions pouvant être réalisées sont:

• Le niveau de liquide est affiché (affiché sur le panneau IHM ou le téléphone portable)
• Contrôle automatique du niveau de liquide: alimentation automatique en eau du volume de liquide requis pour régler les niveaux d'eau supérieur et inférieur.
• Anti-débordement (lorsque le niveau de liquide atteint la position spécifiée, l'actionneur sera automatiquement commandé pour fermer l'entrée pour éviter tout débordement.)
• Niveau anti-bas (empêche la pompe de tourner au ralenti pour la protéger)

Capteur de niveau de liquide, type de radar et type de pression. Il n'est pas recommandé d'utiliser un capteur de niveau de liquide de type radar. Il a de grandes exigences sur l'état liquide. Après le test, généralement, le capteur de pression IFM est sélectionné.

Pour le capteur de niveau de liquide, nous choisissons généralement le modèle:

Le niveau de liquide est affiché (dans le réservoir)

• 2270-P-1N-4 (+ GF +)

Anti-débordement

• LMT 105

Anti-bas niveau

• LMT 121

5. Contrôle du temps

Un autre avantage du PLC est le contrôle précis du temps, qui peut être facilement obtenu en effectuant une opération à un moment donné. Par exemple, avant de brasser, stockez l’eau dans le réservoir d’eau chaude à une température prédéfinie et contrôlez le processus de fermentation par étapes.

6. Protection de la sécurité

Lors de la conception de l'équipement et des procédures, il convient de prendre en compte la sécurité du brasseur, la sécurité de l'équipement et le contrôle de la qualité de la bière.

Ce que nous faisons souvent, c'est:

1. La protection à l'arrêt de la pompe, réalisée en installant le contrôleur de débit IFM SI6800 via le tuyau d'entrée de la pompe.
2. Tuyau anti-débordement, réalisé par le capteur de niveau de liquide électronique LMT121.
3. Arrêt d’urgence, en cas d’urgence, ou lorsque le brasseur pense qu’il doit s’arrêter le plus rapidement possible, il est possible d’arrêter rapidement en un clic grâce à un bouton très accrocheur.

7. Le Monitoring

Avec le gestionnaire de site installé sur votre téléphone, nous ne pouvons plus avoir besoin de surveillance sur site pendant le processus de fermentation, mais nous pouvons utiliser le téléphone mobile pour surveiller et comprendre à distance les progrès de la fermentation en temps réel.
Dans ce cas, le temps du brasseur est grandement libéré. Lorsque vous êtes sorti, vous pouvez ouvrir votre téléphone portable et vérifier la situation en temps réel de vos fermenteurs.

8. Requête de données historiques

nous pouvons interroger l'historique pour la sauvegarde et l'analyse des données.

Les brasseurs peuvent analyser des données précédemment brassées, ce qui est très utile pour améliorer les niveaux de brassage et le développement des arômes de la bière.

Foire Aux Questions (FAQ)

• Q1 : Quelles étapes d’automatisation offrent le retour sur investissement le plus rapide pour une microbrasserie ?
  A1 : Commencez par un mélange automatique d'eau chaude et froide, un contrôle de la température d'empâtage et d'ébullition, un contrôle de la température de la cave et un transfert de fluide par simple pression d'un bouton via des vannes contrôlées par PLC. Ces solutions réduisent immédiatement les heures de travail, les erreurs et la variabilité des lots.
• Q2 : Puis-je moderniser l'automatisation PLC/HMI dans les petites brasseries existantes (3 à 15 hL) ?
  A2 : Oui. La plupart des systèmes de 3 à 15 hL peuvent être équipés d'automates compacts (par exemple, Siemens S7-1200 ou AB CompactLogix), d'IHM montées sur panneau, de capteurs de température/débit/niveau et d'îlots de vannes pneumatiques sans remplacement de réservoir.
• Q3 : Comment puis-je surveiller la microbrasserie à distance sans risquer de problèmes informatiques ?
  A3 : Utilisez un accès VPN ou des passerelles cloud sécurisées avec des autorisations basées sur les rôles, l'authentification multifacteur (MFA) et des journaux d'audit. Segmentez les OT (contrôles de brassage) des réseaux informatiques/Wi-Fi et désactivez la redirection de port ouverte.
• Q4 : Quels indicateurs clés de performance dois-je suivre après l’automatisation ?
  A4 : Efficacité de la brasserie, consommation d'eau (hL d'eau/hL de bière), intensité énergétique (kWh/hL), rotations des cuves, OD lors des transferts, TPO (si emballage), temps de cycle CIP/produits chimiques et temps d'arrêt imprévus.
• Q5 : L’automatisation partielle supprimera-t-elle la sensation « artisanale » ?
  A5 : Non. L’automatisation des microbrasseries permet aux brasseurs de passer des tâches répétitives à la conception des recettes, à l’analyse sensorielle et à l’assurance qualité. Vous définissez toujours les étapes d’empâtage, le timing du houblonnage et les profils de fermentation ; l’automatisation les exécute de manière cohérente.

Tendances de l'industrie 2025 pour l'automatisation d'une microbrasserie

• Contrôles assistés par IA : le contrôle prédictif de la température et de la vigueur d'ébullition arrive dans des modules complémentaires PLC compacts, réduisant l'énergie sans dépassement.
• Brassage à faible teneur en oxygène (LODO) : standardisation du mélange d'eau désaérée, de la couverture automatisée de CO2/N2 et des sondes DO en ligne, même à l'échelle de 5 à 10 hL.
• Optimisation des services publics : la récupération de chaleur du knockout vers les points de terminaison HLT et CIP basés sur la conductivité devient la référence dans les nouvelles installations.
• Cybersécurité dès la conception : les assureurs et les grands détaillants exigent de plus en plus un renforcement OT de base pour les fournisseurs (MFA, segmentation du réseau, cadence des correctifs).
• Interopérabilité des données : les connecteurs OPC UA et MQTT pour les petits systèmes unifient les données de cave, de brasserie et d'emballage dans des tableaux de bord cloud.

Références 2025 pour l'automatisation des microbrasseries

Métrique	2022 Typique (3–15 hL)	Meilleur de sa catégorie en 2025	Notes / Sources
Consommation d'eau (hL d'eau/hL de bière)	5.0-7.0	3.0-4.0	Analyse comparative de la durabilité de l'Association des brasseurs : https://www.brewersassociation.org
Énergie de la brasserie (kWh/hL)	10-14	6-9	Études de cas MBAA ; récupération de chaleur et évaporation optimisée
Consommation de CO2 (kg/hL conditionné)	1.2-2.0	0.6-1.0	Guides d'emballage BA ; optimisation de la purge
DO en ligne post-transfert (ppb)	80-150	20-50	Méthodes ASBC DO ; SOP LODO
Réduction chimique CIP vs. manuelle	0-10%	15-30%	Points finaux CIP à conductivité/température contrôlées
Temps d'arrêt imprévus (%)	6-10	<3	Maintenance prédictive + diagnostic à distance

Sources sélectionnées :

• Ressources de durabilité et de qualité de l'Association des brasseurs : https://www.brewersassociation.org
• Revue technique trimestrielle de la Master Brewers Association of the Americas (MBAA) : https://www.mbaa.com
• Méthodes de l'American Society of Brewing Chemists (ASBC) (DO/TPO) : https://www.asbcnet.org
• Fondation OPC (interopérabilité OPC UA) : https://opcfoundation.org

Derniers cas de recherche

Étude de cas 1 : La modernisation partielle des automates programmables réduit la consommation d'eau et d'énergie (2025)
Contexte : Une microbrasserie de 10 hL s'appuyait sur des vannes manuelles et des contrôleurs autonomes, confrontée à une consommation élevée d'eau/d'énergie et à des températures de brassage variables.
Solution : Installation d'un automate Siemens S7-1200 avec IHM, d'une station de mélange d'eau automatisée (vanne PID + capteurs de débit/température), d'un contrôle par solénoïde de vapeur pour les repos de purée et de points de terminaison CIP basés sur la conductivité.
Résultats : L'intensité de l'eau a diminué de 5.8 à 3.9 hL/hL ; l'énergie de la brasserie a diminué de 21 % ; la variance de la température de la purée a été réduite de ± 1.8 °C à ± 0.4 °C ; le travail hebdomadaire a été économisé environ 7 heures. Présenté lors d'une session de district de la MBAA (2025).

Étude de cas 2 : L'automatisation des caves axée sur LODO prolonge la durée de conservation de l'IPA (2024)
Contexte : Les bières houblonnées ont montré une décoloration de leur arôme après 60 à 75 jours dans la chaîne de fermentation ambiante.
Solution : ajout d'une sonde DO en ligne sur le bain à remous vers le FV, couverture de CO2 automatisée pendant les transferts et séquences de purge basées sur des recettes via l'IHM ; procédures opérationnelles standard (SOP) pour les tuyaux/joints resserrées.
Résultats : L’OD post-transfert est passé d’environ 120 ppb à 30–45 ppb ; la durée de conservation sensorielle est prolongée à environ 120 jours ; les retours pour billets « périmés » ont diminué de plus de 50 %. Partagé lors du webinaire du groupe de travail sur l’emballage de BA (2024).

Avis d'experts

• Dr Tom Shellhammer, professeur, Université d'État de l'Oregon
  Point de vue : « L'automatisation qui stabilise l'exposition à l'oxygène et les profils thermiques améliore considérablement la rétention des arômes du houblon et la stabilité globale de la bière. » Source : Conférences/publications de recherche de l'OSU Hop & Brewing.
• Mary Pellettieri, consultante en qualité brassicole ; auteure de « Quality Management for Breweries »
  Point de vue : « Les petites brasseries tirent le meilleur parti de l'intégration de l'assurance qualité dans l'automatisation : le SPC aux points critiques, l'étalonnage fréquent et le CIP validé assurent la cohérence sans perdre l'identité artisanale. » Source : Ateliers de l'industrie et documentation sur l'assurance qualité.
• John Mallet, vice-président des opérations, Bell's Brewery (auteur, Malt)
  Point de vue : « Une automatisation optimisée permet aux brasseurs de se concentrer sur le contrôle des procédés et les ingrédients. Des étapes fiables et reproductibles surpassent les prouesses le jour du brassage. » Source : Tables rondes/entretiens de la conférence.

Outils/Ressources pratiques

• Association des brasseurs : analyse comparative de la durabilité, modèles d'assurance qualité/contrôle qualité — https://www.brewersassociation.org
• Méthodes d'analyse ASBC : DO/TPO, pH, amertume, microbiologie — https://www.asbcnet.org
• MBAA Technical Quarterly et webinaires : études de cas d'automatisation à petite échelle — https://www.mbaa.com
• Fondation OPC : spécifications OPC UA pour la connexion des API aux tableaux de bord — https://opcfoundation.org
• Cadre de cybersécurité du NIST (adaptations OT) : https://www.nist.gov/cyberframework
• Brewer's Friend & BeerSmith : outils de planification des lots et d'efficacité de la brasserie — https://www.brewersfriend.com | https://beersmith.com

Dernière mise à jour: 2025-09-01
Changelog: Ajout de 5 FAQ ciblées, des tendances d'automatisation 2025 avec un tableau de référence et des sources, deux études de cas récentes, des points de vue d'experts et des outils/ressources pratiques alignés sur l'automatisation des microbrasseries
Prochaine date de révision et déclencheurs : 2026-03-01 ou avant si BA/MBAA publie de nouveaux benchmarks pour les petites brasseries, ASBC met à jour les méthodes DO/TPO ou les principales versions des fournisseurs PLC/HMI ajoutent des fonctionnalités de contrôle prédictif