Como automatizar uma microcervejaria

Como todos sabemos, a fabricação de cerveja é algo muito interessante, mas também é um processo de trabalho tedioso. Devido à mão de obra limitada e a um grande número de parâmetros e intervalos que precisam ser controlados, as grandes cervejarias escolheram um modelo de projeto automatizado.

Precisa introduzir tecnologia de automação para microcervejaria? A resposta é sim. Por causa da introdução razoável de automação, enquanto assegurando o prazer de fabricação de cerveja do cervejeiro, liberará muito tempo e energia para os cervejeiros aprenderem e promoverem, é melhor estudar novos gostos?

Segundo as estatísticas, a capacidade de equipamento da micro-cervejaria que não foi totalmente introduzida na automação é geralmente 3HL-15HL, representando 83% do total. Muitos proprietários acham que a automação será um grande investimento.
De fato, a automação da micro-cervejaria é muito diferente da das cervejarias de grande escala. Não requer muito investimento, porque somente os processos automatizados necessários são projetados automaticamente, não todos. Por exemplo, a bomba é controlada automaticamente para transferir o mosto para que o cervejeiro atue como um líder de controle de processo em vez de um executor de processo. Para a automação da cervejaria, depende do CLP (Controlador Lógico Programável) e da IHM (Interface Homem-Máquina).

Com foco no projeto e na otimização da microcervejaria para os anos 15, a YoLong se comunicou com milhares de cervejeiros em todo o mundo, aprendendo uns com os outros, resumindo e projetando modos de controle e métodos adequados para microcervejarias, como segue. Os modelos que geralmente escolhemos são-

Modelo um

SIEMENS — PLC (SIMATIC S7-1200 ou ET200SP) + modelo de tela de toque (selecione Simatic Basic Panel ou Simatic Comfort Panel com base nos requisitos do cliente)

Modelo dois

ALLEN-BRADLEY —–PLC (Série ControlLogix) + tela de toque, configure a série e a IHM correspondente com base nos pontos de controle e requisitos de pós-expansão do cliente.

Existem oito partes no controle de automação.

1. Controle automático da estação de mistura de água

O controle automático da estação de mistura de água é usado para controlar a mistura de água fria e água quente antes de esmagar.

O controle de temperatura constante, quantitativo e constante pode ser realizado.

Por exemplo, queremos injetar 550L de água 65 into no tun de moagem em 9: 35 em junho 20, ele pode ser realizado por este sistema de controle.

O princípio é instalar a válvula reguladora Burkert PID no tubo de água quente, instalar o sensor de temperatura e o medidor de vazão E + H no tubo de saída da câmara de mistura de água. seu atuador é uma válvula de borboleta pneumática.

O fluxograma de processo do controle automático da estação de mistura de água é mostrado à direita e o princípio de funcionamento mostrado na figura abaixo.

2. Automático controle de temperatura

O controle automático de temperatura é relativamente fácil de implementar, a temperatura é detectada pelo sensor de temperatura IFM e o sinal de temperatura é convertido em sinal analógico 4 ~ 20mA enviado para o PLC. Quando o PLC analisa e atinge a temperatura ajustada, o sinal de comutação da E / S é dado ao relé do atuador para controlar a comutação do atuador (válvula ou tubo de aquecimento).

Existem dois tipos de sensores de temperatura comumente usados ​​no momento,

• Uma é com o transmissor, o papel do transmissor é regular a mudança de resistência em saída de sinal de corrente ou tensão para PLC, comumente usado O sinal é 0-10V, 0-20mA, 4-20mA)
• O outro é sem transmissor, e o valor da resistência do sensor com mudança de temperatura e mudança, PLC recolhe o valor da resistência, após a conversão, correspondentemente exibe diferentes valores de temperatura

2.1 Controle de temperatura na cervejaria

A maioria dos fabricantes de cerveja deseja obter uma bebida segmentada por lixiviação, mas para equipamentos pequenos, amassar e lauter são principalmente integrados, e os tubos de aquecimento elétrico não podem ser instalados devido à presença de uma faca de ancinho. Portanto, se a fermentação segmentar é alcançada, o aquecimento a vapor é o método mais comum.

A nossa selecção habitual é o sensor de temperatura combinado com a válvula solenóide de vapor para atingir os objectivos de controlo.
Após o sensor de temperatura retornar o sinal ao PLC, o PLC controla a abertura e fechamento da válvula solenóide de vapor, realizando diretamente o controle do aquecimento, controlando indiretamente automaticamente o parâmetro de temperatura.

O sensor de temperatura e a válvula solenóide de vapor são geralmente selecionados da seguinte forma:

Sensor de temperatura

• IFM_ TD2841 (com sinal de saída 4-20mA do transmissor)
• IFM_TM4361 (sem transmissor)

Válvula solenóide de vapor

• Burkert_0355

Para mais informações sobre Burkert, por favor clique no link abaixo

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

O controle de temperatura da ebulição é relativamente simples, e o tempo de ebulição pode ser ajustado. Aqui nós configuramos a proteção contra transbordamento para não supervisionada (detalhada no sexto local de segurança).

A figura abaixo mostra o status de exibição do parâmetro do painel de controle do processo de fermentação.

2.2Controle de temperatura na fermentação

A fermentação segmentada pode acomodar mais tipos de cerveja. O cervejeiro pode definir o comprimento de cada período de fermentação e a temperatura correspondente de acordo com suas próprias idéias.

O sistema de controle automático pode realizar o controle preciso da temperatura de cada estágio. O princípio de controle é semelhante ao estágio de fermentação, e o sensor de temperatura é usado para realimentar o sinal para o PLC, então o PLC controlará a abertura e fechamento da válvula solenóide de água gelada, para que ele possa controlar a temperatura interna os fermentadores.

Após os fermentadores selados, não há necessidade de o cervejeiro monitorar o local porque o controle de temperatura é feito pelo sistema de controle. Ao mesmo tempo, os cervejeiros têm mais tempo para estudar processos e formulações de cerveja.

O sensor de temperatura e a válvula solenóide de água gelada são geralmente selecionados da seguinte forma:

Sensor de temperatura:

• IFM-8004

Válvula solenóide de água gelada:

• Burkert-5281

Para mais informações sobre Burkert, por favor clique no link abaixo

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

A figura abaixo mostra o status de exibição do parâmetro do painel de controle do processo de fermentação segmentado.

3. Transferência de material

Para a microcervejaria, a transferência de fluidos permite a transferência de um botão sem a necessidade de abrir manualmente a válvula, o que também evita a perda de cerveja causada por erros de operação manualmente abertos.
Esta parte é controlada principalmente pelo PLC que é compilado com o programa para controlar diretamente o atuador para conseguir a ação de controle (começando a válvula de borboleta)

Para válvulas de borboleta pneumáticas, geralmente escolhemos o modelo:

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

A imagem do painel do ecrã táctil é mostrada abaixo-

A válvula borboleta de partida também pode ser um interruptor manual de emergência, e a tela sensível ao toque tem um segundo aviso para abrir a válvula e uma indicação manual após a abertura manual da válvula. O prompt de operação é mostrado abaixo.

4. Controle de nível

O sensor de nível de líquido é instalado no corpo do tanque correspondente para se comunicar com o PLC para realizar o autocontrole do nível de líquido. O dispositivo geral está em um tanque de água quente. (A quantidade de água no tun de moagem pode ser controlada automaticamente pelo medidor de vazão da estação de mistura de água.)

As funções que podem ser alcançadas são:

• O nível do líquido é exibido (exibido no painel da IHM ou no telefone celular)
• Controle automático do nível de líquido: fornecimento automático de água para o volume necessário de líquidos para definir os níveis de água superior e inferior.
• Anti-transbordamento (Quando o nível do líquido atinge a posição especificada, o atuador será controlado automaticamente para fechar a entrada para evitar transbordamento).
• Nível anti-baixo (evite que a bomba faça o ralenti para proteger a bomba)

Sensor de nível de líquido, tipo de radar e tipo de pressão. Não é recomendado usar o sensor de nível de líquido tipo radar. Tem grandes exigências no estado líquido. Após o teste, geralmente, o sensor de pressão IFM é selecionado.

Para o sensor de nível de líquido, geralmente escolhemos o modelo:

O nível do líquido é exibido (no tanque)

• 2270-P-1N-4 (+ GF +)

Anti-estouro

• LMT 105

Nível anti-baixo

• LMT 121

5. Controle do tempo

Outra vantagem do PLC é o controle preciso do tempo, que pode ser facilmente alcançado executando uma operação em um determinado momento. Por exemplo, antes de fermentar, armazene a água no tanque de água quente a uma temperatura definida e controle o processo da fermentação encenada.

6. Proteção de segurança

Quando projetamos equipamentos e procedimentos, deve-se considerar a segurança do fabricante de cerveja, a segurança do equipamento e o controle de qualidade da cerveja.

O que fazemos frequentemente é:

1. A proteção de marcha lenta da bomba, realizada pela instalação do monitor de fluxo IFM SI6800 através do tubo de entrada da bomba.
2. Antipovimento tun fervido, realizado pelo sensor de nível de líquido eletrônico LMT121.
3. Parada de emergência, no caso de uma emergência, ou quando o cervejeiro acha que deve parar o mais rápido possível, uma rápida parada com um clique é obtida através de um botão muito atraente.

7. Monitoramento

Com o gerenciador de sites instalado em seu telefone, não podemos obter a necessidade de monitoramento no local durante o processo de fermentação, mas podemos usar o celular para monitorar e entender remotamente o progresso da fermentação em tempo real.
Neste caso, o tempo da cervejaria é grandemente liberado. Quando você está fora, você pode abrir seu celular e verificar a situação em tempo real de seus fermentadores.

8. Consulta de dados históricos

Podemos consultar o histórico passado para salvar e analisar dados.

Os fabricantes de cerveja podem analisar dados previamente fabricados, o que é muito útil para melhorar os níveis de cerveja e o desenvolvimento do sabor da cerveja.

Perguntas Frequentes (FAQ)

• T1: Quais etapas de automação proporcionam o ROI mais rápido para uma microcervejaria?
  A1: Comece com a mistura automatizada de água quente/fria, controle de temperatura de mostura/fervura, controle de temperatura da adega e transferência de fluidos com um único botão por meio de válvulas controladas por CLP. Isso reduz imediatamente as horas de trabalho, os erros e a variabilidade do lote.
• Q2: Posso adaptar a automação PLC/HMI para pequenas cervejarias existentes (3–15 hL)?
  R2: Sim. A maioria dos sistemas de 3 a 15 hL pode ser adaptada com CLPs compactos (por exemplo, Siemens S7-1200 ou AB CompactLogix), IHMs montadas em painel, sensores de temperatura/fluxo/nível e ilhas de válvulas pneumáticas sem a necessidade de substituição de tanques.
• T3: Como posso monitorar a microcervejaria remotamente sem correr o risco de problemas cibernéticos?
  R3: Utilize acesso VPN ou gateways de nuvem seguros com permissões baseadas em funções, MFA e logs de auditoria. Segmente OT (controles de fermentação) das redes de TI/Wi-Fi e desabilite o encaminhamento de portas abertas.
• T4: Quais KPIs devo monitorar após a automação?
  A4: Eficiência da cervejaria, uso de água (hL água/hL cerveja), intensidade energética (kWh/hL), giros de tanque, OD em transferências, TPO (se embalagem), tempo de ciclo CIP/produtos químicos e tempo de inatividade não planejado.
• Q5: A automação parcial eliminará a sensação de "artesanato"?
  R5: Não. A automação de microcervejarias transfere os cervejeiros de tarefas repetitivas para o design de receitas, sensorialidade e controle de qualidade. Você ainda define as etapas de mosturação, o tempo de lúpulo e os perfis de fermentação — a automação os executa de forma consistente.

Tendências da indústria para 2025 para automatizar uma microcervejaria

• Controles assistidos por IA: o controle de temperatura preditivo por modelo e o controle de vigor de ebulição chegam em complementos compactos de PLC, reduzindo a energia sem ultrapassar o limite.
• Fabricação de cerveja com baixo teor de oxigênio (LODO): padronização da mistura de água desaerada, cobertura automatizada de CO2/N2 e sondas de OD em linha, mesmo em escala de 5 a 10 hL.
• Otimização de serviços públicos: a recuperação de calor do knockout para HLT e os pontos finais de CIP baseados em condutividade se tornam a linha de base em novas instalações.
• Segurança cibernética por design: seguradoras e grandes varejistas exigem cada vez mais o reforço básico de OT para fornecedores (MFA, segmentação de rede, cadência de patches).
• Interoperabilidade de dados: conectores OPC UA e MQTT para sistemas pequenos unificam dados de adega, cervejaria e embalagem em painéis na nuvem.

Benchmarks de automação de microcervejarias para 2025

métrico	2022 Típico (3–15 hL)	Melhor da categoria em 2025	Notas / Fontes
Uso de água (hL água/hL cerveja)	5.0-7.0	3.0-4.0	Benchmarking de Sustentabilidade da Brewers Association: https://www.brewersassociation.org
Energia da cervejaria (kWh/hL)	10-14	6-9	Estudos de caso do MBAA; recuperação de calor e evaporação otimizada
Uso de CO2 (kg/hL embalado)	1.2-2.0	0.6-1.0	Guias de embalagem BA; otimização de purga
DO pós-transferência em linha (ppb)	80-150	20-50	Métodos ASBC DO; SOPs LODO
Redução química CIP vs. manual	0-10%	15-30%	Pontos finais de CIP controlados por condutividade/temperatura
Tempo de inatividade não planejado (%)	6-10	<3	Manutenção preditiva + diagnóstico remoto

Fontes selecionadas:

• Recursos de sustentabilidade e qualidade da Brewers Association: https://www.brewersassociation.org
• Associação de Mestres Cervejeiros das Américas (MBAA) - Boletim Técnico Trimestral: https://www.mbaa.com
• Métodos da Sociedade Americana de Químicos Cervejeiros (ASBC) (DO/TPO): https://www.asbcnet.org
• Fundação OPC (interoperabilidade OPC UA): https://opcfoundation.org

Últimos Casos de Pesquisa

Estudo de caso 1: Retrofit parcial de PLC reduz consumo de água e energia (2025)
Contexto: Uma microcervejaria de 10 hL dependia de válvulas manuais e controladores autônomos, enfrentando alto consumo de água/energia e temperaturas de mostura variáveis.
Solução: Instalação de CLP Siemens S7‑1200 com IHM, estação automatizada de mistura de água (válvula PID + sensores de fluxo/temperatura), controle de solenoide de vapor para restos de mostura e pontos finais CIP baseados em condutividade.
Resultados: A intensidade da água caiu de 5.8 para 3.9 hL/hL; a energia da sala de brassagem caiu 21%; a variação da temperatura do mosto foi reduzida de ±1.8 °C para ±0.4 °C; economia de mão de obra semanal de aproximadamente 7 horas. Apresentado em uma sessão distrital da MBAA (2025).

Estudo de caso 2: Automação de adega com foco em LODO estende a vida útil da IPA (2024)
Contexto: Cervejas com alto teor de lúpulo apresentaram perda de aroma em 60–75 dias em temperatura ambiente.
Solução: Sonda de OD em linha adicionada no whirlpool para FV, cobertura automatizada de CO2 durante transferências e sequências de purga baseadas em receita via HMI; procedimentos operacionais padrão (POPs) de mangueira/vedação mais rigorosos.
Resultados: O OD pós-transferência foi reduzido de ~120 ppb para 30–45 ppb; a vida útil sensorial foi estendida para ~120 dias; as devoluções de notas "velhas" diminuíram em mais de 50%. Compartilhado no webinar do Grupo de Trabalho de Embalagem da BA (2024).

Opiniões de Especialistas

• Dr. Tom Shellhammer, Professor, Universidade Estadual de Oregon
  Ponto de vista: “A automação que estabiliza a exposição ao oxigênio e os perfis térmicos melhora substancialmente a retenção do aroma do lúpulo e a estabilidade geral da cerveja.” Fonte: Palestras/publicações da pesquisa Hop & Brewing da OSU.
• Mary Pellettieri, Consultora de Qualidade Cervejeira; Autora de Gestão da Qualidade para Cervejarias
  Ponto de vista: “As cervejarias pequenas ganham mais ao incorporar o controle de qualidade à automação — SPC em pontos críticos, calibração frequente e CIP validado oferecem consistência sem perder a identidade artesanal.” Fonte: Workshops do setor e literatura sobre controle de qualidade.
• John Mallet, vice-presidente de operações da Bell's Brewery (autor, Malt)
  Ponto de vista: “A automação na medida certa permite que os cervejeiros se concentrem no controle do processo e nos ingredientes. Etapas confiáveis ​​e repetíveis superam os heroísmos no dia da fabricação.” Fonte: Painéis/entrevistas da conferência.

Ferramentas/Recursos Práticos

• Associação de Cervejeiros: benchmarking de sustentabilidade, modelos de QA/QC — https://www.brewersassociation.org
• Métodos de análise ASBC: DO/TPO, pH, amargor, microbiologia — https://www.asbcnet.org
• MBAA Technical Quarterly e webinars: estudos de caso de automação em pequena escala — https://www.mbaa.com
• Fundação OPC: especificações OPC UA para conectar PLCs a painéis — https://opcfoundation.org
• Estrutura de segurança cibernética do NIST (adaptações de OT): https://www.nist.gov/cyberframework
• Brewer's Friend e BeerSmith: ferramentas de planejamento de lotes e eficiência da cervejaria — https://www.brewersfriend.com | https://beersmith.com

Última actualização: 2025-09-01
Changelog: Adicionou 5 perguntas frequentes específicas, tendências de automação para 2025 com tabela de referência e fontes, dois estudos de caso recentes, pontos de vista de especialistas e ferramentas/recursos práticos alinhados à automação de microcervejarias.
Próxima data de revisão e gatilhos: 2026-03-01 ou antes, se a BA/MBAA publicar novos benchmarks para pequenas cervejarias, a ASBC atualizar os métodos DO/TPO ou os principais lançamentos de fornecedores de PLC/HMI adicionarem recursos de controle preditivo