Twisted Vine là một nhà máy sản xuất bia thủ công gồm ba người ở Iowa, với niềm đam mê tạo ra loại bia tốt nhất có thể. Để đạt được mục tiêu này, họ muốn thực hiện một hệ thống điều khiển để tự động hóa và giám sát quá trình sản xuất bia. Twisted Vine đã chọn bộ điều khiển lập trình Vision1040 vì nó đáng tin cậy và mạnh mẽ, có khả năng chạy trong điều kiện sản xuất bia ướt át. Ngoài ra, phần mềm chứa tất cả trong một môi trường làm việc, rất dễ sử dụng và nhanh chóng để thiết lập.
Không ai ở Twisted Vine có kinh nghiệm sử dụng bộ điều khiển khả trình, vì vậy họ đang tìm kiếm một nền tảng dễ học và sử dụng. Họ cần có khả năng theo dõi và kiểm soát nhiệt độ lên men, thực hiện các công việc như bộ hẹn giờ để theo dõi bổ sung và giám sát theo đồ thị và đầu ra từ xa. Họ cũng muốn có một hệ thống điều khiển mà họ có thể mở rộng dễ dàng, khi việc kinh doanh của họ phát triển.
Ngoài ra, không gian trong nhà máy bia rất hạn chế, vì vậy họ cần một PLC nhỏ gọn đủ mạnh để được gắn bên cạnh bộ chỉnh âm. Bộ điều chỉnh mash của họ được giữ ở 150 độ Fahrenheit trong quá trình sản xuất bia và mash được rửa trong nước nóng đến 170 độ Fahrenheit. Bất kỳ PLC Twisted Vine nào được lắp đặt đều cần đủ mạnh để tiếp xúc với nhiệt độ cao và lượng hơi nước và ngưng tụ lớn mà không bị hỏng.
Bộ điều khiển lập trình Vision1040, được ghép nối với mô-đun I / O V200-18-E3XB, có thể dễ dàng đáp ứng tất cả các yêu cầu này. Twisted Vine đã lập trình Vision1040 để điều khiển bộ chuyển đổi pha quay, cung cấp năng lượng cho máy làm lạnh ba pha, bơm glycol và van glycol trên các thùng lên men và điều hòa. Họ cũng dựa vào các tiện ích phần mềm ghi nhật ký dữ liệu miễn phí và truy cập từ xa của Unitronics, theo dõi giản đồ nhiệt độ từ xa, bật và tắt các vòng nhiệt độ khi cần thiết từ bất cứ nơi nào có truy cập internet. Ngoài ra, với xếp hạng đạt chuẩn bảo vệ từ môi trường Nema4X / IP65, Vision1040 ™ có thể chịu được các điều kiện ướt nóng.
Theo Steven Becker, Vision1040 không chỉ cung cấp bộ điều khiển lập trình mạnh mẽ, phần mềm VisiLogic tất cả trong một và chỉ một môi trường làm việc đã biến Vision1040 trở thành một lựa chọn trực quan và tiết kiệm chi phí cho hoạt động của họ. Phần mềm miễn phí và nhiều hướng dẫn trực tuyến giúp bạn dễ dàng học hỏi và đó là một giải pháp mạnh mẽ với chi phí thấp.
Trên thực tế, nhà máy bia Twisted Vine đã có kế hoạch mở rộng hệ thống điều khiển của họ với sự trợ giúp của Unitronics. Họ đang cần giám sát việc sử dụng nước và kiểm soát các van để kiểm soát lượng nước trong hỗn hợp của họ, điều này sẽ cải thiện tính nhất quán của sản phẩm và họ không cần liên tục xem đồng hồ nước cho các dự án cần năng suất cao hơn. Becker nói, kinh nghiệm của tôi với các sản phẩm của Unitronics đã cho phép tôi tạo ra các hệ thống có năng suất cao hơn và thân thiện với người dùng hơn. Hệ thống này đã giữ cho sản phẩm của chúng tôi ở nhiệt độ tối ưu trong khi vẫn giữ chi phí phát triển và vận hành ở mức thấp nhất.
Tham khảo:
Tham khảo một quy trình sản xuất bia như sau
Nguyên liệu để sản xuất bia gồm malt và gạo. Nguyên liệu chính là malt, ngoài ra còn sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo nhằm giảm giá thành sản phẩm.
Sau khi nghiền, bột gạo được phối trộn với nước theo tỉ lệ 1: 3 rồi dùng bơm inox sang nồi nấu gạo, nồi gạo được nấu trước khoảng 25 phút và bơm trước vào nồi gạo 3% malt lót đáy nồi để chống cháy nồi. Sau khi phối trộn gạo xong cần phải vệ sinh đường ống trước khi phối trộn malt để tránh hư hỏng mẻ nấu do đường ống dẫn gạo và malt đã phối trộn đến nồi nấu là dùng một đường ống. Phối trộn gạo xong, bổ sung enzim Termamyl, nâng nhiệt để nồi nấu gạo đạt 100°C và giữ trong 2 phút. Malt đựoc phối trộn sau khi nồi gạo đã nấu được khoảng 10 – 15 phút, malt được phối với nước theo tỉ lệ 1: 4, sau phối trộn có bổ sung thêm enzim Cermamix rồi nâng nhiệt để nhiệt độ nồi malt đạt 400C để một thời gian khoảng 30 phút cho quá trình đạm hoá xảy ra do nhiệt độ này enzim proteaza hoạt động, rồi bắt đầu hội cháo.
Dịch khối cháo từ nồi gạo được bơm sang nồi malt, tiến hành quán triệt để hội cháo ở 66°C và giữ trong 12 phút rồi nâng nhiệt một cách từ từ để quá trình đường hoá xảy ra tạo đường maltoza và một ít dextrin, nâng đến khi đạt 78°C thì giữ 1 phút. Dùng dung dịch Iốt để kiểm tra quá trình đường hoá.Nếu dung dich Iốt không chuyển sang màu tím tức là quá trình đường hoá kết thúc Sau khi đường hoá xong, dịch cháo được đưa sang thiết bị lọc đáy bằng để tách dịch đường ra khỏi bã hèm và rửa bã để thu phần dịch đường còn sót lại có trong bã, bã thu hồi được bơm sang bể chứa bã hèm còn dịch đường được bơm sang nồi houblon hoặc nồi trung gian (nếu nồi houblon đang hoạt động).
Dịch đường sau houblon hoá được bơm sang thiết bị lắng xoáy Whilpool để lắng bã hoa và các cặn bã khác, thời gian lắng 20 phút. Dịch đường sau khi lắng trong được bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh kiểu bản mỏng. Tác nhân lạnh là nước 20C để hạ nhiệt độ dịch từ 90 – 95°C xuống còn 8,5°C và được bơm sang các tank lên men và cứ 4 mẻ đưa vào một tank. Không khí sạch đã qua các thiết bị làm sạch đựơc đưa vào các tank lên men cùng lúc với dịch lên men và cung cấp cho cả 4 mẻ, riêng nấm men được đưa vào ở mẻ đầu tiên. Nấm men sau khi được nhân giống đến đủ số lượng 100 triệu tế bào/ml hoặc sữa men được thu hồi từ các tank lên men trước được hoạt hoá và bổ sung cùng lúc với dịch đường. Nhiệt độ lên men ở các tank đã cài sẵn là 14°C.
Trong quá trình lên men ta giữ nhiệt độ ở 14°C. Khoảng thời gian ta kiểm tra độ đường, nếu độ đường còn 4,2 – 4,8 thì ta nâng nhiệt độ lên 15°C giữ 15°C trong 2 ngày để nấm men hoạt động mạnh nhằm sử dụng lượng đường còn lại. Sau 2 ngày giữ ở nhiệt độ này thì bắt đầu tính thời gian Ruh, Ruh khoảng 2 ngày thì ta kiểm tra hiệu số AE – FA (FA: đường không lên men), nếu hiệu số này khoảng 0,3 – 0,5 thì ta bắt đầu rút men dưới đáy ra (vì lúc này men đã ăn hết đường). Thời gian rút men trong khoảng 24-48 giờ để men lắng hết xuống và trong khoảng thời gian này men không chết. Rút men được thời gian ta kiểm tra hàm lượng diacetyl, nếu < 0,12ppm thì ta hạ xuống 14°C và tiếp tục hạ lạnh một cách từ từ xuống đến -1°C (thời gian khoảng 2 ngày), hạ đến khi nhiệt độ đạt -1°C thì tàng trữ trong khoảng 2 ngày.
Sau khi lên men, bia được bổ sung CO2 đã bão hoà trong nước rồi được bơm qua thiết bị lọc đĩa nhằm làm trong bia, bia trong sau lọc được ổn định trong tank BBT. Sau đó, bia được chiết rót vào chai theo nguyên tắc rót đẳng áp. Tiếp tục đóng nắp, thanh trùng, dán nhãn, in ngày sản xuất, hạn sử dụng rồi được chuyển vào kho.
Các nguyên liệu sản xuất
1. Malt trong sản xuất bia
Malt là hạt hoà thảo nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhân tạo xác định, tạo malt bằng cách cho hạt đại mạch nảy mầm trong điều kiện nhân tạo và sau đó tách bỏ rễ mầm và sấy đến độ ẩm nhất định. Về mặt dinh dưỡng, malt rất có giá trị vì hầu như tất cả các thành phần trong hạt ngũ cốc đã được chuyển về dạng dễ tiêu hoá.
Trong sản xuất bia, malt vừa là nguyên liệu chính, vừa là nguồn enzim thuỷ phân hay là tác nhân đường hoá. Trong malt đại mạch chứa nhiều chất dinh dưỡng đặc biệt là tinh bột, hàm lượng protein thích hợp cho sản xuất bia. Ngoài ra trong malt đại mạch còn chứa nhiều enzym đặc biệt là proteaza và amylaza cung cấp cho quá trình thuỷ phân. Trong sản xuất bia chủ yếu dùng malt đại mạch vì:
- Đại mạch dễ điều khiển trong quá trình ươm mầm.
- Đại mạch cho tỉ lệ enzim cân đối, thích hợp cho công nghệ sản xuất bia.
- Vỏ đại mạch dai nên nghiền ít nát và tạo lớp trợ lọc rất xốp.
- Malt đại mạch cho bia có hương vị đặc trưng hơn so với các loại malt khác.
Chú ý là không dùng malt tươi để sản xuất bia vì tạo màu, mùi khó chịu cho bia.
2. Gạo trong sản xuất bia
Nhằm giảm giá thành sản phẩm, đa dạng hoá sản phẩm và chủ động nguồn nguyên liệu nhà máy sử dụng gạo để làm nguyên liệu thay thế. Tỷ lệ gạo: malt là 50:50 ( 1700 kg malt:1650 kg gạo).
3. Nước trong sản xuất bia
Nước là nguyên liệu sử dụng với lượng lớn nhất trong sản xuất bia. Nước chiếm 92 – 94% khối lượng và có vai trò quan trọng đối với chất lượng bia. Nhà máy sử dụng nước từ nước giếng khoan và nước từ nhà máy, tiếp tục được xử lý tại nhà máy để xử lý cặn, lọc bỏ tạp chất, tiệt trùng bằng Chlorin, khử mùi và lọc tinh. Nước được sử dụng với nhiều mục đích: là nguyên liệu sản xuất bia, là môi trường để xảy ra quá trình đường hoá, lên men, xử lý nấm men, cấp cho lò hơi để cấp hơi cho thiết bị trao đổi nhiệt, để vệ sinh thiết bị, vệ sinh các dụng cụ chứa bia, phân xưởng và cấp cho sinh hoạt. Lượng nước dùng để trực tiếp nấu bia không nhiều nhưng nó ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của sản phẩm. Nước trong sản xuất bia cần phải đáp ứng được các yêu cầu công nghệ.
4. Hoa houblon trong sản xuất bia
Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản thứ hai trong sản xuất bia. Vai trò của hoa houblon trong sản xuất bia:
- Tạo vị và mùi cho bia.
- Góp phần giữ bọt cho bia.
- Tăng tính sát trùng cho bia.
- Ổn định thành phần của bia.
Thành phần hoá học của hoa houblon gồm có: 11- 13% nước, 15- 21% chất đắng, polyphenol 2,5- 6%, protêin 0,3- 3%, và các chất khác 26- 28%.
5. Nấm men trong sản xuất bia
Chủng nấm men nhà máy sử dụng là chủng nấm men chìm. Thành phần hoá học của tế bào chứa khoảng 75% nước, protêin 15- 45%, cacbonhiđrat 25- 35%, chất béo 4- 7%, chất vô cơ 8- 9%.