德国百年酿酒厂为何迈向工业4.0?

 

德国官方对工业4.0的定义,就是通过信息物理系统网络实现智能工厂+智能生产,其中数字化和自动化是实现这一愿景的基础。...



德国官方对工业4.0的定义,就是通过信息物理系统网络实现智能工厂+智能生产,其中数字化和自动化是实现这一愿景的基础。啤酒酿造在德国有上百年的历史,是一种非常复杂的过程工业,当啤酒工业遇上工业4.0会碰出什么火花?

来源:德啤控
食品饮料行业首席技术官
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慕尼黑是啤酒爱好者的集散地。在这座150多万人口的城市,分布着3000多家每天都爆满啤酒馆,30多家风格各异的啤酒花园。在最疯狂的慕尼黑啤酒节,玛利亚中心广场还会支起啤酒帐篷,容纳6000人一起开怀畅饮。

把啤酒称为慕尼黑人的“液体面包”一点也不夸张,慕尼黑还为了啤酒颁布了专门法令。1516年,慕尼黑市政府颁布了啤酒法令并明确规定:啤酒只允许由水、麦芽和啤酒花,酵母酿制而成。这项法令后与慕尼黑公布的啤酒纯度规定一致,并被纳入啤酒税法.

啤酒的酿造原料虽然简单,但工艺却非常复杂。始建于1937年的慕尼黑Spaten啤酒厂有非常悠久的酿造历史。这里的工作人员介绍,要把麦芽、酵母、水和啤酒花等原料变成醇香的啤酒,需要经过原料制备、糖化、发酵、过滤、罐装、口味测试等复杂的过程,一共有246道工序来保证啤酒的天然口味。简单总结一下,大概有这样几个重要步骤:
1
选取上好的大麦烘干后磨碎
2
加水,并在均匀加热(72℃)的过程中搅拌
3
加啤酒花,将液体加热至100℃,煮一个小时并搅拌
4
利用冷热水交替令沸腾的液体降温,放酵母
5
发酵。分为上层发酵和下层发酵

●艾尔啤酒(上层发酵):酵母在发酵罐顶部工作,温度10~20℃左右,啤酒口味相对复杂,比较醇厚,味苦。

●拉格啤酒(下层发酵):酵母在发酵罐底部工作,温度10℃以下,啤酒口味纯净,比如国产的青岛哈尔比,还有喜力等。

根据发酵次数和时间,还可以分成两大类:生啤和熟啤

●生啤:在温度14℃左右完成一周左右的主发酵,将酵母残渣过滤

●熟啤:在主发酵后,在储存过程中再发酵,此时要4~6周
6
发酵过程中也会产生热量,因此在整个发酵过程中,也要保持持续降温。
7
最后是罐装环节,先在容器中注入一定气体,再倒入啤酒

由于这些操作流程中的温度和加热时长难以控制,此前德国啤酒的酿造技术并不稳定,常出现失败的问题。虽然Spaten是家百年老厂,但在自动化、数字化改造上已经处于非常领先的位置。他们利用全集成自动化系统BRAUMAT,可以精确、稳定地控制糖化和发酵过程中的时间、温度、压力、浓度、电导率等众多参数,还可以控制最后的贮存、过滤、灌装的环节,充分地提高了生产效率,保证每一环操作的精确度,保证产品质量。



(上图是发酵罐,可以生产80000升啤酒,大约一个人一辈子也喝不完。通往上方的管道可以将蒸汽收集起来,并利用于其他环节,如加热等)



(上图是过滤车间,BRAUMAT分布在电子控制室里)

在这个车间,工业4.0带来的便利非常直观。比如,通过系统附带的网络组件及监控面板,Spaten啤酒厂的操作人员可以不断获得关于所有重要细节和工序的概览数据,控制和管理整个酿酒过程。如有偏差,可以立即进行干预。



现在啤酒的口味和种类变得越来越丰富,Spaten的生产线可以利用BRAUMAT特有的配方/订单管理系统,适应多个产品系列的生产安排。电脑上显示配方系统采用图形方式显示各单元的状态信息,操作员只需在对话框中输入,就可以完成配方添加和其它操作步骤,新品种测试和及时的调整优化也如此容易。



上图就是Spaten啤酒厂的数字化控制室。自动化、数字化的工作流程不仅让工艺设备运行更加稳定,还大大提高了操作效率。

总的来说,以智能生产为代表的工业4.0逐渐让人们从重复性、操作性的工作中解脱出来,更专注于工艺本身,充分发挥他们专业技术的能力和创造力,让未来涌现更多可能。

首席技术官

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