SOMMAIRE

• Introduction
• Analyse fonctionnelle
• Réalisation du projet
• Réalisation de la bière
• Conclusion

Introduction

La bière est une boisson alcoolisée millénaire obtenu par fermentation d’un moût végétal. Chaque pays revendique un savoir-faire unique.

Pour produire une bière, il faut 5 ingrédients :

• De l’eau
• Du malt
• Du houblon
• De la levure
• Du sucre

Il y a ensuite plusieurs étapes de la production à respecter pour réussir sa bière :

• Le concassage
• L’empâtage
• Le rinçage
• L’houblonnage
• Le refroidissement
• La fermentation
• L’embouteillage

Premièrement, dans la fabrication d’une bière, la température et le temps de cuissons sont très importants et à respecter. Ensuite, selon la recette de bière souhaitée, nous ajoutons différents ingrédients (houblon et malt), cela déterminera le goût, le degré d’alcool et la couleur de la bière.

De nos jours, de nombreux modèles de micro-brasseries pour la création de différentes bières sont disponibles sur le marché. Le prix de ces systèmes est assez élevé et ces modèles sont principalement destinés à des professionnels. Les étudiants des années précédentes ont débuté la réalisation d’une micro-brasserie à l’IUT. Nous avons décidé de reprendre leurs travaux en intégrant des améliorations.

Analyse fonctionnelle

Un projet de bière avait déjà été fait initialement en 2019. Nous avons donc pour objectif de partir de leur maquette de projet et de reprogrammer la brasserie. Ainsi que d’automatiser le rinçage afin de simplifier cette étape. 

Nous avons pas eu assez de temps pour réaliser la partie mécanique donc ni électrique et programmation. Le cahier des charges est de faire une bière blonde tout en respectant des paliers de températures. Nous avons alors régulé la température avec un automate Siemens S7-1200.

Le diagramme bête à cornes :

Paliers de températures à respecter :

Ingrédient Bière Blonde :

Réalisation du projet

Armoire Électrique :

L’armoire était déjà câblée. Seul l’automate était à remplacer par un nouveau. Il fallait donc optimiser les branchements, sertir des fils, et rendre l’armoire fonctionnelle pour le projet.

Les contacteurs utilisés ont les fonctions suivantes :

• KVAR  =     Mise sous tension
  variateur
• KA0     =    Relais de maintien du
  disjoncteur de la
  partie puissance
• KA2     =    Fin de course bas
• KA1     =    Fin de course haut
• KAdef  =    Défauts
• KADE   =    Descendre la pâle
• KDET   =  Chauffage
• KAMO =  Monter la pâle

Câblage de l’automate :

Les étapes que nous avons suivi :

1. Placer le nouvel automate SIMENS S7-1200
2. Câbler selon l’ancien schéma
3. Noter les modifications effectuées

Programmation de l’automate :

Nous avons repris le Grafcet du mode de marche (GMA) déjà réalisé par les anciens élèves.

Par la suite, nous avons fait un Grafcet qui décrit les étapes du programme:

Pour respecter les différents paliers de température, nous avons utilisé des régulateurs PID (Proportionnel Intégral Dérivé)

Paliers de température :

Création de l’IHM :

L’IHM à trois vues principales ainsi que quatre vues des recettes existantes:

• Blonde
• Blanche
• Rousse
• Brune

Exemple d’une vue de l’IHM:

La page d’accueil possède un switch auto/manuel ainsi qu’un bouton de départ/arrêt cycle. Nous avons aussi une page de gestion avec des boutons qui valident les étapes que le brasseur doit effectuer (ex: grain, rinçage). Ainsi que des voyants/afficheurs sur la valeur de la température par rapport aux différents paliers. La dernière page est le regroupement des recettes des 4 bières proposées.

Réalisation de la bière

1. Le concassage

Concasser les grains permet de mieux faire infuser le malt dans l’eau durant le brassage.

Pour notre bière blonde, nous avons utilisé :

• 2,7kg de malt Pale
• 180g de malt Vienna
• 180g de flocon d’avoine

2. L’empâtage

Cela consiste à mélanger et faire chauffer les grains de malt concassés à de l’eau, afin d’obtenir une pâte appelée la « drêche » et de faire chauffer le tout.

3. Le rinçage

La drêche contient des protéines dénaturées et des polyphénols qui sont responsables du trouble permanent et d’une mauvaise stabilité dans le temps de la bière. La quantité d’eau de rinçage doit être calculée au préalable et adaptée aux pertes liées à l’évaporation. Plus la drêche va être lavée, plus la composition du moût récupéré (sucres) sera diluée.

4. L’ houblonnage

Le houblonnage, également appelé aromatisation, est l’étape de la fabrication de la bière consistant à faire bouillir du houblon dans le moût afin de donner du goût à la bière. Les Houblons utilisés:

• 55g de houblon Cascade
• 13g de houblon Mosaïc

Recette: Faire cuire jusqu’à ébullition pendant 1h l’houblon Cascade puis 10 min avant la fin de l’heure, ajout de l’houblon Mosaïc.

5. Le refroidissement

Le refroidissement est réalisé en faisant passer le moût dans un serpentin de cuivre muni d’un système de refroidissement à eau. Instrument indispensable afin de descendre rapidement la température du moût après ébullition. On utilise souvent un échangeur à plaques ou bien un serpentin refroidisseur.

6. La fermentation

Cette étape consiste à ensemencer le moût avec une certaine quantité de levures afin que ces levures transforment les sucres présents en alcool et en CO₂ (GAZ de fermentation). Puis laisser la cuve à température ambiante durant 3 semaines.

7. L’embouteillage

La dernière étape du brassage : l’embouteillage. La mise en bouteille est l’étape ultime, celle qui termine votre brassage et qui va permettre à votre bière d’évoluer en ajoutant du sucre. Ensuite, il va falloir attendre 3 semaines pour enfin pouvoir la déguster.

Conclusion

Ce projet nous a permis de mettre en pratique les notions de supervisions et d’automatismes que nous avions reçu durant l’année. Et nous à permis de mieux programmer des régulateurs PID, de nous familiariser avec des schémas électriques ainsi que d’apprendre à manager notre temps pour respecter la durée de fermentation de la bière.

Ce projet à été assez lucratif pour nous. Nous avons pu découvrir l’univers complexe de la fabrication de bière ainsi que d’avoir la chance de goûter notre propre bière.

Comme solution futur nous proposons :

• Une automatisation de la phase de filtrage
• Une intégration du capteur de température à la cuve
• L’intégration d’un afficheur plus performant
• Réaliser un système de refroidissement automatique

Groupe de projet :

Loyna WALTER

Anthony LITTERST

Hugo KLEIN

Silon RAPP