Groupe du projet
Didierjean Romain
Kettela Antoine
Kontzler Louis
Sommaire
1. Présentation du projet
2. Analyse fonctionnelle
3. Réalisation du projet
4. Production de la bière
5. Conclusion
6. Annexes
Présentation projet
La bière est une boisson alcoolisée millénaire obtenu par fermentation d’un moût végétal. Il s’en boit des millions de litres chaque années et chaque pays revendique un savoir-faire unique. Nous allons donc nous plonger dans cette boisson et produisant notre propre bière.
Pour produire une bière, il faut 4 ingrédients :
- De l’eau
- Du malt
- Du houblon
- De la levure
Il y a ensuite plusieurs étapes de la production à respecter pour réussir sa bière :
- Le concassage
- Le brassage
- La fermentation
- La garde au froid
- L’embouteillage et la refermentation
Le choix des ingrédients, des quantités utilisées et le temps de fermentation détermineront le goût, le degré d’alcool et la couleur de la bière. Il faut aussi veuillez à respecter au mieux les étapes pour ne pas rater la boisson.
Nous allons donc faire une analyse fonctionnelle du projet, puis nous allons réaliser la partie technique du projet en câblant l’armoire électrique chargé d’alimenter le malaxeur, le malaxeur qui brassera la bière, il faudra aussi créer un GRAFCET et un programme afin d’automatiser le brassage. Ensuite, nous détaillerons la production de notre bière. Et pour finir, nous conclurons sur ce que nous à apporter le projet et des possibles évolutions qu’on pourrait lui apporter.
Analyse fonctionnelle
Un projet de bière avait déjà été fait par initiaux en 2018. Nous avons donc pour objectif de partir de leur projet et de l’améliorer en automatisant le brassage afin de simplifier et fiabiliser cette étape. Le cahier des charges est de faire une bière légèrement ambrée tout en respectant des paliers de températures/ Il faut donc automatiser le brassage avec un automate Siemens S7-1200 pour réguler la température.
La diagramme bête à cornes du projet est le suivant :
Les paliers de températures à respecter :
Réalisation du projet
1. Câblage de l’armoire
L’armoire était déjà câblée. Il fallait donc optimiser les branchements, sertir des fils, et rendre l’armoire fonctionnelle pour le projet. Pour cela, nous avons utiliser des relais de commandes, des relais de puissance, l’automate, un variateur et il a fallu relier les fils au malaxeur.
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
2. Câblage du malaxeur
Les étapes que nous avons suivi pour faire la partie câble ont été :
- Enlever tous les câbles de l’Ecolsab Habils
- Câbler selon les anciens schémas
- Noter les modifications effectuées
- Ajouter une sonde PT100
- Modifier les schémas sur QElectroTech (Annexe 1)
3. Programmation de l’automate
L’automate utilisé est un siemens S7-1200, il nous a été prêté pour le projet et par la suite il faudra en acheter un. Nous avons aussi utiliser un écran pour d’IHM. Un switch a fait le lien entre l’IHM et l’automate.
Il a ensuite fallu élaborer les GRAFCET (Annexes 2 et 3) et développer le ladder sut TIAGrafcet_Choix_du_Mode Portal.
4. Création de l’IHM
L’IHM a deux vues : vue principale(à gauche) et vue Recette (à droite).
La vue Principale sert à choisir le mode de fonctionnement, acquitter une étape, mettre en marche/ arrêter et de voir si la résistance électrique chauffe. Elle permet d’avoir des informations en temps réel, pour le moment seulement la température relevé par la sonde PT100. Changer le temps et la température des paliers est possible dans la vue Recette.
Production de la bière
1. Concassage
Concasser les grains permet de mieux faire infuser le malt dans l’eau durant le brassage. La photo nous montre la différence entre le grain concassé (à gauche) et le grain entier (à droite).
Pour notre bière ambrée, nous avons utilisé :
- 2250g de malt Munich
- 2250g de malt Vienna
2. Brassage
Durant cette étape, il faut chauffer et brasser en respectant les paliers du cahiers des charges (voir Analyse fonctionnelle) que nous avons défini dans notre programme. Cette étape va caractériser notre bière.
3. Rinçage
Le rinçage des drêches permet de séparer les grains du moût à l’aide d’un filtre. Sur l’image, nous observons bien l’utilité du filtrage. Tous les grains son rester dans la cuve, tandis que le moût est passé à travers.
4. Ébullition
C’est le dernier palier de chauffe, il permet de stériliser la bière. C’est aussi à ce moment que l’on ajoute le houblon. Il y a deux types d’houblon:
- L’amérisant : nous avons utiliser 33g de Styrian Goldinds pour notre première bière que nous avons du laisser 60 minutes.
- L’aromatique : nous n’en avons pas utiliser pour la première bière. Pour la deuxième nous l’avons mis 10 minutes avant la fin.
5. Refroidissement
La cassure de la température permet de produire des protéines dans la bière. La bière doit impérativement ne pas être chaude pour ne pas tuer les levures incorporées par la suite.
Le refroidissement idéal est rapide et doit se faire avec un serpentin ou refroidisseur à plaque. Nous avons refroidis la première bière en mettant la cuve dans l’eau, ce qui n’est pas un refroidissement optimal.
6. Fermentation
C’est à cette étape que l’on ajoute la levure pour la première fermentation.La fermentation dure 3 semaines dans une cuve avec un barboteur, à température ambiante (25°).
7. Mise en bouteille
Avant de mettre en bouteille, on ajoute le sucre dans la bière. C’est la deuxième fermentation. Il faut faire attention a ne pas mettre trop de liquide dans les bouteilles car il y a un risque d’explosion s’il y a trop de pression. Il faut ensuite mettre les capsules manuellement.
8. Création d’une étiquette
Nous avons décider de créer une étiquette à mettre sur les bouteilles que nous avons produites. Romain s’est chargé de la créer, elle est libre de droit pour de futures bières.
Conclusion
Ce projet nous a permis de mettre en pratique les notions de supervision et d’automatismes que nous avions reçu. Il nous a aussi permis de nous familiarisé avec des schémas électriques et prendre en main un logiciel pour les modifier. il nous a aussi appris a mieux gérer notre temps car il fallait avoir fini assez tôt pour pouvoir produire la bière en comptant les fermentations.
Donc, c’était un projet très intéressant. Nous avons découvert l’univers de la bière avec pédagogie et il y a eu du concret grâce à la production de notre propre bière, il reste cependant quelques améliorations à faire.
Les futures améliorations du projet auxquelles nous avons pensé sont :
- Pouvoir lire la température de la plaque dans l’automate sur l’IHM
- Améliorer l’étape de refroidissement (en ajoutant un serpentin ou un refroidisseur à plaques)
- Utiliser un PWM ou PID pour la régulation de la température
Annexes
Annexe 1 : Schémas électrique de l’Ecolsab Habilis
Annexe 2 : Grafcet Choix du Mode
Annexe 3 : Grafcet du mode Auto