Présentation du produit
Le système de désaération thermique est une solution intégrée sophistiquée composée de dix unités fonctionnelles principales : une unité de pré-équilibrage, une unité de désaération, une unité de contrôle du niveau de liquide, une unité de stérilisation et de refroidissement de l'eau, une unité de carbonatation, une unité de régulation automatique du CO₂, une unité de détection du processus, une unité de commande par automate programmable (PLC) et de surveillance à distance, une unité de contrôle automatique du nettoyage CIP, ainsi qu’une unité de mélange par dilution à haute densité. Ce système couvre de manière exhaustive l’ensemble du processus de préparation de l’eau désaérée, de régulation de la température, de traitement de carbonatation et de dilution de la bière à haute densité. Au cœur du système se trouve un procédé de désaération thermique. Grâce au fonctionnement précis et synchronisé de chaque unité, il produit tout d’abord de l’eau désaérée conforme aux normes d’hygiène et aux paramètres de processus. Cette eau désaérée est ensuite mélangée avec précision à de la bière à haute densité selon un rapport prédéfini, garantissant ainsi une qualité constante du produit final. Le système s’adapte à divers scénarios de production de bière et répond notamment aux normes de production rigoureuses applicables à la bière sans alcool. Son fonctionnement entièrement automatisé améliore considérablement l’efficacité de la production, réduit les coûts de main-d’œuvre et garantit un processus de fabrication stable et contrôlable.
Aavantages
- Contrôle précis des processus, qualité constante
Le procédé de désaération thermique, associé à une conception efficace du transfert de masse, permet d'obtenir une eau désaérée de haute qualité. La coordination des opérations de l'unité permet de contrôler avec précision les débits, la température, la teneur en CO₂ et les rapports de mélange, garantissant ainsi une qualité stable de la bière finale et évitant des problèmes tels que le flashage du CO₂ ou les écarts de température susceptibles de compromettre le goût et les caractéristiques du produit. - Haut degré d'automatisation, simplicité d'utilisation et d'entretien
Le système de contrôle, équipé d'un automate programmable Siemens, d'un écran tactile et d'un PC industriel, permet une automatisation complète du processus. Il facilite l'acquisition et l'enregistrement en temps réel de tous les paramètres opérationnels. Les fonctionnalités de surveillance à distance permettent aux services techniques et de production d'accéder à tout moment à l'état des équipements et aux rapports de production, ce qui rend les opérations quotidiennes et la maintenance simples et efficaces. - Économe en énergie, très adaptable
L'unité de stérilisation et de refroidissement de l'eau utilise un échangeur de chaleur à trois étages afin d'améliorer considérablement l'efficacité de l'échange thermique et de réaliser des économies d'énergie. Le système de régulation de la température constante de l'eau désaérée maintient avec précision celle-ci à la température de traitement requise, comprise entre 2 et 4 °C. Il assure également une régulation automatique des fluctuations de température du fluide frigorigène, s'adaptant ainsi aux conditions variables du site et empêchant le givrage de l'échangeur de chaleur à plaques, qui pourrait nuire aux performances de l'échange thermique. - Respect des normes d'hygiène, sécurité et fiabilité
Les canalisations de process sont réalisées selon des techniques de soudage sanitaires. L'unité de contrôle automatique du nettoyage CIP automatise l'ensemble du cycle de nettoyage, ce qui permet de résoudre efficacement le problème du nettoyage des colonnes garnies et d'empêcher l'accumulation de tartre, la contamination microbienne et la formation d'odeurs. Cela garantit que les indicateurs microbiologiques de l'eau de dilution répondent aux exigences applicables à la bière sans alcool. - Fonctionnement flexible, mélange précis
L'unité de mélange par dilution à haute concentration est dotée d'un système de mélange volumétrique de haute précision. Le rapport de mélange peut être préréglé et maintenu grâce à une surveillance et un ajustement en temps réel, garantissant ainsi que le rapport de mélange réel corresponde à la valeur de consigne programmée. Les paramètres de chaque unité peuvent être ajustés de manière flexible en fonction des exigences de production, ce qui permet de répondre à des besoins de fabrication variés.
Explication détaillée des unités fonctionnelles :
- Unité de pré-aération
Cette unité garantit un débit d'alimentation stable, jetant ainsi les bases de l'efficacité du transfert de masse et de la désoxygénation en aval. Un débit d'alimentation constant est essentiel pour maintenir un écoulement en film stable de haut en bas au sein de la tour de transfert de masse, ainsi qu'un flux de dioxyde de carbone à contre-courant régulier. Cet équilibre est indispensable à un transfert de masse optimal. De plus, la relative constance de ces deux débits est une condition préalable à l'obtention d'une désoxygénation stable. Le système utilise une surveillance du débit en temps réel pour suivre en continu le débit d'alimentation, avec des capacités de réglage flexibles en fonction des besoins de production, garantissant ainsi un débit constant et contrôlable. - Unité de désoxygénation
Cette unité comprend la tour de désaération, le distributeur à gravité, le garnissage à haut rendement, le corps principal de la tour, le système de distribution automatique de dioxyde de carbone et la pompe centrifuge. Grâce à une conception efficace de la répartition du débit et à l’architecture de la tour à garnissage à haut rendement, l’eau entrante est instantanément dispersée sur la surface du garnissage. Cela crée une surface spécifique importante, facilitant un transfert de masse efficace avec le dioxyde de carbone afin de produire une eau déoxygénée de haute qualité. Parallèlement, le processus de désoxygénation à haute température permet une stérilisation instantanée. La tuyauterie du processus utilise des techniques de soudage sanitaires, respectant les normes de production de qualité alimentaire et réduisant les risques de contamination. - Unité de contrôle de niveau
Cette unité est principalement chargée du contrôle dynamique du niveau global de liquide du système, garantissant ainsi un fonctionnement stable des équipements. Elle se compose d’un système de détection de niveau, d’un système de commande à fréquence variable et d’une logique de commande associée. Le système surveille de manière dynamique et en temps réel les données relatives au niveau de liquide, en fonction des exigences de niveau propres aux différentes phases de fonctionnement. Sous la commande du contrôleur, il ajuste avec précision le niveau de liquide selon un programme prédéfini, prévenant ainsi les dysfonctionnements de l'équipement dus à des niveaux trop élevés ou trop bas et garantissant une production continue et stable. - Unité de stérilisation et de refroidissement pour l'eau dégazée
Cette unité, composée d’un échangeur de chaleur à plaques à trois étages, d’un système de régulation de la vapeur, d’un système de régulation de la température constante du fluide frigorigène et d’un système de régulation de la température de l’eau désaérée, est essentielle pour stériliser et refroidir l’eau désaérée afin de respecter les spécifications de température. L’utilisation d’un échangeur de chaleur à trois étages améliore considérablement le rendement thermique et permet d’économiser de l’énergie. Afin de réduire davantage la température de l’eau désaérée pour atteindre la plage de 2 à 4 °C requise par le procédé, le système intègre un système dédié de régulation de la température constante de l’eau désaérée. Ce système utilise un fluide frigorigène à base de glycol, dont la température est mesurée à l’aide d’une sonde à résistance en platine. L’automate programmable (PLC) calcule et émet des commandes de régulation en fonction des valeurs prédéfinies du système, en ajustant de manière dynamique la température du fluide frigorigène entrant dans l’échangeur de chaleur à plaques afin de garantir que la température de l’eau désaérée soit conforme aux spécifications du procédé. En cas de fluctuations importantes de la température du fluide frigorigène, le système dispose d’une fonction de réglage automatique permettant d’empêcher efficacement le gel de l’échangeur de chaleur à plaques. Le gel réduit la surface effective d’échange thermique, ce qui entraîne des difficultés de refroidissement et compromet l’adaptabilité du système aux conditions du site. - Unité de gazéification de l'eau de dilution (présaturation, mélange)
Cette unité a pour fonction de gazéifier l'eau désaérée (eau de dilution) afin d'obtenir la teneur en dioxyde de carbone requise pour la dilution de la bière. Sous basse pression, un dispositif de mélange et d’injection de conception unique, associé à une section de tube de maintien, garantit que la teneur en dioxyde de carbone de l’eau de dilution atteint ou se rapproche étroitement de la plage cible pour la bière diluée (spécifiée entre 0,40 et 0,501 TP3T). Ce procédé garantit que le dioxyde de carbone reste dissous de manière stable dans la bière diluée, ce qui évite l’effervescence et l’instabilité susceptibles de nuire à la sensation en bouche et aux caractéristiques de la mousse du produit dilué. - Unité de contrôle du dioxyde de carbone
Cet ensemble, composé d'un système de régulation de pression, d'un clapet anti-retour, d'un débitmètre et d'une vanne pneumatique, est essentiel pour assurer un apport stable et contrôlé de dioxyde de carbone aux unités de désoxygénation et de carbonatation de l'eau de dilution. Sous le contrôle d'un automate programmable (PLC), elle exécute les opérations préprogrammées de purge et de déplacement du CO₂, garantissant ainsi un approvisionnement constant et empêchant les fluctuations de pression susceptibles de nuire à l'efficacité du transfert de masse, de la désoxygénation ou de la carbonatation, ce qui permet de maintenir la stabilité du procédé. - Unité de détection des processus
Cet équipement assure la surveillance en temps réel des paramètres clés du processus afin de garantir un contrôle précis de la qualité du produit et une détection rapide des anomalies. Le système de détection de la température vérifie que la température de l'eau de dilution respecte les spécifications du processus. Des capteurs d'oxygène dissous surveillent la teneur en oxygène résiduel de l'eau désoxygénée, déclenchant un cycle de réoxygénation automatique et une alarme en cas d'écarts. De plus, il surveille la concentration de la bière et les niveaux de CO₂ pendant le processus de dilution et de mélange, garantissant ainsi la conformité de la bière finie aux normes de qualité. - Unité de commande à automate programmable et surveillance à distance
Véritable centre de contrôle du système, cette unité utilise un automate programmable Siemens, un écran tactile et un PC industriel pour assurer la commande entièrement automatisée de l’ensemble du système. Elle permet la collecte et l’enregistrement de toutes les données de terrain, notamment les valeurs d’oxygène dissous, la concentration de la bière, la teneur en CO₂ de la bière et les températures à différentes étapes. Les services techniques et de production peuvent surveiller à distance l'état des équipements et consulter les rapports de production via un système de supervision de niveau supérieur, ce qui permet un suivi précis des processus et améliore l'efficacité opérationnelle. - Unité de nettoyage automatisée CIP
Compte tenu de la structure unique des colonnes à garnissage, les méthodes conventionnelles de nettoyage des tuyauteries et des équipements s’avèrent insuffisantes. Un nettoyage inadéquat peut entraîner la formation d’incrustations sur le matériau de garnissage, compromettant ainsi l’efficacité du transfert de masse ou, dans les cas les plus graves, provoquant une contamination microbienne et l’apparition de saveurs indésirables. La conception du programme CIP entièrement automatisé de ce système garantit un nettoyage en profondeur de la colonne garnie, empêchant ainsi l'accumulation de précipités, tels que les carbonates. Cela permet de préserver la qualité microbiologique de l'eau de dilution afin de répondre aux exigences strictes de la production de bière “ pure à la pression ”, garantissant ainsi l'hygiène et la sécurité du produit. - Unité de dilution et de mélange à haute concentration
Cette unité utilise un système de dosage volumétrique, composé de débitmètres électromagnétiques, de vannes de régulation, de pompes doseuses et de la tuyauterie associée. Sa fonction principale consiste à mélanger avec précision de la bière à haute concentration avec de l'eau de dilution. En régulant en continu le débit d'eau, elle ajuste le rapport de mélange bière/eau, qui peut être préréglé via le panneau de commande. Le système de commande reçoit des données en temps réel provenant des débitmètres situés sur les conduites de bière et d’eau, et ajuste la vanne de régulation sur la conduite d’eau afin de s’assurer que le rapport de mélange réel corresponde exactement à la valeur de consigne, garantissant ainsi une concentration stable de la bière finale.
Domaines d'application
Ce système est principalement utilisé dans l'industrie brassicole, plus précisément pour le processus de dilution de la bière à haute concentration dans les brasseries. Il permet de produire aussi bien de la bière “ pure à la pression ” que divers types de bières traditionnelles.