En las últimas décadas, la automatización de procesos ha tomado una tendencia progresiva en la industria alimentaria que busca mejorar y mantener la calidad, flexibilizar el sistema de control, optmizar la producción y reducir costos; por lo tanto, los algoritmos de control avanzados tienen como objetivo hacer que los procesos industriales sean eficientes y reducir el consumo de energía.
La automatización de procesos permite aumentar la producción y mejorar la calidad de los productos artesanales. José Varela, investigador de la Universidad Indoamérica, es parte del trabajo “Entorno Virtual para el Proceso de Maceración y Hervido en la Producción de Cerveza Artesanal”, que presenta la implementación de algoritmos de control en lazo cerrado para una planta de maceración y elaboración de cerveza artesanal.
¿Por qué es importante el proceso de producción de la cerveza (maceración)?
Específicamente, en el proceso de maceración, es donde se empieza a moldear la constitución de la cerveza en aspectos muy importantes como el sabor y el color, donde el control de la temperatura juega un papel primordial desde la activación de enzimas y la extracción de azúcares que caracterizan a una determinada cerveza.
Las características de una cerveza dependen de esto, por lo que se han implementado tarjetas de control para monitorear el proceso de temperatura, por ejemplo, se utilizan microcontroladores con sistemas de comunicación para monitorear a través de una computadora.
El esquema de control que propone esta investigación se implementa a través de la técnica HIL, para lo cual se considera un ambiente virtual que simula el comportamiento del proceso industrial y una tarjeta de control donde se implementan los algoritmos de control.
Para representar el comportamiento de los procesos de nivel y temperatura de la planta, se obtiene el modelo matemático de cada proceso. Este modelo se utiliza para el diseño de los algoritmos de control, y se modela la planta en 3D y se incorpora al motor gráfico, además se tiene efectos de realismo junto con estado 3D para aumentar el nivel de realismo al proceso.
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Para la interacción del usuario con el entorno, se incorpora un mantle center tipo HMI para visualizar y controlar el proceso de forma manual, semiautomática y automática, con el fin de probar los algoritmos de control de forma segura y evitar el riesgo de daños en la instrumentación o pérdida de materiales reales.
Esta investigación concluye que la automatización de procesos artesanales mediante la aplicación de controladores avanzados permite obtener una mayor productividad y mejorar la calidad del procesamiento de la materia prima, como la malta en el proceso de elaboración de la cerveza.
Esto puede ayudar a estandarizar el producto y, por lo tanto, tener un sabor y color consistentes para cada una de las recetas elaboradas, siendo el proceso de maceración y ebullición el que define estos parámetros.
La implementación de algoritmos de control de manera segura y eficiente toma un papel importante donde la técnica Hardware-in-the-Loop permite simular en tiempo real un proceso industrial, lo que permite implementar algoritmos de control avanzados en procesos que presentan desventajas por su alto costo o disponibilidad, siendo el modelo matemático del proceso de nivel y temperatura que permite representar adecuadamente el comportamiento de la planta, ya que tiene en cuenta las dimensiones reales de los componentes de la planta.
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Fuente consultada:
“Virtual Environment for the Mashing and Boiling Process in Craft Beer Production” escrito por Steven I. Pogo de Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Sangolquí-Ecuador; Jenny Granizo de Universidad Nacional de Chimborazo, Riobamba-Ecuador; Víctor H. Andaluz de Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Sangolquí-Ecuador y SISAu Research Group, Universidad Tecnológica Indoamérica, Ambato, Ecuador; y José Varela-Aldas de SISAu Research Group, Universidad Tecnológica Indoamérica, Ambato, Ecuador. Recuperado en https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-19-2397-5_40 , con fecha 14 de marzo de 2023.
