Pré-étude pour automate en brasserie

[limesle]

Bonjour à tous,

je me demande ingénument s'il est intéressant de se lancer dans un projet comme ça :
https://www.youtube.com/watch?v=AO1adFeuuMY

C'est le meilleur modèle que j'ai pu voir en vidéo : rinçage (sur le côté), remplissage et capsulage en 8 becs avec pose automatique des capsules et étiquetage en sortie.
La compacité/rapidité de la machine est remarquable. (Rien que l'idée du double plateau troué pour la manip de 24 bouteilles est top)
Le Graal (type wish list de Noël) serait d'y mettre l’étiqueteuse en sortie.

La marque semble être Meheen, j'ai trouvé un modèle en 6 becs d'occaz au Canada à 30k$. J'imagine que neuf on doit être au double...

Un des point clefs semblent être le dosage du remplissage avec le problème de la mousse.

Pensez-vous que l'on puisse faire au lab ce genre d'engin ?
Pensez-vous que ce soit réalisable pour un prix plus contenu ?
Il y aurait des membres intéressés pour participer à ce type de projet ?

amitiés
Limesle

[Eric]

Salut Limesle,

Pour avoir côtoyé et maintenu un temps ce genre d'équipement dits 'spéciaux' faits sur mesure et souvent à l'unité, j'ai constaté que c'est bourré d'astuces et nécessite de longs mois (voire années) de R&D et de déboggage. En vidéo, ça a l'air simple mais pour rendre l'équipement opérationnel sans que ça merdoie toutes les deux minutes, c'est un challenge assez relevé. Il y quelques dizaines de boites en Europe qui savent concevoir ce genre d'équipements. Parfois les producteurs ont leur propre structure interne de R&D et/ou de revork/amélioration. Pour te donner une idée, des machines d'emballage complexes ( + 20 tonnes, surface au sol: ~ 200m² ) nécessitent - après leur mise en service en production - encore 2 ans de débogage et de rework de la part du fabricant et du client utilisateur pour arriver à fonctionner correctement.
La production étant en principe dimensionnée pour une disponibilité de la machine à au moins 99% du temps pour des journées de 1 ou 2 périodes de 7 heures par exemple - non stop bien entendu.
Il y a par ailleurs des jours de non-production où l'équipement est soit en reconfiguration (= changement d'emballage et/ou de produit) soit en maintenance préventive ou curative. Il faut aussi garder à l'esprit qu'un équipement de ce type qui merdoie crée du rebut totalement invendable qu'il faut reconditionner et cela requiert beaucoup de bras. Vu les cadences de ce type d'équipement (pour ce je j'avais vu, vitesse nominale de production : ~ 100 grands contenants par minute, la machine pouvant théoriquement être poussée jusqu'à 120), tu peux te retrouver très vite avec 5000 rebuts en une matinée...

Pour éviter ce genre d'emmerdes, je te suggère d'aller voir un embouteilleur professionnel et de faire sous-traiter l'emballage/conditionnement/étiquetage automatique de tes produits.


Et le graal de l'emmerdement, c'est justement quand on manipule du papier, des films alimentaires, des étiquettes mais aussi des produits pulvérulents qui - a cause de l'électricité statique - ne cheminent pas là où ils devraient aller. Cela oblige a installer des déchargeurs/ioniseurs électrostatiques actifs qui - outre le fait qu'ils sont pas donnés - obligent à capoter les équipement pour éviter que l'on se fasse électriser par ces systèmes haute tension (entre 2 et 10 kV en principe). Et généralement, beaucoup de ces machines sont capotées car il y a un grand risque de blessure quand on met les doigts dedans.


Eric
...est sous tension

[limesle]

Salut un grand merci pour ton partage d'expérience.

J'ai mis en lien la vidéo d'une ligne complète.
Mais certains utilisent un sous-ensemble dans des conditions bien moins indus
https://www.youtube.com/watch?v=UIopuzkMrws
On voit d'ailleurs la gestion d'une anomalie de remplissage en direct.

L'objectif est de réduire la durée de l'embouteillage dans une micro-brasserie.
Aujourd'hui ça prends 8 heures à 2 pour embouteiller 400 litres. (Environ 800 bouteilles avec 2 formats)

La machine en image sort 720 bouteilles à l'heure.
On doit pouvoir trouver un compromis robustesse simplicité avec des cadences moindres.
Ce qui me plait dans ce système c'est la compacité. 2m sur 1,50m environ

Limesle

[Eric]

Hello,

Il est clair que pour de la très grande série, ce sont toujours des machines spéciales qui sont mises en œuvre car une fois opérationnelles, elles permettent de remplir des dizaines de milliers de contenants par jour.

Mon expérience sur ce type de machine s'est faite sur des produits de type solides divisés, pulvérulents, fragiles et parfois collants, pas sur des liquides (embouteillage).

Ton besoin est plus modeste et peut être que l'on peut s'inspirer de machines plus génériques comme sont par exemple les robots pipeteurs pour concevoir un équipement d'embouteillage semi-automatique ou automatique.
https://www.brand.de/fr/robotpipetage-l ... gKAKvD_BwE

Les robots pipeteurs sont souvent multicanules et peuvent aspirer et refouler dez liquides.
Pour l'embouteillage, seul le remplissage du contenant est requis et on peut aussi rempli une ou plusieurs bouteilles à la fois.


Idée de départ :
Si l'on imagine que l'on mettre des bouteilles dans des plateaux à trous mobiles (sur roulettes vu le poids) et que l'on place lesdits plateaux successivement sous une structure robotisée XYZ (un 'gantry router') un peu comme celui-ci https://fr.aliexpress.com/item/33052250158.html on a déja les prémices d'une station de remplissage automatique.


Quelques compléments :
a) le plateau à trous sert à positionner précisément les bouteilles et les maintenir debout. On peut concevoir la machine pour y insérer-retirer le plateau ou que la machine soit traversante (les plateaux arrivent d'un coté et ressortent de l'autre). Les trous des plateaux sont profonds (3cm, 5 cm, 10 cm ?) pour bien maintenir les bouteilles. Les plateaux doivent être lavables (plastique, inox) pour une hygiène parfaite. S'il y a beaucoup de plateaux, cela peut même être intéressant de les laver dans un lave vaisselle de collectivité. Combien de bouteilles par plateau ? 24 ? 36 ? 48 ? à voir ce qui convient le mieux en terme de lots et de manutention. Peut-être est-il envisageable que les 'caisses de bière' en plastique fassent directement office de plateaux à trous.


b) au début, les plateaux à trous peuvent être amenés sous la machine manuellement, mais dans un second temps, on peut compléter le système pour que les plateaux glissent seuls sous la machine et sont libérés en aval une fois les bouteilles remplies.

c) pour le positionnement précis de la tête de remplissage, utiliser impérativement un bati XYZ avec du guidage linéaire et surtout des moteurs pas-à-pas asservis en position (environ 200 EUR par axe). https://fr.aliexpress.com/item/32997885911.html et https://fr.aliexpress.com/item/4000448678907.html https://fr.aliexpress.com/item/4000114950264.html https://fr.aliexpress.com/item/4000164809286.html
La programmation complète de la machine se fait un peu de la même manière que du perçage à coordonnées sur la Charlyrobot du lab.

d) le remplissage peut se faire avec une ou plusieurs canules et le liquide peut être pompé en utilisant des pompes péristaltiques. Elles sont auto-aspirantes, doseuses et pour de petites canules, bloquent le liquide une fois arrêtées, ce qui évite la goutte qui tombe et évite d'avoir une électrovanne. Inconvénient : leur débit est faible, d’où le fait qu'il puisse être intéressant de faire une tête de remplissage multi-canules.
Ici une pompe péristaltique à moteur pas-à-pas pour un dosage ultra précis (mieux qu'un millilitre s'il n'y de bulle d'air dans les tuyaux) https://fr.aliexpress.com/item/32976778475.html


e) Évidemment, avec ça, on a pas encore mis ni de capsule ni d'étiquette sur les bouteilles.
Pour le capsulage, je me demande si c'est réaliste de mettre la capsuleuse sur une seconde machine 3 axes, ou si c'est plus simple (aussi à l'aide d'un second robot) de dépalisser les plateaux à trous pour mettre chaque bouteille remplie sur une bande transporteuse qui les amène vers la capsuleuse.

f) Pour l'étiquette, je me demande s'il n'est pas plus aisé de la coller si la bouteille est couchée (soit vide soit remplie et capsulée) : quand la bouteille est couchée, on peut la maintenir en haut et en bas et sur le coté aussi.


Dans ta vidéo, on vois aussi que d'un point de vue ergonomique, la machine est pas top.
https://www.youtube.com/watch?v=UIopuzkMrws
La personne de gauche a souvent le dos courbé pour voir si le remplissage se fait correctement, même si le plateau ou reposent les bouteilles est à bonne hauteur pour la préhension.


Eric
...va se servir une petite mousse



PS : les brasseurs vivent dangereusement
https://www.youtube.com/watch?v=7ZKYQOJBKnY
Sur cette vidéo à 1:17 on voit deux superbes bouteilles de gaz industriel (CO2, azote ?) et elles ont pas l'air d'être attachées. Si l'une se renverse, elle casse son robinet et elle va voler à travers tout l’atelier comme une fusée. https://www.youtube.com/watch?v=9-f5zfMH7QI

[limesle]

Merci Eric de brainstormer avec moi !

Je pense que la 3 axes pour capsuler ça va être compliqué. Il doit falloir de la force verticale pour clipser la capsule.
On a aussi un autre soucis : le capsulage doit avoir lieu au plus près de l'embouteillage pour éviter que de l'oxygène pénètre dans la bouteille. (Durée de conservation et évolution du goût)

Pour le remplissage, on a à gérer le fait que la bière est légèrement carbonatée et risque de faire de la mousse. Il faut donc être toujours à pression positive. Je ne pense pas que l'on puisse aspirer sans faire de bulles/mousse.

J'ai trouvé hier soir une nouvelle source d'un kickstarter avorté. J'ai contacté l'entreprise pour voir où ils en sont.
On a une machine qui fonctionne avec un piston, je trouve ça ingénieux pour la rapidité de remplissage avec contrôle parfait du dosage.
A mon avis le piston se rempli depuis un réservoir en surpression, ou au moins en hauteur pour éviter toute aspiration.
On voit quelques détail ici : https://www.youtube.com/watch?v=HECmXKiMVQA

Le proto semi automatisé avec le capsulage pneumatique : https://www.youtube.com/watch?v=coLwEohQnmk
Du coup ils sont à 360 Bouteilles à l'heure en 25cl.

La machine actuelle : https://www.youtube.com/watch?v=PS_tnWmEK6M
Il y en a pour 4500 euros plus shipping et taxes depuis la NZ.
C'est plus manuel mais en même temps rapide quand même grâce au piston.

Sinon la méthode low tech c'est en isobarique grâce aux vases communicants, mais là l'oxygène....
https://www.youtube.com/watch?v=Cb4CNo7Qykk
https://www.youtube.com/watch?v=KA3LlPQmsuI


PS: ça fout les jetons ton trucs sur les bouteilles de gaz. Et oui c'est du CO2 qu'ils doivent avoir.

Limesle

[NicoM]

Hello,
PS : les brasseurs vivent dangereusement
https://www.youtube.com/watch?v=7ZKYQOJBKnY
Sur cette vidéo à 1:17 on voit deux superbes bouteilles de gaz industriel (CO2, azote ?) et elles ont pas l'air d'être attachées. Si l'une se renverse, elle casse son robinet et elle va voler à travers tout l’atelier comme une fusée. https://www.youtube.com/watch?v=9-f5zfMH7QI

Ça ressemble beaucoup à une simulation, cette vidéo, alors les Mythbusters se sont emparés du sujet https://www.youtube.com/watch?v=ejEJGNLTo84
Je spoile : c'est pas du flan (même s'ils ne font pas voler la bouteille)

Nico

[Eric]

Salut Nico,

C'est exact que la bouteille ne décolle pas toujours et c'est tant mieux :
https://newsable.asianetnews.com/video/ ... g-property

Mais parfois elle prend quand même un peu d'altitude :
https://www.youtube.com/watch?v=5TONnPb ... R8jW1392EC
En manquant d'en faire tomber deux autres au passage...

Alors évidement, tout dépend de la pression : entre une bouteille de LPG classique qui est à 7,5 barg@20°C et une B80 de N2 chargée à 300 barg@15°C pour l'extinction de feux dans les centres de calculs, c'est pas la même énergie.

Heureusement qu'il nous reste le Darwin Arward, pour lequel nous avons quelques candidats potentiels ici :
https://www.youtube.com/watch?v=IQztig7 ... EC&index=2

Cette vidéo-là est intéressante aussi, même si c'est pas le même type d'accident :
https://www.youtube.com/watch?v=RmxI0MX ... EC&index=3
La légende dit 'acetylene gas cylinder', mais j'y crois pas trop, je pense plutôt que c'est du LPG.
Car, avec une seule bouteille d'acétylène en feu, le périmètre de sécurité (en France du moins) est de...300 mètres et la conduite à tenir est décrite ici.
Et pis quand ça fait boum.

Eric
... est sous pression

[Eric]

Je pense que la 3 axes pour capsuler ça va être compliqué. Il doit falloir de la force verticale pour clipser la capsule.
Limesle

Avec le modèle que j'avais mis en lien surement, mais dans les faits, ce n'est qu'une question de dimensionnement et de rigidité du gantry. Si tu le construis avec du tube d'acier carré de 80 en épaisseur 5 (ou du T-Slot alu de 80), et des rails de guidage linéaire de 25 ou 30 mm, cela ne se déformera pas si l'on pousse 50 ou 100kg avec un piston pneumatique. Les machines outils lourdes de type gantry ('portique' en français) à peuvent pousser plusieurs tonnes sans que rien ne merdoie.

PS: ça fout les jetons ton trucs sur les bouteilles de gaz. Et oui c'est du CO2 qu'ils doivent avoir.Limesle

Ah les gaz sous pression, cela peut très vite être dangereux, mais c'est gérable si on prend des précautions basiques (par exemple les tuyaux volants sous haute pression sont sécurisés tous les 20cm par un filin d'acier, et évidemment dans la vidéo précédente ce n'est pas le cas non plus, alors que le tuyau est bien à la pression de la bouteille, vu qu'il n'y a pas de détendeur). CQFD.
En zooooooomant sur la vidéo, on finit par deviner que le gaz utilisé c'est du 'Cellamix 55' de BOC-LINDE.

BOC-LINDE_Cellamix55.PNG (126.45 Kio) Vu 5949 fois

Donc 55% CO2 + 45% N2, conditionné en bouteilles de 120 bars.
Blague à part, en ajoutant encore de l'He cela fait du gaz lasant, hihi.

En parlant de cette histoire d'oxygène (dont je ne connaissais pas l'impact sur la bière lors de l'embouteillage, mais je ne suis pas connaisseur non plus ), rien ne t’interdit de préremplir les bouteilles d''azote pur préalablement au remplissage avec du liquide pour en chasser l'air (21 % d'oxygène).
Une fois remplie d'azote, si on pousse cette idée de gaz plus loin, on doit même pouvoir envisager de faire le remplissage de la bouteille par le vide. C'est-à-dire, lorsque la canule est dans la bouteille, le fait de créer une dépression dans la bouteille (1) va aspirer la bière dans le récipient. Y'a même plus besoin de pompe (à bière !) en amont des canules, ni d'écoulement par gravité. Faut juste soigner les joints dans la tête de remplissage pour être bien étanche sur le goulot et au niveau de la canule mobile. À la fin du remplissage, on pousse à nouveau un peu d'azote pour équilibrer à la pression atmosphérique + qq mbars puis lever la tête de remplissage et passer au capsulage. Penser aussi à mettre des anti-retours au niveau des canules pour éviter qu'elles ne se désamorcent.

Eric
...met les gaz


(1) la dépression est crée en mettant en communication avec une électrovanne la bouteille avec un récipient tampon (qq dizaines de litres), gardé à une pression < à la pression atmosphérique (- 300 mbarg, soit 700 mbarA devraient être largement suffisants) par une pompe à vide de préférence sans huile (https://fr.aliexpress.com/item/33039786216.html ou https://fr.aliexpress.com/item/32842750850.html) et une régulation assez basique. Pour avoir un ordre d'idée, un simple aspirateur du commerce un tant soit peu performant atteint -300 mbarg (700 mbarA), et pour les aspirateurs de chantiers, cela suffit largement pour aspirer des liquides.

[limesle]

Salut Eric, par le vide, ça va faire mousser. Il existe en effet pas mal de machines manuelles de ce genre. Avec de l'Azote, why not ? Tu penses que les rejets des concentrateurs à 02 seraient utilisables ?
Sinon on peut aussi récupérer le CO2 de la fermentation des cuves. Ce serait complexe à compresser stocker du CO2 ?

[Eric]

Salut Eric, par le vide, ça va faire mousser.

Damned c'est vrai, ça va dégazer la bière. Ah rien n'est simple !

Tu penses que les rejets des concentrateurs à 02 seraient utilisables ?

Bah ça se tente. En en mettant deux en série et avec les roches neuves, tu dois pouvoir récupérer 'en rejet' de l'air avec max 2% d’oxygène dedans. Et dans ton application, tu n'as pas besoin de pression en tant que tel, mais simplement d'un gaz 'de couverture' neutre (= sans oxygène).

Sinon on peut aussi récupérer le CO2 de la fermentation des cuves. Ce serait complexe à compresser stocker du CO2 ?

Comprimer des gaz est intrinsèquement une activité à risque : si un truc se passe mal, c'est l'accident garanti.
Souvent la liquéfaction est faite en se servant du propre gaz pour refroidir celui qui arrive et qui doit être liquéfié. C'est probablement fait de cette manière pour obtenir un bon rendement, mais je n'en sais pas plus.

Des compresseurs 'haute pression" se trouvent aujourd'hui même moins cher qu'un compresseur d'atelier standard pour faire de l'air comprimé à 6-8 barg.
Mais apparemment les plongeurs qui ont utilisé ce genre de matériel premier prix ne recommandent pas de les utiliser à leur maximum (300 barg) car la qualité est insuffisante et ils cassent très vite.
Mais pour un usage C02, une pression moindre suffit. Physiquement, à 20°C, le CO2 est sous 57 barg (pression de vapeur saturante). Si l'on augmente la pression, il devrait devenir liquide. Ou si on le refroidit avec un circuit frigo ultra basse température (1), il se liquéfie aussi.
Mais je ne sais rien dire du rendement d'un tel système. Il n'est pas improbable que l'énergie électrique requise pour faire toi-même un stockage de CO2 dépasse le prix d'achat du gaz en bouteille.


Eric
...jette un froid


(1) on parle d'ailleurs en ce moment des frigos ultra-basse température à cause de certains vaccins anti Covid-19 qui doivent être stockés à -80°C