Projeto de controle da temperatura no processo de brassagem e fervura para produção cervejeira

Abstract

Este trabalho tem como objetivo o projeto de um sistema de controle de temperatura para fabricação de cerveja. Os processos embarcados aqui são os de brassagem (ou maceração) e fervura do malte. A produção de cerveja é um processo milenar que já conta com bastante desenvolvimento tecnológico, porém nem sempre acessível a produtores de menor escala. Um sensor de temperatura é conectado ao microcontrolador através de um circuito de condicionamento de sinal. Esse sinal é então processado e utilizado para ligar e desligar o elemento de potência, um resistor de aquecimento. Através do controle da potência entregue, controla-se a temperatura de cozimento. O sistema é em malha fechada, tendo como feedback a diferença entre a temperatura lida pelo sensor e a temperatura alvo. Seu atuador consiste em um relé de estado sólido (SSR) que conduz enquanto a temperatura do mosto está abaixo da temperatura desejada e cessa a condução quando a temperatura alcança o valor definido. Para melhorar o desempenho do sistema do atuador e evitar picos de tensão no SSR, é necessário um circuito de sincronismo com a rede elétrica (220 V_AC), também chamado de circuito de detecção de passagem por zero. Para fins de isolamento entre a parte de potência do atuador (220 V_AC) e a de sinal do microcontrolador (5 V_DC), foram utilizados optoacopladores. O sistema também conta com interface para alterar a temperatura alvo do mosto, e um display LCD que apresenta as temperaturas instantânea e alvo.

This work aims to design a temperature control system for beer manufacturing. The processes implemented here are mashing (or maceration) and boiling the malt. Beer production is an ancient process that already has a lot of technological development but is not always accessible to smaller-scale producers. A temperature sensor is connected to the microcontroller through a signal conditioning circuit. This signal is then processed and used to turn the power element, a heating resistor, on and off. By controlling the power delivered, the cooking temperature is controlled. The system is closed loop, with feedback being the difference between the temperature read by the sensor and the target temperature. Its actuator consists of a solid-state relay (SSR) that conducts while the wort temperature is below the desired temperature and stops conducting when the temperature reaches the set value. To improve the performance of the actuator system and avoid voltage spikes in the SSR, a mains synchronization circuit (220V_AC), also called a zero-crossing detection circuit, is required. For isolation purposes between the power part of the actuator (220V_AC) and the signal part of the microcontroller (5V_DC), optocouplers were used. The system also has an interface to change the target temperature of the wort, and an LCD display that shows the instantaneous and target temperatures.