Il monitoraggio online fornisce efficienze nella produzione di birra e bioetanolo Un progetto finanziato dall’UE ha portato il controllo automatizzato in tempo reale in una fase critica della produzione di birra e di bioetanolo a base di cereali. Questo potrebbe aiutare i produttori di questi settori a raggiungere efficienze significative. Tecnologie industriali © Rido, Shutterstock Il processo di birrificazione e quello di produzione di bioetanolo a base di cereali sono sorprendentemente simili. Entrambi comportano la conversione dei carboidrati (zuccheri e amido) in etanolo utilizzando ceppi selezionati di lievito. Tuttavia, mentre il processo di birrificazione mira a ottenere un prodotto di consumo dal gusto e dalla qualità costanti, il processo del bioetanolo si concentra principalmente sulla resa della produzione. «Entrambi i processi consistono in una fase di “ammostatura” in cui il grano viene mescolato con acqua e riscaldato», spiega il coordinatore del progetto OptiSpec, Christian Nybo Petersen, co-fondatore e ingegnere tecnico di Specshell, Danimarca. «Questo diventa un impasto simile al porridge, in cui l’amido viene convertito in zucchero fermentabile.» Il mosto viene poi trasformato in alcol in una successiva fase di fermentazione. Nel processo di produzione del bioetanolo, il flusso di fermentazione risultante viene inoltre distillato per ottenere alcol puro. Fino ad oggi, tuttavia, il monitoraggio online di questo processo di conversione sia nella produzione di birra che di bioetanolo si è dimostrato difficile da realizzare. Un sistema automatizzato in grado di fornire una visione dettagliata dei dati di composizione, come il livello di concentrazione degli zuccheri durante il processo, potrebbe aiutare i produttori a raggiungere una maggiore precisione e una migliore efficienza di produzione. Monitoraggio online migliorato La start-up danese Specshell è stata fondata nel 2014 per raggiungere proprio questo obiettivo. «Il nostro concetto iniziale era di adattare la spettroscopia nel medio infrarosso al monitoraggio online del processo di ammostamento della birra», osserva Petersen. «Nel 2018, siamo riusciti a introdurre sul mercato il nostro primo prodotto industriale.» Questo strumento però non poteva essere applicato al processo del bioetanolo e non era nemmeno abbastanza sviluppato da poter offrire raccomandazioni online in tempo reale per aiutare i produttori a fare aggiustamenti durante il processo di ammostamento della birra. Il progetto OptiSpec, finanziato dall’UE, è stato avviato nell’ottobre 2019 per affrontare queste due questioni. Il progetto si articolava in quattro tracce specifiche. La prima consisteva nel modificare fisicamente il modello dello strumento per renderlo più adatto agli ambienti industriali di entrambi i processi. Secondariamente, il team del progetto ha sviluppato capacità predittive applicando tecnologie di apprendimento automatico alla fase di ammostamento della birra. «In terzo luogo, abbiamo sviluppato il set di dati necessari per il nostro strumento da applicare durante la fermentazione del bioetanolo, adattando l’interfaccia utente agli usi di questo specifico settore», spiega Petersen. «La traccia finale riguardava la convalida industriale.» Pronto per l’industria Il progetto è stato eseguito con successo secondo i piani. «Il modello di fermentazione dell’etanolo ha dimostrato a più riprese di funzionare in condizioni industriali reali», aggiunge Petersen. «È ovvio che ogni progetto presenta delle difficoltà, e abbiamo dovuto ridefinire le priorità di alcuni elementi. Inoltre, la situazione legata alla COVID-19 ci ha costretti a trasferire gli sforzi di convalida industriale più vicino alla nostra base, che è l’Europa». Il successo di queste prove significa che i nuovi strumenti sono pronti per la commercializzazione. «Ci aspettiamo una nuova attività economica significativa», osserva Petersen. «Con le tecnologie di cui disponiamo ora, siamo fiduciosi di poter servire sia il settore globale della birra che quello del bioetanolo.» Secondo Petersen, la commercializzazione nell’industria della birra avverrà attraverso le reti commerciali esistenti, mentre nel settore del bioetanolo saranno creati nuovi contatti. «Inizialmente, abbiamo intenzione di puntare ai produttori di bioetanolo europei e nordamericani», afferma. «In definitiva, questo progetto porterà benefici a entrambi i settori. Il monitoraggio online dei processi di ammostamento e fermentazione è qualcosa che solo pochi anni fa era solo un sogno.» Parole chiave OptiSpec, bioetanolo, birra, etanolo, birrificazione, lievito, carboidrati, fermentazione
