Dosificadores de aditivos (Cerveza y Queso)

En los modos Cerveza («Пиво») y Elaboración de queso («Сыроварение») hay que añadir aditivos mientras se ejecuta el programa: lúpulo en la cerveza (normalmente 2-4 veces por hervido), y fermento, enzima, cloruro de calcio, sal y especias en el queso. Samovar puede hacerlo por sí mismo o avisarle en el momento adecuado. A continuación se describen cuatro formas integradas de realizar un dosificador, de la más sencilla a la más flexible, con lo que necesita cada una y cómo se fija en el programa, y después un repaso de los diseños caseros que usan cerveceros de todo el mundo y cómo conectarlos a Samovar.

La información general sobre los programas está en los apartados Programa de maceración y Programa de elaboración de queso; la placa de expansión se describe en la página I2CStepper; los scripts, en el apartado Lua.

 

No se necesita ningún hardware. En el momento adecuado Samovar hace sonar el zumbador, muestra un mensaje en la pantalla y en la interfaz web y envía una notificación push a la aplicación móvil y al sitio web. Usted añade el aditivo.

Ventajas: no hay nada que construir. Inconvenientes: debe estar cerca; en la cerveza, la exactitud del momento depende de usted.

 

Es el dosificador automático integrado de aditivos secos para el modo Cerveza. Junto con el mensaje «¡Añada el lúpulo!» Samovar gira el motor paso a paso principal (el que en otros modos mueve la bomba de extracción) exactamente 1/20 de vuelta (18°). En el eje del motor se monta un disco con celdas, y debajo hay una placa fija con un único orificio sobre la caldera. Tras cada giro la celda siguiente queda sobre el orificio y su contenido cae al mosto.

Qué necesita. Un motor paso a paso NEMA17 (conectado al conector de la bomba de Samovar, sin driver ni ajustes aparte), un disco de plástico alimentario o acero inoxidable de 150-200 mm de diámetro con 20 celdas en círculo (o menos, véase más abajo), una placa inferior con un orificio y una tapa para que el vapor del mosto hirviendo no humedezca el lúpulo. El disco es cómodo de imprimir en 3D. El lúpulo se pone en las celdas en el orden de giro, empezando por la celda contigua a la ventana de descarga.

Cómo se fija en el programa. No hace falta nada más: cada línea «B» es una adición. El paso se da al final de la línea, así que la primera porción (por ejemplo, «lúpulo a 60 minutos») cae al final de la primera línea «B», que puede hacerse corta, por ejemplo de 1 minuto. El modo de micropasos del driver debe ser 1/16, como para la bomba.

Si no hay 20 celdas. El ángulo de un paso se fija en el firmware, en la función HopStepperStep() (archivo beer.h): TargetStepps = 360 / 1.8 * 16 / 20, donde 20 es el número de celdas en una vuelta completa. Para un disco de 10 celdas, sustituya 20 por 10 y vuelva a flashear Samovar. En lugar de un disco puede hacer un tambor con compartimentos longitudinales sobre un eje horizontal; el cálculo es el mismo.

Ventajas: elaboración totalmente automática, sin más electrónica que la estándar. Inconvenientes: solo aditivos secos; este paso no se realiza en el modo Queso (allí el motor está ocupado con la bomba).

 

En el modo Elaboración de queso, el motor paso a paso principal de Samovar funciona como bomba dosificadora. Una línea de programa «D» (dosificación) con el método «Motor paso a paso local» («Локальный шаговый двигатель») suministra el volumen fijado en mililitros al ritmo fijado en ml/min: por ejemplo, 25 ml de solución de cloruro de calcio en 1 minuto o 50 ml de enzima diluida en 2 minutos. Al terminar el suministro, el programa pasa por sí solo a la línea siguiente; si el volumen no se suministra dentro del tiempo «Tiempo límite, min» («Тайм-аут, мин»), la elaboración de queso se detiene con un mensaje.

Qué necesita. Un cabezal peristáltico para motor paso a paso NEMA17 (el mismo que para la extracción en rectificación) y tubo de silicona alimentaria. El extremo de entrada del tubo se sumerge en el recipiente con la solución y el de salida se lleva a la cuba de queso, por encima del nivel de la leche. Prepare la solución con antelación; el fermento y la enzima se diluyen en agua hervida, para que el volumen sea lo bastante grande como para que la bomba lo suministre con precisión.

Calibración. El volumen se convierte en pasos con el valor «Número de pasos de la bomba» («Количество шагов насоса») (pasos por 1 ml). Se fija en la pestaña Ajustes → Bomba con el botón «Calibración de la bomba» («Калибровка насоса») (consulte Bomba): la bomba impulsa líquido a un recipiente graduado, usted introduce el volumen real y Samovar guarda el coeficiente. Calibre con el mismo tubo y el mismo líquido que va a dosificar, y llene el tubo de antemano; si no, la primera porción se gasta en llenarlo.

Varios componentes. Una bomba, una solución. Si durante una elaboración hay que añadir dos o tres soluciones distintas, ponga entre las líneas «D» una línea «W» «Añadir aditivo» («Внести добавку») y pase el tubo de entrada a otro recipiente (enjuagándolo), o use una segunda bomba en la placa I2CStepper (opción 4).

Ventajas: volumen y tiempo exactos, sin trabajo manual. Inconvenientes: solo líquidos; un componente por bomba.

 

La placa I2CStepper da a Samovar un segundo motor paso a paso (dirección 2 - la bomba) y cuatro relés. El firmware no dosifica con ellos por sí mismo, pero todo está disponible desde un script Lua iniciado por la línea de programa «L»: en la línea se elige un archivo .lua y se le pasan parámetros (por ejemplo, un número de relé y un volumen), de modo que un solo script sirve para todas las adiciones. El script enciende la bomba o el relé, espera a que termine y llama a setNextProgram() para pasar a la línea siguiente.

Líquidos - la bomba I2C. La función i2cpump_start(rate, volume) bombea volume ml a rate l/h; los pasos por 1 ml se toman del campo «Número de pasos de la bomba I2C» («Количество шагов I2C насоса») (Ajustes → Bomba), la calibración está en la página «I2CStepper». Un script de ejemplo dose_pump.lua que añade el volumen del primer parámetro de la línea (en el programa: archivo dose_pump.lua, parámetro 20) a 6 l/h:

-- dose_pump.lua: add arg[1] ml of solution with the I2CStepper pump

if i2cpump_start(6, tonumber(arg[1])) == 1 then

  while i2cpump_get_running() == 1 do delay(500) end

  sendMsg("Solution added", 2)

else

  sendMsg("I2CStepper pump is not responding", 1)

end

setNextProgram()

Aditivos secos - relés y tolvas con compuerta. Para cada porción de lúpulo (o de sal, especias) se hace una pequeña tolva sobre la caldera, cuyo fondo cierra una compuerta con un electroimán (solenoide) de 12 V. El relé de la placa alimenta el electroimán, la compuerta se abre y la porción cae a la caldera. Cuatro relés, cuatro porciones; cada una se mide de antemano, al cargar. Un script de ejemplo dose_rele.lua que abre durante segundo y medio la compuerta de la tolva del relé cuyo número está en el parámetro de la línea (en el programa: archivo dose_rele.lua, parámetro 3):

-- dose_rele.lua: drop a portion from the hopper on relay arg[1]

set_i2c_rele_state(tonumber(arg[1]), 1)

delay(1500)

set_i2c_rele_state(tonumber(arg[1]), 0)

sendMsg("Hops added", 2)

setNextProgram()

Para cada adición el programa tiene su propia línea «L» con el mismo archivo y su propio parámetro (número de relé o volumen); el tiempo límite de la línea se fija en segundos.

Qué relés están libres. En el modo Cerveza el primer relé de la placa lo ocupa la bomba de trasiego del mosto (consulte la página «I2CStepper»); el firmware no usa los otros tres. En el modo Elaboración de queso el firmware no ocupa los relés de la placa (el agitador y la válvula de vaciado están en los relés 2 y 4 del propio Samovar). Puede comprobar que la placa responde con la función check_I2C_device(2).

Una particularidad en Cerveza. La línea «L» es una línea de programa aparte, y en ella no se mantiene automáticamente la ebullición, así que hágala corta (unos segundos); la línea «B» siguiente vuelve a detectar la ebullición - para entonces el mosto sigue hirviendo, así que es rápido. Si solo necesita lúpulo según un horario, la opción 2 es más sencilla: no necesita ni placa ni script.

Ventajas: cualquier número de componentes, líquidos y secos, total libertad en la lógica. Inconvenientes: necesita una placa I2CStepper, un firmware con soporte de Lua y un script.

 

Las cervecerías automáticas comerciales resuelven la misma tarea de distintas maneras: Brewie y PicoBrew Zymatic guardan el lúpulo en cuatro cestas y en el momento adecuado hacen pasar el mosto por la cesta siguiente; MiniBrew coloca en la tapa un carrusel con seis cilindros; Grainfather y Braumeister no añaden el lúpulo, solo envían una notificación (como la opción 1). En los talleres caseros (foros de Homebrew Talk, proyectos para CraftBeerPi y BrewTroller, artículos de Brew Your Own) los diseños más habituales son los siguientes. Todos se conectan a Samovar de una de las formas ya descritas: un paso del motor paso a paso principal en una línea «B», una línea «D» en el queso, o un relé o motor de la placa I2CStepper desde Lua.

Dosificador por sectores: vasos o tarros en un eje. N vasos (vasos de plástico, botellas cortadas, tarritos con tapa abatible) se fijan rígidamente en abanico sobre el eje horizontal de un motor paso a paso, cada 360°/N. Mientras un vaso está en la mitad superior del círculo, queda con la boca hacia arriba; un giro al sector siguiente lleva el vaso siguiente más allá de la horizontal y la porción cae a la caldera. Un tarro con tapa abatible es más práctico que un vaso abierto: hasta que se vuelca, la tapa protege el lúpulo del vapor, y al volcarse se abre por su propio peso. La ventaja es la sencillez: no hacen falta celdas precisas ni placa inferior. Para Samovar: el motor va al conector de la bomba, en HopStepperStep() ponga el número de vasos N en lugar de 20 (con 4 vasos un paso es de 90°) y cada línea «B» vuelca un vaso. El eje debe quedar por encima del borde de la caldera y, si es posible, a un lado de la columna de vapor; ponga una pantalla sobre los vasos.

Disco con tubos («Lazy Susan»). El diseño casero más común en Homebrew Talk: un disco de 150 mm de diámetro con 6-8 tubos verticales (⌀25-30 mm, altura 100-150 mm, caben unos 30 g de pellets), con una placa fija con un orificio debajo; el accionamiento es un servo de alto par o un económico motor paso a paso 28BYJ-48 con driver ULN2003, y para una parada exacta se instala un microinterruptor o un sensor óptico sobre una leva. Es el mismo carrusel que en la opción 2, solo que con tubos altos y rectos en lugar de celdas pequeñas. La experiencia de los autores: los pellets se atascan en tubos con fondo cónico, así que las paredes deben ser rectas y lisas; el lúpulo en polvo y el húmedo no caen, hacen falta pellets secos; una pantalla o una salida de vapor sobre la caldera es imprescindible, porque si no, tras 20-30 minutos de hervido, los pellets se humedecen y se apelmazan. Con Samovar se usa como la opción 2, poniendo el número de tubos en HopStepperStep(); si se desea, el disco puede montarse en un motor de la placa I2CStepper y girarse desde Lua con la función set_stepper_by_time.

Dosificador de tornillo sinfín. Un diseño tomado de los comederos automáticos para peces y gatos (véanse proyectos en Instructables y GitHub): una tolva sobre un tubo horizontal, con un tornillo sinfín en el eje de un motor paso a paso dentro del tubo; el volumen de la dosis se fija con el número de vueltas. Las piezas se imprimen en 3D, el tornillo tiene 20-30 mm de diámetro. Dosifica cualquier producto que fluya libremente desde una tolva, en porciones de cualquier tamaño: sal, azúcar, especias, pellets de lúpulo. Para Samovar este dosificador es la misma «bomba»: en el modo Queso va al conector de la bomba, se calibra con el botón «Calibración de la bomba» («Калибровка насоса») (el producto se vierte en un vaso medidor y se introduce su volumen en ml) y se dosifica con una línea «D» con el método «Motor paso a paso local» («Локальный шаговый двигатель»). Un segundo dosificador igual puede colgarse de la placa I2CStepper (dirección 2) e iniciarse desde Lua con la función i2cpump_start(rate, volume). Inconveniente: una tolva, un producto; para 3-4 variedades de lúpulo distintas hacen falta 3-4 tornillos o un carrusel.

Adición continua de lúpulo. Para estilos con «lupulado continuo» (lúpulo añadido en un chorro fino durante todo el hervido), Brew Your Own describe un dosificador hecho con un trozo de tubo de ⌀100 mm y 60 cm de largo, con un disco perforado que gira en el extremo inferior accionado por un motor de 1 rpm; los pellets caen a un ritmo medio de unos 8 g cada 10 minutos, y unas púas en el disco impiden que formen una bóveda. Con Samovar el motor se enciende con un relé de la placa I2CStepper (set_i2c_rele_state) durante toda la línea «B», o lo gira el motor paso a paso de la placa (set_stepper_by_time).

Compuerta con servo o motorreductor. En los proyectos de CraftBeerPi (el plugin HopDropper) una bandeja con secciones se desplaza mediante un motorreductor lento de 12 V a través de un par de engranajes, y el controlador solo da alimentación durante un tiempo fijado; otro esquema popular es un vaso en el brazo de un servo colgado de la pared de la caldera, lejos del vapor. El servo se conecta a la salida SERVO_PIN de Samovar (la misma que cambia los recipientes en rectificación) y gira desde Lua con la función setServoAngle(angle): por ejemplo, setServoAngle(90) abre la compuerta, delay(1500), setServoAngle(0) la cierra. Alimente un servo de alto par desde una fuente aparte de 5-6 V, no desde la placa. Un mecanismo con motorreductor de 12 V se enciende con un relé de la placa I2CStepper durante 1-3 segundos (lo que tarda un giro hasta el tope o hasta una leva con microinterruptor). El control es como en la opción 4. Un script de ejemplo tip_cup.lua con un vaso en el brazo de un servo (en el programa, una línea «L» con este archivo):

-- tip_cup.lua: tip the cup on the servo arm

setServoAngle(150)

delay(1500)

setServoAngle(0)

sendMsg("Hops added", 2)

setNextProgram()

Cestas lavadas con mosto. El principio de Brewie/Zymatic: el lúpulo está en cestas de malla fuera de la caldera, y la bomba de trasiego del mosto dirige el flujo a través de la cesta siguiente en el momento adecuado. En casa es la forma más complicada (hacen falta una bomba, varias electroválvulas en relés de la I2CStepper y tuberías), pero el lúpulo está protegido del vapor con seguridad y no hay que verter nada por encima de la caldera. Para Samovar las válvulas se conmutan desde Lua con la función set_i2c_rele_state, y la bomba con el primer relé de la placa (en el modo Cerveza ya controla la bomba de trasiego del mosto).

Fuentes de ideas:

 

Consejos generales: guarde los aditivos bajo tapa (el vapor y la condensación son el principal enemigo de los dosificadores de secos), pruebe el dosificador de antemano con agua y en modo de prueba, y use volúmenes de líquido de al menos 10-20 ml, para que el error de la bomba no se note.