La bagnatura intelligente del grano - Caronte Consulting
La bagnatura del grano intelligente - Caronte Consulting

La bagnatura intelligente del grano

Qual è il corretto dosaggio di acqua da dare al grano da macinare?

Già prima della seconda guerra mondiale sono state eseguite ricerche ed esperimenti sulle modalità di bagnare e condizionare il grano. Per questo, è naturale immaginare, che ci sono diverse opinioni e tanti metodi.

Schema mulino senza bagnatura - Caronte Consulting

Figura 1. Schema a blocchi generalizzato di un mulino a grano duro/tenero.

La bagnatura del grano

Il condizionamento, detto anche “rinvenimento“, viene effettuato aggiungendo acqua al grano.

Ci sono diversi motivi per cui il mugnaio bagna il grano:

  • inumidire la crusca affinchè si sfaldi in modo elastico, evitando quanto più è possibile la contaminazione del prodotto finito in modo da non far alzare eccessivamente il tenore delle ceneri;
  • facilitare la separazione della crusca dall’endosperma, ottenendo il massimo della resa;
  • ammorbidire l’endosperma, per ridurre il consumo di energia dei laminatoi di rottura;
  • garantire un valore costante di umidità nella semola/farina indipendentemente dalle condizioni climatiche.

Un flusso tipico della lavorazione del grano viene mostrato in Figura 1. La tendenza dei mulini è quella di bagnare il grano dopo la pulitura e prima della decorticazione (punto A), preferendola ad altre metodiche che comunque sono in uso. Esistono, infatti, processi molitori che prevedono l’uso della nebulizzazione di piccole quantità di acqua prima dell’inizio del processo di macinazione.

Un errore nel determinare il corretto dosaggio di acqua al grano può portare a due estremi:

  • ipobagnatura, in cui il grano è poco bagnato e la semola/farina è molto secca (Figura 2);
  • iperbagnatura, in cui il grano è troppo bagnato e l’umidità della semola/farina risulta elevata (Figura 3).

In entrambi i casi il mulino si trova in condizione di produrre semola/farina con umidità fuori standard di legge (iperbagnatura) o di ceneri (ipobagnatura).

Grafico ipoumidita - Caronte Consulting

Figura 2. Grafico che mostra un andamento tipico di ipobagnatura.

Grafico iperumidita - Caronte Consulting

Figura 3. Grafico che mostra un andamento tipico dell’iperbagnatura.

Come stabilire il corretto dosaggio di acqua

Il grano viene bagnato e condizionato sempre prima di iniziare ad essere lavorato dai laminatoi. Lo schema generalizzato di un mulino a grano duro/tenero diventa, quindi, quello mostrato in Figura 4.

In alcuni casi la bagnatura viene effettuata due volte prima della macinazione (doppio bagno).

I sistemi per la regolazione del dosaggio di acqua attualmente in commercio leggono in continuo l’umità del grano e riescono ad aggiungere al mix fino ad un massimo del 10% di umidità in funzione del setpoint deciso dal mugnaio. L’umidità ideale e finale del mix, pertanto, viene stabilita esclusivamente dal mugnaio e dalla sua esperienza.

Schema mulino con bagnatura - Caronte Consulting

Figura 4. Schema a blocchi generalizzato di un mulino a grano duro/tenero con bagnatura e condizionamento prima della decorticazione

Parametri di bagnatura

Individuare il giusto dosaggio dell’acqua da aggiungere al mix di grano ha un effetto diretto sulla decorticazione, sulla manutenzione del mulino e sulla costanza della resa.

Tempo di riposo

Dopo essere stato bagnato il grano deve riposare: il tempo può variare dalle 6 alle 12 ore. È sempre il mugnaio a stabilire i tempi di riposo adeguati, per permettere all’acqua di reidratare bene la crusca e ammorbidire l’endosperma.

Ceneri e puntatura cruscale

In caso di ipobagnatura, la semola/farina tende ad avere un alto contenuto di ceneri a causa dell’alta presenza di frammenti di crusca che la inquinano (punti cruscali).

In caso di iperbagnatura, si otterrà una semola/farina fortemente umida, tendente ad avere un basso contenuto di ceneri e ridotta presenza di punti cruscali.

Resa

In caso di ipobagnatura il tenore delle ceneri tende ad alzarsi per l’aumento della presenza di molti punti cruscali e il mugnaio è costretto ad inviare alcune farine a sottoproddoti per abbattere le ceneri e rientrare nel valore standard.

In caso di iperbagnatura, il mulino subisce una diminuzione della resa per l’eccessiva presenza di acqua che fa aumentare l’umidità relativa nelle tubazioni. Questa, insieme al grano caldo, facilita la formazione di muffe, croste e spiacevoli intasamenti nelle velature dei plansichter e delle semolatrici, con riduzione della capacità di separare crusca dall’endosperma.

Il mugnaio è, quindi, costretto a modificare il setpoint delle macchine per poter ripristinare la resa.

Previsioni meteo e previsioni di bagnatura

Il grano entra in macinazione dopo 6-12 ore dalla bagnatura, pertanto determinare la giusta quantità di acqua non è facile perchè dopo il tempo di condizionamento ci possono essere condizioni metereologiche che possono incidere pesantemente nel processo produttivo.

Le variazioni meteo più frequenti sono: passaggio da caldo a freddo (e viceversa), passaggio da umido a secco (e viceversa), passaggio da sereno a nuvoloso (e viceversa), ecc. (Figura 5)

L’arrivo improvviso del caldo tende ad asciugare le frazioni di grano in macinazione, incrementando la presenza di parti cruscali nel prodotto finito, obbligando il mugnaio ad una continua compensazione per trovare il giusto setup delle macchine per abbassare le ceneri e alzare la resa.

Grafico umidita senza Phobos - Caronte Consulting

Figura 5. Andamento dell’umidità nella semola/farina senza l’uso di Phobos.

Queste variazioni meteo incidono sulla macinazione e condizionano il mugnaio nel modificare il dosaggio di acqua corrente al grano che in realtà verrà lavorato dopo 6-12 ore. Non è detto che il grano ritroverà necessariamente le stesse condizioni meteo della bagnatura anche quando sarà macinato. Pertanto il mugnaio sarà di nuovo costretto a ricorreggere il setup del mulino, continuando in un loop infinito.

Le continue variazioni meteo portano a continue variazioni di umidità nella semola/farina, nonché a rese non ottimizzate a causa del continuo cambio di setup delle macchine.

Phobos: la soluzione

La bagnatura intelligente

Anni di sperimentazioni, montagne di ricerche scientifiche e macchinari di ultima generazione non sono ancora in grado di determinare un metodo analitico/matematico capace di individuare il giusto dosaggio di acqua da aggiungere al grano. Questo valore rimane inafferrabile a tutti, tranne che a Phobos, sistema intelligente per la bagnatura.

Phobos logo transp

Phobos è una ILPS, ossia un dispositivo innovativo dal basso consumo energetico, che monitora tantissime variabili ambientali e di processo ed è in grado di interpretarle come farebbe un operatore. Lo strumento è dotato di un software intelligente che osserva le condizioni dell’impianto, dell’ambiente e ciò che fa l’operatore, imitando il suo comportamento e autocorreggendosi nel tempo.

Grafico umidita con Phobos - Caronte Consulting

Figura 6. Andamento dell’umidità nella semola/farina con l’uso di Phobos.

Il mugnaio dopo aver stabilito il valore dell’umidità nel prodotto finito, con l’applicazione di Phobos potrà ottenere un’umidità stabile nella semola/farina (Figura 6). Qualora ci si trovi di fronte ad una brusca variazione dell’umidità è probabile che si stia verificando una deriva dell’impianto.

Le continue compensazioni messe in atto dal mugnaio senza l’uso di Phobos possono mascherare difetti o malfunzionamenti delle macchine/sistemi e non consentire di dosare correttamente l’acqua. Ecco alcuni esempi: filtro dell’acqua sporco, setup delle decorticatrici, uno o più sensori del processo starati, cambio di materia prima, ecc.

Il sistema intelligente Phobos considera queste variabili (e tante altre) per decidere il giusto dosaggio di acqua ed imparare dai suoi stessi errori, correggendosi grazie al suo autoapprendimento.

Phobos può essere connesso ai moderni sistemi di supervisione, dotati di sensoristica avanzata, con cui potrà interagire per una diagnosi corretta ed individuata collaborativamente (IoT).

I risultati con Phobos

L’esperienza di Caronte Consulting nella customizzazione di Phobos ha consentito di ottenere risultati eclatanti. Esaminiamone qualcuno.

Umidità ambientale

Una credenza fortemente radicata nel mondo molitorio afferma che l’umidità del prodotto finito è strettamente correlata all’umidità ambientale e pertanto le oscillazioni che subisce la semola/farina è da ricondurre principalmente all’oscillazione dell’umidità ambientale. Questa relazione è nulla: Phobos, sistema intelligente per la bagnatura, è stato capace di individuare correttamente le variabili che determinano l’umidità dei prodotti finiti.

Il risultato è stato ottenuto dopo che Phobos ha, intelligentemente, eseguito analisi di decine di migliaia di dati, estrapolando quelli che concorrono alla soluzione del problema.

La decorticazione

Phobos dialoga con Hydra (IoT) e questo consente di ottimizzare ulteriormente il corretto grado di decorticazione con conseguente riduzione dell’energia impiegata (Industria 4.0) per decorticare e riduzione della variabilità delle ceneri nel prodotto finito (nella semola le ceneri si stabilizzano nell’intorno 0.88÷0.90, vedi Figura 7).

Grafico Ceneri vs Energia - Caronte Consulting

Figura 7. Andamento delle ceneri con l’uso di Phobos.

La macinazione

Il continuo cambio di dosaggio dell’acqua può determinare una elevata variabilità dello scarto di decorticazione. Il mugnaio sarà costretto a cambiare settaggi alle decorticatrici per mantenere costante la quantità di scarto. Il grano non correttamente decorticato si surriscalda, perde umidità e produce effetti negativi anche sui laminatoi di rottura che avranno un profilo energetico nervoso (Figura 8)

Grafico Consumi Laminatoi - Caronte Consulting

Figura 8. Profilo energetico nervoso di 2 laminatoi e conseguente andamento dell’umidità nella semola/farina.

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