Come realizzare una decorticatrice intelligente - Caronte Consulting
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Come realizzare una decorticatrice intelligente

Come ottenere la migliore decorticazione

L’introduzione della decorticazione ha portato benefici straordinari per l’industria molitoria: dal grano viene rimossa la crusca, ottenendo un prodotto di elevata qualità ed un aumento consistente della resa del mulino.

Il settaggio delle decorticatrici in un mulino viene solitamente affidato all’esperienza del mugnaio o del tecnologo. Quali sono le variabili da settare in una decorticatrice? È semplice trovare il miglior setpoint di ogni singola macchina? Un setpoint errato quali conseguenze comporta? Qual è la percentuale corretta di crusca decorticata? Quando cambiare il setpoint della decorticatrice?

In questo articolo proveremo a rispondere a queste domande.

Com’è fatto il chicco?

Il chicco è composto da diversi strati cruscali che avvolgono l’endosperma ed il germe. Tuttavia, in questo articolo vogliamo semplificare la discussione e affermiamo di poter dividere il chicco di grano in 3 blocchi logici: crusca, endosperma e strato aleuronico.

La crusca è il rivestimento esterno, ossia la buccia del chicco. L’endosperma si trova al centro del chicco ed è quella parte di chicco che, opportunamente separata dalla crusca e macinata, produce la semola (nel caso di grano duro) o la farina bianca (grano tenero). Lo strato aleuronico è uno strato che funge da collante tra i due macro-blocchi.

Separare l’endosperma dalla crusca dipende sia dalle caratteristiche del grano, sia da come questo viene decorticato. In generale questa non è un’operazione semplice, tuttavia i grani duri, per la produzione di semola, consentono una separazione generalmente più semplice rispetto ai grani teneri, per la produzione di tutti i tipi di farina 1.

Struttura chicco

struttura del chicco di grano (nabim.org.uk)

La decorticazione

Per ottenere una semola o una farina di buona qualità è necessario separare, con le massima efficienza e con il minor consumo energetico possibile, la crusca dall’endosperma. La decorticazione è una delle tecnologie più recenti che consente questa separazione prima della macinazione finale.

Nei mulini tecnologicamente più datati, che non usano la decorticazione, si hanno rese che generalmente variano fra 65% e ​​72%: questo non è un risultato eccellente perchè parte della crusca rimane agganciata all’endosperma, aumentando la quantità di scarto e riducendo la resa in semola o farina.

Nei mulini dotati di decorticatrici viene rimossa la maggior parte della crusca  prima che il grano entri nel laminatoio di prima rottura. Questo porta ad incrementi di rese, tipicamente nell’intervallo 76% -80% e ad una farina più bianca (nel caso di lavorazione del grano tenero) poiché la maggior parte della crusca che contamina la farina e ne aumenta i punti colore non è più presente 2.

Set-up della decorticatrice

È il tasto dolente della nostra storia: quali sono le tecniche per regolare la decorticatrice ed ottenere la massima estrazione della crusca al minor consumo energetico, quindi la massima resa in macinazione? Questo delicato compito è, solitamente, assegnato all’esperienza del mugnaio o del tecnologo ed alle caratteristiche delle decorticatrici.

Quando si hanno diversi passaggi di decorticazione, ovvero più decorticatrici in cascata, il settaggio delle macchine è tutt’altro che facile, i cinque sensi del mugnaio iniziano a non essere più sufficienti ed il continuo cambio di mix di grano porta ad un cambio di setpoint delle decorticatrici senza alcuna controprova oggettiva.

Tipi di decorticazione - Caronte Consulting

Tipologie di decorticazione: (a) decorticazione ideale, (b) ipodecorticazione, (c) iperdecorticazione.

Una cattiva configurazione della decorticatrice non consente una corretta separazione della crusca dall’endosperma, riducendo di fatto gli effetti benefici.

Nei casi più gravi, dove la configurazione della decorticatrice è completamente sbagliata, si possono osservare due fenomeni:

  • ipodecorticazione (figura b), in cui la macchina non rimuove tutta la crusca, aumentando la probabilità di inquinare il prodotto con conseguente riduzione della resa;
  • iperdecorticazione (figura c), in cui la macchina, oltre a rimuovere la crusca, rimuove anche una parte dell’endosperma, aumentando la probabilità di trovare chicchi spezzati nella crusca e nel grano in prima rottura, con conseguente riduzione della resa.

Parametri

I parametri della decorticatrice su cui si può intervenire per migliorare le performance sono tantissimi, tuttavia noi ne identifichiamo 4 come maggiormente incidenti sulla resa: (a) potenza istantanea di rotazione della macchina, (b) angolazione dei battitori e distanza dalle mole, (c) tecnologia delle mole, (d) portata della crusca.

Potenza di rotazione

È espressa in kW ed è la quantità di energia fornita alle macchine per poter muovere le mole che grattano il chicco. La quantità di energia fornita alla macchina dipende dal tipo di mole, dal volume di grano lavorato (portata) e dal tipo di grano.

Angolo dei battitori

Il battitore è uno strumento che si contrappone alla mola e serve per evitare che il grano segua una traiettoria perfettamente circolare durante la decorticazione. Il battitore è uno spoiler che rimescola il grano, garantendo una maggiore omogeneità dei chicchi decorticati.

Tecnologia delle mole

Le mole sono pietre abrasive molto dure e tradizionalmente vengono realizzate in Carburo di Silicio, materiale che porta ad un eccessivo riscaldamento del grano decorticato.

Da qualche anno, sul mercato vengono proposte mole diamantate che dovrebbero garantire una maggiore durata rispetto a quelle tradizionali, un minor consumo di energia elettrica ed una diminuzione consistente della temperatura del grano decorticato.

Al momento non esiste nessuno strumento che rende oggettiva la bontà di un materiale rispetto all’altro.

Portata della crusca

Oggi la decorticazione viene normalmente impostata in modo che vari in un range tra l’8-12% di crusca estratta. Questo valore cambia in funzione della macchina installata e dal numero di passaggi.

Set parametri decorticatrice - Caronte Consulting

Parametri maggiormente incidenti nel set-up della decorticatrice: (a) potenza di rotazione della macchina, (b) angolazione dei battitori e relativa distanza dalle mole, (c) tecnologia delle mole, (d) portata della crusca.

Hydra: la soluzione

Sul mercato non esistono strumenti che consentono di individuare il setpoint ottimale per una decorticatrice e mantenerlo costante nel tempo.

Caronte Consulting ha risolto questo problema progettando e realizzando Hydra, un dispositivo innovativo in grado di individuare e correggere in tempo reale il setpoint della macchina.

Il principio su cui si basa Hydra è molto semplice: il dispositivo analizza continuamente lo scarto di decorticazione e modifica i parametri della macchina fino a raggiungere la separazione ottimale tra amido e crusca, creando un effetto domino benefico su tutto il processo molitorio, con conseguente aumento della resa.

Hydra logo brand

Il principio su cui si basa Hydra.

Ceneri e Proteine

La correzione della decorticazione in tempo reale permette di avere costantemente un prodotto finito con ceneri molto basse . In questo modo sarà possibile aggiungere al prodotto finito le farine provenienti dalla lavorazione dello strato aleuronico, il quale ha un’elevata concentrazione di ceneri, ma anche un’elevata concentrazione di proteine.

Scarti

La separazione della crusca dall’endosperma viene perfezionata a tal punto da incrementare la resa. Il corretto dosaggio energetico da parte di Hydra fa ottenere grani decorticati con temperature basse, riduzione al minimo di piccoli frammenti di chicco nello scarto.

Resa

Con Hydra si approfondisce la conoscenza del proprio processo produttivo, i mugnai potranno usare il miglior setpoint e validare in modo oggettivo le modifche apportate all’impianto.

Ciò si traduce in una progressiva stabilizzazione di tutto il processo produttivo e  aumento della resa.

I risultati dell’applicazione di Hydra sono visibili in poche settimane e sono inequivocabili: a parità di mix di grano macinato sarà possibile registrare un aumento medio della resa del 2.7-3%. Tale incremento da la possibilità di poter ammortizzare fin da subito l’investimento, con eccellenti risultati a medio e lungo periodo.

La stabilizzazione delle ceneri nel prodotto finito è la diretta conseguenza di una decorticazione perfettamente equilibrata, con una riduzione importante dei fuori standard.

Riduzione degli scarti di decorticazione, ottimizzazione della separazione di crusca ed endosperma e raffreddamento del grano decorticato.

La calibrazione realtime delle decorticatrici porta ad un aumento di resa oggettivo.

Decorticatrice intelligente

Hydra viene installato in linea con due possibili configurazioni:

  • su ogni singola decorticatrice (soluzione consigliata);
  • su ogni singolo passaggio.

I vari dispositivi Hydra sono collegati tra loro (IoT) comunicando i diversi settaggi in modo da rendere facilmente individuabile la configurazione ottimale per ogni singolo mix di grano lavorato (Industria 4.0).

Installando Hydra su ogni decorticatrice si potrà osservare un fenomeno molto gradevole: ogni singola decorticatrice assumerà un set di parametri deciso, oltre che dal tipo di mix da svestire, anche dalle condizioni fisiche della macchina come il livello di usura delle mole, il tipo di grana delle mole, le imprecisioni nella regolazione dei battitori, ecc.

L’installazione di Hydra su ogni decorticatrice consentirà di avere:

  • una decorticazione finissima e precisa;
  • il massimo incremento della resa;
  • decorticatrici con differente grado di usura delle mole (allungamento della vita delle mole);
  • una diagnostica per la pianificazione delle attività di manutenzione.

Configurazione con Hydra che analizza lo scarto prodotto da una linea di decorticatrici.

Configurazione con Hydra che analizza lo scarto prodotto da ogni decorticatrice (Decorticatrice intelligente).

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