Livre blanc

The crushing of cereal grains has historically been accomplished through pressure and shearing. Approximately 27,000 years ago, grinding stones were first employed for this purpose. Utilizing an oscillating motion of the grinding stone against a stationary surface, the grain trapped in between could be effectively processed. In many subsequent developments, the principle of maintaining one grinding surface stationary while the other moves relative to it was preserved. This is achieved, for example, through a horizontal or vertical pair of disks, a cone with a counterpart, or a roll with an adjacent counter surface. In all these variations, the stationary mating surface doesn‘t actively engage in the grinding process; it primarily absorbs forces without undergoing movement. This paradigm shifted with the advent of roller grinding in the 18th century. The movement of the previously stationary counter surface was recognized to offer several advantages. By configuring it as two parallel, counter-rotating rolls operating at distinct speeds, pressure and shear could be precisely controlled as influential variables, independently and purposefully. This setup enabled enhancements such as increased throughput and desired selective grinding. Thanks to many other parameters, multi-stage, sophisticated grinding processes were developed. From the perspective of machine manufacturers, one aspect of roller grinding stands out: the „overdrive,“ which refers to the coupling of the two roll speeds. The technically straightforward design, consisting of two differently sized intermeshing spur gears at one end of the roll pair, represents an ingenious solution. In the configuration typical for grain roller mills, the slow roll must always be braked to maintain the desired speed ratio. However, if the grinding speed ratio remains constant, the considerable braking force applied to the slow roll can be efficiently transferred back to the fast roll via spur gears. In a typical roll pair, the fast roll is powered by an electric motor, which in turn drives the slow roll through the material in the grinding gap. The overdrive mechanism prevents the slow roll from reaching the speed of the fast roll and redirects the braking power back to the fast roll. Consequently, a significant amount of mechanical power is effectively circulated. Measurements indicate that the braking power on the slow roll is notably high in comparison to the power introduced into the roll assembly. On smooth passages, this braking power typically exceeds the grinding power by a considerable margin. Therefore, it is paramount that this excess power is efficiently transferred back to the fast roll. The rolls become tense due to the ground material and the overdrive. A torque ratio can be calculated from the measured torque on the rolls, which typically falls within a certain range under typical operating conditions for roller mills. The influences on this torque ratio are complex. The braking power is determined by the speed ratio and the above torque ratio: – The lower the speed of the slow roll compared to the fast roll, the lower the required braking power. – The greater the tension between the rolls, the greater the required braking power. Of course, the above does not address the effective grinding power, which is the power converted as the difference between the drive and braking power in the grinding gap. Pressure can be easily varied during operation by means of a variable grinding gap. Conversely, varying shear, generated by altering the speed ratio during operation, comes at a high cost. This can be achieved by feeding back the braking power with associated losses and/or through a technically complex machine design. As a result, the flexibility gained through a variable speed ratio has often been overlooked, optimized only for specific processes and kept constant for the majority of operations.. The comparison of the two passages indicates that the performance of the reduction passage surpasses that of the break passage, despite its lower grinding capacity. Of course, this also applies analogously to less heavily utilized passages. Nowadays, the simplest method to incorporate a variable speed ratio during operation is to equip each roll with its own motor and link the corresponding frequency converters in the intermediate circuit This individual roll drive can be configured as a direct drive or as a remote motor with belt drive. In such a system, the braking power from the generator-driven motor of the slow roll is dissipated from the system and reintroduced via the motor on the fast roll. Consequently, the motor on the fast roll must be chosen considerably larger than in a roll package with a fixed speed ratio. In order to fully utilize the degree of freedom in a roll assembly with a single roll drive, the rated torques or rated power of the components must be sufficiently high. This aspect should not be underestimated. Conversely, there is no need to worry about the generally unknown power flow with fixed overdrive. If the power transmission from the fast roll to the product to the slow roll is high, then the overdrive power is high, resulting in more power being circulated. This does not impact the required drive power and the typical assumptions for power requirements (kW per t/h) used in calculations. However, this is not the case with the single roller drive. The intricate power transmission in the grinding gap directly affects the required drive and braking power and the selection of component sizes, as the power must be entirely extracted and reintroduced electrically into the assembly. Incorrect drive and braking power can result in reduced throughput, the need to decrease grinding work, or the inability to maintain the optimal speed ratio for the process. In a grain mill, there are numerous break and reduction passages where a variable speed ratio during operation may not be beneficial. However, variability can be advantageous for specific passages to enable the production of specialized products. For instance, this could include a grist passage where, in extreme cases, the fluting position (back/back to cutting edge/cutting edge) is changed, or a smooth passage where a notably high shear is desired with a high-speed ratio. Energy efficiency can be achieved through the optimization of the mill diagram and the use of energy-efficient machinery. The recovery of energy, which must first be added to a system, leads to poorer energy efficiency. The power losses are greater with individual roller drive, as energy recovery for this application is not energy efficient. If the variability of the speed ratio is required for the production of special products, this can be easily implemented for selected passages with individually assigned motors. The technical simplicity and high efficiency of the traditional belt drive transmission are advantageous for an energy-efficient roller mill. In combination with modern product level control and feeding, as well as precise adjustment and stability of the grinding gap through robust roll packages, an overall energy-efficient milling process can be achieved. For technical systems, only the required energy in a suitable form should generally be supplied for optimal energy efficiency. The trend towards process optimization with sustainable machines in the milling industry not only saves costs and supports millers in their work. Innovativesolutions optimize energy-efficient and food safe processes and thus the work of the operating personnel.

La numérisation des données et leur mise à disposition pour le traitement électronique des données est une tendance dans l'industrie de la meunerie. Par rapport au traitement analogique, il y a moins de falsifications et les erreurs peuvent être exclues. Dans les processus opérationnels d'un moulin, la numérisation permet une augmentation de l'efficacité et donc une amélioration de sa rentabilité. Les données générées sous forme numérique par des systèmes de pesage innovants et de haute précision permettent également d'optimiser les processus. Par exemple, en mesurant les flux de masse, la densité et l'humidité des flocons d'avoine, les processus de production peuvent être optimisés et automatisés grâce à des systèmes électroniques de traitement des données. Afin d'assurer une qualité constante des produits finis, les paramètres de floconnage et de séchage doivent être surveillés en permanence et, si nécessaire, ajustés. Les données générées sont également utilisées sous forme numérique pour une composition optimale des mélanges de grains et pour la régulation d'une capacité prédéterminée avec des contrôleurs de quantité, améliorant ainsi la précision du dosage. Les mesures de plusieurs composantes de force et les mesures de vibration du système de plaques d'impact permettent d'obtenir une précision maximale grâce au traitement électronique des données. Le cœur des balances, des contrôleurs de débit et des balances de microdosage pour l'industrie meunière est le système de contrôle. Un système de contrôle du pesage à la pointe de la technologie est équipé d'un écran tactile très robuste, convivial et fiable. Des modules de serveur Web pour les solutions en cloud et la maintenance à distance permettent un accès et une utilisation optimaux des données pour le calcul du rendement, la traçabilité des produits et l'inventaire. Les balances peuvent être utilisées de manière autonome ou connectées à un système de contrôle de l'usine et à des systèmes ERP. Les modules de bus de terrain ProfiNet, EtherNet-IP basés sur Ethernet ou Profibus et l'interface RS 485 sont utilisés à cet effet. En cas de panne de courant, les balances se ferment de manière contrôlée et toutes les données sont enregistrées dans le système de commande de la balance. Dans de nombreuses usines, des balances dont les commandes ont 20 à 30 ans sont installées. Les pièces de rechange ne sont souvent plus disponibles et les interfaces sont obsolètes. Les commandes des balances peuvent facilement être remplacées par un système de commande moderne et les données de production peuvent être utilisées de manière optimale. La tendance à l'optimisation des processus avec des systèmes de pesage intelligents dans l'industrie de la meunerie ne permet pas seulement d'économiser des coûts et de soutenir les meuniers. La numérisation et une application judicieuse des possibilités techniques ouvrent de nouvelles possibilités pour la saisie des données et la régulation des processus et facilitent ainsi le travail du personnel d'exploitation.

L'organisation de la stratégie et de la transformation numériques est propre à chaque entreprise du secteur de la meunerie. La condition préalable à une mise en œuvre réussie de la stratégie numérique est une planification détaillée de la feuille de route et des activités nécessaires. Toute stratégie numérique sans opérationnalisation est inefficace. Dans les processus opérationnels d'un moulin, la numérisation permet d'augmenter l'efficacité et donc d'améliorer sa rentabilité. Les informations sont de plus en plus stockées numériquement et mises à disposition pour le traitement électronique des données. Le contrôle interne des processus au moyen de mesures précises du poids a gagné en importance. Les processus de production et la qualité attendue des produits définissent la précision et les paramètres de mesure requis pour la surveillance des processus et l'assurance qualité. Les données générées sous forme numérique avec des systèmes de pesage compatibles IoT sont également adaptées à l'optimisation de la qualité et des processus en ligne. La modernisation des commandes permet la connectivité et prolonge la durée de vie des machines. Les générations de contrôle obsolètes manquent de connectivité à un bus de terrain ou de la possibilité de se connecter à Internet pour profiter de la maintenance à distance et des solutions cloud. Pour une numérisation appropriée, les données doivent être accessibles et librement utilisables. Les solutions de cloud et la télémaintenance permettent un accès et une utilisation optimaux des données pour le contrôle interne des processus et la traçabilité des produits. Les commandes de balances modernes sont équipées d'un module de serveur web et d'un écran tactile, robustes et fiables. L'opérationnalisation de la stratégie numérique dans l'industrie de la meunerie nécessite une connectivité adaptée pour l'IoT, les solutions cloud et la maintenance à distance. Les rétrofits de commande pour les systèmes de pesage prolongent économiquement la durée de vie des machines et permettent aux données numériques d'être librement accessibles pour le traitement électronique des données.

L'eau, le malt et le houblon sont les ingrédients de base de la bière. L'eau est la base, le malt fournit la force et le houblon l'arôme. Le houblon est la plus chère des trois matières premières. Pourquoi le houblon est-il si important dans la bière ? Cet ingrédient apporte un goût épicé-amer, acidulé ou même fruité et a un effet calmant, conservateur et stabilisateur de mousse. Le houblon est une plante grimpante et appartient à un genre végétal de la famille du chanvre. Les plantes femelles portent de précieuses ombelles qui contiennent des résines et des huiles essentielles et confèrent à la bière sa saveur et son bouquet. En Suisse, dans le village d'Appenzell, directement au pied de l'Alpstein, la famille Locher brasse une bière très spéciale. Selon des recettes exactes, avec du houblon et du malt, et l'eau fraîche du légendaire Alpstein, directement à la source. C'est ce qui fait de la bière Appenzeller une bière spéciale et d'un goût incomparable. La cinquième génération de la brasserie familiale crée de nouveaux types de bière. L'esprit d'innovation de cette forge spécialisée est à l'origine de l'énorme variété et de la haute qualité. La bière Appenzeller est exportée, entre autres, en Allemagne, en Angleterre, en Russie, au Canada, à Taiwan, au Japon, aux États-Unis et à Singapour. La start-up SWISCA AG a été fondée à Appenzell en 2018 par des experts expérimentés dans le développement, la conception et la distribution de la transformation des aliments et de la technologie de pesage. L'accent mis sur la qualité et l'innovation est essentiel pour SWISCA AG. Grâce aux meilleures technologies et à des ingénieurs expérimentés, SWISCA AG réalise des développements de produits innovants et des installations de traitement des aliments pour le marché mondial. Pour produire des bières spéciales, la brasserie appenzelloise Locher et SWISCA AG ont développé conjointement un système de pesage innovant pour le dosage exact des granulés de houblon. La constance de la technologie du processus garantit une qualité élevée des variétés de bière innovantes. La combinaison d'un excellent art brassicole et d'une nouvelle technologie de pesage a été rendue possible par la Nouvelle politique régionale de la Confédération suisse, qui encourage les projets renforçant l'innovation, la valeur ajoutée et la compétitivité des régions rurales de Suisse. L'aide financière accordée par le Fonds de développement régional est partagée à parts égales entre la Confédération et le canton. Le projet a permis d'étendre la chaîne de valeur dans le canton d'Appenzell. Les porteurs d'image et les produits de la région perçus positivement renforcent la place économique. Le projet contribue à la promotion des technologies de pointe, à la numérisation et à la garantie d'emplois attractifs.

Le mouillage est un processus de production clé dans un moulin pour favoriser des conditions de broyage uniformes et établir la base de rendements de mouture élevés et constants. Le mouillage du grain présente deux avantages importants : d'une part, la préparation du grain pour des conditions de broyage optimales et, d'autre part, l'ajout d'eau pour un gain commercial. En ajoutant de l'eau au grain et en le tempérant, les couches de son deviennent résistantes et élastiques, l'endosperme est adouci. C'est la condition optimale pour les séparer le plus efficacement possible au cours du processus de broyage. Pour tirer le meilleur parti du processus de mouillage, il est important que l'eau soit répartie aussi uniformément que possible sur la surface du grain, ce qui lui permet de pénétrer uniformément dans l'endosperme dans les bacs de tempérage. Le mouillage est traditionnellement un processus de production à forte intensité d'énergie et est critique en termes d'hygiène et donc de sécurité alimentaire. Outre les aspects technologiques et économiques, l'impact microbiologique a gagné en importance. Les exigences visant à respecter ou à dépasser les normes de sécurité alimentaire sont de plus en plus difficiles à satisfaire. Outre la mesure en ligne du débit de produit, les balances de dosage différentiel sont utilisées en complément d'autres mesures constantes et précises sur le grain, comme l'humidité, la densité et la température. Pour une collecte précise des données sur le grain, nécessaire au processus de mouture, la température, la densité et l'humidité du produit sont nécessaires. La mesure du débit massique et de l'humidité du produit dépend de la densité. Un système de contrôle innovant permet de calibrer facilement le capteur d'humidité capacitif et de le comparer précisément aux valeurs empiriques déterminées en laboratoire. Les balances de dosage différentiel dotées d'un équipement supplémentaire innovant mesurent le débit massique et enregistrent le poids total avec une précision encore plus élevée que les équipements conventionnels. Une technologie de contrôle et des algorithmes de pesage de pointe, traitent la mesure après l'alimentation du dosage, même lorsque la balance est rechargée. Cette mesure d'impact supplémentaire élimine les incertitudes lors du remplissage de la balance et améliore la précision de la mesure. Grâce à cette mesure supplémentaire, le système fonctionne toujours de manière gravimétrique, et l'ouverture du segment de dosage peut être surveillée et réajustée en permanence. Les avantages de la haute précision et du processus continu d'une balance différentielle sont combinés de manière optimale. La précision accrue de la balance est un avantage pour fournir des conditions de mouillage constantes permettant un ajout d'eau très précis. Le régulateur automatique de débit de liquide et la balance de dosage différentiel avec le système de détermination de l'humidité sont adaptés de manière optimale l'un à l'autre pour un ajout exact de la quantité d'eau. La balance de dosage différentiel mesure simultanément le débit du produit et l'humidité. Le système de commande calcule la quantité d'eau nécessaire et commande très précisément le débitmètre de liquide et la balance de dosage. La mesure et le contrôle continus du débit massique, de l'humidité, de la température et le calcul de l'ajout d'eau nécessaire avec un système de pesage multifonctionnel permettent un contrôle efficace du processus. Des vannes de contrôle de haute qualité avec des positionneurs électromoteurs et un stockage d'énergie permettent une large gamme de dosage. La précision de la quantité d'eau dosée est fortement influencée par la qualité et la précision du débitmètre. Un filtre à eau correctement conçu est essentiel pour séparer toute contamination qui pourrait être causée par l'eau. Le contrôleur automatique de débit liquide est également adapté à l'eau chlorée (55°C, 600 ppm) ou à la vapeur. Il est fabriqué dans un design sanitaire et se compose d'acier inoxydable. Il n'est pas nécessaire d'avoir une unité de contrôle électrique supplémentaire pour mesurer le débit d'eau ou le taux d'humidité dans le grain. Le mouillage des grains lors de la mouture est un procédé couramment utilisé. Des taux d'ajout d'eau aussi élevés que 7% sont possibles avec un minimum d'abrasion et de casse du produit. Dans les minoteries, le mouillage du blé est un point de contrôle critique. La plupart des machines de mouillage doivent être nettoyées régulièrement. Une fois la machine arrêtée, les germes et les bactéries se développent. L'impact négatif est visible et provoque généralement une odeur distincte. La croissance attendue des bactéries peut être confirmée par des données de test en laboratoire si nécessaire. À l'intérieur des amortisseurs conventionnels, la saleté d'abrasion et les grains restants doivent être retirés manuellement pour éviter ou limiter la contamination. Si le mouilleur ne fonctionne pas pendant une période prolongée, un risque potentiel de contamination microbiologique du grain qui suit ne peut être exclu. Lorsque ce blé contaminé atteint le moulin, la farine produite à partir de celui-ci présentera également un nombre accru de comptes microbiologiques. Des mouilleurs innovants minimisent le risque de contamination et permettent un nettoyage automatique en place (NEP). Dans certaines situations, on demande un très faible ajout d'eau avec une répartition uniforme sur la surface de l'amande. Cela peut être un véritable défi. Dans ce cas, la machine présentée ci-dessous peut être la bonne solution. L'innovation du mouilleur forme le flux du grain en un rideau au moyen d'un pic de chicane et de lamelles. L'eau ajoutée est pulvérisée en fines gouttes par des buses disposées radialement des deux côtés. Ces gouttelettes entrent en collision avec les grains qui tombent et adhèrent à la surface. Si le processus de production le permet, un cycle de nettoyage automatique est effectué entre les deux. Des buses de rinçage extensibles sont actionnées par le fluide de nettoyage pour un nettoyage optimal de tout l'intérieur. L'évacuation des eaux usées du processus de nettoyage ainsi que l'élimination des résidus collectés sont généralement automatisées. La tendance à l'optimisation des processus grâce à des systèmes intelligents dans l'industrie de la meunerie permet non seulement de réduire les coûts, mais aussi de soutenir les meuniers et d'améliorer leur excellence opérationnelle. Les solutions d'économie d'énergie avec des mesures précises du débit massique, de la densité et de l'humidité, la technologie d'ajout d'eau sanitaire, le processus de mouillage économe en ressources et la technologie de nettoyage en place sont conçus pour amener votre système de conditionnement des grains au niveau supérieur. Cette nouvelle génération de système de gestion de l'humidité est durable, nécessite moins d'équipements et de contrôles d'usine, beaucoup moins d'énergie et constitue une avancée majeure vers le respect ou le dépassement des normes de sécurité alimentaire les plus strictes.

En raison de l'automatisation croissante, de plus en plus de capteurs intelligents sont utilisés pour des applications innovantes dans l'industrie de la meunerie. Un groupe important de capteurs pour le contrôle de processus sont les sondes pour la détection de niveau haut et bas des bacs et silos, la protection contre l'accumulation, la surveillance du débit, la mesure de la portée et le suivi de la position. Les solutions les plus fréquemment installées pour les capteurs de niveau ponctuels sont les indicateurs de niveau rotatifs, les sondes capacitives et les tiges vibrantes dans l'industrie de la meunerie. Les capteurs de niveau rotatifs ont fait leurs preuves pour l'indication de niveau dans les bacs et les silos pour les matériaux granulaires en vrac. Une palette rotative est entraînée en rotation continue par un moteur. Lorsque cette palette entre en contact avec le matériau, la force qui surmonte le couple de rotation de la palette arrête son mouvement circulaire. Le détecteur de niveau détecte l'arrêt de la rotation et envoie un signal au système de contrôle. Un détecteur de niveau rotatif à sécurité intégrée est une solution bien connue pour démarrer ou arrêter un processus critique dans l'industrie céréalière. La mesure de niveau capacitive est une méthode bien établie de mesure des niveaux depuis des décennies. Le produit en vrac provoque un changement de capacité au niveau du capteur, qui est converti en un signal de commutation. Avec l'évolution des caractéristiques du produit, des étalonnages répétitifs de la sonde sont nécessaires et avec les produits à faible densité apparente, aucune détection fiable ne se produit. Les sondes capacitives sont également sensibles aux dépôts de poussière. Dans le cas où des tiges vibrantes sont amenées à la fréquence de résonance par des éléments piézocéramiques, le produit en vrac recouvre la sonde, l'amplitude est amortie et un message est déclenché. Ces sondes peuvent être utilisées dans différentes positions d'installation et sont plus indépendantes des caractéristiques du produit. Les progrès technologiques dans le développement des capteurs progressent. La tendance en matière de mesure de niveau dans les environnements à forte teneur en poussière s'est orientée vers les capteurs sans contact et notamment la mesure de distance par radar. Radar est l'abréviation de "radio detection and ranging" qui signifie "localisation et mesure de distance par radio". Cette technologie est basée sur les ondes électromagnétiques. Un appareil radar émet une onde électromagnétique concentrée, qui est réfléchie par les objets sous forme d'écho, puis évaluée par l'appareil en fonction de différents critères. L'électronique génère une impulsion électromagnétique lorsque l'onde frappe la surface du matériau, une partie de l'énergie est réfléchie. Ce signal dit d'écho est reconnu par le capteur et converti en une indication du niveau de remplissage au moyen d'une mesure du temps de transit. Le temps de transit est la différence de temps entre l'impulsion émise et le signal d'écho reçu. Comme la vitesse de propagation d'une onde électromagnétique dans l'air, le milieu porteur, peut être assimilée à la vitesse de la lumière, cette relation simple peut être utilisée pour calculer la distance à la surface du milieu. Le niveau peut être mesuré avec précision dans les environnements poussiéreux grâce à la technologie radar. La technologie des capteurs radar est capable de fournir des données de distance très précises, nécessaires à la détection d'objets de précision, à la mesure de la distance et aux applications de suivi de position. Une résolution à l'échelle du millimètre peut être obtenue à des fréquences de mise à jour élevées. Cependant, lors de l'intégration de la technologie radar dans la conception de produits intelligents, les développeurs de produits sont généralement contraints de choisir entre une faible consommation d'énergie et une grande précision. L'exigence de précision augmente également avec des niveaux de puissance limités, car cette technologie est avantageuse avec un budget de puissance réduit. SWISCA a développé une solution innovante de mesure de distance pour les applications de meunerie qui combine la précision des méthodes avancées de radar cohérent avec les exigences de puissance plus faibles des systèmes de radar pulsé. Les systèmes radar à impulsions consomment moins d'énergie lorsque l'émetteur est éteint entre les impulsions. Les systèmes radar cohérents conventionnels transmettent une séquence continue d'impulsions et utilisent les mesures de phase précises des signaux de retour. Cela nécessite une consommation d'énergie élevée et, par conséquent, une dissipation de puissance plus importante et des composants électroniques plus grands. Avec sa résolution temporelle à l'échelle de la picoseconde, le capteur SWISCA est capable de mesurer la distance avec une précision millimétrique sur une plage de 100 mm à deux mètres et de l'utiliser en même temps dans des dispositifs à faible puissance. La question du niveau des fréquences se pose toujours avec les appareils de mesure de niveau radar. Alors que les capteurs radar sans contact fonctionnent avec des fréquences élevées allant jusqu'à 130 GHz, la technologie des micro-ondes guidées utilise une fréquence comparativement basse de 1 GHz. En général, on peut dire que les basses fréquences sont nettement moins sensibles aux interférences liées au processus, telles que les accumulations et la poussière. Lors du développement du capteur radar de SWISCA, les développeurs du produit se sont concentrés sur la robustesse et la fiabilité dans les environnements poussiéreux et ont utilisé la gamme de fréquences de 60Hz. La tendance à l'optimisation des processus à l'aide de capteurs intelligents dans l'industrie de la meunerie permet non seulement de nouvelles applications, mais aussi de soutenir les meuniers et d'améliorer leur excellence opérationnelle. Les impulsions électromagnétiques générées électroniquement avec des mesures de phase précises des signaux de retour d'un capteur spécialement développé pour la mesure de niveau dans l'industrie de la meunerie ouvrent de nouvelles possibilités pour améliorer l'excellence opérationnelle. Cette nouvelle génération de capteurs radar est fiable, robuste et insensible à la poussière, ne nécessite pas de recalibrage, atteint une plus grande précision et constitue une avancée majeure pour répondre aux exigences élevées de la mesure du niveau global dans l'industrie de la meunerie.