ホワイトペーパー

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.

データをデジタル化し、電子データ処理に対応させることが、フライス業界のトレンドとなっています。アナログ処理に比べ、エラーや改ざんの発生が少なくなり、あるいはエラーが排除できるようになりました。製粉工場の操業プロセスにおいて、デジタル化は効率の向上を可能にし、その結果、経済的な効率を向上させることができる。革新的な高精度計量システムによってデジタル形式で生成されたデータは、プロセスの最適化にも適しています。 例えば、オート麦フレークのマスフロー、密度、水分を測定することで、電子データ処理システムによる生産工程の最適化・自動化が可能になります。最終製品の品質を一定に保つためには、フレークや乾燥のパラメータを継続的にモニターし、必要に応じて調整する必要があります。また、生成されたデータはデジタル形式で、穀物混合物の最適な組成や、定量コントローラーによる所定の容量の調節に使用され、投与精度を向上させることができます。複数の力成分の測定と衝撃板システムの振動測定は、電子データ処理によって最高の精度を実現します。 粉体工業用スケール、フローコントローラー、マイクロドージングスケールの心臓部は、制御システムです。最新の計量システム制御には、非常に堅牢で使いやすく信頼性の高いタッチスクリーンが装備されています。クラウドソリューションとリモートメンテナンスのためのウェブサーバーモジュールにより、歩留まり計算、製品のトレーサビリティ、在庫管理のための最適なデータアクセスと利用が可能です。秤は自律的に操作することも、工場制御システムやERPシステムに接続することも可能です。イーサネットベースのProfiNetおよびEtherNet/IPフィールドバスモジュール、またはProfibusおよびRS 485インターフェースがこの目的のために使用されます。停電が発生した場合、スケールは制御された方法で閉じられ、すべてのデータはスケール制御システムに保存されます。多くの工場では、20～30年前の制御装置を搭載した秤が設置されています。スペアパーツはもう手に入らないことが多く、インターフェースも時代遅れになっています。秤の制御装置は最新の制御システムに簡単に交換でき、生産データを最適に利用することができます。 製粉業界におけるインテリジェント計量システムによるプロセス最適化の流れは、コスト削減や製粉業者の支援にとどまりません。デジタル化と技術的可能性の賢明な応用は、データ収集とプロセス制御の新たな機会を開き、その結果、操作担当者の作業を容易にする。

デジタル戦略やトランスフォーメーションの編成は、ミル業界の各企業にとって個別的なものです。デジタル戦略を成功させるための前提条件は、ロードマップと必要な活動を詳細に計画することです。運用を伴わないデジタル戦略は、効果がない。工場の業務プロセスにおいて、デジタル化は効率の向上、ひいては収益性の改善を可能にします。情報はますますデジタルに保存され、電子データ処理に利用できるようになってきています。 また、正確な重量測定による内部工程管理も重要視されています。生産工程と期待される製品品質によって、工程監視と品質保証に必要な精度と測定パラメータが定義されます。IoT対応の計量システムでデジタル形式で生成されたデータは、品質やプロセスをオンラインで最適化するのにも適しています。制御装置のレトロフィットは、接続性を可能にし、機械の寿命を延ばします。旧式の制御世代には、フィールドバスへの接続性や、リモートメンテナンスやクラウドソリューションを活用するためのインターネットへの接続機能がありません。適切なデジタル化のためには、データにアクセスでき、自由に使用できることが必要です。クラウドソリューションとリモートメンテナンスは、内部プロセス制御と製品トレーサビリティのための最適なデータアクセスと利用を可能にします。最新のスケールコントロールは、ウェブサーバーモジュールとタッチスクリーンを備え、堅牢で信頼性が高い。 製粉業界におけるデジタル戦略の運用には、IoT、クラウドソリューション、リモートメンテナンスに適したコネクティビティが必要です。計量システム用の制御レトロフィットは、機械の寿命を経済的に延ばし、デジタルデータを電子データ処理に自由にアクセスできるようにします。

水、麦芽、ホップはビールの基本的な材料です。水は基本、麦芽は力強さ、ホップは香りを提供します。ホップは、3つの原料の中で最も高価なものです。なぜ、ビールのホップは重要なのでしょうか？スパイシーな苦味、酸味、あるいはフルーティーな味わいをもたらし、鎮静作用、保存作用、泡の安定化作用がある成分です。ホップは登り植物で、麻科の植物属に属します。雌花には樹脂やエッセンシャルオイルが含まれ、ビールに風味と香りを与える貴重な花托がある。 スイスのアルプス山脈の麓にあるアッペンツェル村では、ロッハー家が特別なビールを造っている。ホップとモルト、そして伝説のアルプシュタインから湧き出る新鮮な水を使い、正確なレシピにしたがって、源泉から直接醸造しています。これがアッペンツェラービールを特別なものにし、まぎれもなく美味しいものにしているのです。家族経営の醸造所の5代目は、新しいタイプのビールを作り出しています。この専門鍛冶屋の革新的な精神が、膨大な種類と高い品質の源なのです。アッペンツェラー・ビールは、ドイツ、イギリス、ロシア、カナダ、台湾、日本、アメリカ、シンガポールなどに輸出されています。スタートアップのSWISCA AGは、食品加工と計量技術の開発、設計、販売における経験豊富な専門家によって2018年にアッペンツェルで設立されました。SWISCA AGにとって、品質とイノベーションへの注力は不可欠です。最高の技術と経験豊富なエンジニアのおかげで、SWISCA AGは世界市場に向けた革新的な製品開発と食品加工工場を実現します。 特別なビールを製造するために、アッペンツェラー醸造所ロッハーとSWISCA AGは共同で、ホップペレットを正確に投与するための革新的な計量システムを開発しました。このプロセス技術の一貫性が、革新的なビール類の高い製品品質を保証しています。優れた醸造技術と新しい計量技術の組み合わせは、スイスの農村地域のイノベーション、付加価値、競争力を強化するプロジェクトを推進するスイス連邦の「新地域政策」によって実現されました。地域開発基金から交付される資金援助は、スイス政府とカントンの間で均等に分配されます。このプロジェクトにより、アッペンツェル州内のバリューチェーンが拡大されました。イメージキャリアや、この地域の製品がポジティブに評価されることで、ビジネス拠点が強化される。このプロジェクトは、最先端技術の推進、デジタル化、魅力的な雇用の確保に貢献しています。

ダンぺニングは、粉砕機における重要な製造工程であり、均一な粉砕条件をサポートし、常に高い粉砕収率を実現するための基礎となるものです。穀物を湿らせることで、2つの重要な利点が生まれます。1つは、穀物を最適な粉砕条件に整えること、もう1つは、商業的利益を得るために水分を加えることです。穀物に水を加えて湿らせることで、ふすまの層は丈夫で弾力性のあるものになり、胚乳はまろやかなものになります。これが、粉砕時に最も効率よく分離させるための最適な状態です。ダンパーイングの効果を最大限に引き出すためには、水が穀粒の表面にできるだけ均一に分布し、テンパリングビンで胚乳に均一に浸透するようにすることが重要である。テンパリングは伝統的にエネルギー集約型の生産工程であり、衛生面、ひいては食品の安全性の観点からも非常に重要である。技術的、経済的な側面に加え、微生物学的な影響も重要視されるようになりました。食品安全基準を満たす、あるいは超えるための要件は、ますます困難になっています。 ディファレンシャルドージングスケールは、オンラインで製品の処理能力を測定する以外に、水分、密度、温度など、穀物に関する他の一定かつ正確な測定にも使用されます。製粉工程に必要な穀物からの正確なデータ収集のためには、製品の温度、密度、製品の水分含有量が必要です。マスフローと製品水分の測定は、密度に依存します。革新的な制御システムにより、静電容量式水分センサーの校正が容易になり、実験室で決定された経験値との正確な比較が可能になります。革新的な追加装置を備えた差動式定量供給スケールは、従来の装置よりもさらに高い精度でマスフローを測定し、総重量を登録します。最先端の制御技術と計量アルゴリズムにより、計量器が補充された場合でも、投与スライドの後に計測を処理します。この衝撃測定の追加により、はかりを補充する際の不確実性を排除し、測定精度をおよそ向上させることができます。この追加測定のおかげで、システムは常に重量測定で動作し、ドージングスライドの開度を連続的にモニターして再調整することができます。ディファレンシャルスケールの高精度と連続処理の利点が、最適に組み合わされています。スケールの精度が向上することで、非常に正確な水の添加を可能にする一貫した減衰条件を提供できる利点があります。 自動液体流量制御装置と水分測定システムを備えた差動式計量器は、水量を正確に添加するために互いに最適にマッチングされています。差動計量器は、製品の流量と水分を同時に測定します。制御システムは必要な水量を計算し、液体フローメーターとドージングスライドを非常に正確に制御します。多機能計量システムによる質量流量、水分、温度の連続測定と制御、必要な水量の算出により、効率的なプロセス制御を実現します。電磁式ポジショナーとエネルギー貯蔵を備えた高品質のコントロールバルブにより、広い投与範囲が可能になります。計量された水の量の精度は、流量計の品質と精度に大きく影響されます。水によって引き起こされる可能性のある汚染を分離するために、正しく設計された水フィルターが不可欠です。自動液体流量コントローラーは、塩素水（55℃、600ppm）や蒸気にも適しており、サニタリーデザインで製造されており、ステンレス鋼で構成されています。穀物中の水流や水分量を測定するために、電気的な制御装置を追加する必要はありません。 製粉における穀物の湿し水は、一般的に使用されているプロセスです。7%という高い加水率で、製品の摩耗や破損を最小限に抑えることが可能です。製粉工場では、小麦のダンプニングは重要な管理ポイントです。ほとんどの湿し機は、定期的に洗浄する必要があります。機械の電源が切れると、雑菌やバクテリアの繁殖が起こります。その悪影響は目に見えるもので、通常、独特の臭いが発生する。予想されるバクテリアの繁殖は、必要に応じてラボラトリーのテストデータで確認することができますので、参考にしてください。従来のダンパー内部では、コンタミネーションを避けるため、または制限するために、摩耗による汚れや残存粒を手作業で取り除く必要があります。ダンパーが長時間作動しない場合、後続の穀物が微生物に汚染される可能性が否定できません。この汚染された小麦が製粉工場に届くと、そこから作られる小麦粉も微生物数が増加することになります。革新的なダンパーは、汚染のリスクを最小限に抑え、自動洗浄（CIP）を可能にします。穀粒の表面に均等に分布するように、ごく少量の水を加えることが要求される状況もあります。これは本当に難しいことです。バッフルスパイクとスラットにより、穀粒の流れをカーテン状にするダンパーを開発しました。添加された水は、両側の放射状に配置されたノズルから細かい水滴に霧化されます。この水滴が落下する穀物に衝突し、表面に付着する。生産工程が許す限り、その間に自動洗浄サイクルが実行されます。伸縮可能な洗浄ノズルは、洗浄媒体によって作動し、内部全体を最適に洗浄します。洗浄工程で発生する排水や、回収した残渣の処理も、通常は自動化されています。 製粉業界におけるインテリジェントシステムによるプロセス最適化のトレンドは、コスト削減だけでなく、製粉業者をサポートし、そのオペレーションの卓越性を向上させます。正確なマスフロー、密度、水分測定、衛生的な水添加技術、資源効率の高いダンピングプロセス、クリーニングインプレイス技術による省エネソリューションは、お客様のGrain conditioning Systemを次のレベルへ導くために設計されています。この次世代の水分管理システムは、持続可能で、必要な機器やプラント制御が少なく、エネルギーが大幅に削減され、最も厳しい食品安全基準を満たし、それを超えるための大きな一歩となるものです。

自動化の進展により、製粉業界では革新的なアプリケーションのために、より多くのインテリジェントセンサーが使用されるようになっています。プロセス制御のための重要なセンサー群は、ビンやサイロの高低レベル検出、アキュムレーション保護、流量監視、レンジ測定、位置追跡のためのプローブです。ポイントレベルセンサーは、回転式レベルインジケータ、キャパシタンスプローブ、振動式ロッドなど、製粉業界で最も頻繁に導入されているソリューションです。回転式レベルセンサーは、粒状バルク材のビンやサイロのポイントレベル表示として実績があります。回転パドルはモーターによって連続的に回転します。このパドルが原料に接触すると、パドルの回転トルクに打ち勝つ力が働き、パドルの円運動が停止します。このとき、レベルスイッチは回転の停止を検知し、制御システムに信号を出します。フェイルセーフの回転式レベルセンサーは、穀物産業において重要なプロセスを開始または停止するためのソリューションとしてよく知られている。静電容量式レベル測定は、何十年も前からレベル測定の方法として確立しています。バルク材はセンサーで静電容量の変化を引き起こし、それがスイッチング信号に変換されます。製品の特性が変化すると、プローブの校正を繰り返す必要があり、嵩密度の低い製品では信頼できる検出ができません。また、静電容量式プローブは、埃の付着に敏感である。ピエゾセラミック素子によって振動するロッドが共振周波数になる場合、バルク材がセンサーを覆い、振幅が減衰し、メッセージがトリガーされます。これらのプローブは、さまざまな設置位置で使用することができ、製品の特性にもより依存しません。センサーの開発における技術的な進歩は進んでいる。粉塵が多い環境でのレベル測定では、非接触センサー、特にレーダーによる距離測定がトレンドになっている。レーダーとは、「radio detection and ranging」の略で、「電波を使った位置・距離測定」という意味です。この技術は、電磁波をベースにしています。レーダー装置は集中的に電磁波を放射し、それが物体で反射してエコーとなり、様々な基準に従って装置で評価されます。電磁波が物質表面に当たると、電子機器が電磁パルスを発生させ、エネルギーの一部が反射される。このいわゆるエコー信号はセンサーによって認識され、トランジットタイムの測定によって充填レベル表示に変換されます。トランジットタイムとは、送信されたパルスと受信したエコー信号の間の時間差のことです。搬送媒体である空気中の電磁波の伝搬速度は光速と等しいので、この単純な関係を用いて媒体表面までの距離を計算することができます。レーダー技術を使えば、埃の多い環境でもレベルを正確に測定することができます。 レーダーベースのセンサー技術は、精密な物体検出、距離測定、位置追跡のアプリケーションに必要な高精度の距離データを提供することができます。高い更新頻度でミリメートル単位の分解能を達成することができます。しかし、レーダー技術をスマート製品の設計に組み込む場合、製品開発者は通常、低消費電力と高精度の間で選択を迫られます。また、この技術は消費電力が少ない方が有利なため、電力レベルが制限されると精度への要求が高まります。SWISCAは、高度なコヒーレントレーダー方式の精度と、パルスレーダーシステムの低消費電力要件を組み合わせた、フライス加工アプリケーション向けの革新的な距離測定ソリューションを開発しました。パルスレーダーシステムでは、パルスとパルスの間で送信機をオフにすることで、より低い消費電力を実現します。従来のコヒーレントレーダーは、連続したパルスを送信し、戻ってくる信号の正確な位相測定を利用します。このため、高い消費電力とそれに伴う高い電力損失、より大きな電子部品が必要となります。ピコ秒スケールの時間分解能を持つSWISCAセンサーは、100mmから2mまでの範囲でミリメートルの精度で距離を測定することができ、同時に低消費電力のデバイスに使用することができます。レーダー式レベル測定装置では、常に周波数のレベルの問題がある。非接触型レーダーセンサーが130GHzまでの高い周波数で動作するのに対し、ガイド付きマイクロ波技術では1GHzという比較にならない低い周波数が使われます。一般的に、低い周波数は、堆積物や埃などのプロセス関連の干渉の影響を著しく受けにくいと言えます。SWISCAのレーダーセンサーを開発する際、製品開発者は埃の多い環境下での堅牢性と信頼性を重視し、60Hzの周波数帯を使用しました。 製粉業界におけるインテリジェントセンサーによるプロセス最適化の流れは、新しいアプリケーションを可能にするだけでなく、製粉業者をサポートし、そのオペレーショナルエクセレンスを向上させます。電子的に生成された電磁パルスと、その信号の正確な位相測定により、製粉業界のレベル測定用に特別に開発されたセンサーは、優れたオペレーションを改善する新しい機会を提供します。この次世代レーダーセンサーは、信頼性が高く、堅牢で埃に強く、再校正が不要で、より高い精度を達成し、製粉業界におけるレベル測定全般に対する高い要求を満たすための大きな前進となるものです。