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Wägesysteme für die Kaffeerösterei

Lösungen für den Röstprozess und die Lagerung der Kaffee.

Wägesysteme für die Kaffeerösterei

In der Kaffeeindustrie ist das Wiegen ein wesentlicher Bestandteil.
Wägesysteme sind in allen Phasen der Lieferkette präsent: vom Anbau über die Ernte der Kaffeebohne (grüner Kaffee), über das Rösten bis hin zum Mahlen und Verpacken.

IMF ist ein italienisches Unternehmen, das sich auf die Planung und Herstellung von handwerklichen und industriellen Röstern sowie kompletten Systemen für die Kaffeeindustrie spezialisiert hat.

In Zusammenarbeit mit IMF haben wir zwei Wägesysteme für zwei verschiedene Phasen der Kaffeeverarbeitung entwickelt: Rösten und Lagerung des gemahlenen Kaffees.

Inhalt

1- Gewichtsüberwachung am Ladetrichter und Entsteiner einer handwerklichen Röstmachine.
Die Sensoren überwachen das Gewicht des grünen Kaffees im Eingang und des gerösteten Kaffees im Ausgang, was die Prozessqualität und die Gesamteffizienz der Anlage erhöht.

2- Wiegen von Silos zur Lagerung von gemahlenem Kaffee.
Gewichtskontrolle des gemahlenen Kaffees in den Lagersilos und Übertragung der Daten an die Verwaltungssoftware, um die Rückverfolgbarkeit des Produkts zu verbessern und zu kontrollieren.

1- Gewichtsüberwachung am Ladetrichter und Entsteiner einer handwerklichen Röstmachine.

 Die Anforderung

Gewichtsüberwachung des grünen Kaffees im Eingang und des gerösteten und abgekühlten Kaffees im Ausgang, um den Gewichtsverlust der Bohnen während des Röstprozesses genau zu erfassen. 
Die genaue Überwachung dieser Daten ist entscheidend, um die Wiederholbarkeit des Prozesses und die Qualität des Endprodukts zu garantieren.

Während des Röstens verliert Kaffee aufgrund von zwei Faktoren erheblich an Gewicht: durch Verdunstung des in der grünen Bohne enthaltenen Wassers und den Verlust von organischem Material, d. h. der Silberhäuchten (silver skin), die während des Prozesses abgesprengt werden. Dieser „Gewichtsverlust“ oder „roast loss“ variiert typischerweise zwischen 12 % und 20 % des Anfangsgewichts, abhängig von Bohnensorte, Herkunft und Röstprofil.

Das Wägesystem muss schnell und präzise sein, aber auch wenig Platz einnehmen und sich perfekt in die von IMF entwickelte Produktionssteuerungssoftware integrieren.

Unsere Lösung

Für die Wägesysteme am Ladetrichter und Entsteiner haben wir verwendet:

7 Biegestab-Wägezellen FCOL;

2 Wägetransmitter TLS485;

2 Gehäuse CASTLTAST aus Polycarbonat mit Tastatur für Wägetransmitter TLS485.

Wie funktioniert das?

Der Überwachungsprozess erfolgt in zwei aufeinanderfolgenden Phasen und die Wägezellen werden an zwei unterschiedlichen Punkten der Anlage installiert:

  • 3 vor dem Röster, auf dem Ladetrichter des Kaffees;
  • 4 hinter dem Prozess, auf dem Entsteiner, für die Röst- und Abkühlphase.
    Sie sind auf erhöhten Platten positioniert und mit 2 M12-Schrauben am Rahmen befestigt. Gleichzeitig ist jede Wägezelle mit einer Gewindestange mit dem Entsteiner verbunden.

Die drei Zellen am Ladetrichter erfassen das Gewicht des grünen Kaffees im Eingang und senden die Daten als anfänglichen Referenzwert an die SPS.

Die Kaffeebohnen werdenn dann geröstet, abgekühlt und gelangen in den Entsteiner zur Entfernung von Verunreinigungen.

Der Entsteiner (oder „Destoner“) ist eine Maschine, die das Prinzip der Schwerkraft mit einer doppelten Funktion ausnutzt: Den Transport der gerösteten Bohnen vom Auslass der Kühlwanne in einen erhöhten Behälter und die gleichzeitige Entfernung der gröbsten Verunreinigungen.

Dank des von der Maschine erzeugten Luftstroms werden die leichten Bohnen angehoben, während die schwereren Fremdkörper durch Schwerkraft in einen Sammelbehälter fallen.

Am Ende des Reinigungsprozesses erkennen die vier am Entsteiner installierten Wägezellen das neue Gewicht des Produkts und übertragen es an den Wägetransmitter TLS485, der wiederum die Daten an die von der Verwaltungssoftware gesteuerte SPS sendet, die so überwachen kann, ob die Gewichtsänderung vor und nach dem Rösten innerhalb der Parameter liegt.

Die Software vergleicht den Gewichtswert des grünen Kaffees mit dem des gerösteten Kaffees und berechnet den prozentualen Gewichtsverlust.

Der Mehrwert

  • Die Wägezellen FCOL sind kompakt und robust, ideal zum präzisen Wiegen und mit schneller Reaktionszeit. Schnelle und präzise Messungen sind entscheidend für Qualitätskontrolle, Produktionsrückverfolgbarkeit und sichere Übertragung in die Lagerung.
  • Der Wägetransmitter TLS485 verwendet einen digitalen Filter, der die Auswirkungen mechanischer Schwingungen reduziert, die für bewegliche Machinen typisch sind. Er garantiert auch beim Laden und Entladen stabile und präzise Daten.
  • Der Wägetransmitter TLS485 integriert die Wägezellen perfekt in die Verwaltungssoftware, übeträgt Daten und ermöglicht die Anzeige des erfassten Gewichts auf entfernt von der Maschine befindlichen Geräten. Dadurch wird der Entsteiner zu einem zentralen Punkt für die Datenüberwachung und erhöht die Gesamteffizienz der Anlage.
  • Durch die genaue Erfassung und Überwachung des Gewichtsverlusts beim Rösten wird der richtige Ablauf des gesamten Prozesses überprüft: Je nach Sorte enthält die Kaffeebohne mehr oder weniger Wasser und organisches Material, sodass der Gewichtsverlust je nach Art unterchiedlich ist.

2- Wiegen von Silos zur Lagerung von gemahlenem Kaffee.

Die Anforderung

Gewichtserfassung des in jedem Silo enthaltenen gemahlenen Kaffees, um die Menge der Beladung im Eingang und Entladung im Ausgang zu überwachen.

Das System muss in einer Arbeitsumgebung mit explosionsgefährdeter Umgebung gemäß ATEX 2-22 betrieben und mit der von IMF entwickelten Verwaltungssoftware verbunden werden.

Unsere Lösung

Für jede runde Silo haben wir verwendet:

  • 3 Biegestab-Wägezellen FCAX 500, ATEX-zertifiziert;
  • 1 Wägetransmitter TLM8 Profinet/IO;
  • 1 Gehäuse CASTLM8I, X-Version aus Edelstahl AISI 304 ATEX-zertifiziert, für Wägetransmitter TLM8.

Wie funktionierd das?

Die 3 Wägezellen sind im unteren Teil des Silos installiert und an einer Tragstruktur aus Carbonstahl befestigt.

Die Wägezellen erfassen das Gewicht des Produkts im Silo und übertragen die Daten an den TLM8 Wägetransmitter, der im Gehäuse CASTLM8I in der Nähe des Wägesystems installiert ist.

Der Wägetransmitter überträgt die Daten über den Profinet/IO-Feldbus an die SPS, die sich in großer Entfernung von Wägesystem befindet. Die SPS verbindet sich dann mit der Verwaltungssoftware, die die Daten aufzeichnet, um alle Produktbewegungen im Ein- und Ausgang zu vervolgen.

Der Mehrwert

  • Die in die Verwaltungssoftware integrierten Wägezellen FCAX sind eine ausgezeichnete Alternative zur Installation mehrerer Drehflügel-Füllstandsmelder zum Starten und Stoppen der Produktzuführung: Der Drehflügelmelder zeigt nur den physischen Füllstand im Silo an, während die Wägezelle sein Gewicht kontinuierlich überwacht.
  • Der Wägetransmitter TLM8 verfügt über eine integrierte Diagnosefunktion: Er überwacht den Verbindungsstatus jedes einzelnen Kanals und erkennt Fehlfunktionen, Fehler oder Störungen der Wägezellen. Prozesskontrolle und -steuerung werden erleichtert.
  • Das System integriert die Wägefunktionen perfekt in die Logik der von IMF entwickelten und mit SPS gesteuerten Software.
  • Die aufgezeichneten Wägedaten ermöglichen eine bessere Rückverfolgbarkeit des Produkts, um Probleme schnell zu erkennen, die Qualität zu garantieren und die Logistik zu optimieren.

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