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Systèmes de pesage pour la torréfaction

Solutions pour le processus de torréfaction et le stockage du café.

Systèmes de pesage pour la torréfaction

Dans le secteur du café, le pesage est une composante fondamentale. 
Les systèmes de pesage sont en effet présents dans toutes les phases de la chaîne d'approvisionnement : de la culture à la récolte du grain de café (café vert), en passant par la torréfacion, jusqu'à la mouture et au conditionnement. 

IMF est une société italienne spécialisée dans la conception et la réalisation de torréfacteurs artisanaux et industriels et d'installations complètes pour l'industrie du café.

En collaboration avec IMF, nous avons réalisé deux systèmes de pesage pour deux phases différentes de la transformation du café : la torréfaction e le stockage du café moulu.

Sommaire

1- Contrôle du poids sur trémie de chargement et épierreur d'un torréfacteur artisnal.
Les capteurs contrôlent le poids du café vert en entrée et de café torréfié en sortie, augmentant ainsi la qualité du processus et l'efficacité globale de l'installation.

2- Pesage de silos pour le stockage du café moulu.
Contrôle du poids du café moulu dans des silos de stockage et transmission des données vers le logiciel de gestion afin d'optimiser et de maîtriser la traçabilité du produit.

1- Contrôle du poids sur trémie de chargement et épierreur d'un torréfacteur artisanal. 

L'exigence

Contrôler le poids du café vert en entrée et du café torréfié et refroidi en sortie, pour mesurer avec précision la perte de masse des grains durant le processus de torréfaction. 
Contrôler avec précision cette donnée est fondamental pour garantir la répétabilité du processus et la qualité du produit final.

Pendant la torréfaction, le café perd une part importante de sa masse en raison de 2 facteurs : l'évaportation de l'eau que le grain vert contient et la perte de matière oraganique, à savoir les pellicules argentées (silver skin) qui si détachent derant le processus. Cette perte, dite « perte de masse » ou « roast loss », est généralement comprise entre 12 % et 20 % du poids initial, selon la varété du café, son origine et le profil de torréfaction.

Le sytéme de pesage doit être rapide et précis, mais il doit également occuper peu de place et s'intégrer parfaitement aux logiciels de contrôle de la production développés par IMF.

Notre solution

Pour les systèmes de pesage sur la trémie de chargement et sur l'épierreur, nous avons utilisé :

7 capteur de pesage à flexion FCOL ;

2 transmetteurs de poids TLS485 ;

2 boîtes CASTLTAST en polycarbonate avec clavier pour transmetteur de poids TLS485.

Comment ça marche ?

Le processus de contrôle se déroule en deux étapes successives et les capteurs de pesage sont installés à deux endroits distincts de l'installation :

  • 3 en amont du torréfacteur, sur la trémie de chargement du café ;
  • 4 en aval du processus, sur l'épierreur, pour la phase de torréfaction et de refroidissement. 
    Ces capteurs sont positionnés sur des plaques surélevées et fixés au châssis à l'aide de 2 vis M12. Chaque capteur de pesage est également connecté à l'épierreur par une tige filetée.

Les 3 capteurs sur la trémie de chargement détectent le poids du café vert en entrée et transmettent la donnée à l'API comme valeur de réferénce initiale.

Les grains de café sont ensuite torréfiés, refroidis, puis acheminés vers l'éperrieur pour être débarassés des impuretés.

L'épierreur (ou « destoner ») assure une double fonction grâce au principe de séparation gravimétrique : il transporte les grains torréfiés de la sortie de la cuve de refroidissement vers un réservoir surélevé tout en éliminant simultanément les impurités lourdes.

Grâce au flux d'air généré par la machine, les grains les plus légers sont soulevés, tandis que les impuretés, plus lourdes, tombent par gravité dans un collecteur prévu à cet effet.

Au terme du processus de nettoyage, les 4 capteurs de pesage installés sur l'épierreur détectent le nouveau poids du produit et transmettent la valeur au transmetteur de poids TLS485 qui, à son tour, envoie cette donnée à l'API contrôlé par le logiciel de gestion, qui peut ainsi contrôler que la variation du poids avant et après la torréfaction est conforme aux paramètres définis.

Le logiciel compare les valeurs de poids du café vert et du café torréfié, puis calcule le pourcentage de perte de masse.

Le valeur ajoutée

  • Les capteurs de pesage FCOL sont compacts et robustes, conçus pour assurer un pesage de haute précision avec un temps de réponse très rapide. Un mesurage rapide et précis est fondamental pour le contrôle de la qualité, la traçabilité de la production et le transfert sécurisé vers la zone de stockage.
  • Le transmetteur de poids TLS485 est doté d'un filtre numérique qui réduit les effets des oscillations mécaniques typiques des machines en mouvement. Il garantit une valeur de mesure stable et précise, même pendant les phases de chargement et de déchargement.
  • Le transmetteur de poids TLS485 intègre parfaitement les capteurs de pesage au logiciel de gestion, assurant ainsi le transfert des données et la visualisation du poids mesuré sur les dispositifs distants de la machine. Cette caractéristique fait de l'épierreur un point central pour le suivi des données et contribue à améliorer l'efficacité globale de l'installation.
  • Mesurer et contrôler avec précision la perte de masse due à la torréfaction permet de vérifier que le processus se déroule correctement. Selon la variété, le grain de café contient des quantités variables d'eau et de matière organique, raison pour laquelle la perte de masse diffère d'un type de café à l'autre.

2- Pesage de silos pour le stockage du café moulu.

L'exigence

 Détecter le poids du café moulu présent dans chaque silo permet de contrôler les quantités entrantes et sortantes.

Le système doit fonctionner dans un environnement de travail présentant une atmosphère explosive classée ATEX 2-22 et s'interfacer avec le logiciel de gestion spécifique développé par IMF.

 Notre solution

 Pour chaque silo à section circulaire, nous avons utilisé :

  • 3 capteurs de pesage à flexion FCAX 500, certifiés ATEX ;
  • 1 transmetteur de poids TLM8 Profinet/IO ;
  • 1 boîtier CASTLM8I, version X en acier inox AISI 304 certifié ATEX, pour transmetteur de poids TLM8.

 Comment ça marche ?

 Les 3 capteurs de pesage sont installés dans la partie inférieure du silo et fixés à une structure de support en acier au carbone.

Les capteurs de pesage détectent le poids du produit à l'intérieur du silo et transfèrent la donnée au transmetteur de poids TLM8, installé dans un boîtier CASTLM8I près du système de pesage.

Le transmetteur de poids transmet la donnée via le bus de terrain Profinet/IO à l'API situé à une grande distance du système de pesage. L'API s'interface ensuite avec le logiciel de gestion qui enregistre la donnée pour assurer la traçabilité de tous les mouvements du produit, en entrée comme en sortie.

 La valeur ajoutée

  • Les capteurs de pesage FCAX, intégrés au logiciel de gestion, représentent une excellente alternative à l'installation de plusieurs détecteurs de niveau rotatifs pour piloter le démarrage et l'arrêt du chargement du produit : le détecteur rotatif n'indique en effet que le niveau physique de remplissage du silo, tandis que le capteur de pesage en contrôle constamment le poids.
  • Le transmetteur de poids TLM8 est doté du diagnostic intégré : cette fonction permet de contrôler l'état de connexion pour chaque canal et de détecter tout éventuel dysfonctionnement, erreur ou panne au niveau des capteurs de pesage. Les opérations de contrôle et de gestion du processus sont ainsi facilitées.
  • Le sytème intègre parfaitement les fonctions de pesage dans la logique du logiciel développé par IMF et contrôlé par API.
  • Les données de pesée enregistrées permettent d'améliorer la traçabilité du produit, afin d'identifier rapidement d'éventuels problèmes, de garantir sa qualité et d'optimiser la logistique.

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