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Sistemi di pesatura per la torrefazione

Soluzioni per il processo di tostatura e lo stoccaggio del caffè.

Sistemi di pesatura per la torrefazione

Nel settore del caffè, la pesatura è un componente fondamentale.
I sistemi di pesatura sono infatti presenti in tutte le fasi della filiera: dalla coltivazione, alla raccolta del chicco di caffè (caffè verde), passando per la tostaturam fino alla macinazione e al confezionamento.

IMF è un'azienda italiana specializzata nella progettazione e realizzazione di torrefattrici artigianali e industriali e di impianti completi per l'industria del caffè.

In collaborazione con IMF abbiamo realizzato due sistemi di pesatura per due fasi differenti della trasformazione del caffè: la tostatura e lo stoccaggio del caffè macinato.

Indice

1- Monitoraggio del peso su tramoggia di carico e spietratrice di una torrefattrice artigianale.
I sensori monitorano il peso del caffè verde in ingresso e del caffè tostato in uscita, aumentando la qualità del processo e l'efficienza complessiva dell'impianto.

2- Pesatura di silo per lo stoccaggio del caffè macinato.
Controllo del peso del caffè macinato all'interno dei silos di stoccaffio e trasmissione del dato al software di gestione, per migliorare e tenere sotto controllo la tracciabilità del prodotto.

1- Monitoraggio del peso su tramoggia di carico e spietratrice di una torrefattrice artigianale.

L'esigenza

Monitorare il peso del caffè verde in ingresso e del caffè tostato e raffreddato in uscita, per rilevare con precisione il calo del peso dei chicchi durante il processo di tostatura.
Monitorare con precisione questo dato è fondamentale per garantire la ripetibilità del processo e la qualità del prodotto finale.

Durante la tostatura il caffè subisce una significativa perdita di peso a causa di 2 fattori: l'evaporazione dell'acqua contenuta nel chicco verde e la perdita di materiale organico, ossia le pellicole argentate (silver skin) che si distaccano durante il processo. Questo calo, chiamato "calo peso" o "roast loss", varia tipicamente tra il 12% e il 20% del peso iniziale, a seconda della varietà del chicco, dell'origine e del profilo di tostatura.

Il sistema di pesatura deve essere veloce e preciso, ma deve anche occupare poco spazio e integrarsi perfettamente con i software di controllo della produzione sviluppati da IMF.

La nostra soluzione

Per i sistemi di pesatura sulla tramoggia di carico e sulla spietratrice abbiamo utilizzato:

  • 7 celle di carico a flessione FCOL;
  • 2 trasmettitori di peso TLS485;
  • 2 cassette CASTLTAST in policarbonato con tastiera per trasmettitore di peso TLS485.

Come funziona?

Il processo di monitoraggio avviene in due fasi consecutive e le celle di carico sono installate in due punti distinti dell'impianto:

  • 3 a monte della torrefattrice, sulla tramoggia di carico del caffè;
  • 4 a valle del processo, sulla spietratrice, per la fase di tostatura e raffreddamento. 
    Sono posizionate su piastre rialzate e vincolate al telaio con 2 viti M12. Allo stesso tempo, ogni cella di carico è collegata alla spietratrice con una barra filettata.

Le 3 celle sulla tramoggia di carico rilevano il peso del caffè verde in ingresso e trasmettono il dato al TLS485, che a sua volta lo invia al PLC come valore di riferimento iniziale.

I chicchi di caffè vengono poi tostati e raffreddati e arrivano nella spietratrice per la pulizia dalle impurità.

La spietratrice (o "destoner") è una macchina che sfrutta la fluttuazione gravitazionale con una duplice funzione: il trasporto dei chicchi tostati dallo scarico della vasca di raffreddamento a un serbatoio rialzato e, contemporaneamente, la pulizia dalle impurità più pesanti.

Grazie al flusso d'aria generato dalla macchina, i chicchi leggeri si sollevano, mentre la sporcizia, che è più pesante, cade per gravità in un apposito raccoglitore.

Alla fine del processo di pulizia, le 4 celle di carico installate sulla spietratrice rilevano il nuovo peso del prodotto e lo trasferiscono al trasmettitore di peso TLS485 che, a sua volta, invia il dato al PLC controllato dal software di gestione, il quale può così monitorare che la variazione del peso prima e dopo la tostatura rientri nei parametri.

Il software confronta il valore di peso del caffè verde e quello del caffè tostato e calcola la percentuale di calo.

 Il valore aggiunto

  • Le celle di carico FCOL sono compatte e robuste, ideali per pesare con precisione con un'alta rapidità di risposta. Una misurazione rapida e precisa è fondamentale per il controllo della qualità, per la tracciabilità della produzione e per il trasferimento sicuro nello stoccaggio.
  • Il trasmettitore di peso TLS485 applica un filtro digitale che riduce gli effetti delle oscillazioni meccaniche tipiche delle macchine in movimento. Garantisce un dato stabile e preciso anche durante le fasi di carico e scarico.
  • Il trasmettitore di peso TLS485 integra perfettamente le celle di carico con il software di gestione, trasferendo i dati e permettendo di visualizzare il peso rilevato sui dispositivi distanti dalla macchina. Questo trasforma la spietratrice in un punto centrale per il monitoraggio dei dati e aumenta l'efficienza complessiva dell'impianto.
  • Rilevare e monitorare con precisione il calo del peso dovuto alla tostatura, significa controllare che nel processo tutto stia andando nel modo giusto: in base alla varietà il chicco di caffè contiene più o meno acqua e materiale organico, quindi il caso del peso è diverso a seconda della tipologia.

2- Pesatura di silos per lo stoccaggio del caffè macinato.

L'esigenza

Rilevare il peso del caffè macinato contenuto all'interno di ogni silo, per monitorarne la quantità di carico in ingresso e di scarico in uscita.

Il sistema deve operare in un ambiente di lavoro con atmosfera a rischio esplosione classificato ATEX 2-22 e interfacciarsi con l'apposito software di gestione sviluppato da IMF.

La nostra soluzione

Per ogni silo a sezione circolare, abbiamo utilizzato:

  • 3 celle di carico a flessione FCAX500, certificate ATEX;
  • 1 trasmettitore di peso TLM8 Profinet/IO;
  • 1 cassetta CASTLM8I, versione X in acciaio inox AISI 304 certificata ATEX, per trasmettitore di peso TLM8.

Come funziona

Le 3 celle di carico sono installate nella parte bassa del silo e fissate a una struttura di sostegno in acciaio al carbonio.

Le celle di carico rilevano il peso del prodotto all'interno del silo e trasferiscono il dato al trasmettitore di peso TLM8, installato in cassetta CASTLM8I vicino al sistema di pesatura.

Il trasmettitore di peso trasmette il dato tramite bus di campo Profinet/IO al PLC, che si trova molto lontano dal sistema di pesatura. Il PLC si interfaccia poi con il software gestionale che registra il dato per tenere traccia di tutti i movimenti del prodotto in ingresso e in uscita.

Il valore aggiunto

  • Le celle di carico FCAX, integrate nel software di gestione, sono un'ottima alternativa all'installazione di più sensori di livello rotativi per l'avvio e lo stop del carico del prodotto: il sensore rotativo indica infatti solo il livello fisico di riempimento del silo, mentre la cella di carico ne monitora costantemente il peso.
  • Il trasmettitore di peso TLM8 ha la diagnostica integrata: monitora lo stato di collegamento per ogni singolo canale e rileva eventuali malfunzionamenti, errori o guasti sulle celle di carico.
    Le operazioni di controllo e gestione del processo sono facilitate.
  • Il sistema integra perfettamente le funzioni della pesatura nella logica del software sviluppato da IMF e controllato da PLC.
  • I dati delle pesate registrati, permettono di migliorare la tracciabilità del prodotto, così da individuare tempestivamente eventuali problemi, garantirne la qualità e ottimizzare la logistica.

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