IT201700021148A1 - Laminatoio per macinazione con rulli in pietra ricostruita - Google Patents

Description

Titolo

LAMINATOIO PER MACINAZIONE CON RULLI IN PIETRA RICOSTRUITA

Campo della tecnica

La presente invenzione industriale riguarda un nuovo tipo di mulino per la macinazione del frumento, il processo di macinazione utilizzante tale mulino e la farina ottenuta per mezzo di detto processo.

Come è ampiamente noto da sempre l’uomo ha macinato il grano (o frumento) per ottenere, secondo modalità che si sono evolute nel corso dei secoli, farina da impiegare nella panificazione ed in attività analoghe.

La composizione del frumento

Prima di descrivere le principali tipologie di macchine note allo stato dell’arte per la macinazione del frumento, è opportuno ricordare alcune nozioni ben note, relative alla composizione del frumento. Il chicco di frumento è composto essenzialmente da tre parti:

la crusca (il 14% del peso del chicco), è costituita prevalentemente di cellulosa ma anche di vitamine e sali minerali. In essa è presente l’acido fitico, molto importante per il nostro metabolismo. I suoi strati più profondi (tegumento interno e strato aleuronico) sono la parte del chicco più ricca, in percentuale, di proteine e sali minerali.

l’endosperma o albume (85% del peso), contiene principalmente carboidrati, poche proteine e in minima parte vitamine e sali minerali. Dal punto di vista dell’apporto calorico è la parte più importante del chicco.

il germe (1-2% del peso), che è ricchissimo di grassi e vitamine.

Dal punto di vista della distribuzione del glutine, è noto che il contenuto di glutine nel chicco di grano è maggiore verso gli strati periferici, mentre la parte interna è composta prevalentemente d’amido. Nello strato più interno troviamo il 7,4 % di glutine, nel secondo strato 8,6%, nel terzo 9,5%, nel quarto il 13,9% mentre nel quinto, quello più esterno, il 16,5%.

Il processo di macinazione

Com’è noto la finalità della macinazione consiste nella trasformazione delle cariossidi dei cereali in sfarinati e permette di separare l’endosperma dalle parti tegumentali e dal germe.

I moderni processi di macinazione a cilindri comportano una serie combinata di azioni che includono:

- l’apertura/rottura della cariosside,

- il distacco dell’endosperma amilifero dalla crusca (pericarpo), dallo strato aleuronico e dal germe,

- la riduzione della granulometria dell’endosperma a valori inferiori a 120-200 μm per la farina e a 500 μm per la semola, attraverso una serie di passaggi attraverso i cilindri dei laminatoi.

Al fine di ottenere sfarinati della granulometria desiderata, i vari passaggi attraverso i cilindri dei laminatoi (ove avviene la rottura della cariosside ed il distacco dell’endosperma) sono intervallati da operazioni di separazione (o setacciatura) degli sfarinati eseguite nei plansichter e nelle semolatrici.

Al fine di assicurare che la maggior parte dell’endosperma sia convertito in farina o semola e che la maggior parte dei tegumenti/pericarpo sia separata e rimossa come sottoprodotto, il frumento può passare diverse decine di volte (tipicamente circa 40) tra i rulli del laminatoio, regolati a distanza via via decrescente, con una operazione di setacciatura tra ciascun passaggio ed il successivo.

Gli attuali sfarinati ottenuti dalla macinazione del frumento sono farine di grano tenero e semola di grano duro, e consistono di endosperma amilifero il più possibile liberato da parti cruscali, strato aleuronico e germe.

Il grado di separazione delle farine e della semola è misurato attraverso il tenore di ceneri (sostanze minerali), che decresce con l’aumentare del grado di separazione.

Naturalmente maggiore è il grado di separazione degli sfarinati più elevate saranno le proporzioni di cariosside eliminate con i sottoprodotti e più basse risulteranno le rese di macinazione. Al contrario, le rese incrementeranno con il diminuire dell’intensità di separazione.

Stato dell’arte delle macchine impiegate nella macinazione

Le due tipologie di macchine comunemente impiegate nella macinazione sono i “Molini a pietra” ed i “laminatoi a rulli”. Questi ultimi in particolare sono utilizzati nei moderni processi di macinazione industriale, mentre i mulini a pietra erano tradizionalmente utilizzati prima dell’avvento dei laminatoi, e sono oggi utilizzati, a causa della loro bassa produttività, quasi esclusivamente in piccole lavorazioni artigianali.

Un disegno schematico del principio di funzionamento dei mulini a pietra è mostrato in figura 1; una vista delle macine con evidenza delle scanalature è mostrata in figura 2.

Il mulino a pietra odierno si presenta come un cilindro, in acciaio nella parte interna, che avvolge due ruote in pietra (macine) tra loro sovrapposte e disposte con asse verticale. Il grano entra da un’apertura nella parte superiore del cilindro attraverso una tramoggia che funge anche da contenitore per i chicchi.

Nei mulini a pietra, come detto, gli elementi macinanti sono due macine (o ruote in pietra molare), il cui diametro esterno è compreso, tipicamente, tra i 600 ed i 1200 mm.

Le due macine sono sovrapposte, e configurate per ruotare intorno ad un asse verticale. Quella superiore ruota ed è dotata di un foro centrale per l'ingresso del prodotto da macinare, mentre quella inferiore non gira. La distanza fra le macine è regolabile, e questo consente di determinare la granulometria del macinato.

I solchi scavati nelle macine permettono di trasportare il grano dalla parte centrale, dove il chicco viene rotto, alla parte più esterna; grazie alla forza della rotazione lo sfarinato viene progressivamente espulso dai margini della macina, per poi passare attraverso un setaccio, detto buratto, che separa la farina dalla crusca. Il tipo di pietra utilizzata è importante: famosa è la pietra naturale Le Fertè-sous-Jouarre, pregiata e robusta selce proveniente dal dipartimento della Senna in Francia, ma oggigiorno le macine dei moderni mulini a pietra sono solitamente costituite da un impasto di più materiali, come selce, magnesite e smeriglio.

Vantaggi e limiti della macinazione a pietra

La principale caratteristica della macinazione a pietra è quella di macinare l’intero chicco del grano con una bassa velocità di lavorazione, senza intaccarne le proprietà lipido-vitaminiche. Inoltre macinando l’intero chicco del grano si preserva anche il germe che si trova nella parte esterna. Il germe del grano contiene sostanze nutritive particolarmente preziose come vitamine del gruppo E e del gruppo B, sali minerali come fosforo, potassio e magnesio, fibre e antiossidanti che con il processo di separazione industriale andrebbero inevitabilmente perduti.

La macinazione a pietra consente la produzione di sfarinati a granulometria irregolare, con una più elevata presenza di crusche e la totale conservazione del germe dei grani moliti. Ciò assicura una migliore conservazione delle caratteristiche organolettiche, oltre che del sapore proprio del grano.

Per contro, tuttavia, la macinazione a pietra sconta alcuni limiti che ne hanno determinato l’abbandono, per la produzione industriale di massa, in favore dei laminatoi ad assi orizzontali.

La macinazione a pietra, in virtù della concezione dei molini, consente di avere esclusivamente rese orarie ridotte, non compatibili con le quantità di frumento che vengono trattate nei moderni stabilimenti. Inoltre, in virtù della loro disposizione (sovrapposte e rotanti intorno ad un asse verticale), le macine presentano una maggiore superficie sottoposta a sfregamento e possono consumarsi, strusciando l’una contro l’altra, rilasciando nel tempo quantità di polveri minerali che vanno ad aggiungersi alla farina e non sono più separabili da questa.

I laminatoi ad assi orizzontali

Gli odierni laminatoi sono stati introdotti alla fine del XIX secolo, ed unitamente alla comparsa dei plansichter, delle semolatrici e del trasporto pneumatico hanno rivoluzionato il processo di macinazione, consentendo di incrementare significativamente la capacità produttiva delle macchine.

I laminatoi (o molini a rulli) sono caratterizzati da rulli ad asse orizzontale controrotanti, quasi sempre aventi velocità differenziate, e configurati in modo che la luce tra le superfici esterne dei rulli sia registrabile. Questi rulli sono comunemente in ghisa speciale temprata, con superficie esterna liscia o rigata. Il grano viene macinato passando attraverso una coppia di rulli del laminatoio, e viene successivamente setacciato, separando le parti di endosperma dalla crusca.

La porzione di grano macinato che non passa dal setaccio viene inviata ad una nuova macinazione, in un successivo stadio in cui la luce tra i rulli è regolata ad un valore inferiore.

Tipicamente i rulli di un laminatoio girano alla velocità di 300-400 giri il minuto, contro gli 80-100 dei vecchi mulini con macina a pietra. Questo, unito al fatto che è possibile sfruttare l’intera superficie laterale dei rulli per la lavorazione, permette di lavorare maggiori quantità di grano ma ha il difetto di impoverire gli sfarinati di vitamine e proteine a causa dell’eccessivo grado di separazione tra endosperma e crusca

Problema tecnico e scopo dell’invenzione

Il problema tecnico affrontato e risolto dalla presente invenzione è pertanto quello di fornire un nuovo molino che unisca i vantaggi delle macchine tradizionali (molini in pietra) e delle odierne macchine a rulli, superandone gli svantaggi.

In particolare la presente invenzione intende fornire un molino che consenta di ottenere farina di qualità analoga a quella ottenuta mediante la macinazione a pietra, ma con produzioni orarie maggiori.

Secondo ancora un ulteriore scopo la presente invenzione intende fornire un laminatoio a rulli orizzontali dotato di almeno una coppia di rulli la cui superficie esterna è in materiale siliceo. Il laminatoio secondo la presente invenzione è inoltre, per le sue modalità costruttive, facilmente integrabile all’interno dei moderni processi industriali.

Da ultimo la presente invenzione intende fornire un processo di macinazione che faccia uso di tale laminatoio.

Soluzione

Il trovato oggetto della presente invenzione realizza gli scopi prefissati in quanto trattasi di un laminatoio a rulli per la macinazione del grano caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una coppia di rulli controrotanti ad asse orizzontale la cui superficie esterna è in materiale siliceo.

La presente invenzione fornisce inoltre un processo di macinazione del grano in cui il grano viene lavorato, alternativamente, in uno o più stadi di frantumazione in laminatoi ad asse orizzontale intervallati da almeno uno stadio di separazione della crusca dall’endosperma, caratterizzato dal fatto che almeno uno di detti stadi di frantumazione avviene in un laminatoio a rulli comprendente almeno una coppia di rulli controrotanti ad asse orizzontale la cui superficie esterna è in materiale siliceo.

Disegni

In Figura 1 è mostrato un modo di realizzazione noto allo stato dell’arte di un mulino a pietra; in figura 2 sono mostrate due viste di due macine in pietra utilizzabili nei mulini a pietra noti allo stato dell’arte; in figura 3 è mostrata una vista in sezione di un laminatoio a rulli orizzontali; in figura 4 e 5 sono mostrate due viste di un rullo da utilizzarsi con un laminatoio secondo la presente invenzione.

Descrizione DETTAGLIATA

Come mostrato in figura 3, un laminatoio (1) comprende almeno una coppia di rulli controrotanti, ad asse orizzontale. Nell’esempio mostrato in figura 3 sono presenti una prima (20, 21) ed una seconda (30, 31) coppia di rulli.

Il grano (2) viene alimentato in una tramoggia (10) dalla quale, attraverso dei rulli distributori (32, 22) viene alimentato in ingresso alle coppie di rulli controrotanti (20,21,30,31). La luce tra i rulli, regolabile per mezzo di un meccanismo non mostrato in figura, è più piccola delle dimensioni dei chicchi di grano alimentati e, pertanto, gli stessi vengono frantumati dall’azione dei rulli controrotanti. Al fine di migliorare l’azione di macinazione, la velocità dei due rulli non è uguale, in modo che il grano oltre che una azione di compressione subisca anche una azione di sfregamento.

Il grano lavorato (3) viene quindi scaricato nella parte bassa della macchina, ove sono ubicate delle aperture (40) di scarico, collegabili per mezzo di opportuni sistemi di trasporto pneumatico, al resto dell’impianto di macinazione.

In un tipico layout di un impianto di macinazione infatti, il grano macinato viene inviato a successivi stadi di macinazione (fino a 40), in cui viene lavorato da rulli controrotanti con luce inferiore a quella dello stadio precedente. Dopo ogni stadio di laminazione (o dopo più stadi, a seconda della configurazione e delle esigenze di impianto) è presente uno stadio di separazione, in cui un setaccio separa la parte grano che ha raggiunto una granulometria idonea alla commercializzazione dalla parte di grano che deve ancora essere macinata.

Nel processo secondo la presente invenzione, almeno il primo stadio del processo di macinazione viene eseguito per mezzo di un laminatoio avente rulli del tipo mostrato schematicamente nelle figure 4 e 5, e di seguito descritto.

In figura 4 è mostrato un rullo cilindrico internamente cavo (30), che è mostrato assemblato, in figura 5, su un albero (5) funzionale al montaggio del rullo in un laminatoio del tipo appena descritto.

Il rullo cilindrico (30) è configurato in modo da avere almeno la superficie esterna (301) realizzata in materiale siliceo ricostruito.

Secondo un primo modo di realizzazione il rullo cilindrico (30) è interamente realizzato in materiale siliceo ricostruito; secondo un ulteriore modo di realizzazione il rullo (30) è realizzato in ghisa, acciaio o altro materiale e successivamente rivestito di materiale siliceo ricostruito.

Si intende qui per materiale siliceo riscostruito un materiale ottenuto mediante miscelazione di inerti minerali in un legante (resina o cemento).

Preferibilmente il materiale ricostruito per la realizzazione dei rulli da utilizzarsi con il laminatoio secondo la presente invenzione comprende carburo di silicio vetrificato (del tipo Nero, Verde o una miscela dei due), Ossido di alluminio non fibroso e Silice Amorfa.

Preferibilmente la percentuale di Ossido di alluminio non fibroso è compresa tra il 2 ed il 25%, quella di Silice amorfa tra il 2 ed il 25% e quella di carburo di silicio tra il 18 ed il 96%. Si specifica che il Carburo di Silicio è un materiale minerale ricostruito, ottenuto da sabbia e carbone, che ha eccellenti proprietà di durezza.

La presenza di rulli in pietra all’interno di un laminatoio ad asse orizzontale consente di unire i pregi della macinazione a pietra con quelli della macinazione nei laminatoi ad asse orizzontale.

Da un punto di vista del layout e del processo di macinazione, uno o più laminatoi contenenti rulli in pietra del tipo appena descritto potranno essere inseriti negli attuali impianti di macinazione industriale, inserendoli senza difficoltà all’interno degli attuali processi produttivi.

Secondo un primo esempio di layout si potrà infatti utilizzare un laminatoio con rulli a pietra come primo stadio di macinazione (lo stadio in cui arrivano i chicchi di grano interi) e, successivamente, inviare la parte di grano macinato che non passa dai setacci ad ulteriori stadi di lavorazione con laminatoi aventi rulli tradizionali (in ghisa) e destinando invece la farina ottenuta nel primo stadio di macinazione con rulli in pietra direttamente al commercio.

In questo modo dal grano si produrrà una parte di farina macinata a pietra e si potrà utilizzare, senza modifiche impiantistiche, la parte di chicco che non viene macinata nel primo stadio negli stadi successivi tradizionali.

Secondo un ulteriore esempio, al fine di aumentare la resa di farina macinata “a pietra” si potranno utilizzare una pluralità di laminatoi con rulli in pietra nei primi stadi di macinazione, separando la farina ottenuta ed inviando la restante parte di grano da lavorare ai successivi stadi dotati di rulli tradizionali.

In conclusione l’approccio tecnologico di questa nuova tipologia di LAMINATOI, presenta tutti i vantaggi della tradizionale MACINAZIONE A PIETRA con l’implementazione di alcuni aspetti migliorativi.

In primis la maggiore superficie di contatto tra i rulli in pietra consente di ottenere, anche regolando la macchina in modo da avere la stessa velocità di rotazione delle macine tradizionali, una maggiore capacità produttiva.

Inoltre, il particolare materiale di rivestimento dei rulli e la configurazione geometrica (che evita la possibilità che i due rulli sfreghino l’uno contro l’altro) evita la contaminazione della farina con residui minerali causati dall’azione di sfregamento delle macine (come si verificava nel tradizionale processo di macinazione a pietra). Allo stesso tempo inserendo questo laminatoio dopo la fase di decorticazione nella produzione di sfarinati integrali si assicura agli stessi i vantaggi della lavorazione a pietra garanzia di salubrità e sicurezza alimentare.

Claims (8)

1. Rivendicazioni 1. Laminatoio a rulli per la macinazione del grano caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una coppia di rulli controrotanti (30, 31) ad asse orizzontale la cui superficie esterna (301) è in materiale siliceo.
2. 2. Laminatoio secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detta superficie esterna (301) è in pietra ricostruita.
3. 3. Laminatoio secondo la rivendicazione 1 o 2 comprendente una tramoggia (10) per l’alimentazione del grano e rulli distributori (32, 22) configurati in modo da distribuire il grano (2) caricato in detta tramoggia (10) nella luce tra detti rulli controrotanti (30, 31).
4. 4. Laminatoio secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la luce tra detti rulli (30, 31) è regolabile.
5. 5. Laminatoio secondo una delle rivendicazioni da 2 a 4 caratterizzato dal fatto che detti rulli sono realizzati in un materiale comprendente carburo di silicio, Ossido di alluminio non fibroso e Silice Amorfa.
6. 6. Laminatoio secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che la percentuale di Ossido di alluminio non fibroso è compresa tra il 2 ed il 25%, quella di Silice amorfa tra il 2 ed il 25% e quella di carburo di silicio tra il 18 ed il 96%.
7. 7. Processo di macinazione del grano in cui il grano viene lavorato, alternativamente, in uno o più stadi di frantumazione in laminatoi ad asse orizzontale intervallati da almeno uno stadio di separazione della crusca dall’endosperma, caratterizzato dal fatto che almeno uno di detti stadi di frantumazione avviene in un laminatoio secondo una delle rivendicazioni precedenti.
8. 8. Processo di macinazione del grano secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che detto almeno uno stadio che avviene in un laminatoio secondo una delle rivendicazioni precedenti è il primo stadio di macinazione.