JP2021524804A - 製粉原料の最適化された粉砕と対応するプロセスのためのいくつかの粉砕通路を備えたシリアルミルアンドローラースタンド - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特定の初期製品パラメータを有する初期製品を、定義された最終製品特性/分散性特性を有する努力された最終製品に加工及び縮小(Zerkleinerung)するための機械的プロセス及びデバイス技術に関する。特に、食品産業、濃縮飼料産業、又は以下のような粉砕又は粉砕技術の適用の同様の技術分野のチャージ指向(chargenorientierten)プロセスの粉砕規制及び/又は制御技術、例えば、石やその他の粗い材料の縮小、に関する。本発明の特定の焦点は、製粉原料(Mahlgut)の粉砕又は縮小(Zerkleinern)のためのいくつかの粉砕通路を備えたローラースタンドを備えたシリアルミルなどの粉砕/粉砕設備の制御及び監視、すなわち、分散製品の機械的処理設備、製粉及び圧延システム、特に1つ又は複数のローラースタンドを備えた穀物製粉設備など、である。本発明はさらに、穀物工場用の制御装置の技術的最適化、及び穀物の処理及び削減のための他の設備、特に、削減、輸送、分別、梱包、及び最適化された規制のための設備、そのような設備の最適化された制御と監視のための制御プロセスと規制装置、に関する。本発明による装置の可能な用途はまた、リアルタイム又は準リアルタイム測定を伴うフライス加工及び圧延システム、リアルタイム監視及び動作パラメータのリアルタイム調整/制御、1つ又は様々なローラードライブの圧延温度、ローラーギャップ、ローラー速度、ローラー圧縮力及び/又はエネルギー消費など、及び/又は製品準備中の成分又は品質パラメータのリアルタイム又は準リアルタイム測定、及びプロセス監視(測定、監視)を目的とした穀物工場設備での処理、及びインストール及び/又はプロセスの制御及び/又は規制、例えば、水分含有量、タンパク質含有量、澱粉損傷、小麦粉(又は製粉中間製品)の灰分(鉱物材料)、残留澱粉含有量、製粉の細かさなどの測定量など、に関連する。しかしながら、本発明は、前述のように、ミリングシステムで非常に一般的に使用されているように、例えば、ボールミル、又は例えば鉱石又はセメントなどの粗粒材料を粉砕することを目的とした半自生粉砕(SAG)ミルとして知られているものであり得る。また、このようなミルでは、スループットと製品品質のパラメータは、さまざまな制御変数又はガイダンス変数を調整すること、例えば、ミリングドラムの回転速度、ミリングドラムのエネルギー消費、(粗い)粒子の初期/投入材料のインフィード、鉱石をミリングするときの水のインフィードなど、及び/又は出力に存在する粉砕された材料の排出速度によって、制御される。また、これらのミルでは、ミルされる材料の粒度分布が重要な品質特性である。特に、それは、例えば浮選など、粉砕システムの下流のさらなる成分の収量に影響を与える可能性がある。通常、製粉設備及び製粉システムでは、高い製品品質及び低いエネルギー消費及び材料要件、すなわちコストを伴う可能な限り高いスループット及び収率が努力されている。
(i)穀物の製粉、
(ii)工業用ベーカリー用の小麦粉の準備、
(iii)特別な製粉のための設備、
(iv)家畜及びペット用の高品質飼料を製造するための生産設備、
(v)魚及び甲殻類の飼料を製造するための特別な設備、
(vi)有効成分の混合物を製造するためのプレミックス及び濃縮設備、
(vii)油糧種子からの石油生産、
(viii)抽出廃棄物及びホワイトフレークの処理、
(ix)バイオマスの処理及びエネルギーペレットの製造のための高出力設備、
(x)エタノール製造のための設備、
(xi)完全な米加工設備、
(xii)食品、種子、プラスチックの仕分け設備、
(xiii)シリアルと大豆の取り扱い、
(xiv)工業用麦芽及び麦芽処理設備、
(xv)カカオ豆、ナッツ、コーヒー豆を処理するための機械と設備、
(xvi)チョコレートとフィラー及びコーティングを製造するための機械及び設備
(xvii)朝食用シリアル、食品及び飼料原料、ペットフード、アクアフィード及び医薬品を押し出す(調理及び成形する)ためのシステム及び設備、
(xviii)化粧品、電子機器、化学工業向けの印刷インキ、コーティング、粒子分散液の製造のための湿式粉砕技術と機械及びプロセス装置の製造のためのトータルソリューションの計画、
(xix)小麦ふすま、米の強化などからのアリューロン(Aleuron)の分離と特性化、
のための完全な設備が含まれる。
機械的プロセス技術の多くのプロセスは、例えば縮小(Verkleinerung)による粒子サイズなどの粒子特性の変更、又は例えば初期材料のスクリーニング又はふるい分けによる混合物の状態の別の変化に向けられている。最終製品の分散特性の特性評価、つまり粒子測定技術と適切な測定パラメータの選択による選択された構成は、通常、関連するプロセスの測定の成功を証明するために使用される。この場合、多くの場合、プロセス自体の成功は、処理される最初の製品/材料の分散条件によって決定的に決定される。したがって、通常、機械的粉砕プロセスでは、粒子サイズが小さくなるにつれて、材料を減らすのがより困難になり、分離するのがより困難になる。この場合に興味深い機械的プロセス技術のプロセスは、分散条件の変化、例えば、ミルのミリング通路内での縮小、又は組成の変化など、例えば、ミルのふるい分け(Sicht-)又はスクリーニング通路内でのスクリーニングなど、に関連しているかどうかにかかわらず、分類できる。初期材料及び最終製品は、例えば、サイズ、形状、剛性、構造、色、多孔性、均質性などのような様々な特性によって特徴付けることができる。特性は、例えば、一次粒子、規則正しい構造の凝集体などとして、プロセス材料内で異なって配置され得る。特性及びそれらの配置/混合条件は、製品の特性にとって決定的である可能性がある。材料変更産業における機械的プロセスと対応するデバイスの重要性は非常に大きく、化学、栄養、飼料の生産、及び建築材料の製造が含まれる。本発明は、本質的に、例えば、シリアルミルで使用されるような製粉設備に関する。ただし、基本的にはこれらのアプリケーションに限定されるものではないが、一般に、処理システムの制御、検査、監視、及びいくつかの処理ラインを含む機械的プロセス技術の設置に使用できる。
本発明の目的は、先行技術から知られている不利な点及び技術的問題を解決することである。特に、ミリングライン及び/又はローラーシステムの通路の最適化及び単純な制御のための最適化された、特にインテリジェント及び/又は適応性のある制御/調整装置が提供され、これにより、ミリング及び/又は粉砕を最適化及び自動化することができる。その際、ミルの操作上の安全性を高めると同時に、操作を最適化する必要がある。特に、オペレータの作業は技術的に簡素化されなければならず、同じオペレータがより多くのフライス加工設備を操作することができる。さらに、特にリアルタイム又は準リアルタイムで迅速に発生する異常に対応できるように技術的手段を提供する必要があり、通路及び/又は製粉設備は自動的に包括的効果を記録でき、それに応じて操作を適応させることができる。
本発明の実施形態は、例の助けを借りて以下に記載される。実施例の例は、以下の添付の図面によって図示されている。
図1は、本発明の例示的な例の代表的なものを概略的に示している。ここで、例えば、ローラースタンド(Bx/Cx)を備えた通路又は処理ライン3は、ここでは、例えば、B通路(ここでは:溝付きロールB1(ロールペアB11、B12)、...、Bx(Bx1/Bx2))及びC通路(ここでは:スムーズロールC1(ロールペアC11/C12)、...、Cx)にさらに細分されて、制御及び/又は監視される。そのような処理ライン又は通路3は、例えば、ローラースタンド以外の処理ユニット31を含み得る。一般に、通路(ストランド又はランスルーも)は、ミル、例えばシリアルミルへの製品の導入を示す。この場合、ローラースタンド又は粒子の粗い材料で製粉された穀物は、振動ふるいでふるいにかけられる。小麦粉はふるいにかけられ、すべての小麦粉が砕かれるまで、グリストは再び粉砕される。この製品ガイダンス(ミリングとその後のふるい分け)は、ここでは通路として指定されている。穀物と粒状製品は(粉砕図に応じて)10〜16の通路を通過できる。しかしながら、本発明は、一般に、プロセス産業の設備のプロセス制御された処理ラインに関する。プロセス産業の設備は、本明細書では、化学的、物理的、生物学的又は他の技術的プロセス及び手順における物質及び材料の工業的処理のための設備である。この場合、物質及び材料は、例えば、対応する処理ラインを介して、実装、形成、混合又は分離、鋳造、粉砕、プレス、又はその他多くのことを行う。いくつかの典型的なプロセスは、化学反応及び反応生成物の処理(例えば、蒸留又は結晶化による)、チョコレートの製造及び処理、粗油処理(例えば、整流による)、ガラスの溶融、ならびに粒状材料(例えば、穀物などの有機物又は陶器などの無機物)又はパンの工業的ベーキング又は生地の製造及び加工(例えば、パスタの工業的生産)などを行う。
(i)製品は乾燥、湿っている、又は湿っている、
(ii)製品が硬い、もろい、又はプラスチックである、
(iii)出発製品の粒子サイズ、
(iv)最終製品の細かさ、
(v)製品のスループットなど。上記のように、少なくとも1つのロール、特に製粉設備1又は処理ライン3のミリングローラーペアの2つのロール31は、滑らかなロールC1、C2、…、Cx又は溝付きロールB1、B2、…、Bxとして、又はプレートがねじ込まれたロールベース本体として設計され得る。滑らかなロールC1、C2、…、Cxは円筒形又は皿型にすることができる。溝付きロールB1、B2、…、Bxは、さまざまな溝付き形状、例えば屋根型又は台形の溝付き形状を示す場合があり、及び/又は円周面に重ねられたセグメントを示す。少なくとも1つのロール、特にミリングローラーペアの両方のロール、特に少なくとも1つのミリングローラー、特にミリングローラーペアの両方のミリングローラーは、500mmから2000mmの範囲の長さ及び250mmから300mmの範囲の直径を有し得る。ロール、特にミリングローラーの円周面は、好ましくは、ロール本体に取り外し不可能に接続されており、特に、それとの一部として形成されている。これにより、製品の製造が簡単になり、信頼性が高く堅牢な処理、特にフライス加工が可能になる。ロールは、少なくとも1つのロール、特にロールペアの両方のロールの状態を特徴付ける測定値を記録するための少なくとも1つのセンサを備えて設計され得る。特に、これは、ロールの少なくとも1つ、特にロールペアの両方のロールの円周面の状態であり得る。条件は、例えば、温度、圧力、力(1つ又は複数の方向の力成分(複数可))、摩耗、振動、変形(伸長及び/又はたわみ経路)、回転速度、回転加速度、周囲湿度、少なくとも1つのロールの位置又は向き、特にロールペアの両方のロール、であり得る。センサは、例えば、MEMSセンサ(MEMS:微小電気機械システム)として設計され得る。センサは、好ましくは、少なくとも1つのデータセンサとデータ接続されており、ここで、データ送信機は、少なくとも1つのセンサの測定値をデータ受信機に非接触で送信するように設計されている。少なくとも1つのデータ送信機の助けを借りて、測定値は、ロールの一部ではないデータ受信機に非接触で送信することができる。製粉設備は、プロセス又は製品又は動作パラメータを記録するための他のセンサ及び測定ユニット、特にもう1つのロールの電流/電力消費を測定するための測定装置を含み得る。とりわけ、センサは、
(i)少なくとも1つの温度センサであり得るが、好ましくは、ロール温度又はロールに沿った温度プロファイルを測定するためのいくつかの温度センサ;
(ii)1つ又は複数の圧力センサ;
(iii)1つ又は複数の力センサ(力成分(複数可)が1つ又は複数の方向であることを判別するため);1つ又は複数の摩耗センサ;
(iv)特にねじれ、したがって、処理、特にこの位置でのミリングを妨げる、ロールの円周面への処理される製品の付着、を決定するための1つ又は複数の振動センサ;
(v)1つ又は複数の変形センサ(伸長及び/又は偏向経路を決定するため);
(vi)特にロールの静止状態を決定するための1つ又は複数の回転速度センサ;
(vii)1つ又は複数の回転加速度センサ;
(viii)周囲湿度を決定するための1つ又は複数のセンサ、好ましくはロールの隣接側に配置される;
(ix)ロールの位置及び/又は方向を決定するための、特にロールペアの両方のロール間のギャップの幅及びロールの平行度に依存する位置及び/又は方向を決定するための1つ又は複数のジャイロスコープセンサ;及び/又は
(x)ロールペアの両方のロール間のギャップの幅を決定するための1つ又は複数のセンサ、特にミリングローラーペアの両方のミリングローラー間のミリングギャップ、例えば、ロールの隣接側に配置されたセンサ、特にMEMSセンサ;
であり得る。これの任意の組み合わせも可能である。例えば、ロールには複数の温度センサと変形センサが含まれている場合がある。本発明の文脈において、すべてのセンサが同じタイプであり、したがって、例えば、消費電力又は1つ又は複数のロールを測定するための測定ユニットとして設計されることも可能である。
(i)バルク材料、特に穀物、穀物粉砕製品、及び上記の粉砕又は特殊粉砕からの穀物最終製品の粉砕、粉砕(Verkleinern)、及び/又は剥離、ローラーのペア、例えば、以下でより詳細に説明する研削ローラー又はフレーキングローラーのペアを使用することができる;
(ii)塊、特にチョコレート塊や砂糖塊などの食品塊の精製、例えば、ファインロールのペアを使用できる;及び
(iii)特に印刷インキ、コーティング、電子材料又は化学薬品、特にファインケミカルの湿式粉砕及び/又は分散。
1 製粉設備又はプロセス産業の一般的な設備
2 操作装置(プラント)、ミル
20 操作装置の制御システム(プラント制御システム)
201 プログラマブルロジックコントローラー(PLC)
202 プラント制御システムのネットワークインターフェイス
203 コントロールクライアント(例えば、OPC UAクライアント)
204 インタープリタ
21 操作装置2の監視又は制御表示
211 近接センサ及び/又はモーションセンサ
3 処理ライン/パッセージ
31 プロセッシングユニット
B1、B2、...、Bx 溝付きローラー
C1、C2、...、Cx スムースローラー
S1、S2、...、Sx ふるい分け(Sicht-)/スクリーニング装置
32 I/Oインターフェイス;インターロックされた要素
33 8本のローラーパッセージを備えたローラースタンドの実施例
331 グリスト(Schrot)パッセージ
3311/3312 グリストパッセージの溝付きローラー
3313 ストリッパーブラシ
3314 ミルギャップを設定するための設定装置
3315/3316 グリストパッセージの下部ローラーペア
3317 ミルギャップを設定するための設定装置
332 粉砕パッセージ
3321/3322 粉砕パッセージの滑らかなローラー
3323 ストリッピングナイフ
3324 ミリングギャップを設定するための設定装置
3325/3326 粉砕パッセージの下部ローラーペア
3327 ミリングギャップを設定するための設定装置
333 インフィードシリンダー
3331 センサ
3332 製品管理システム
334 フィードチャネル
335 エアチャネル
336 製品除去ファネル
337 サーボモーター
4 調整及び制御装置
41 データ伝送ネットワーク
42 調整及び制御装置のネットワークインターフェイス
43 パラメータ
431 運用プロセスレシピ
4311、...431x 制御パラメータ
432 バッチ(Batch-)/チャージ(Chargen-)パラメータ
43211、...、4321x パッセージ固有のパラメータ
43221、...、4322x パッセージを含むパラメータ
44 制御パラメータ4311、...、431xを生成する手段
45 調整及び制御装置4の監視又は制御表示
451 近接センサ及び/又はモーションセンサ
46 ネットワークデータサービス/Webサーバ/シンサーバ
47 機械/プロセス制御
5 入力製品
51 入力材料の測定パラメータ
6 最終製品
61 最終製品の測定パラメータ
611 粒度分布
612 でんぷんの損傷
613 タンパク質の品質
614 水分含有量
62 比収率
7 Webベースの制御クライアント/シンクライアント
71 ネットワークインターフェイス
72 ブラウザインターフェイス
721 操作装置/ミルシステムの制御/ステアリング
722 操作装置/ミルシステムの監視
複数のミリング製品の工業生産のための1つ又は複数の処理ライン(3)を備えた1つ又は複数のミル(2)を含む製粉設備(1)であって、ここで、処理ライン(3)は、ミリング材料をふるいにかけるかスクリーニングするための、ミリング材料をミリングするためのミリングローラーペア(B1、B2、Bx;C1、C2、Cx)を備えた少なくとも1つのミリングパッセージ(B、C)を含み、ここで、ミリングラインを介して、特定の歩留まりパラメータ及びミリングされた製品パラメータを有する特定のミリング製品を製造することができ、且つここで、製粉設備(1)の各ミル(2)は、割り当てられたI/Oインターフェイス(32)を介して、処理ライン(3)に割り当てられた処理装置(31;Bx/Cx/Sx)の局所制御及び/又は調整のための少なくとも1つのプログラマブルロジックコントローラ(201/PLC)を含み、
当該製粉設備(1)は、当該製粉設備(1)の最適化された制御のための中央調整及び制御装置(4)を含むことを特徴とし、ここで、前記プログラマブルロジックコントローラ(201/PLC)は、ネットワークインターフェイス(202)によって前記中央調整及び制御装置(4)に双方向に接続されており、且つここで、処理ライン(3)の処理装置(31;Bx/Cx/Sx)は、前記調整及び制御装置(4)の制御パラメータ(4311、...、431x)に基づいて、割り当てられたI/Oインターフェイス(32)を介してリモートでプログラマブルロジックコントローラ(201/PLC)を使用して、作動させることができる、及びその操作はローカルで制御可能である、製粉設備(1)。
請求項2
処理装置の遠隔制御及び調整は、リアルタイムデータ交換における調整及び制御装置(4)を用いて、処理装置のローカルマシンプロセスによって行われることを特徴とする、請求項1に記載の製粉設備(1)。
請求項3
前記調整及び制御装置(4)がネットワークインターフェイス(42)を含むこと、それによって、これにより、プログラマブルロジックコントローラ(201/PLC)と調整及び制御装置(4)のネットワークインターフェイス(202)を含むミル(2)の制御システム(20)にアクセス可能であり、且つ中央調節及び制御装置(4)は、パッセージ固有(43211、...、4321x)及びパッセージを含む(43221、...、4322x)バッチ/チャージパラメータ(432)に応じて渡される制御パラメータ(4311、...、431x)を生成する手段(44)を含み、ここで、パッセージ固有及び/又は環境固有のパラメータ(432)の1つ又は複数に基づく制御パラメータ(4311、...、431x)の少なくとも1つによって、割り当てられた処理装置(31;Bx/Cx/Sx)を備えた様々な処理ライン(3)は、調節及び制御装置(4)によって中央で最適化可能であり、及び/又は個別に制御可能であることを特徴とする、請求項1又は2のいずれか一項に記載の製粉設備(1)。
請求項4
前記パッセージを含むパラメータ(43221、...、4322x)は、湿度及び/又は気圧及び/又は周囲温度を含む場所に依存する測定パラメータを含むこと、及び前記パッセージ固有のパラメータ(43211、...、4321x)は、ミリングローラーペア(B1、B2、…、Bx;C1、C2、…、Cx)のエネルギー消費及び/又は予備圧力及び/又はミリング材料の入力温度を含む、処理装置(31;Bx/Cx/Sx)のローカル操作パラメータを含むことを特徴とする、請求項3に記載の製粉設備(1)。
請求項5
前記調整及び制御装置(4)によって、前記パッセージを含むパラメータ(43221、...、4322x)は、少なくとも2つのミリングパッセージに対してグローバルに最適化及び制御される一方、前記パッセージ固有のパラメータ(43211、...、4321x)は、それぞれのミリングパッセージとは独立して最適化及び調整されることを特徴とする、請求項3又は4のいずれか一項に記載の製粉設備(1)。
請求項6
前記パッセージを含むパラメータ(43221、...、4322x)に基づく、前記調整及び制御装置(4)による前記制御パラメータ(4311、...、431x)は、少なくとも2つの異なる処理ライン(3)又はパッセージ(3)に対してグローバルに最適化及び制御される一方、前記パッセージ固有のパラメータ(43221、...、4322x)は、それぞれのパッセージ(3)の前記制御パラメータ(4311、...、431x)の最適化された生成に独立して作用することを特徴とする、請求項3又は4のいずれかに記載の製粉設備(1)。
請求項7
前記中央調整及び制御装置(4)は、操作プロセスレシピ(431)を含むことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の製粉設備(1)であって、ここで、操作プロセスレシピ(431)に基づいて、バッチ/チャージ制御は、処理ライン(3)の1つの処理ユニット(31;Bx/Cx/Sx)の定義された処理シーケンスによりで制御可能である、及びここで、特定の特性パラメータ(61)を有する定義された量の最終生成物(6)は、前記操作プロセスレシピ(431)又は特定の特性パラメータ(51)を有する1つ又は複数の投入材料(5)に基づいて生成することができる、
操作プロセスレシピ(431)のミリングプロセス中、前記操作制御パラメータ(4311、...、431x)及び/又はバッチ/チャージパラメータ(432)は、前記調整及び制御装置(4)によって連続的に監視することができる、ここで、定義可能な偏差として定義可能なパラメータ値の変動又は異常を検出する際、監視された制御パラメータ(4311、...、431x)及び/又は定義された制御パラメータ(4311、...、431x)からのバッチ/チャージパラメータ(432)及び/又はバッチ/チャージパラメータ(432)、制御パラメータ(4311、...、431x)は、調整及び制御装置(4)によって自動的に修正及び/又は適合される、製粉設備(1)。
請求項8
請求項1から7のいずれか一項に記載の、製粉設備(1)及びミル(1)のローラーシステムのミリングラインの自己最適化制御のための、中央調整及び制御装置(4)を備えたローラーシステム又はローラースタンド(31)の製粉設備(1)及びミリングライン(3)であって、ここで、パッセージ固有の測定パラメータ(43211、...、4321x)は、少なくとも、製粉設備(1)の1つ又は複数のローラースタンド(31)の流量及び/又は電力消費に関連する測定パラメータを含む、製粉設備(1)及びミリングライン(3)。
請求項9
前記1つ又は複数のローラースタンド(31)が、少なくとも溝付きローラー(B1、B2、…、Bx)及び/又は滑らかなローラー(C1、C2、…、Cx)を含むことを特徴とする、請求項8に記載の製粉設備(1)。
請求項10
前記パッセージ固有の測定パラメータ(43211、...、4321x)は、少なくとも、前記ミル(2)のすべてのローラースタンド(31)の流量及び/又は消費電力に関連する測定パラメータを含むことを特徴とする、請求項8又は9のいずれか一項に記載の製粉設備(1)。
請求項11
標準範囲の最適化されたバッチ/チャージプロセスのプロセス標準的な操作制御パラメータ(4311、...、431x)を使用して、最終製品(6)の定義された品質パラメータと特定の小麦粉収量(62)は、投入製品(5)に応じて決定できることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の製粉設備(1)。
請求項12
最終製品(61)の定義された特性パラメータは、少なくとも粒子サイズ分布(611)及び/又はデンプン(Staerke)損傷(612)及び/又はタンパク質品質(613)及び/又は含水量(614)を含むことを特徴とする、請求項1から11のいずれかに記載の製粉設備(1)。
請求項13
監視された動作制御パラメータ(4311、...、431x)及び/又はバッチ/チャージパラメータ(432)は、少なくとも歩留まり(62)及び/又はエネルギー消費/消費量(-verbrach)及び/又はスループット/マシンランタイムを含むことを特徴とする、請求項7から12のいずれか一項に記載の粉砕設備(1)。
請求項14
前記中央調整及び制御装置(4)は、さまざまなミリングラインの一元的な(einheitliche)Webベースの監視を表示可能に含み、これにより、製粉設備(1)を一元的に(zentral)監視することができ、及び/又は最適に制御可能であることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載の製粉設備(1)。
請求項15
操作装置(20)及び/又は調整及び制御装置(4)の制御システムの監視又は制御ディスプレイ(21/45)が、近接センサ及び/又はモーションセンサ(211/451)を含、み、ここで、前記ディスプレイは、製粉設備(1)及び/又はミル(2)のオペレータまでの測定された距離に基づいて、製粉設備の近接センサ及び/又はモーションセンサの測定結果に応じて自動的にオン及びオフに切り替えられることを特徴とする、、請求項1から14のいずれか一項に記載の製粉設備(1)。
請求項16
複数のミリング製品の工業生産のための1つ又は複数の処理ライン(3)を備えた1つ又は複数のミル(2)を含む製粉設備(1)の最適化された制御のためのプロセスであって、ここで、処理ライン(3)において、ミリングローラーペア(B1、B2、…、Bx;C1、C2、…、Cx)を備えた少なくとも1つのミリングパッセージ(B、C)を使用して、製粉原料(Mahlgute)が製粉され、且つ少なくとも1つの下流スクリーニングパッセージ(S1、S2、...、Sx)によってふるいにかけられ、及び/又はスクリーニングされる、ここで、特定の歩留まりパラメータと製粉製品パラメータを持つ特定の製粉製品が、ミリングラインを介して製造される、且つここで、製粉設備(1)の各ミル(2)は、割り当てられたI/Oインターフェイス(32)を介してミリングライン(3)に割り当てられた処理装置(31;Bx/Cx/Sx)のローカル制御及び/又は調整用の少なくとも1つのプログラム可能なロジックコントローラー(201/PLC)を含む、
前記製粉設備(1)は、前記製粉設備(1)の最適化された制御のための中央調整及び制御装置(4)を含むこと、ここで、プログラマブルロジックコントローラ(201/PLC)は、ネットワークインターフェイス(202)を介して中央の調整及び制御デバイス(4)に双方向に接続され、且つ中央の調整及び制御装置(4)によって送信される制御パラメータ(4311、...、431x)によってアドレス指定される、且つここで、処理ライン(3)の処理装置(31;Bx/Cx/Sx)は、前記調整及び制御装置(4)の制御パラメータ(4311、...、431x)に基づいて、割り当てられたI/Oインターフェイス(32)を介してリモートでプログラマブルロジックコントローラ(201/PLC)を使用して、作動させることができる、及びその操作はローカルで制御可能であることを特徴とする、プロセス。
先行技術文献のEP 0013023 A1は、穀物を製粉するための方法および対応する穀物製粉設備を開示している。EP 0013023 A1は、上級製粉業者による方法と穀物の製粉のガイダンスを容易にし、上級製粉業者と制御システムとの間の作業をより適切に分割することに関するものである。方法については、(i)湿度、気温、穀物の種類などの指定されたプロセスパラメータ、(ii)最終製品の収量、灰分、水分などの目標パラメータ、および(iii)制御可能であり、ミリングプロセス内で調整できるパラメータなどの操作プロセスパラメータ、ロールギャップ、ロール圧力、ロール速度など、で開始される。これらは全体としてプロセスパラメータとして指定される。製粉設備の設備要素を制御するための入力信号は、プロセスパラメータの定性的および定量的評価に基づいている。EP 0013023 A1は、穀物工場のプロセスガイダンスに上級製粉業者、つまり人間を含めることを意識的に教えている。言い換えれば、本発明は、製粉所の安定した誘導および上級製粉業者による目標パラメータへの改善された順守を確実にするための手段でなければならない。本発明を通じて、コンピュータ支援評価に適したプロセスパラメータ、および/または制御用の入力信号の可能な設定に対する影響を計算できるプロセスパラメータは、適切なグループにまとめられ、割り当てられた制御信号による制御用の入力信号パラメータとしてグループごとに使用される。上級製粉業者はプロセスガイダンスを記憶するが、測定データに基づいて生成された入力信号パラメータからサポートを取得する。この場合、パラメータを細分化することで、上級製粉業者と自動信号パラメータ生成との間の透過的な連携が可能になる。DE 10 2008 040 095 A1は、穀物を処理するための設備を示している。本発明による設備は、設備のユニットの大部分に及ぶグローバル規制システムと、関連するユニットに割り当てられたローカル規制システムとを含む。設備は、設備の構成を生成する固定グローバル規制セットと固定ローカル規制セットを適用することによって規制される。最終製品と必要なプロパティは、システムの上級製粉業者によって定義され、製品レシピを指定する。設備の処理ユニットにはセンサが装備されており、その結果は、ローカルまたはグローバルな規制(視覚的または聴覚的アラームなど)のために上級製粉業者に送られる。この場合、上級製粉業者に向けられたセンサ情報は、ローカルおよびグローバルの設備構成と製品レシピを考慮する。WO2014/187799A1は、最終的に、製粉設備による穀物製粉の方法を示す。プロセスシミュレーションモジュールを使用して、操作パラメータによって定義された設備の設定に基づいて、結果として得られる小麦粉の収量および特性パラメータがシミュレートされる。シミュレートされた小麦粉に基づいて、最も近い取引小麦粉が、収量、特性、および許容度のパラメータからの偏差が最小になるように割り当てらる。シミュレートされた小麦粉から始めて、品質値が各小麦粉について計算される。繰り返し、プロセスシミュレーションモジュールの動作パラメータは、結果として得られる取引小麦粉に対して十分な品質値が達成されるまで拡張される。
図1は、本発明の例示的な例の代表的なものを概略的に示している。ここで、例えば、ローラースタンド(Bx/Cx)を備えた通路又は処理ライン3は、ここでは、例えば、B通路(ここでは:溝付きロールB1(ロールペアB11、B12)、...、Bx(Bx1/Bx2))及びC通路(ここでは:スムーズロールC1(ロールペアC11/C12)、...、Cx)にさらに細分されて、制御及び/又は監視される。そのような処理ライン又は通路3は、例えば、ローラースタンド以外の処理ユニット31を含み得る。一般に、通路(ストランド又はランスルーも)は、ミル、例えばシリアルミルへの製品の導入を示す。この場合、ローラースタンド又は粒子の粗い材料で製粉された穀物は、振動ふるいでふるいにかけられる。小麦粉はふるいにかけられ、すべての小麦粉が砕かれるまで、グリストは再び粉砕される。この製品ガイダンス(ミリングとその後のふるい分け)は、ここでは通路と呼ばれる。穀物と粒状製品は(粉砕図に応じて)10〜16の通路を通過できる。しかしながら、本発明は、一般に、プロセス産業の設備のプロセス制御された処理ラインに関する。プロセス産業の設備は、本明細書では、化学的、物理的、生物学的又は他の技術的プロセス及び手順における物質及び材料の工業的処理のための設備である。この場合、物質及び材料は、例えば、対応する処理ラインを介して、実装、形成、混合又は分離、鋳造、粉砕、プレス、又はその他多くのことを行う。いくつかの典型的なプロセスは、化学反応及び反応生成物の処理(例えば、蒸留又は結晶化による)、チョコレートの製造及び処理、粗油処理(例えば、整流による)、ガラスの溶融、ならびに粒状材料(例えば、穀物などの有機物又は陶器などの無機物)又はパンの工業的ベーキング又は生地の製造及び加工(例えば、パスタの工業的生産)などを行う。
(i)製品は乾燥、湿っている、又は湿っている、
(ii)製品が硬い、もろい、又はプラスチックである、
(iii)出発製品の粒子サイズ、
(iv)最終製品の細かさ、
(v)製品のスループットなど。上記のように、少なくとも1つのロール、特に製粉設備1又は処理ライン3のミリングローラーペアの2つのロール31は、滑らかなロールC1、C2、…、Cx又は溝付きロールB1、B2、…、Bxとして、又はプレートがねじ込まれたロールベース本体として設計され得る。滑らかなロールC1、C2、…、Cxは円筒形又は皿型にすることができる。溝付きロールB1、B2、…、Bxは、さまざまな溝付き形状、例えば屋根型又は台形の溝付き形状を示す場合があり、及び/又は円周面に重ねられたセグメントを示す。少なくとも1つのロール、特にミリングローラーペアの両方のロール、特に少なくとも1つのミリングローラー、特にミリングローラーペアの両方のミリングローラーは、500mmから2000mmの範囲の長さ及び250mmから300mmの範囲の直径を有し得る。ロール、特にミリングローラーの円周面は、好ましくは、ロール本体に取り外し不可能に接続されており、特に、それとの一部として形成されている。これにより、製品の製造が簡単になり、信頼性が高く堅牢な処理、特にフライス加工が可能になる。ロールは、少なくとも1つのロール、特にロールペアの両方のロールの状態を特徴付ける測定値を記録するための少なくとも1つのセンサを備えて設計され得る。特に、これは、ロールの少なくとも1つ、特にロールペアの両方のロールの円周面の状態であり得る。条件は、例えば、温度、圧力、力(1つ又は複数の方向の力成分(複数可))、摩耗、振動、変形(伸長及び/又はたわみ経路)、回転速度、回転加速度、周囲湿度、少なくとも1つのロールの位置又は向き、特にロールペアの両方のロール、であり得る。センサは、例えば、MEMSセンサ(MEMS:微小電気機械システム)として設計され得る。センサは、好ましくは、少なくとも1つのデータ送信機とデータ接続されており、ここで、データ送信機は、少なくとも1つのセンサの測定値をデータ受信機に非接触で送信するように設計されている。少なくとも1つのデータ送信機の助けを借りて、測定値は、ロールの一部ではないデータ受信機に非接触で送信することができる。製粉設備は、プロセス又は製品又は動作パラメータを記録するための他のセンサ及び測定ユニット、特にもう1つのロールの電流/電力消費を測定するための測定装置を含み得る。とりわけ、センサは、
(i)少なくとも1つの温度センサであり得るが、好ましくは、ロール温度又はロールに沿った温度プロファイルを測定するためのいくつかの温度センサ;
(ii)1つ又は複数の圧力センサ;
(iii)1つ又は複数の力センサ(力成分(複数可)が1つ又は複数の方向であることを判別するため);1つ又は複数の摩耗センサ;
(iv)特にねじれ、したがって、処理、特にこの位置でのミリングを妨げる、ロールの円周面への処理される製品の付着、を決定するための1つ又は複数の振動センサ;
(v)1つ又は複数の変形センサ(伸長及び/又は偏向経路を決定するため);
(vi)特にロールの静止状態を決定するための1つ又は複数の回転速度センサ;
(vii)1つ又は複数の回転加速度センサ;
(viii)周囲湿度を決定するための1つ又は複数のセンサ、好ましくはロールの隣接側に配置される;
(ix)ロールの位置及び/又は方向を決定するための、特にロールペアの両方のロール間のギャップの幅及びロールの平行度に依存する位置及び/又は方向を決定するための1つ又は複数のジャイロスコープセンサ;及び/又は
(x)ロールペアの両方のロール間のギャップの幅を決定するための1つ又は複数のセンサ、特にミリングローラーペアの両方のミリングローラー間のミリングギャップ、例えば、ロールの隣接側に配置されたセンサ、特にMEMSセンサ;
であり得る。これの任意の組み合わせも可能である。例えば、ロールには複数の温度センサと変形センサが含まれている場合がある。本発明の文脈において、すべてのセンサが同じタイプであり、したがって、例えば、消費電力又は1つ又は複数のロールを測定するための測定ユニットとして設計されることも可能である。
Claims (16)
- 複数のミリング製品の工業生産のための1つ又は複数の処理ライン(3)を備えた1つ又は複数のミル(2)を含む製粉設備(1)であって、ここで、処理ライン(3)は、ミリング材料をふるいにかけるかスクリーニングするための、ミリング材料をミリングするためのミリングローラーペア(B1、B2、Bx;C1、C2、Cx)を備えた少なくとも1つのミリングパッセージ(B、C)を含み、ここで、ミリングラインを介して、特定の歩留まりパラメータ及びミリングされた製品パラメータを有する特定のミリング製品を製造することができ、且つここで、製粉設備(1)の各ミル(2)は、割り当てられたI/Oインターフェイス(32)を介して、処理ライン(3)に割り当てられた処理装置(31;Bx/Cx/Sx)の局所制御及び/又は調整のための少なくとも1つのプログラマブルロジックコントローラ(201/PLC)を含み、
当該製粉設備(1)は、当該製粉設備(1)の最適化された制御のための中央調整及び制御装置(4)を含むことを特徴とし、ここで、前記プログラマブルロジックコントローラ(201/PLC)は、ネットワークインターフェイス(202)によって前記中央調整及び制御装置(4)に双方向に接続されており、且つここで、処理ライン(3)の処理装置(31;Bx/Cx/Sx)は、前記調整及び制御装置(4)の制御パラメータ(4311、...、431x)に基づいて、割り当てられたI/Oインターフェイス(32)を介してリモートでプログラマブルロジックコントローラ(201/PLC)を使用して、作動させることができる、及びその操作はローカルで制御可能である、製粉設備(1)。 - 処理装置の遠隔制御及び調整は、リアルタイムデータ交換における調整及び制御装置(4)を用いて、処理装置のローカルマシンプロセスによって行われることを特徴とする、請求項1に記載の製粉設備(1)。
- 前記調整及び制御装置(4)がネットワークインターフェイス(42)を含むこと、それによって、これにより、プログラマブルロジックコントローラ(201/PLC)と調整及び制御装置(4)のネットワークインターフェイス(202)を含むミル(2)の制御システム(20)にアクセス可能であり、且つ中央調節及び制御装置(4)は、パッセージ固有(43211、...、4321x)及びパッセージを含む(43221、...、4322x)バッチ/チャージパラメータ(432)に応じて渡される制御パラメータ(4311、...、431x)を生成する手段(44)を含み、ここで、パッセージ固有及び/又は環境固有のパラメータ(432)の1つ又は複数に基づく制御パラメータ(4311、...、431x)の少なくとも1つによって、割り当てられた処理装置(31;Bx/Cx/Sx)を備えた様々な処理ライン(3)は、調節及び制御装置(4)によって中央で最適化可能であり、及び/又は個別に制御可能であることを特徴とする、請求項1又は2のいずれか一項に記載の製粉設備(1)。
- 前記パッセージを含むパラメータ(43221、...、4322x)は、湿度及び/又は気圧及び/又は周囲温度を含む場所に依存する測定パラメータを含むこと、及び前記パッセージ固有のパラメータ(43211、...、4321x)は、ミリングローラーペア(B1、B2、…、Bx;C1、C2、…、Cx)のエネルギー消費及び/又は予備圧力及び/又はミリング材料の入力温度を含む、処理装置(31;Bx/Cx/Sx)のローカル操作パラメータを含むことを特徴とする、請求項3に記載の製粉設備(1)。
- 前記調整及び制御装置(4)によって、前記パッセージを含むパラメータ(43221、...、4322x)は、少なくとも2つのミリングパッセージに対してグローバルに最適化及び制御される一方、前記パッセージ固有のパラメータ(43211、...、4321x)は、それぞれのミリングパッセージとは独立して最適化及び調整されることを特徴とする、請求項3又は4のいずれか一項に記載の製粉設備(1)。
- 前記パッセージを含むパラメータ(43221、...、4322x)に基づく、前記調整及び制御装置(4)による前記制御パラメータ(4311、...、431x)は、少なくとも2つの異なる処理ライン(3)又はパッセージ(3)に対してグローバルに最適化及び制御される一方、前記パッセージ固有のパラメータ(43221、...、4322x)は、それぞれのパッセージ(3)の前記制御パラメータ(4311、...、431x)の最適化された生成に独立して作用することを特徴とする、請求項3又は4のいずれかに記載の製粉設備(1)。
- 前記中央調整及び制御装置(4)は、操作プロセスレシピ(431)を含むことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の製粉設備(1)であって、ここで、操作プロセスレシピ(431)に基づいて、バッチ/チャージ制御は、処理ライン(3)の1つの処理ユニット(31;Bx/Cx/Sx)の定義された処理シーケンスによりで制御可能である、及びここで、特定の特性パラメータ(61)を有する定義された量の最終生成物(6)は、前記操作プロセスレシピ(431)又は特定の特性パラメータ(51)を有する1つ又は複数の投入材料(5)に基づいて生成することができる、
操作プロセスレシピ(431)のミリングプロセス中、前記操作制御パラメータ(4311、...、431x)及び/又はバッチ/チャージパラメータ(432)は、前記調整及び制御装置(4)によって連続的に監視することができる、ここで、定義可能な偏差として定義可能なパラメータ値の変動又は異常を検出する際、監視された制御パラメータ(4311、...、431x)及び/又は定義された制御パラメータ(4311、...、431x)からのバッチ/チャージパラメータ(432)及び/又はバッチ/チャージパラメータ(432)、制御パラメータ(4311、...、431x)は、調整及び制御装置(4)によって自動的に修正及び/又は適合される、製粉設備(1)。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の、製粉設備(1)及びミル(1)のローラーシステムのミリングラインの自己最適化制御のための、中央調整及び制御装置(4)を備えたローラーシステム又はローラースタンド(31)の製粉設備(1)及びミリングライン(3)であって、ここで、パッセージ固有の測定パラメータ(43211、...、4321x)は、少なくとも、製粉設備(1)の1つ又は複数のローラースタンド(31)の流量及び/又は電力消費に関連する測定パラメータを含む、製粉設備(1)及びミリングライン(3)。
- 前記1つ又は複数のローラースタンド(31)が、少なくとも溝付きローラー(B1、B2、…、Bx)及び/又は滑らかなローラー(C1、C2、…、Cx)を含むことを特徴とする、請求項8に記載の製粉設備(1)。
- 前記パッセージ固有の測定パラメータ(43211、...、4321x)は、少なくとも、前記ミル(2)のすべてのローラースタンド(31)の流量及び/又は消費電力に関連する測定パラメータを含むことを特徴とする、請求項8又は9のいずれか一項に記載の製粉設備(1)。
- 標準範囲の最適化されたバッチ/チャージプロセスのプロセス標準的な操作制御パラメータ(4311、...、431x)を使用して、最終製品(6)の定義された品質パラメータと特定の小麦粉収量(62)は、投入製品(5)に応じて決定できることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の製粉設備(1)。
- 最終製品(61)の定義された特性パラメータは、少なくとも粒子サイズ分布(611)及び/又はデンプン(Staerke)損傷(612)及び/又はタンパク質品質(613)及び/又は含水量(614)を含むことを特徴とする、請求項1から11のいずれかに記載の製粉設備(1)。
- 監視された動作制御パラメータ(4311、...、431x)及び/又はバッチ/チャージパラメータ(432)は、少なくとも歩留まり(62)及び/又はエネルギー消費/消費量(-verbrach)及び/又はスループット/マシンランタイムを含むことを特徴とする、請求項7から12のいずれか一項に記載の粉砕設備(1)。
- 前記中央調整及び制御装置(4)は、さまざまなミリングラインの一元的な(einheitliche)Webベースの監視を表示可能に含み、これにより、製粉設備(1)を一元的に(zentral)監視することができ、及び/又は最適に制御可能であることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載の製粉設備(1)。
- 操作装置(20)及び/又は調整及び制御装置(4)の制御システムの監視又は制御ディスプレイ(21/45)が、近接センサ及び/又はモーションセンサ(211/451)を含、み、ここで、前記ディスプレイは、製粉設備(1)及び/又はミル(2)のオペレータまでの測定された距離に基づいて、製粉設備の近接センサ及び/又はモーションセンサの測定結果に応じて自動的にオン及びオフに切り替えられることを特徴とする、、請求項1から14のいずれか一項に記載の製粉設備(1)。
- 複数のミリング製品の工業生産のための1つ又は複数の処理ライン(3)を備えた1つ又は複数のミル(2)を含む製粉設備(1)の最適化された制御のためのプロセスであって、ここで、処理ライン(3)において、ミリングローラーペア(B1、B2、…、Bx;C1、C2、…、Cx)を備えた少なくとも1つのミリングパッセージ(B、C)を使用して、製粉原料(Mahlgute)が製粉され、且つ少なくとも1つの下流スクリーニングパッセージ(S1、S2、...、Sx)によってふるいにかけられ、及び/又はスクリーニングされる、ここで、特定の歩留まりパラメータと製粉製品パラメータを持つ特定の製粉製品が、ミリングラインを介して製造される、且つここで、製粉設備(1)の各ミル(2)は、割り当てられたI/Oインターフェイス(32)を介してミリングライン(3)に割り当てられた処理装置(31;Bx/Cx/Sx)のローカル制御及び/又は調整用の少なくとも1つのプログラム可能なロジックコントローラー(201/PLC)を含む、
前記製粉設備(1)は、前記製粉設備(1)の最適化された制御のための中央調整及び制御装置(4)を含むこと、ここで、プログラマブルロジックコントローラ(201/PLC)は、ネットワークインターフェイス(202)を介して中央の調整及び制御デバイス(4)に双方向に接続され、且つ中央の調整及び制御装置(4)によって送信される制御パラメータ(4311、...、431x)によってアドレス指定される、且つここで、処理ライン(3)の処理装置(31;Bx/Cx/Sx)は、前記調整及び制御装置(4)の制御パラメータ(4311、...、431x)に基づいて、割り当てられたI/Oインターフェイス(32)を介してリモートでプログラマブルロジックコントローラ(201/PLC)を使用して、作動させることができる、及びその操作はローカルで制御可能であることを特徴とする、プロセス。
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