Le blé est la plus grande culture vivrière au monde et la demande globale en farine de blé est importante chaque année. L'industrie de la minoterie est devenue une industrie de base importante pour l'alimentation mondiale. Les moulins à cylindres sont également de plus en plus répandus sur le marché comme équipement de production de farine et ils constituent l'équipement de base clé pour tous les types de processus de broyage.
Le cylindre est le coeur du moulin et ses performances ont une incidence directe sur la qualité et le goût de la farine. Cependant, certains problèmes peuvent survenir durant le processus, principalement en raison du cisaillement, de l'extrusion et du frottement entre le cylindre et la matière première. Les paramètres techniques tels que la vitesse de rotation, la distance et le rapport de vitesse ont également une incidence.
Lorsqu'il y a une force de compression importante entre deux cylindres, le pressage et le frottement du matériau par le cylindre provoquent une grande quantité de chaleur de friction. La génération de chaleur de friction est principalement liée à la différence de vitesse entre les cylindres rapides et lents, le diamètre, la longueur, la distance et la pression entre les différents cylindres. Le cylindre absorbe en permanence de la chaleur située à la surface de ce dernier pendant la rotation, ce qui provoque une température élevée qui augmente progressivement jusqu'à ce que la chaleur soit transférée à l'intérieur du cylindre, provoquant le broyage. Il y a une grande quantité de chaleur accumulée à l'intérieur du cylindre.
Les performances de démarrage et performances isothermes du moulin sont un indicateur important pour mesurer les performances des cylindres. L'uniformité de la température de surface du cylindre peut grandement affecter la qualité et le goût de la farine. La section d'absorption de chaleur du cylindre de broyage est principalement basée sur la conduction thermique et obéit à la loi de conduction thermique de Fourier.
La section de dissipation de chaleur est principalement composée d'un transfert de chaleur par convection et d'un transfert de chaleur par rayonnement dans un espace restreint. Le succès de la performance de démarrage dépend principalement de la qualité d'assemblage du cylindre, la performance isotherme, elle, dépend de l'uniformité de la température sur la surface du cylindre pendant qu'il fonctionne.
Durant le processus de traitement du moulin, afin d'améliorer l'efficacité et le rendement, le moulin ne cesse généralement jamais de fonctionner pendant une longue période. Le broyage prolongé provoque une chaleur accumulée par le cylindre. La température de surface du cylindre peut atteindre 60 à 80°C et la qualité de la farine en sera affectée.
J'ai effectué un test de mesure de la température sur la surface de laminage rapide d'un mètre d'un cylindre d'un moulin MDDK1000/250 situé dans la minoterie YiMin, dans la ville de Hebi, province du Henan, en Chine. Cinq points de test ont été sélectionnés de manière équidistante sur la surface du cylindre et ont été mesurés toutes les 20 minutes à compter du début du processus. La courbe de la température du cylindre peut être observée (voir figure 1).
On peut voir sur la figure 1 que le changement de température de la surface du cylindre monte lentement entre 0 et 340 minutes. Il est expliqué qu'en raison de la différence de température existante entre la surface et le corps du cylindre, la chaleur de friction générée par la surface est lentement transférée de la surface à l'intérieur du cylindre.
En montant, la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur diminue progressivement. Lorsque la température de surface du cylindre atteint 75°C en 340 minutes, la température s'est progressivement stabilisée. Selon la première loi de la thermodynamique, la chaleur qui s'écoule dans le corps du cylindre à ce moment est égale à la chaleur sur la surface.
J'ai également effectué un test de mesure de la température sur la surface d'un mètre d'un cylindre à la minoterie QuXia, à Taixing, dans la province du Jiangsu, en Chine. Lorsque la température de la surface du cylindre atteint l'état d'équilibre évoqué ci-dessus, le point est mesuré à égale distance de la surface du cylindre (voir figure 2).
Comme on peut le voir sur la figure 2, la température de surface est d'environ 77°C et l'uniformité de la température de la surface du cylindre est relativement bonne.
Après le broyage à haute température, le taux de perte en protéines et autres nutriments dans le blé est d'environ 80%. Plus la précision de traitement est élevée, plus la perte d'éléments nutritifs est importante et donc plus la valeur nutritive de la farine est faible. Les résultats de la recherche montrent que le taux d'extraction de la farine est de 60%, comparé à celui de la farine de blé. Les vitamines B ont perdu environ 85% de leur valeur nutritive, la vitamine 3, 50% et le fer, calcium, zinc ont respectivement perdu 80%, 50% et 8%. En raison de la transformation, la qualité nutritionnelle de la farine a été affectée.
Plus de 2 milliards de tonnes de céréales sont transformées chaque année dans le monde, dont environ 600 millions de tonnes de blé. Les moulins à cylindres sont largement utilisés dans la mouture de divers grains. C'est le principal équipement de traitement de la farine de blé. Les équipements associés sont conçus et fabriqués dans le monde depuis plus de 200 ans. Compte tenu de la forte demande mondiale de farine, la température élevée de la surface des cylindres aura un impact important sur la qualité de la farine.
Comment réduire la température du corps du cylindre et améliorer la qualité de la farine est un sujet auquel les fabricants d'équipements de minoterie et de nombreux chercheurs doivent prêter attention.