Background

If you ate something sweet today, chances are pretty high that you consumed corn syrup in some form. So, what is corn syrup?

Corn syrup is used in foods to soften texture, add volume, prevent crystallization of sugar and enhance flavor. There’s also high fructose corn syrup, which is manufactured from corn syrup by converting a large proportion of its glucose into fructose, thus producing an even sweeter compound. 

One of the world’s leading producers of corn sweeteners, including corn syrups, highfructose corn syrups, maltodextrin, crystalline fructose and dextrose, was looking for ways to improve its production process to reduce product loss, decrease maintenance costs and minimize injury risks. Specifically, the company evaluated its existing filtration system and was seeking an improved solution that included a less labor-intensive filter cleaning process.

Challenge 

Corn syrup manufacturing is a multi-step process with unique challenges at each stage. After the incoming corn is inspected and cleaned, it is steeped for 30 to 40 hours to begin breaking the starch and protein bonds. The third step in the process involves coarsely grinding the corn to separate the germ from the rest of the kernel. The remaining slurry, consisting of fiber, starch and protein, is finely ground and filtered to separate the fiber from the starch and protein. 

The starch is then separated from the remaining slurry in hydrocyclones, which separate particles in a liquid suspension. Finally, the starch can be converted to syrup. The company approached Eaton for help with the filtration system used in the syrup conversion process. 

The Eaton tubular filters that had been installed in the plant in the 1970’s proved to be rugged and dependable but were due for an upgrade.

“We met with the refinery manager and process engineer to discuss the current filters and plans to upgrade the process,” said Jim Lago, Eaton regional sales manager. “The customer wanted Eaton to implement its latest technologies to improve their process, reduce labor, improve safety and eliminate frequent cleaning. They were an existing Eaton customer, so we were familiar with their process, existing equipment and challenges, and had the insight needed to recommend an appropriate solution that would accomplish their goals.” 

Addressing potential safety hazards was of utmost importance while implementing the new process. During processing, thick fluids are often heated to increase the speed and efficiency in which they move through the process. The materials running through the tubular filters often reached temperatures of up to 140 °F (60 °C) and posed a burn hazard to equipment operators if leakage occurred through gaskets or other connection points. Frequent maintenance and filter cleaning added further risk, by increasing exposure to the hot fluids. 

Another factor to be considered when identifying the right filtration solution was the required flow rate of up to 2,500 gallons per minute (9,464 liters per minute). With 150,000 gallons (567,812 liters) of hot, sticky fluid moving through the process every hour, this factor created a further challenge and a need to increase the system’s capacity. 

Maintenance costs were also a sticking point for the customer. With the existing system, filters needed to be cleaned three times a week by an outside crew. If an unexpected issue arose, these cleanings were even more frequent, resulting in more downtime and expense. Frequent filter maintenance also increased the loss of valuable product and potential loss of an entire batch of corn syrup. 

Solution

A mechanically coupled high flow strainer was recommended for the job.

This technology provides quick and easy access for maintenance, reduces potential leaks and requires fewer moving parts. Other benefits include: 

• Minimal purge for lowwaste operation 
• Easy in-line installation 
• Continuous 24/7 operation 
• Maintenance-friendly design resulting in lower labor costs 
• Eco-friendly. No filter material to purchase, change or landfill
• Available in optional ASME Code 

Results

The customer proceeded with installation of the MCS-500 mechanically coupled strainer on a trial basis to gather data and measure success. After several months, the overall results exceeded the customer’s expectations. 

The multiplex system design features a multi-station configuration that allows customers to have the flexibility to add additional capacity in the future. The customer opted to purchase five filters to start, with room to add a sixth if it needed to increase flow in the future. 

Since the MCS-500 strainer has been in operation, the filtration process has become more stable, resulting in less product loss, little to no maintenance intervention, and decreased labor and maintenance costs.

Also, other areas of the plant have taken notice of the positive outcome and expressed interest in learning how the solution could meet similar needs with their applications. Those are pretty sweet results.

Achtergrond

Als je vandaag iets zoets hebt gegeten, is de kans vrij groot dat je op de een of andere manier glucosestroop hebt geconsumeerd. Wat is glucosestroop dan eigenlijk?

Glucosestroop wordt gebruikt in voedingsmiddelen om de textuur te verzachten, volume toe te voegen, kristallisatie van suiker te voorkomen en de smaak te verbeteren. Er is ook een glucosestroop met een hoog fructosegehalte, die wordt gemaakt van door een groot deel van de glucose om te zetten in fructose, waardoor een nog zoeter mengsel ontstaat. 

Een van 's werelds grootste producenten van maiszoetstoffen, waaronder glucosestroop, hoogfructose glucosestroop, maltodextrine, kristallijne fructose en dextrose, was op zoek naar manieren om zijn productieproces te verbeteren om productverlies te verminderen, de onderhoudskosten te verlagen en het risico op letsel te minimaliseren. Meer specifiek evalueerde het bedrijf zijn bestaande filtratiesysteem en zocht het een betere oplossing die het filterreinigingsproces minder arbeidsintensief zou maken.

Uitdaging 

De productie van glucosestroop is een proces in meerdere stappen met unieke uitdagingen in elke fase. Nadat de binnenkomende maïs is geïnspecteerd en gereinigd, wordt deze 30 tot 40 uur geweekt om te beginnen met het breken van de zetmeel- en eiwitbindingen. De derde stap in het proces bestaat uit het grof malen van de maïs om de kiem van de rest van de korrel te scheiden. De resterende suspensie, bestaande uit vezels, zetmeel en eiwitten, wordt fijngemalen en gefilterd om de vezels te scheiden van het zetmeel en eiwit. 

Het zetmeel wordt vervolgens gescheiden van de resterende suspensie in hydrocyclonen, die de deeltjes in een vloeibare suspensie scheiden. Tot slot kan het zetmeel worden omgezet in stroop. Het bedrijf benaderde Eaton voor hulp bij het filtratiesysteem dat wordt gebruikt in het stroopconversieproces. 

De Eaton buisvormige filters die in de jaren zeventig in de fabriek waren geïnstalleerd, bleken robuust en betrouwbaar te zijn, maar waren aan een upgrade toe.

"We hebben met de raffinaderijmanager en procesingenieur gesproken over de huidige filters en plannen om het proces te upgraden", aldus Jim Lago, regionaal verkoopmanager bij Eaton. De klant wilde dat Eaton zijn nieuwste technologieën zou implementeren om hun proces te verbeteren en minder arbeidsintensief te maken, om de veiligheid te verbeteren en de reinigingsfrequentie te verlagen. Ze waren een bestaande klant van Eaton, dus we waren bekend met hun proces, bestaande apparatuur en uitdagingen en hadden het inzicht dat nodig was om een passende oplossing aan te bevelen die hun doelen zou bereiken". 

Het aanpakken van potentiële veiligheidsrisico's was van het grootste belang bij de implementatie van het nieuwe proces. Tijdens de verwerking worden dikke vloeistoffen vaak verhit om de snelheid en efficiëntie van het proces te verhogen. De materialen die door de buisvormige filters lopen, bereikten vaak temperaturen tot 140 °F (60 °C) en vormden een brandwondenrisico voor bedieners van apparatuur als er lekkage optrad via pakkingen of andere aansluitpunten. Frequent onderhoud en filterreiniging verhoogden het risico, doordat de blootstelling aan de hete vloeistoffen toenam. 

Een andere factor waarmee rekening moet worden gehouden bij het identificeren van de juiste filtratieoplossing was het vereiste debiet van maximaal 2.500 gallon per minuut (9.464 liter per minuut). Met 150.000 gallons (567.812 liter) hete, kleverige vloeistof die elk uur door het proces beweegt, creëerde deze factor een extra uitdaging en de noodzaak om de capaciteit van het systeem te vergroten. 

Ook de onderhoudskosten waren een knelpunt voor de klant. Met het bestaande systeem moesten de filters drie keer per week door een externe ploeg worden gereinigd. Als er zich een onverwacht probleem voordeed, kwamen deze reinigingen nog vaker voor, met als gevolg meer stilstand en kosten. Frequent onderhoud van de filters heeft ook het verlies van waardevolle producten en het mogelijke verlies van een hele batch glucosestroop vergroot. 

Oplossing

Voor deze klus werd een mechanisch gekoppelde hoogdebietzeef geadviseerd.

Deze technologie zorgt voor een snelle en eenvoudige toegang voor onderhoud, vermindert mogelijke lekkages en vereist minder bewegende onderdelen. Andere voordelen zijn onder andere: 

• Minimale spoeling voor een laag afvalverwerkingsniveau 
• Eenvoudige in-line installatie 
• Continu 24/7 bedrijf 
• Onderhoudsvriendelijk ontwerp met als resultaat lagere arbeidskosten 
• Milieuvriendelijk Geen filtermateriaal aan te schaffen, te vervangen of af te voeren
• Verkrijgbaar in optionele ASME-codering 

Resultaten

De klant ging verder met de installatie van de MCS-500 mechanisch gekoppelde zeef op proefbasis om gegevens te verzamelen en succes te meten. Na enkele maanden overtrof het totaalresultaat de verwachtingen van de klant. 

Het multiplex systeemontwerp is voorzien van een multi-stationsconfiguratie die klanten de flexibiliteit biedt om in de toekomst extra capaciteit toe te voegen. De klant heeft om te beginnen vijf filters aangeschaft, met ruimte om een zesde toe te voegen als dat in de toekomst nodig is om het debiet te verhogen. 

Sinds het MCS-500-filter in bedrijf is, is het filtratieproces stabieler geworden, wat resulteert in minder productverlies, weinig tot geen onderhoudsinterventie en lagere arbeids- en onderhoudskosten.

Ook andere gedeelten van de fabriek hebben kennis genomen van het positieve resultaat en interesse getoond om te kijken hoe de oplossing in vergelijkbare situaties bij hun toepassingen kan voldoen. Dat zijn zoete resultaten.