Vorsicht, heiß und klebrig

Selbstreinigendes Filtersystem für Maissirup

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11.09.2020 Maisssirup stellt Produzenten vor mehrere Herausforderungen: Das klebrige und zähflüssige Produkt muss Lebensmittelstandards erfüllen und wird bei hoher Temperatur verarbeitet. Ein geeignetes Filtersystem hilft bei der Optimierung des Herstellungsprozesses.

Entscheider-Facts

  • Der Ersatz eines ineffizienten Filtrationssystems durch einen mechanisch selbstreinigenden Siebkorbfilter mit magnetisch gekoppeltem Antrieb und hohem Durchfluss verringerte bei einem Hersteller von Maissirup die Wartungskosten und Stillstandszeiten.
  • Der verbesserte Produktionsprozess minimiert außerdem die Verletzungsgefahr bei gleichzeitig kürzeren Reinigungsprozessen und ermöglicht geringere Produktverluste.
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Bild: Africa Studio+zlikovec ‒ AdobeStock

Einer der weltweit führenden Hersteller von Süßungsmittel aus Mais wie Maissirup, Maissirup mit hohem Fruchtzuckeranteil, Maltodextrin, kristallinem Fruchtzucker und Dextrose war auf der Suche nach einer Methode zur Verbesserung seines Produktionsprozesses, um den Produktverlust, die Wartungskosten und das Verletzungsrisiko zu verringern. Gezielt bewertete das Unternehmen sein bestehendes Filtrationssystem und suchte nach einer verbesserten Lösung mit einem weniger arbeitsintensiven Reinigungsvorgang des Filters.

Die Herstellung von Maissirup erfolgt in mehreren Prozessschritten. Dabei bringt jeder Schritt besondere Herausforderungen mit sich. Nachdem der eingehende Mais untersucht und gereinigt wurde, wird er 30 bis 40 Stunden eingeweicht, um das Aufspalten der Stärke- und Proteinverbindungen zu starten. Im dritten Schritt wird der Mais grob gemahlen, um den Keim vom Rest des Maiskorns zu trennen. Das verbleibende Gemisch aus Fasern, Stärke und Eiweiß wird fein gemahlen und filtriert, um die Fasern von der Stärke und dem Eiweiß zu trennen.

Dann wird die Stärke in Hydrozyklonen, die Partikel in einer flüssigen Suspension trennen, vom restlichen Gemisch abgetrennt. Schließlich kann die Stärke in Sirup umgewandelt werden.

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Die magnetisch gekoppelte Stellvorrichtung des Siebkorbfiltermodells MCS-500 macht dynamische Dichtungen überflüssig. Das vereinfacht den Zugang bei Wartungsaufgaben, senkt das Risiko von Leckagen und erfordert nur wenige bewegliche Teile. (Bilder Eaton)

Mehr Sicherheit, weniger Aufwand

Der Siruphersteller wendete sich an den Filtersystem­anbieter Eaton, um Hilfe bei der Filtration im Einsatz bei der Umwandlung in Sirup zu erhalten. Die in den 1970er Jahren in dem Werk installierten Filter waren zwar stabil und zuverlässig, hatten jedoch ein Upgrade nötig. „Wir haben uns mit dem Manager und dem Verfahrenstechniker der Raffinerie getroffen, um über die vorhandenen Filter sowie Pläne zur Prozessverbesserung zu sprechen“, sagte Jim Lago, Regional Sales Manager des Filterexperten. „Der Kunde wollte, dass Eaton durch den Einsatz seiner neusten Technologien den Prozess verbessert, den Arbeitsaufwand verringert, die Sicherheit erhöht und die häufige Reinigung beseitigt.

Es handelte sich bereits um einen kaufenden Kunden von Eaton. Daher waren wir mit dem Prozess, der vorhandenen Ausstattung und den Herausforderungen vertraut und verfügten über das nötige Wissen, um eine angemessene Lösung zu empfehlen, mit der er seine Ziele erreicht.“ Beim Umsetzen des neuen Prozesses war es wichtig, sich mit möglichen Sicherheitsrisiken zu befassen. Bei der Verarbeitung wird die dickflüssige Masse oft erhitzt, um die Geschwindigkeit und Effizienz zu erhöhen, mit der sie den Prozess durchläuft. Dabei erreicht diese oft Temperaturen bis 60 °C, wenn sie durch die Tubular-Filter strömt, womit die Bediener einer Verbrennungsgefahr ausgesetzt waren, wenn an Dichtungen oder anderen Verbindungspunkten Leckagen auftraten. Die zahlreichen Wartungsarbeiten und die Reinigung des Filters waren mit weiteren Risiken verbunden, da man häufiger den heißen Flüssigkeiten ausgesetzt war. Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor bei der Bestimmung der richtigen Filtrationslösung war die erforderliche Durchflussrate von fast 9.500 l/min. Bei über 550.000 Litern heißer, klebriger Flüssigkeit, die stündlich den Prozess durchlaufen, stellte dieser Faktor eine weitere Herausforderung sowie die Notwendigkeit dar, die Kapazität des Systems zu erhöhen.

Die Wartungskosten waren ebenfalls ein wichtiger Punkt für den Kunden. Bei dem bestehenden System mussten die Filter dreimal wöchentlich von einem externen Team gereinigt werden. Bei unerwarteten Problemen waren noch häufigere Reinigungen erforderlich, was zu mehr Ausfällen und Kosten führte. Die regelmäßige Wartung des Filters führte auch zu einem größeren Verlust des kostbaren Produkts sowie dem möglichen Verlust einer gesamten Charge Maissirup.

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In den MCS-Siebkorbfiltern mit mechanischer Abreinigung wird die einströmende Flüssigkeit (1) vom inneren Zylinder durch ein Siebelement aus Drahtgewebe (2) in den äußeren Zylinder und durch den Auslass (3) nach außen geleitet. Eine magnetisch gekoppelte Reinigungsscheibe (4) bewegt sich im Inneren des Zylinders regelmäßig auf und ab, um das Filtersieb zu reinigen. Dabei werden Schmutzteilchen am Boden des Gehäuses gesammelt und aus dem Gehäuse gespült (5).

Messbarer Erfolg

Für die Aufgabe empfahl der Filteranbieter einen mechanisch selbstreinigenden Siebkorbfilter mit magnetisch gekoppeltem Antrieb und hohem Durchfluss. Diese Technologie ermöglicht einen einfachen und schnellen Zugang bei Wartungsaufgaben, senkt die Gefahr potenzieller Leckagen und erfordert weniger bewegliche Teile. Weitere Vorteile sind:

  • minimale Spülablassmengen für geringen Produktverlust,
  • einfache Installation ins bestehende System,
  • kontinuierlicher Betrieb,
  • wartungsfreundliche Konstruktion,
  • kein Verbrauch, Austausch oder Entsorgung von Filtermaterial,
  • optional verfügbar gemäß ASME-Code, AD2000 oder EN13445 sowie CE-konform gemäß Druckgeräterichtlinie.

Der Betreiber installierte den mechanisch selbstreinigenden Siebkorbfilter MCS-500 mit magnetisch gekoppeltem Antrieb versuchsweise, um Daten zu sammeln und den Erfolg zu messen. Das nach einigen Monaten vorliegende Gesamtergebnis übertraf die Erwartungen des Sirupherstellers.

Die Multiplex-Ausführung des Systems bietet eine Konfiguration mit mehreren Stationen. Diese ermöglicht es, in Zukunft flexibel weitere Kapazität hinzuzufügen. Der Kunde entschied sich zunächst für den Kauf von fünf Filtern. Er behielt sich die Option vor, einen sechsten hinzuzufügen, sollte der Durchfluss in Zukunft erhöht werden müssen.

Seit der Siebkorbfilter MCS-500 im Einsatz ist, ist der Filtrationsprozess stabiler geworden, was einen geringeren Produktverlust, wenig bis gar keine Wartungseingriffe sowie geringere Arbeits- und Wartungskosten zur Folge hatte. Auch in anderen Bereichen des Werks wurde das positive Ergebnis wahrgenommen und Interesse geäußert, zu erfahren, wie die Lösung bei ihren Anwendungen ähnliche Anforderungen erfüllen könne.

 

Warum Maissirup?
Wer heutzutage etwas Süßes isst, hat sehr wahrscheinlich in irgendeiner Form Maissirup zu sich genommen. Maissirup wird in Lebensmitteln eingesetzt, um eine weiche Beschaffenheit und ein größeres Volumen zu erzielen, ein Kristallisieren des Zuckers zu vermeiden und den Geschmack zu verbessern. Es gibt auch Maissirup mit hohem Fruchtzuckeranteil. Er wird aus Maissirup hergestellt, bei dem ein Großteil der Glukose in Fruchtzucker umgewandelt wird, wodurch ein noch süßeres Gemisch entsteht.

Heftausgabe: Pharma+Food September 2020

Über den Autor

Birgit Sottong, Eaton Filtration Technologies
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