使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的制作方法
使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的制作方法
【专利摘要】提供了使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统，用于改进醇和/或副产物收率，例如油和/或蛋白质收率。在一个实例中，所述过程包括将玉米粒研磨成为颗粒，随后将玉米颗粒与液体混合，以生产包括油、蛋白质、淀粉、纤维、胚芽和硬渣的浆料。随后，使浆料经历前端研磨方法，所述方法包括将浆料分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉的液体部分，随后研磨分离的固体部分，以降低胚芽和硬渣的尺寸和从固体部分释放结合的淀粉、油和蛋白质。将淀粉转化为糖，由其生产醇，随后回收。另外，可分离和回收纤维。同样可分离和回收油和蛋白质。
【专利说明】使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2011年3月24日提交的美国临时申请号61/466，985和2011年6月24日提交的美国临时申请号61/501，041的优先权，将它们通过全文引用结合到本文中。
【技术领域】
[0003]本发明大体上涉及干研磨醇的生产，更具体地，本发明涉及用于干研磨乙醇车间以提高醇和/或副产物收率的改进的研磨方法和系统。
【背景技术】
[0004]当今受到很大关注的一种醇为乙醇。在美国，大多数燃料乙醇由湿研磨过程或干研磨乙醇过程生产。但是，实际上任何类型和品质的谷物可用于生产乙醇，用于这些过程的原料通常为玉米。
[0005]用于由谷物生产各种类型的醇的常规的过程通常采用类似的程序。湿研磨玉米加工设备将玉米谷物转化为若干不同的副产物，例如胚芽(用于油萃取)、麸质饲料(高纤维动物饲料)、麸质粗粉(高蛋白质动物饲料)和基于淀粉的产物(例如乙醇、高果糖玉米糖浆或食品和工业淀粉)。干研磨乙醇设备通常将玉米转化为两种产物，即乙醇和具有可溶性的蒸馏器的谷物。如果作为湿动物饲料销售，具有可溶性的蒸馏器的湿谷物称为DWGS。如果干燥用于动物饲料，具有可溶性的蒸馏器的干燥谷物称为DDGS。在标准的干研磨乙醇过程中，除了约10.5升(约2.8加仑)的乙醇以外，约8.2kg (约17磅)的DDGS的大量的玉米收率。该副产物提供决定性二次收益物流，其抵消总体乙醇生产成本的一部分。
`[0006]关于干研磨过程，图1为典型的干研磨乙醇生产过程10的流程图。作为通常的参考点，干研磨乙醇过程10可分成前端和后端。在蒸馏和脱水24之前发生的过程10的部分认为是〃前端〃，而在蒸馏和脱水24 (下文中称为〃脱水〃)之后发生的过程10的部分认为是〃后端〃。为此，过程10的前端由研磨步骤12开始，其中将干燥的整个玉米粒经过锤磨机研磨成为粗粉或细粉末。锤磨机中的筛孔的尺寸通常为7/64或约2.78_，其中所得到的颗粒分布得到非常宽的分布，钟型曲线，其包括小至45微米且大至2-3mm的粒径。
[0007]研磨步骤12接着是液化步骤16，在这里研磨的粉与烹调水混合，以产生浆料，并且通常加入称为α-淀粉酶的工业酶(未显示)。此处将PH调节至约5.8-6，温度保持在约50°C _105°C，以将浆料中的不溶性淀粉转化为可溶性淀粉。以下进一步更详细地讨论在该液化步骤16发生的各种典型的液化过程。在液化步骤16之后的物流具有约30%干固体(DS)含量，具有包含在玉米粒中的所有组分，例如包括糖、蛋白质、纤维、淀粉、胚芽、硬渣以及油和盐。在液化流中通常存在三种类型的固体:纤维、胚芽和硬渣，其中所有三种固体具有大致相同的粒径分布。
[0008]液化步骤16接着是同时糖化和发酵步骤18。该同时步骤在本行业中称为〃同时糖化和发酵〃 (SSF)。在一些工业干研磨乙醇过程中，糖化和发酵单独发生(未显示)。单个糖化和SSF 二者均可耗时长达约50-60小时。使用发酵罐发酵将糖转化为醇。在糖化和发酵步骤18之后是蒸馏(和脱水)步骤24，其利用蒸馏器来回收醇。[0009]最后，在蒸馏24之后的过程10的后端包括离心步骤26，其涉及将残余物(即，使用蒸馏步骤24生产的"整个釜馏物〃)离心，以将不溶性固体(〃湿饼〃)与液体(〃稀的釜馏物〃)分离。〃湿饼〃包括纤维，其包括三种类型:(I)果皮，其平均粒径通常为约1_-3_ ；(2)末端的果壳，其平均粒径为约500微米；以及(3)细纤维，其平均粒径为约250微米。来自离心机的液体含有约6%-8%DS。[0010]在蒸发步骤28中，稀的釜馏物进入蒸发器，以蒸发掉水分，留下含有来自发酵的可溶性(溶解的)固体(25%-40%干固体)的浓的糖浆。浓缩的浆料可经历任选的油回收步骤29，在这里可将浆料离心，以将油与糖浆分离。油可作为单独的高价值产物销售。油收率通常为约0.41b./bu玉米，具有高游离脂肪酸含量。该油的回收率仅约为玉米中的油的1/4。在蒸馏步骤24后，在玉米粒内约一半的油保留在胚芽内，它们不能在典型的干研磨过程中使用离心机分离。当将油在发酵罐中保持约50小时时产生的游离脂肪酸含量降低油的价值。(去油)离心机仅除去少于50%，由于蛋白质和油形成不能令人满意地分离的乳液。[0011]具有多于10%油的离心的湿饼和糖浆可混合，并且可将混合物作为具有可溶性的蒸馏器的湿谷物(DWGS)销售给牛肉和乳品饲育场。或者，糖浆可与湿饼混合，随后浓缩的糖浆混合物可在干燥步骤30中干燥，并且作为具有可溶性的蒸馏器的干燥谷物(DDGS)销售给乳品和牛肉饲育场。该DDGS具有玉米中的所有蛋白质和75%的油。但是由于高百分比的纤维，DDGS的价值低，并且在一些情况下，油防碍动物消化。[0012]进一步关于液化步骤16，图2为各种典型的液化过程的流程图，其限定了在干研磨乙醇生产过程10中的液化步骤16。另外，过程10的前端由研磨步骤12开始，其中将干燥的整个玉米粒经过锤磨机研磨成为粗粉或细粉末。研磨步骤12接着是液化步骤16，其本身包括如以下讨论的多个步骤。[0013]各种液化过程的每一个通常由研磨的粉与可由蒸发步骤28送来的烹调水或背载水(back set water)混合开始(图1)，以在衆料槽32产生衆料,在这里通常加入称为α-淀粉酶的工业酶(未显示)。如本领域已知的，在这里将PH调节至约5.8-6，并且温度保持在约50°C _105°C，以允许酶活性开始将浆料中的不溶性淀粉转化为可溶性淀粉。[0014]在浆料槽32之后，通常存在三个任选的预收集槽步骤，在图2中指定为系统A、B和C，通常可根据浆料期望的温度和收集时间来选择。使用系统A，来自浆料槽32的浆料经历喷气烹饪步骤34，在这里将浆料进料至喷气烹饪器，加热至120°C，在U-管中保持约5-30分钟，随后转到闪蒸槽。喷气烹饪器产生破裂淀粉颗粒的切向力，以帮助酶与颗粒内的淀粉反应。使用系统B，使浆料经历二次浆料槽步骤36，在这里将蒸汽直接注向二次浆料槽，浆料在约90°C -1OO0C的温度下保持约30分钟-1小时。使用系统C，来自浆料槽32的浆料经历二次浆料槽-无蒸汽步骤38，在这里将来自浆料槽32的浆料送至二次浆料槽，没有任何蒸汽注射，并且在约80°C _90°C的温度下保持1-2小时。随后，将来自系统A、B和C中的每一个的浆料在约80°C-90°C温度下串联地转到第一收集槽40和第二收集槽42，总收集时间为约2-4小时，以完成液化步骤16，随后接着糖化和发酵步骤18，以及图1的过程10的其余部分。虽然此处显示两个收集槽，但是应理解的是可利用一个收集槽或多于两个收集槽。[0015]为了提高醇收率和产生另外的收益，例如，在典型的干研磨过程中，由油和/或蛋白质收率，开发进一步破坏初始研磨的胚芽颗粒和硬渣颗粒(其主要包括淀粉)以从中释放更多的淀粉、油和/或蛋白质的过程是有益的。这样的过程可提供提高的醇、油和/或蛋白质收率，以生产高得多纯度的纤维(具有较少蛋白质、淀粉和油)，这样的纤维可以作为原始原料用于造纸行业和纤维素用于二次醇过程。
[0016]各种干研磨系统已试图提高醇收率，例如，通过在干研磨过程10中致力于研磨方面。然而，已知这样的系统还未产生非常良好的结果。例如，使用当今市场的研磨系统，这些系统倾向于在相同的时间和以相同的速率降低所有颗粒(纤维、胚芽和硬渣)的尺寸。所得到的玉米组分可能难以分离，特别是如果将所有的颗粒(包括纤维)研磨得太小(例如，小于300微米)。虽然使用较小的粒径可改进醇收率，但是这也可生产非常湿的倾析器饼和脏的溢流，即，脏的稀的釜馏物。并且该脏的溢流可产生污垢，并且导致在蒸发步骤28期间较低的糖浆浓度。较低的糖浆浓度和较湿的饼也产生提高的干燥剂负载，提高DDGS的干燥成本。与此相反，如果所得到的玉米组分的尺寸太大，例如，大于1000微米，则在液化步骤16期间颗粒将不能充分转化为糖，并且醇收率例如将下降。
[0017]这样的常规的系统也倾向于集中于研磨整个物流或非常湿的浆料形式的部分分离的物流，在研磨之前没有任何脱水。对于研磨固体颗粒，送至研磨机的物料应尽可能干，以得到最大研磨结果。当前的系统也不能在将颗粒进料至切割/研磨装置之前除去细固体颗粒。因此，细固体颗粒变为较小的颗粒，即，太小了，在过程的后端产生如以上讨论的生产非常湿的饼和脏的溢流的问题。
[0018]因此，有益的是提供一种用于干研磨乙醇设备的改进的研磨方法和系统，其可以改进醇、油和/或蛋白质收率，以及由油和/或蛋白质收率产生另外的收益，例如，同时避免和/或克服前述缺点。
【发明内容】
[0019]本发明涉及一种用于干研磨乙醇车间的改进的研磨方法和系统，以提高醇和/或副产物收率。用于干研磨乙醇车间的这样的改进的研磨方法和系统可以改进醇、油和/或蛋白质收率，以及由油和/或蛋白质收率产生另外的收益。
[0020]在一种实施方式中，提供了一种干研磨乙醇生产过程，该过程包括:将玉米粒研磨成为颗粒，随后将玉米颗粒与液体混合，以生产包括油、蛋白质、淀粉、纤维、胚芽和硬渣的浆料。随后，使浆料经历前端研磨方法，该方法包括:将浆料分离成为固体部分(包括纤维、硬渣和胚芽)和液体部分(包括油、蛋白质和淀粉)，随后研磨分离的固体部分，以降低胚芽和硬渣的尺寸以及从固体部分释放结合的淀粉、油和蛋白质。将淀粉转化为糖，由糖生产醇，随后回收。另外，可分离和回收纤维，以及同样可分离和回收油和蛋白质。
[0021]在另一种实施方式中，提供了一种干研磨乙醇生产过程，该过程包括:将玉米粒研磨成为玉米颗粒，随后将玉米颗粒与液体混合以形成浆料。随后，降低浆料中的液体的量，以形成湿饼，随后将湿饼研磨。在该过程中同样可分离和回收醇、纤维、油和蛋白质。
[0022]在又一种实施方式中，提供了一种用于干研磨乙醇生产的系统，该系统包括研磨装置和浆料槽，研磨装置将玉米粒研磨成为颗粒，在浆料槽中玉米颗粒与液体混合，以生产包括油、蛋白质、淀粉、纤维、胚芽和硬渣的浆料。所述系统还包括第一脱水装置，其将浆料分离成为固体部分(包括纤维、硬渣和胚芽)和液体部分(包括油、蛋白质和淀粉)；尺寸降低装置，其跟随第一脱水装置，降低固体部分的胚芽和硬渣的尺寸，以及从固体部分释放结合的淀粉、油和蛋白质；以及提供至少一个收集槽，其有助于将淀粉转化为糖。所述系统还包括发酵罐以由糖生产醇和蒸馏器以回收醇；以及第二脱水装置，该第二脱水装置分离和回收纤维。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]并入本说明书并且构成本说明书的一部分的【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式，以下给出的实施方式的详细描述用于解释本发明的原则。
[0024]图1为典型的干研磨乙醇生产过程的流程图；
[0025]图2为在干研磨乙醇生产过程中限定液化步骤的各种典型的液化过程的流程图；
[0026]图3为显示根据本发明的一种实施方式使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的流程图；
[0027]图3A为图3的干研磨乙醇生产过程和系统的简化的流程图；
[0028]图3B-3D为显示根据本发明的实施方式图3A的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的变型的简化的流程图；
[0029]图4为显示根据本发明的另一种实施方式，使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的流程图；
[0030]图5为显示根据本发明的另一种实施方式，使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的流程图；
[0031]图6为显示根据·本发明的另一种实施方式，使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的流程图；
[0032]图7为显示根据本发明的另一种实施方式，使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的流程图；
[0033]图7A为显示根据本发明的一种实施方式图7的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的变型的流程图；
[0034]图7B为显示根据本发明的一种实施方式图7A的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的变型的流程图；
[0035]图8为显示根据本发明的另一种实施方式，使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的流程图；
[0036]图9为显示根据本发明的另一种实施方式，使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的流程图；
[0037]图9A为显示根据本发明的另一种实施方式图9的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的变型的流程图；以及
[0038]图9B为根据发明的另一种实施方式图9A的使用前研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的变型的流程图。
【具体实施方式】
[0039]图1和2在上文已经讨论了，并且分别代表典型的干研磨乙醇生产过程和在干研磨乙醇生产过程中限定液化步骤的各种典型的液化过程的流程图。[0040]图3-9B说明用于改进醇、油和/或蛋白质收率以及用于生产纯的更理想的纤维(例如用于二次醇生产)的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的各种实施方式。下文详细讨论这些过程和系统。
[0041]首先参考图3，该图描述用于改进醇和/或副产物收率(例如，油和/或蛋白质收率)的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的实施方式的流程图。在该过程100中，玉米首先经历研磨步骤102,其涉及使用锤磨机等，以研磨玉米至粒径小于约7/64英寸并且允许从中释放油。在一个实例中，用于分离颗粒的筛网尺寸可从约7/64英寸降低至约6/64英寸。在另一个实例中,粒径为约50微米-3mm。研磨帮助破坏纤维、蛋白质、淀粉和胚芽之间的结合。
[0042]接着，在浆料槽104，研磨的玉米粉与水(称为烹调水)混合，以产生浆料和开始液化。酶(例如α -淀粉酶)可任选加入到浆料槽104中。浆料可在浆料槽104中在约30分钟-约120分钟加热至约150° F-约200° F。来自浆料槽104的物流含有约llb/bu游离油和约1.51b/bu胚芽(粒径在约50微米-约3mm范围)、1.81b/bu硬渣(粒径在约50微米_约3mm范围)和4.21b/bu纤维(粒径在约50微米-约3mm范围)。
[0043]来自浆料槽104的进料接着经历液/固分离步骤106，其限定了前端研磨方法的开始。虽然在图3中前端研磨方法在浆料槽104之后开始，但是应理解的是，该前端研磨方法可位于沿着液化过程的任何位置，包括从浆料槽104直到发酵步骤111。液/固分离步骤106将包括游离油、蛋白质和细固体(其不需要研磨)的通常液化的溶液(约60-80体积％)与包括较重的纤维、硬渣和胚芽的重质固体饼(约20-40体积％)分离，所述胚芽可包括结合的油、蛋白质和/或淀粉。液/固分离步骤106使用脱水设备(例如，叶片筛网、振动筛网、筛网倾析器离心机或圆锥筛网离心机、压力筛网、预浓缩器等)来完成固体与液体部分的分离。细固体不大于200微米。在另一个实例中，细固体不大于500微米，这通常取决于用于液/固分离装置的筛网尺寸开口。
[0044]在一个实例中，脱水设备为叶片筛网，其包括具有高速叶片(具有斜度)的固定圆柱形筛网。在叶片筛网上叶片的数量可在I个叶片/4-8英寸的筛网直径范围。在另一个实例中，脱水设备为预浓缩器，其包括具有低速螺杆传送器的固定圆柱形筛网。在预浓缩器上的传送器节距(conveyor pitch)可为筛网直径的约1/6-1/2。在叶片筛网上的叶片的数量和在预浓缩器上的传送器节距可根据进料中的固体的量而变。在叶片筛网和叶片之间的间隙可在约0.04-0.2英寸范围内。较小的间隙得到具有较高容量的较干的饼和较纯的纤维，但是流失更多的纤维到滤液。较大的间隙得到具有较低容量的较湿的饼和较纯的液体(较少不溶性固体)。叶片速度可在400-1200RPM范围内。在另一个实例中，叶片速度可在800-900RPM范围内。较高的速度提供较高的容量，但是消耗更多的动力。一种合适类型的叶片筛网为FQ-PS32叶片筛网，其可购自俄亥俄州斯普林菲尔德市的Fluid-Quip公司(Fluid-Quip, Inc., Springfield, Ohio)。
[0045]用于脱水设备的筛网可包括具有狭缝开口或圆洞、薄的板筛网的楔形丝类型。比起楔形丝狭缝开口，圆洞筛网可更好地帮助防止长的细纤维通过筛网，但是圆洞容量较低，因此，如果使用圆洞筛网可能需要更多的设备。筛孔的尺寸可在约45微米-500微米范围内。在另一个实例中，筛孔可在100-300微米范围内。在又一实例中，筛孔可在200-250微米范围内。较小的筛孔倾向于提高蛋白质/油/醇收率，具有较高的设备和操作成本，而较大的筛孔倾向于较低的蛋白质/油/醇收率，具有较少的设备和操作成本。
[0046]现在分离的液化的淀粉溶液可经历任选的油分离步骤108，其可使用任何类型的油分离器，例如泥浆离心机、三相倾析器、圆盘倾析器、三相圆盘离心机等，通过利用密度差将油与液化的淀粉溶液分离。特别是，液化的淀粉溶液用作重质介质液体，以漂浮油/乳液/细胚芽颗粒。液化的淀粉溶液的密度为约1.1-1.2g/CC，油的密度为0.9-0.92g/cc，胚芽的密度为l_1.05g/cc。
[0047]可以有三相从油分离步骤108排放出。第一相为轻质相，其包括油或油/乳液层。第二相为重质相，其包括液化的淀粉溶液，可能具有一些小的胚芽颗粒。第三相为固相，其含有细纤维、硬渣颗粒和淀粉。底流重质相和固相可合并，如在图3中说明的；另外，它们可保持分离，并且送至不同的位置用于优化结果。
[0048]油/乳液/细胚芽层可转到油抛光步骤109，在这里层可经历离心，包括三相倾析器、三相圆盘离心机等，以将纯的油与乳液和细胚芽颗粒分离。由油抛光步骤109，乳液和细胚芽颗粒可作为重质相排放，并且任选经历溶剂萃取步骤110，以回收另外的油，或者返回以与来自油分离步骤108的合并的淀粉溶液/重质相结合。在油抛光步骤109，可将醇(例如来自蒸馏步骤118的蒸馏塔的200度醇)加入到乳液和细胚芽颗粒，以破坏乳液和从细胚芽颗粒提取油，该细胚芽颗粒通常小于100微米。随后将剩余的细胚芽颗粒送至发酵步骤111，如所说明的。
[0049]与下游回收的油(特别是在发酵111后回收的油)相比，在颜色和游离脂肪酸含量(小于7%，在另一个实例中，小于5%)方面，在步骤110回收的油具有更理想的品质。特别是，预发酵回收的油的颜色较浅并且游离脂肪酸含量较低。在步骤108，油收率可达到约0.91b/bu,而来自蒸发器物流的当 前的油回收率平均低于0.51b/bu。使用油抛光步骤109和溶剂萃取步骤110，油收率可提高至高达1.41b/bu。
[0050]现在返回液/固分离步骤106，在液/固分离步骤106的湿饼或物流的脱水的固体部分(约60-65%水)继续进行前端研磨方法，接着经历脱水的研磨步骤112，在这里固体(特别是胚芽和硬渣)经由尺寸降低设备来降低尺寸。尺寸降低设备可包括锤磨机、针磨机或冲击式磨机、研磨机等。在一个实例中，尺寸降低设备为针磨机或研磨机。该脱水的研磨步骤112旨在破坏胚芽和硬渣颗粒和纤维与淀粉以及油与蛋白质之间的结合，而没有将纤维切割得太细，从而在纤维和蛋白质/淀粉/油之间得到更鲜明的分离。
[0051]在脱水的形式中，由于提高的摩擦作用，胚芽和硬渣颗粒能比纤维更容易分裂，其中产生较少的细纤维，但是胚芽和硬渣被更充分研磨。这导致在已研磨的固体中相对不均匀的粒径。例如，可将胚芽和硬渣颗粒研磨至约300-800微米的粒径，而大多数纤维保持在500-2000微米的粒径范围内。在一个实例中，大于75%的纤维保持在500-2000微米的粒径范围内。在另一个实例中，在脱水的研磨步骤112之后，不大于80重量％的总颗粒的粒径小于800微米。在另一个实例中，在脱水的研磨步骤112之后，不大于75重量％的总颗粒的粒径小于800微米。在再一个实例中，在脱水的研磨步骤112之后，不大于65重量％的总颗粒的粒径小于800微米。在另一个实例中，在脱水的研磨步骤112之后，约30%-约50重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。在再一个实例中，在脱水的研磨步骤112之后，约40%-约50重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。在又一实例中，在脱水的研磨步骤112之后，不大于50重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。在大于300微米的固体颗粒中，％蛋白质为约29.5%。在研磨后，并且如果利用洗涤技术，纤维中的％蛋白质可从约29.5%降低至约21.1%。纤维中的％油可从约9.6%降低至约6.4%，纤维中的％淀粉可从约5.5%降低至约3%。
[0052]如果研磨机用于在脱水的研磨步骤112的粒径降低，用于研磨机的研磨板(未显示)的设计可变化，以完成胚芽和硬渣研磨，同时倾向于避免纤维研磨。在历史上，通常采用对立方式的研磨板通常限定一组约6个研磨板断片，当合并在一起时形成环状环，并且与研磨圆盘的表面固定。每一个研磨板断片(因此，研磨板本身)含有"齿"设计，它们在具有从研磨板的内径延伸至外径的各种宽度的环状环或棒的行中放置。使用棒类型设计研磨板，宽度和深度可变化，以提供胚芽和硬渣的更有效的研磨，同时倾向于避免纤维研磨。在一个实例中，棒为20英寸长。可提供〃齿〃或棒设计的不同的组合、数量、形状和尺寸，以更有效地研磨胚芽和硬渣，同时倾向于避免纤维研磨。另外，为达到期望的性能和能效，可调节研磨板之间的间隙以及RPM。在一个实例中，间隙可为0.01-0.3英寸。在另一个实例中，板间隙为约.020-0.15英寸。另外,在一个实例中,对于一种或多种研磨板,RPM可为900-3000ο在另一个实例中，RPM为约1800。
[0053]研磨板可由白铁组成，其具有高耐磨性，具有约25%铬含量，以提高耐腐蚀性，但是可由任何合适的金属或合金、塑料、复合物等形成。另外，齿尺寸(宽度、高度和长度)、齿的形状、齿之间的距离和在每一排中齿的数量可变化，以完成期望的胚芽和硬渣研磨，同时倾向于避免纤维研磨。
[0054]具有合适类型的研磨板的一种类型的研磨机为FQ-136研磨机，其可购自俄亥俄州斯普林菲尔德市的Fluid-Quip公司。这种类型的研磨机具有一个36"英寸直径固定圆盘和一个36〃英寸直径旋转圆盘。在每一个圆盘上安装限定研磨板的研磨板断片，并且两个圆盘之间的间隙可变化，以产生有效的研磨结构。研磨机可使用较大或较小直径的圆盘制成。也购自俄亥俄州斯普林菲尔德市的Fluid-Quip公司的FQ-152研磨机具有52〃英寸直径圆盘。与较小的圆盘相比，在圆盘的外部边缘，较大直径圆盘可提供较高的正切速度，如果以相同的旋转速度运转，较大直径圆盘可提供更多冲击和研磨或剪切效果。研磨机也可使用两个旋转圆盘制成， 它们在直径上可不同。在这种情况下，圆盘以相反的方向旋转，产生净有效的圆盘，圆盘速度为单一旋转圆盘的两倍。提高的速度将提高齿或棒交叉的数量，这将对经过研磨机的介质实施冲击和/或剪切效果。
[0055]如果针磨机/冲击式磨机用于粒径降低，根据操作要求，可使用不同的针尺寸和类型(例如，圆形、三角形、六边形等)，以优化脱水的研磨步骤112。在一个实例中，针尺寸可包括圆形针，其可为约21/8英寸高度和15/8英寸直径。另外，针磨机/冲击式磨机的RPM可为2000-3000。针可由不锈钢或其它合适耐腐蚀金属或金属合金、塑料、复合物等制成。使用冲击力来帮助破坏胚芽和硬渣同时倾向于避免纤维研磨的一种合适类型的针磨机/冲击式磨机为FQ-頂40，其可购自俄亥俄州斯普林菲尔德市的Fluid-Quip公司。
[0056]在研磨后(研磨本身限定前端研磨方法的终点)，固体可与所示的来自任选的油分离步骤108或来自液/固分离步骤106的液化的淀粉溶液混合，以形成重质浆料，随后在预收集槽步骤113经历三个任选的预收集槽系统中的一个，即，通常为图2的系统A、B和C中的一个。另外，如果来自油抛光步骤109的乳液和细胚芽颗粒不任选经历溶剂萃取步骤110，则底流(主要为液化的淀粉)与来自油分离步骤108的底流溶液结合，来自油分离步骤108的底流溶液与来自脱水的研磨步骤112的固体结合，以形成重质浆料，并且送至预收集槽步骤113。
[0057]在预收集槽步骤113，并且通常如上关于图2所讨论的，重质浆料可经历系统A或加压的喷气烹饪器，并且在约20ps1-约150psi压力下在约3-30分钟加热至约101°C -约130°C，在U-管中保持约5-15分钟，随后转到闪蒸槽，并且在超过95°C的温度下保持约3-30分钟，以帮助溶解淀粉。或者，重质浆料可经历系统B或进料至二次浆料槽，在这里蒸汽直接注向二次浆料槽，并且浆料在约95°C的温度下保持约60-120分钟。或者，重质浆料也可经历系统C或进料至二次浆料槽，没有蒸汽注射，并且在约60°C-85°C的温度下保持1-4小时。
[0058]随后，在约60°C _85°C温度下，来自预收集槽步骤113的浆料串联地转到第一收集槽114和第二收集槽115，总收集时间为约2-4小时，以进一步溶解浆料物流中的淀粉组分，以及在送至发酵步骤111之前完成液化。虽然此处显示两个收集槽，但是应理解的是可利用一个收集槽或多于两个收集槽。
[0059]在脱水的研磨步骤112、预收集槽步骤113或收集槽114和115期间和/或之后，可任选加入各种酶(和它们的类型)例如淀粉酶或葡糖淀粉酶、真菌、纤维素、纤维二糖、蛋白酶等，以增强组分的分离，例如用于帮助破坏蛋白质、淀粉和纤维之间的结合。
[0060]在第二收集槽115之后，来自任选的溶剂萃取步骤110的物流可与液化的淀粉浆料溶液结合，并且送至发酵步骤111，在这里发生发酵。
[0061]与当前的干研磨过程相比，包括液/固分离步骤106和脱水的研磨步骤112的前端研磨方法得到更完全的 淀粉转化。此外，可实现约1.0%醇收率、约0.051b/bu油收率和0.31b/bu蛋白质收率的提闻。
[0062]在发酵步骤111，液化的淀粉溶液(其现在包括纤维、降低的硬渣和胚芽颗粒以及蛋白质和油)经历发酵，以将糖转化为醇，接着进行蒸馏步骤118，在蒸馏步骤回收醇。在蒸馏步骤118之后，发酵的溶液(本文通常称为"啤酒")与整个釜馏物(其包括纤维、蛋白质、油和胚芽和硬渣颗粒)分离，以生产醇。醇收率为约2.78加仑/bu，比起常规的收率，提高约1%，至少部分由于脱水的研磨步骤112，在这里释放硬渣和胚芽颗粒中的淀粉，并最终转化为糖，以生产更多的醇。
[0063]继续参考图3，过程100的后端(其本身为任选的，在本文中，此处可利用典型的后端过程)可包括整个釜馏物分离步骤120，在这里脱水设备(例如，叶片筛网、振动筛网、过滤离心机、压力筛网、筛网辊筒倾析器等)用于完成不溶性固体或〃整个釜馏物"(其包括纤维)与液态的"稀的釜馏物"部分的分离。此处，根据期望的纤维和蛋白质的纯度，筛孔的尺寸可在约45-400微米范围内。在一个实例中，脱水设备的筛网具有尺寸为约75-800微米的开口，在另一个实例中，开口的尺寸在约150-500微米范围内。
[0064]来自整个釜馏物分离步骤120的稀的釜馏物可送至蛋白质回收步骤122，蛋白质回收步骤例如使用倾析器、喷嘴离心机或圆盘倾析器来回收细胚芽和蛋白质(玉米麸质以及用尽的酵母)。将这些回收的组分送至干燥步骤124，干燥步骤利用干燥器(例如旋转的或环形的干燥器)来得到麸质/胚芽混合物(蛋白质粗粉)。
[0065]将来自整个釜馏物分离步骤120的不溶性固体(整个釜馏物)或湿饼纤维部分送至洗涤和脱水步骤126，洗涤和脱水步骤利用过滤装置，例如纤维离心机，以通过依赖具有不同尺寸的开口的筛网来分离不同的纤维类型。用于湿饼洗涤和脱水步骤126的一种示例性过滤装置显示并描述于Lee的美国专利申请公布N0.2010/0012596，其内容通过引用结合到本文中。纤维离心机的筛孔通常为约500微米，以捕集一定量的末端的果壳(tipcap )、果皮以及细纤维，但是可在约400微米-约1500微米范围内。在蛋白质回收步骤122之前，来自离心机的残余的液体可返回与稀的釜馏物结合。与正常的干研磨纤维(其中在纤维中具有4-6%淀粉)相比，经离心的纤维含有小于3%淀粉。纤维中的％蛋白质也从常规的29%降低至21%，%油从常规的9%降低至约6%。
[0066]来自蛋白质回收步骤122的溢流物流可转移到细蛋白质回收步骤130,细蛋白质回收步骤使用例如澄清器接着高速倾析器或圆盘倾析器等，以将物流的液体部分(其包括油)与其余的较重的组分(包括残余的蛋白质)分离。随后将经离心的蛋白质与来自蛋白质回收步骤122的回收的蛋白质一起送至干燥步骤124，以得到麸质/胚芽混合物(蛋白质粗粉)，其具有约50%蛋白质。该过程的总蛋白质收率大于41b./bu。
[0067]来自细蛋白质回收步骤130的液体溢流转移到蒸发步骤136中的蒸发器，以通过蒸发掉水分从中分离任何油，留下稠的糖浆。高浓缩的糖浆(多于60%DS)与其他东西一起可用作(a)用于二次醇生产的营养物，(b)动物饲料原料，(C)肥料，(d)和/或厌氧消化以生产生物气。可将浓缩的浆料任选送至离心机，例如，以将油与糖浆分离。油可作为单独的高价值产品销售。
[0068]糖浆可与来自洗涤和脱水步骤126的离心的湿饼混合，并且混合物可作为具有可溶性的蒸馏器的湿谷物(DWGS)销售给牛肉和乳品饲育场。湿饼和浓缩的糖浆混合物还任选可在干燥步骤140中干燥，并且作为具有可溶性的蒸馏器的干燥谷物(DDGS)销售给乳品和牛肉饲育场。该DDGS具有少于25%蛋白质和8%油。
[0069]现在参考图3A，该 图描述图3的干研磨乙醇生产过程和系统100的简化的流程图，特别是前端研磨方法，其以最简单的方式包括液/固分离步骤106和脱水的研磨步骤112。如以下详细讨论的，此处可利用多于一个液/固分离步骤106和脱水的研磨步骤112，例如，用于醇、油、蛋白质和/或纤维生产，具有期望的收率和/或纯度。
[0070]继续参考图3A，为了完成该期望的醇、油、蛋白质和/或纤维生产，首先将玉米研磨至粒径小于约7/64英寸。研磨帮助破坏纤维、蛋白质、淀粉和胚芽之间的结合，并允许由玉米释放油。在浆料槽104，经研磨的玉米粉与烹调水混合，以产生浆料并开始液化。酶(例如α淀粉酶)任选可加入到浆料槽104，以帮助将浆料中的不溶性淀粉转化为可溶性淀粉。将含有例如糖、蛋白质、油、胚芽颗粒(粒径在约50微米-约3mm范围内)、硬渣(粒径在约50微米-约3mm范围内)和纤维(粒径在约50微米-约3mm范围内)的来自衆料槽104的物流转到液/固分离步骤106。液/固分离步骤106 (其再次限定前端研磨方法的开始)将通常的液化的溶液(约60-80体积％)(其包括油、蛋白质和细固体(其不需要研磨))与重质固体饼(约20-40体积％)(其包括较重的纤维、硬渣和胚芽)分离。液体部分中的油任选可经历前端油分离步骤108，以回收物流中的游离油。
[0071]物流的脱水的固体部分(约60-65%水)经历脱水的研磨步骤112，该步骤限定前端研磨方法的结束。此处，固体(特别是胚芽和硬渣)通过尺寸降低设备降低尺寸，其破坏胚芽和硬渣颗粒和纤维与淀粉以及油与蛋白质之间的结合，没有将纤维切割得太细，从而在纤维和蛋白质/淀粉/油之间得到鲜明的分离。将胚芽和硬渣颗粒研磨至约300-800微米粒径，而大多数纤维保持在500-2000微米的粒径范围内。可任选加入各种酶(和它们的类型)例如淀粉酶或葡糖淀粉酶、真菌、纤维素、纤维二糖、蛋白酶等，以增强组分的分离，例如用于帮助破坏蛋白质、淀粉和纤维之间的结合。来自脱水的研磨步骤112的重质浆料经历紧接在第一收集槽114和第二收集槽115之后的预收集槽步骤113，以进一步溶解浆料物流中的淀粉组分，以及在送至发酵步骤111之前完成液化。随后，由过程100回收醇和任选的纤维、油和/或蛋白质。
[0072]现在参考图3B-3D，这些图描述根据本发明的实施方式图3A的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的变型的简化的流程图。特别是，图3B-3D中的每一个通常描述初始烹调水的任选的位置和任选的酶加入，以及加入另外的任选的固/液分离步骤302,402和脱水的研磨步骤502、702。与另外的任选的固/液分离步骤302、402 —起，油回收任选可在另外的固/液分离步骤302、402之后实施。图3D描述任选的前端纤维回收。以下更详细地讨论具有它们的另外的任选的步骤的这些简化的过程，并且可用于回收醇、油、蛋白质和/或纤维，具有期望的收率和/或纯度。
[0073]现在参考图4，该图描述根据本发明的另一种实施方式的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统200的流程图，用于改进醇和/或副产物收率，例如，油和/或蛋白质收率。在一定程度上，该过程200为图3的使用前端研磨方法干研磨乙醇生产过程100的变型。此处，在图4中，包括液/固分离步骤106和脱水的研磨步骤112的前端研磨方法位于第二收集槽115之后和发酵步骤11之前，以提高油回收，而不是在浆料槽104之后。结果是，送至油分离步骤108的进料具有较低的粘度和较高的白利糖度，这理解为使得油回收更有效。与此相反，图3的过程100理解为通过更多地释放淀粉来提高醇收率。
[0074]由于前端研磨方法的位置，如图4所示，将来自浆料槽104的进料直接送至预收集槽步骤113 (替代如图3所示送至液/固分离步骤106)，在这里使浆料经历系统A、B或C中的一个，如以上讨论的。随后，浆料送至第一收集槽114和第二收集槽115，以进一步溶解浆料流中的淀粉组分。
·[0075]来自第二收集槽115的浆料物流接着经历液/固分离步骤106，其限定前端研磨方法的开始。液/固分离步骤106再次将液化的溶液(约65-85体积％)(其包括油、蛋白质和细固体(其不需要研磨))与重质固体饼(约15-35体积％)(其包括较重的纤维、硬渣和胚芽)分离。现在分离的液化的淀粉溶液可转移到任选的油分离步骤108，通过利用密度差将油与液化的淀粉溶液分离，并且可将油/乳液/胚芽层进一步转到油抛光步骤109。
[0076]在液/固分离步骤106，物流的脱水的固体部分(约60-65%水)继续沿着前端研磨方法，接着经历脱水的研磨步骤112，在这里固体(特别是胚芽和硬渣)通过尺寸降低设备降低尺寸。在研磨后(研磨限定前端研磨方法的结束)，将固体与来自任选的油分离步骤108或来自液/固分离步骤106的液化的淀粉溶液混合，以形成重质浆料和经历发酵步骤111。另外，如果来自油抛光步骤109的乳液和细胚芽颗粒不任选经历溶剂萃取步骤110，底流(主要为液化的淀粉)与来自油分离步骤108的底流溶液结合，将其与来自脱水的研磨步骤112的固体结合，以形成重质浆料，并且送至发酵步骤111。干研磨乙醇生产过程200的其余部分通常与图3相同。
[0077]虽然不旨在限制，应进一步理解的是，例如可在预收集槽步骤113和第一收集槽114之间，或者在第一收集槽114和第二收集槽115等之间采用前端研磨方法。[0078]现在参考图5，该图描述根据本发明的另一种实施方式的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统300的流程图，用于改进醇和/或副产物收率，例如，油和/或蛋白质收率。在一定程度上，该过程300为图3的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程100的变型。在该过程300中，在前端，与图3的过程100相比，存在另外的液/固分离步骤302，其位于预收集槽步骤113和第一收集槽114之间，并且认为是对前端研磨方法的添加。在使醇、蛋白质和/或油收率最大化的努力中，在该过程300中设置逆流洗涤，其中在第二液/固分离步骤302将滤液(其包括液化的淀粉加上中等尺寸固体)从浆料物流中除去。恰好在浆料槽104之前，将该滤液再循环返回，以与经研磨的玉米粉混合，以产生浆料并开始液化，并且代替在图3所示的实施方式中使用的初始烹调水。因此，相对于恰好在研磨步骤102之后，在图5的过程300中，在脱水的研磨步骤112之后，现在开始加入烹调水。该逆流洗涤设置允许另外的液化的淀粉和中等尺寸固体再循环返回至脱水的研磨步骤112一次或多次，而无需另外的脱水的研磨设备。再循环的液化的淀粉再次进入第一液/固分离步骤106，在这里其可通过筛网穿行而分离，随后可送至第一收集槽114。
[0079]现在继续参考图5，来自浆料槽104的进料经历第一液/固分离步骤106，该步骤限定前端研磨方法的开始。液/固分离步骤106再次将液化的溶液(约60-80体积％)(其包括油、蛋白质和细固体(其不需要研磨))与重质固体饼(约20-40体积％)(其包括较重的纤维、硬渣和胚芽)分离。现在分离的液化的淀粉溶液可转移到任选的油分离步骤108，以通过利用密度差将油与液化的淀粉溶液分离，以及随后油/乳液/胚芽层可进一步转到油抛光步骤109。
[0080]在液/固分离步骤106，物流的脱水的固体部分(约60-65%水)继续沿着前端研磨方法，接着经历脱水的研磨步骤112，在这里固体(特别是胚芽和硬渣)通过尺寸降低设备降低尺寸。在研磨后，将固体与烹调水混合，以形成重质浆料，并且在预收集槽步骤113经历三个任选的预收集槽系统中的一个，即，通常图2的系统A、B和C中的一个。在脱水的研磨步骤112之后加入烹调水帮助洗涤和分离出液化的淀粉、油和中等尺寸固体。
[0081]来自预收集槽步骤113的浆料接着转到第二液/固分离步骤302。与第一液/固分离步骤106 —样，第二液/固分离步骤302使用脱水设备(例如，叶片筛网、振动筛网、过滤、卷轴筛网、圆锥筛网离心机、压力筛网、预浓缩器等)来完成固体与液体部分的分离。在一个实例中，脱水设备为叶片筛网或预浓缩器，如上所述。使用第二液/固分离步骤302，实际的筛孔尺寸可比在第一液/固分离步骤106中的那些大，其可提供较高的醇和油收率。在一个实例中，用于第一液/固分离步骤106的筛网尺寸可在45微米-300微米范围内，而用于第二液/固分离步骤302的筛网尺寸可在约300-800微米尺寸范围内。从第二液/固分离步骤302除去并且在浆料槽104之前与研磨的玉米粉结合的滤液含有约6-10白利糖度的液化的淀粉溶液以及固体颗粒(胚芽、硬渣和蛋白质)，该固体颗粒的尺寸小于在第二液/固分离步骤302中使用的筛网尺寸开口。在第一液/固分离步骤106使用较小的筛网和在第二液/固分离步骤302使用较大的筛网，逆流设置允许人们有目标地研磨硬渣和胚芽颗粒，该颗粒大于在第一液/固分离步骤106的筛网尺寸并且小于在第二液/固分离步骤302的筛网尺寸。大于在第二液/固分离步骤302的筛网尺寸的颗粒倾向于主要为纤维并且含有较少的淀粉，因此，在脱水的研磨步骤112，它们不必循环进行另外的研磨。
[0082]在约66°C _85°C温度下，物流的脱水的固体部分接着向前串联送至第一收集槽114和第二收集槽115，总收集时间为约2-4小时，以进一步溶解浆料物流中的淀粉组分，以及在送至发酵步骤111之前完成液化。在该过程300中，在第一收集槽114，来自任选的油分离步骤108的液化的淀粉溶液和任选的来自油抛光步骤109的乳液和细胚芽颗粒可与来自第二液/固分离步骤302的重质固体结合。另外，如果不利用任选的油分离步骤108，则来自第一液/固分离步骤106的液化的淀粉溶液可与在第一收集槽114的固体合并。干研磨乙醇生产过程300的其余部分通常与图3相同。
[0083]在该过程300中，逆流洗涤设置理解为以产生一种期望的方式来控制在整个液化过程(即，从浆料槽104到第二收集槽115)中浆料的温度、白利糖度、pH和酶浓度特性。例如，如图5所示，当烹调水和新的酶在接近液化的后端加入并且经历第一收集槽步骤114和第二收集槽步骤115时，通过调节烹调水的量和烹调水的来源可控制浆料的条件(例如，pH、温度和白利糖度)，该烹调水的来源通常包括新的凉的井水以及来自蒸发器和CO2洗涤器的热的冷凝物。具有不同的温度、PH等的这些烹调水来源可操纵以提供优化的结果用于液化过程，包括帮助使得不可转换的淀粉的形成最小化，和使得在糖化期间退变的淀粉最小化。
[0084]此外，第一液/固分离步骤106和第二液/固分离步骤302和脱水的研磨步骤112的组合帮助提供1.5%醇、约0.llb/bu更多的油和0.51b/bu更多的蛋白质的额外提高的收率。并且用于逆流洗涤的返回洗涤水的量仅为总烹调水流的一部分，例如，约50%。因此，经历第一收集槽114和第二收集槽115的浆料中的重质饼含量大致加倍，例如，这进而使得到更完全液化所需的平均收集时间加倍。
[0085]现在参考图6，该图描述根据本发明的另一种实施方式的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统400的流程图，用于改进醇和/或副产物收率，例如，油和/或蛋白质收率。在一定程度上，该过程400为图5的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程300的变型。此处，在图6中，在过程400的前端，与图5的过程300相比，存在第三液/固分离步骤402，其位于第二收集 槽115和发酵步骤111之间，并且认为是对前端研磨方法的添加。
[0086]如图6所示，来自浆料槽104的进料经历第一液/固分离步骤106，该步骤限定前端研磨方法的开始。第一液/固分离步骤106再次将液化的溶液(约60-80体积％)(其包括油、蛋白质和细固体(其不需要研磨))与重质固体饼(约20-40体积％)(其包括较重的纤维、硬渣和胚芽)分离。不是如图5所示的移向任选的油分离步骤108，将现在分离的液化的淀粉溶液转到与来自第二液/固分离步骤302的脱水的固体结合。接着，在约66°C -85°C温度下，这些脱水的固体经历第一收集槽114接着第二收集槽115，总收集时间为约2-4小时，以在将浆料送至第三液/固分离步骤402之前进一步溶解浆料物流中的淀粉组分。在第一收集槽114之前，各种酶(和它们的类型)例如淀粉酶或葡糖淀粉酶、真菌、纤维素、纤维二糖、蛋白酶等可任选加入到来自第二液/固分离步骤302的脱水的固体，以增强组分的分离，例如用于帮助破坏蛋白质、淀粉和纤维之间的结合。
[0087]与第一液/固分尚步骤106和第二液/固分尚步骤302 —样,第三液/固分尚步骤402使用脱水设备(例如，叶片筛网、振动筛网、过滤、卷轴筛网或圆锥筛网离心机、压力筛网、预浓缩器等)来完成固体与液体部分的分离。在一个实例中，脱水设备为叶片筛网或预浓缩器，如上所述。使用第二液/固分离步骤302，实际的筛孔的尺寸可比在第一液/固分离步骤106和/或第三液/固分离步骤402中的那些大。
[0088]在第三液/固分离步骤402，将液化的溶液(约70-85体积％)(其包括油、蛋白质和细固体)与重质固体饼(约15-30体积％)(其包括较重的纤维、硬渣和胚芽)分离。现在分离的液化的淀粉溶液可转移到油分离步骤108，以通过利用密度差将油与液化的淀粉溶液分离，和油/乳液/胚芽层可进一步转到油抛光步骤109。如果在油分离步骤108中的油回收离心机具体为三相倾析器，则可消除第三液/固分离步骤402。然而，通过保留第三液/固分离步骤402可改进三相倾析器性能。
[0089]进一步参考图6，来自第三液/固分离步骤402的底流重质相和固相可合并，并且向前与来自油分离步骤108的液化的淀粉溶液以及任选的来自油抛光步骤109的乳液和细胚芽颗粒和来自溶剂萃取步骤110的剩余的细胚芽颗粒结合，随后直接经历发酵111。虽然在图6中未描述，如果此处不任选采用油分离步骤108，则可消除第三液/固分离步骤402， 并且将液化的淀粉浆料溶液从第二收集槽115直接送至发酵步骤111。干研磨乙醇生产过程300的其余部分通常与图5相同。
[0090]虽然未说明，但是应理解的是，图5的过程300和图6的过程400分别可重排，使得进入油分离步骤108的进料例如可从预收集槽步骤113、第一收集槽114等送来。关于提高醇收率，图5中的过程300理解为期望释放更多的淀粉，而图6中的过程400理解为更期望油回收，由于用于图6的油分离步骤108的进料具有较低的粘度和较高的白利糖度。
[0091]现在参考图7，该图描述根据本发明的另一种实施方式的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统500的流程图，用于改进醇和/或副产物收率，例如，油和/或蛋白质收率。在一定程度上，该过程500为图6的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程 400的变型。此处，在图7中，与图6的过程400相比，在过程500的前端，存在增加的第二脱水的研磨步骤502，其位于第二液/固分离步骤302和第一收集槽114之间，并且认为是对前端研磨方法的添加。因此，使用该过程500，在前端研磨方法中提供了三个液/固分离步骤106、302、402，以及两个脱水的研磨步骤112和502。注意到，为了从胚芽和硬渣颗粒释放淀粉，粒径应小于约300-400微米，而为了从胚芽颗粒释放油，粒径应小于约75-150微米。为了提高醇收率，虽然期望将两个脱水的研磨步骤112和502串联，但是一个也将是足够的。然而，为了提高油收率，期望两个脱水的研磨步骤112和502。
[0092]继续参考图7，在第二液/固分离步骤302，物流的脱水的固体部分继续沿着前端研磨方法，并且经历第二脱水的研磨步骤502，在这里固体(特别是胚芽和硬渣)进一步通过尺寸降低设备降低尺寸。尺寸降低设备可包括锤磨机、针磨机或冲击式磨机、研磨机等。在一个实例中，尺寸降低设备为针磨机或研磨机。该第二脱水的研磨步骤502旨在进一步破坏胚芽和硬渣颗粒和纤维与淀粉以及油与蛋白质之间的结合，而没有将纤维切割得太细，从而在纤维和蛋白质/淀粉/油之间得到鲜明的分离。采用脱水的形式，由于其中产生较少的细纤维的提高的摩擦作用，胚芽和硬渣颗粒能比纤维更容易分裂，但是胚芽和硬渣更充分地被研磨。这导致在研磨的固体中的粒径相对不均匀。例如,此处可将胚芽和硬渣颗粒研磨至约75-150微米的粒径，而大多数的纤维保持在300-800微米的粒径范围内。 在一个实例中，大于75%的纤维保持在300-1000微米的粒径范围内。在另一个实例中，在第二脱水的研磨步骤502之后，约30%-约60重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800 微米。在再一个实例中，在第二脱水的研磨步骤502之后，约40%-约50重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。在又一实例中，在第二脱水的研磨步骤502之后，不大于 60重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。在又一实例中，在第二脱水的研磨步骤502之后，不大于50重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。干研磨乙醇生产过程500的其余部分通常与图6相同。
[0093]在图7的前端研磨方法中，三个液/固分离步骤106、302、402和两个脱水的研磨步骤112和502的组合帮助提供2%醇、约0.151b/bu以上的油和0.81b/bu以上的蛋白质的额外提高的收率。
[0094]现在参考图7A，该图描述根据本发明的另一种实施方式的显示图7的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统500的变型的流程图，用于改进醇和/或副产物收率， 例如，油和/或蛋白质收率。在该过程500A中，消除图7的逆流洗涤，其包括在第二液/固分离步骤302，从浆料物流除去和再循环返回液化的淀粉加上中等尺寸固体，以恰好在浆料槽104之前与经研磨的玉米粉混合。取而代之的是，在浆料槽104，研磨的玉米粉再次与初始烹调水混合，以产生浆料并开始液化，和图3 —样。进而，来自第二液/固分离步骤302 的滤液与来自第二脱水的研磨步骤502的研磨的固体而不是来自第一液/固分离步骤106 的分离的液化的溶液结合。另外，来自第一液/固分离步骤106的液化的溶液与自第一脱水的研磨步骤112的研磨的固体类似地结合。干研磨乙醇生产过程500A的其余部分通常与图7相同。
[0095]现在参考图7B，该图描述根据本发明的另一种实施方式的显示图7A的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统500A的变型的流程图，用于改进醇和/或副产物收率，例如，油和/或蛋白质收率。不是使由来自第二液/固分离步骤302的滤液和来自第二脱水的研磨步骤502的研磨的固体形成的浆料经历第一收集槽114接着第二收集槽115， 而是来自第一收集槽114的浆料经历第三液/固分离步骤402。同样，第三液/固分离步骤402使用脱水设备来完成固体与液体部分的分离。将液化的溶液(约70-85体积％)(其包括油、蛋白质和细固体)与重质固体饼(约15-30体积％)(其包括较重的纤维、硬渣和胚芽)分离。
[0096]现在分离的液化的淀粉溶液可转移到任选的油分离步骤108，并且底流重质相和固相可向前与来自任选的油分离步骤108的液化的淀粉溶液，以及任选的来自油抛光步骤 109的乳液和细胚芽颗粒和来自溶剂萃取步骤110的剩余的细胚芽颗粒结合，随后经历第二收集槽115。随后，将浆料送至并经历发酵步骤111。在约66°C-85°C温度下，在第一和第二收集槽中的总收集时间为约2-4小时，以进一步溶解浆料物流中的淀粉组分和在送至发酵步骤111之前完成液化。干研磨乙醇生产过程500B的其余部分通常与图7A相同。
[0097]现在参考图8，该 图描述根据本发明的另一种实施方式的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统600的流程图，用于改进醇和/或副产物收率，例如，油和/或蛋白质收率。在一定程度上，该过程600为图7的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程 500的变型。此处，在图8中，在过程600的前端，与图7的过程500相比，将来自第一液/ 固分离步骤106的液化的溶液(约60-80体积％)送至油分离步骤108 (和油/乳液/胚芽层可进一步转到油抛光步骤109)，不是在第二脱水的研磨步骤502之后向前与研磨的固体结合。在第一液/固分离步骤106，物流的脱水的固体部分(约60-65%水)继续沿着前端研磨方法，接着经历第一脱水的研磨步骤112，在这里固体通过尺寸降低设备降低尺寸。[0098]为此，为了进一步努力使醇、蛋白质和/或油收率最大化，在该过程600中设置另外的逆流洗涤，其中在第三液/固分离步骤402，将包括液化的淀粉加上中等尺寸固体(白利糖度为2-6的液化的淀粉溶液)的滤液从浆料物流中除去。与来自第二液/固分离步骤 302的滤液类似，将该滤液再循环返回，以在第一脱水的研磨步骤112之后与研磨的固体混合。重质浆料随后在预收集槽步骤113经历三个任选的预收集槽系统中的一个，即，通常图 2的系统A、B和C中的一个，在这里浆料保持约0.5-1小时收集时间，随后送至第二液/固分离步骤302。来自第三液/固分离步骤402的再循环的滤液代替用于图7的过程500的烹调水，在第一脱水的研磨步骤112之后，其与研磨的固体合并。鉴于此，现在将在过程600 中的烹调水与任选的酶一起在第二脱水的研磨步骤112之后初次加入，如前面讨论的。逆流洗涤设置允许释放的油和较小的淀粉/转化的糖颗粒穿越筛网，并且当较大的淀粉颗粒和硬渣继续下游洗涤时，再次向前洗涤，在发酵之前，用于另外的研磨和处理。油回收理解为是成功的，由于高浓度的糖和油再循环返回至初始浆料，其与初始游离油混合，用于后续回收。虽然在图8中未描述，如果此处不任选采用油分离步骤108，则来自第一液/固分离步骤106的液化的淀粉溶液可与来自第三液/固分离步骤402的固体部分结合，并且直接送至发酵步骤111。干研磨乙醇生产过程600的其余部分通常与图7相同。
[0099]继续参考图8，可选择用于液/固分离步骤106、302、402的筛网尺寸，使得某些尺寸固体颗粒将再循环返回至一个或多个脱水的研磨步骤112和502，以经历进一步研磨。例如，在第一液/固分离步骤106中可利用75微米筛网尺寸，在第二液/固分离步骤302中可利用150微米筛网尺寸，而在第三液/固分离步骤402中可利用300微米筛网尺寸。使用逆流洗涤设置，可将硬渣和胚芽颗粒选择性研磨至期望的粒径。在一个实例中，硬渣尺寸应小于约300微米，用于提高的醇收率。在另一个实例中，胚芽尺寸应小于约150微米，用于提闻的油收率提闻。在另一个实例中，胚芽尺寸应小于45微米,用于提闻的油收率提闻。 在该逆流洗涤设置中，第一液/固分离步骤106、第二液/固分离步骤302和第三液/固分离步骤402与第一脱水的研磨步骤112和第二脱水的研磨步骤502的组合帮助提供2%醇、 约0.151b/bu以上的油和0.81b/bu以上的蛋白质的额外提高的收率。
[0100]现在参考图9，该图描述使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统700的另一个实施方式的流程图，用于改进醇和/或副产物收率，例如，油和/或蛋白质收率。在一定程度上，该过程700为图8的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程600的变型。此处，在图9中，在过程700的前端，与图8的过程600相比，存在第三脱水的研磨步骤702，其位于第三液/固分离步骤402和第二收集槽115之间，并且认为是对前端研磨方法的添加。 此外，不是使来自第二脱水的研磨步骤502的研磨的固体经历第一收集槽114接着第二收集槽115，而是来自第一收集槽114的浆料首先经历第三液/固分离步骤402，以完成固体与液体部分的分离。另外，与来自第二液/固分离步骤302的滤液类似，将来自纤维分离步骤704的滤液在逆流设置中再循环返回，以在第二脱水的研磨步骤502之后与研磨的固体混合，以形成重质浆料。将该重质浆料送至第一收集槽114，并且在约50°C _85°C温度下保持约1-3小时。
[0101]进一步关于第三液/固分离步骤402，将液化的溶液(约80-90体积％)(其包括油、蛋白质和细固体)与重质固体饼(约10-20体积％)(其包括较重的纤维、硬渣和胚芽) 分离。在第三液/固分离步骤402，物流的脱水的固体部分继续沿着前端研磨方法，接着经历第三脱水的研磨步骤702，在这里固体(特别是胚芽和硬渣)进一步通过尺寸降低设备降低尺寸，随后经历第二收集槽115。在第二收集槽115，浆料与来自纤维洗涤和脱水步骤 706的滤液(白利糖度小于I的液化的淀粉溶液)混合，并且在约50°C _85°C温度下保持约 1-3小时。
[0102]在第三脱水的研磨步骤702利用的尺寸降低设备可包括锤磨机、针磨机或冲击式磨机、研磨机等。在一个实例中，尺寸降低设备为针磨机或研磨机。该第三脱水的研磨步骤 702旨在进一步破坏胚芽和硬渣颗粒和纤维与淀粉以及油与蛋白质之间的结合，而没有将纤维切割得太细，从而在纤维和蛋白质/淀粉/油之间得到鲜明的分离。采用脱水的形式， 由于其中产生较少的细纤维的提高的摩擦作用，胚芽和硬渣颗粒能比纤维更容易分裂，但是胚芽和硬渣更充分地被研磨。这导致在研磨的固体中的粒径相对不均匀。例如，此处可将胚芽和硬渣颗粒研磨至约75-150微米的粒径，而大多数的纤维保持在300-800微米的粒径范围内。在一个实例中，大于75%的纤维保持在300-1000微米的粒径范围内。在另一个实例中，在第三脱水的研磨步骤702之后，约30%-约75重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。在再一个实例中，在第三脱水的研磨步骤702之后，约40%-约60重量％ 的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。在另一个实例中，在第三脱水的研磨步骤702 之后，不大于75重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。在又一实例中，在第三脱水的研磨步骤702之后，不大于60重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。 在又一实例中，在第三脱水的研磨步骤702之后，不大于50重量％的总颗粒的粒径为约100 微米-约800微米。
[0103]在第三脱水的研磨步骤702之后，可任选加入各种酶(和它们的类型)例如淀粉酶或葡糖淀粉酶、真菌、纤维素、纤维二糖、蛋白酶等，以增强组分的分离，例如用于在第二收集槽115内例如帮助破坏蛋白质、淀粉和纤维之间的结合。
[0104]继续参考图9，在第二收集槽115之后，浆料送至并且经历纤维分离步骤704，其帮助生产期望的纤维，用于二次醇原料。在纤维分离步骤704使用脱水设备(例如，叶片筛网、振动筛网、过滤离心机、压力筛网、筛网辊筒倾析器等)来完成纤维与液化的淀粉溶液分离。同样，将分离的液化的淀粉溶液再循环返回并且与来自第二脱水的研磨步骤502的研磨的固体结合，在这里可将胚芽和硬渣颗粒研磨至约45-300微米的粒径。将分离的纤维部分向前与烹调水混合，随后送至纤维洗涤和脱水步骤706，在这里纤维经过洗涤并且与液化的淀粉溶液分离。纤维洗涤和脱水步骤706可利用脱水设备，例如，叶片筛网、振动筛网、 纤维离心机、卷轴筛网或圆锥筛网离心机、压力筛网、预浓缩器等，以完成固体与液体部分的分离。在一个实例中，脱水设备为叶片筛网或纤维离心机。
[0105]来自纤维洗涤和脱水步骤706的经洗涤/脱水的纤维可用作原料用于二次醇生产。如本领域已知的，可将包括果皮和末端的果壳并且含有多于35%DS、小于10%蛋白质、 小于2%油和小于1%淀粉/糖的纤维素材料作为原料(未经任何进一步处理)送至二次醇系统。纤维素收率为约31b/bu。
[0106]来自油 分离步骤108以及任选的油抛光步骤109和溶剂萃取步骤110的底流可结合在一起，并转到发酵步骤111。虽然在图9中未描述，如果此处不任选利用油分离步骤 108，则来自液/固分离步骤106的底流可直接转到发酵步骤111。由于纤维洗涤和脱水步骤706位于过程的前端，在发酵步骤111，发酵罐的尺寸可降低，由于其不再需要容纳物流中的大体积纤维组分。随后，在蒸馏步骤118，糖溶液与〃整个釜馏物"(其包括蛋白质、油以及胚芽和硬渣颗粒并且不包括纤维)分离至显著的程度(小于20%纤维)，以生产醇。来自蒸馏塔的整个釜馏物仅包括细纤维，由于粗纤维已在纤维洗涤和脱水步骤706被除去。 淀粉醇收率为约2.82加仑/Bu，比常规的收率提高约2.25%，至少部分由于脱水的研磨步骤 112、502、702，在这里释放硬渣和胚芽中的淀粉，并且最终转化为糖，以生产更多的醇。
[0107]如图9进一步显示的，过程700的后端可包括细纤维/蛋白质分离步骤708，其接受来自蒸馏步骤118的物流。该物流经历专门的分类倾析器或细筛网压力筛网，例如，以完成细纤维与液体〃稀的釜馏物〃部分(其包括蛋白质)的分离。可将分离的细纤维任选送至苛性物质处理步骤710，在这里用苛性物质处理细纤维，苛性物质包括弱碱性溶液(例如氢氧化钙、氢氧化钾或氢氧化钠、碳酸钠等)，以调节PH至约8.5-9.5和将残余的结合蛋白质与细纤维分离。将经处理的细纤维物流转到细纤维洗涤和脱水步骤712，在这里脱水设备(例如，叶片筛网、振动筛网、过滤离心机、压力筛网、筛网辊筒倾析器等)用于完成细纤维与蛋白质部分的分离。经洗涤/脱水的细纤维可用作原料用于二次醇生产，无需任何进一步处理。细纤维收率为约llb/bu，蛋白质收率小于10%，油收率小于2%。
[0108]来自细纤维/蛋白质分离步骤708的滤液(其包括蛋白质)可与在细纤维洗涤和脱水步骤712分离的残余的蛋白质结合，随后经历类似的蛋白质回收和干燥步骤，如示于图8的那些。进一步为此，注意到，在图9的过程700中的细蛋白质回收步骤130是任选的。 此外，来自任选的细蛋白质回收步骤130的较重的组分在送至利用干燥器(例如，环状干燥器等)的单独的干燥步骤(未显示)之前任选可经历离心，以得到具有约55%蛋白质的麸质/酵母混合物(蛋白质粗粉)。另外，在干燥步骤124，可得到具有约40%蛋白质的麸质 /胚芽/细纤维混合物(蛋白质粗粉)，其可与具有约55%蛋白质的任选的麸质/酵母混合物(蛋白质粗粉)合并，以生产具有约50%蛋白质含量和约5.5-61b./Bu蛋白质粗粉收率的混合的蛋白质粉。
[0109]在蒸发步骤136,来自任选的细蛋白质回收步骤130的液体溢流或来自蛋白质回收步骤122的溢流可转移到蒸发器，以通过蒸发掉水分，留下稠的糖浆，从中分离任何油。 另外，如果分离的细纤维不经历任选的苛性物质处理步骤710，以得到纤维素用于二次醇， 在蒸发步骤136之后，来自洗涤和脱水步骤126的离心的湿饼可与糖浆混合，并且作为DWGS 销售，或者在干燥步骤140进一步干燥，并且作为DDGS销售。
[0110]来自蒸发步骤·136的高浓缩的糖浆(多于60%DS)与其他东西一起可用作(a)用于二次醇生产的营养物，(b)动物原料，(C)肥料，和/或(d)厌氧消化以生产生物气。可将浓缩的浆料任选送至离心机，例如，以在油回收步骤将油与糖浆分离。油可作为单独的高价值产物销售。在该过程中，可生产高达1.21b/bud的最大油收率(来自前端的约0.81b/bu 油收率和来自后端的约0.41b/bu油收率)。在又一实例中，浓缩的糖浆任选可与所得到的细胚芽和由蛋白质回收步骤122回收的蛋白质(以及用尽的酵母)混合，随后送至干燥步骤124，以得到现在包括糖浆的麸质/胚芽/酵母混合物(蛋白质粗粉)。
[0111]现在参考图9A，该图描述根据本发明的另一种实施方式的显示图9的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统700的变型的流程图，用于改进醇和/或副产物收率， 例如，油和/或蛋白质收率。在该过程700A中，在前端，与图9的过程700相比，将来自第三液/固分离步骤402的液化的溶液任选送至油分离步骤108，而不是在第一脱水的研磨步骤112之后向前结合研磨的固体。进而，在逆流设置中，来自纤维分离步骤704的滤液再循环返回，以与来自第一脱水的研磨步骤112的研磨的固体结合。另外，来自第一液/固分离步骤106的液化的溶液(白利糖度为20-25)与来自第二脱水的研磨步骤502的研磨的固体结合，并且送至第一收集槽114，而不是转到任选的油分离步骤108。虽然在图9A中未描述，如果此处不任选利用油分离步骤108，来自第三液/固分离步骤402的液化的溶液可与来自纤维分离步骤704的纤维部分(纤维饼)结合在一起，随后经历发酵步骤111。
[0112]继续参考图9A，来自纤维分离步骤704的纤维部分(纤维饼)与来自任选的油回收步骤108和任选的油抛光步骤109的重质相以及来自任选的溶剂萃取步骤110的物流结合，随后经历发酵步骤111。因此，消除图9的纤维洗涤和脱水步骤706。并且在图9A的过程700A中，将在图9中加入到来自纤维分离步骤704的纤维部分的烹调水现在加入到来自第三脱水的研磨步骤702的研磨的固体。过程700A的前端的其余部分通常与图9相同。
[0113]进一步参考图9A，在蒸馏步骤118之后，过程700A的后端可包括整个釜馏物分离步骤120，在这里脱水设备(例如，叶片筛网、振动筛网、过滤离心机、压力筛网、筛网辊筒倾析器等)用于完成包括纤维的不溶性固体或〃整个釜馏物〃与液体〃稀的釜馏物〃部分的分离。可将分离的纤维任选送至苛性物质处理步骤710，在这里用苛性物质处理纤维，苛性物质包括弱碱性溶液(例如氢氧化钙、氢氧化钾或氢氧化钠或碳酸钠等)，以调节PH至约
8.5-9.5，和使残余的结合蛋白质与纤维分离。在苛性物质处理步骤710中可任选利用高剪切喷气烹饪器或脱水的研磨装置。
[0114]将经处理的纤维物流转到纤维/蛋白质分离步骤802，在这里脱水设备(例如，叶片筛网、振动筛网、过滤离心机、压力筛网、筛网辊筒倾析器等)用于完成纤维与蛋白质部分的分离。分离的纤维接着经历纤维洗涤步骤804，并且经洗涤的纤维可用作原料用于二次醇生产，无需任何进一步处理。由纤维素的该二次醇生产理解为满足2014年由淀粉生产醇的政府要求，其必须混合10%的由纤维素生产的醇。
[0115]将来自纤维/蛋白质分离步骤802和纤维洗涤步骤804的滤液混合在一起，并且通过用硫酸、盐酸、磷酸等处理滤液，将PH调节至5-6。滤液随后与来自整个釜馏物分离步骤120的液体〃稀的釜馏物〃部分结合，并且经历蛋白质回收步骤122，接着细蛋白质回收步骤130，像图9那样。在干燥器步骤124实现50%蛋白质。将来自细蛋白质回收步骤130 的浓缩物送至蒸发器136，在这里除去水，以生产60%DS糖浆。在图9A的过程700A中消除 DDGS干燥剂步骤140。
[0116]现在参考图9B，该图描述根据本发明的另一种实施方式的显示图9A的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统700A的变型的流程图，用于改进醇和/或副产物收率，例如，油和/或蛋白质收率。在该过程700B中，消除图9A的逆流洗涤，其包括在第二液 /固分离步骤302、第三液/固分离步骤402和纤维分离步骤704，在过程700A内除去和再循环返回液化的淀粉加上来自浆料物流的某些尺寸的固体。取而代之的是，在浆料槽104， 在过程700B中的经研磨的玉米粉再次与初始烹调水混合，以产生浆料并开始液化，和图3 一样。进而，来自第三液/固分离步骤402的滤液与来自第三脱水的研磨步骤702的研磨的固体结合，而不是转到油分离步骤108。
[0117]此外，来自纤维分离步骤704的滤液现在送至油分离步骤108，而不是再循环返回以与来自第一脱水的研磨步骤112的研磨的固体结合。另外，来自第二液/固分离步骤302的滤液与来自第二脱水的研磨步骤502的研磨的固体结合，而不是恰好在浆料槽104之前与经研磨的玉米粉混合。并且来自第一液/固分离步骤106的液化的溶液与来自第一脱水的研磨步骤112的研磨的固体类似地结合。虽然在图9A中未描述，如果此处不任选利用油分离步骤108，则可消除纤维分离步骤704，并且将液化的淀粉浆料溶液从第二收集槽115 直接送至发酵步骤111。干研磨乙醇生产过程700B的其余部分通常与图9A相同。
[0118]如图3-9B所示，根据期望的醇、油、蛋白质和纤维收率和纯度水平，本发明的过程可包括例如高达三个脱水的研磨步骤。并且使用当前的干研磨过程，在蒸馏后仍存在胚芽和硬渣颗粒，并且随后合并在一起，作为低价值副产物DDGS，其包括约30%蛋白质、10%油和 5%淀粉。然而，使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程破坏在硬渣、胚芽和纤维(果皮和末端的果壳)中纤维、蛋白质、油和淀粉之间的结合，以生产有价值的副产物，例如油、蛋白质，由淀粉和纤维素生产额外的醇。实际上，替代低价值DDGS，图3-9B的过程可用于生产期望的副产物，包括油、蛋白质和纤维素。
[0119]虽然已通过各种实施方式的描述说明了本发明，并且虽然这些实施方式显著详细地描述，但是 申请人:的意图不是限制或以任何方式将所附权利要求的范围局限于这些细节。例如，虽然本文描述的各种系统和方法集中于玉米，但是实际上可使用任何类型的谷物，包括但不限于小麦、大麦、高粱、黑麦、大米、燕麦等。另外，例如，对于任选的油分离步骤 108，可从浆料槽104、预收集槽步骤113或第一收集槽步骤114或第二收集槽步骤115取进料。更概括地说，应理解的是，流程图可改变，例如，以包括或排除逆流洗涤和前端油回收， 以改变脱水的研磨步骤的位置，以生产纤维用于二次醇生产(前端或后端)，和使蛋白质与纤维分离以及生产高蛋白质粗粉。此外，醇生产和回收可认为是任选的步骤，并且可排除于过程中。对于本领域技术人员，另外的优点和修改将日益显而易见。因此，本发明在其更宽的方面不局限于具体的细节、代表性设备和方法以及所示和描述的说明性实例 。因此，在没有偏离 申请人:一般性发明概念的精神和范围下，可改变这些细节。
【权利要求】
1.一种干研磨乙醇生产过程，该过程包括: 将玉米粒研磨成为颗粒； 将玉米颗粒与液体混合，以生产包括油、蛋白质、淀粉、纤维、胚芽和硬渣的浆料； 使所述浆料经历前端研磨方法，该方法包括: 将浆料分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉液体部分；和 研磨分离的固体部分，以降低胚芽和硬渣的尺寸以及从固体部分释放结合的淀粉、油和蛋白质； 将淀粉转化为糖； 由糖生产醇，以及回收醇。
2.根据权利要求1所述的过程，其中，所述过程还包括分离和回收纤维。
3.根据权利要求2所述的过程，其中，分离和回收纤维包括在生产醇之前分离和回收纤维。
4.根据权利要求1所述 的过程，其中，分离和回收纤维包括在生产醇之后分离纤维，使纤维经历苛性物质处理，以及回收经处理的纤维。
5.根据权利要求1所述的过程，其中，所述过程还包括在由糖生产醇以及回收醇之前，从液体部分分尚和回收油。
6.根据权利要求5所述的过程，其中，从液体部分分离和回收油包括通过溶剂萃取来萃取油。
7.根据权利要求1所述的过程，其中，所述过程还包括在由糖生产醇以及回收醇之前，将研磨的固体部分与液体部分合并。
8.根据权利要求1所述的过程，其中，所述液体界定与玉米颗粒混合以产生浆料的逆流洗涤。
9.根据权利要求1所述的过程，其中，使浆料经历前端研磨方法还包括:在研磨分离的固体部分之后，将研磨的固体部分分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的第二固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉的第二液体部分。
10.根据权利要求9所述的过程，其中，使浆料经历前端研磨方法还包括:在将研磨的固体部分分离成为第二固体部分和第二液体部分之后，将固体部分分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的第三固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉的第三液体部分。
11.根据权利要求10所述的过程，其中，所述过程还包括在由糖生产醇以及回收醇之前,从第三液体部分分尚和回收油。
12.根据权利要求9所述的过程，其中，所述过程还包括研磨第二固体部分，以降低胚芽和硬渣的尺寸以及从纤维释放结合的淀粉、油和蛋白质。
13.根据权利要求12所述的过程，其中，在研磨分离的第二固体部分之后，将研磨的第二固体部分分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的第三固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉的第三液体部分。
14.根据权利要求13所述的过程，其中，所述过程还包括研磨第三固体部分，以降低胚芽和硬渣的尺寸以及从纤维释放结合的淀粉、油和蛋白质。
15.根据权利要求9所述的过程，其中，所述第二液体部分界定在逆流装置中与玉米颗粒混合以产生浆料的液体。
16.根据权利要求1所述的过程，其中，所述过程还包括分离和回收蛋白质。
17.根据权利要求16所述的过程，其中，分离和回收蛋白质包括在回收醇之后分离和回收蛋白质。
18.一种用于生产干研磨乙醇的系统，该系统包括: 研磨装置，其将玉米粒研磨成为颗粒； 浆料槽，在其中玉米颗粒与液体混合，以生产包括油、蛋白质、淀粉、纤维、胚芽和硬渣的浆料； 第一脱水装置，其将浆料分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉的液体部分； 尺寸降低装置，其跟随第一脱水装置，降低固体部分的胚芽和硬渣的尺寸，以及从固体部分释放结合的淀粉、油和蛋白质； 至少一个收集槽，其有助于将淀粉转化为糖； 发酵罐，以由糖生产醇,和蒸馏器，以回收醇；以及 第二脱水装置，其分离和回收纤维。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述系统还包括油分离器，其将油与液体部分分离。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，分离和回收纤维的所述第二脱水装置在发酵罐之前。
21.根据权利要求18所述的系统，其中，所述系统还包括第三脱水装置，其将经降低的固体部分分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的第二固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉的第二液体部分。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述系统还包括第四脱水装置，其将第二固体部分分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的第三固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉的第三液体部分。
23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述系统还包括油分离器，其将油与第三液体部分分离。
24.根据权利要求21所述的系统，其中，所述系统还包括第二尺寸降低装置，其降低第二固体部分的胚芽和硬渣的尺寸以及从第二固体部分释放结合的淀粉、油和蛋白质。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述系统还包括第四脱水装置，其将经降低的第二固体部分分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的第三固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉的第三液体部分。
26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述系统还包括第三尺寸降低装置，其降低第三固体部分的胚芽和硬渣的尺寸以及从第二固体部分的纤维释放结合的淀粉、油和蛋白质。
27.根据权利要求21所述的系统，其中，所述系统还包括入口，其引入在逆流装置中与玉米颗粒混合以产生浆料的液体，第二液体部分界定所述液体。
28.根据权利要求18所述的系统，其中，分离和回收纤维的所述第二脱水装置位于蒸馏器之后，并且所述系统还包括苛性物质处理区域，在这里纤维用苛性物质处理，以从纤维分离残余的结合蛋白质。
29.根据权利要求18所述的系统，其中，所述系统还包括蛋白质回收装置，其分离和回收蛋白质。
30.一种干研磨乙醇生产过程，该过程包括: 将玉米粒研磨成为玉米颗粒； 将玉米颗粒与液体混合以形成浆料； 降低浆料中的液体的量，以形成湿饼；以及 研磨湿饼。
31.根据权利要求30所述的过程，其中，所述液体的量包括多于一半的液体。
32.根据权利要求30所述的过程，其中，所述过程还包括使液体与浆料分离。
33.根据权利要求32所述的过程，其中，所述过程还包括从分离的液体回收油。
34.根据权利要求30所述的过程，其中，所述研磨使油从一种或多种胚芽颗粒中释放。
35.根据权利要求30所述的过程，其中，所述研磨使蛋白质从一种或多种硬渣颗粒中释放。
36.根据权利要求30所述的过程，其中，所述过程还包括在研磨后将淀粉转化为糖。
37.根据权利要求30所述的过程，其中，所述过程还包括由糖生产醇。`
38.根据权利要求30所述的过程，其中，所述过程还包括回收纤维。
【文档编号】C12F3/10GK103597064SQ201280023265
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年3月23日 优先权日:2011年3月24日
【发明者】李介英 申请人:李氏技术
【专利摘要】提供了使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统，用于改进醇和/或副产物收率，例如油和/或蛋白质收率。在一个实例中，所述过程包括将玉米粒研磨成为颗粒，随后将玉米颗粒与液体混合，以生产包括油、蛋白质、淀粉、纤维、胚芽和硬渣的浆料。随后，使浆料经历前端研磨方法，所述方法包括将浆料分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉的液体部分，随后研磨分离的固体部分，以降低胚芽和硬渣的尺寸和从固体部分释放结合的淀粉、油和蛋白质。将淀粉转化为糖，由其生产醇，随后回收。另外，可分离和回收纤维。同样可分离和回收油和蛋白质。
【专利说明】使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2011年3月24日提交的美国临时申请号61/466，985和2011年6月24日提交的美国临时申请号61/501，041的优先权，将它们通过全文引用结合到本文中。
【技术领域】
[0003]本发明大体上涉及干研磨醇的生产，更具体地，本发明涉及用于干研磨乙醇车间以提高醇和/或副产物收率的改进的研磨方法和系统。
【背景技术】
[0004]当今受到很大关注的一种醇为乙醇。在美国，大多数燃料乙醇由湿研磨过程或干研磨乙醇过程生产。但是，实际上任何类型和品质的谷物可用于生产乙醇，用于这些过程的原料通常为玉米。
[0005]用于由谷物生产各种类型的醇的常规的过程通常采用类似的程序。湿研磨玉米加工设备将玉米谷物转化为若干不同的副产物，例如胚芽(用于油萃取)、麸质饲料(高纤维动物饲料)、麸质粗粉(高蛋白质动物饲料)和基于淀粉的产物(例如乙醇、高果糖玉米糖浆或食品和工业淀粉)。干研磨乙醇设备通常将玉米转化为两种产物，即乙醇和具有可溶性的蒸馏器的谷物。如果作为湿动物饲料销售，具有可溶性的蒸馏器的湿谷物称为DWGS。如果干燥用于动物饲料，具有可溶性的蒸馏器的干燥谷物称为DDGS。在标准的干研磨乙醇过程中，除了约10.5升(约2.8加仑)的乙醇以外，约8.2kg (约17磅)的DDGS的大量的玉米收率。该副产物提供决定性二次收益物流，其抵消总体乙醇生产成本的一部分。
`[0006]关于干研磨过程，图1为典型的干研磨乙醇生产过程10的流程图。作为通常的参考点，干研磨乙醇过程10可分成前端和后端。在蒸馏和脱水24之前发生的过程10的部分认为是〃前端〃，而在蒸馏和脱水24 (下文中称为〃脱水〃)之后发生的过程10的部分认为是〃后端〃。为此，过程10的前端由研磨步骤12开始，其中将干燥的整个玉米粒经过锤磨机研磨成为粗粉或细粉末。锤磨机中的筛孔的尺寸通常为7/64或约2.78_，其中所得到的颗粒分布得到非常宽的分布，钟型曲线，其包括小至45微米且大至2-3mm的粒径。
[0007]研磨步骤12接着是液化步骤16，在这里研磨的粉与烹调水混合，以产生浆料，并且通常加入称为α-淀粉酶的工业酶(未显示)。此处将PH调节至约5.8-6，温度保持在约50°C _105°C，以将浆料中的不溶性淀粉转化为可溶性淀粉。以下进一步更详细地讨论在该液化步骤16发生的各种典型的液化过程。在液化步骤16之后的物流具有约30%干固体(DS)含量，具有包含在玉米粒中的所有组分，例如包括糖、蛋白质、纤维、淀粉、胚芽、硬渣以及油和盐。在液化流中通常存在三种类型的固体:纤维、胚芽和硬渣，其中所有三种固体具有大致相同的粒径分布。
[0008]液化步骤16接着是同时糖化和发酵步骤18。该同时步骤在本行业中称为〃同时糖化和发酵〃 (SSF)。在一些工业干研磨乙醇过程中，糖化和发酵单独发生(未显示)。单个糖化和SSF 二者均可耗时长达约50-60小时。使用发酵罐发酵将糖转化为醇。在糖化和发酵步骤18之后是蒸馏(和脱水)步骤24，其利用蒸馏器来回收醇。[0009]最后，在蒸馏24之后的过程10的后端包括离心步骤26，其涉及将残余物(即，使用蒸馏步骤24生产的"整个釜馏物〃)离心，以将不溶性固体(〃湿饼〃)与液体(〃稀的釜馏物〃)分离。〃湿饼〃包括纤维，其包括三种类型:(I)果皮，其平均粒径通常为约1_-3_ ；(2)末端的果壳，其平均粒径为约500微米；以及(3)细纤维，其平均粒径为约250微米。来自离心机的液体含有约6%-8%DS。[0010]在蒸发步骤28中，稀的釜馏物进入蒸发器，以蒸发掉水分，留下含有来自发酵的可溶性(溶解的)固体(25%-40%干固体)的浓的糖浆。浓缩的浆料可经历任选的油回收步骤29，在这里可将浆料离心，以将油与糖浆分离。油可作为单独的高价值产物销售。油收率通常为约0.41b./bu玉米，具有高游离脂肪酸含量。该油的回收率仅约为玉米中的油的1/4。在蒸馏步骤24后，在玉米粒内约一半的油保留在胚芽内，它们不能在典型的干研磨过程中使用离心机分离。当将油在发酵罐中保持约50小时时产生的游离脂肪酸含量降低油的价值。(去油)离心机仅除去少于50%，由于蛋白质和油形成不能令人满意地分离的乳液。[0011]具有多于10%油的离心的湿饼和糖浆可混合，并且可将混合物作为具有可溶性的蒸馏器的湿谷物(DWGS)销售给牛肉和乳品饲育场。或者，糖浆可与湿饼混合，随后浓缩的糖浆混合物可在干燥步骤30中干燥，并且作为具有可溶性的蒸馏器的干燥谷物(DDGS)销售给乳品和牛肉饲育场。该DDGS具有玉米中的所有蛋白质和75%的油。但是由于高百分比的纤维，DDGS的价值低，并且在一些情况下，油防碍动物消化。[0012]进一步关于液化步骤16，图2为各种典型的液化过程的流程图，其限定了在干研磨乙醇生产过程10中的液化步骤16。另外，过程10的前端由研磨步骤12开始，其中将干燥的整个玉米粒经过锤磨机研磨成为粗粉或细粉末。研磨步骤12接着是液化步骤16，其本身包括如以下讨论的多个步骤。[0013]各种液化过程的每一个通常由研磨的粉与可由蒸发步骤28送来的烹调水或背载水(back set water)混合开始(图1)，以在衆料槽32产生衆料,在这里通常加入称为α-淀粉酶的工业酶(未显示)。如本领域已知的，在这里将PH调节至约5.8-6，并且温度保持在约50°C _105°C，以允许酶活性开始将浆料中的不溶性淀粉转化为可溶性淀粉。[0014]在浆料槽32之后，通常存在三个任选的预收集槽步骤，在图2中指定为系统A、B和C，通常可根据浆料期望的温度和收集时间来选择。使用系统A，来自浆料槽32的浆料经历喷气烹饪步骤34，在这里将浆料进料至喷气烹饪器，加热至120°C，在U-管中保持约5-30分钟，随后转到闪蒸槽。喷气烹饪器产生破裂淀粉颗粒的切向力，以帮助酶与颗粒内的淀粉反应。使用系统B，使浆料经历二次浆料槽步骤36，在这里将蒸汽直接注向二次浆料槽，浆料在约90°C -1OO0C的温度下保持约30分钟-1小时。使用系统C，来自浆料槽32的浆料经历二次浆料槽-无蒸汽步骤38，在这里将来自浆料槽32的浆料送至二次浆料槽，没有任何蒸汽注射，并且在约80°C _90°C的温度下保持1-2小时。随后，将来自系统A、B和C中的每一个的浆料在约80°C-90°C温度下串联地转到第一收集槽40和第二收集槽42，总收集时间为约2-4小时，以完成液化步骤16，随后接着糖化和发酵步骤18，以及图1的过程10的其余部分。虽然此处显示两个收集槽，但是应理解的是可利用一个收集槽或多于两个收集槽。[0015]为了提高醇收率和产生另外的收益，例如，在典型的干研磨过程中，由油和/或蛋白质收率，开发进一步破坏初始研磨的胚芽颗粒和硬渣颗粒(其主要包括淀粉)以从中释放更多的淀粉、油和/或蛋白质的过程是有益的。这样的过程可提供提高的醇、油和/或蛋白质收率，以生产高得多纯度的纤维(具有较少蛋白质、淀粉和油)，这样的纤维可以作为原始原料用于造纸行业和纤维素用于二次醇过程。
[0016]各种干研磨系统已试图提高醇收率，例如，通过在干研磨过程10中致力于研磨方面。然而，已知这样的系统还未产生非常良好的结果。例如，使用当今市场的研磨系统，这些系统倾向于在相同的时间和以相同的速率降低所有颗粒(纤维、胚芽和硬渣)的尺寸。所得到的玉米组分可能难以分离，特别是如果将所有的颗粒(包括纤维)研磨得太小(例如，小于300微米)。虽然使用较小的粒径可改进醇收率，但是这也可生产非常湿的倾析器饼和脏的溢流，即，脏的稀的釜馏物。并且该脏的溢流可产生污垢，并且导致在蒸发步骤28期间较低的糖浆浓度。较低的糖浆浓度和较湿的饼也产生提高的干燥剂负载，提高DDGS的干燥成本。与此相反，如果所得到的玉米组分的尺寸太大，例如，大于1000微米，则在液化步骤16期间颗粒将不能充分转化为糖，并且醇收率例如将下降。
[0017]这样的常规的系统也倾向于集中于研磨整个物流或非常湿的浆料形式的部分分离的物流，在研磨之前没有任何脱水。对于研磨固体颗粒，送至研磨机的物料应尽可能干，以得到最大研磨结果。当前的系统也不能在将颗粒进料至切割/研磨装置之前除去细固体颗粒。因此，细固体颗粒变为较小的颗粒，即，太小了，在过程的后端产生如以上讨论的生产非常湿的饼和脏的溢流的问题。
[0018]因此，有益的是提供一种用于干研磨乙醇设备的改进的研磨方法和系统，其可以改进醇、油和/或蛋白质收率，以及由油和/或蛋白质收率产生另外的收益，例如，同时避免和/或克服前述缺点。
【发明内容】
[0019]本发明涉及一种用于干研磨乙醇车间的改进的研磨方法和系统，以提高醇和/或副产物收率。用于干研磨乙醇车间的这样的改进的研磨方法和系统可以改进醇、油和/或蛋白质收率，以及由油和/或蛋白质收率产生另外的收益。
[0020]在一种实施方式中，提供了一种干研磨乙醇生产过程，该过程包括:将玉米粒研磨成为颗粒，随后将玉米颗粒与液体混合，以生产包括油、蛋白质、淀粉、纤维、胚芽和硬渣的浆料。随后，使浆料经历前端研磨方法，该方法包括:将浆料分离成为固体部分(包括纤维、硬渣和胚芽)和液体部分(包括油、蛋白质和淀粉)，随后研磨分离的固体部分，以降低胚芽和硬渣的尺寸以及从固体部分释放结合的淀粉、油和蛋白质。将淀粉转化为糖，由糖生产醇，随后回收。另外，可分离和回收纤维，以及同样可分离和回收油和蛋白质。
[0021]在另一种实施方式中，提供了一种干研磨乙醇生产过程，该过程包括:将玉米粒研磨成为玉米颗粒，随后将玉米颗粒与液体混合以形成浆料。随后，降低浆料中的液体的量，以形成湿饼，随后将湿饼研磨。在该过程中同样可分离和回收醇、纤维、油和蛋白质。
[0022]在又一种实施方式中，提供了一种用于干研磨乙醇生产的系统，该系统包括研磨装置和浆料槽，研磨装置将玉米粒研磨成为颗粒，在浆料槽中玉米颗粒与液体混合，以生产包括油、蛋白质、淀粉、纤维、胚芽和硬渣的浆料。所述系统还包括第一脱水装置，其将浆料分离成为固体部分(包括纤维、硬渣和胚芽)和液体部分(包括油、蛋白质和淀粉)；尺寸降低装置，其跟随第一脱水装置，降低固体部分的胚芽和硬渣的尺寸，以及从固体部分释放结合的淀粉、油和蛋白质；以及提供至少一个收集槽，其有助于将淀粉转化为糖。所述系统还包括发酵罐以由糖生产醇和蒸馏器以回收醇；以及第二脱水装置，该第二脱水装置分离和回收纤维。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]并入本说明书并且构成本说明书的一部分的【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式，以下给出的实施方式的详细描述用于解释本发明的原则。
[0024]图1为典型的干研磨乙醇生产过程的流程图；
[0025]图2为在干研磨乙醇生产过程中限定液化步骤的各种典型的液化过程的流程图；
[0026]图3为显示根据本发明的一种实施方式使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的流程图；
[0027]图3A为图3的干研磨乙醇生产过程和系统的简化的流程图；
[0028]图3B-3D为显示根据本发明的实施方式图3A的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的变型的简化的流程图；
[0029]图4为显示根据本发明的另一种实施方式，使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的流程图；
[0030]图5为显示根据本发明的另一种实施方式，使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的流程图；
[0031]图6为显示根据·本发明的另一种实施方式，使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的流程图；
[0032]图7为显示根据本发明的另一种实施方式，使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的流程图；
[0033]图7A为显示根据本发明的一种实施方式图7的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的变型的流程图；
[0034]图7B为显示根据本发明的一种实施方式图7A的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的变型的流程图；
[0035]图8为显示根据本发明的另一种实施方式，使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的流程图；
[0036]图9为显示根据本发明的另一种实施方式，使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的流程图；
[0037]图9A为显示根据本发明的另一种实施方式图9的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的变型的流程图；以及
[0038]图9B为根据发明的另一种实施方式图9A的使用前研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的变型的流程图。
【具体实施方式】
[0039]图1和2在上文已经讨论了，并且分别代表典型的干研磨乙醇生产过程和在干研磨乙醇生产过程中限定液化步骤的各种典型的液化过程的流程图。[0040]图3-9B说明用于改进醇、油和/或蛋白质收率以及用于生产纯的更理想的纤维(例如用于二次醇生产)的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的各种实施方式。下文详细讨论这些过程和系统。
[0041]首先参考图3，该图描述用于改进醇和/或副产物收率(例如，油和/或蛋白质收率)的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的实施方式的流程图。在该过程100中，玉米首先经历研磨步骤102,其涉及使用锤磨机等，以研磨玉米至粒径小于约7/64英寸并且允许从中释放油。在一个实例中，用于分离颗粒的筛网尺寸可从约7/64英寸降低至约6/64英寸。在另一个实例中,粒径为约50微米-3mm。研磨帮助破坏纤维、蛋白质、淀粉和胚芽之间的结合。
[0042]接着，在浆料槽104，研磨的玉米粉与水(称为烹调水)混合，以产生浆料和开始液化。酶(例如α -淀粉酶)可任选加入到浆料槽104中。浆料可在浆料槽104中在约30分钟-约120分钟加热至约150° F-约200° F。来自浆料槽104的物流含有约llb/bu游离油和约1.51b/bu胚芽(粒径在约50微米-约3mm范围)、1.81b/bu硬渣(粒径在约50微米_约3mm范围)和4.21b/bu纤维(粒径在约50微米-约3mm范围)。
[0043]来自浆料槽104的进料接着经历液/固分离步骤106，其限定了前端研磨方法的开始。虽然在图3中前端研磨方法在浆料槽104之后开始，但是应理解的是，该前端研磨方法可位于沿着液化过程的任何位置，包括从浆料槽104直到发酵步骤111。液/固分离步骤106将包括游离油、蛋白质和细固体(其不需要研磨)的通常液化的溶液(约60-80体积％)与包括较重的纤维、硬渣和胚芽的重质固体饼(约20-40体积％)分离，所述胚芽可包括结合的油、蛋白质和/或淀粉。液/固分离步骤106使用脱水设备(例如，叶片筛网、振动筛网、筛网倾析器离心机或圆锥筛网离心机、压力筛网、预浓缩器等)来完成固体与液体部分的分离。细固体不大于200微米。在另一个实例中，细固体不大于500微米，这通常取决于用于液/固分离装置的筛网尺寸开口。
[0044]在一个实例中，脱水设备为叶片筛网，其包括具有高速叶片(具有斜度)的固定圆柱形筛网。在叶片筛网上叶片的数量可在I个叶片/4-8英寸的筛网直径范围。在另一个实例中，脱水设备为预浓缩器，其包括具有低速螺杆传送器的固定圆柱形筛网。在预浓缩器上的传送器节距(conveyor pitch)可为筛网直径的约1/6-1/2。在叶片筛网上的叶片的数量和在预浓缩器上的传送器节距可根据进料中的固体的量而变。在叶片筛网和叶片之间的间隙可在约0.04-0.2英寸范围内。较小的间隙得到具有较高容量的较干的饼和较纯的纤维，但是流失更多的纤维到滤液。较大的间隙得到具有较低容量的较湿的饼和较纯的液体(较少不溶性固体)。叶片速度可在400-1200RPM范围内。在另一个实例中，叶片速度可在800-900RPM范围内。较高的速度提供较高的容量，但是消耗更多的动力。一种合适类型的叶片筛网为FQ-PS32叶片筛网，其可购自俄亥俄州斯普林菲尔德市的Fluid-Quip公司(Fluid-Quip, Inc., Springfield, Ohio)。
[0045]用于脱水设备的筛网可包括具有狭缝开口或圆洞、薄的板筛网的楔形丝类型。比起楔形丝狭缝开口，圆洞筛网可更好地帮助防止长的细纤维通过筛网，但是圆洞容量较低，因此，如果使用圆洞筛网可能需要更多的设备。筛孔的尺寸可在约45微米-500微米范围内。在另一个实例中，筛孔可在100-300微米范围内。在又一实例中，筛孔可在200-250微米范围内。较小的筛孔倾向于提高蛋白质/油/醇收率，具有较高的设备和操作成本，而较大的筛孔倾向于较低的蛋白质/油/醇收率，具有较少的设备和操作成本。
[0046]现在分离的液化的淀粉溶液可经历任选的油分离步骤108，其可使用任何类型的油分离器，例如泥浆离心机、三相倾析器、圆盘倾析器、三相圆盘离心机等，通过利用密度差将油与液化的淀粉溶液分离。特别是，液化的淀粉溶液用作重质介质液体，以漂浮油/乳液/细胚芽颗粒。液化的淀粉溶液的密度为约1.1-1.2g/CC，油的密度为0.9-0.92g/cc，胚芽的密度为l_1.05g/cc。
[0047]可以有三相从油分离步骤108排放出。第一相为轻质相，其包括油或油/乳液层。第二相为重质相，其包括液化的淀粉溶液，可能具有一些小的胚芽颗粒。第三相为固相，其含有细纤维、硬渣颗粒和淀粉。底流重质相和固相可合并，如在图3中说明的；另外，它们可保持分离，并且送至不同的位置用于优化结果。
[0048]油/乳液/细胚芽层可转到油抛光步骤109，在这里层可经历离心，包括三相倾析器、三相圆盘离心机等，以将纯的油与乳液和细胚芽颗粒分离。由油抛光步骤109，乳液和细胚芽颗粒可作为重质相排放，并且任选经历溶剂萃取步骤110，以回收另外的油，或者返回以与来自油分离步骤108的合并的淀粉溶液/重质相结合。在油抛光步骤109，可将醇(例如来自蒸馏步骤118的蒸馏塔的200度醇)加入到乳液和细胚芽颗粒，以破坏乳液和从细胚芽颗粒提取油，该细胚芽颗粒通常小于100微米。随后将剩余的细胚芽颗粒送至发酵步骤111，如所说明的。
[0049]与下游回收的油(特别是在发酵111后回收的油)相比，在颜色和游离脂肪酸含量(小于7%，在另一个实例中，小于5%)方面，在步骤110回收的油具有更理想的品质。特别是，预发酵回收的油的颜色较浅并且游离脂肪酸含量较低。在步骤108，油收率可达到约0.91b/bu,而来自蒸发器物流的当 前的油回收率平均低于0.51b/bu。使用油抛光步骤109和溶剂萃取步骤110，油收率可提高至高达1.41b/bu。
[0050]现在返回液/固分离步骤106，在液/固分离步骤106的湿饼或物流的脱水的固体部分(约60-65%水)继续进行前端研磨方法，接着经历脱水的研磨步骤112，在这里固体(特别是胚芽和硬渣)经由尺寸降低设备来降低尺寸。尺寸降低设备可包括锤磨机、针磨机或冲击式磨机、研磨机等。在一个实例中，尺寸降低设备为针磨机或研磨机。该脱水的研磨步骤112旨在破坏胚芽和硬渣颗粒和纤维与淀粉以及油与蛋白质之间的结合，而没有将纤维切割得太细，从而在纤维和蛋白质/淀粉/油之间得到更鲜明的分离。
[0051]在脱水的形式中，由于提高的摩擦作用，胚芽和硬渣颗粒能比纤维更容易分裂，其中产生较少的细纤维，但是胚芽和硬渣被更充分研磨。这导致在已研磨的固体中相对不均匀的粒径。例如，可将胚芽和硬渣颗粒研磨至约300-800微米的粒径，而大多数纤维保持在500-2000微米的粒径范围内。在一个实例中，大于75%的纤维保持在500-2000微米的粒径范围内。在另一个实例中，在脱水的研磨步骤112之后，不大于80重量％的总颗粒的粒径小于800微米。在另一个实例中，在脱水的研磨步骤112之后，不大于75重量％的总颗粒的粒径小于800微米。在再一个实例中，在脱水的研磨步骤112之后，不大于65重量％的总颗粒的粒径小于800微米。在另一个实例中，在脱水的研磨步骤112之后，约30%-约50重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。在再一个实例中，在脱水的研磨步骤112之后，约40%-约50重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。在又一实例中，在脱水的研磨步骤112之后，不大于50重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。在大于300微米的固体颗粒中，％蛋白质为约29.5%。在研磨后，并且如果利用洗涤技术，纤维中的％蛋白质可从约29.5%降低至约21.1%。纤维中的％油可从约9.6%降低至约6.4%，纤维中的％淀粉可从约5.5%降低至约3%。
[0052]如果研磨机用于在脱水的研磨步骤112的粒径降低，用于研磨机的研磨板(未显示)的设计可变化，以完成胚芽和硬渣研磨，同时倾向于避免纤维研磨。在历史上，通常采用对立方式的研磨板通常限定一组约6个研磨板断片，当合并在一起时形成环状环，并且与研磨圆盘的表面固定。每一个研磨板断片(因此，研磨板本身)含有"齿"设计，它们在具有从研磨板的内径延伸至外径的各种宽度的环状环或棒的行中放置。使用棒类型设计研磨板，宽度和深度可变化，以提供胚芽和硬渣的更有效的研磨，同时倾向于避免纤维研磨。在一个实例中，棒为20英寸长。可提供〃齿〃或棒设计的不同的组合、数量、形状和尺寸，以更有效地研磨胚芽和硬渣，同时倾向于避免纤维研磨。另外，为达到期望的性能和能效，可调节研磨板之间的间隙以及RPM。在一个实例中，间隙可为0.01-0.3英寸。在另一个实例中，板间隙为约.020-0.15英寸。另外,在一个实例中,对于一种或多种研磨板,RPM可为900-3000ο在另一个实例中，RPM为约1800。
[0053]研磨板可由白铁组成，其具有高耐磨性，具有约25%铬含量，以提高耐腐蚀性，但是可由任何合适的金属或合金、塑料、复合物等形成。另外，齿尺寸(宽度、高度和长度)、齿的形状、齿之间的距离和在每一排中齿的数量可变化，以完成期望的胚芽和硬渣研磨，同时倾向于避免纤维研磨。
[0054]具有合适类型的研磨板的一种类型的研磨机为FQ-136研磨机，其可购自俄亥俄州斯普林菲尔德市的Fluid-Quip公司。这种类型的研磨机具有一个36"英寸直径固定圆盘和一个36〃英寸直径旋转圆盘。在每一个圆盘上安装限定研磨板的研磨板断片，并且两个圆盘之间的间隙可变化，以产生有效的研磨结构。研磨机可使用较大或较小直径的圆盘制成。也购自俄亥俄州斯普林菲尔德市的Fluid-Quip公司的FQ-152研磨机具有52〃英寸直径圆盘。与较小的圆盘相比，在圆盘的外部边缘，较大直径圆盘可提供较高的正切速度，如果以相同的旋转速度运转，较大直径圆盘可提供更多冲击和研磨或剪切效果。研磨机也可使用两个旋转圆盘制成， 它们在直径上可不同。在这种情况下，圆盘以相反的方向旋转，产生净有效的圆盘，圆盘速度为单一旋转圆盘的两倍。提高的速度将提高齿或棒交叉的数量，这将对经过研磨机的介质实施冲击和/或剪切效果。
[0055]如果针磨机/冲击式磨机用于粒径降低，根据操作要求，可使用不同的针尺寸和类型(例如，圆形、三角形、六边形等)，以优化脱水的研磨步骤112。在一个实例中，针尺寸可包括圆形针，其可为约21/8英寸高度和15/8英寸直径。另外，针磨机/冲击式磨机的RPM可为2000-3000。针可由不锈钢或其它合适耐腐蚀金属或金属合金、塑料、复合物等制成。使用冲击力来帮助破坏胚芽和硬渣同时倾向于避免纤维研磨的一种合适类型的针磨机/冲击式磨机为FQ-頂40，其可购自俄亥俄州斯普林菲尔德市的Fluid-Quip公司。
[0056]在研磨后(研磨本身限定前端研磨方法的终点)，固体可与所示的来自任选的油分离步骤108或来自液/固分离步骤106的液化的淀粉溶液混合，以形成重质浆料，随后在预收集槽步骤113经历三个任选的预收集槽系统中的一个，即，通常为图2的系统A、B和C中的一个。另外，如果来自油抛光步骤109的乳液和细胚芽颗粒不任选经历溶剂萃取步骤110，则底流(主要为液化的淀粉)与来自油分离步骤108的底流溶液结合，来自油分离步骤108的底流溶液与来自脱水的研磨步骤112的固体结合，以形成重质浆料，并且送至预收集槽步骤113。
[0057]在预收集槽步骤113，并且通常如上关于图2所讨论的，重质浆料可经历系统A或加压的喷气烹饪器，并且在约20ps1-约150psi压力下在约3-30分钟加热至约101°C -约130°C，在U-管中保持约5-15分钟，随后转到闪蒸槽，并且在超过95°C的温度下保持约3-30分钟，以帮助溶解淀粉。或者，重质浆料可经历系统B或进料至二次浆料槽，在这里蒸汽直接注向二次浆料槽，并且浆料在约95°C的温度下保持约60-120分钟。或者，重质浆料也可经历系统C或进料至二次浆料槽，没有蒸汽注射，并且在约60°C-85°C的温度下保持1-4小时。
[0058]随后，在约60°C _85°C温度下，来自预收集槽步骤113的浆料串联地转到第一收集槽114和第二收集槽115，总收集时间为约2-4小时，以进一步溶解浆料物流中的淀粉组分，以及在送至发酵步骤111之前完成液化。虽然此处显示两个收集槽，但是应理解的是可利用一个收集槽或多于两个收集槽。
[0059]在脱水的研磨步骤112、预收集槽步骤113或收集槽114和115期间和/或之后，可任选加入各种酶(和它们的类型)例如淀粉酶或葡糖淀粉酶、真菌、纤维素、纤维二糖、蛋白酶等，以增强组分的分离，例如用于帮助破坏蛋白质、淀粉和纤维之间的结合。
[0060]在第二收集槽115之后，来自任选的溶剂萃取步骤110的物流可与液化的淀粉浆料溶液结合，并且送至发酵步骤111，在这里发生发酵。
[0061]与当前的干研磨过程相比，包括液/固分离步骤106和脱水的研磨步骤112的前端研磨方法得到更完全的 淀粉转化。此外，可实现约1.0%醇收率、约0.051b/bu油收率和0.31b/bu蛋白质收率的提闻。
[0062]在发酵步骤111，液化的淀粉溶液(其现在包括纤维、降低的硬渣和胚芽颗粒以及蛋白质和油)经历发酵，以将糖转化为醇，接着进行蒸馏步骤118，在蒸馏步骤回收醇。在蒸馏步骤118之后，发酵的溶液(本文通常称为"啤酒")与整个釜馏物(其包括纤维、蛋白质、油和胚芽和硬渣颗粒)分离，以生产醇。醇收率为约2.78加仑/bu，比起常规的收率，提高约1%，至少部分由于脱水的研磨步骤112，在这里释放硬渣和胚芽颗粒中的淀粉，并最终转化为糖，以生产更多的醇。
[0063]继续参考图3，过程100的后端(其本身为任选的，在本文中，此处可利用典型的后端过程)可包括整个釜馏物分离步骤120，在这里脱水设备(例如，叶片筛网、振动筛网、过滤离心机、压力筛网、筛网辊筒倾析器等)用于完成不溶性固体或〃整个釜馏物"(其包括纤维)与液态的"稀的釜馏物"部分的分离。此处，根据期望的纤维和蛋白质的纯度，筛孔的尺寸可在约45-400微米范围内。在一个实例中，脱水设备的筛网具有尺寸为约75-800微米的开口，在另一个实例中，开口的尺寸在约150-500微米范围内。
[0064]来自整个釜馏物分离步骤120的稀的釜馏物可送至蛋白质回收步骤122，蛋白质回收步骤例如使用倾析器、喷嘴离心机或圆盘倾析器来回收细胚芽和蛋白质(玉米麸质以及用尽的酵母)。将这些回收的组分送至干燥步骤124，干燥步骤利用干燥器(例如旋转的或环形的干燥器)来得到麸质/胚芽混合物(蛋白质粗粉)。
[0065]将来自整个釜馏物分离步骤120的不溶性固体(整个釜馏物)或湿饼纤维部分送至洗涤和脱水步骤126，洗涤和脱水步骤利用过滤装置，例如纤维离心机，以通过依赖具有不同尺寸的开口的筛网来分离不同的纤维类型。用于湿饼洗涤和脱水步骤126的一种示例性过滤装置显示并描述于Lee的美国专利申请公布N0.2010/0012596，其内容通过引用结合到本文中。纤维离心机的筛孔通常为约500微米，以捕集一定量的末端的果壳(tipcap )、果皮以及细纤维，但是可在约400微米-约1500微米范围内。在蛋白质回收步骤122之前，来自离心机的残余的液体可返回与稀的釜馏物结合。与正常的干研磨纤维(其中在纤维中具有4-6%淀粉)相比，经离心的纤维含有小于3%淀粉。纤维中的％蛋白质也从常规的29%降低至21%，%油从常规的9%降低至约6%。
[0066]来自蛋白质回收步骤122的溢流物流可转移到细蛋白质回收步骤130,细蛋白质回收步骤使用例如澄清器接着高速倾析器或圆盘倾析器等，以将物流的液体部分(其包括油)与其余的较重的组分(包括残余的蛋白质)分离。随后将经离心的蛋白质与来自蛋白质回收步骤122的回收的蛋白质一起送至干燥步骤124，以得到麸质/胚芽混合物(蛋白质粗粉)，其具有约50%蛋白质。该过程的总蛋白质收率大于41b./bu。
[0067]来自细蛋白质回收步骤130的液体溢流转移到蒸发步骤136中的蒸发器，以通过蒸发掉水分从中分离任何油，留下稠的糖浆。高浓缩的糖浆(多于60%DS)与其他东西一起可用作(a)用于二次醇生产的营养物，(b)动物饲料原料，(C)肥料，(d)和/或厌氧消化以生产生物气。可将浓缩的浆料任选送至离心机，例如，以将油与糖浆分离。油可作为单独的高价值产品销售。
[0068]糖浆可与来自洗涤和脱水步骤126的离心的湿饼混合，并且混合物可作为具有可溶性的蒸馏器的湿谷物(DWGS)销售给牛肉和乳品饲育场。湿饼和浓缩的糖浆混合物还任选可在干燥步骤140中干燥，并且作为具有可溶性的蒸馏器的干燥谷物(DDGS)销售给乳品和牛肉饲育场。该DDGS具有少于25%蛋白质和8%油。
[0069]现在参考图3A，该 图描述图3的干研磨乙醇生产过程和系统100的简化的流程图，特别是前端研磨方法，其以最简单的方式包括液/固分离步骤106和脱水的研磨步骤112。如以下详细讨论的，此处可利用多于一个液/固分离步骤106和脱水的研磨步骤112，例如，用于醇、油、蛋白质和/或纤维生产，具有期望的收率和/或纯度。
[0070]继续参考图3A，为了完成该期望的醇、油、蛋白质和/或纤维生产，首先将玉米研磨至粒径小于约7/64英寸。研磨帮助破坏纤维、蛋白质、淀粉和胚芽之间的结合，并允许由玉米释放油。在浆料槽104，经研磨的玉米粉与烹调水混合，以产生浆料并开始液化。酶(例如α淀粉酶)任选可加入到浆料槽104，以帮助将浆料中的不溶性淀粉转化为可溶性淀粉。将含有例如糖、蛋白质、油、胚芽颗粒(粒径在约50微米-约3mm范围内)、硬渣(粒径在约50微米-约3mm范围内)和纤维(粒径在约50微米-约3mm范围内)的来自衆料槽104的物流转到液/固分离步骤106。液/固分离步骤106 (其再次限定前端研磨方法的开始)将通常的液化的溶液(约60-80体积％)(其包括油、蛋白质和细固体(其不需要研磨))与重质固体饼(约20-40体积％)(其包括较重的纤维、硬渣和胚芽)分离。液体部分中的油任选可经历前端油分离步骤108，以回收物流中的游离油。
[0071]物流的脱水的固体部分(约60-65%水)经历脱水的研磨步骤112，该步骤限定前端研磨方法的结束。此处，固体(特别是胚芽和硬渣)通过尺寸降低设备降低尺寸，其破坏胚芽和硬渣颗粒和纤维与淀粉以及油与蛋白质之间的结合，没有将纤维切割得太细，从而在纤维和蛋白质/淀粉/油之间得到鲜明的分离。将胚芽和硬渣颗粒研磨至约300-800微米粒径，而大多数纤维保持在500-2000微米的粒径范围内。可任选加入各种酶(和它们的类型)例如淀粉酶或葡糖淀粉酶、真菌、纤维素、纤维二糖、蛋白酶等，以增强组分的分离，例如用于帮助破坏蛋白质、淀粉和纤维之间的结合。来自脱水的研磨步骤112的重质浆料经历紧接在第一收集槽114和第二收集槽115之后的预收集槽步骤113，以进一步溶解浆料物流中的淀粉组分，以及在送至发酵步骤111之前完成液化。随后，由过程100回收醇和任选的纤维、油和/或蛋白质。
[0072]现在参考图3B-3D，这些图描述根据本发明的实施方式图3A的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统的变型的简化的流程图。特别是，图3B-3D中的每一个通常描述初始烹调水的任选的位置和任选的酶加入，以及加入另外的任选的固/液分离步骤302,402和脱水的研磨步骤502、702。与另外的任选的固/液分离步骤302、402 —起，油回收任选可在另外的固/液分离步骤302、402之后实施。图3D描述任选的前端纤维回收。以下更详细地讨论具有它们的另外的任选的步骤的这些简化的过程，并且可用于回收醇、油、蛋白质和/或纤维，具有期望的收率和/或纯度。
[0073]现在参考图4，该图描述根据本发明的另一种实施方式的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统200的流程图，用于改进醇和/或副产物收率，例如，油和/或蛋白质收率。在一定程度上，该过程200为图3的使用前端研磨方法干研磨乙醇生产过程100的变型。此处，在图4中，包括液/固分离步骤106和脱水的研磨步骤112的前端研磨方法位于第二收集槽115之后和发酵步骤11之前，以提高油回收，而不是在浆料槽104之后。结果是，送至油分离步骤108的进料具有较低的粘度和较高的白利糖度，这理解为使得油回收更有效。与此相反，图3的过程100理解为通过更多地释放淀粉来提高醇收率。
[0074]由于前端研磨方法的位置，如图4所示，将来自浆料槽104的进料直接送至预收集槽步骤113 (替代如图3所示送至液/固分离步骤106)，在这里使浆料经历系统A、B或C中的一个，如以上讨论的。随后，浆料送至第一收集槽114和第二收集槽115，以进一步溶解浆料流中的淀粉组分。
·[0075]来自第二收集槽115的浆料物流接着经历液/固分离步骤106，其限定前端研磨方法的开始。液/固分离步骤106再次将液化的溶液(约65-85体积％)(其包括油、蛋白质和细固体(其不需要研磨))与重质固体饼(约15-35体积％)(其包括较重的纤维、硬渣和胚芽)分离。现在分离的液化的淀粉溶液可转移到任选的油分离步骤108，通过利用密度差将油与液化的淀粉溶液分离，并且可将油/乳液/胚芽层进一步转到油抛光步骤109。
[0076]在液/固分离步骤106，物流的脱水的固体部分(约60-65%水)继续沿着前端研磨方法，接着经历脱水的研磨步骤112，在这里固体(特别是胚芽和硬渣)通过尺寸降低设备降低尺寸。在研磨后(研磨限定前端研磨方法的结束)，将固体与来自任选的油分离步骤108或来自液/固分离步骤106的液化的淀粉溶液混合，以形成重质浆料和经历发酵步骤111。另外，如果来自油抛光步骤109的乳液和细胚芽颗粒不任选经历溶剂萃取步骤110，底流(主要为液化的淀粉)与来自油分离步骤108的底流溶液结合，将其与来自脱水的研磨步骤112的固体结合，以形成重质浆料，并且送至发酵步骤111。干研磨乙醇生产过程200的其余部分通常与图3相同。
[0077]虽然不旨在限制，应进一步理解的是，例如可在预收集槽步骤113和第一收集槽114之间，或者在第一收集槽114和第二收集槽115等之间采用前端研磨方法。[0078]现在参考图5，该图描述根据本发明的另一种实施方式的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统300的流程图，用于改进醇和/或副产物收率，例如，油和/或蛋白质收率。在一定程度上，该过程300为图3的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程100的变型。在该过程300中，在前端，与图3的过程100相比，存在另外的液/固分离步骤302，其位于预收集槽步骤113和第一收集槽114之间，并且认为是对前端研磨方法的添加。在使醇、蛋白质和/或油收率最大化的努力中，在该过程300中设置逆流洗涤，其中在第二液/固分离步骤302将滤液(其包括液化的淀粉加上中等尺寸固体)从浆料物流中除去。恰好在浆料槽104之前，将该滤液再循环返回，以与经研磨的玉米粉混合，以产生浆料并开始液化，并且代替在图3所示的实施方式中使用的初始烹调水。因此，相对于恰好在研磨步骤102之后，在图5的过程300中，在脱水的研磨步骤112之后，现在开始加入烹调水。该逆流洗涤设置允许另外的液化的淀粉和中等尺寸固体再循环返回至脱水的研磨步骤112一次或多次，而无需另外的脱水的研磨设备。再循环的液化的淀粉再次进入第一液/固分离步骤106，在这里其可通过筛网穿行而分离，随后可送至第一收集槽114。
[0079]现在继续参考图5，来自浆料槽104的进料经历第一液/固分离步骤106，该步骤限定前端研磨方法的开始。液/固分离步骤106再次将液化的溶液(约60-80体积％)(其包括油、蛋白质和细固体(其不需要研磨))与重质固体饼(约20-40体积％)(其包括较重的纤维、硬渣和胚芽)分离。现在分离的液化的淀粉溶液可转移到任选的油分离步骤108，以通过利用密度差将油与液化的淀粉溶液分离，以及随后油/乳液/胚芽层可进一步转到油抛光步骤109。
[0080]在液/固分离步骤106，物流的脱水的固体部分(约60-65%水)继续沿着前端研磨方法，接着经历脱水的研磨步骤112，在这里固体(特别是胚芽和硬渣)通过尺寸降低设备降低尺寸。在研磨后，将固体与烹调水混合，以形成重质浆料，并且在预收集槽步骤113经历三个任选的预收集槽系统中的一个，即，通常图2的系统A、B和C中的一个。在脱水的研磨步骤112之后加入烹调水帮助洗涤和分离出液化的淀粉、油和中等尺寸固体。
[0081]来自预收集槽步骤113的浆料接着转到第二液/固分离步骤302。与第一液/固分离步骤106 —样，第二液/固分离步骤302使用脱水设备(例如，叶片筛网、振动筛网、过滤、卷轴筛网、圆锥筛网离心机、压力筛网、预浓缩器等)来完成固体与液体部分的分离。在一个实例中，脱水设备为叶片筛网或预浓缩器，如上所述。使用第二液/固分离步骤302，实际的筛孔尺寸可比在第一液/固分离步骤106中的那些大，其可提供较高的醇和油收率。在一个实例中，用于第一液/固分离步骤106的筛网尺寸可在45微米-300微米范围内，而用于第二液/固分离步骤302的筛网尺寸可在约300-800微米尺寸范围内。从第二液/固分离步骤302除去并且在浆料槽104之前与研磨的玉米粉结合的滤液含有约6-10白利糖度的液化的淀粉溶液以及固体颗粒(胚芽、硬渣和蛋白质)，该固体颗粒的尺寸小于在第二液/固分离步骤302中使用的筛网尺寸开口。在第一液/固分离步骤106使用较小的筛网和在第二液/固分离步骤302使用较大的筛网，逆流设置允许人们有目标地研磨硬渣和胚芽颗粒，该颗粒大于在第一液/固分离步骤106的筛网尺寸并且小于在第二液/固分离步骤302的筛网尺寸。大于在第二液/固分离步骤302的筛网尺寸的颗粒倾向于主要为纤维并且含有较少的淀粉，因此，在脱水的研磨步骤112，它们不必循环进行另外的研磨。
[0082]在约66°C _85°C温度下，物流的脱水的固体部分接着向前串联送至第一收集槽114和第二收集槽115，总收集时间为约2-4小时，以进一步溶解浆料物流中的淀粉组分，以及在送至发酵步骤111之前完成液化。在该过程300中，在第一收集槽114，来自任选的油分离步骤108的液化的淀粉溶液和任选的来自油抛光步骤109的乳液和细胚芽颗粒可与来自第二液/固分离步骤302的重质固体结合。另外，如果不利用任选的油分离步骤108，则来自第一液/固分离步骤106的液化的淀粉溶液可与在第一收集槽114的固体合并。干研磨乙醇生产过程300的其余部分通常与图3相同。
[0083]在该过程300中，逆流洗涤设置理解为以产生一种期望的方式来控制在整个液化过程(即，从浆料槽104到第二收集槽115)中浆料的温度、白利糖度、pH和酶浓度特性。例如，如图5所示，当烹调水和新的酶在接近液化的后端加入并且经历第一收集槽步骤114和第二收集槽步骤115时，通过调节烹调水的量和烹调水的来源可控制浆料的条件(例如，pH、温度和白利糖度)，该烹调水的来源通常包括新的凉的井水以及来自蒸发器和CO2洗涤器的热的冷凝物。具有不同的温度、PH等的这些烹调水来源可操纵以提供优化的结果用于液化过程，包括帮助使得不可转换的淀粉的形成最小化，和使得在糖化期间退变的淀粉最小化。
[0084]此外，第一液/固分离步骤106和第二液/固分离步骤302和脱水的研磨步骤112的组合帮助提供1.5%醇、约0.llb/bu更多的油和0.51b/bu更多的蛋白质的额外提高的收率。并且用于逆流洗涤的返回洗涤水的量仅为总烹调水流的一部分，例如，约50%。因此，经历第一收集槽114和第二收集槽115的浆料中的重质饼含量大致加倍，例如，这进而使得到更完全液化所需的平均收集时间加倍。
[0085]现在参考图6，该图描述根据本发明的另一种实施方式的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统400的流程图，用于改进醇和/或副产物收率，例如，油和/或蛋白质收率。在一定程度上，该过程400为图5的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程300的变型。此处，在图6中，在过程400的前端，与图5的过程300相比，存在第三液/固分离步骤402，其位于第二收集 槽115和发酵步骤111之间，并且认为是对前端研磨方法的添加。
[0086]如图6所示，来自浆料槽104的进料经历第一液/固分离步骤106，该步骤限定前端研磨方法的开始。第一液/固分离步骤106再次将液化的溶液(约60-80体积％)(其包括油、蛋白质和细固体(其不需要研磨))与重质固体饼(约20-40体积％)(其包括较重的纤维、硬渣和胚芽)分离。不是如图5所示的移向任选的油分离步骤108，将现在分离的液化的淀粉溶液转到与来自第二液/固分离步骤302的脱水的固体结合。接着，在约66°C -85°C温度下，这些脱水的固体经历第一收集槽114接着第二收集槽115，总收集时间为约2-4小时，以在将浆料送至第三液/固分离步骤402之前进一步溶解浆料物流中的淀粉组分。在第一收集槽114之前，各种酶(和它们的类型)例如淀粉酶或葡糖淀粉酶、真菌、纤维素、纤维二糖、蛋白酶等可任选加入到来自第二液/固分离步骤302的脱水的固体，以增强组分的分离，例如用于帮助破坏蛋白质、淀粉和纤维之间的结合。
[0087]与第一液/固分尚步骤106和第二液/固分尚步骤302 —样,第三液/固分尚步骤402使用脱水设备(例如，叶片筛网、振动筛网、过滤、卷轴筛网或圆锥筛网离心机、压力筛网、预浓缩器等)来完成固体与液体部分的分离。在一个实例中，脱水设备为叶片筛网或预浓缩器，如上所述。使用第二液/固分离步骤302，实际的筛孔的尺寸可比在第一液/固分离步骤106和/或第三液/固分离步骤402中的那些大。
[0088]在第三液/固分离步骤402，将液化的溶液(约70-85体积％)(其包括油、蛋白质和细固体)与重质固体饼(约15-30体积％)(其包括较重的纤维、硬渣和胚芽)分离。现在分离的液化的淀粉溶液可转移到油分离步骤108，以通过利用密度差将油与液化的淀粉溶液分离，和油/乳液/胚芽层可进一步转到油抛光步骤109。如果在油分离步骤108中的油回收离心机具体为三相倾析器，则可消除第三液/固分离步骤402。然而，通过保留第三液/固分离步骤402可改进三相倾析器性能。
[0089]进一步参考图6，来自第三液/固分离步骤402的底流重质相和固相可合并，并且向前与来自油分离步骤108的液化的淀粉溶液以及任选的来自油抛光步骤109的乳液和细胚芽颗粒和来自溶剂萃取步骤110的剩余的细胚芽颗粒结合，随后直接经历发酵111。虽然在图6中未描述，如果此处不任选采用油分离步骤108，则可消除第三液/固分离步骤402， 并且将液化的淀粉浆料溶液从第二收集槽115直接送至发酵步骤111。干研磨乙醇生产过程300的其余部分通常与图5相同。
[0090]虽然未说明，但是应理解的是，图5的过程300和图6的过程400分别可重排，使得进入油分离步骤108的进料例如可从预收集槽步骤113、第一收集槽114等送来。关于提高醇收率，图5中的过程300理解为期望释放更多的淀粉，而图6中的过程400理解为更期望油回收，由于用于图6的油分离步骤108的进料具有较低的粘度和较高的白利糖度。
[0091]现在参考图7，该图描述根据本发明的另一种实施方式的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统500的流程图，用于改进醇和/或副产物收率，例如，油和/或蛋白质收率。在一定程度上，该过程500为图6的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程 400的变型。此处，在图7中，与图6的过程400相比，在过程500的前端，存在增加的第二脱水的研磨步骤502，其位于第二液/固分离步骤302和第一收集槽114之间，并且认为是对前端研磨方法的添加。因此，使用该过程500，在前端研磨方法中提供了三个液/固分离步骤106、302、402，以及两个脱水的研磨步骤112和502。注意到，为了从胚芽和硬渣颗粒释放淀粉，粒径应小于约300-400微米，而为了从胚芽颗粒释放油，粒径应小于约75-150微米。为了提高醇收率，虽然期望将两个脱水的研磨步骤112和502串联，但是一个也将是足够的。然而，为了提高油收率，期望两个脱水的研磨步骤112和502。
[0092]继续参考图7，在第二液/固分离步骤302，物流的脱水的固体部分继续沿着前端研磨方法，并且经历第二脱水的研磨步骤502，在这里固体(特别是胚芽和硬渣)进一步通过尺寸降低设备降低尺寸。尺寸降低设备可包括锤磨机、针磨机或冲击式磨机、研磨机等。在一个实例中，尺寸降低设备为针磨机或研磨机。该第二脱水的研磨步骤502旨在进一步破坏胚芽和硬渣颗粒和纤维与淀粉以及油与蛋白质之间的结合，而没有将纤维切割得太细，从而在纤维和蛋白质/淀粉/油之间得到鲜明的分离。采用脱水的形式，由于其中产生较少的细纤维的提高的摩擦作用，胚芽和硬渣颗粒能比纤维更容易分裂，但是胚芽和硬渣更充分地被研磨。这导致在研磨的固体中的粒径相对不均匀。例如,此处可将胚芽和硬渣颗粒研磨至约75-150微米的粒径，而大多数的纤维保持在300-800微米的粒径范围内。 在一个实例中，大于75%的纤维保持在300-1000微米的粒径范围内。在另一个实例中，在第二脱水的研磨步骤502之后，约30%-约60重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800 微米。在再一个实例中，在第二脱水的研磨步骤502之后，约40%-约50重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。在又一实例中，在第二脱水的研磨步骤502之后，不大于 60重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。在又一实例中，在第二脱水的研磨步骤502之后，不大于50重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。干研磨乙醇生产过程500的其余部分通常与图6相同。
[0093]在图7的前端研磨方法中，三个液/固分离步骤106、302、402和两个脱水的研磨步骤112和502的组合帮助提供2%醇、约0.151b/bu以上的油和0.81b/bu以上的蛋白质的额外提高的收率。
[0094]现在参考图7A，该图描述根据本发明的另一种实施方式的显示图7的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统500的变型的流程图，用于改进醇和/或副产物收率， 例如，油和/或蛋白质收率。在该过程500A中，消除图7的逆流洗涤，其包括在第二液/固分离步骤302，从浆料物流除去和再循环返回液化的淀粉加上中等尺寸固体，以恰好在浆料槽104之前与经研磨的玉米粉混合。取而代之的是，在浆料槽104，研磨的玉米粉再次与初始烹调水混合，以产生浆料并开始液化，和图3 —样。进而，来自第二液/固分离步骤302 的滤液与来自第二脱水的研磨步骤502的研磨的固体而不是来自第一液/固分离步骤106 的分离的液化的溶液结合。另外，来自第一液/固分离步骤106的液化的溶液与自第一脱水的研磨步骤112的研磨的固体类似地结合。干研磨乙醇生产过程500A的其余部分通常与图7相同。
[0095]现在参考图7B，该图描述根据本发明的另一种实施方式的显示图7A的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统500A的变型的流程图，用于改进醇和/或副产物收率，例如，油和/或蛋白质收率。不是使由来自第二液/固分离步骤302的滤液和来自第二脱水的研磨步骤502的研磨的固体形成的浆料经历第一收集槽114接着第二收集槽115， 而是来自第一收集槽114的浆料经历第三液/固分离步骤402。同样，第三液/固分离步骤402使用脱水设备来完成固体与液体部分的分离。将液化的溶液(约70-85体积％)(其包括油、蛋白质和细固体)与重质固体饼(约15-30体积％)(其包括较重的纤维、硬渣和胚芽)分离。
[0096]现在分离的液化的淀粉溶液可转移到任选的油分离步骤108，并且底流重质相和固相可向前与来自任选的油分离步骤108的液化的淀粉溶液，以及任选的来自油抛光步骤 109的乳液和细胚芽颗粒和来自溶剂萃取步骤110的剩余的细胚芽颗粒结合，随后经历第二收集槽115。随后，将浆料送至并经历发酵步骤111。在约66°C-85°C温度下，在第一和第二收集槽中的总收集时间为约2-4小时，以进一步溶解浆料物流中的淀粉组分和在送至发酵步骤111之前完成液化。干研磨乙醇生产过程500B的其余部分通常与图7A相同。
[0097]现在参考图8，该 图描述根据本发明的另一种实施方式的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统600的流程图，用于改进醇和/或副产物收率，例如，油和/或蛋白质收率。在一定程度上，该过程600为图7的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程 500的变型。此处，在图8中，在过程600的前端，与图7的过程500相比，将来自第一液/ 固分离步骤106的液化的溶液(约60-80体积％)送至油分离步骤108 (和油/乳液/胚芽层可进一步转到油抛光步骤109)，不是在第二脱水的研磨步骤502之后向前与研磨的固体结合。在第一液/固分离步骤106，物流的脱水的固体部分(约60-65%水)继续沿着前端研磨方法，接着经历第一脱水的研磨步骤112，在这里固体通过尺寸降低设备降低尺寸。[0098]为此，为了进一步努力使醇、蛋白质和/或油收率最大化，在该过程600中设置另外的逆流洗涤，其中在第三液/固分离步骤402，将包括液化的淀粉加上中等尺寸固体(白利糖度为2-6的液化的淀粉溶液)的滤液从浆料物流中除去。与来自第二液/固分离步骤 302的滤液类似，将该滤液再循环返回，以在第一脱水的研磨步骤112之后与研磨的固体混合。重质浆料随后在预收集槽步骤113经历三个任选的预收集槽系统中的一个，即，通常图 2的系统A、B和C中的一个，在这里浆料保持约0.5-1小时收集时间，随后送至第二液/固分离步骤302。来自第三液/固分离步骤402的再循环的滤液代替用于图7的过程500的烹调水，在第一脱水的研磨步骤112之后，其与研磨的固体合并。鉴于此，现在将在过程600 中的烹调水与任选的酶一起在第二脱水的研磨步骤112之后初次加入，如前面讨论的。逆流洗涤设置允许释放的油和较小的淀粉/转化的糖颗粒穿越筛网，并且当较大的淀粉颗粒和硬渣继续下游洗涤时，再次向前洗涤，在发酵之前，用于另外的研磨和处理。油回收理解为是成功的，由于高浓度的糖和油再循环返回至初始浆料，其与初始游离油混合，用于后续回收。虽然在图8中未描述，如果此处不任选采用油分离步骤108，则来自第一液/固分离步骤106的液化的淀粉溶液可与来自第三液/固分离步骤402的固体部分结合，并且直接送至发酵步骤111。干研磨乙醇生产过程600的其余部分通常与图7相同。
[0099]继续参考图8，可选择用于液/固分离步骤106、302、402的筛网尺寸，使得某些尺寸固体颗粒将再循环返回至一个或多个脱水的研磨步骤112和502，以经历进一步研磨。例如，在第一液/固分离步骤106中可利用75微米筛网尺寸，在第二液/固分离步骤302中可利用150微米筛网尺寸，而在第三液/固分离步骤402中可利用300微米筛网尺寸。使用逆流洗涤设置，可将硬渣和胚芽颗粒选择性研磨至期望的粒径。在一个实例中，硬渣尺寸应小于约300微米，用于提高的醇收率。在另一个实例中，胚芽尺寸应小于约150微米，用于提闻的油收率提闻。在另一个实例中，胚芽尺寸应小于45微米,用于提闻的油收率提闻。 在该逆流洗涤设置中，第一液/固分离步骤106、第二液/固分离步骤302和第三液/固分离步骤402与第一脱水的研磨步骤112和第二脱水的研磨步骤502的组合帮助提供2%醇、 约0.151b/bu以上的油和0.81b/bu以上的蛋白质的额外提高的收率。
[0100]现在参考图9，该图描述使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统700的另一个实施方式的流程图，用于改进醇和/或副产物收率，例如，油和/或蛋白质收率。在一定程度上，该过程700为图8的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程600的变型。此处，在图9中，在过程700的前端，与图8的过程600相比，存在第三脱水的研磨步骤702，其位于第三液/固分离步骤402和第二收集槽115之间，并且认为是对前端研磨方法的添加。 此外，不是使来自第二脱水的研磨步骤502的研磨的固体经历第一收集槽114接着第二收集槽115，而是来自第一收集槽114的浆料首先经历第三液/固分离步骤402，以完成固体与液体部分的分离。另外，与来自第二液/固分离步骤302的滤液类似，将来自纤维分离步骤704的滤液在逆流设置中再循环返回，以在第二脱水的研磨步骤502之后与研磨的固体混合，以形成重质浆料。将该重质浆料送至第一收集槽114，并且在约50°C _85°C温度下保持约1-3小时。
[0101]进一步关于第三液/固分离步骤402，将液化的溶液(约80-90体积％)(其包括油、蛋白质和细固体)与重质固体饼(约10-20体积％)(其包括较重的纤维、硬渣和胚芽) 分离。在第三液/固分离步骤402，物流的脱水的固体部分继续沿着前端研磨方法，接着经历第三脱水的研磨步骤702，在这里固体(特别是胚芽和硬渣)进一步通过尺寸降低设备降低尺寸，随后经历第二收集槽115。在第二收集槽115，浆料与来自纤维洗涤和脱水步骤 706的滤液(白利糖度小于I的液化的淀粉溶液)混合，并且在约50°C _85°C温度下保持约 1-3小时。
[0102]在第三脱水的研磨步骤702利用的尺寸降低设备可包括锤磨机、针磨机或冲击式磨机、研磨机等。在一个实例中，尺寸降低设备为针磨机或研磨机。该第三脱水的研磨步骤 702旨在进一步破坏胚芽和硬渣颗粒和纤维与淀粉以及油与蛋白质之间的结合，而没有将纤维切割得太细，从而在纤维和蛋白质/淀粉/油之间得到鲜明的分离。采用脱水的形式， 由于其中产生较少的细纤维的提高的摩擦作用，胚芽和硬渣颗粒能比纤维更容易分裂，但是胚芽和硬渣更充分地被研磨。这导致在研磨的固体中的粒径相对不均匀。例如，此处可将胚芽和硬渣颗粒研磨至约75-150微米的粒径，而大多数的纤维保持在300-800微米的粒径范围内。在一个实例中，大于75%的纤维保持在300-1000微米的粒径范围内。在另一个实例中，在第三脱水的研磨步骤702之后，约30%-约75重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。在再一个实例中，在第三脱水的研磨步骤702之后，约40%-约60重量％ 的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。在另一个实例中，在第三脱水的研磨步骤702 之后，不大于75重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。在又一实例中，在第三脱水的研磨步骤702之后，不大于60重量％的总颗粒的粒径为约100微米-约800微米。 在又一实例中，在第三脱水的研磨步骤702之后，不大于50重量％的总颗粒的粒径为约100 微米-约800微米。
[0103]在第三脱水的研磨步骤702之后，可任选加入各种酶(和它们的类型)例如淀粉酶或葡糖淀粉酶、真菌、纤维素、纤维二糖、蛋白酶等，以增强组分的分离，例如用于在第二收集槽115内例如帮助破坏蛋白质、淀粉和纤维之间的结合。
[0104]继续参考图9，在第二收集槽115之后，浆料送至并且经历纤维分离步骤704，其帮助生产期望的纤维，用于二次醇原料。在纤维分离步骤704使用脱水设备(例如，叶片筛网、振动筛网、过滤离心机、压力筛网、筛网辊筒倾析器等)来完成纤维与液化的淀粉溶液分离。同样，将分离的液化的淀粉溶液再循环返回并且与来自第二脱水的研磨步骤502的研磨的固体结合，在这里可将胚芽和硬渣颗粒研磨至约45-300微米的粒径。将分离的纤维部分向前与烹调水混合，随后送至纤维洗涤和脱水步骤706，在这里纤维经过洗涤并且与液化的淀粉溶液分离。纤维洗涤和脱水步骤706可利用脱水设备，例如，叶片筛网、振动筛网、 纤维离心机、卷轴筛网或圆锥筛网离心机、压力筛网、预浓缩器等，以完成固体与液体部分的分离。在一个实例中，脱水设备为叶片筛网或纤维离心机。
[0105]来自纤维洗涤和脱水步骤706的经洗涤/脱水的纤维可用作原料用于二次醇生产。如本领域已知的，可将包括果皮和末端的果壳并且含有多于35%DS、小于10%蛋白质、 小于2%油和小于1%淀粉/糖的纤维素材料作为原料(未经任何进一步处理)送至二次醇系统。纤维素收率为约31b/bu。
[0106]来自油 分离步骤108以及任选的油抛光步骤109和溶剂萃取步骤110的底流可结合在一起，并转到发酵步骤111。虽然在图9中未描述，如果此处不任选利用油分离步骤 108，则来自液/固分离步骤106的底流可直接转到发酵步骤111。由于纤维洗涤和脱水步骤706位于过程的前端，在发酵步骤111，发酵罐的尺寸可降低，由于其不再需要容纳物流中的大体积纤维组分。随后，在蒸馏步骤118，糖溶液与〃整个釜馏物"(其包括蛋白质、油以及胚芽和硬渣颗粒并且不包括纤维)分离至显著的程度(小于20%纤维)，以生产醇。来自蒸馏塔的整个釜馏物仅包括细纤维，由于粗纤维已在纤维洗涤和脱水步骤706被除去。 淀粉醇收率为约2.82加仑/Bu，比常规的收率提高约2.25%，至少部分由于脱水的研磨步骤 112、502、702，在这里释放硬渣和胚芽中的淀粉，并且最终转化为糖，以生产更多的醇。
[0107]如图9进一步显示的，过程700的后端可包括细纤维/蛋白质分离步骤708，其接受来自蒸馏步骤118的物流。该物流经历专门的分类倾析器或细筛网压力筛网，例如，以完成细纤维与液体〃稀的釜馏物〃部分(其包括蛋白质)的分离。可将分离的细纤维任选送至苛性物质处理步骤710，在这里用苛性物质处理细纤维，苛性物质包括弱碱性溶液(例如氢氧化钙、氢氧化钾或氢氧化钠、碳酸钠等)，以调节PH至约8.5-9.5和将残余的结合蛋白质与细纤维分离。将经处理的细纤维物流转到细纤维洗涤和脱水步骤712，在这里脱水设备(例如，叶片筛网、振动筛网、过滤离心机、压力筛网、筛网辊筒倾析器等)用于完成细纤维与蛋白质部分的分离。经洗涤/脱水的细纤维可用作原料用于二次醇生产，无需任何进一步处理。细纤维收率为约llb/bu，蛋白质收率小于10%，油收率小于2%。
[0108]来自细纤维/蛋白质分离步骤708的滤液(其包括蛋白质)可与在细纤维洗涤和脱水步骤712分离的残余的蛋白质结合，随后经历类似的蛋白质回收和干燥步骤，如示于图8的那些。进一步为此，注意到，在图9的过程700中的细蛋白质回收步骤130是任选的。 此外，来自任选的细蛋白质回收步骤130的较重的组分在送至利用干燥器(例如，环状干燥器等)的单独的干燥步骤(未显示)之前任选可经历离心，以得到具有约55%蛋白质的麸质/酵母混合物(蛋白质粗粉)。另外，在干燥步骤124，可得到具有约40%蛋白质的麸质 /胚芽/细纤维混合物(蛋白质粗粉)，其可与具有约55%蛋白质的任选的麸质/酵母混合物(蛋白质粗粉)合并，以生产具有约50%蛋白质含量和约5.5-61b./Bu蛋白质粗粉收率的混合的蛋白质粉。
[0109]在蒸发步骤136,来自任选的细蛋白质回收步骤130的液体溢流或来自蛋白质回收步骤122的溢流可转移到蒸发器，以通过蒸发掉水分，留下稠的糖浆，从中分离任何油。 另外，如果分离的细纤维不经历任选的苛性物质处理步骤710，以得到纤维素用于二次醇， 在蒸发步骤136之后，来自洗涤和脱水步骤126的离心的湿饼可与糖浆混合，并且作为DWGS 销售，或者在干燥步骤140进一步干燥，并且作为DDGS销售。
[0110]来自蒸发步骤·136的高浓缩的糖浆(多于60%DS)与其他东西一起可用作(a)用于二次醇生产的营养物，(b)动物原料，(C)肥料，和/或(d)厌氧消化以生产生物气。可将浓缩的浆料任选送至离心机，例如，以在油回收步骤将油与糖浆分离。油可作为单独的高价值产物销售。在该过程中，可生产高达1.21b/bud的最大油收率(来自前端的约0.81b/bu 油收率和来自后端的约0.41b/bu油收率)。在又一实例中，浓缩的糖浆任选可与所得到的细胚芽和由蛋白质回收步骤122回收的蛋白质(以及用尽的酵母)混合，随后送至干燥步骤124，以得到现在包括糖浆的麸质/胚芽/酵母混合物(蛋白质粗粉)。
[0111]现在参考图9A，该图描述根据本发明的另一种实施方式的显示图9的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统700的变型的流程图，用于改进醇和/或副产物收率， 例如，油和/或蛋白质收率。在该过程700A中，在前端，与图9的过程700相比，将来自第三液/固分离步骤402的液化的溶液任选送至油分离步骤108，而不是在第一脱水的研磨步骤112之后向前结合研磨的固体。进而，在逆流设置中，来自纤维分离步骤704的滤液再循环返回，以与来自第一脱水的研磨步骤112的研磨的固体结合。另外，来自第一液/固分离步骤106的液化的溶液(白利糖度为20-25)与来自第二脱水的研磨步骤502的研磨的固体结合，并且送至第一收集槽114，而不是转到任选的油分离步骤108。虽然在图9A中未描述，如果此处不任选利用油分离步骤108，来自第三液/固分离步骤402的液化的溶液可与来自纤维分离步骤704的纤维部分(纤维饼)结合在一起，随后经历发酵步骤111。
[0112]继续参考图9A，来自纤维分离步骤704的纤维部分(纤维饼)与来自任选的油回收步骤108和任选的油抛光步骤109的重质相以及来自任选的溶剂萃取步骤110的物流结合，随后经历发酵步骤111。因此，消除图9的纤维洗涤和脱水步骤706。并且在图9A的过程700A中，将在图9中加入到来自纤维分离步骤704的纤维部分的烹调水现在加入到来自第三脱水的研磨步骤702的研磨的固体。过程700A的前端的其余部分通常与图9相同。
[0113]进一步参考图9A，在蒸馏步骤118之后，过程700A的后端可包括整个釜馏物分离步骤120，在这里脱水设备(例如，叶片筛网、振动筛网、过滤离心机、压力筛网、筛网辊筒倾析器等)用于完成包括纤维的不溶性固体或〃整个釜馏物〃与液体〃稀的釜馏物〃部分的分离。可将分离的纤维任选送至苛性物质处理步骤710，在这里用苛性物质处理纤维，苛性物质包括弱碱性溶液(例如氢氧化钙、氢氧化钾或氢氧化钠或碳酸钠等)，以调节PH至约
8.5-9.5，和使残余的结合蛋白质与纤维分离。在苛性物质处理步骤710中可任选利用高剪切喷气烹饪器或脱水的研磨装置。
[0114]将经处理的纤维物流转到纤维/蛋白质分离步骤802，在这里脱水设备(例如，叶片筛网、振动筛网、过滤离心机、压力筛网、筛网辊筒倾析器等)用于完成纤维与蛋白质部分的分离。分离的纤维接着经历纤维洗涤步骤804，并且经洗涤的纤维可用作原料用于二次醇生产，无需任何进一步处理。由纤维素的该二次醇生产理解为满足2014年由淀粉生产醇的政府要求，其必须混合10%的由纤维素生产的醇。
[0115]将来自纤维/蛋白质分离步骤802和纤维洗涤步骤804的滤液混合在一起，并且通过用硫酸、盐酸、磷酸等处理滤液，将PH调节至5-6。滤液随后与来自整个釜馏物分离步骤120的液体〃稀的釜馏物〃部分结合，并且经历蛋白质回收步骤122，接着细蛋白质回收步骤130，像图9那样。在干燥器步骤124实现50%蛋白质。将来自细蛋白质回收步骤130 的浓缩物送至蒸发器136，在这里除去水，以生产60%DS糖浆。在图9A的过程700A中消除 DDGS干燥剂步骤140。
[0116]现在参考图9B，该图描述根据本发明的另一种实施方式的显示图9A的使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程和系统700A的变型的流程图，用于改进醇和/或副产物收率，例如，油和/或蛋白质收率。在该过程700B中，消除图9A的逆流洗涤，其包括在第二液 /固分离步骤302、第三液/固分离步骤402和纤维分离步骤704，在过程700A内除去和再循环返回液化的淀粉加上来自浆料物流的某些尺寸的固体。取而代之的是，在浆料槽104， 在过程700B中的经研磨的玉米粉再次与初始烹调水混合，以产生浆料并开始液化，和图3 一样。进而，来自第三液/固分离步骤402的滤液与来自第三脱水的研磨步骤702的研磨的固体结合，而不是转到油分离步骤108。
[0117]此外，来自纤维分离步骤704的滤液现在送至油分离步骤108，而不是再循环返回以与来自第一脱水的研磨步骤112的研磨的固体结合。另外，来自第二液/固分离步骤302的滤液与来自第二脱水的研磨步骤502的研磨的固体结合，而不是恰好在浆料槽104之前与经研磨的玉米粉混合。并且来自第一液/固分离步骤106的液化的溶液与来自第一脱水的研磨步骤112的研磨的固体类似地结合。虽然在图9A中未描述，如果此处不任选利用油分离步骤108，则可消除纤维分离步骤704，并且将液化的淀粉浆料溶液从第二收集槽115 直接送至发酵步骤111。干研磨乙醇生产过程700B的其余部分通常与图9A相同。
[0118]如图3-9B所示，根据期望的醇、油、蛋白质和纤维收率和纯度水平，本发明的过程可包括例如高达三个脱水的研磨步骤。并且使用当前的干研磨过程，在蒸馏后仍存在胚芽和硬渣颗粒，并且随后合并在一起，作为低价值副产物DDGS，其包括约30%蛋白质、10%油和 5%淀粉。然而，使用前端研磨方法的干研磨乙醇生产过程破坏在硬渣、胚芽和纤维(果皮和末端的果壳)中纤维、蛋白质、油和淀粉之间的结合，以生产有价值的副产物，例如油、蛋白质，由淀粉和纤维素生产额外的醇。实际上，替代低价值DDGS，图3-9B的过程可用于生产期望的副产物，包括油、蛋白质和纤维素。
[0119]虽然已通过各种实施方式的描述说明了本发明，并且虽然这些实施方式显著详细地描述，但是 申请人:的意图不是限制或以任何方式将所附权利要求的范围局限于这些细节。例如，虽然本文描述的各种系统和方法集中于玉米，但是实际上可使用任何类型的谷物，包括但不限于小麦、大麦、高粱、黑麦、大米、燕麦等。另外，例如，对于任选的油分离步骤 108，可从浆料槽104、预收集槽步骤113或第一收集槽步骤114或第二收集槽步骤115取进料。更概括地说，应理解的是，流程图可改变，例如，以包括或排除逆流洗涤和前端油回收， 以改变脱水的研磨步骤的位置，以生产纤维用于二次醇生产(前端或后端)，和使蛋白质与纤维分离以及生产高蛋白质粗粉。此外，醇生产和回收可认为是任选的步骤，并且可排除于过程中。对于本领域技术人员，另外的优点和修改将日益显而易见。因此，本发明在其更宽的方面不局限于具体的细节、代表性设备和方法以及所示和描述的说明性实例 。因此，在没有偏离 申请人:一般性发明概念的精神和范围下，可改变这些细节。
【权利要求】
1.一种干研磨乙醇生产过程，该过程包括: 将玉米粒研磨成为颗粒； 将玉米颗粒与液体混合，以生产包括油、蛋白质、淀粉、纤维、胚芽和硬渣的浆料； 使所述浆料经历前端研磨方法，该方法包括: 将浆料分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉液体部分；和 研磨分离的固体部分，以降低胚芽和硬渣的尺寸以及从固体部分释放结合的淀粉、油和蛋白质； 将淀粉转化为糖； 由糖生产醇，以及回收醇。
2.根据权利要求1所述的过程，其中，所述过程还包括分离和回收纤维。
3.根据权利要求2所述的过程，其中，分离和回收纤维包括在生产醇之前分离和回收纤维。
4.根据权利要求1所述 的过程，其中，分离和回收纤维包括在生产醇之后分离纤维，使纤维经历苛性物质处理，以及回收经处理的纤维。
5.根据权利要求1所述的过程，其中，所述过程还包括在由糖生产醇以及回收醇之前，从液体部分分尚和回收油。
6.根据权利要求5所述的过程，其中，从液体部分分离和回收油包括通过溶剂萃取来萃取油。
7.根据权利要求1所述的过程，其中，所述过程还包括在由糖生产醇以及回收醇之前，将研磨的固体部分与液体部分合并。
8.根据权利要求1所述的过程，其中，所述液体界定与玉米颗粒混合以产生浆料的逆流洗涤。
9.根据权利要求1所述的过程，其中，使浆料经历前端研磨方法还包括:在研磨分离的固体部分之后，将研磨的固体部分分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的第二固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉的第二液体部分。
10.根据权利要求9所述的过程，其中，使浆料经历前端研磨方法还包括:在将研磨的固体部分分离成为第二固体部分和第二液体部分之后，将固体部分分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的第三固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉的第三液体部分。
11.根据权利要求10所述的过程，其中，所述过程还包括在由糖生产醇以及回收醇之前,从第三液体部分分尚和回收油。
12.根据权利要求9所述的过程，其中，所述过程还包括研磨第二固体部分，以降低胚芽和硬渣的尺寸以及从纤维释放结合的淀粉、油和蛋白质。
13.根据权利要求12所述的过程，其中，在研磨分离的第二固体部分之后，将研磨的第二固体部分分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的第三固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉的第三液体部分。
14.根据权利要求13所述的过程，其中，所述过程还包括研磨第三固体部分，以降低胚芽和硬渣的尺寸以及从纤维释放结合的淀粉、油和蛋白质。
15.根据权利要求9所述的过程，其中，所述第二液体部分界定在逆流装置中与玉米颗粒混合以产生浆料的液体。
16.根据权利要求1所述的过程，其中，所述过程还包括分离和回收蛋白质。
17.根据权利要求16所述的过程，其中，分离和回收蛋白质包括在回收醇之后分离和回收蛋白质。
18.一种用于生产干研磨乙醇的系统，该系统包括: 研磨装置，其将玉米粒研磨成为颗粒； 浆料槽，在其中玉米颗粒与液体混合，以生产包括油、蛋白质、淀粉、纤维、胚芽和硬渣的浆料； 第一脱水装置，其将浆料分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉的液体部分； 尺寸降低装置，其跟随第一脱水装置，降低固体部分的胚芽和硬渣的尺寸，以及从固体部分释放结合的淀粉、油和蛋白质； 至少一个收集槽，其有助于将淀粉转化为糖； 发酵罐，以由糖生产醇,和蒸馏器，以回收醇；以及 第二脱水装置，其分离和回收纤维。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述系统还包括油分离器，其将油与液体部分分离。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，分离和回收纤维的所述第二脱水装置在发酵罐之前。
21.根据权利要求18所述的系统，其中，所述系统还包括第三脱水装置，其将经降低的固体部分分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的第二固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉的第二液体部分。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述系统还包括第四脱水装置，其将第二固体部分分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的第三固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉的第三液体部分。
23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述系统还包括油分离器，其将油与第三液体部分分离。
24.根据权利要求21所述的系统，其中，所述系统还包括第二尺寸降低装置，其降低第二固体部分的胚芽和硬渣的尺寸以及从第二固体部分释放结合的淀粉、油和蛋白质。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述系统还包括第四脱水装置，其将经降低的第二固体部分分离成为包括纤维、硬渣和胚芽的第三固体部分以及包括油、蛋白质和淀粉的第三液体部分。
26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述系统还包括第三尺寸降低装置，其降低第三固体部分的胚芽和硬渣的尺寸以及从第二固体部分的纤维释放结合的淀粉、油和蛋白质。
27.根据权利要求21所述的系统，其中，所述系统还包括入口，其引入在逆流装置中与玉米颗粒混合以产生浆料的液体，第二液体部分界定所述液体。
28.根据权利要求18所述的系统，其中，分离和回收纤维的所述第二脱水装置位于蒸馏器之后，并且所述系统还包括苛性物质处理区域，在这里纤维用苛性物质处理，以从纤维分离残余的结合蛋白质。
29.根据权利要求18所述的系统，其中，所述系统还包括蛋白质回收装置，其分离和回收蛋白质。
30.一种干研磨乙醇生产过程，该过程包括: 将玉米粒研磨成为玉米颗粒； 将玉米颗粒与液体混合以形成浆料； 降低浆料中的液体的量，以形成湿饼；以及 研磨湿饼。
31.根据权利要求30所述的过程，其中，所述液体的量包括多于一半的液体。
32.根据权利要求30所述的过程，其中，所述过程还包括使液体与浆料分离。
33.根据权利要求32所述的过程，其中，所述过程还包括从分离的液体回收油。
34.根据权利要求30所述的过程，其中，所述研磨使油从一种或多种胚芽颗粒中释放。
35.根据权利要求30所述的过程，其中，所述研磨使蛋白质从一种或多种硬渣颗粒中释放。
36.根据权利要求30所述的过程，其中，所述过程还包括在研磨后将淀粉转化为糖。
37.根据权利要求30所述的过程，其中，所述过程还包括由糖生产醇。`
38.根据权利要求30所述的过程，其中，所述过程还包括回收纤维。
【文档编号】C12F3/10GK103597064SQ201280023265
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年3月23日 优先权日:2011年3月24日
【发明者】李介英 申请人:李氏技术
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