多区筛选设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及将物料从液体介质中分离，以及更具体地涉及用于将纤维从浆料或其它液体介质分离的设备和方法。
【背景技术】
[0002]广泛的工业应用需要例如通过使用液体介质的某些类型的过滤工艺来将总的物料分离或隔离成几种组成部分。一旦被过滤，分离出的组分，和/或总的物料以及液体介质的剩余部分，可被进一步处理以便得到一种或多种期望的产品。通过示例的方式，从谷物生产醇的各种方法会需要将谷物的纤维组分从谷物的淀粉和/或其它组分分离出来。例如，玉米湿磨工艺将纤维从玉米中的淀粉分离出来并随后使用淀粉来生产乙醇，其可在汽车或其它机动车辆中使用。例如干磨工艺也将其纤维或不溶性固体(“湿饼”)从来自蒸馏生产的残余物(即“酒糟”)的液体或“酒精废液”中分离出来。这种纤维随后被用于生产具有含可溶物湿酒糟(Distillers Wet Grain with Soluble, DWGS)或含可溶物干酒糟(Distillers Dried Grain with Soluble，DDGS)。将组分从液体介质分离的过滤工艺也包括在其它工业应用中的步骤中。在该方面，纸浆和造纸工业往往需要将纤维从纤维总物料中分离。这种过滤工艺也存在于纺织制造行业，化工行业(例如晶体形成应用)等领域。
[0003]在玉米湿磨工艺中，例如，为了促进玉米的各种组分的分离，将玉米与水混合以便形成具有相对高百分比(例如，80%或更高)的水的浆料。然后将纤维从浆料过滤出来，所述浆料除了水之外，还包含例如玉米的淀粉和麸质组分，以及将浆料进一步处理以生产乙醇。在玉米湿磨工艺中，用于将纤维从包含淀粉的浆料中过滤出来的常规装置可包括压力筛选装置和桨叶筛选装置。
[0004]压力筛选装置在相对低的流体压力下引导浆料流动通过固定筛网。筛网包括开孔，所述开孔具有足够的大小以便允许水、淀粉和麸质(小于开口的任何其它组分)流动通过筛网，但防止纤维流动通过筛网，从而基本上将纤维从浆料过滤出来。桨叶筛选装置包括具有固定转鼓的旋转桨叶，所述转鼓包括配置成筛网的外壁。桨叶的旋转将浆料朝向筛网外壁引导，并且实质上压榨浆料以便迫使水、淀粉和麸质通过筛网，同时防止纤维通过。桨叶相对于转鼓的运动使得纤维从外壁松开并减少筛网开口的堵塞。此外，由旋转桨叶产生的离心力提供与压力筛选相比的更高过滤压力。这种更高的压力赋予每单位筛网表面更高的生产能力，但在桨叶筛选装置中尺寸更大的颗粒会被迫通过筛网。
[0005]在将纤维从浆料最初过滤出来之后，一些淀粉和/或麸质会仍然与纤维结合在一起。因此，有望洗涤纤维并将额外量的淀粉和/或麸质从其中移除。在该方面，纤维通常与液体介质(诸如洗涤用水)混合，并向回引导通过压力筛选或桨叶筛选装置，以便将纤维从洗涤用水分离，所述洗涤用水包含从纤维洗涤掉的额外的淀粉和/或麸质。常规的系统可包括多个洗涤阶段以便将淀粉和/或麸质从纤维中移除。例如，利用压力或桨叶筛选装置的处理系统通常包括六个或七个这样的阶段。这些不同的阶段通常包括独立的专用装置以促进用洗涤用水洗涤纤维，洗涤用水接着被引导到压力筛选或桨叶筛选装置，以便将纤维从其中过滤掉。此外，在紧跟洗涤之后，纤维可以或者需要脱水，这还会需要另一种装置。
[0006]虽然这样的系统运行以达到其预期目的，但是这些系统具有若干缺陷。例如，纤维在这些系统中的洗涤通常是低效的，因此需要相对大量的阶段。这由于需要大量的装置(即，洗涤装置和/或用于过滤的压力/桨叶筛选装置)和相关联的储槽、泵和控制回路反过来增加了系统的成本。这些大的、多步骤系统代表显著资本和/或操作成本，以及对于这些装置而言的高维护成本。此外，相对大量的阶段在制造设施中也需要显著量的占地面积，这在各种工业应用中也是一项额外的费用。此外，上述系统容易导致筛网堵塞和显著的停机时间。例如，压力筛选系统通常大约每运行八个小时就需要高压洗涤，以便充分发挥作用。
[0007]因此，对于用于以更有效的方式将物料(诸如纤维)从浆料或其它液体介质分离的改进的装置和方法存在需求。
【发明内容】
[0008]本发明涉及用于例如在谷物湿磨或干磨工艺中将纤维从浆料或其它液体介质分离的设备和方法。
[0009]在一个实施例中，多区筛选设备包括细长壳体，其沿着壳体的长度具有彼此相邻设置的至少第一区和第二区。具有多个开孔的纵向设置于壳体内的细长圆筒筛网，以便大体与第一和第二区相对应。第一和第二区的每一个配置成收集通过所述多个开孔的液体介质。输送机纵向设置于所述筛网内，并且包括细长轴，细长轴具有沿着输送机长度的大体分别对应于壳体的第一和第二区的至少第一输送机段和第二输送机段。每个输送机段配置成在沿着筛网长度的方向上移动物料。液体入口与筛网内部流体连通以便任选地将洗涤用水供应到多区筛选设备。至少一个进料口与对应于壳体第一区的筛网的内部流体连通，以便将液体介质和物料供应到多区筛选设备。该设备还包括从多区筛选设备收集过滤后物料的排出溜槽。
[0010]在另一个实施例中，多区筛选设备包括细长壳体，其具有沿着壳体长度具有彼此相邻设置的至少第一区和第二区。具有多个开孔的纵向设置于壳体内的细长圆筒筛网，以便大体与第一和第二区相对应。第一和第二区的每一个配置成收集通过所述多个开孔的液体介质。输送机纵向设置于所述筛网内，并且包括细长轴，细长轴具有沿着输送机长度的大体分别对应于壳体的第一和第二区的至少第一输送机段和第二输送机段。第一输送机段不同于第二输送机段，并且每个输送机段配置成在沿着筛网长度的方向上移动物料。至少一个进料口与对应于壳体第一区的筛网内部流体连通，以便将液体介质和物料供应到多区筛选设备。该设备还包括从多区筛选设备收集过滤后物料的排出溜槽。
[0011 ] 在一个示例中，细长轴的第一输送机段包括多个叶片和在叶片外表面长度周围螺旋缠绕的带式刮板，以及细长轴的第二输送机段包括多个桨叶。在另一示例中，细长轴的第一输送机段包括多个桨叶，以及细长轴的第二输送机段包括多个叶片和叶片外表面长度周围螺旋缠绕的带式刮板。在另一示例中，细长轴的第一输送机段和第二输送机段的每一个包括多个桨叶。在又一个示例中，细长轴的第一输送机段和第二输送机段的每一个包括多个叶片以及叶片外表面长度周围螺旋缠绕的带式刮板。
【附图说明】
[0012]并入并构成本说明书一部分的附图示出本发明的实施例，并结合下面给出的实施例的详细描述用于解释说明本发明的原理。
[0013]图1是示出用于生产乙醇的玉米湿磨工艺的流程图；
[0014]图2是示出用于生产乙醇的干磨工艺的流程图；
[0015]图3是根据本发明实施例的多区筛选设备的横截面视图；
[0016]图4是根据本发明另一实施例的多区筛选设备的横截面视图；
[0017]图5是根据本发明另一实施例的多区筛选设备的横截面视图；以及
[0018]图6是根据本发明另一个实施例的多区筛选设备的横截面视图。
【具体实施方式】
[0019]实际上在美国所有的燃料乙醇都是从湿磨工艺或干磨乙醇工艺生产的。虽然通常而言任何类型和品质的谷物都可被用来生产乙醇，但是适于这些工艺的原料可以是被称为“2号黄色臼齿形玉米(N0.2Yellow Dent Corn) ”的玉米。“2号(N0.2) ”是指玉米具有如由国家粮食检验协会所限定的某些特征的品质，如本领域内已知的那样。“黄色臼齿形(Yellow Dent)”是指如本领域内已知的特定类型的玉米。在非常小的程度上可以使用高粱。通常而言，对于干磨和湿磨设备两者而言目前的工业平均乙醇产率是每25.4千克2号黄色臼齿形玉米(一(I)等的(one (I) bushed))生产约10.2升(约2.7加仑)的乙醇。
[0020]玉米湿磨加工设备将玉米粒转化成几种不同的联产品，诸如胚芽(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(诸如乙醇，高果糖玉米糖浆，或食品和工业淀粉)。图1是湿磨乙醇生产工艺10的流程图。工艺10以浸渍步骤12开始，在该步骤中玉米在水和二氧化硫的溶液中浸泡24至48小时，以软化玉米仁用于研磨，将可溶性成分萃取到浸渍用水中，并松弛具有胚乳的蛋白质基质。经浸渍的玉米和水的混合物然后被供给到去胚芽研磨步骤(第一次研磨)14，在该步骤中以撕开玉米仁并释放胚芽的方式对玉米进行研磨。这之后是胚芽分离步骤16，通过浮选和使用水力旋流器来进行该步骤。
[0021]然后对目前不含胚芽但含有纤维、麸质(即，蛋白质)和淀粉的剩余浆料进行精细研磨步骤(第二次研磨)18，在该步骤中对胚乳进行完全破坏并从纤维中释放胚乳成分，即麸质和淀粉。这之后是纤维分离步骤20，在该步骤中浆料通过一系列筛网以便将纤维从淀粉和麸质中分离，并且以便洗涤纤维清除麸质和淀粉。这之后是麸质分离步骤22，在该步骤中通过离心和/或水力旋流器将淀粉从麸质中分离。
[0022]然后将所得的纯化的淀粉联产品进行喷射蒸煮步骤24以便将淀粉糊化(溶解)。喷射蒸煮是指在升高的温度和压力下进行的蒸煮过程，但是具体的温度和压力可以广泛变化。在通常情况下，喷射蒸煮在约120至150°C (约248至302° F)的温度以及约8.4至10.5kg/cm2 (约120至1501bs/in2)的压力下进行，但是当使用约8.4kg/cm2 (约1201bs/in2)的压力时，温度可低至约104至107°C (约220至225 0F )。这与非喷射蒸煮工艺大不相同，非喷射蒸煮工艺