多区筛选设备的制造方法_2

文档序号:8926220阅读:来源:国知局
是指温度低于沸点的工艺,诸如约90至95°C (约194至203° F)或更低,低至约80°C (176° F)。在这些更低的温度下,将使用常压。
[0023]这之后是液化(淀粉分解)步骤26,在该步骤可加入α-淀粉酶。当混合物或“醪”(“mesh”)保持在90至95°C (194至203° F)下时发生液化,以便于α -淀粉酶将糊化的淀粉水解成麦芽糖糊精和寡糖(葡萄糖糖分子的链),以产生液化醪或浆料。这之后分别是单独的糖化和发酵步骤28和30。在糖化步骤28中,液化醪冷却到约50°C (122° F)并且加入诸如葡糖淀粉酶的酶。葡糖淀粉酶将麦芽糖糊精和短链寡糖水解成单个葡萄糖分子,以产生液化醪。在发酵步骤30中,加入常见的酵母菌(酿酒酵母)以便将葡萄糖代谢转化为乙醇和C02。糖化可进行长约50至60小时。在完成之后,发酵醪(“啤酒”)将包含约17%至18%的乙醇(基于体积/体积),以及来自所有剩余谷物成分的可溶性和不溶性的固体。酵母可任选地在酵母回收步骤32中回收。在一些情况下,CO2被回收并作为商品出售。
[0024]紧跟发酵步骤30的是蒸馏和脱水步骤34,在该步骤中啤酒被泵入到精馏塔内,在该精馏塔处啤酒被煮沸以使得乙醇蒸发。乙醇蒸气在精馏塔内冷凝以及液态醇(在这种情况下,为乙醇)以约95%的纯度(标准酒精度为190(190Pix)Of))离开蒸馏塔的顶部。标准酒精度为190的乙醇然后通过分子筛脱水塔,其将剩余的残余水从乙醇去除,以便生产实质上100%乙醇(199.5Proof)的最终产品。这种无水乙醇现在准备好用于汽车燃料的目的。在湿磨工艺10中蒸馏和脱水34之后生产的“釜馏物”("stillage")常被称为“酒糟”("whole stillage")。然而其它湿态研磨生产者将这种类型的釜馏物称作为“酒精废液”("thin stillage")。将由本领域内普通技术人员所理解的那样,上述常规工艺可根据需要进行操纵或修改。
[0025]相对于干磨工艺,图2是典型的干磨乙醇生产工艺36的流程图。工艺36的在蒸馏和脱水44之前进行的部分可被称为“前端”,而过程36的在蒸馏脱水44(以下简称“脱水,,)之后进行的部分可被称为“后端”。为此目的,工艺36的前端以研磨步骤38开始,在该步骤中干燥的全玉米仁通过锤击式研磨机以便研磨成粗粉或细粉。在锤击式研磨机中的筛网开孔通常为7/64的尺寸,或约2.78毫米,其中所得的颗粒分布产生非常广泛散布的钟型曲线,其包括小至45微米(0.045毫米)和大至2?3毫米的颗粒尺寸。
[0026]在研磨步骤38之后是液化步骤40,在该步骤中被研磨的粗粉与蒸煮用水混合,以产生浆料,并通常加入诸如α -淀粉酶的酶(未示出)。在此处将pH调节到约5.0至6.0,以及温度保持在约50°C和105°C (122至221° F)之间,以便将浆料中的不溶性淀粉转化成可溶性淀粉。在液化步骤40之后的流具有玉米仁中包含所有成分的约26至38%的干燥固体(DS)的含量,例如包括糖、蛋白质、纤维、淀粉、胚芽、硬渣、以及油和盐。在液化流中一般具有三种类型的不溶性固体颗粒:纤维、胚芽和硬渣,其中所有三种固体具有大致相同的粒度分布。
[0027]在液化步骤40之后是同时糖化和发酵步骤42。该同时步骤在本行业内被称为“同时糖化和发酵”(SSF)。在一些商业化的干磨乙醇工艺中,糖化和发酵单独地进行(未示出)。单独的糖化和SSF两者可进行长约50至60小时。使用发酵罐发酵将糖转换成醇。糖化和发酵步骤42之后是蒸馏(和脱水)步骤44,其使用蒸馏器以便回收醇。
[0028]最后,在蒸馏(和脱水)步骤44之后的工艺36的后端包括离心分离步骤46,其包含将残余物(即使用蒸馏(和脱水)步骤44生产的“酒糟”)离心,以将不溶性固体(“湿饼”)从液体(“酒精废液”)中分离。“湿饼”包括纤维,其中有三种类型:(I)果皮,其具有通常为约I毫米至3毫米的平均颗粒尺寸;(2)末端的果壳(tricap),具有约500微米(0.5mm)的平均颗粒尺寸;以及(3)细纤维,具有约250微米(0.25mm)的平均颗粒尺寸。来自离心机的液体含有约6 %至8 %的DS。
[0029]在蒸发步骤48中,酒精废液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)、悬浮的微粒(通常小于50微米)和浮力悬浮固体的粘稠糖浆(25%至40%干固体)。浓缩的浆料可经受可选的油回收步骤50,在该步骤可将浆料离心,以便将油从糖浆分离。油可作为单独的高价值产物出售。出油率通常为约0.41b./bu(0.18kg/bu)具有较高的游离脂肪酸含量玉米。该油的回收率仅约为玉米中油的1/4。在蒸馏步骤44之后,在玉米仁内约一半的油保留在胚芽内,它们不能在典型的干磨工艺中使用离心机进行分离。当将油在发酵罐中保持约50个小时时产生的游离脂肪酸成分降低油的价值。(去油)离心步骤50仅去除存在于粘稠厚糖浆中小于50%的油,其原因在于蛋白质和油形成不能仅通过离心(如目前实施的那样)令人满意地分离的乳液。
[0030]仍具有10%以上(干物质浓度)油的离心湿饼和去油糖浆可混合,并且可将混合物作为含可溶物湿酒糟(DWGS)出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52中干燥,并且作为含可溶物干酒糟(DDGS)出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,并且在某些情况下,油妨碍动物消化。将由本领域内的普通技术人员理解的是上述的常规干态研磨过程可根据需要进行操作或修改。
[0031]如上面图1中所述,玉米湿磨工艺10包括纤维分离步骤20,在该步骤中将纤维从浆料中过滤或分离出来。同样地,如上面图2中所述,干磨工艺36包括离心分离步骤46,在该步骤中纤维同样地从浆料过滤或分离出来。根据本发明的实施例,图3示出用于实现将纤维从浆料分离、洗涤、和脱水的设备100,其可并入到玉米研磨工艺10的纤维分离步骤20或干磨工艺36的离心分离步骤46内。对于为了实现相同的在任一工艺10,36中的设备100而言其它位置也可考虑。此外,设备100可用在例如包括下述方法中的用于将物料从液体介质分离的其它类型乙醇生产工艺中的各种位置,所述方法在2011年12月5日提交的WO 2012/075481和2012年3月23日提交的WO 2012/129500中公开,上述文献的内容以其全文通过引用并入本文。
[0032]现在参照图3,设备100是单个整装的设备,其配置成对诸如纤维的物料进行预洗涤并从液体介质分离,即过滤出来,然后对物料进一步进行洗涤/脱水。相对于湿磨工艺中,例如设备100可执行浆料的初始过滤和纤维的预洗涤两者以清洁纤维并去除与纤维结合的淀粉/麸质,以及对纤维进行洗涤/脱水。相对于干磨工艺,设备100也可以执行初始过滤和纤维的预洗涤两者以清洁纤维去除与纤维相结合的酒精废液,以及对纤维进行洗涤/脱水。
[0033]如图3中所示,所述设备100包括固定的圆筒筛网102,其具有形成于其中的多个开孔104,以允许液体介质通过筛网102同时防止更粗的纤维通过筛网,例如所述液体介质包括任何洗涤用水和从纤维洗掉的任何淀粉和/或麸质和/或微细悬浮颗粒(包括来自发酵的酵母)。筛网102设置于细长壳体106的内部,所述细长壳体106包括第一端壁108和第二端壁110。筛网102设置于设备100的中心轴114周围并且基本上沿其长度(L)延伸。
[0034]虽然在此可以使用单个或整体的细长筛网,但是图3中示出的筛网102具有独立的沿着筛网的长度彼此相邻设置的第一和第二筛网段102A和102B,以便大体上分别与壳体106的第一和第二区116A和116B相对应。第一筛网段102A邻接设置于切向进料口 118并沿着设备100的长度(L)部分地延伸至其大致中点,所述切向进料口 118设置于设备100的邻近第一区116A的一个端部处以便接收进入的物料和液体介质。所述第二筛网段102B设置于邻近第一筛网段102A在大致中点处并部分地沿着设备100长度(L)的剩余部分延伸以便邻接纤维排出溜槽120,所述排出溜槽120设置于设备100的邻近第二区116B的相对端部处。
[0035]应当指出的是,第一和第二筛网段102A,102B的长度可能会有所不同,由于其整体长度,可以处理较大体积的液体介质和物料,同时仍产生所需的干态物料。例如,第一或第二筛网段102A,102B可延伸短于或长于设备100的大致中点。此外,虽然在此只使用两个筛网段102A,102B,但是应当理解的是也可以使用两个以上的筛网段102A,102B。此外,虽然筛网102的直径示出为沿其长度是基本恒定的,但是筛网直径可沿其至少一部分或多个部分变化。在一个示例中,设备100可具有的筛网长度与筛网直径(L/D)的比值大于3。在另一示例中,所述筛网的L/D比值为约3至10,以及更优选为4至6之间。这些值是示例性的,并且本领域内的那些普通技术人员将认识到适于具体应用的其它比率。
[0036]筛网102可包括具有槽式开口的楔形金属丝类型,或者具有圆孔的薄板筛网。在其它实施例中,筛网可以是篦子筛、薄金属筛网(例如,网筛),或者具有金属加固设计的滤布。本领域内的那些普通技术人员将认识到根据本发明的实施例可使用的其它类型的筛网。在筛网102中的开孔104可根据具体的应用和将被过滤的物料类型而有所不同。例如,对于纤维过滤而言,可以考虑在第一和第二筛网段102A,102B中的开孔104可具有从约10微米(0.01毫米)
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