用於從全酒糟副產品中生產高蛋白玉米粉的方法及系統的製作方法

2023-10-19 22:31:12

專利名稱：用於從全酒糟副產品中生產高蛋白玉米粉的方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及玉米幹磨，更具體地，涉及從在製造乙醇的玉米幹磨加工中產生的全酒糟副產品中生產高蛋白玉米粉的方法及其系統。
背景技術：
溼磨玉米加工工廠將玉米粒轉換成多個不同的共產品，如胚芽(用於提取油)，麩質飼料(高纖維動物飼料)，麩質粉(高蛋白動物飼料)，以及澱粉基產品，包括乙醇，高果糖玉米糖漿，食品和工業澱粉。然而，由於溼磨工廠的建立複雜且資本密集，現在幾乎所有新修建的工廠都是幹磨工廠。幹磨工廠一般將玉米轉換成兩個產品，即乙醇和帶有可溶物的酒糟。典型的玉米幹磨加工由四個主要步驟組成穀粒經營和粉碎，液化和糖化，發酵，以及共產品回收。穀粒經營和粉碎是指將玉米購入工廠並研磨，以促進澱粉更好地轉化為葡萄糖的步驟。液化和糖化將澱粉轉化成葡萄糖。發酵是酵母將葡萄糖轉化成乙醇的過程。共產品回收是指將乙醇和玉米副產品純化並準備進入市場的步驟。乙醇和副產品的回收一般開始於將淡酒送到蒸餾系統。隨著蒸餾，乙醇通過一系列逐步的蒸發和凝結與淡酒的其它成分分離開來。去除了通過蒸餾法提取的酒精的淡酒即公知為全酒糟(whole stillage)，它含有包括玉米蛋白、纖維、油和糖的殘留穀物的懸浮液。但此時，這些副產品太淡而不具有太多價值，經過進一步加工處理可以提供帶有可溶物的酒糟。在典型的加工中，當全酒糟離開蒸餾塔時，它通常會通過沉降式離心機分離為不溶性固體或「溼餅」(含有纖維)和液體或「稀酒糟」(含有蛋白質和油)。分離之後，稀酒糟移至蒸發器中以煮去水分，留下含可溶性(溶解的)固體的濃糖漿。濃縮的糖漿同溼餅混合， 混合物可以出售給牛肉和乳品飼養場作為帶有可溶物的溼酒糟(distillers wet grain with solubles,DWGS)。作為另一種選擇，溼餅和濃縮的糖漿的混合物可在乾燥過程中乾燥並作為帶有可溶物的幹酒糟(distillers dried grain with solubles,DDGS)出售。產生的DDGS—般都有約的粗蛋白含量，也由於它的過瘤胃蛋白(by-pass protein)含量而作為一種特別有用的用於牛和其他反芻動物的飼料。由於DDGS和DWGS提供了一個關鍵的二次收入來源，其可以抵消整個乙醇生產成本的一部分，因此提供一種可以從全酒糟中提取高蛋白玉米產品，以每噸較DDGS或DWGS更高的價格出售的方法和系統是有益的。

發明內容
本發明旨在一種從在製造乙醇的玉米幹磨加工中產生的全酒糟副產品中生產高蛋白玉米粉的方法及其系統。在一種實施方式中，從全酒糟副產品中生產高蛋白玉米粉的方法包括在製造乙醇的玉米幹磨加工中，將全酒糟副產品分離為不溶性固體部分和稀酒糟部分。將稀酒糟部分分離成蛋白部分和水溶性固體部分。然後，將蛋白部分脫水並乾燥得到高蛋白玉米粉，以幹基計算，該高蛋白玉米粉含有至少40重量％的蛋白。在另一種實施方式中，從全酒糟副產品中生產高蛋白玉米粉的方法包括在製造乙醇的玉米幹磨加工中，用過濾離心機、沉降式離心機、壓力篩或葉片式篩處理全酒糟副產品，以將全酒糟分離為不溶性固體部分和稀酒糟部分。再用噴嘴離心機或氣旋裝置處理細酒糟，以將細酒糟部分分離為蛋白部分和水溶性固體部分。下一步，用沉降式離心機處理蛋白部分，以將蛋白部分脫水，然後乾燥脫水的蛋白部分以得到高蛋白玉米粉，以幹基計算， 該高蛋白玉米粉含有至少40重量％的蛋白。在另一種實施方式中，從在玉米幹磨加工中產生的全酒糟副產品中生產高蛋白玉米粉的系統包括第一裝置，所述第一裝置選自過濾離心機、沉降式離心機、壓力篩或葉片式篩，用於將全酒糟副產品分離為不溶性固體部分和稀酒糟部分。第二裝置，所述第二裝置選自噴嘴離心機或氣旋裝置，用於將稀酒糟部分分離為蛋白部分和水溶性固體部分。該系統還包括沉降式離心機，用於將蛋白部分脫水；和乾燥裝置，用於將脫水的蛋白部分乾燥， 從而生產高蛋白玉米粉，以幹基計算，所述高蛋白玉米粉含有至少40重量％的蛋白。


附圖構成本說明書的一部分，並且連同如上給出的發明的總體說明以及如下給出的說明的具體實施方式
一起闡述本發明的實施方式，用來解釋本發明的原則。圖1是現有技術的幹磨加工生產乙醇和帶有可溶物的酒糟的方法和系統的流程圖；圖2是根據本發明的一種實施方式的從在製造乙醇的玉米幹磨加工中產生的全酒糟副產品中生產高蛋白玉米粉的方法和系統的流程圖；圖3是根據本發明的一種實施方式的過濾離心機的橫截面視圖；圖4是圖3所示的過濾離心機中的內框或籃的橫截面視圖；圖5是圖3所示的過濾離心機中的傳送器的橫截面視圖；圖6是圖3所示的過濾離心機的部分的放大視圖；圖7是表示圖3所示的過濾離心機的預富集區的部分的放大視圖；圖8是表示圖3所示的過濾離心機的第一洗滌區的部分的放大視圖；圖9是表示圖3所示的過濾離心機的第二洗滌區的部分的放大視圖；圖10是本發明另一實施方式的過濾離心機的橫截面視圖。
具體實施例方式圖1是現有技術的生產乙醇的玉米幹磨工藝的流程圖，該工藝已在美國專利7，101，691中詳細說明，題為「用超聲生產酒精(Alcohol Production Using Sonication)」，其通過以其整體引用全部併入本文。在美國，一大部分乙醇是通過幹磨加工生產的，幹磨加工將玉米轉換成兩種產品，即乙醇和帶可溶物的酒糟。雖然幾乎任何類型和質量的穀物都可以用於生產乙醇，但是通常使用被稱為「2號黃齒玉米(No. 2 Yellow Dent Corn)，，的玉米作為這種加工的原料。參照圖1，一種典型的玉米幹磨加工10開始於幹磨步驟12，在幹磨步驟12中，使乾燥的完整玉米粒通過錘式粉碎機以將它們研磨成粉或細粉。將研磨的粉與水混合形成漿狀物，然後添加一種商業酶，如α-澱粉酶。然後在加壓噴射加工14中加熱所述漿狀物，使研磨的粉中的澱粉溶解。接下來是液化步驟16，液化步驟16中添加了額外的α-澱粉酶。 α -澱粉酶將成膠的澱粉水解成麥芽糊精和寡糖，用以生產液化糊狀物或漿狀物。接下來可以是分離糖化和發酵的步驟，分別為18和20，然而在大多數商業幹磨乙醇加工中，糖化和發酵同時發生。在糖化步驟18中，將液化糊狀物冷卻，並添加商業化酶 (如葡萄糖-澱粉酶)來將麥芽糊精和短鏈寡糖水解成單糖糖分子。在發酵步驟20中，添加常規的酵母菌株(Saccharomyces cerevisae)以將葡萄糖糖代謝為乙醇和C02。此步驟完成以後，發酵糊狀物(「淡酒」)將含有約17%至18%的乙醇(體積/體積基準)，以及來自所有殘留穀物成分中的可溶性和不溶性固體，包括例如纖維，蛋白，和油。酵母可在酵母回收步驟22中選擇性地回收。在一些實例中，CO2也被回收，並作為一種商品產品出售。在發酵步驟20後是蒸餾和脫水步驟M，在蒸餾和脫水步驟M中將淡酒泵入蒸餾塔中煮沸使乙醇蒸發。乙醇蒸汽凝結在蒸餾塔中，液體酒精(在這種情況下，乙醇)以大概 95%的純度(190酒精標準強度)離開蒸餾塔的頂部。190酒精標準強度的乙醇再經過分子篩脫水柱，將殘留的水從乙醇中脫除，最終形成本質上100%濃度的乙醇(199. 5酒精標準強度)。最後，離心步驟沈涉及通過沉降式離心機將蒸餾殘餘的殘渣或全酒糟離心，以將不溶性固體部分或「溼餅」(含有纖維)與液體部分或「稀酒糟」(包括蛋白質、油等)分離。 然後，在蒸發步驟觀中，稀酒糟部分進入蒸發器中煮去水分，從而留下濃糖漿，所述濃糖漿含有可溶性(溶解性的)固體以及蛋白質和油。這種濃縮的糖漿通常被稱為玉米濃縮蒸餾可溶物，同離心過的溼餅混合，然後作為帶可溶物的溼酒糟(DWGS)出售給牛肉和乳製品飼養場。溼餅和濃縮糖漿的混合物可以在乾燥步驟30中進一步乾燥，並作為帶可溶物的幹酒糟(DDGS)出售給牛肉和乳製品飼養場。帶有可溶性共產品的酒糟提供了一個重要的二次收入來源，抵消了整個乙醇生產成本的一部分。根據本發明，圖2概要地說明從在如圖1所述的典型的玉米幹磨加工10中產生的全酒糟副產品中生產高蛋白玉米粉的方法及系統，整體標記為32。同樣，全酒糟副產品含有可溶性和不溶性固體的漿狀物，即蒸餾和脫水步驟M中的殘留穀物，其中包括蛋白質、纖維、油和糖，全酒糟副產品按照本發明的實施方式加工，以生產出高蛋白玉米粉，並以每噸高於通常的DDGS或DWGS的成本價進行出售，例如用作豬和雞的飼料。在一種實施方式中， 以幹基計算，與通常在DDGS中的約的蛋白含量相比，得到的高蛋白玉米粉含有至少40 重量％的蛋白。進一步參考圖2，全酒糟副產品可從典型的玉米幹磨蒸餾和脫水步驟M中用管道輸出，然後用可選的葉片式篩34處理。可選的葉片式篩34位於過濾離心機40之前，過濾離心機在下文中進一步討論，以便通過從全酒糟副產物中初步濾出所需量的水和蛋白以及順帶的小細纖維(small fiber fines)，有助於將不溶性固體部分(即，纖維)與稀酒糟部分基本上分離。這個初步篩選可以有助於在隨後的過濾離心機40中減少負荷。從葉片式篩34中得到的底層物最終摻入從過濾離心機40中得到的稀酒糟底層物，這將在下文作更詳細的討論。為過濾全酒糟副產品，可選的葉片式篩34可以包括不大於150微米左右的篩孔。在另一個示例中，葉片式篩34可以包括不大於100微米左右的孔。在另一個示例中，其中的孔不大於50微米左右。應當理解的是，這些數值是作為例證的，本領域的普通技術人員會知道如何確定孔的大小，以達到所需的過濾要求。在一個示例中，可選的葉片式篩34 是如本領域公知的標準型葉片式篩。這種合適的葉片式篩34是俄亥俄州斯普林菲爾德 Fluid-Quip 有限公司(Fluid-Quip，he. of Springfield, Ohio)所售的 FQ-PS32。應該理解的是，可選的葉片式篩34可以被其他類型的預濃縮裝置所替換，例如，標準的壓力篩或圓錐離心機，它可以執行所需的過濾或預濃縮功能。這種合適的壓力篩是俄亥俄州斯普林菲爾德 Fluid-Quip 公司(Fluid-Quip，he. of Springfield, Ohio)所售的 PS-Triple。參考圖3-10，這些圖說明過濾離心機40的實施方式，過濾離心機40中，全酒糟副產品分離為不溶性固體部分(含有纖維)和稀酒糟部分(含有蛋白、油等)。這種合適的過濾離心機描述於美國專利申請號12/435,451中，題為「用於從液體介質中過濾材料的裝置禾口方法(Apparatus and Method for Filtering a Material from a Liquid Medium) 」，申請日為2009年5月5日，其內容通過引用以其整體全部併入本文。正如圖3所示，過濾離心機40是一個單一的，自給式的設備，可配置用於進行全酒糟副產品的初始過濾(有時也被稱作為預濃縮)及纖維的洗滌，以清除纖維並去除蛋白以及在初始過濾或預濃縮後與纖維保持結合的其它成分。纖維的洗滌可以包括洗滌循環，其中纖維在洗滌水裡混合和漂洗，隨後是脫水循環，洗滌水與纖維在該該脫水循環分離。纖維的洗滌可包括多個漂洗/脫水循環。此外，可採用逆流洗滌技術以節省洗滌水的用量。洗滌纖維之後，但在纖維退出離心之前，纖維可經過增強脫水階段，壓實階段，和/或空氣乾燥階段來進一步脫水或乾燥纖維。這可節省烘乾機的能力，或整個省掉乾燥機。參照圖3，在一個示例的實施方式中，過濾離心機40包括外框42，基本上設置在外框42的內部的大體上管狀的內框或籃44 (過濾篩)，大體上共軸地設置在籃44的內部的傳送器46，大體上共軸地設置在傳送器46中且適於接受漿狀物的多個管道線48，所述漿狀物即全酒糟副產品和在此經過的洗滌水。外框42包括第一端壁50，與第一端壁50相反並從第一端壁50分出的第二端壁 52，和至少一個側壁M，側壁M連接第一端壁50和第二端壁52，以形成腔56。外框42可以有多種合適的形狀。例如，在一種實施方式中，外框42可以是包括上側壁部分Ma，下側壁部分Mb，和延伸於其中的兩個橫向側壁部分Mc(—個如圖3所示)的大體上的矩形。 對於側壁M的術語上、下和橫向等描述性詞語的使用是用來方便過濾離心機40的描述，不應該因此而限制離心機40為任何特定的方向。如圖3所示，下側壁部分54b可以包括多個板，以便共同得到一個或多個(如圖3所示的3個)漏鬥形料鬥60a，60b，60c，每個料鬥有相應的排放孔62a，62b，62c。正如下面更詳細討論的，多料鬥配置用於收集在預濃縮階段中的漿狀物(除去了纖維)和洗滌階段的洗滌水(如果用到增強脫水階段和壓實階段，還有來自這些階段的洗滌水)。多料鬥配置還用於逆流洗滌水技術的使用。外框42還包括一個或多個可大致將過濾離心機40劃分成多個區66的內板64。 例如，且如下面詳細解釋的，板64可以大體上形成預富集區66a和一個或多個洗滌區66b， 66c(如圖3所示的2個)。雖然圖3中給出了兩個洗滌區，但是本領域的普通技術人員能夠理解的是，洗滌區的數目可以隨使用情況而變化。例如，上面所述的玉米幹磨加工，可以預期過濾離心機40包括1至6個洗滌區，優選2至4個洗滌區。然而，本發明的範圍包括更多的區域。除了上述的板64和相應的區66，內部板68與外框42的第二端52相鄰，也形成包括出口 72的出口溜槽70，用來接收過濾離心機40加工的過濾的和洗滌的材料。如前所述，並在圖3和4所示，籃44設置在外框42的內部56中，且包括由第一襯套76形成的第一端74和由第二襯套80形成的第二端78，以及至少一個延伸於第一端74 和第二端78之間並連接到第一襯套76和第二襯套80的側壁82。由於籃44可以有任意合適的形狀，在一種實施方式中，籃44可以為大體上的圓柱形，並具有由籃直徑Db定義的大體上圓形的橫截面形狀。在一種實施方式中，籃直徑Db可以與籃44的長度一致(例如，正圓柱體)(未顯示)。但是，在另一種實施方式中，籃直徑Db可以隨籃44長度Lb的至少一個或多個部分而變化。作為示例，如圖4所示，籃44可以包括與籃44的第一端74相鄰的第一籃段86。 第一籃段86包括以從第一端74向第二端78的方向大體上外錐形或錐形的配置。第一籃段 86可以連著大體上配置為正圓柱體的第二籃段88。第一籃段86 (如圓錐形部分)可以佔籃44長度的0% -100%。但是，在一種實施方式中，第一籃段86佔籃44長度Lb的約10% 到約30%，並可以與過濾離心機40的預富集區66a的長度基本上一致。可以根據具體應用和/或其他因素，包括，例如所需餅的厚度或纖維或通過側壁82隨水去除的成分的其它所需的方面，來選擇第一籃段86中的錐角。籃44的側壁82可配置為篩，以使所需的材料從液體介質中分離或過濾出來。例如，為了從最初的漿狀物或洗滌水(取決於特定區域)中分離或過濾纖維，籃44的側壁82 可配置為篩，所述篩適合允許漿(除去纖維)和洗滌水(以及任何從纖維中洗掉的蛋白質和/或的油)通過篩屏而阻止纖維從其中通過。為此，篩選側壁(screened side wall)82 可以有多種配置。例如，在一種實施方式中，側壁82可以為大體上緻密的，具有多個形成於其中且大小能夠達到過濾所需材料的要求的孔或窗。在另一種實施方式中，篩選側壁82可以由包裹的楔形絲形成，所述楔形絲確定了多個孔。在進一步的實施方式中，篩選側壁82 可以是條狀篩，薄金屬篩(例如絲網)，或有金屬加固設計的濾布。本領域的普通技術人員公知，其他類型的篩選也可以用於本發明的實施方式中。篩選側壁82的孔可以根據具體應用和被過濾材料的類型而變化。例如，對於纖維的過濾，可以預期的是，側壁82的孔大小可以在大約35微米到1500微米之間。而在另一個示例中，可以預期的是，側壁82的孔大小可以在大約50微米到150微米之間。這些數值只是舉例，本領域的普通技術人員公知如何確定孔的大小，以達到所需材料的過濾。按照不同的實施方式中的一個方面，籃44適合於繞中心軸90旋轉，從而驅動液體介質流向籃44的側壁82。例如，籃44的旋轉產生推動泥漿或纖維/洗滌水混合物(取決於過濾離心機40的階段)流向篩選外側壁82的離心力。這種力量基本上將漿狀物或纖維 /洗滌水混合物壓到篩上，以便截留纖維，同時允許液體介質(以及任何較小的成分，如蛋白和油)通過篩。連接於篩選側壁82的第一襯套76和第二襯套80，配置為方便籃44在外框42中的旋轉。為此，第一襯套76包括通過外框42的第一端壁50中的孔94(圖幻延伸的延伸部分92，以及與側壁82連接的邊緣部分96。如本領域所公知，第一襯套76可以包括能允許第一襯套76在外框42的端壁50中相對於孔94旋轉的各種密封件，軸承，和/或其他配件。如下面詳細討論的，第一襯套76也相對於在籃44中延伸或延伸到籃44中的傳送器46和管道線48旋轉(圖幻。本領域的普通技術人員公知允許這種相對運動常規的組件(如密封件、軸承、配件等)。以類似的方式，第二個襯套80包括通過外框42的第二端壁52中的孔100(圖3) 延伸的延伸部分98，以及與側壁82連接的邊緣部分102。如本領域所公知，第二襯套80可以包括能允許第二襯套80在外框42的端壁52中相對於孔100旋轉的各種密封件、軸承， 和/或其他配件。如下面詳細討論的，第二襯套80也相對於在籃44中延伸的傳送器46旋轉(圖幻。本領域的普通技術人員公知允許這種相對運動常規的組件(如密封件、軸承、 配件等)。如圖4所示，第二襯套80的邊緣部分102包括側壁82和第二襯套80之間的連接器，所述連接器具有多個圓周排列的在其間形成孔的腿106(未顯示)。所述孔允許過濾材料離開最後的清洗階段，如圖3中的洗滌區66c (或增強脫水階段，壓實階段，空氣乾燥階段，或臨近溜槽70的其他階段)，以流動到溜槽70，通過出口 72，此處可以收集材料用於進一步加工。參照圖3，籃44的旋轉可以通過合適的發動機或其他動力發生裝置來實現。作為示例，第二襯套80可以與發動機機械地連接，如圖解110所示，從而促使第二襯套80以及籃44繞中軸90旋轉。例如，合適的皮帶(未顯示)可以在過濾離心機40中將發動機110 與皮帶輪111連接，以旋轉籃44。在一種實施方式中，發動機110可與控制器(如計算機) 連接，如圖解112所示，來控制籃44的轉速。這種控制器是本領域普通技術人員公知的。 因此，籃44的轉速可根據具體應用不同而選擇性地不同。在一種實施方式中，籃44可以以產生了 G力的速度旋轉(例如，轉每分鐘)，所述G力在籃44的側壁82處大概在100G至 4000G之間(可以取決於籃子直徑，過濾材料的類型等)。在一種實施方式中，如玉米的幹磨加工，籃44可以一定的速度旋轉以在側壁82處產生大概300G到1200G的力。本領域普通技術人員公知，這些數值只是範例，可以選擇並優化速度，以滿足特定應用的需求。在多種實施方式的其他方面，過濾離心機40可以包括預富集區，一個或多個洗滌區，以及可能的其他區域(例如脫水、壓實、空氣等)，其具有大於2的L/D比值。在一種實施方式中，過濾離心機40具有大概在2到10之間的L/D比值，更優選在4至6之間。本領域普通技術人員公知其他的比例以適合特定的應用。相對較大的L/D比值可以通過使用相對較小的籃的直徑Db(例如，如沿著第二個籃截面88的最大值)和一個比較大的籃的長度Lb來得到。作為示例，籃直徑Db的最大值可在大概100毫米到1，500毫米之間，優選在大概200毫米到1000毫米之間。過濾離心機 40的相對小的籃直徑Db在篩選側壁82處對液體介質(例如漿狀物或纖維/洗滌水混合物)提供了較高的G力，這樣允許從過濾材料中除去更多的液體，從而得到更乾燥的產品。 例如，可以預料，通過出口溜槽70離開過濾離心機40的纖維材料大概含水55%到75%之間。過濾離心機40相對較大的籃的長度Lb降低了單位過濾面積的成本。這些實施方式的另一個方面，過濾離心機40還包括了輸送器46，用來將液體介質中的材料從籃44的第一端74移動或捲動到第二端78，並保持篩選側壁82過濾面積的清潔。如圖3和5中的描述，在一種實施方式中，籃44中輸送器46可被配置為常規的空心螺旋或螺旋鑽114。螺旋鑽114包括第一襯套118形成的第一端116，第二襯套122形成的第二端120，和至少一個側壁124，所述側壁IM在第一端116和第二端120之間延伸，並連接到第一襯套118和第二襯套122。螺旋鑽114的第一襯套118和第二襯套122可以與籃44 的第一襯套76和第二襯套80連接。作為示例，籃44的第一襯套76和第二襯套80可分別包括腔126，128(圖4)，用以接收螺旋鑽114的第一襯套118和第二襯套122。然而螺旋鑽 114可以為任意的合適的形狀，在一種實施方式中，螺旋鑽114為大體上的圓柱形，並有螺旋直徑DaS義的圓形截面形狀。在一種實施方式中，螺旋直徑Da相對於螺旋鑽114的長度基本上是不變的。而在另一種實施方式中，螺旋直徑Da可以相對於螺旋鑽114的長度是變化的，比如具有大體上圓錐形的形狀(未顯示)。本領域普通技術人員公知，其他配置也是可以的。為了方便所需的過濾材料(如纖維)隨過濾離心機40的運動，螺旋鑽114可包括至少一個從螺旋鑽114的側壁IM突出的大體上放射延伸的螺旋的螺紋130。螺紋130包括配置在位於接近籃44側壁82的內表面的外緣132(圖幻。例如，在螺紋130的外緣132 與籃44的側壁82之間可以存在一個小的缺口(0. 3毫米到2. 0毫米)，以此(例如調節它們之間的相對運動)有效地保持篩選側壁82過濾面積的清潔。如下面更詳細的解釋，在螺旋鑽114和籃44之間形成的且由螺紋130佔用的大體上環形空間134(圖3)，在材料(如纖維)的過濾中為液體介質提供流動通道(例如，漿狀物或洗滌水)。因此，環形空間134 的大小必須適應過濾離心機40的設計生產能力。在一種典型的實施方式中，例如，螺旋鑽 114可以具有大概0. 4Db到0. 8Db之間的螺旋直徑隊，螺旋鑽114和籃44(幾乎等於螺紋130 的高度)之間的距離為大約0. OlDb和0. 4Db之間。這些數值只是範例，本領域普通技術人員可以很容易地確定螺旋直徑Da和/或螺旋鑽114和籃44之間的半徑，以用於特定的應用。在一種實施方式中，如圖5和6所示，螺旋鑽114可以具有多個條板的配置(例如具有多個沿其長度的至少一部分延伸的螺旋線)。例如，螺旋鑽114沿螺旋長度的至少一部分，可包括2到6個條板(flights)，更優選3至4個條板(圖4所示)。雖然每個條板130a，130b, 130c, 130d可能會延伸螺旋鑽114的全長，在一種實施方式中，一個或多個條板，可以延伸少於螺旋鑽114的全長。更特別的是，在一種示例的實施方式中，條板130a， 130b，130c, 130d的多條板配置可以對應預富集區66a的長度沿螺旋鑽114的長度延伸，且只有一個螺旋線，例如130a可以隨後沿洗滌區66b，66c延伸。對此，可以認為，當阻止籃44 堵塞時，螺紋130的多條板配置在預富集區66a至少部分有效地提高液體介質中材料的過濾。本領域普通技術人員將會運用螺旋線130的其他配置，從應用過濾離心機40到滿足特定應用的要求。本發明不局限於圖6所示的特定的配置。例如，螺旋鑽114可以有單一的條板配置，如圖10所示。除了螺旋鑽114上的螺紋130的多條板配置，另一個設計變化是沿螺旋鑽114長度處螺紋130的螺距P，其允許螺旋鑽114由於特定應用而配置(圖5所示)。在一種實施方式中，例如，螺距P可隨螺旋鑽114的長度而變化。更具體地說，在一種實施方式中，在預富集區66a處螺紋130的螺距P可以是相對大的，比如在0. IDb和0. 6Db之間，而在洗滌區 66b,66c處減小。例如，在洗滌區66b,66c螺距可在0. IDb和0. 4Db之間。對此，可以確定， 預富集區66a處螺紋130相對大的螺距配置至少部分有效地提高液體介質材料的過濾，同時防止籃44阻塞。本領域的普通技術人員將會運用螺紋130的其他配置，以應用過濾離心機40到滿足特定應用的要求。本發明不局限於圖5，6所示的特定的配置。例如，螺距P可沿螺旋鑽114的長度而相對恆定。在多種實施方式的其他方面中，螺旋鑽114適應於繞中軸90旋轉。螺旋鑽114的旋轉引發螺紋130旋轉，從而使過濾材料(如纖維)在過濾離心機40中向下移動。第一襯套118和第二襯套122與螺旋鑽114的側壁IM連接，並配置適應於螺旋鑽114在籃44內的旋轉。對此，第一襯套118包括伸入籃44的第一襯套76的腔126中的延伸部分136，和與側壁1 連接的邊緣部分138。如本領域所周知，第一襯套118可包括能使第一襯套118 相對於籃44的第一襯套76旋轉的各種密封件，軸承，和/或其他配件。螺旋鑽114的第一襯套118也相對於在螺旋鑽114的內部延伸的管道線48旋轉。本領域普通技術人員公知允許這種相對運動的發生的常規組件(如密封件、軸承、配件等)。以類似的方式，第二襯套122包括伸入籃44的第一襯套20的腔128中的延伸部分140，和與側壁IM連接的邊緣部分142。如本領域所周知，第二襯套122可包括能使第二襯套122相對於籃44的第二襯套80旋轉的各種密封件、軸承，和/或其他配件。由於可能沒有管道線延伸通過第二襯套122，該襯套可具有封閉的配置(圖5)。螺旋鑽114的旋轉可通過一個合適的發動機或其他動力發生裝置實現。例如，第一襯套118或第二襯套122之中的一個可以被機械地連接到發動機上，從而促使螺旋鑽114 繞中軸90旋轉(未顯示)。雖然旋轉螺旋鑽114的發動機可同旋轉籃44的發動機110分開，但在一種示例的實施方式中，如圖3所示，發動機110也可用於旋轉螺旋鑽114。本領域普通技術人員公知，如果用不同的發動機旋轉籃44和螺旋鑽114，這些發動機可用同一個控制器控制(例如控制器112)，也可以用不同的控制器控制(未顯示)。在圖3所示的實施方式中，同一發動機110和控制器112提供並控制籃44和螺旋鑽114的速度。雖然過濾離心機40可配置成使籃44和螺旋以相同的速度旋轉，但在一種示例的實施方式中，籃44和螺旋鑽114也可配置成以不同的速度旋轉。對此，過濾離心機 40可包括齒輪箱，如圖解144所示，以給籃44和螺旋鑽114提供不同的轉速。這種齒輪箱 144和其內部組件是本領域公知的，所以在此不再詳細描述。例如，在一種實施方式中，相對於籃44，齒輪箱144可以被配置成降低螺旋鑽114的轉速。當然，相對於籃44，齒輪箱144 也可以被配置成升高螺旋鑽114的轉速。齒輪箱144可以被機械地連接到控制器112，以控制不同的轉速(如圖3所示)。 例如，可將齒輪箱144連接到小發動機上(未顯示)，小發動機同控制器112連接，控制器控制籃44和螺旋鑽114不同的轉速。在一種實施方式中，齒輪箱144配置為使籃44和螺旋鑽114之間的轉速差為0到約200rpm之間。這個範圍只是示例，且依賴於齒輪箱144的配置。本領域普通技術人員公知此範圍為了滿足特定的應用程式是可調節的。本領域普通技術人員也公知其它已知的設備用以在籃44和螺旋鑽114之間產生不同的速度，包括，例如各種齒輪減速設計和液壓驅動。過濾離心機40包括多個大體上同軸的管道線48，其大體上同軸地配置在螺旋鑽 114中用以給離心機40供應液體介質(如漿狀物和洗滌水)。管道線48的數量一般同過濾離心機40的區66數量相一致。作為示例，如圖3和5所示，過濾離心機40包括一個預富集區66a區和兩個洗滌區66b，66c。這樣，流體的管道線48包括一個漿狀物供應線48a 和兩個洗滌水供應線48b，48c。漿狀物供應線48a包括用以接收全酒糟副產品的入口 146， 和位於過濾離心機40的預富集區66a和螺旋鑽114內部的排放孔148。以類似的方式，第一水供應線48b包括用以接收洗滌水的入口 150 (圖1和6)，和位於第一洗滌區66b和螺旋鑽114內部的排放孔152。第二供水線48c包括用以接收洗滌水的入口 154(圖1和6)，和位於第二個洗滌區66c和螺旋鑽114內部的排放孔156。現在描述過濾離心機40的操作。為了便於了解本發明的多個方面，過濾離心機40 的操作會在玉米幹磨加工中纖維過濾的內容中描述。但是，應該認識到，過濾離心機40可在更廣泛的範圍內應用，而不僅僅局限於這裡所述的玉米幹磨加工。如上所述，開動發動機 110，以此啟動籃44和螺旋鑽114以它們設定的速度旋轉。如圖7所示，將全酒糟副產品或漿狀物供應給漿狀物管道48a的入口 146，以通過出口 148流入螺旋鑽114內部並大體上同預富集區66a相關聯的腔158。腔158包括大體上錐形的引導160，其使漿狀物進入到位於螺旋鑽114和籃44之間的環形空間134。對此，螺旋鑽114可包括至少一個在腔158和環形空間134之間提供流體連通的孔162 (這裡示出了 2個)。由於螺旋鑽114的旋轉和由此產生的螺紋130的運動，漿狀物沿著預富集區66a的長度移動，纖維從液體中過濾出來，使水、蛋白質、油和漿狀物中的其它小成分通過篩選側壁82和籃44並排入料鬥60a，而纖維和漿狀物中的可能比較大的成分保留在籃44中。由於管道線48和螺旋鑽114之間的相對旋轉，纖錐可能會通過螺旋鑽114內的圓錐形引導進入洗滌區66b，66c，為了防止或減少此類事件的可能性，過濾離心機40可以包括放置在引導160末尾的洩漏腔室164。腔室164由一端的擋板168和對應的另一端的網 170所包圍形成，並在引導160和螺旋鑽114之間延伸。螺旋鑽114可以包括至少一個在洩漏腔室164和環形空間134之間提供流體連通的孔172(圖中示出2個)。因此，如果纖維能夠從引導160末端進入洩漏腔室164，纖維將從孔172流過進入環形空間134。通過這種方式，纖維穿過擋板168的可能性顯著降低。如下面所詳細解釋的，由於這些區域中使用的噴嘴可能被堵塞因此不希望在洗滌區66b，66c出現纖維。在預富集區66a的末端，纖維已經被充分濃縮，從而便於衝洗纖維。例如，在一種實施方式中，認為纖維在預富集區66a的端部含水在約55%和約75%之間。在這樣的濃度水平下，可有效地洗滌纖維以去掉額外的蛋白質，例如，在最初的預富集區66a之後仍然保持和纖維結合的蛋白(例如，利用位移洗滌技術)。為此，螺旋鑽114的螺紋130將纖維沿著纖維過濾離心機40的長軸進入第一洗滌區66b (圖1)。參考圖3，7和8，向第一水管道線48b的入口 150提供洗滌水，以通過出口 152並流入腔室174，該腔室174大體上和第一洗滌區66b結合。腔室174的一側通過擋板168固定，對應的另一側通過圓錐形組件176 固定，該組件包括與管道線48相連接的末端。腔室174可進一步包括支持部件180以支持在腔室174中的水管道線48b，48c。第一洗滌區66b至少包括一個漂洗階段181a和至少一個脫水階段181b。例如，如圖8所示，第一個洗滌區66b包括兩個漂洗/脫水循環。這是示例性的，本領域技術人員公知，漂洗/脫水循環的次數根據具體應用可有所變化。在漂洗階段181a，向纖維中加入洗滌水，以去除與纖維相關的額外的蛋白質、油等。在脫水階段181b通過去除洗滌水以分離纖維和任何從纖維中洗出的蛋白質。對此，在漂洗階段181a，洗滌水從管道線48b流入腔室174然後通過至少一個最好是多個噴嘴182注入環形空間134。例如，在一種實施方式中，噴嘴182在固定的軸向位置上(例如，在環形配置中)繞螺旋鑽114圓周分隔。噴嘴182可能會受到纖維堵塞，至少因為這個原因，不希望纖維出現在腔室174中。注入洗滌區66b中的134環形空間的洗滌水有效地洗滌纖維。此外，通過在脫水階段181b中移動纖維/洗滌水的混合物，將纖維從洗滌水中過濾出來。這使得洗滌水和任何額外的蛋白質、油等通過籃44的篩選側壁82而排入進料鬥60b，而纖維保留在籃44中。如上所述，纖維在第一洗滌區66b中進入第二次漂洗/脫水循環181a，181b。在第一次洗滌區66b的末端，纖維已被清洗和過濾(如兩次)， 這樣它可能會和預富集區66a末端的水濃度大致相同(例如，在大約55%和大約75%之間的水)。根據第一洗滌區66b加入的水量和過濾離心機40特定配置，它可能會進一步降低纖維的水含量，同時還提供了有效的洗滌。在第一個洗滌區66b之後，螺旋鑽114的螺紋130繼續將纖維沿著過濾離心機40 的長度移動，並進入具有漂洗/脫水階段189a，189b的第二洗滌區66c。參考圖3和圖7_9， 洗滌水提供給第二水管道線48c的入口 154，以便通過出口 156並進入大體上與第二洗滌區66c相連的腔室184。腔室184的一側通過圓錐形組件176固定，另一側通過平板186固定。洗滌水從管道線48c流入腔室184，然後通過至少一個最好是多個與噴嘴182類似的噴嘴188注入環形空間134。注入洗滌區66c的環形空間134的洗滌水有效地洗滌纖維。此外，通過在脫水階段189b中移動纖維/洗滌水的混合物，將纖維從洗滌水中過濾出來。這使得洗滌水和其他任何額外的蛋白、油等通過籃44的篩選側壁82並排入料鬥60c而纖維保留在籃44下。如上所述，纖維被置於第二洗滌區66c的第二漂洗/脫水周期189a，189b。 在第二洗滌區66c末端，纖維被洗滌和過濾，它的水濃度可以大致和預濃縮區的末端66a的相同。然而，如上所述，可以降低第二洗滌區66c的水含量。洗滌後和過濾後的纖維出口和籃44的第二末端78相接，然後進入出口溜槽70和出口 72。纖維出溜槽70時，纖維可以得到進一步的加工，下文將進一步討論，如可以產生需要的產品如DWGS或DDGS。作為示例，纖維可以被運送到遠程位置進行進一步的加工。此外，包括水、蛋白質、油等等的漿狀物，通過預富集區66a的篩選側壁82，以及洗滌水、蛋白質、油等通過洗滌區66b，66c的篩選側壁82後被收集得到稀酒糟，然後被運輸並進一步進行如下所述的加工。另外，在洗滌區66a，66b，和/或66c收集的一部分的漿狀物和/或洗滌水可以通過管道輸送回道可選的葉片式篩34進一步加工處理。根據多種實施方式的一個方面，用於洗滌區66b，66c的洗滌水可以實施逆流洗滌方法。例如，清潔的洗滌水可以通過第二水管道線48c的入口 IM提供給最後的洗滌區66c。 由料鬥60c收集可包括水、蛋白質、油脂等的洗滌水，然後直接通過出口 62c提供給第一水管道線48b的入口 150。這種使用過一次的洗滌水，然後在洗滌區66a用於洗滌纖維。由料鬥60b收集的洗滌水然後可以和料鬥60a收集的漿狀物(減去收集的纖維)相混合，作為稀酒糟進入到玉米幹磨加工的下一步。本領域普通技術人員公知，當過濾離心機40有額外的洗滌區或其他區域時如何實施目前所述的逆流洗滌方法。根據多種實施方式的另一個方面，過濾離心機40包括空氣吹區。這樣的空氣吹區用於通過吹熱空氣對纖維進行進一步的乾燥(例如，減少纖維中水的含量)。對此，熱空氣的來源可以例如通過適當的管道和籃44的第二末端78的環形空間134形成流體連通。熱空氣可通過其第二末端提供給過濾離心機40。例如，可以在最後一個洗滌區66c的脫水階段將熱空氣引入纖維。備選地，為了達到使用熱空氣或其他合適的流體乾燥纖維的目的，過濾離心機40可以增加單獨的階段。根據多種實施方式的另一個方面，過濾離心機40可包括適應於提高濾過率和再生過濾表面的沿著籃44的側壁82的可調刷。為此，螺旋鑽114尤其是螺紋130的外緣132可包括一個刷(未顯示)，用於沿籃44的側壁82的篩面交叉掃動。例如，當過濾材料的大小和螺紋130的外邊緣132和籃44的側壁82內表面之間的間隙一致時，可以使用所述刷。 這種情況的應用，所述刷可以延長以跨越之間的縫隙，以便放鬆過濾側壁82的材料，從而防止或減少堵塞，以及方便材料沿離心機移動。過濾離心機40的特徵，包括，例如，螺旋鑽114的螺紋130的多條板設計，在預濃縮區66a中籃44的圓錐形狀，離心操作允許的地方相對大的L/D比例，和/或其他使過濾離心機40緊湊設計的特徵。對此，一個或更多的特徵可以使過濾離心機40成為單一的，自足的設備，它能夠進行液體介質的初始過濾，以除去需要去除的過濾材料，以及洗滌材料除去額外的成分，如額外的蛋白質、油等。過濾離心機40能夠使在預濃縮區66a更有效地「乾燥」(即，降低過濾材料中水的含量)，反過來，允許使用這種作為替代的洗滌技術。如果水在過濾材料中的含量過高(如傳統系統)，取代的洗滌技術可能無法證明是有益的，結果實施了較低效率的稀釋洗滌技術。除上述之外，過濾離心機40可以更緊湊，因此在生產單位中比現有的系統更有效地利用佔地空間。此外，這樣的設計也可減少設備的資金成本、勞動、維護設備及經營相關的成本(例如，使用較少的水，等)。此外，與現有的過濾系統相比，過濾離心機40的一個或多個功能，能夠使過濾材料以「較幹」的狀態離開離心機。迄今為止，這種過濾通常由沉降式離心機實現。例如，過濾離心機40能夠使過濾的材料的水含量在大約55%和75%之間，相比傳統的過濾系統顯著減少。提供乾燥的產品，可以產生其他的益處。此外，和烘乾相關的能量消耗也很昂貴。 材料中水濃度相對較小的變化，可以取得顯著的節能效果。另外，根據應用，烘乾步驟可以在纖維後加工中省略。因此，過濾離心機40提供乾燥材料的能力，可允許製造商免去或減少與這些後處理步驟相關的成本。此外，過濾離心機40的一個或多個特點是使用中的靈活性和穩定性。例如，可以認為過濾離心機40能夠在很寬的參數範圍內有效的運作。例如，過濾離心機40能夠有效地適應寬範圍的過濾材料(例如，纖維)，寬範圍的材料尺寸，以及可以尖銳的材料或以其他方式難以處理的材料。此外，過濾離心機40能夠在較寬的濃度範圍內適應輸入的懸浮液或飼料(即過濾離心機40對輸入處理的濃度大體上不敏感)。此外，過濾離心機40，包括一些設計變量可用來選擇和/或更改，以實現某一個特定的應用所需的結果。如上面示例所做的解釋，螺旋鑽114包括多個設計變量，包括所選螺紋130的傾斜變化和/或數量和/或各自長度。根據特定的應用，這些可以是多種多樣的。 充分體現離心機40的靈活性的另一個特徵是籃44和螺旋鑽114之間螺旋轉速的差別的設置和控制的能力。例如，在一種實施方式中，離心機40可以包括一個測量螺旋鑽114扭矩的傳感器(未顯示)。這些信息可能會指向控制器112，並用於控制差速(和/或吞吐量或進料速度)，從而提高過濾離心機40的性能。例如，可以通過自動化的方式進行這種優化。 此外，通常認為，沿著籃44長度方向上不同位置上的過濾材料的濾餅厚度能夠通過一個或多個螺旋鑽的條板、螺距、和/或籃44和螺旋鑽114之間的速度差進行控制。過濾離心機的另一種實施方式如圖10所示，過濾離心機200的結構和操作與上面描述的過濾離心機40類似。因此，對過濾離心機200的詳細描述就不是必要的。相反，將會對過濾離心機40，200之間的改進詳細描述。圖10中的附圖標記將參考圖3-9中所示的CN 102448321 A
說明書
12/15頁
附圖標記。過濾離心機200包括外框202，內框或者籃204，大體上同軸設置於籃204中的輸送器206，大體上同軸安置在輸送器206中的多個管道線208。輸送器206可以像類似上面所述螺旋鑽210 —樣配置。一個改進是針對過濾離心機200中功能區的數量和/或類型。例如，且如下面更詳細的解釋，過濾離心機200可以包括預濃縮區212a，洗滌區212b，脫水區212c，和壓實區 212d。預濃縮區21 類似於前文所述，且管道線208、螺旋鑽210、籃204和沿管預富集區 21 的框202的配置和操作，在此不再說明。但是，洗滌區212b已得到改進。關於過濾離心機40，每個洗滌階段66b，66c，包括兩個漂洗/脫水循環，它們在過濾離心機的中軸90上隔開。如圖10所示，預濃縮區21 後，只有一個洗滌區212b。此外，不同於過濾離心機的軸線90的軸向上的一個或多個漂洗/脫水循環，螺旋鑽210包括多個噴嘴214，它們沿洗滌區212b軸向上和圓周方向上一致的隔開。這樣的布置使得洗滌水能夠一致均勻的注入到洗滌區212b。本質上講，洗滌區212b成為沒有相應脫水周期的漂洗周期。本領域普通的技術人員公知，由於對材料的離心力作用，液體(例如水、蛋白質、油等)將從籃204射出。但是，這發生在其中相對大量的洗滌水被引入的地方(通過噴嘴214)。與此相反，當沒有洗滌水或者相對少量的洗滌水引入時發生脫水。在操作中，洗滌水供給第一水管道線208b，以便通過其排放口進入大體上與洗滌區212b相聯繫的螺旋鑽210內的腔室216。腔室216的一側通過擋板168固定，另一側被通過圓錐形組件218固定。圓錐形組件218包括有空隙或者網狀的支撐組件220，從而能夠使得洗滌水流過。腔室216內的洗滌水通過噴嘴214注入環形空間134，以洗滌纖維並去除任意的與最初的預富集區21 之後纖維保持結合的蛋白質、油等料。在洗滌區212b，注入含有第一濃度的成分(如蛋白質)的洗滌水，然後從籃204的側壁82射出含有第二濃度的成分的洗滌水，第二濃度比第一濃度高。所述流體被排到一個或者多個料鬥222b，222c 中，並且流經它們各自的排水口 224b，2Mc。雖然兩個料鬥222b，222c可以與洗滌區21 相連，本領域普通技術人員公知，只有一個漏鬥可用於洗滌區212b。當洗滌區比較長時，在洗滌區中含有多個料鬥會有一定的好處。例如，對於逆流洗滌技術，使用多個料鬥可能更有效。本發明不應該只限於每個洗滌區有一個漏鬥，但本領域普通技術人員知道，料鬥的數量 (和/或車廂壁板64定義)根據特定的應用可以有所不同。在洗滌區的212b之後，螺旋鑽210的螺紋130將纖維沿著過濾離心機200移動到脫水區212c。脫水區212c設置成去除纖維中的洗滌水和任何額外的蛋白質、油等，但是， 幾乎沒有增加更多的洗滌水(如，沒有洗滌水通過噴嘴沿脫水區212c注入環形空間134)。 順著脫水區212c，水、蛋白質、油等通過籃204的篩選側壁82排入料鬥222d，而纖維卻留在了籃204中。因此，水在過濾材料中的含量可以在脫水區212c降低。在此實施方式中的另一個改進是過濾裝置200包括壓實區212d。對此，籃直徑Db 沿著相鄰的第二端的籃204可能會有所不同。例如，籃204可以包括與該籃的第二端78連接的第三籃部分226。第三籃部分2 可以包括大體上內心錐形或沿著從第一端74向第二端78方向的錐形的配置。在一種實施方式中，第三籃部分2 可以延伸為籃204長度的 10% -30%，並可以和過濾離心機200的壓實區212d長度基本上一致。通常認為，籃204沿著這部分的圓錐形狀，由於沿著該區域的截面積(以及相關的體積)的減少，因此本質上起到了壓縮過濾材料(如纖維)的作用。水、蛋白質、油等，通過壓實區212d的籃204的篩選側壁82進入料鬥222d並通過出口 2Md。此壓縮進一步降低了過濾材料中水的含量，從而產生從過濾離心機200生產的更乾燥的纖維。第三籃部分226的錐角可以根據具體應用和 /或其他因素進行選擇，例如，所需的濾餅厚度，或者纖維或隨著通過側壁82的水去除的成分的其他所需的方面。在一種實施方式中，作為過濾材料擠壓的結果，可以在壓實區212d中提供排出水的額外通路。對此，螺旋鑽210還可以具有設置成隔板228的側壁124，隔板的長度至少為壓實區域212d長度的一部分。通過這種方式，流體可以不僅通過籃204篩選側壁82，也沿著至少一部分的螺旋鑽210的側壁IM區域通過。如下面詳細討論的，液體通過篩板2 可以直接到達脫水區212c中的環形空間134。備選地，可通過其他手段將流體從螺旋鑽210 移走，如通過過濾離心機200第二端的排出導管。在更進一步的實施方式中，返回參考圖1，為了釋放澱粉、胚芽(油)、蛋白質、纖維等成分，將玉米進行了研磨加工。這種研磨加工，可以得到一定量的被研磨成相對的細顆粒物的某些特定的成分(例如，小於50微米左右)。例如，比較小的纖維，在行業內指細纖維， 通常由此產生。因此，一些比例較高的纖維沒有磨成非常小的顆粒，一些比例較小的纖維可以被磨成小顆粒。足夠小的組成顆粒可以仍然留在全酒糟副產品中。纖維大小小於過濾離心機篩子40，可以通過篩子進入到玉米幹磨過程中的後續步驟。對此，按照本發明的某一方面，在籃204中收集的纖維可以基本上作為細纖維過濾介質。更具體地，在第二端78附近的籃204中的纖維因此相對比較濃(例如，在約55%和約75%之間的水)，從而有效地形成了相對緊密的纖維網狀物，在本質上，它們共同形成了一個互相交錯的材料。在籃204中收集形成的互相交錯的纖維網狀物可以用來作為「過濾器」，用於分離獨立於液體介質中的細纖維。為此，可以認為纖維的網絡結構可以包括小的空隙或孔，它們比細纖維還要細小，因此能夠捕獲籃204已收集的纖維網絡內的細纖維。為了達到裝配過濾離心機200的目的，攜帶細纖維的漿狀物(例如，從預富集區 212a的輸出物)，可提供給第二水管道線208c，其出口是在腔230的內部，大體上與脫水區 212c相聯繫。腔室230的一側通過圓錐形組件固定，而另一端通過板232固定。螺旋鑽210 包括一個或多個能夠在環形空間134和腔室230之間提供流體連通的孔234。帶有細纖維的漿狀物從管道線208c流入腔室230，然後通過孔234流入環形空間134。由於籃204和/ 或螺旋鑽210的旋轉所施加的力量，攜帶有細纖維的液體介質流經已經收集在籃204中收集的交錯的纖維，流過籃204側壁82，排入料鬥222d。可以認為，料鬥222d中收集到的液體，其中的細纖維量顯著減少。此外，細纖維，可使用進行最初大片的過濾和纖維的洗滌相同的裝置從液體介質中過濾出來。這樣可以顯著的降低用於過濾細纖維的常規儀器成本和維修的費用。隨著細纖維從液體介質中分離，稀酒糟可轉移至玉米幹磨加工的進一步加工。對本領域技術人員來講，更多的優勢和修改是顯而易見的。例如，在此描述的過濾離心機40，200是大體上水平方向的，其他方向也是可以的，包括有大體上垂直方向的離心機。此外，離心機40，200可以是開放式系統或封閉運行的裝置。過濾離心機40，200也可以是專為加壓運行而設計。更進一步，過濾離心機40，200可連續運行或裝配為批處理模式操作。如圖3和10所示，過濾離心機40，200可以包括籃清洗系統192，包括例如分別各自沿外框42，202的上壁54A設置的多個噴嘴194。籃清洗系統192提供反衝洗用於清洗籃44， 204。此外，本領域普通技術人員公知，區的數量和類型可以依據具體的應用選擇。例如，和一種實施方式配合的過濾式離心機可以包括沒有任何洗滌區的預富集區。這種實施方式可以進一步包括脫水區，和/或壓實區，和/或空氣吹區。因此，區的數量和類型，可以根據某一個特定的應用程式加以選擇。進一步參考圖2，雖然描述了單一的過濾離心機40，應理解的是多個過濾離心機 40可以呈線性設置，用以將全酒糟副產品分離成不溶性固體物部分(纖維)和稀酒糟部分。 在另一種備選的實施方式中，可以預期的是過濾離心機40可以用標準的壓力篩，沉降式離心機，葉片式篩，或其他在工業中熟知的類似的設備替代，以將全酒糟副產品分離成不溶性固體部分和稀酒糟，接下來的步驟下文會進一步討論。這樣一個合適的壓力篩是俄亥俄州斯普林菲爾德公司所售的PS-Triple。這樣一個合適的沉降式離心機是NX-944HS，產自瑞典阿爾法，隆德拉瓦爾。而這樣一個合適的葉片式篩是FQ-PS32，產自俄亥俄州斯普林菲爾德的公司。如圖2進一步所示，將過濾離心機40的稀酒糟底層物通過管道輸送，和通過葉片狀篩34的底層物相混合。之後，如本領域中眾所周知的，稀酒糟部分可以有選擇地通過準壓力篩250處理，以幫助從稀酒糟部分中進一步分離細纖維。如上所述，大小小於過濾離心機40篩和/或可選葉片式篩34的纖維可以通過篩子進行玉米幹磨加工的後續步驟。在壓力篩250中，細纖維可以從稀酒糟分離出來，並可以通過管道返回到過濾離心機40，在那裡可以過濾出細纖維。舉一個示例，籃204(圖10)收集的纖維纏結的網狀物可以被用來作為 「過濾器」，以從液體介質中分出細纖維，接下來的步驟如下文所討論。合適的壓力篩250是俄亥俄州斯普林菲爾德公司出售的PS-Tirple。在另一種實施方式中，可選壓力篩250可用上文提到的標準的葉片式篩或沉降式離心機或其他設備取代，以幫助從稀酒糟分離細纖維部分。在可選壓力篩250後，如本領域公知，底層物或者剩餘的稀酒糟部分通過管道輸送並用噴嘴離心機252處理。噴嘴離心機252可以提供洗滌能力，以便將新鮮的水和稀酒糟提供給噴嘴離心機252。多餘的新鮮的水可以使稀酒糟的蛋白部分和水可溶性固體部分更容易地分離。較重的蛋白部分與水溶性固體部分分開，以底層物去除，而較輕的水可溶性固體部分，其中包括油，可以作為上層物去除。合適的噴嘴離心機252是俄亥俄州斯普林菲爾德公司出售的FQC-950。在另一種實施方式中，本領域公知的是，噴嘴離心機252可以用標準的氣旋裝置或其他類似設備替換，以將稀酒糟分離成底層物的蛋白部分和上層物的水溶性固體部分。合適的氣旋裝置是俄亥俄州斯普林菲爾德公司出售的RM-12-688。從噴嘴離心機252出來的底層物蛋白部分進一步經管道輸送，並用沉降式離心機 2M對蛋白部分脫水。沉降式離心機邪4是本領域公知的。合適的沉降式離心機邪4是瑞典阿爾法隆德拉瓦爾出售的NX-944HS。其他類似設備也是預期的。分離出的水部分或沉降式離心機254的濾物可循環回用，例如，返回到液化步驟16或發酵步驟20，以重新用於幹磨加工中。然後如本領域公知的，對脫水蛋白部分進行乾燥，如送到乾燥器256。在備選的實施方式中，如本領域公知的，脫水蛋白部分可以進行真空過濾或其他乾燥方法。最後幹蛋白產品即為高蛋白玉米粉，以幹基計算，含有至少40重量％的蛋白質，例如，可作為豬或雞飼料出售。在另一種實施方式中，以幹基計算，高蛋白玉米粉含有至少45重量％的蛋白質。 在另一種實施方式中，以幹基計算，高蛋白玉米粉含有至少50重量％的蛋白質。另外在另一種實施方式中，以幹基計算，含有至少60重量％的蛋白質。另外在另一種實施方式中，以幹基計算，含有至少約56重量％的蛋白質。由此產生的高蛋白玉米粉，在出售時每噸的價格遠高於DDGS或DWGS的價格。繼續參照附圖2，上層的水溶性固體部分，其中包括油以及礦物質和可溶性蛋白， 如本領域所公知，從噴嘴離心機252用管道輸送，並且將用三個蒸發器，260a，^Ob和^Oc 進行處理，開始從水溶性固體部分分離可溶性固體。^Oa-C蒸發器蒸發水溶性固體部分的液體部分。此後，如本領域所公知，水溶性固體部分可以通過管道輸送並用可選的回收油離心機261處理，以便可以從中移走油。合適的油回收離心機261是瑞典生產的阿爾法隆德拉瓦爾ORPX 617。作為示例，最終獲得的回收油產品約佔玉米中玉米油總重量40重量％到 60重量％。與標準的幹磨加工比較典型的油採收率，油回收離心機261可以達到更高的能力，這是因為用可選的回收油離心機261處理的水溶性固體部分包括更少的液體和更少的蛋白。水可溶性固體物部分的其餘部分可以通過管道運輸，並用另一套三個蒸發器 260d，^0e，260f，在那裡液體部分進一步從可溶性固體部分蒸發，最終產生可溶性固體部分。雖然水溶性固體部分是置於兩套三個蒸發器^K)a-c，260d-f，但是應當知道蒸發器的數量及組是可以改變的，即可以或多或少，這取決於特定的應用和所需的結果。如本領域所公知，由此產生的可溶性固體部分可以和不溶性固體部分，例如，從過濾離心機40收到的纖維混合，以提供帶可溶物的溼酒糟(DWGS)，這些可以通過乾燥機262 進一步乾燥，以提供帶可溶物的幹酒糟(DDGS)，這兩種都能售給肉牛和奶牛飼養場。在另一個示例中，可溶性固體物部分可以用來作為天然肥料。因此，在所述幹磨加工中，既不是DDGS也不是DWGS收到從蒸發器260典型的濃縮糖漿。然而這個典型的幹磨方法10的變化導致了 DDGS和DWGS中較低的粗蛋白質含量，這種下降是沒有實質內容的，尤其是，當生產的高蛋白玉米粉的經濟優勢被認識到時。而且， 儘管蛋白質含量較低，DDGS和DWGS仍可以出售給肉牛和奶牛飼養場，作為牛飼料。雖然本發明已通過各種實施方式加以說明，並且這些實施方式也給出了相當詳細地描述，申請人沒有意願將所附的權利要求的範圍限制到如此詳細。額外的優勢和改進對本領域技術人員是顯而易見的。因此，本發明的技術特徵較寬，不限於具體細節、有代表性的儀器和方法和具體的說明性的示例和描述。因此，這些細節可以會有偏差，但是沒有偏離本發明的實質內容和發明的實際構思。
權利要求
1.一種從全酒糟副產品中生產高蛋白玉米粉的方法，該方法包括在製造乙醇的玉米幹磨加工中，將全酒糟副產品分離為不溶性固體部分和稀酒糟部分；將稀酒糟部分分離為蛋白部分和水溶性固體部分； 將蛋白部分脫水；和乾燥脫水的蛋白部分，以得到高蛋白玉米粉，以幹基計算，該高蛋白玉米粉含有至少40重量％的蛋白。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，將全酒糟分離為不溶性固體部分和稀酒糟部分的操作包括用過濾離心機、沉降式離心機、壓力篩或葉片式篩處理全酒糟，以將全酒糟分離為所述固體部分和所述稀酒糟部分。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，用過濾離心機、沉降式離心機、壓力篩或葉片式篩處理全酒糟包括用過濾離心機處理全酒糟，以使全酒糟分離為所述不溶性固體部分和所述稀酒糟部分。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述過濾離心機包括 第一框，所述第一框具有至少一個壁，壁上形成有多個孔；傳送器，所述傳送器設置在第一框中，至少用於沿著傳送器移動不溶性固體部分；和至少一個管道線，所述管道線流體連通第一框的內部，用於向設備中供應包括所述不溶性固體部分的介質；其中，至少一個第一框和傳送器相對於中央軸線旋轉，以將所述介質送往至少一個壁， 以便從所述介質中過濾所述不溶性固體部分。
5.根據權利要求3所述的方法，其中，所述過濾離心機包括多個過濾離心機，以使全酒糟分離為所述不溶性固體部分和所述稀酒糟部分。
6.根據權利要求1所述的方法，該方法進一步包括在將全酒糟副產品分離成不溶性固體部分和稀酒糟部分後，並且在將稀酒糟部分分離為蛋白部分和水溶性固體部分之前， 從所述稀酒糟部分中分離細纖維。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，從稀酒糟部分分離細纖維的操作包括用沉降式離心機、壓力篩或葉片式篩處理稀酒糟部分，以使細纖維從稀酒糟部分分離出來。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，將稀酒糟部分分離為蛋白部分和水溶性固體部分的操作包括用噴嘴離心機或氣旋裝置處理稀酒糟，以將稀酒糟部分分離為蛋白部分和水溶性固體部分。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，用噴嘴離心機或氣旋裝置處理稀酒糟的操作包括用噴嘴離心機處理稀酒糟，以將稀酒糟部分分離為蛋白部分和水溶性固體部分。
10.根據權利要求1所述的方法，其中，將蛋白部分脫水的操作包括用沉降式離心機處理蛋白部分，以將蛋白部分脫水。
11.根據權利要求1所述的方法，該方法進一步包括從水溶性固體部分中分離可溶性固體，以提供可溶性固體部分。
12.根據權利要求11所述的方法，該方法進一步包括將可溶性固體部分和不溶性固體部分合併，以給蒸餾器提供帶可溶物的幹或者溼酒糟。
13.根據權利要求1所述的方法，該方法進一步包括從水溶性固體部分中分離油，以提供油部分。
14.根據權利要求1所述的方法，其中，以幹基計算，該高蛋白玉米粉含有至少50重量％的蛋白。
15.一種從全酒糟副產品中生產高蛋白玉米粉的方法，該方法包括在製造乙醇的玉米幹磨加工中，用過濾離心機、沉降式離心機、壓力篩或葉片式篩處理全酒糟副產品，以將全酒糟分離為不溶性固體部分和稀酒糟部分；用噴嘴離心機或氣旋裝置處理稀酒糟，以將稀酒糟部分分離為蛋白部分和水溶性固體部分；用沉降式離心機處理蛋白部分，以將蛋白部分脫水；和乾燥脫水的蛋白部分，以得到高蛋白玉米粉，以幹基計算，該高蛋白玉米粉含有至少40重量％的蛋白。
16.根據權利要求15所述的方法，其中，用過濾離心機、沉降式離心機、壓力篩或葉片式篩處理全酒糟副產品的操作包括用過濾離心機處理全酒糟，以將全酒糟分離為不溶性固體部分和稀酒糟部分。
17.根據權利要求16所述的方法，其中，所述過濾離心機包括 第一框，所述第一框具有至少一個外壁，外壁上形成有多個孔；傳送器，所述傳送器設置在第一框中，至少用於沿著傳送器移動不溶性固體部分；和至少一個管道線，所述管道線流體連通第一框的內部，用於向設備中供應包括不溶性固體部分的介質；其中，至少一個第一框和傳送器相對中央軸線旋轉，以將所述介質送往至少一個壁，以便從所述介質中過濾不溶性固體部分。
18.根據權利要求16所述的方法，其中，所述過濾離心機包括多個過濾離心機，以使全酒糟分離為不溶性固體部分和稀酒糟部分。
19.根據權利要求16所述的方法，其中，用噴嘴離心機或氣旋裝置處理稀酒糟的操作包括用噴嘴離心機處理稀酒糟，以將稀酒糟部分分離為蛋白部分和水溶性固體部分。
20.根據權利要求16所述的方法，該方法進一步包括在用過濾離心機處理全酒糟之前，用葉片式篩處理全酒糟，以有助於將全酒糟分離為不溶性固體部分和稀酒糟部分。
21.根據權利要求20所述的方法，其中，所述葉片式篩中包括孔徑不大於150微米的孔。
22.根據權利要求15所述的方法，該方法進一步包括在用過濾離心機、第一沉降式離心機、壓力篩或葉片式篩處理全酒糟副產品，以將全酒糟分離成不溶性固體部分和稀酒糟部分之後，並且在用噴嘴離心機或氣旋裝置處理稀酒糟，以將稀酒糟部分分離為蛋白部分和水溶性固體部分之前，用沉降式離心機、壓力篩或葉片式篩處理稀酒糟部分，以從稀酒糟部分中分離細纖維。
23.根據權利要求15所述的方法，該方法進一步包括從水溶性固體部分中分離可溶性固體，以提供可溶性固體部分。
24.根據權利要求23所述的方法，該方法進一步包括將可溶性固體部分和不溶性固體部分合併，以給蒸餾器提供帶可溶物的幹或者溼酒糟。
25.根據權利要求15所述的方法，該方法進一步包括用油回收離心機處理水溶性固體部分，從而從水溶性固體部分中分離油，以提供油部分。
26.根據權利要求15所述的方法，其中，以幹基計算，該高蛋白玉米粉含有至少50重量％的蛋白。
27.一種用於從在製造乙醇的玉米幹磨加工中產生的全酒糟副產品中生產高蛋白玉米粉的系統，該系統包括第一裝置，所述第一裝置選自過濾離心機、沉降式離心機、壓力篩或葉片式篩，用於將全酒糟分離為不溶性固體部分和稀酒糟部分；第二裝置，所述第二裝置選自噴嘴離心機或氣旋裝置，用於將稀酒糟部分分離為蛋白部分和水溶性固體部分；沉降式離心機，用於將蛋白部分脫水；和乾燥裝置，用於將脫水的蛋白部分乾燥，其中，所述系統從通過玉米幹磨加工產生的全酒糟副產品中生產高蛋白玉米粉，以幹基計算，所述高蛋白玉米粉含有至少40重量％的蛋白。
28.根據權利要求27所述的系統，其中，所述第一裝置為過濾離心機，所述過濾離心機包括第一框，所述第一框具有至少一個壁，壁上形成有多個孔；傳送器，所述傳送器設置在第一框中，至少用於沿著傳送器移動不溶性固體部分；和至少一個管道線，所述管道線流體連通第一框的內部，用於向設備中供應包括不溶性固體部分的介質，其中，至少一個第一框和傳送器相對中央軸線旋轉，以將所述介質送往至少一個壁，以便從所述介質中過濾出不溶性固體部分。
29.根據權利要求觀所述的系統，其中，所述第二裝置為噴嘴離心機。
30.根據權利要求觀所述的系統，該系統進一步包括葉片式篩，以有助於將全酒糟分離為不溶性固體部分和稀酒糟部分。
31.根據權利要求27所述的系統，該系統進一步包括蒸發器，所述蒸發器用於從水溶性固體部分中分離可溶性固體。
32.根據權利要求27所述的系統，該系統進一步包括第三裝置，所述第三裝置選自沉降式離心機、壓力篩或葉片式篩，用於從稀酒糟部分中分離細纖維。
33.根據權利要求27所述的系統，該系統進一步包括油回收離心機，用於從水溶性固體部分中分離油，以提供油部分。
34.根據權利要求27所述的系統，其中，所述乾燥裝置將脫水的蛋白部分乾燥，以提供高蛋白玉米粉，以幹基計算，該高蛋白玉米粉含有至少50重量％的蛋白。
全文摘要
本發明總體上涉及玉米的幹磨，更具體地，涉及一種從在製造乙醇的玉米幹磨加工中產生的全酒糟副產品中生產高蛋白玉米粉的方法及其系統。在一種實施方式中，從全酒糟副產品中生產高蛋白玉米粉的方法包括在製造乙醇的玉米幹磨加工中，將全酒糟副產品分離為不溶性固體部分和稀酒糟部分。將稀酒糟部分分離為蛋白部分和水溶性固體部分。接下來將蛋白部分脫水然後乾燥得到高蛋白玉米粉，以幹基計算，該高蛋白玉米粉含有至少40重量％的蛋白。
文檔編號A23K1/06GK102448321SQ200980159557
公開日2012年5月9日 申請日期2009年5月26日 優先權日2009年5月26日
發明者李介英 申請人:富祿德奎普有限公司