專利名稱：用于生產(chǎn)乙醇及共同產(chǎn)品的系統(tǒng)的制作方法
用于生產(chǎn)乙醇及共同產(chǎn)品的系統(tǒng)相關(guān)申請的交叉引用本申請要求以下各項申請的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，并通過引用將其并入本文(a)美國臨時申請序歹丨J 號 61/140，454，標題為 FORMING DRIED SOLID FROM A FERMENTATION PROCESS，提交于2008年12月23日；(b)美國臨時申請序列號61/161，342，標題為PROCESS FOR LOW ENERGY DRYING OF ETHAN0L FERMENTATION SOLIDS，提交于 2009 年 3 月 18 日；(c) 美國臨時申請序列號 61/161，622，標題為 PROCESS FOR LOW ENERGY DRYING OF ETHAN0L FERMENTATION SOLIDS，提交于2009年3月19日；(d)美國臨時申請序列號61/161，684， 標題為 LOW ENERGY DRYING OF ETHAN0L FERMENTATION SOLIDS WITH REDUCTION OF NON-FERMENTABLE INPUTS，提交于2009年3月19日；(e)美國臨時申請序列號61/162，097， 標題為 LOW ENERGY DRYING OF ETHAN0L FERMENTATION SOLIDS WITH MULTIPLE ETHAN0L FEEDS，提交于2009年3月20日；(f)美國臨時申請序列號61/168，331，標題為PROCESS FOR PRODUCING ETHAN0L，提交于2009年4月10日；(g)美國臨時申請序列號61/179，347，標題為PROCESS FOR PRODUCING ETHAN0L，提交于2009年3月18日；以及Qi)美國臨時申請序列號 61/179，348，提交于 PROCESS FOR PRODUCING ETHAN0L，提交于 2009 年 3 月 18 日。
背景技術(shù)：
乙醇可產(chǎn)自谷物基的原料(如玉米)、纖維素原料(如柳枝稷或玉米穗軸)或其他植物材料(如甘蔗)。在常規(guī)乙醇植物中，乙醇生產(chǎn)自玉米，其中對玉米粒進行加工以分離含淀粉材料 (例如，胚乳)和其他物質(zhì)(如纖維和胚芽)。然后用水漿化含淀粉材料并將其液化以促進糖化，其中淀粉轉(zhuǎn)化為糖(即，葡萄糖)，以及發(fā)酵，其中乙醇原體(ethanologenM即，酵母)將糖轉(zhuǎn)化為乙醇。發(fā)酵產(chǎn)品為發(fā)酵醪(beer)，其包含含有乙醇和水(以及其他物質(zhì)) 的液體組分和含有未發(fā)酵顆粒物(以及其他物質(zhì))的固體組分。根據(jù)一般用于常規(guī)乙醇植物的方法，含淀粉材料的液化是通過在處于或接近水的沸點的溫度下“蒸煮”漿液而完成的。根據(jù)一種(本申請受讓人開發(fā)并實施的)備選方法， 例如，如美國專利申請出版物號2005/0239181中描述的，生淀粉可不經(jīng)“蒸煮”或液化而轉(zhuǎn)化并發(fā)酵。在常規(guī)的乙醇植物中，將發(fā)酵產(chǎn)品的液體組分和固體組分傳送至蒸餾系統(tǒng)。蒸餾時，將發(fā)酵產(chǎn)品加工成乙醇和含有濕固體(即，基本上移除所有乙醇后的發(fā)酵醪固體組分) 的釜餾物以及其他物質(zhì)，其中濕固體形成能干燥成為干酒糟(DDG)并作為動物飼料產(chǎn)品出售的濕餅(wet cake) 0其他的共同產(chǎn)品，例如糖漿(以及糖漿中所含的油)也可回收自釜餾物。蒸餾時從發(fā)酵產(chǎn)品中移除的水可進行處理而重新用于植物。在常規(guī)的乙醇植物中，特定的植物操作在提高到超過室溫的溫度下進行，并伴隨著所產(chǎn)生的能量消耗。例如，含淀粉漿液的液化一般是用噴射式蒸煮鍋(使用天然氣作為燃料以使?jié){液的溫度提高到沸騰)完成的。蒸餾過程(提高的溫度下進行的另一項操作，熱量一般由來自現(xiàn)場鍋爐的蒸汽提供)中所用的能量的量是供應(yīng)至蒸餾系統(tǒng)的材料的體積/ 質(zhì)量以及其他因素的函數(shù)。濕固體干燥成干酒糟是一項這樣的操作，在其中一般會在由天然氣加熱的干燥機(如環(huán)形干燥機)中將水從固體移除，其會消耗的能量是作為要從固體移除的水的各項屬性(例如，熱容、汽化熱和沸點)的函數(shù)。提供這樣的用于生產(chǎn)乙醇的系統(tǒng)是具有優(yōu)勢的，所述系統(tǒng)促進用于植物的能量整體減少，例如通過減少供應(yīng)至蒸餾系統(tǒng)的濕固體的質(zhì)量。提供這樣的用于生產(chǎn)乙醇的系統(tǒng)還具有優(yōu)勢，所述系統(tǒng)減少用于干燥發(fā)酵產(chǎn)品中濕固體組分的能量的量。提供這樣的用于生產(chǎn)乙醇的系統(tǒng)具有進一步的優(yōu)勢，所述系統(tǒng)促進共同產(chǎn)品(包括提取自發(fā)酵產(chǎn)品的組分的生物產(chǎn)品和其他生物化學(xué)品)的回收。提供這樣的用于生產(chǎn)乙醇的系統(tǒng)具有進一步的優(yōu)勢，所示系統(tǒng)中發(fā)酵產(chǎn)品的固體組分可進行干燥并配制可用于動物飼料以及其他用途的膳食(meal)。發(fā)明概述本發(fā)明涉及用于在進行乙醇蒸餾的生物煉制中對發(fā)酵加工過程的發(fā)酵產(chǎn)品進行加工的系統(tǒng)和方法，發(fā)酵產(chǎn)品包含液體組分和固體組分，所述方法包括以下步驟(a)在發(fā)酵加工過程中生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品，(b)應(yīng)用來自固體組分的溶劑以改變固體組分的組成，其中固體組分包含相同或不同溶劑，以及(C)干燥固體組分，其中步驟(a)-(c)進行時無需升高發(fā)酵產(chǎn)品和固體組分的溫度到大約150°C以上的溫度。附1為生物煉制的一個示例性實施方式的加工過程流程圖。圖2為

圖1生物煉制的一個示例性實施方式的加工過程流程圖。圖3為圖1生物煉制的一個示例性實施方式的加工過程流程圖。圖4為圖1生物煉制的一個示例性實施方式的加工過程流程圖。圖5為圖1生物煉制的一個示例性實施方式的加工過程流程圖。圖6為生物煉制的一個示例性實施方式的方塊流程圖。圖7為生物煉制的一個示例性實施方式的方塊流程圖。圖8為生物煉制的一個示例性實施方式的方塊流程圖。圖9為生物煉制的一個示例性實施方式的方塊流程圖。圖10為生物煉制的一個示例性實施方式的方塊流程圖。圖11為生物煉制的一個示例性實施方式的方塊流程圖。圖12為生物煉制的一個示例性實施方式的方塊流程圖。圖13為固體洗滌加工過程的一個示例性實施方式的方塊流程圖。圖14為固體洗滌加工過程的一個示例性實施方式的方塊流程圖。圖15為用于干燥濕固體的能量對比濕固體的乙醇濃度的示例性圖示。圖16為固體洗滌加工過程的一個示例性實施方式的方塊流程圖。圖17為固體洗滌加工過程的一個示例性實施方式的方塊流程圖。圖18A和18B為能夠?qū)嵤┒嘀叵礈祀A段的洗滌加工過程的一個示例性實施方式的剖視圖。圖19-23為沿圖18A和18B的過濾帶在多個位置的剖視圖.圖M為乙醇洗滌加工過程的一個示例性實施方式的透視圖。圖25為固體洗滌加工過程的示例性實施方式的流程圖。圖沈為多重固體洗滌加工過程的示例性實施方式的流程圖。
圖27為分級加工過程的示例性實施方式的加工過程流程圖。圖觀為糖化加工過程的示例性實施方式的方塊流程圖。圖四為發(fā)酵加工過程的示例性實施方式的方塊流程圖。圖30說明了分離加工過程的示例性實施方式。發(fā)明詳述圖1為生物煉制10的一個示例性實施方式的加工過程流程圖。生物煉制10接收原料(以玉米12進行說明)，并加工原料以生產(chǎn)數(shù)種用于消費的有用產(chǎn)品，主要為乙醇。 盡管是以玉米12進行說明的，其他類型的原料如高粱、小麥、大麥、土豆、甘蔗、柳枝稷以及玉米穗軸可由生物煉制10進行加工。另外的入料(input)如酶、酵母、水和能量(例如，熱能)可加入原料以促進有用產(chǎn)品的生產(chǎn)。來自生物煉制10的有用產(chǎn)品可包括生物產(chǎn)品14， 如玉米油、玉米糖漿、麩皮、面粉、蛋白質(zhì)(例如，玉米蛋白)，以及其他合適的生物產(chǎn)品，乙醇16，以及動物飼料18 (表示為干酒糟(DDG))。乙醇16是生產(chǎn)自玉米12或其他淀粉基作物的醇類。乙醇16具有多種用途，尤其感興趣的是其與汽油混合用于機動車輛20的能力。乙醇16是相對燃燒清潔，高辛烷值的燃料，可在美國國內(nèi)生產(chǎn)自可再生資源，減少對國外能量來源的依賴。乙醇16還為將經(jīng)濟活力傳遞至原料生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)區(qū)域。乙醇混合物增加燃料的辛烷等級，降低有害礦物燃料排放，減少燃料成本并擴大汽油的總體供應(yīng)。圖2為為圖1生物煉制的一個示例性實施方式的加工過程流程圖?？蓪⒂衩?2 導(dǎo)入制備/分級過程對，其中可將玉米12的玉米粒分離成不可發(fā)酵固體(例如，胚芽和纖維)以及可發(fā)酵固體(例如，胚乳)。一旦胚乳已經(jīng)和不可發(fā)酵固體分離，可將胚乳研磨成研細的胚乳，其可導(dǎo)入糖化加工過程沈。胚乳的分離和研磨還可在合并的加工過程中進行。 糖化加工過程沈還可接收另外的入料(例如，熱、水，和酶)，并可在研細的胚乳內(nèi)將淀粉轉(zhuǎn)化為適合于發(fā)酵的糖。發(fā)酵漿液可從糖化加工過程沈?qū)氚l(fā)酵加工過程觀。發(fā)酵加工過程觀還可接收另外的入料(例如，酵母和酶)并可發(fā)酵發(fā)酵漿液內(nèi)的糖以在發(fā)酵漿液內(nèi)生產(chǎn)特定濃度的乙醇。發(fā)酵加工過程觀可生產(chǎn)特定量的二氧化碳(CO2) 以及其他氣體，這些氣體可通過使用洗滌器30或其他適合的設(shè)備進行加工。發(fā)酵加工過程觀的主要產(chǎn)品為發(fā)酵產(chǎn)品，顯示為發(fā)酵醪32，其包含液體組分和固體組分，且通常為乙醇、 水、糖漿、顆粒物和溶解固體的混合物。糖化加工過程26以及發(fā)酵加工過程觀可分開進行， 或根據(jù)特定實施方式組合為基本上合并的加工過程(例如，稱為同步糖化和發(fā)酵(SSF))。發(fā)酵醪32可導(dǎo)入固體加工系統(tǒng)34，其可用乙醇(或其他溶劑)洗滌發(fā)酵醪32。 圖2的固體加工系統(tǒng)34包括分離/洗滌加工過程36，分離加工過程38，以及脫溶加工過程 40。發(fā)酵醪32可通過分離/洗滌加工過程36分離成液體組分和固體組分。來自分離/洗滌加工過程36的液體組分可通過系列蒸餾系統(tǒng)42加工，其主要生產(chǎn)乙醇16。蒸餾系統(tǒng)42 可包括蒸餾預(yù)處理加工過程44，蒸餾加工過程46，以及脫水/過濾加工過程48。蒸餾預(yù)處理加工過程44可在蒸餾加工過程46生產(chǎn)乙醇之前從液體組分移除濕固體組分，這些組分可在脫水/過濾加工過程48中干燥以移除任何剩余的水49。脫水/過濾加工過程48可包括任何類型的脫水，如干燥。從蒸餾系統(tǒng)42中移除的水49可用作補充水，用作漿液水來源，或用作用于其他生物煉制10之內(nèi)或之外的加工過程的水來源。固體組分包含乙醇、水、糖漿、膳食、玉米蛋白、葉黃素、賴氨酸、多種蛋白質(zhì)(具有不同屬性和營養(yǎng)價值)、酵母、纖維，以及其他顆粒物和溶解固體。固體組分可通過固體加工系統(tǒng)34進行加工，其主要生產(chǎn)膳食18以及數(shù)種生物化學(xué)品，如玉米蛋白和葉黃素。來自蒸餾加工過程46和/或脫水/過濾加工過程48的乙醇16可用于分離/洗滌加工過程36 以用乙醇洗滌固體，增加固體組分的乙醇濃度并減少脫溶過程40中對固體組分脫溶以生產(chǎn)膳食18所需的能量。通過分離加工過程38和脫溶加工過程40移除的液體可導(dǎo)向分離 /洗滌加工過程36。圖3為圖1生物煉制10的一個示例性實施方式的加工過程流程圖。這些加工過程在整個發(fā)酵醪32的生產(chǎn)中基本類似于與圖2的加工過程。發(fā)酵醪32可導(dǎo)入分離加工過程50，其將發(fā)酵醪32分離成液體組分和固體組分。來自分離加工過程50的液體組分可通過蒸餾加工過程進行加工，在整個蒸餾系統(tǒng)42中進行操作以生產(chǎn)乙醇16。固體組分可導(dǎo)入洗滌加工過程52，其使用來自蒸餾加工過程46和/或脫水/過濾加工過程48的乙醇16洗滌固體組分。洗滌加工過程52移除的生物化學(xué)品可通過生物化學(xué)提取過程而提取。可將來自洗滌加工過程52的特定組分導(dǎo)入蒸餾系統(tǒng)42 (例如，蒸餾預(yù)處理加工過程44)。來自洗滌加工過程52的乙醇洗滌的固體可導(dǎo)入分離加工過程38，其中可在通過脫溶加工過程40移除乙醇(例如，溶劑)之前移除特定量的水和乙醇以生產(chǎn)膳食 18。通過分離加工過程38和脫溶加工過程40移除的液體可導(dǎo)向洗滌加工過程52。圖4為圖1生物煉制10的一個示例性實施方式的加工過程流程圖。這些加工過程在整個發(fā)酵醪32的生產(chǎn)中基本類似于圖2和3的加工過程。發(fā)酵醪32可導(dǎo)入蒸餾加工過程46，同時來自蒸餾加工過程46的乙醇導(dǎo)向脫水/過濾加工過程48，來自蒸餾加工過程 46的液體/固體混合物(例如，釜餾物)導(dǎo)向分離/洗滌加工過程36。分離/洗滌加工過程36可接收來自蒸餾加工過程46和/或脫水/過濾加工過程48的乙醇并使用乙醇洗滌來自蒸餾加工過程46液體/固體混合物(例如，釜餾物)，增加液體/固體混合物(例如， 釜餾物)的乙醇濃度。經(jīng)乙醇洗滌的液體/固體混合物(例如，釜餾物)可導(dǎo)入分離加工過程38，其中在通過脫溶加工過程40移除乙醇(例如，溶劑)之前移除特定量的水和乙醇以生產(chǎn)干酒糟(DDG) 54。通過分離加工過程38以及脫溶加工過程40移除的液體可通過分離/洗滌加工過程36回收回來。生物化學(xué)品和釜餾物可提取自分離/洗滌加工過程36。圖5為圖1生物煉制10的一個示例性實施方式的加工過程流程圖。這些加工過程在整個發(fā)酵醪32的生產(chǎn)中基本上類似于圖2-4的加工過程。發(fā)酵醪32可導(dǎo)入洗滌加工過程52，其可使用來自蒸餾加工過程46和/或脫水/過濾加工過程48的乙醇洗滌發(fā)酵醪 32。經(jīng)乙醇洗滌的發(fā)酵醪32可導(dǎo)入分離加工過程38，其中在通過脫溶加工過程40移除乙醇(例如，溶劑)之前移除特定量的水和乙醇以生產(chǎn)膳食18。通過分離加工過程38以及脫溶加工過程40移除的液體可通過洗滌加工過程52回收回來。來自洗滌加工過程52，分離加工過程38以及脫溶加工過程40的乙醇和水還可導(dǎo)入蒸餾系統(tǒng)42 (例如，蒸餾預(yù)處理系統(tǒng) 44)。圖6為生物煉制10的一個示例性實施方式的方塊流程圖?？墒紫葘⒂衩?2導(dǎo)入制備/分級加工過程M，在其中做好糖化和發(fā)酵的準備?？蓪⒂衩?2中的不可發(fā)酵固體與可發(fā)酵固體相分離(例如，分級)。玉米粒通常包含胚乳、胚芽，以及纖維。胚乳包含玉米粒中大部分可得的淀粉和蛋白質(zhì)，因此，發(fā)酵加工過程觀中使用玉米粒以產(chǎn)生乙醇。換言之，胚乳代表著玉米粒的可發(fā)酵固體；胚芽和纖維代表著不可發(fā)酵固體，后者可受到阻止而不進入發(fā)酵加工過程觀。胚乳構(gòu)成了玉米粒的大約80-85%，胚芽構(gòu)成了玉米粒的大約 10-15%，纖維構(gòu)成了玉米粒的大約5-10%，以上皆以質(zhì)量計算。不可發(fā)酵固體56可導(dǎo)入多個生物產(chǎn)品加工過程，這些加工過程可生成可用的生物產(chǎn)品14。不可發(fā)酵固體56可包括玉米12的胚芽和纖維，其可加工成生物產(chǎn)品如玉米油、 玉米糖漿、麩皮、面粉、以及蛋白質(zhì)(例如，玉米蛋白)。來自制備/分級加工過程M的可發(fā)酵固體58 (例如，玉米12的胚乳)可導(dǎo)入糖化/發(fā)酵加工過程60，其可包括糖化加工過程 26及發(fā)酵加工過程觀。糖化加工過程沈和發(fā)酵加工過程觀可分開進行(例如，在分開的階段)或可同時進行(例如，在合并的階段)。應(yīng)當(dāng)注意可發(fā)酵固體58可含有小部分的不可發(fā)酵組分(例如，胚芽和纖維)不預(yù)期用于發(fā)酵加工過程。制備/分級加工過程M可包括傳遞玉米12通過磨粉機，如錘磨機和棒磨機，以將可發(fā)酵固體58研磨成精細粉末(例如，面粉)，進一步促進糖化/發(fā)酵加工過程60?？砂l(fā)酵固體58 (例如，胚乳)包括高比例的適合于發(fā)酵成乙醇16的淀粉。糖化/發(fā)酵加工過程 60可包括糖化可發(fā)酵固體58以將可發(fā)酵固體58中的淀粉轉(zhuǎn)化成糖。糖化可發(fā)酵固體58 的加工過程包括將熱量，水，和酶加至可發(fā)酵固體58以生產(chǎn)發(fā)酵漿液。糖化/發(fā)酵加工過程60還可包括將酵母加至發(fā)酵漿液。酵母幫助發(fā)酵漿液內(nèi)的糖轉(zhuǎn)化為乙醇16以及二氧化碳?？蓪Πl(fā)酵漿液進行攪拌并將其冷卻直到乙醇16的濃度最大化。來自糖化/發(fā)酵加工過程60的出料(out put)可稱為發(fā)酵產(chǎn)品32，其通?？砂ㄒ掖?6，但也可包括特定量的水，以及糖漿、顆粒物，及溶解固體。發(fā)酵產(chǎn)品可通過分離加工過程50而分離成液體組分和固體組分，二者可在分別的加工途徑中加工。液體組分可包括液體62，其含有乙醇16，特定量的水和其他非醇液體， 以及精細固體，這些固體可從液體62中移除。蒸餾系統(tǒng)42可移除大部分的水，其他非醇液體，以及精細固體以生產(chǎn)乙醇16。離開蒸餾系統(tǒng)42的乙醇16可含有多種目標濃度的乙醇，如從大約95% (例如，190度(proof))-大約100% (例如，200度)?？蓪碜哉麴s系統(tǒng)42的釜餾物66 (例如，包含液體和濕固體)加工和/或組合成生物產(chǎn)品14 (例如，動物飼料、油、糖漿，以及其他生物化學(xué)品)。固體組分可包括濕固體64，其可包括特定量的乙醇、特定量的水、糖漿、顆粒物，以及溶解的固體。應(yīng)當(dāng)注意當(dāng)涉及“固體”時，固體可包括顆粒物和溶解的固體，其可與一定量的液體(例如，濕固體)相結(jié)合。固體加工系統(tǒng)34以及脫溶加工過程40可移除來自濕固體64的大部分水和乙醇以生產(chǎn)膳食18。固體加工系統(tǒng)34可包括用乙醇或具有所需的乙醇含量的液體洗滌濕固體64以降低濕固體64的沸點，比熱以及蒸發(fā)焓(熱)，減少干燥 (例如脫溶)濕固體64以生產(chǎn)膳食18所需的能量。乙醇可導(dǎo)向固體加工系統(tǒng)34。圖7為生物煉制10的一個示例性實施方式的方塊流程圖。這些加工過程在整個發(fā)酵醪32的生產(chǎn)中基本上類似于圖6的加工過程。發(fā)酵產(chǎn)品(表示為發(fā)酵醪3 可導(dǎo)入蒸餾系統(tǒng)42，其中發(fā)酵醪32經(jīng)蒸餾生產(chǎn)乙醇16。來自蒸餾系統(tǒng)42的釜餾物66可導(dǎo)入固體加工系統(tǒng)34 (例如，包括分離和洗滌)，其中釜餾物66可用來自蒸餾系統(tǒng)42和/或脫溶加工過程40的乙醇洗滌以增加釜餾物66的乙醇濃度，減少脫溶加工過程40移除釜餾物66 的液體以生產(chǎn)DDGM所需要能量的量。酒糟水可作為生物產(chǎn)品14從固體加工系統(tǒng)34中移除。圖8為生物煉制10的一個示例性實施方式的方塊流程圖。這些加工過程在整個發(fā)酵產(chǎn)品如發(fā)酵醪32所示的生產(chǎn)中基本上類似于圖6和圖7的加工過程。發(fā)酵醪32可通過分離加工過程50分離成液體組分(表示為包含液體6 和固體組分(表示為包含濕固體64)。乙醇16可通過蒸餾系統(tǒng)42回收自液體62 ；可將濕固體64導(dǎo)入固體加工系統(tǒng)34， 其中固體可以用乙醇之外的溶劑68(例如，己烷)洗滌。溶劑68可由固體加工系統(tǒng)34接收自溶劑調(diào)整加工過程70，后者可轉(zhuǎn)而接收來自固體加工系統(tǒng)34的廢余溶劑，形成溶劑68 通過固體加工系統(tǒng)；34的閉環(huán)循環(huán)。來自經(jīng)溶劑洗滌的濕固體64的溶劑可通過脫溶加工過程40移除以生產(chǎn)膳食18。溶劑調(diào)整加工過程70還可移除乙醇/水混合物71并將乙醇/ 水混合物71導(dǎo)向蒸餾系統(tǒng)42。溶劑調(diào)整加工過程70可進一步移除水72并從濕固體64提取共同產(chǎn)品74。圖9為生物煉制10的一個示例性實施方式的方塊流程圖。這些加工過程在整個發(fā)酵產(chǎn)品如發(fā)酵醪32所示的生產(chǎn)中基本上類似于圖6-8的加工過程。發(fā)酵醪32可導(dǎo)入蒸餾系統(tǒng)42，其中發(fā)酵醪32經(jīng)蒸餾生產(chǎn)乙醇16。來自蒸餾系統(tǒng)42的釜餾物66可導(dǎo)入固體加工系統(tǒng)34(例如，分離和洗滌)，其中釜餾物66可以用溶劑68(例如，己烷)洗滌。溶劑 68可由固體加工系統(tǒng)34接收自溶劑調(diào)整加工過程70，后者可轉(zhuǎn)而接收來自固體加工系統(tǒng) 34的廢余溶劑，形成溶劑68通過固體加工系統(tǒng)34的閉環(huán)循環(huán)。來自經(jīng)溶劑洗滌的濕固體 64的溶劑可通過脫溶加工過程40移除以生產(chǎn)DDG54。溶劑調(diào)整加工過程70可進一步移除水72并從釜餾物66提取共同產(chǎn)品74。酒糟水可作為生物產(chǎn)品14從固體加工系統(tǒng)34中移除。圖10為生物煉制10的一個示例性實施方式的方塊流程圖。生物煉制10開始于制備/分級加工過程對。其可包括制備加工過程76和/或分級加工過程78。制備/分級加工過程M制備玉米12用于在糖化加工過程沈和發(fā)酵加工過程觀中的糖化和發(fā)酵。制備加工過程76可包括清潔階段以移除可能存在于玉米中的雜質(zhì)，如莖稈、穗軸、石塊、沙礫、以及其他細小顆粒?？蓪碜郧鍧嵅襟E的清潔玉米導(dǎo)入水回火階段，其中以水選(water concentration)對玉米12進行一段時間的回火。在水回火階段，水滲入玉米12的胚芽和纖維，促進隨后胚芽和纖維從玉米12移除，以及增加胚芽和纖維對隨后步驟 (例如，進一步的分離)中物理破壞的抗性。然后來自制備加工過程76回火的全玉米12可導(dǎo)向分級加工過程78?？蓪⒂衩?12分級成不可發(fā)酵固體56 (例如，主要是胚芽和纖維)以及可發(fā)酵固體58 (例如，主要為胚乳)，同時研磨可發(fā)酵固體58以減少可發(fā)酵固體58的體積。生物煉制10的下游加工過程可能不要求玉米12分級成胚乳、胚芽和纖維。例如，分離加工過程50和固體加工系統(tǒng)34 不要求分級玉米12以產(chǎn)生有益的結(jié)果，盡管這種分級可增強益處。來自分級加工過程78的研細的胚乳可導(dǎo)向糖化加工過程沈，其中胚乳內(nèi)的淀粉可轉(zhuǎn)化為能由微生物體如酵母發(fā)酵的糖。轉(zhuǎn)化過程可通過加入大量另外的入料(如糖化酶組合物)糖化胚乳而完成，無需蒸煮胚乳。生物煉制10下游過程可能不要求在發(fā)酵加工過程觀之前糖化玉米12，盡管糖化加工過程沈可增強特定的益處和共同產(chǎn)品?？蓪⑻腔庸み^程沈的出料描述為發(fā)酵漿液，其可導(dǎo)入發(fā)酵加工過程觀，其中發(fā)酵漿液之內(nèi)的糖可發(fā)酵產(chǎn)生乙醇16?？蓪⒘硗獾娜肓?例如，微生物體如酵母)引入發(fā)酵加工過程觀以促進發(fā)酵。發(fā)酵加工過程觀的出料可包括發(fā)酵產(chǎn)品32，如乙醇、水、糖漿、微粒物質(zhì)(例如，纖維，胚芽，酵母，等等)，以及溶解的固體的混合物。
來自發(fā)酵加工過程觀的發(fā)酵產(chǎn)品32可導(dǎo)入分離加工過程50，其中發(fā)酵產(chǎn)品32分離為液體組分(例如，液體62)以及固體組分(例如，濕固體64)。用于分離加工過程50的設(shè)備種類繁多，可包括例如，離心機、傾析器、水力旋流器、沉淀池、以及壓濾機。液體62 (例如，水/乙醇混合物)以及濕固體64 (例如，濕固體)然后可導(dǎo)入分開的加工途徑。液體62可導(dǎo)入蒸餾系統(tǒng)42 ；濕固體64可經(jīng)由固體加工系統(tǒng)34進行加工。液體加工途徑的一種終產(chǎn)品為乙醇16 ；固體加工途徑的一種終產(chǎn)品為膳食18(可能有其他生物產(chǎn)品如生物化學(xué)品)?？蓪碜苑旨壖庸み^程50的液體62 (例如，水/乙醇混合物)首先導(dǎo)入蒸餾預(yù)處理系統(tǒng)44，其中制備液體62用于進一步蒸餾。蒸餾預(yù)處理加工過程44可包括在蒸餾之前對液體62進行加熱。蒸餾預(yù)處理加工過程44還可包括從液體62移除剩余的胚芽和纖維級分作為生物產(chǎn)品14。一旦液體62由蒸餾預(yù)處理加工過程44預(yù)處理后，可將預(yù)處理的液體62導(dǎo)入蒸餾加工過程46，其中水可從乙醇16移除。來自蒸餾加工過程46的乙醇16大約為190度(proof)(例如，大約95%的酒精)。來自蒸餾加工過程46的乙醇16可導(dǎo)入脫水/過濾加工過程48，其中乙醇16得到進一步干燥及過濾。來自脫水/過濾加工過程48 的乙醇16可為大約200度(例如，大約100%的酒精)。來自脫水/過濾加工過程48的乙醇16可出售用于燃料用途?？蓪碜苑蛛x加工過程50的濕固體64首先導(dǎo)入洗滌加工過程52，其中以多種濃度的乙醇16洗滌濕固體64以增加濕固體64中的乙醇濃度。然后可將濕固體64導(dǎo)入分離加工過程38以及脫溶加工過程40，其中濕固體64可去液化、分離以及脫溶以產(chǎn)生膳食18。 通過在洗滌加工過程52中增加濕固體64的乙醇濃度，濕固體的液體組分的沸點會降低，同樣降低的是其比熱以及蒸發(fā)焓(熱)，這樣減少了脫溶加工過程40中干燥(脫溶)濕固體所要求的能量。洗滌加工過程52和分離加工過程38可以是合并的或分離的，這樣每個經(jīng)由洗滌加工過程52和分離加工過程38的階段都漸進地增加濕固體中乙醇含量。來自分離加工過程38以及脫溶加工過程40的乙醇16可用于增加洗滌加工過程52中濕固體64的乙醇濃度。圖11為生物煉制10的一個示例性實施方式的方塊流程圖。這些加工過程在整個發(fā)酵加工過程觀中基本上類似于圖10的加工過程?？蓪碜园l(fā)酵加工過程觀的發(fā)酵產(chǎn)品32導(dǎo)入蒸餾系統(tǒng)42 (例如，蒸餾預(yù)處理加工過程44、蒸餾加工過程46以及脫水/過濾加工過程48)，其中發(fā)酵產(chǎn)品32經(jīng)蒸餾以生產(chǎn)乙醇16?？蓪碜哉麴s加工過程46的釜餾物66導(dǎo)入固體加工系統(tǒng)34，其中可以乙醇洗滌釜餾物66以增加釜餾物66的乙醇濃度，減少脫溶加工過程40從釜餾物66移除液體以生產(chǎn)DDG M所要求的能量的量。固體加工系統(tǒng)34可接收來自蒸餾加工過程46和/或脫水/過濾加工過程48的乙醇?？蓪碜匀ト軇┗^程40的一定量的乙醇導(dǎo)回加工系統(tǒng)34作進一步用途。提取加工過程79還可從固體加工系統(tǒng)34提取生物產(chǎn)品14。一些生物化學(xué)品可提取自固體加工系統(tǒng)34并導(dǎo)入蒸餾預(yù)處理44進行進一步加工。圖12為生物煉制10的一個示例性實施方式的方塊流程圖。這些加工過程在整個發(fā)酵加工過程觀中基本上類似于圖10-11的加工過程。來自發(fā)酵加工過程觀的發(fā)酵產(chǎn)品 32可由分離加工過程50分離為液體組分(顯示為包含液體62)以及固體組分(顯示為包含濕固體64)。液體62可由蒸餾系統(tǒng)42 (例如，蒸餾預(yù)處理加工過程44、蒸餾加工過程46以及脫水/過濾加工過程48)轉(zhuǎn)化為乙醇16 ；濕固體64可導(dǎo)入洗滌加工過程52，其中固體可以用乙醇以外的溶劑68(例如，己烷)洗滌。溶劑68可由洗滌加工過程52接收自溶劑調(diào)整加工過程70，后者可轉(zhuǎn)而接收來自洗滌加工過程52的廢余溶劑，形成溶劑68通過洗滌加工過程52的閉環(huán)循環(huán)。來自經(jīng)溶劑洗滌的濕固體64的溶劑可通過分離加工過程38和脫溶加工過程40移除以生產(chǎn)膳食18?？蓪⒁恍姆蛛x加工過程38和脫溶加工過程40移除的溶劑導(dǎo)向洗滌加工過程52用于進一步的用途。溶劑調(diào)整加工過程70還可移除乙醇/ 水混合物71并將乙醇/水混合物71導(dǎo)向蒸餾系統(tǒng)42 (例如，蒸餾預(yù)處理系統(tǒng)44)。溶劑調(diào)整加工過程70可進一步移除水72 ；提取加工過程79可提取共同產(chǎn)品74。預(yù)處理加工過程 44及洗滌加工過程52 二者都可促進可得自發(fā)酵產(chǎn)品32的生物產(chǎn)品14的回收。生物煉制10的各個加工過程可以是高度協(xié)同的，每個加工過程有助于其他加工過程的效率和其他益處。例如，通過在分級加工過程78中將原料分級及研磨成初步研細的胚乳，生物煉制10的下游加工過程可得到間接的增強。因為主要是可發(fā)酵的胚乳導(dǎo)向糖化加工過程沈，所以糖化加工過程沈只需要足以糖化胚乳的能量。在糖化加工過程沈或其他加工過程如蒸餾系統(tǒng)42的操作中，不可發(fā)酵固體(例如，胚芽和纖維)的加工不需要擴大能量需求。因為來自糖化加工過程沈的發(fā)酵漿液基本上由可發(fā)酵固體、水以及酶構(gòu)成， 所以發(fā)酵加工過程觀也通常會更有效率。通過在糖化加工過程沈中不經(jīng)蒸煮對研細的胚乳進行糖化，輸入研細的胚乳的熱量相比于傳統(tǒng)蒸煮加工過程更低。不經(jīng)“蒸煮”對研細的胚乳進行糖化(例如，使用“生淀粉”水解)可使得膳食18具有不同于經(jīng)常規(guī)生物煉制生產(chǎn)的DDG討的質(zhì)量。例如，膳食 18在蛋白價上，并且在氨基酸(例如，賴氨酸)以及具有不同屬性和質(zhì)地的生物化學(xué)品上高于一般的DDG54。在分離加工過程50中分離包含液體62的液體組分和包含濕固體64的固體組分會產(chǎn)生分離加工過程50下游的數(shù)種益處。因為濕固體64(例如，一定量的乙醇、一定量的水、糖漿、顆粒物以及溶解的固體)已經(jīng)基本上從液體62 (例如，水/乙醇混合物)中移除， 所以蒸餾加工過程46的蒸餾設(shè)備遇到來自濕固體64的污垢的可能性小很多，否則這些污垢會妨害蒸餾設(shè)備的性能，使之不那么有效率，以及/或需要清潔。蒸餾加工過程46的蒸餾設(shè)備在尺寸上較小，因為濕固體64這一附加質(zhì)量無需通過蒸餾設(shè)備進行加工。移除濕固體64也可使得蒸餾加工過程46的蒸餾設(shè)備比常規(guī)蒸餾設(shè)備要求更少的能量。生物煉制10的不同加工過程的組合使生物煉制10的整體能量減少，而且減少了生物煉制10的產(chǎn)品所接觸的溫度。濕固體64、釜餾物66、膳食18、以及DDGM全部可由生物煉制10可進行加工，而從不經(jīng)受大約150°C以上的溫度。已經(jīng)顯示維持溫度在150°C下會減少所得的膳食18或DDGM發(fā)生降解的可能性。所減少的降解可包括顏色轉(zhuǎn)變以及發(fā)酵加工過程觀下游殘余淀粉的顯著氧化。使用對所得的膳食18或DDG54的測定，例如中洗纖維(NDF)測定，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)維持生物煉制10內(nèi)的膳食18或DDGM經(jīng)受的溫度低于大約 150°C顯著減少了所得的膳食18或DDG54降解的可能性。使用這些相同的測定，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)維持生物煉制10內(nèi)的膳食18或DDGM經(jīng)受的溫度低于大約100°C可進一步減少所述膳食 18或DDG54降解的可能性。圖13和14為固體加工系統(tǒng)34的一個示例性實施方式的方塊流程圖和加工過程流程圖。濕固體組分80 (例如，濕固體64或釜餾物66)可用乙醇16洗滌以增加乙醇濃度，促進干燥所需要的能量的減少。濕固體組分80通常包含濕固體或濕的發(fā)酵醪固體。不管液體組分(例如，液體62)和固體組分(例如，濕固體64)是否已由分離加工過程50分離， 用乙醇洗滌可產(chǎn)生較低的干燥能耗。乙醇洗滌還可在濕固體離開蒸餾加工過程的情況下使用，如在現(xiàn)在的植物中。乙醇流16可引入濕固體組分80。乙醇流16可接收自蒸餾系統(tǒng)42或可接收自生物煉制10之內(nèi)或之外的其它來源。乙醇16的流可經(jīng)由乙醇供液管道82注入乙醇分配系統(tǒng)84，其在濕固體組分80上應(yīng)用(例如，噴灑、噴霧、滴注、沉積(cbposit)或澆灌)乙醇 16以增加濕固體組分80的乙醇濃度。盡管乙醇分配系統(tǒng)84在圖示中說明為一系列噴嘴， 也可使用其他應(yīng)用乙醇16的方式。例如，乙醇16可澆灌至固體組分80。濕固體組分80通常在應(yīng)用乙醇16時保持不受影響。一旦濕固體組分80已經(jīng)用乙醇16洗滌，則來自濕固體組分80的液體86(例如，水和乙醇的混合物)可由液體收集88收集，如水槽或收集盤。共同產(chǎn)品(例如，玉米蛋白和葉黃素)可提取自液體86，而由液體收集88收集的液體86可導(dǎo)入蒸餾系統(tǒng)42作進一步加工。用乙醇16洗滌的濕固體組分80可轉(zhuǎn)化為濕固體組分90，相對于起始的濕固體組分80其含有乙醇16對水的濃度增加。脫溶裝置40干燥(例如，脫溶)濕固體組分90 (例如，在乙醇洗滌后)所需要的能量比脫溶裝置40干燥(例如，脫溶)濕固體組分80 (例如， 在乙醇洗滌后)需要的能量少。脫溶/干燥濕固體組分90以產(chǎn)生膳食18所需要的能量的減少可能至少部分地由于濕固體組分90相比于濕固體組分80含有乙醇16對水的濃度增加這一事實。圖15為用于干燥濕固體的能量的示例性圖示92，所述能量與這些濕固體的液體部分中所存在的乙醇量相關(guān)。圖15的橫坐標代表存在于濕固體的液體部分中的乙醇體積， 以濕固體的總液體體積部分的百分比表示。圖15的縱坐標代表要干燥(例如，通過蒸發(fā)) 來自濕固體的所有液體要花費的能量的量。圖15中的圖示代表干燥液體部分內(nèi)的固體的能量的量隨濕固體的液體部分中乙醇濃度變化的關(guān)系。在常規(guī)干燥過程中，濕固體可不含有乙醇且可要求ε C1量的能量以從濕固體移除液體。通過加工濕固體以含有20%體積的乙醇，從濕固體移除液體所需要的能量的量會降低至ε 2(|，如圖15中所描述。隨乙醇濃度增加這種趨勢會繼續(xù)，如所見到的，當(dāng)乙醇濃度增加到90%體積時，移除液體部分所需要的能量的新量大幅減少至ε9(ι。當(dāng)液體是100%乙醇時，從濕固體移除液體所需要的能量的量可達到最少?；氐綀D13和14，增加濕固體組分90中的乙醇濃度降低了干燥濕固體組分90所需要的能量的量，至少部分地因為與乙醇相比，水具有相對高的沸點、熱容以及蒸發(fā)焓(熱)。 將水加熱至足以蒸發(fā)水的溫度要求相對高的能量的量；將乙醇加熱至足以蒸發(fā)乙醇的溫度要求相對低的能量的量。例如，乙醇的沸點為大氣壓下大約173° F;水的沸點為大氣壓下大約212° F。乙醇的熱容為大約0. 58BTU/lb-° F ；水的熱容為1. 0BTU/lb_° F。乙醇的蒸發(fā)焓(熱)為大約362BTU/lb ；水的蒸發(fā)焓(熱)為大約980BTU/lb。乙醇可以用較少的能量輸入進行加熱，在較低溫度下達到其沸點，并且一旦達到沸點，則以較少的能量輸入而蒸發(fā)。增加濕固體組分90中的乙醇濃度幫助降低脫溶裝置40干燥/脫溶濕固體組分90 所需要的能量的量。圖13和14包括一個的乙醇洗滌階段。圖16和17為固體加工系統(tǒng)34
12的示例性實施方式的方塊流程圖和加工過程流程圖，包含多重乙醇洗滌階段。分離加工過程50可以從表示為濕固體64的固體組分(例如，一定量的乙醇、一定量的水、糖漿、顆粒物以及溶解的固體)分離表示為液體62的液體組分(例如，水/乙醇混合物)。液體62可導(dǎo)入蒸餾加工過程46，其可生產(chǎn)乙醇16。來自蒸餾系統(tǒng)42的乙醇94可導(dǎo)入第一階段洗滌96，其還接收來自分離加工過程 50的濕固體64。用乙醇94洗滌來自分離加工過程50的濕固體64以增加濕固體64的乙醇濃度。應(yīng)當(dāng)注意的是在洗滌階段的討論中引用“乙醇”時，所使用的液體可能(在許多情況下會)為含有乙醇的液體，如水和乙醇的混合物。任何其他合適的溶劑(例如，己烷)也可使用。“洗滌”液體通常會比接受洗滌的濕固體具有更高濃度的乙醇(或其他液體)，這樣用乙醇(或其他溶劑)代替了濕固體中的水。配置第一階段洗滌96以混合濕固體64與乙醇94。來自第一階段洗滌96的經(jīng)乙醇洗滌的固體98可導(dǎo)入第一階段分離100，其從第一階段液體104分離第一階段固體102。 第一階段液體104可由水/乙醇混合物構(gòu)成，其可導(dǎo)回蒸餾系統(tǒng)42進行進一步加工。第一階段液體104從濕固體64中洗去一定量的水。來自第一階段分離100的第一階段固體102 出料會比輸入第一階段洗滌96的濕固體64具有更高的乙醇濃度。第二乙醇流106可導(dǎo)入第二階段洗滌108，其還接收來自第一階段分離100的第一階段固體102。來自第一階段分離100的第一階段固體102可用乙醇106洗滌以進一步增加第一階段固體102的乙醇濃度?？膳渲玫诙A段洗滌108以混合第一階段固體102與乙醇106。乙醇106可接收自蒸餾系統(tǒng)42或可接收自生物煉制10內(nèi)的其他加工過程。來自第二階段洗滌108的經(jīng)乙醇洗滌的固體110可導(dǎo)入第二階段分離112，其可從第二階段液體116分離第二階段固體114。第二階段液體116可由水/乙醇混合物構(gòu)成，其可導(dǎo)回第一階段洗滌96。第二階段液體116可補充或取代來自蒸餾系統(tǒng)42的乙醇94以洗滌第一階段洗滌96中的濕固體64。第二階段液體116從第一階段固體102中洗去一定量的水。來自第二階段分離112輸出的第二階段固體114會比輸入第二階段洗滌108的第一階段固體102具有更高的乙醇濃度?？芍貜?fù)多次乙醇洗滌循環(huán)(例如，洗滌和分離)。最后的乙醇118流可導(dǎo)入最終階段洗滌120，其還接收來自前階段分離器的前階段固體?？梢杂靡掖?18洗滌前階段固體以進一步增加前階段固體的乙醇濃度?？膳渲米罱K階段洗滌120以混合前階段固體與乙醇 118。乙醇118可接收自蒸餾系統(tǒng)42或可接收自生物煉制10之內(nèi)的其他加工過程。來自最終階段洗滌120的經(jīng)乙醇洗滌的固體122可導(dǎo)入最終階段分離124，其可從最終階段液體1 分離最終階段固體126。最終階段液體1 將由水/乙醇混合物構(gòu)成，其可導(dǎo)回前階段洗滌。最終階段液體1 可從前階段固體洗去一定量的水。來自最終階段分離1 輸出的最終階段固體126會比輸入最終階段洗滌120的前階段固體具有更高的乙醇濃度。然后最終階段固體1 可導(dǎo)入蒸發(fā)階段130，其中可從最終階段固體1 蒸發(fā)剩余液體，留下干燥或基本上干燥的干膳食18?；厥兆哉舭l(fā)階段130的乙醇蒸汽132可由冷凝器134冷凝并在最終階段乙醇洗滌循環(huán)中加入最終階段乙醇118，如線路136所顯示。為了影響來自蒸發(fā)階段130的乙醇蒸汽132的冷凝，可使用熱交換器以從任何可用的來源回收余熱，并將熱導(dǎo)入蒸發(fā)階段130。
圖17與圖16基本上類似，并說明了另外的洗滌階段。第三乙醇流138可導(dǎo)入第三階段洗滌140，其還從第二階段分離112接收第二階段固體114。來自第二階段分離112 的第二階段固體114可以用乙醇138洗滌以進一步增加第二階段固體114的乙醇濃度?？膳渲玫谌A段洗滌140以混合第二階段固體114與乙醇138。乙醇138可接收自蒸餾系統(tǒng) 42或可接收自生物煉制10之內(nèi)的其他加工過程。來自第三階段洗滌140的經(jīng)乙醇洗滌的固體142可導(dǎo)入第三階段分離144，其可從第三階段液體148分離第三階段固體146。第三階段液體148可由水/乙醇混合物構(gòu)成， 其可導(dǎo)回第二階段洗滌108。第三階段液體148可補充或取代來自蒸餾系統(tǒng)42的乙醇106 以洗滌第二階段洗滌108中的第一階段固體102。第三階段液體148從第二階段固體114 洗去一定量的水。來自第三階段分離144輸出的第三階段固體146會比輸入第三階段洗滌 140的第二階段固體114具有更高的乙醇濃度。以第四乙醇流150繼續(xù)進行此加工過程，其中倒數(shù)第二階段洗滌152使用第四乙醇流150以產(chǎn)生乙醇洗滌固體154，其可由倒數(shù)第二階段分離156而分離。與其他洗滌階段類似，來自倒數(shù)第二階段分離156的固體158可導(dǎo)入最終階段洗滌120 ；來自倒數(shù)第二階段分離156的液體可導(dǎo)入之前洗滌階段?？芍貜?fù)多次圖16和17的乙醇洗滌階段以使?jié)窆腆w含有低濃度的水及高濃度的乙醇?？蛇x擇乙醇洗滌階段的次數(shù)以在干燥之前所得的濕固體中達到具體的乙醇濃度。干燥前所得的濕固體的濃度可以選擇性地調(diào)整。在每個乙醇洗滌階段，洗滌物接收一些量的乙醇洗滌液，其含有的乙醇濃度高于濕固體中存在的濃度。對于每個乙醇洗滌階段，水/乙醇混合物可接收自隨后的乙醇洗滌階段作為乙醇洗滌來源。來自隨后乙醇洗滌階段的水/乙醇混合物可適合于之前的乙醇洗滌階段，因為來自隨后乙醇洗滌階段的水/乙醇混合物通?？珊斜戎耙掖枷礈祀A段的濕固體更多的乙醇。使用來自隨后乙醇洗滌階段的乙醇使得帶入起始乙醇洗滌階段的這一相同的乙醇流94可反復(fù)使用直到最終乙醇洗滌階段。如果使用了足夠的乙醇洗滌階段，所得濕固體的組合物將具有的乙醇濃度大約等于起始乙醇洗滌階段所使用的乙醇的濃度。在多重乙醇洗滌階段之后，所得的的最終階段固體126含有的液體組分具有比來自分離加工過程50的濕固體64更高的乙醇濃度。在特定實施方式中，乙醇流118可以為唯一使用的乙醇流；乙醇流94、106、138和150可用作補充乙醇，以選擇性地控制其他洗滌階段的乙醇濃度，或可省去?；氐綀D15，為了最小化干燥膳食18的能量，所得的最終階段固體1 的乙醇濃度可處于或高于水和乙醇的恒沸比(例如，A點)，其為乙醇對水大約96%。在處于或高于恒沸比的濃度水平時，濕固體中的乙醇會以與濕固體中剩余水基本上相同的速率蒸發(fā)，留下膳食18，同時使用最少量的能量用于干燥。在低于恒沸比的乙醇對水的比率下，干燥濕固體的效率低于比率等于或高于恒沸比時。此加工過程可使?jié)窆腆w的乙醇含量達到濃度線上任何一點并為干燥帶來隨后種種益處。在試圖達到一定益處時，會使?jié)窆腆w的乙醇濃度高于恒沸比?，F(xiàn)在回到圖16和17，蒸發(fā)階段130可采用干燥機用于干燥所得的最終階段固體 126，另外稱為濕餅。干燥加工過程可使膳食18處于恰好足夠高以從膳食18中蒸發(fā)乙醇蒸氣132的溫度。當(dāng)暴露于高溫下時，膳食18可改變及變色。通過使用低能耗干燥過程限制最終階段固體126經(jīng)受的溫度，可基本上減少蒸發(fā)階段130中改變膳食18的可能性。因為最終階段固體126可在比傳統(tǒng)加工過程低很多的溫度下并需要更少能量輸入而干燥，所以在蒸發(fā)階段130中可能不需要大體積的空氣。因為較低體積的空氣可用于蒸發(fā)階段130進行低能耗干燥，所以所得乙醇蒸汽132中液體濃度可能相對較高。乙醇蒸汽132還可在生物煉制10內(nèi)冷凝和重新利用，減少來自生物煉制10的排放。因為用于蒸發(fā)階段130的水可重新循環(huán)，起始注入生物煉制10糖化(如果使用了)和發(fā)酵加工過程的水中有更多可送回至蒸餾系統(tǒng)42，其中可將其捕獲(capture)并重新利用，顯著減少了生物煉制10的總體水消耗。圖16和17的具體設(shè)備僅僅為示意性的。其他具體設(shè)備和加工過程可用于實施多重乙醇洗滌階段以增加濕固體中乙醇濃度以用于減少干燥濕固體所需要的能量的目的。固體加工的每個階段(包括洗滌/分離加工過程中的步驟)可在單一裝置或(例如，如圖16-18中表示的)在相同類型的或包括不同類型裝置(例如，濾帶系統(tǒng)、分離器、離心機、傾析器等等)的分開的裝置上進行；加工固體組分的不同階段可在相同或不同/分開的裝置上進行。在加工濕固體(例如，濕餅)時，附加于洗滌/分離加工過程的操作，包括諸如浸泡、重新混合、漿化或固體組分的其他加工的操作可以以多種順序，在洗滌和分離操作之前、之中或者之后進行。根據(jù)一個示例性實施方式，至少固體加工的一部分可在濾帶系統(tǒng)(filter belt system)上進行，顯示為包括濾帶162 (見，例如，圖18-24)。濾帶系統(tǒng)可包括一條或多條帶 (例如，用于傳輸材料)，其中一些可由過濾介質(zhì)(例如，以允許材料在帶上及穿過帶過濾)， 用于向(從)系統(tǒng)中裝(卸)材料的散裝搬運系統(tǒng)，控制器，以及其他儀器組成。過濾帶系統(tǒng)可分為不同階段或小室(其中一些配置在壓力差下操作，如真空或正壓下)。根據(jù)其他實施方式，系統(tǒng)的其他組合可用于固體組分的固體加工(例如，濕固體或濕餅)。圖18A和18B為乙醇洗滌加工過程160的一個示例性實施方式的剖視圖，其能夠?qū)嵤┒嘀氐囊掖枷礈祀A段。乙醇洗滌加工過程160包含一種設(shè)備，顯示為由一對滑輪164、 166傳輸?shù)倪^濾帶162?；?64、166配置成以順時針的方式旋動，如箭頭168所顯示的， 使得過濾帶162以從左到右的方向從滑輪164的頂部向滑輪166的頂部運動，如箭頭170 所顯示，以及以從右到左的方向從滑輪166的底部向滑輪164的底部運動，如箭頭172所顯示。過濾帶162以及滑輪164、166的具體相對運動可在不同具體實施中有所變化?？蓪窆腆w64加載至過濾帶162的頂部，且可以從左到右的方向運動。過濾帶 162左側(cè)端可稱為上游端；過濾帶162右側(cè)端可稱為下游端。乙醇洗滌加工過程160采用了逆流乙醇洗滌加工過程。乙醇可通過乙醇洗滌加工過程160從過濾帶162的下游端向過濾帶162的上游端流動。用于乙醇洗滌加工過程160的乙醇通常以與濕固體64流動相反的方向流動。用于乙醇洗滌加工過程160的乙醇可備選地以與濕固體64流動相同的方向流動。可將乙醇引入乙醇洗滌加工過程160向過濾帶162下游端?？赏ㄟ^在第一下游收集容器176上的乙醇分配系統(tǒng)84將第一乙醇流174應(yīng)用于(例如，澆灌、噴灑至或沉積至)濕固體64。水和乙醇的混合物可由引力和/或真空吸引(drawn)穿過過濾帶162進入收集容器176，或，穿過過濾帶162并進入收集容器176的水和乙醇的混合物流可由過濾帶 162之上的正壓差而得到促進。然后來自收集容器176的水/乙醇混合物178可與第二乙醇流180組合，同時可通過在第二下游收集容器182 (其在收集容器176的上游)上的乙醇分配系統(tǒng)84將組合應(yīng)用于(例如，澆灌、噴灑至或沉積至)濕固體64。第一乙醇流174可具有比第二乙醇流180更高、更低或基本上相似的乙醇濃度。在其他實施方式中，第二乙醇流180可不與來自收集容器176的水/乙醇混合物178組合，而是只有水/乙醇混合物178 可應(yīng)用至濕固體64。水和乙醇的混合物可由引力和/或真空吸引穿過過濾帶162進入收集容器182，或穿過過濾帶162并進入收集容器182的水和乙醇的混合物流可由過濾帶162 之上的正壓差而得到促進。然后來自收集容器182的水/乙醇混合物184可通過在第三下游收集容器186(其在收集容器182的上游)上的乙醇分配系統(tǒng)84應(yīng)用于(例如，澆灌、噴灑至或沉積至)濕固體64。來自收集容器186的水/乙醇混合物188可導(dǎo)向其他上游的乙醇分配系統(tǒng)84。最終，可通過在第一上游收集容器192上的乙醇分配系統(tǒng)84將水/乙醇混合物190應(yīng)用于 (例如，澆灌、噴灑至或沉積至)濕固體64。來自收集容器192的水/乙醇混合物194可導(dǎo)回蒸餾系統(tǒng)42以重新捕獲一些乙醇。收集容器192上游的第二上游收集容器196可收集水/乙醇混合物198，后者可導(dǎo)回蒸餾系統(tǒng)42以重新捕獲一些乙醇。收集容器176下游的最終下游收集容器200可收集水/乙醇混合物200，后者亦可導(dǎo)回蒸餾系統(tǒng)42以重新捕獲一些乙醇。收集容器200還可充當(dāng)蒸發(fā)階段，最后剩余的水/乙醇混合物202可移除或與來自收集容器176的水/乙醇混合物178結(jié)合。分開的干燥加工過程，如圖16和17的蒸發(fā)階段130及/或圖13和14的脫溶裝置40也可用于乙醇洗滌加工過程160下游?？稍谘刂^濾帶162的多個位置將或多或少的純乙醇應(yīng)用于洗滌濕固體。這樣的濃度，結(jié)合洗滌液的流速以及過濾帶162的速度，可用作控制乙醇取代濕固體中水的速率。這些因素可調(diào)節(jié)各個洗滌階段乙醇含量的相對差異，以及即將最終干燥時的最終乙醇含量。圖19-23是沿著圖18A和18B的過濾帶162的多個位置的剖視圖。例如，圖19是圖18A和18B的過濾帶162在位于濕固體64置于過濾帶162的位置上游(在圖18A和18B 中由箭頭204顯示)的剖視圖。盡管可以采用任何過濾帶技術(shù)，過濾帶162可具有基本上為有孔或多孔的結(jié)構(gòu)以使過濾帶162上濕固體64的液體組分可吸引穿過過濾帶162，或穿過過濾帶162的水和乙醇混合物流可由過濾帶162上的正壓差而得到促進。過濾帶162還可包括收集盤206，其可促進穿過過濾帶162而收集的水/乙醇混合物的收集。收集盤206 可包括收集208，水/乙醇混合物可通過后者收集入收集容器。圖20為圖18A和18B的過濾帶162在位于濕固體64置于過濾帶162的位置(由圖18A和18B的箭頭210顯示)處的剖視圖。過濾帶162下的真空或引力可將水/乙醇混合物212從濕固體64引至收集盤 206上并引入收集容器196中，如箭頭214所顯示的。圖21為圖18A和18B的過濾帶162 在位于乙醇分配系統(tǒng)84上游(由箭頭216顯示)處的剖視圖。在過濾帶162的這個點上， 濕固體64會含有一定濃度的乙醇。圖22A為圖18A和18B的過濾帶162在位于接近乙醇分配系統(tǒng)84的位置(由箭頭218顯示)的剖視圖。在這個點，乙醇由乙醇分配系統(tǒng)84引入濕固體64，將濕固體64轉(zhuǎn)化成液體220 (例如，水/乙醇混合物)和固體222的混合物。 過濾帶162下的真空或引力可將水/乙醇混合物212從濕固體64引至收集盤206上并引入收集容器中，如箭頭214所顯示的。圖22B為圖18A和18B的過濾帶162在位于接近乙醇分配系統(tǒng)84的位置(由箭頭218顯示)的剖視圖。壓力室223可用于生成過濾帶162頂部和底部的壓差。可在壓力室223內(nèi)部應(yīng)用壓力以通過有效促進乙醇流過濕固體64而促進洗滌。過濾帶162的位置218下游的濕固體64會比過濾帶162的位置218上游的濕固體64具有更高的乙醇濃度。圖23為圖18A和18B的過濾帶162在位于接近收集容器200 的位置(由箭頭2M顯示)的剖視圖。收集容器200可用作蒸發(fā)階段。經(jīng)加熱的氣體226 可應(yīng)用于過濾帶162上的濕固體64。過濾帶162下的真空或引力會將經(jīng)加熱的氣體2 穿過濕固體64引出，乙醇蒸汽2 可收集并進一步加工以回收乙醇和其他乙醇蒸汽2 中存在的所需要的組分。圖M為乙醇洗滌加工過程160的另一個示例性實施方式的透視圖?？蓪窆腆w 64置于過濾帶162上一個上游的位置，同時在過濾帶162下游位置排出膳食18。起始收集容器196可收集水/乙醇混合物198而不加洗滌，后者可導(dǎo)回蒸餾預(yù)處理加工過程44。第一乙醇流174可應(yīng)用于在收集容器176上的濕固體64。水和乙醇的混合物可由引力和/或真空吸引穿過過濾帶162進入收集容器176，或水和乙醇的混合物穿過過濾帶162并進入收集容器176的流可由過濾帶162之上正壓差而得到促進。來自收集容器176的水/乙醇混合物可導(dǎo)入第一調(diào)整加工過程230，其可過濾并調(diào)整水/乙醇混合物。乙醇/水混合物的一部分可導(dǎo)入共同產(chǎn)品加工，如箭頭232所示；來自調(diào)整加工過程230的經(jīng)過濾的/經(jīng)調(diào)整的乙醇可應(yīng)用于在收集容器182上的濕固體64。水和乙醇的混合物可由引力和/或真空吸引穿過過濾帶162進入收集容器182，或水和乙醇的混合物穿過過濾帶162并進入收集容器182的流可由過濾帶162之上正壓差而得到促進。來自收集容器182的水/乙醇混合物可導(dǎo)入第二調(diào)整加工過程234，其可過濾并調(diào)整水/乙醇混合物。乙醇/水混合物的一部分可導(dǎo)入共同產(chǎn)品加工，如箭頭236所示；來自調(diào)整加工過程234的經(jīng)過濾的/經(jīng)調(diào)整的乙醇可在之前上游收集容器上部應(yīng)用于濕固體 64。最終，水和乙醇的混合物可由引力和/或真空吸引穿過過濾帶162進入收集容器192， 或水和乙醇的混合物穿過過濾帶162并進入收集容器192的流可由過濾帶162之上正壓差而得到促進。來自收集容器192的水/乙醇混合物194可導(dǎo)向蒸餾預(yù)處理加工過程44。在特定實施方式中，包含過濾帶的裝置可包括兩種或多種這樣的帶。例如，第一條帶可用于第一階段用乙醇(或其他溶劑)進行的洗滌，而進一步的過濾帶可用于隨后的階段。以這些帶傳輸?shù)牟牧峡稍诩庸み^程進行時從一條帶轉(zhuǎn)移至另一條。一些實施方式可包括過濾帶之間的中間裝置，如用于與溶劑或溶劑混合物生成漿液的混合機，離心機或其他用于進行一定程度除濕的分離器，等等。過濾帶自身可以為任何合適的類型，包括一些設(shè)置，其中半滲透性帶用作底物用以接收固體組分，以及具有多重帶層的裝置，支撐結(jié)構(gòu)，等寸。圖25為固體加工系統(tǒng)34的一個示例性實施方式的流程圖?？蛇M行分離加工過程 50以從固體組分(顯示為濕固體64，例如，一定量的乙醇、一定量的水、糖漿、微粒物質(zhì)和溶解的固體)分離液體組分(顯示為液體62，例如，水/乙醇混合物)。然后可將濕固體64 用乙醇洗滌(例如，洗滌加工過程52)。例如，可將溶劑(例如，乙醇)加入濕固體64，如方塊238中顯示。一旦乙醇已經(jīng)加入濕固體64，則可將濕固體64分離以從濕固體64移除水和乙醇的混合物(例如，分離加工過程38)。濕固體64會比洗滌加工過程52和分離加工過程38之前含有更高濃度的乙醇。然后可將濕固體64脫溶以從濕固體64移除剩余液體以生產(chǎn)膳食18 (例如，脫溶加工過程40)。在分離加工過程38和脫溶加工過程40中每個過程，均可捕獲液體和蒸汽，如方塊240顯示的。所述液體和蒸汽可蒸餾并用作洗滌加工過程 52的乙醇來源，如方塊242所顯示的。所述液體和蒸汽可由洗滌加工過程52重新使用。
圖沈為多重固體加工系統(tǒng)34階段的一個示例性實施方式的流程圖。可進行分離加工過程50以從固體組分(顯示為濕固體64，例如，一定量的乙醇、一定量的水、糖漿、微粒物質(zhì)和溶解的固體)分離液體組分(顯示為液體62，例如，水/乙醇混合物)。然后可將濕固體64用乙醇洗滌(例如，洗滌加工過程52)。一旦乙醇已經(jīng)加入濕固體64，則可將濕固體64分離以從濕固體64移除水和乙醇的混合物(例如，分離加工過程38)。濕固體64會比洗滌加工過程52和分離加工過程38之前含有更高濃度的乙醇。隨后的乙醇洗滌階段可用于在脫溶加工過程40之前進一步增加濕固體64的乙醇濃度。例如，濕固體64可用濃縮的乙醇再次洗滌(例如，洗滌加工過程52)。例如，可將溶劑(例如，乙醇)再次加入濕固體 64，如方塊238所顯示。一旦乙醇已經(jīng)再次加入濕固體64，可再次分離濕固體64以從濕固體64中移除水和乙醇的混合物(例如，分離加工過程38)。濕固體64可比洗滌加工過程 52和分離加工過程38之前含有甚至更高濃度的乙醇。然后可對濕固體64脫溶以從濕固體 64移除剩余液體而生產(chǎn)膳食18 (例如，脫溶加工過程40)。在分離加工過程38和脫溶加工過程40中每個過程，均可捕獲液體和蒸汽，如方塊240顯示的。所述液體和蒸汽可重蒸餾并用于生物煉制10之內(nèi)和/或之外的其他加工過程，如方塊242所顯示的。所述液體和蒸汽可由之前的洗滌加工過程52重新使用。固體加工系統(tǒng)34上游的多種加工過程也可產(chǎn)生顯著的實質(zhì)益處。例如，圖27為分級加工過程78的一個示例性實施方式的加工過程流程圖。示例性加工過程在美國專利申請公布號2005/0233030，美國專利申請公布號2007/0037^7，美國專利申請公布號 2007/0178567,以及美國專利申請公布號2007/0202214中描述，其中每項都通過引用而并入?？稍谄鹗紩r將玉米12加工成單個玉米粒M4，其可在分級加工過程78內(nèi)分級。每個玉米粒244可由胚乳M6、纖維M8、胚芽250以及尖端252組成。胚乳246包含玉米粒244 中絕大多數(shù)的可用淀粉和蛋白質(zhì)且用于發(fā)酵加工過程28以生成乙醇16。胚乳246代表著玉米粒M4的可發(fā)酵固體58 ；胚乳和纖維代表著玉米粒244的不可發(fā)酵固體56，后者可受到阻止而不進入發(fā)酵加工過程28。胚乳246包含玉米粒244的大約80-85% (以質(zhì)量計)， 胚芽250包含玉米粒M4的大約10-15% (以質(zhì)量計)，纖維248包含玉米粒M4的大約 5-10% (以質(zhì)量計)。分級加工過程78制備玉米粒244用于糖化加工過程沈和發(fā)酵加工過程28中的糖化和發(fā)酵。分級加工過程78減弱(reduce)玉米粒M4以使玉米粒244之內(nèi)的淀粉和蛋白質(zhì)更容易地用于糖化和發(fā)酵。例如，玉米粒244可首先分級成其組分部分，如胚芽250、纖維對8以及胚乳對6?；鼗鸬娜衩卓勺⑷氤跫壏蛛x階段254，其將玉米粒244基本上分離成胚乳250、纖維M8以及胚芽246這些組分(例如，級分)。初級分離階段邪4還可分離出纖維例如，麩皮)以及面粉(例如，包含胚乳M6的研細粉末)，且可將玉米粒M4 的剩余組分導(dǎo)入次級分離階段256。來自初級分離階段254的纖維248可經(jīng)由次級淀粉回收加工過程而加工。次級回收加工過程可包括研磨階段、分離階段以及機械纖維粉化階段。 研磨階段可使用棒磨機、錘磨機、軋制機或其他合適的研磨技術(shù)。次級分離階段256可進一步從胚乳246移除胚芽250。來自次級分離階段256的胚芽250可經(jīng)過次級精煉(或純化)加工過程，其可包括研磨階段和分離階段。研磨階段可使用軋制機。來自次級精煉加工過程的粗磨粉(例如，胚乳M6)可在發(fā)酵前傳至機械裝置，如錘磨機，用于減少其尺寸。
將玉米粒244分級以從胚芽250以及纖維M8 (例如，不可發(fā)酵固體)分離胚乳例如，可發(fā)酵固體)可為分級加工過程78的下游加工過程提供數(shù)種益處。例如，在糖
化加工過程沈中主要使用胚乳246可加強糖化加工過程沈的效率，因為不可發(fā)酵固體56 通常不參與糖化加工過程26。來自糖化加工過程沈的發(fā)酵漿液主要包括胚乳M6、水以及酶這一事實也可使得發(fā)酵加工過程觀更有效率，因為不可發(fā)酵固體56通常不參與發(fā)酵加工過程觀。通過在發(fā)酵前分級玉米粒M4，可增加蛋白質(zhì)(例如，玉米蛋白)水平。例如，在發(fā)酵加工過程觀前移除胚芽250和纖維248可濃縮傳遞至發(fā)酵加工過程觀的發(fā)酵漿液中的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)通常在玉米粒244中的胚乳246中得到分離，對富含蛋白質(zhì)的胚乳246的分級使得來自發(fā)酵加工過程觀的殘留物中蛋白質(zhì)得到濃縮。來自次級分離階段256的胚乳246可導(dǎo)入研磨過程，其中可對胚乳246進行研磨并減少其顆粒大小以制備磨碎的胚乳用于糖化加工過程26以及發(fā)酵加工過程觀。胚乳 246可使用任何合適的方法進行破碎，包括研磨，以使得胚乳246之內(nèi)的淀粉更容易用于糖化加工過程沈和發(fā)酵加工過程觀。用于研磨胚乳M6的具體設(shè)備包括例如，球磨機、軋制機、錘磨機或任何其他類型的磨粉機，其能夠研磨胚乳246達到顆粒大小減少的目的。乳化技術(shù)、聲波脈沖、旋轉(zhuǎn)脈動(rotary pulsation)及其他減小顆粒大小的方法的利用均可用于增加胚乳246的表面積，同時也提高使該液化后介質(zhì)流動的效率，(例如，黏度降低)。磨碎的胚乳246可稱為“生淀粉”或者包括"生淀粉"。研磨胚乳246暴露出胚乳246更多的表面積且可促進糖化加工過程沈以及發(fā)酵加工過程觀。來自分級加工過程78的胚乳246可導(dǎo)入糖化加工過程沈，其中磨碎的胚乳246之內(nèi)的淀粉可轉(zhuǎn)化為可在發(fā)酵加工過程觀中發(fā)酵的糖。圖觀為糖化加工過程沈的一個示例性實施方式的方塊流程圖。胚乳246可在反應(yīng)罐258中與糖化酶組合物沈0，水沈2以及熱量264組合以促進轉(zhuǎn)化。糖化酶組合物260可包括淀粉酶，如α淀粉酶(例如，酸性真菌淀粉酶)。糖化酶組合物260還可包括葡糖淀粉酶。糖化酶組合物260還可包括酸性真菌淀粉酶用于水解磨碎的胚乳Μ6內(nèi)部的生淀粉。術(shù)語“糖化”指的是將磨碎的胚乳Μ6內(nèi)部的淀粉轉(zhuǎn)化成為較小的多糖最終成為單糖，例如葡萄糖的加工過程。常規(guī)的糖化方法通過液化糊化淀粉來生成水解為葡萄糖的可溶的糊精化底物?？刹唤?jīng)蒸煮而進行糖化加工過程26。短語“不經(jīng)蒸煮”通常指的是將淀粉轉(zhuǎn)化為糖而不進行磨碎的胚乳246內(nèi)的淀粉糊化和糊精化的熱處理的加工過程?！安唤?jīng)蒸煮”(例如，“生淀粉”過程)指的是維持溫度在磨碎的胚乳Μ6的淀粉糊化溫度以下從而從粗的天然不可溶淀粉到可溶性葡萄糖直接發(fā)生糖化作用而繞過常規(guī)的淀粉糊化條件。淀粉糊化溫度一般在57-93°C范圍內(nèi)，依賴于淀粉來源和多聚物類型。糖化加工過程沈可在大約25-40°C的溫度范圍內(nèi)進行。示例性過程在美國專利申請公布號2004/0234649，美國專利申請公布號2005/0233030，美國專利申請公布號2005/0239181，美國專利申請公布號 2007/0037267，美國專利申請公布號2007/0178567，美國專利申請公布號2007/0196907， 以及美國專利申請公布號2007/0202214中描述，其中每項都通過引用而并入。糖化加工過程沈可包括將磨碎的胚乳246與液體(例如，水沈幻混合，這可形成漿液或懸液，以及向漿液中加入糖化酶組合物260。糖化酶組合物260的加入可在磨碎的胚乳246和水262混合之前或混合時發(fā)生。糖化加工過程沈以相比于使用蒸煮的常規(guī)糖化方法更快的速率將生淀粉或天然淀粉轉(zhuǎn)化為糖。磨碎的胚乳246對水沈2的百分比相比于使用蒸煮的常規(guī)糖化方法可能更高，因為，不像常規(guī)過程，不經(jīng)蒸煮的對磨碎的胚乳M6的糖化不包括增加黏度的糊化作用。糖化加工過程沈可使用合適于糖化磨碎的胚乳246之內(nèi)的淀粉以不經(jīng)蒸煮生產(chǎn)可發(fā)酵糖的任何酶來源。糖化酶組合物260可包括淀粉酶，如α淀粉酶(例如，酸性真菌淀粉酶)或葡糖淀粉酶?？赏ㄟ^添加例如，氨、硫酸、磷酸或加工過程用水(例如，釜餾物或渦流(backset)、蒸發(fā)器冷凝液(餾出液)、側(cè)線汽提塔下殘液(bottom))而調(diào)節(jié)糖化加工過程沈的起始PH。糖化加工過程沈可不蒸煮磨碎的胚乳而轉(zhuǎn)化胚乳246之內(nèi)的淀粉以生產(chǎn)可發(fā)酵糖的能力可提供數(shù)種實質(zhì)益處。例如，生物煉制10最終生產(chǎn)的膳食18 —般具有更高的質(zhì)量，因為磨碎的胚乳246沒有經(jīng)過蒸煮。與傳統(tǒng)DDGM相比，生物煉制10生產(chǎn)的膳食18包括提高的水平的蛋白質(zhì)。與傳統(tǒng)DDGM相比，生物煉制10生產(chǎn)的膳食18也包括提高水平的B族維生素、維生素C、維生素E、葉酸、氨基酸(例如，賴氨酸)和/或維生素A。生物煉制10生產(chǎn)的膳食18還可具有提高的物理特征，如結(jié)塊或凝結(jié)降低以及流動能力增加。糖化加工過程沈的發(fā)酵漿液266可導(dǎo)入發(fā)酵加工過程28，其中發(fā)酵漿液266 之內(nèi)的糖可經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生乙醇16。圖四為發(fā)酵加工過程觀一個示例性實施方式的方塊流程圖。示例性加工過程在美國專利申請公布號2004/0234649，美國專利申請公布號 2005/0233030，美國專利申請公布號2005/0239181，美國專利申請公布號2007/0037267， 美國專利申請公布號2007/0178567，美國專利申請公布號2007/0196907，和美國專利申請公布號2007/0202214中描述，其中每項都通過引用而并入。發(fā)酵漿液266可在發(fā)酵罐沈8 中與酶270以及酵母272組合以促進發(fā)酵。通過在適合酵母272生長以及乙醇16生產(chǎn)的條件下將酵母272與發(fā)酵漿液266混合而促進發(fā)酵加工過程觀。發(fā)酵漿液266含有已經(jīng)由淀粉不經(jīng)蒸煮轉(zhuǎn)化而來的糖。272中的任何酵母可用作發(fā)酵加工過程觀中的酵母種子?？蛇x擇酵母272以在高溫和高乙醇水平存在下提供快速生長以及發(fā)酵速率。選擇所使用的酵母種子的量以在適合的時間內(nèi)(例如，少于72或144小時)有效地生產(chǎn)商業(yè)上顯著量的乙醇16?？赏ㄟ^任何多種已知用于將酵母272加入發(fā)酵加工過程的方法向發(fā)酵漿液266加入酵母272。酵母種子可作為干拌物，或通過調(diào)整/增殖而加入。酵母種子還可作為單一接種物而加入。發(fā)酵加工過程觀可作為連續(xù)過程或分批過程而進行。作為連續(xù)過程，可使來自糖化加工過程沈的發(fā)酵漿液266移動(例如，泵送)通過一系列容器(例如，槽)以為發(fā)酵加工過程觀提供足夠的持續(xù)時間。發(fā)酵加工過程觀還可包括多階段式的容器。例如，來自糖化加工過程沈的發(fā)酵漿液266可注入到第一容器階段的頂部，部分發(fā)酵的漿液從第一容器階段底部引出，可注入第二容器階段頂部，并且部分發(fā)酵的漿液從第二容器階段底部引出，可注入第三容器階段頂部。作為分批過程，發(fā)酵漿液266可導(dǎo)入容器，在其中可在容器變空之前完成發(fā)酵循環(huán)。發(fā)酵加工過程觀的出料可包括顯示為發(fā)酵醪32的發(fā)酵產(chǎn)品。乙醇16可回收自發(fā)酵醪32中的液體，膳食18可回收自發(fā)酵醪32中的固體，其他多種共同產(chǎn)品(例如，蛋白質(zhì)和玉米糖漿)可分離自發(fā)酵醪32。發(fā)酵加工過程觀可生產(chǎn)相對大量的二氧化碳(CO2)以及其他氣體。可在生物煉制10安裝一個系統(tǒng)以捕獲、重新使用和/或相反地丟棄(例如，通過封存)這些氣體。發(fā)酵產(chǎn)品32 (例如，發(fā)酵醪)可通過分離加工過程50分離成液體組分(例如，液體6 和固體組分(例如，濕固體64)。圖30說明了分離加工過程50的示例性實施方式。 液體62可導(dǎo)入蒸餾系統(tǒng)42，其中可生產(chǎn)乙醇16。通過主要將液體62導(dǎo)向蒸餾系統(tǒng)42，蒸餾系統(tǒng)42的裝置會對結(jié)垢較少易感，結(jié)垢通常由發(fā)酵的發(fā)酵醪直接蒸餾時存在的固體引起，如在常規(guī)方法中。因為液體62具有實質(zhì)上更少的固體，結(jié)垢的發(fā)生實質(zhì)上減少了。由于對結(jié)垢的易感性的減少，復(fù)雜的抗結(jié)垢條規(guī)可不需要，減少了蒸餾系統(tǒng)42的復(fù)雜度和花費。因為液體62基本上無固體組分，應(yīng)用于蒸餾系統(tǒng)42的熱能可只必須加熱液體62中溶解的最少的固體，相比于常規(guī)蒸餾系統(tǒng)減少了蒸餾系統(tǒng)42的熱能需求，常規(guī)蒸餾系統(tǒng)必須加熱發(fā)酵的發(fā)酵醪的固體和液體組分二者。濕固體64可導(dǎo)入固體加工系統(tǒng)34，其中乙醇(或其他溶劑)可加入濕固體64以降低濕固體64的沸點、熱容和蒸發(fā)焓(熱)。來自分離加工過程50的濕固體64的乙醇濃度通常由發(fā)酵加工過程觀確定，一般可能落入以體積計的10-20%范圍內(nèi)，盡管也可以使用高于或低于這個范圍的乙醇濃度。相當(dāng)大部分的水從發(fā)酵醪32移除作為液體62，并且， 同樣地，與分離加工過程50上游的發(fā)酵醪32相比，濕固體64的沸點、熱容，和蒸發(fā)焓(熱) 會在分離加工過程50下游有減少。相比于常規(guī)的去液化/干燥系統(tǒng)，干燥/脫溶濕固體 64(即，具有較低沸點、熱容和蒸發(fā)焓(熱))所需要的能量的量實質(zhì)上減少了，常規(guī)系統(tǒng)必須去液化并干燥含有更高濃度水的釜餾物(即，具有較高沸點、熱容和蒸發(fā)焓(熱))。通過在蒸餾系統(tǒng)42之前，從發(fā)酵醪32的固體組分(例如，濕固體64)分離液體組分(例如，液體62)，可顯示乙醇的良好物理性質(zhì)(尤其是乙醇的低沸點，低比熱低蒸發(fā)晗 (熱))從而從濕固體64蒸發(fā)液態(tài)物質(zhì)，生產(chǎn)膳食18。與干燥已經(jīng)在蒸餾系統(tǒng)中加工過并含有很少甚至不含乙醇的釜餾物不同，含有乙醇的濕固體64可使用與常規(guī)方法相比更低量的能量進行干燥。分離加工過程50可通過任何合適的分離方式進行，包括但不限于，盤式離心機274、沉降式離心機276、水力旋流器278、沉降槽280或壓濾機觀2。確實，可以使用任何類型的能夠分離液體62和濕固體64的分離器。生物煉制10生產(chǎn)的膳食18還可重新配制入原料成為所需要的組合物而使產(chǎn)品差異化用于多種市場。例如，一些蛋白質(zhì)以及任何提取的生物化學(xué)品或其他生物產(chǎn)品可重新應(yīng)用于所得的膳食以配制成所需要的終產(chǎn)品。可選擇性地調(diào)整蛋白質(zhì)和其他氨基酸的水平。例如，蛋白質(zhì)、脂肪、糖漿、油、葉黃素、賴氨酸、玉米蛋白以及其他生物產(chǎn)品和生物化學(xué)品可選擇性地與膳食組合。根據(jù)優(yōu)選的實施方式，膳食的加工可在避免膳食自身降解的溫度下進行。在加工(整個植物)的所有階段使用這種降低的溫度產(chǎn)生了比傳統(tǒng)DDG(即，產(chǎn)生于采用了“蒸煮的”液化的過程)具有不同質(zhì)量的膳食。例如，據(jù)相信，維持加工溫度低于約150°C會生產(chǎn)出與傳統(tǒng)加工的DDG十分不同的產(chǎn)品，甚至更低的溫度，量級為100°C (或甚至更低，為93°C，180° F，或130° F)尤其有助于生成獨特的膳食。根據(jù)加工過程，膳食可稱為“玉米粉”(尤其是當(dāng)玉米為原料時)，“蒸餾粉”、“蒸餾干粉”、“干燥蒸餾粉”、“含蛋白粉”以及“玉米蒸餾粉”，以及其他。當(dāng)固體組分要經(jīng)歷蒸餾加工過程時，所得的產(chǎn)品更不同，多少會更類似于傳統(tǒng)DDG，盡管仍然實現(xiàn)了加工的特定益處， 如生物煉制中能量利用的減少。膳食還可進一步轉(zhuǎn)化用于具體的產(chǎn)品類別和市場。例如，膳食可進行機械壓制或擠壓成小丸，其被設(shè)計成可以包裝、運輸并具有持久性及可消化性。這些加工可很好地適合于生產(chǎn)動物飼料?？稍谶@項產(chǎn)品類別之內(nèi)，制備大量的不同種類，包括具有不同的配料、蛋白質(zhì)質(zhì)量、添加劑、大小以及設(shè)計意圖。***雖然只有特定的本發(fā)明特征和實施方式已經(jīng)有所敘述和描述，但是本發(fā)明技術(shù)人員可想到很多修飾和改變(例如，大小、尺寸規(guī)格、結(jié)構(gòu)、形狀及多種元素的比例、參數(shù)值 (例如，溫度、壓力，等等)、安裝布置、材料用途、顏色、定向，等等)而沒有實質(zhì)上地背離權(quán)利要求中列舉的主題及的新穎教導(dǎo)和益處。任何過程或方法步驟的次序或序列可根據(jù)備選的實施方式變化或重新排序。因此，要理解的是附加的權(quán)利要求意欲覆蓋所有這些落入本發(fā)明真正精神的修飾和改變。進一步地，在試圖提供示例性實施方式的簡明描述時，一個實際實施的所有特征可能沒有描述(即，那些與目前所預(yù)期的施行本發(fā)明的最好模式不相關(guān)的，或那些不能夠施行所需要的發(fā)明的)。應(yīng)當(dāng)理解的是在任何這種實際實施的發(fā)展中，如在任何工程或設(shè)計項目中應(yīng)用，可以做出眾多實施的具體決定。這樣的發(fā)展工作可能復(fù)雜且耗費時間，但是對于一般技術(shù)人員其仍然是設(shè)計、加工和制造的一種例行擔(dān)保，具有本公開的益處，并無需過度的實驗。
權(quán)利要求
1.用于在生物煉制中對發(fā)酵加工過程的發(fā)酵產(chǎn)品進行加工的方法，其進行乙醇蒸餾， 發(fā)酵產(chǎn)品包含液體組分和固體組分，所述方法包括以下步驟(a)在發(fā)酵加工過程中生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品；(b)應(yīng)用來自固體組分的溶劑以改變固體組分的組成，其中固體組分包含相同或不同溶劑；以及(c)干燥固體組分；其中步驟(a)-(c)進行時無需提高發(fā)酵產(chǎn)品和固體組分的溫度到約150°C以上的溫度。
2.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)-(c)進行時無需提高發(fā)酵產(chǎn)品和固體組分的溫度到約180° F以上的溫度。
3.權(quán)利要求2的方法，其中(a)-(c)進行時無需提高發(fā)酵產(chǎn)品和固體組分的溫度到約 130° F以上的溫度。
4.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)-(c)進行時無需提高發(fā)酵產(chǎn)品和固體組分的溫度到會導(dǎo)致干燥的固體產(chǎn)品降解的溫度。
5.權(quán)利要求4的方法，其中步驟(a)-(c)進行時無需提高發(fā)酵產(chǎn)品和固體組分的溫度到約100°C以上的溫度。
6.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)包含將玉米破碎為破碎的玉米原料，糖化破碎的玉米原料同時維持破碎的玉米原料在低于淀粉糊化溫度的溫度，并發(fā)酵和糖化玉米原料以獲得發(fā)酵產(chǎn)品。
7.權(quán)利要求6的方法，其中步驟(a)進行時無需提高玉米、破碎的玉米原料以及糖化的玉米原料的溫度到約150°C以上的溫度。
8.權(quán)利要求7的方法，其中步驟(a)進行時無需提高玉米、破碎的玉米原料以及糖化的玉米原料的溫度到約93°C以上的溫度。
9.權(quán)利要求8的方法，其中步驟(a)進行時無需提高玉米、破碎的玉米原料以及糖化的玉米原料的溫度到約80°C以上的溫度。
10.權(quán)利要求1的方法，其中固體組分包含衍生自玉米的蛋白質(zhì)。
11.權(quán)利要求10的方法，其包括在干燥前從固體組分移除一部分固體組分生物產(chǎn)品。
12.權(quán)利要求11的方法，其中固體組分包含膳食。
13.權(quán)利要求1的方法，其中溶劑包含己烷。
14.權(quán)利要求1的方法，其中溶劑包含乙醇。
15.權(quán)利要求14的方法，其中固體組分包含水分內(nèi)容物，其包含乙醇組分和水組分，其中通過降低水組分改變固體組分的組成。
16.權(quán)利要求15的方法，其中通過降低乙醇組分改變固體組分的組成。
17.權(quán)利要求15的方法，其包擴收集來自固體組分的液體和/或氣體，以及增加收集自固體組分的液體和/或氣體的乙醇含量以獲得更高乙醇含量的液體，其中高乙醇含量液體應(yīng)用于固體組分。
18.權(quán)利要求17的方法，其中通過向固體組分應(yīng)用正壓、真空壓以及加熱中至少一種， 而從固體組分收集液體和/或氣體。
19.權(quán)利要求15的方法，其包擴至少兩次進行步驟(b)以驅(qū)使水分內(nèi)容物的組分達到水/乙醇共沸點。
20.權(quán)利要求19的方法，其中停止進行步驟(b)，并且固體組分在達到水/乙醇共沸點之前得到干燥。
21.權(quán)利要求15的方法，其包擴進行步驟(b)直到達到或超過水/乙醇共沸點。
22.權(quán)利要求21的方法，其包擴進行步驟(b)直到水分內(nèi)容物基本上全部為乙醇。
23.權(quán)利要求17的方法，其中乙醇是通過蒸餾發(fā)酵產(chǎn)品的液體組分生產(chǎn)的。
24.權(quán)利要求1的方法，其中固體組分包含乙醇和含有來自固體組分的乙醇的溶劑。
25.在生物煉制中對發(fā)酵加工過程的發(fā)酵產(chǎn)品進行加工的方法，其進行乙醇的蒸餾，所述發(fā)酵產(chǎn)品含有液體組分和固體組分，所述方法包含以下步驟(a)在發(fā)酵加工過程中生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品，其中固體組分包含溶劑；以及(b)干燥固體組分；其中步驟(a)和(b)進行時無需提高發(fā)酵產(chǎn)品和固體組分的溫度到約150°C以上的溫度。
26.由權(quán)利要求1的方法生產(chǎn)的干燥固體產(chǎn)品。
全文摘要
提供了用于乙醇和共同產(chǎn)品生產(chǎn)的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)促進了總體上的能量使用的減少，例如，通過減少供應(yīng)至蒸餾系統(tǒng)的濕固體質(zhì)量。所述系統(tǒng)還減少了用于干燥發(fā)酵產(chǎn)品的濕固體組分的能量的量，例如，增加濕固體的乙醇含量。所述系統(tǒng)還促進了包括提取自發(fā)酵產(chǎn)品組分的生物產(chǎn)品和其他生物化學(xué)品的共同產(chǎn)品的回收。發(fā)酵產(chǎn)品的固體組分可干燥并組成可以用于動物飼料以及其他用途的膳食。
文檔編號C12P21/00GK102307485SQ200980156091
公開日2012年1月4日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者S·G·雷德福 申請人:波伊特研究股份有限公司