BR102019004535A2

BR102019004535A2 - Sistema e método para produzir fluxo de açúcar usando filtração por membrana

Info

Publication number: BR102019004535A2
Application number: BR102019004535-3A
Authority: BR
Inventors: Neal Jakel; Albert Pollmeier
Original assignee: Fluid Quip Process Technologies, Llc
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2019-10-01
Also published as: US20210324489A1; US11053557B2; EP4310169A3; BR102019004535B1; US20190284649A1; EP3539393A1; US20230272494A1; CA3036661A1; EP4310169A2; AR114449A1

Abstract

sistema e método para produzir fluxo de açúcar usando filtração por membrana trata-se de um sistema e método de trituração a seco aprimorados para produzir um fluxo de açúcar a partir de grãos ou fontes e/ou resíduos de carboidrato similares, tal como para a produção de biocombustível, usando filtração por membrana. em particular, um fluxo de açúcar/carboidrato, que inclui um equivalente de dextrose (de) desejado, onde de descreve o grau de conversão do amido em dextrose (também conhecida como glicose), e/ou que teve removida dele uma quantidade indesejável de componentes não fermentáveis, pode ser produzido após a sacarificação e antes da fermentação (ou de outro processo de conversão de açúcar) usando filtração por membrana, esse fluxo de açúcar sendo disponibilizado para a produção de um biocombustível, por exemplo, para a produção de álcool, ou outros processos. além disso, os sistemas e métodos também podem envolver a remoção de certos componentes de grão, por exemplo, componentes de grão de milho, incluindo proteínas, óleo e/ou fibras, antes da fermentação ou de outros sistemas de conversão. em outras palavras, a produção de fluxo de açúcar e/ou separação de componentes de grão ocorrem na sessão inicial do sistema e método.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO

Campo Técnico [0001] Em termos gerais, a presente invenção refere-se a sistemas e métodos para uso nas indústrias de produtos bioquímicos (por exemplo, biocombustíveis), gêneros alimentícios, rações, nutrição, enzimas, aminoácidos, proteínas e/ou farmácia e, mais especificamente, a sistemas e métodos de trituração a seco aprimorados para produzir um fluxo de açúcar, tal como para o fabrico de produtos bioquímicos, usando filtração por membrana.

Antecedentes da Invenção [0002] Os processos convencionais para produzir vários tipos de produtos bioquímicos, tais como biocombustíveis (por exemplo, álcool) e outros produtos químicos, a partir de grãos geralmente seguem procedimentos similares. Usinas de processamento por moagem a úmido convertem, por exemplo, grãos de milho em vários coprodutos diferentes, tais como gérmen (para extração do óleo), ração de glúten (ração animal com alto teor de fibras), farinha de glúten (ração animal com alto teor de proteína) e produtos à base de amido, tais como álcool (por exemplo, etanol ou butanol), xarope de milho com alto teor de frutose ou amido alimentar e industrial. Em geral, as usinas de trituração a seco convertem grãos, tais como milho, em dois produtos, a saber, álcool (por exemplo, etanol ou butanol) e grãos de destilaria com solúveis. Se comercializados como ração animal úmida, os grãos de destilaria úmidos com solúveis são chamados de DWGS. Se secos para a ração animal, os grãos de destilaria secos com solúveis são chamados de DDGS. Esse coproduto oferece um fluxo de receita secundário que

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2/37 contrabalança parte do custo total para produção do álcool.

[0003] No que diz respeito ao processo de moagem a úmido, a Fig. 1 ilustra um fluxograma de um típico processo de produção de álcool (por exemplo, etanol) por moagem a úmido 10. O processo 10 começa com uma etapa de maceração 12, na qual se deixa o grão (por exemplo, milho) de molho durante 24 a 48 horas em uma solução de água e dióxido de enxofre a fim de amolecer os grãos para trituração, lixiviar componentes solúveis na água de maceração e desatar a matriz de proteínas com o endoesperma. Os grãos de milho contêm amido, fibras, proteínas e óleo. Em seguida, alimenta-se a mistura de milho macerado e água a uma etapa de moagem para degerminação (primeira trituração) 14, quando se tritura o milho de modo a dilacerar os grãos e liberar os germens a fim de produzir uma pasta de densidade pesada (de 8,5 a 9,5 Be) dos componentes triturados, essencialmente uma pasta de amido. Segue-se a etapa de separação dos germens 16, que ocorre por flotação e uso de hidrociclone(s) para separar os germens do restante da pasta. O gérmen é a parte do grão que contém o óleo encontrado no milho. O fluxo de germens separados, que contém alguma parcela de amido, proteínas e fibras, passa à lavagem dos germens para remover o amido e as proteínas e, então, a uma secadora para produzir cerca de 2,7 a 3,2 libras (em base seca) de germens por alqueire de milho (lb/bu). Os germens secos contêm cerca de 50% de teor de óleo em base seca.

[0004] A seguir, a pasta remanescente, agora isenta de germens, mas contendo fibras, glúten (isto é, proteína) e amido, é submetida a uma etapa de trituração fina (segunda trituração) 20, quando ocorre a ruptura total do endoesperma e a liberação dos componentes do endoesperma, a saber, glúten e amido, a partir das fibras. Segue-se uma etapa de separação das fibras 22, na qual se passa a pasta por uma série de peneiras a fim de separar as fibras do amido e do glúten e lavá-las para remover o glúten e o amido. O estágio de separação das fibras 22 tipicamente faz uso de peneiras à pressão

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3/37 estática ou de pás giratórias instaladas em uma peneira cilíndrica (isto é, peneiras com pás). Mesmo após lavar, as fibras advindas de um típico moinho de trituração a úmido contêm de 15% a 20% de amido. Esse amido é comercializado junto com as fibras como ração animal. A pasta remanescente, agora largamente isenta de fibras, é submetida a uma etapa de separação do glúten 24, na qual centrifugação ou hidrociclones separam o amido do glúten. O fluxo de glúten passa a um filtro a vácuo e secador para produzir farinha de glúten (proteína).

[0005] Depois disso, o coproduto de amido purificado resultante é submetido a uma etapa de pré-tratamento contínuo 26 para iniciar o processo de conversão do amido em açúcar. Prétratamento contínuo refere-se a um processo de cozimento realizado a temperaturas e pressões elevadas, embora as temperaturas e pressões específicas variem em grande medida. Tipicamente, o pré-tratamento contínuo ocorre a uma temperatura de cerca de 93° a 110° C (cerca de 200° a 230° F) e a uma pressão de cerca de 30 a 50 psi. Seguem-se a liquefação 28, sacarificação 30, fermentação 32, reciclagem da levedura 34 e destilação/desidratação 36 para um típico sistema bioquímico de moagem a úmido. A liquefação ocorre enquanto a mistura, ou “massa”, é mantida de 90° a 95° C a fim de que a alfa-amilase hidrolise o amido gelatinizado em maltodextrinas e oligossacarídeos (cadeias de moléculas de açúcar glicose) para produzir uma massa ou pasta liquefeita. Na etapa de sacarificação 30, resfria-se a massa liquefeita para cerca de 50° C e se acrescenta uma enzima comercial conhecida como glicoamilase. A glicoamilase hidrolisa as maltodextrinas e os oligossacarídeos de cadeia curta em moléculas simples de açúcar glicose para produzir uma massa liquefeita. Na etapa de fermentação 32, acrescenta-se uma linhagem de levedura comum (Saccharomyces cerevisiae) para metabolizar os açúcares glicose em etanol e CO2.

[0006] Quando da conclusão, a massa fermentada (“cerveja”) contém cerca de 15% a 18% de etanol (em base volume/ volume) mais sólidos solúveis e insolúveis de todos os componentes

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4/37 remanescentes dos grãos. Os sólidos e algum líquido remanescentes após a fermentação vão para um estágio de evaporação, no qual é possível recuperar a levedura como subproduto. Como opção, a levedura pode ser reciclada em uma etapa de reciclagem da levedura 34. Em alguns casos, o CO2 é recuperado e comercializado como produto primário. Após a etapa de fermentação 32, vem a etapa de destilação e desidratação 36, na qual bombeia-se a cerveja a colunas de destilação onde ela é fervida para evaporar o etanol. O vapor de etanol é separado da solução de água/pasta nas colunas de destilação, e o vapor de álcool (neste caso, etanol) sai pelo topo das colunas de destilação com uma pureza de cerca de 95% (190 proof). Em seguida, o etanol 190 proof passa por uma coluna de desidratação com peneira molecular, a qual remove a água residual remanescente do etanol para produzir um produto final composto essencialmente por 100% de etanol (199,5 proof). Agora, esse etanol anidro está pronto para uso como combustível motor. O processamento adicional dentro do sistema de destilação pode gerar álcool de grau alimentício ou grau industrial.

[0007] Não é necessária uma etapa de centrifugação ao fim do processo de produção de etanol por moagem a úmido 10 já que os germens, as fibras e o glúten já foram removidos nas etapas de separação 16, 22 e 24 anteriores. A “vinhaça” produzida após a destilação e desidratação 36 no processo de moagem a úmido 10 geralmente é chamada de “vinhaça completa”, embora não seja tecnicamente o mesmo tipo de vinhaça completa produzido pelo tradicional processo de trituração a seco descrito na Fig. 2 abaixo, uma vez que não há sólidos insolúveis presentes. Alguns produtores por moagem a úmido chamam esse tipo de vinhaça de vinhaça “fina”.

[0008] O processo de moagem a úmido 10 gera um produto de amido de alta qualidade para conversão em álcool, além de fluxos separados de germens, fibras e proteínas, que podem ser comercializados como coprodutos para gerar fluxos de receita adicionais. No entanto, os rendimentos totais dos vários coprodutos

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5/37 podem ser menores que o desejável; e o processo de moagem a úmido é complicado e dispendioso, exigindo alto investimento de capitais além de altos custos de energia para operação.

[0009] Por o custo capital dos moinhos de trituração a úmido ser tão proibitivo, algumas usinas de álcool preferem usar o processo de trituração a seco, mais simples. A Fig. 2 ilustra um fluxograma de um típico processo de produção de álcool (por exemplo, etanol) por trituração a seco 100. Como ponto de referência geral, o método de trituração a seco 100 pode ser dividido em uma sessão inicial e uma sessão final. A parte do método 100 que ocorre antes da destilação 110 é considerada a “sessão inicial” e a parte do método 100 que ocorre após a destilação 110 é considerada a “sessão final”. Para tanto, a sessão inicial do processo de trituração a seco 100 começa com uma etapa de trituração 102, na qual grãos de milho secos e inteiros passam através de moinhos de martelo a fim de triturá-los em farinha ou um pó fino. As aberturas de peneira nos moinhos de martelo ou dispositivos similares tipicamente têm um tamanho de 6/64 a 9/64 de polegada, ou de cerca de 2,38 mm a 3,57 mm, mas algumas usinas podem operar com tamanhos menores ou maiores do que esses. A distribuição das partículas resultante gera uma curva campanada bastante ampla, a qual inclui tamanhos de partículas tão pequenos quanto de 45 micra e tão grandes quanto de 2 mm a 3 mm. A maioria das partículas tem na faixa de 500 a 1.200 micra, que é o “pico” da curva campanada.

[0010] Após a etapa de trituração 102, mistura-se a farinha triturada a água de cozer para formar uma pasta na etapa de pasta 103, e tipicamente adiciona-se uma enzima comercial chamada de alfaamilase (não ilustrado). A etapa de pasta 103 é seguida por uma etapa de liquefação 104, na qual o pH é ajustado em cerca de 5,2 a 5,8 e a temperatura é mantida entre cerca de 50° C a 105° C, a fim de converter o amido insolúvel contido na pasta em amido solúvel. Vários processos de liquefação típicos, que ocorrem nessa etapa de liquefação

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104, são discutidos em mais detalhes mais abaixo. O fluxo após a etapa de liquefação 104 contém um teor de cerca de 30% de sólidos secos (DS), mas pode variar de cerca de 29% a 36%, contando todos os componentes contidos nos grãos de milho, inclusive amido/açúcares, proteínas, fibras, amido, germens, grânulos, óleo e sais, por exemplo. Teores de sólidos mais altos são obteníveis, mas isso requer uma enzima de alfa amilase extensa para rapidamente decompor a viscosidade na etapa de liquefação inicial. Em geral, há vários tipos de sólido no fluxo de liquefação: fibras, germens e grânulos.

[0011] Seguem-se à liquefação etapas separadas de sacarificação e fermentação, 106 e 108 respectivamente, embora, na maioria dos processos comerciais de produção de etanol por trituração a seco, a sacarificação e a fermentação ocorram simultaneamente. Essa etapa única é chamada na indústria de “sacarificação e fermentação simultâneas” (SSF). Tanto a sacarificação quanto a SSF podem chegar a levar cerca de 50 a 60 horas. A fermentação converte o açúcar em álcool. Como opção, a levedura pode ser reciclada em uma etapa de reciclagem da levedura (não ilustrada) ou durante o processo de fermentação ou bem no final do processo de fermentação. Depois da etapa de fermentação 108, vem a etapa de destilação (e desidratação) 110, que utiliza um destilador para recuperar o álcool.

[0012] Por fim, uma etapa de centrifugação 112 envolve centrifugar os resíduos produzidos na etapa de destilação e desidratação 110, isto é, a “vinhaça completa”, a fim de separar os sólidos insolúveis (“massa úmida”) do líquido (“vinhaça fina”). O líquido que deixa a centrífuga contém cerca de 5% a 12% de sólidos secos. A “massa úmida” inclui fibras, das quais em geral há três tipos: (1) o pericarpo, com tamanho médio das partículas tipicamente entre cerca de 1 mm e 3 mm; (2) a ponta, com tamanho médio das partículas de cerca de 500 micra; (3) e a fibra fina, com tamanho médio das partículas de cerca de 250 micra. Também pode haver proteínas com um tamanho das partículas de cerca de 45 a cerca de 300 micra.

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7/37 [0013] A vinhaça fina tipicamente entra em evaporadores em uma etapa de evaporação 114 a fim de remover a umidade por ebulição ou evaporação, obtendo, assim, um xarope espesso que contém os sólidos solúveis (dissolvidos) (principalmente proteínas e amidos/ açúcares) oriundos da fermentação (de 25% a 40% de sólidos secos) junto com o óleo residual e fibras finas. A pasta concentrada pode ser enviada a uma centrífuga para separar o óleo do xarope em uma etapa de recuperação do óleo 116. O óleo pode ser comercializado como um produto separado de alto valor. A produção de óleo costuma ser de cerca de 0,6 lb/bu de milho com alto teor de ácidos graxos livres. Essa produção de óleo recupera somente cerca de 1/3 do óleo no milho, em que parte do milho passa com o fluxo de xarope e o restante perdese no fluxo de fibras/massa úmida. Cerca de metade do óleo dentro do grão de milho permanece dentro do gérmen após a etapa de destilação 110, a qual não pode ser separada no típico processo de trituração a seco usando centrífugas. O teor de ácidos graxos livres, que se formam quando o óleo é aquecido e exposto a oxigênio durante os processos de sessão inicial e final, reduz o valor do óleo. A centrífuga (de remoção de óleo) só remove menos de 50% porque as proteínas e o óleo formam uma emulsão que não pode ser separada de maneira satisfatória.

[0014] O xarope, que contém mais de 10% de óleo, pode ser misturado à massa úmida centrifugada, e a mistura pode ser comercializada para fazendas de carne e lacticínios na qualidade de Grãos de Destilaria Úmidos com Solúveis (DWGS). Como alternativa, a mistura de massa úmida e xarope concentrado pode ser seca em uma etapa 118 e comercializada na qualidade de Grãos de Destilaria Secos com Solúveis (DDGS) para fazendas de carne e lacticínios. Esses Grãos de Destilaria Secos com Solúveis contêm todas as proteínas do milho e levedura e 67% do óleo no material de milho inicial. Porém, o valor dos Grãos de Destilaria Secos com Solúveis é baixo por causa da alta porcentagem de fibras e, em alguns casos, o óleo é um obstáculo à digestão dos animais e à qualidade do leite de vacas lactantes.

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8/37 [0015] Além disso, com referência à etapa de liquefação 104, a Fig. 3 ilustra um fluxograma de vários processos de liquefação típicos que definem a etapa de liquefação 104 no processo de trituração a seco 100. Mais uma vez, o processo de trituração a seco 100 começa com uma etapa de trituração 102, na qual grãos de milho secos e inteiros passam através de moinhos de martelo ou sistemas de moagem similares, tais como moinhos de rolos, moinhos flocadores, moinhos impactadores ou moinhos de pinos para triturá-los em farinha ou um pó fino. À etapa de trituração 102 segue-se a etapa de liquefação 104, que, por sua vez, inclui várias etapas conforme será discutido a seguir.

[0016] Cada um dos vários processos de liquefação geralmente começa misturando o grão triturado ou material semelhante a água de cozer e/ou água de contracorrente, que pode advir da etapa de evaporação 114 (Fig. 2), para criar uma pasta no tanque de pasta 130, onde tipicamente adiciona-se uma enzima comercial chamada de alfa amilase (não ilustrado). Aqui, o pH é ajustado, como é de conhecimento na técnica, em cerca de 5,2 a 5,8 e a temperatura é mantida entre cerca de 50°C a 105°C para permitir que a atividade da enzima comesse a converter o amido insolúvel contido na pasta em amido líquido solúvel. Outras faixas de pH, tais como de pH 3,5 a 7,0, podem ser adotadas, e um sistema de tratamento ácido usando ácido sulfúrico, por exemplo, também pode ser usado para controle do pH e conversão dos amidos em açúcares.

[0017] Após o tanque de pasta 130, normalmente há três etapas opcionais pré-tanque de retenção, identificadas na Fig. 3 como sistemas A, B e C, que podem ser selecionadas dependendo em geral da temperatura e tempo de permanência, desejados para a pasta. Com o sistema A, a pasta advinda do tanque de pasta 130 é submetida a uma etapa de pré-tratamento contínuo 132, onde a pasta é alimentada a um cozedor a jato, aquecida a cerca de 120° C, mantida em um tubo em U ou vaso de retenção semelhante por cerca de 2 min a cerca de 30 min, em seguida encaminhada a um separador líquido-vapor. No separador

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9/37 líquido-vapor, o vapor injetado deixa imediatamente o fluxo de líquido, gerando outra redução no tamanho das partículas e oferecendo um meio para recuperar o fluxo de líquido. O cozedor a jato gera uma força de cisalhamento que rompe os grânulos de amido para ajudar a enzima a reagir com o amido dentro do grânulo e permite a rápida hidratação dos grânulos de amido. Note-se aqui que o sistema A pode ser substituído por um sistema de trituração a úmido. Com o sistema B, a pasta é submetida a uma etapa de tanque de pasta secundário 134, onde a pasta é mantida a uma temperatura de cerca de 90° C a 100° C por cerca de 10 min a cerca de 1 hora. Com o sistema C, a pasta advinda do tanque de pasta 130 é submetida a uma etapa de tanque de pasta secundário - sem vapor 136, onde a pasta advinda do tanque de pasta 130 é enviada a um tanque de pasta secundário, sem nenhuma injeção de vapor, e mantida a uma temperatura de cerca de 80° a 90° C por cerca de 1 a 2 horas. Depois disso, a pasta de cada um dos sistemas A, B e C é encaminhada, em série, a tanques de retenção primeiro 140 e segundo 142 por um tempo de permanência total de cerca de 60 minutos a cerca de 4 horas a temperaturas de cerca de 80° C a 90° C para concluir a etapa de liquefação 104, que é então seguida pelas etapas de sacarificação e fermentação 106 e 108, junto com o restante do processo 100 da Fig. 2. Embora dois tanques de retenção sejam ilustrados aqui, deve-se ter em mente que um tanque de retenção, mais de dois tanques de retenção ou nenhum tanque de retenção podem ser utilizados.

[0018] Nas típicas usinas para conversão de grãos em produtos bioquímicos de hoje (por exemplo, usinas para conversão de milho em álcool), muitos sistemas, em particular sistemas de trituração a seco, processam o grão de milho inteiro por meio de fermentação e destilação. Esses modelos requerem cerca de 30% mais de capacidade no sistema de sessão inicial porque há somente cerca de 70% de amido no milho, com menos para outros grãos e/ou materiais de biomassa. Em aditamento, capital extensivo e custos operacionais são necessários

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10/37 para processar os componentes não fermentáveis remanescentes dentro do processo. Ao remover componentes não fermentáveis indesejáveis antes da fermentação (ou de outro processo de reação), mais processos para a produção de produtos bioquímicos, biocombustíveis e outros se tornam economicamente desejáveis.

[0019] Seria vantajoso, portanto, propor um sistema e método de moagem a seco aprimorados que produzissem um fluxo de açúcar, tal como para a produção de produtos bioquímicos, que poderia ser semelhante ao fluxo de açúcar produzido por sistemas de moagem a úmido do milho convencionais, mas a uma fração do custo, e que gerassem receita adicional explorando subprodutos de alto valor, tais como óleo, proteínas e/ou fibras, por exemplo, com rendimentos desejáveis.

Sumário da Invenção [0020] A presente invenção propõe um sistema e método de moagem a seco que produzem um fluxo de açúcar, tal como para a produção de produtos bioquímicos, usando filtração por membrana, por exemplo, microfiltração, que pode ser semelhante ao fluxo de açúcar produzido por sistemas convencionais de moagem a úmido do milho, mas a uma fração do custo, e que geram receita adicional explorando subprodutos de alto valor, tais como óleo, proteínas e/ou fibras, por exemplo, com rendimentos desejáveis.

[0021] Em uma modalidade, é proposto um método para produzir um fluxo de açúcar, o qual inclui triturar os grãos e/ou componentes de grão em partículas de grão para liberar o óleo deles, em seguida misturar as partículas de grão a um líquido para produzir uma pasta que incluísse amido e o óleo liberado definindo o óleo livre na pasta. A seguir, a pasta é submetida a liquefação, seguida por sacarificação para converter o amido em açúcares simples e produzir um fluxo que inclui açúcares simples e o óleo livre. Após a

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11/37 sacarificação, mas antes de novo processamento dos açúcares simples, o fluxo é separado em uma primeira parte de sólidos e uma parte de líquido que inclui os açúcares simples e óleo livre, em seguida a parte de líquido é separada em uma parte de óleo que inclui o óleo livre, uma segunda parte de sólidos e uma parte de açúcar que inclui os açúcares simples. Depois disso, a parte de açúcar é submetida à filtração por membrana para produzir uma terceira parte de sólidos e uma parte de açúcar filtrada que define um fluxo de açúcar com um equivalente de dextrose de ao menos 20 D.E. e uma fração total de sólidos não fermentáveis menor ou igual a 30% do teor total de sólidos.

[0022] Em outra modalidade, é proposto um sistema para produzir um fluxo de açúcar, o sistema incluindo um tanque de pasta, no qual partículas de grão trituradas são misturadas a um líquido para produzir uma pasta que inclui amido e óleo livre, e um sistema de liquefação e sacarificação, que recebe a pasta e onde o amido é convertido em açúcares simples, produzindo assim um fluxo que inclui açúcares simples e óleo livre. O sistema inclui ainda um primeiro dispositivo de separação, que recebe e separa o fluxo advindo do sistema de sacarificação em uma primeira parte de sólidos e uma parte de líquido que inclui os açúcares simples e óleo livre, e um dispositivo de separação do óleo, que se situa após o primeiro dispositivo de separação e que recebe e separa a parte de líquido em uma parte de óleo que inclui o óleo livre, uma segunda parte de sólidos e uma parte de açúcar que inclui os açúcares simples. O sistema também inclui um dispositivo de filtração por membrana, que se situa após o dispositivo de separação do óleo e que recebe e separa a parte de açúcar em uma terceira parte de sólidos e uma parte de açúcar filtrada que define um fluxo de açúcar com um equivalente de dextrose de ao menos 20 D.E. e uma fração total de sólidos não fermentáveis menor ou igual a 30% do teor total de sólidos, e um dispositivo de biocombustível e/ou produto bioquímico, que recebe o fluxo de açúcar para produzir um biocombustível e/ou produto bioquímico a partir dos açúcares simples.

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12/37 [0023] As características e objetivos da presente invenção transparecerão prontamente mediante a leitura da Descrição Detalhada a seguir tomando como referência os desenhos concomitantes.

Breve Descrição dos Desenhos [0024] Os desenhos concomitantes, que se incorporam ao presente relatório descritivo e constituem parte dele, ilustram modalidades da invenção e, junto com a descrição detalhada das modalidades dada abaixo, servem para explicar os princípios da invenção.

[0025] A Fig. 1 ilustra um fluxograma de um típico processo de produção de álcool por moagem a úmido;

[0026] A Fig. 2 ilustra um fluxograma de um típico processo de produção de álcool por trituração a seco;

[0027] A Fig. 3 ilustra um fluxograma de vários processos de liquefação típicos em um típico processo de produção de álcool por trituração a seco;

[0028] A Fig. 4 ilustra um fluxograma que representa um sistema e método de trituração a seco para produzir um fluxo de açúcar usando filtração por membrana de acordo com uma modalidade da invenção; e [0029] A Fig. 5 ilustra um fluxograma que representa um sistema e método de trituração a seco para produzir um fluxo de açúcar usando filtração por membrana de acordo com outra modalidade da invenção.

Descrição Detalhada de Modalidades Específicas [0030] As Figs. 1 e 2 foram discutidas acima e representam fluxogramas de típicos processos de produção de álcool por moagem a úmido e trituração a seco, respectivamente. A Fig. 3, à semelhança, foi discutida acima e representa vários processos de liquefação típicos em

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13/37 um típico processo de produção de álcool por trituração a seco.

[0031] As Figs. 4 e 5 ilustram modalidades de um sistema e método de trituração a seco 200, 300 para produzir um fluxo de açúcar a partir de grãos ou fontes e/ou resíduos de carboidrato similares, tal como para a produção de produtos bioquímicos, usando filtração por membrana (por exemplo, microfiltração), de acordo com a presente invenção. Conforme discutido em mais detalhes abaixo, um fluxo de açúcar/carboidrato, que inclui um Equivalente de Dextrose (DE) desejado, onde DE descreve o grau de conversão de amido em dextrose (também conhecida como glicose), e/ou que teve removida dele uma quantidade indesejável de componentes não fermentáveis, pode ser produzido após a sacarificação e antes da fermentação (ou de outro processo de conversão de açúcar), esse fluxo de açúcar sendo disponibilizado para a produção de produtos bioquímicos, por exemplo, para a produção de álcool, ou outros processos. Além disso, os presentes sistemas e métodos 200, 300 também podem envolver a remoção de certos componentes de grão, por exemplo, componentes de grão de milho, incluindo proteínas, óleo e/ou fibras, antes da fermentação ou de outros sistemas de conversão, conforme será discutido em mais detalhes abaixo. Em outras palavras, a produção de fluxo de açúcar e/ou separação de componentes de grão ocorrem na sessão inicial dos sistemas e métodos 200, 300.

[0032] No contexto deste documento, em um exemplo, o fluxo de açúcar resultante que pode ser desejável após a sacarificação, mas antes da fermentação, tal como para uso na produção de produtos bioquímicos, pode ser um fluxo onde o amido/açúcares nesse fluxo definem ao menos 90 DE e/ou onde a fração total de sólidos insolúveis (não fermentáveis) do fluxo é menor ou igual a 7% do teor total de sólidos no fluxo. Em outras palavras, ao menos 90% do amido/açúcar total nesse fluxo são dextrose e/ou não mais que 7% dos sólidos totais nesse fluxo incluem componentes não fermentáveis. Em outro exemplo, o fluxo de açúcar pode definir ao menos 95 DE. Em outro exemplo, o

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14/37 fluxo de açúcar resultante pode definir ao menos 98 DE. Ainda noutro exemplo, o amido/os açúcares no fluxo podem definir ao menos 20, 30, 40, 50, 60, 70 ou 80 DE. Em outro exemplo, a fração total de sólidos insolúveis (não fermentáveis) do fluxo é menor ou igual a 3% do teor total de sólidos no fluxo. Em outro exemplo, a fração total de sólidos insolúveis (não fermentáveis) do fluxo é menor ou igual a 1%. Em ainda outro exemplo, a fração total de sólidos insolúveis (não fermentáveis) do fluxo é menor ou igual a 10%, 15%, 20%, 25% ou 30%. Em outras palavras, o teor total de fermentável (fração de sólidos fermentáveis) do fluxo pode ser de não mais que 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97% ou 99% do teor total de sólidos no fluxo. Em outro exemplo, com base em massa seca, a porcentagem em peso de material fermentável no fluxo de açúcar que pode ser desejada é maior ou igual a 80%. Em outro exemplo, com base em massa seca, a porcentagem em peso de material fermentável em um fluxo de açúcar é maior ou igual a 85%, 90%, 95%, 98% ou 99%.

[0033] Além disso, embora os sistemas e métodos 200, 300 descritos neste documento foquem geralmente em componentes de milho ou grão, praticamente qualquer tipo de grão, seja ele inteiro ou fracionado ou qualquer fonte de carboidrato, incluindo, entre outros, trigo, cevada, sorgo, centeio, arroz, aveia, cana-de-açúcar, tapioca, mandioca, ervilha ou seus semelhantes, bem como outros produtos de biomassa, podem ser usados. Ademais, em linhas gerais, deve-se ter em mente que o grão inteiro ou biomassa ou menos do que o grão inteiro, por exemplo, milho e/ou grânulo e/ou endoesperma ou biomassa, podem ser triturados e/ou usados nos sistemas e métodos 200, 300.

[0034] Com referência adicional agora à Fig. 4, nesse sistema e método de trituração a seco 200, grãos tais como milho e/ou partículas de milho, por exemplo, podem ser submetidos a uma primeira etapa de trituração opcional 202, que envolve o uso de um moinho de martelo, moinho de rolos, moinho de pinos, moinho

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15/37 impactador, moinho flocador ou seus semelhantes, ou em série ou em paralelo, para triturar o milho e/ou partículas em tamanhos de partícula menores que cerca de 7/64 de polegada ou, em outro exemplo, menores que cerca de 10/64 de polegada e que permite a liberação do óleo a partir deles para definir o óleo livre. Em um exemplo, o tamanho das aberturas de peneira para separar as partículas pode variar de cerca de 24/64 de polegada a cerca de 2/64 de polegada. Em outro exemplo, os tamanhos de partícula resultantes são de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm. A trituração também ajuda a quebrar as ligações entre fibras, proteínas, amido e germens. Em um exemplo, o tamanho das aberturas de peneira ou tamanho das partículas resultante podem ter pouco a nenhum impacto na capacidade de separar o açúcar do restante do grão ou componente(s) de matéria-prima semelhante(s). Se a fonte de carboidrato for prétriturada ou inicialmente em formato particulado, a etapa de trituração opcional 202 pode ser excluída do sistema e método 200.

[0035] Em seguida, a farinha de milho triturado é misturada ao líquido de contracorrente no tanque de pasta 204 para criar uma pasta. Como opção, água potável pode ser adicionada para limitar a quantidade de contracorrente aqui necessária. O líquido de contracorrente inclui sobrefluxo advindo de uma segunda etapa de separação 230, que é uma etapa mais adiante no método 200, discutida em mais detalhes abaixo. Uma enzima(s), tal como a alfa amilase, pode ser opcionalmente adicionada ao tanque de pasta 204 ou a um misturador de pasta (não ilustrado) entre a primeira etapa de trituração 202 e o tanque de pasta 204. A pasta pode ser aquecida no tanque de pasta 204 de cerca de 66° C (150° F) a cerca de 93° C (200° F) por cerca de 10 min a cerca de 120 min. O fluxo advindo do tanque de pasta 204 contém cerca de 0,5 lb/bu de óleo livre, cerca de 1,5 lb/bu de germens (o tamanho das partículas varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm), cerca de 1,8 lb/bu de grânulos (o tamanho das partículas varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm), que podem incluir amido, e cerca de 4,25

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16/37 lb/bu de fibras (o tamanho das partículas varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm).

[0036] O fluxo advindo do tanque de pasta 204 a seguir pode ser submetido a uma segunda etapa de trituração/redução do tamanho das partículas opcional 206, que pode envolver o uso de um moinho de disco, moinho de martelo, moinho de pinos ou moinho impactador, moinho de rolos, moinho de trituração ou seus semelhantes, para adicionalmente triturar as partículas de milho em tamanhos das partículas menores que cerca de 850 micra e permitir a liberação adicional de óleo e/ou complexos proteína/amido a partir delas. Em outro exemplo, os tamanhos das partículas são de cerca de 300 micra a cerca de 650 mm. A trituração também ajuda a continuar quebrando a ligações entre as fibras, proteínas e amido e facilita a liberação de óleo livre a partir de partículas de gérmen. Antes de submeter o fluxo advindo do tanque de pasta à segunda etapa de trituração/redução do tamanho das partículas 206, a pasta pode ser submetida a uma etapa de desidratação opcional, que utiliza equipamento de desidratação, por exemplo, uma peneira com espátulas, uma peneira vibratória, uma centrífuga decantadora para separação ou centrífuga de separação cônica, uma peneira a pressão, um préconcentrador, um filtro-prensa ou seus semelhantes, para remover uma quantidade desejada de líquidos dela. O fluxo advindo da segunda etapa de trituração/redução do tamanho das partículas 206 contém cerca de 0,1 lb/bu a cerca de 1,0 lb/bu de óleo livre.

[0037] A pasta de farinha de milho adicionalmente triturada ou o fluxo advindo do tanque de pasta 204, se a segunda etapa de trituração 206 não for incluída, a seguir é submetido a uma etapa de liquefação 208, que, por sua vez, pode incluir várias etapas conforme discutidas acima e ilustradas na Fig. 3. Em uma modalidade, aqui o pH pode ser ajustado em cerca de 5,2 a cerca de 5,8 e a temperatura mantida entre cerca de 50° C a cerca de 105° C a fim de converter o amido insolúvel contido na pasta em amido solúvel ou

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17/37 líquido. Outras faixas de pH, tais como de pH 3,5 a 7,0, podem ser adotadas, e um sistema de tratamento ácido usando ácido sulfúrico, por exemplo, também pode ser usado para controle do pH e conversão dos amidos em açúcares. A pasta pode ser adicionalmente submetida a pré-tratamento contínuo, quando a pasta é alimentada a um cozedor a jato, aquecida a cerca de 120° C, mantida por 2 min a cerca de 30 min, em seguida encaminhada a um separador líquido-vapor. O cozedor a jato cria uma força de cisalhamento que rompe os grânulos de amido para ajudar a enzima a reagir com o amido dentro do grânulo e para hidratar as moléculas de amido. Em outra modalidade, a pasta pode ser submetida a um tanque de pasta secundário, em que vapor é injetado diretamente no tanque de pasta secundário e a pasta é mantida a uma temperatura de cerca de 80° C a cerca de 100° C por cerca de 30 min a cerca de 1 hora. Em ainda outra modalidade, a pasta pode ser submetida a um tanque de pasta secundário sem vapor. Em particular, a pasta é enviada a um tanque de pasta secundário sem nenhuma injeção de vapor e mantida a uma temperatura de cerca de 80° C a cerca de 90° C por 1 hora a 2 horas. Depois disso, a pasta liquefeita pode ser encaminhada a um tanque de retenção por um tempo de permanência total de cerca de 1 a cerca de 4 horas a temperaturas de cerca de 80° C a cerca de 90° C para concluir a etapa de liquefação 208. Com referência à etapa de liquefação 208, o pH, temperatura e/ou tempo de permanência podem ser ajustados conforme desejado.

[0038] O fluxo de pasta após a etapa de liquefação 208 contém um teor de cerca de 28% a cerca de 36% de sólidos secos (DS) contando todos os componentes contidos nos grãos de milho, incluindo amidos/açúcares, proteínas, fibras, germens, grânulos, óleo e sais, por exemplo. Em geral, há três tipos de sólido no fluxo de liquefação: fibras, germens e grânulos, que podem incluir amido e proteínas, todos os três sólidos tendo aproximadamente a mesma distribuição de tamanho das partículas. O fluxo advindo da etapa de liquefação 208

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18/37 contém cerca de 1 Ib/bu de óleo livre, cerca de 1,5 Ib/bu de partículas de gérmen (o tamanho varia de menos de cerca de 50 micra a cerca de 1 mm), cerca de 4,5 kg/bu de proteínas (o tamanho varia de cerca de 50 micra a cerca de 1 mm) e cerca de 4,25 kg/bu de fibras (o tamanho de partícula varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm). Esse fluxo a seguir é enviado a uma etapa de sacarificação opcional 210, na qual o carboidrato e oligossacarídeos complexos são adicionalmente decompostos em açúcares simples, em particular moléculas de açúcar glicose simples (isto é, dextrose) para produzir uma massa liquefeita.

[0039] Em particular, na etapa de sacarificação 210, o fluxo de pasta pode ser submetido a um processo de conversão em duas etapas. A primeira parte do processo de cozedura, em um exemplo, inclui ajustar o pH em cerca de 3,5 a cerca de 7,0, com a temperatura sendo mantida entre cerca de 30° C e cerca de 100° C por 1 a 6 horas para adicionalmente converter o amido insolúvel contido na pasta em amido solúvel, em particular dextrose. Em outro exemplo, o pH pode ser de 5,2 a 5,8 ou de 5,5, por exemplo. Em outro exemplo, a temperatura pode ser mantida em 80° C por cerca de 5 horas. Além disso, uma enzima, tal como alfa amilase, pode ser adicionada aqui. Em um exemplo, a quantidade de alfa amilase pode ser de cerca de 0,0035% em peso a cerca de 0,04% em peso do fluxo de pasta. Em outro exemplo, a quantidade de alfa amilase pode ser de cerca de 0,02% a cerca de 0,041 em peso do fluxo total.

[0040] A segunda parte do processo de cozedura, em um exemplo, pode incluir ajustar o pH em cerca de 3,5 a cerca de 5,0, com a temperatura sendo mantida entre cerca de 30° C e cerca de 100° C por cerca de 10 minutos a cerca de 5 horas a fim de adicionalmente converter o amido insolúvel contido na pasta em amido solúvel, em particular dextrose. Em outro exemplo, o pH pode ser de 4,5. Em outro exemplo, a temperatura pode ser mantida de cerca de 54° C (130° F) a cerca de 74° C (165° F) por cerca de 4 horas ou até cerca de 60 horas. Uma enzima, tal como glicoamilase, também pode ser

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19/37 adicionada aqui. Em um exemplo, a quantidade de glicoamilase pode ser de cerca de 0,01% em peso a cerca de 0,02% em peso do fluxo de pasta. Em um exemplo, a quantidade de glicoamilase pode ser de cerca de 0,08% em peso a cerca de 0,14% em peso do fluxo de pasta. Outras enzimas ou agentes de conversão catalítica semelhantes podem ser adicionados nessa etapa ou em etapas anteriores, os quais podem aprimorar a conversão do amido em açúcar ou trazer outros benefícios, tais como liberação de fibras ou açúcar celulósico, conversão de proteínas em proteínas solúveis ou liberação de óleo a partir do gérmen.

Um fluxo de açúcar sacarificado com densidade de cerca de 1,05 a 1,15 gramas/cc pode resultar aqui. Nessa altura, o fluxo de açúcar sacarificado pode ser de não menos que cerca de 90 DE. Em outro exemplo, o fluxo de açúcar liquefeito no fluxo pode ser de não menos que 20, 30, 40, 50, 60, 70 ou 80 DE. Nesse exemplo, o fluxo de açúcar sacarificado pode não ser considerado desejável ou “limpo” o bastante, tal como para uso na produção de produtos bioquímicos (por exemplo, biocombustível) porque o teor fermentável total do fluxo pode ser de não mais que 75% do teor total de sólidos no fluxo. Neste exemplo, o fluxo de açúcar sacarificado pode ter uma fração total de sólidos de cerca de 25% a cerca de 40%, sólidos esses incluindo açúcar, amido, fibras, proteínas, germens, óleo e cinzas, por exemplo. Em ainda outro exemplo, o teor fermentável total do fluxo é de não mais que 30%, 40%, 50%, 60% ou 70% do teor total de sólidos no fluxo. Os sólidos remanescentes são fibras, proteínas, óleo e cinzas, por exemplo. O fluxo advindo da etapa de sacarificação 214 contém cerca de 0,1 lb/bu a cerca de 1,0 lb/bu de óleo livre.

[0041] Após a etapa de sacarificação opcional 210 (mas antes de qualquer fermentação ou processamento do fluxo de açúcar em potencial), a fim de propiciar um fluxo de açúcar mais desejável, o fluxo de açúcar sacarificado é submetido a uma primeira etapa de

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20/37 separação 212. Se a etapa de sacarificação opcional 210 não for incluída aqui, o fluxo de pasta advindo da etapa de liquefação 208 é enviado à primeira etapa de separação 212. A primeira etapa de separação 212 filtra uma solução largamente sacarificada (cerca de 60% a cerca de 80% em volume), que inclui açúcar, óleo livre, proteínas, sólidos finos, fibras, grânulos e germens e que possui uma fração total de sólidos de cerca de 30%, com uma faixa de 20% a cerca de 40%, mas frações de sólidos mais altas ou baixas podem ser produzidas, mas podem não ser econômicas aqui. Em particular, a primeira etapa de separação 212 usa equipamento de desidratação, por exemplo, uma peneira com espátulas, uma peneira vibratória, uma centrífuga decantadora para separação ou centrífuga de separação cônica, uma peneira a pressão, um pré-concentrador, um filtro-prensa ou seus semelhantes, para realizar a separação significativa da parte de sólidos, principalmente fibras, germens, grânulos, que podem incluir proteínas, da parte de açúcar líquido, que inclui principalmente açúcar (por exemplo, dextrose), óleo e sólidos finos. A parte de sólidos, que possui uma fração total de sólidos de cerca de 39%, pode ser enviada a um primeiro tanque de retenção 214 e a parte de líquido pode ser enviada e submetida a uma etapa de separação 216 para produzir um fluxo de açúcar mais limpo e mais desejável, conforme discutido abaixo.

[0042] Em um exemplo, o equipamento de desidratação na primeira etapa de separação 212 é uma peneira com espátulas, que inclui uma peneira cilíndrica estacionária com uma espátula de alta velocidade com ancinho. O número de espátulas na peneira com espátulas pode ser na faixa de 1 espátula por 4 a 8 polegadas de diâmetro da peneira. Em outro exemplo, o equipamento de desidratação é um pré-concentrador, que inclui uma peneira cilíndrica estacionária com um transportador helicoidal de baixa velocidade. O passo do transportador no pré-concentrador pode ser cerca de 1/6 a cerca de 1/2 do diâmetro da peneira. O número de espátulas na peneira com espátulas e o passo do transportador no pré-concentrador

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21/37 podem ser modificados dependendo da quantidade de sólidos no insumo. A lacuna entre a peneira com espátulas e a espátula pode variar de cerca de 0,04 a cerca de 0,2 polegada. Uma lacuna menor produz uma massa mais seca com maior capacidade e fibras mais puras, mas perde mais fibras para filtrado. Uma lacuna maior produz uma massa mais úmida com menor capacidade e líquido mais puro (menos sólido insolúvel). A velocidade da espátula pode variar de cerca de 400 a 1.200 RPM. Em outro exemplo, a velocidade da espátula pode variar de 800 a 900 RPM. Uma velocidade mais alta produz maior capacidade, porém consume mais energia. Um tipo adequado de peneira com espátulas é a FQ-PS32, que é disponibilizada pela FluidQuip, Inc. de Springfield, Ohio.

[0043] A peneira para o equipamento de desidratação pode incluir um tipo de fio cuneiforme com abertura em fenda ou uma peneira de plana e fina com orifício arredondado. A peneira com orifício arredondado pode ajudar a impedir que fibras finas longas atravessem a peneira melhor do que a abertura em fenda do fio cuneiforme, mas a capacidade do orifício arredondado é menor, de modo que mais equipamentos podem ser necessários no caso de uso de peneiras com orifício arredondado. O tamanho das aberturas de peneira pode variar de cerca de 25 micra a cerca de 500 micra. Em outro exemplo, as aberturas de peneira podem variar de cerca de 45 micra a 500 micra. Em outro exemplo, as aberturas de peneira podem variar de cerca de 100 micra a 300 micra. Em outro exemplo, as aberturas de peneira podem variar de 200 a 250 micra. Aberturas de peneira menores tendem a aumentar o rendimento de proteínas/óleo/álcool com mais equipamento e maior custo operacional, ao passo que aberturas de peneira maiores tendem a um menor rendimento de proteínas/óleo/ álcool com menos equipamentos e menor custo operacional.

[0044] A parte de líquido agora separada ou fluxo de açúcar advindo da primeira etapa de separação 212 a seguir pode ser submetido a uma etapa de separação do óleo 216, que pode ser

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22/37 opcional e pode usar qualquer tipo de dispositivo de separação de óleo, tal como uma centrífuga de lama, decantador bifásico ou trifásico, decantador com disco, centrífuga de discos bifásica ou trifásica, tanque de flotação, tanque/sistema de flotação por ar dissolvido e seus semelhantes, para separar o óleo do fluxo de açúcar tirando proveito das diferenças de densidade. Em particular, o fluxo de açúcar é usado como meio líquido pesado para flutuar óleo/emulsão/partículas finas de gérmen. Nesse exemplo, a etapa de separação do óleo 216 pode remover uma pequena quantidade de sólidos a fim de reduzir a fração total de sólidos para cerca de 27%. Outras faixas da fração de sólidos mais altas ou mais baixas podem ser obtidas dependendo dos sólidos iniciais alimentados à etapa de separação do óleo 216.

[0045] Pode haver dois ou mais fluxos descarregados da etapa de separação do óleo 216. Conforme ilustra a Fig. 4, há três fluxos, sendo o primeiro uma fase (mais) leve ou parte de óleo, que inclui principalmente óleo ou uma camada óleo/emulsão. O segundo fluxo é uma fase intermediária ou parte de açúcar, que inclui principalmente açúcares. O terceiro fluxo é a fase sólida (mais) pesada ou parte de sólidos, que inclui principalmente fibras finas, partículas de grânulo e proteínas. A fase intermediária de subfluxo pode ser encaminhada a um tanque de retenção de açúcar 218. A fase sólida mais pesada pode ser enviada de volta para unir-se à parte de sólidos advinda da primeira etapa de separação 212 no primeiro tanque de retenção 214.

[0046] A camada óleo/emulsão mais leve pode ser encaminhada a uma etapa de polimento do óleo opcional 220, quando a camada óleo/emulsão pode ser submetida a centrifugação, incluindo, por exemplo, um decantador trifásico, uma centrífuga de discos multifásica ou algo do gênero, para separar o óleo puro da emulsão e de quaisquer partículas finas de gérmen. Da etapa de polimento do óleo opcional 220, a emulsão e partículas finas de gérmen podem ser descarregadas como uma fase pesada e retornadas para unir-se à parte

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23/37 de sólidos advinda da primeira etapa de separação 212 no primeiro tanque de retenção 214. Como outra opção, a emulsão e partículas finas de gérmen podem ser descarregadas como uma fase pesada e retornadas à etapa de separação do óleo 216. Como ainda outra opção, a emulsão e partículas finas de gérmen podem ser reunidas ao fluxo de açúcar liquefeito advindo da etapa de sacarificação 210 antes da primeira etapa de separação 212. Na etapa de polimento do óleo 220, álcool, tal como álcool de 200 proof advindo de uma torre de destilação em uma etapa de destilação posterior (não ilustrada), como é de conhecimento na técnica, pode ser adicionado à emulsão e partículas finas de gérmen para romper a emulsão e extrair óleo das partículas finas de gérmen, que normalmente têm menos de 100 micra.

[0047] O óleo que é recuperado na etapa 220 possui uma qualidade muito mais desejável em termos de cor e teor de ácidos graxos livres (menos de 7% e, em outro exemplo, menos de 5%) em comparação ao óleo que é recuperado a jusante, em particular ao óleo recuperado após a fermentação, tal como na sessão final. Em particular, o óleo recuperado antes da fermentação é mais claro e apresenta menor teor de ácidos graxos. A produção de óleo na etapa 220 pode chegar a cerca de 0,9 lb/bu. O óleo recuperado aqui pode ser composto por cerca de 95,5% de óleo e, em outro exemplo, por cerca de 99% de óleo.

[0048] Voltando, agora, ao fluxo de açúcar no tanque de retenção 218, esse fluxo é enviado a uma etapa de filtração por membrana 222 usando, por exemplo, um filtro de membrana, um microfiltro, um filtro de pré-revestimento/terra diatomácea ou algo do gênero, para produzir um fluxo de açúcar mais desejável, que pode ser considerado um fluxo de açúcar purificado ou refinado, filtrando adicionalmente quaisquer componentes sólidos/insolúveis, cor, cinzas, minerais ou seus semelhantes. Nesse exemplo, o fluxo enviado à etapa de filtração por membrana 222 pode ter uma fração total de sólidos de 27%, sólidos esses incluindo açúcar, amido, fibras, proteínas e/ou

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24/37 germens, por exemplo. Em um exemplo, o tamanho das aberturas de peneira do filtro aqui pode ser de cerca de 5 a 100 micra. Em outro exemplo, o tamanho das aberturas de peneira do filtro pode ser de cerca de 8 a 50 micra. Em uma modalidade, a etapa de filtração por membrana 222 inclui um microfiltro. Em um exemplo, o microfiltro pode incluir um tamanho das aberturas de peneira do filtro de cerca de 0,1 a 50 micra. Em outro exemplo, o microfiltro pode incluir um tamanho das aberturas de peneira do filtro de cerca de 0,1 a 10 micra. Devido à entrada de água, o fluxo de açúcar pode ter uma fração total de sólidos de 20% a 30%.

[0049] Nessa altura, o fluxo de açúcar separado pode ser de não menos que cerca de 90 DE. Em outro exemplo, o fluxo de açúcar liquefeito no fluxo pode ser de não menos que 20, 30, 40, 50, 60, 70 ou 80 DE. Nesse exemplo, o fluxo de açúcar aqui pode ser considerado desejável ou “limpo” o bastante, tal como para uso na produção de biocombustíveis, porque o teor total de sólidos insolúveis (não fermentáveis) do fluxo é menor ou igual a 5% do teor total de sólidos do fluxo. Em outro exemplo, a fração total de sólidos insolúveis (não fermentáveis) do fluxo é menor ou igual a 3%. Em outro exemplo, a fração total de sólidos insolúveis (não fermentáveis) do fluxo é menor ou igual a 1%. Em ainda outro exemplo, a fração total de sólidos insolúveis (não fermentáveis) do fluxo é menor ou igual a 10%, 15%,

20%, 25% ou 30%. Em função do baixo teor de sólidos do fluxo de açúcar aqui, uma etapa de evaporação opcional (não ilustrada) pode ser adicionada a seguir para concentrar ainda mais a fração total de sólidos.

[0050] Os componentes insolúveis advindos da etapa de filtração por membrana 222 podem ser enviados de volta para unir-se à parte de sólidos no primeiro tanque de retenção 214 ou, como opção, podem ser reciclados de volta para unir-se à parte de líquido separada ou fluxo de açúcar advindo da primeira etapa de separação 212, tal como antes da etapa de separação do óleo 216, para ser novamente

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25/37 enviados através da etapa de filtração por membrana 222. Esse subfluxo ou componentes sólidos largos ou mais pesados podem ser mais concentrados nos sólidos totais em cerca de 28%.

[0051] Em outra modalidade, a etapa de filtração por membrana 222 pode ser substituída por, ou incluir ainda, tecnologias de remoção da cor por coluna de carbono, filtro-prensa, flotação e/ou desmineralização (por exemplo, troca iônica). O refino da resina, que inclui uma combinação de filtração por carbono e desmineralização em uma etapa, também pode ser utilizado para refinar os açúcares.

[0052] Com referência contínua à Fig. 4, o fluxo de açúcar advindo da etapa de filtração por membrana 222 pode ser enviado à etapa de fermentação 224 para converter, por exemplo, através de um fermentador, os açúcares em álcool (por exemplo, etanol ou butanol), ao que segue a destilação e/ou separação do(s) componente(s) desejado(s) (não ilustrado), que pode(m) recuperar o álcool ou subproduto(s)/ composto(s) produzidos, como é de conhecimento na técnica. Deve-se ter em mente que qualquer outro processo de conversão por fermentação ou processo de conversão de açúcar pode ser empregado aqui em lugar da etapa de fermentação 224. Ademais, se não incluída inicialmente após a etapa de liquefação 208 mais cedo no sistema e método 200, como ilustra a Fig. 4, a etapa de sacarificação opcional 210 pode ser incluída logo antes da etapa de fermentação 224 aqui, ou combinada a ela para oferecer uma única etapa de sacarificação e fermentação simultâneas (SSF) (não ilustrado), a fim de submeter o fluxo de açúcar a sacarificação de uma maneira tal como discutido acima. O fluxo de açúcar pode permitir a recuperação de um agente de fermentação da etapa de fermentação 224. O agente de fermentação pode ser recuperado por meios conhecidos na técnica e pode ser seco como um produto separado ou, por exemplo, pode ser enviado à etapa de separação de proteína 240 ou outros fluxos/etapas, no método e sistema 200, que podem permitir a captura do agente de fermentação e/ou ser usado para processamento adicional. A reciclagem do agente

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26/37 de fermentação (tal como levedura ou bactéria) pode ocorrer pelo uso de uma fonte de açúcar limpa. Após uma etapa(s) de destilação ou separação desejada, o sistema e método 200 podem incluir qualquer processo(s) do tipo de sessão final, que podem ser de conhecimento ou não na técnica para processar, por exemplo, a vinhaça completa. A etapa de fermentação 224 pode fazer parte de um sistema de produção de álcool que recebe um fluxo de açúcar que não é tão desejável ou limpo, isto é, “mais sujo”, do que o fluxo de açúcar sendo enviado e submetido à mesma etapa de fermentação 224 que o fluxo de açúcar sujo. Outras opções para o fluxo de açúcar, além da fermentação, podem incluir ainda o processamento ou refino da glicose em frutose ou em outros açúcares simples ou mesmo complexos, o processamento em aminoácidos, enzimas, biomassa celular, ração, fermentação à base de micróbios (em oposição à fermentação à base de levedura) e vários outros processamentos químicos, farmacêuticos ou nutricêuticos (tais como propanol, isobutanol, ácido cítrico, ácido succínico ou outras moléculas orgânicas) e seus semelhantes. Esse processamento pode ocorrer através de um reator, incluindo, por exemplo, um reator catalítico ou químico. Em um exemplo, o reator é um fermentador.

[0053] Voltando agora ao primeiro tanque de retenção 214, a parte de sólidos desidratados do fluxo (cerca de 70% a cerca de 25% de água), incluindo quaisquer outros fluxos retornados, tal como a fase sólida mais pesada advinda da etapa de separação de óleo 216, por exemplo, a seguir pode ser submetida a uma segunda etapa de separação 230. Ademais, tal como a primeira etapa de separação 212, a segunda etapa de separação 230 usa equipamento de desidratação ou filtração, por exemplo, uma peneira com espátulas, uma peneira vibratória, filtração, uma centrífuga de separação ou centrífuga de separação cônica, uma peneira a pressão, um pré-concentrador e seus semelhantes, para realizar nova separação da parte de sólidos, principalmente fibras, germens e grânulos, que podem incluir proteínas, da parte de líquido, que inclui principalmente açúcar, óleo e sólidos

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21/31 finos. Em um exemplo, o equipamento de desidratação é uma peneira com espátulas, conforme descrito acima. O tamanho das aberturas de peneira pode variar de cerca de 25 micra a cerca de 500 micra. Em outro exemplo, as aberturas de peneira podem variar de cerca de 45 micra a 500 micra. Em outro exemplo, as aberturas de peneira podem variar de cerca de 100 micra a 300 micra. Em outro exemplo, as aberturas de peneira podem variar de 200 a 250 micra. Com a segunda etapa de separação 230, as aberturas de peneira reais podem ser mais largas do que as na primeira etapa de separação 212.

[0054] A parte de sólidos resultante advinda da segunda etapa de separação 230 é enviada a um segundo tanque de retenção 232, e a parte de líquido ou filtrado pode ser reunido à farinha de milho triturado no tanque de pasta 204 como parte de uma configuração de lavagem em contracorrente. A parte de sólidos resultante possui uma fração total de sólidos de cerca de 35%, o filtrado tendo uma fração total de sólidos de cerca de 26%. O filtrado pode conter partículas (germens, grânulos, fibras finas e proteínas) menores do que as aberturas de peneira presentes na segunda etapa de separação 230.

[0055] Ao deixar o segundo tanque de retenção 232, a massa úmida ou parte de sólidos desidratados do fluxo pode ser submetida a uma terceira etapa de separação 234. A terceira etapa de separação 230 usa equipamento de desidratação, por exemplo, uma peneira com espátulas, uma peneira vibratória, filtração, uma centrífuga de separação ou centrífuga de separação cônica, uma peneira a pressão, um pré-concentrador, uma prensa e seus semelhantes, para realizar nova separação da parte de sólidos, principalmente fibras, germens e grânulos, que podem incluir proteínas, da parte de líquido, que inclui principalmente açúcar, óleo e sólidos finos. Em um exemplo, o equipamento de desidratação é uma peneira com espátulas, conforme descrito acima. Com a terceira etapa de separação 234, as aberturas de peneira reais podem ser mais largas do que as na segunda etapa de separação 230. O tamanho das aberturas de peneira pode variar de

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28/37 cerca de 25 micra a cerca de 500 micra. Em outro exemplo, as aberturas de peneira podem variar de cerca de 45 micra a 500 micra. Em outro exemplo, as aberturas de peneira podem variar de cerca de 100 micra a 300 micra. Em outro exemplo, as aberturas de peneira podem variar de 200 a 250 micra. Como alternativa, as aberturas de peneira reais podem ser menores do que as na segunda etapa de separação 230.

[0056] A parte de sólidos resultante advinda da terceira etapa de separação 234 é enviada a um terceiro tanque de retenção 236, e a parte de líquido de sobrefluxo ou filtrado pode ser enviado a uma etapa de separação de proteína 240, que usa, por exemplo, um clarificador, centrífuga de filtração, decantador, centrífuga de discos empilhados, filtro de tambor rotativo, filtro-prensa, separação por membrana ou seus semelhantes, para separar a parte de líquido do fluxo de uma parte de proteínas, mais pesada. Devido à remoção de sólidos durante o processo de “lavagem”, a fração total de sólidos no fluxo de sólidos no terceiro tanque de retenção 236 é de cerca de 26%. O filtrado possui uma fração total de sólidos de cerca de 22%. O clarificador, por exemplo, pode ser munido de recursos de lavagem para que água de lavagem possa ser alimentada a ele. A água de lavagem adicional permite uma separação mais fácil da parte de líquido de sobrefluxo em uma parte de proteínas mais pesada e parte de líquido. A parte de proteínas mais pesada é separada da parte de líquido de sobrefluxo e é removida como o subfluxo, ao passo que a parte de líquido mais leve pode ser removida como o sobrefluxo. Em aditamento, um dispositivo de separação bifásico ou trifásico pode ser utilizado para essa etapa. A parte de líquido de sobrefluxo contém cerca de 18% de sólidos ao todo e é enviada a um tanque de retenção de sobrefluxo 242. Em outra modalidade, antes de ser enviada à etapa de separação de proteína 240, a parte de líquido de sobrefluxo ou filtrado advindo da terceira etapa de separação 234 pode ser submetido a uma etapa de liquefação opcional, quando carboidratos adicionais, incluindo amidos,

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29/31 podem ser convertidos em açúcares para que a parte de proteínas seja adicionalmente concentrada até a etapa de separação de proteína 240. Outros fluxos além da parte de líquido de sobrefluxo ou filtrado advindo da terceira etapa de separação 234 podem ser enviados à etapa de separação de proteína 240, tal como fluxos advindos da primeira etapa de separação 212, da segunda etapa de separação 230, da quarta etapa de separação 250 e/ou da quinta etapa de separação 254.

[0057] A parte de proteínas de subfluxo a seguir pode ser enviada a uma etapa de desidratação opcional 244, na qual a parte de proteínas pode ser submetida a filtração, incluindo microfiltração ou filtração a vácuo, tal como através de um filtro a vácuo rotativo ou algo do gênero. Em uma modalidade alternativa, a parte de proteínas pode ser desidratada ao ser submetida a uma centrífuga decantadora ou algo do gênero, como é de conhecimento na técnica. Em outra modalidade, antes de ser enviada à etapa de desidratação 244, a parte de proteínas de subfluxo pode ser submetida a uma etapa de liquefação opcional, quando carboidratos adicionais, incluindo amidos, podem ser convertidos em açúcares, permitindo que a parte de proteínas de subfluxo seja adicionalmente concentrada até a etapa de desidratação 244. O filtrado advindo da etapa de desidratação 244 pode ser retornado a um tanque de retenção de sobrefluxo 242 e unido à parte de líquido de sobrefluxo advinda da etapa de separação de proteína 240. O filtrado combinado no tanque de retenção de sobrefluxo 242 pode ser enviado de volta ao primeiro tanque de retenção 214 como parte do processo de lavagem em contracorrente. Em outra opção, o filtrado combinado no tanque de retenção de sobrefluxo 242 pode ser unido à farinha de milho triturado no tanque de pasta 204, e a parte de líquido ou filtrado advindo da segunda etapa de separação 230 pode ser enviado de volta ao primeiro tanque de retenção 214 como parte da configuração de lavagem em contracorrente. Devido às várias opções de desidratação, a fração total de sólidos da proteína desidratada final pode variar entre 20% e 36%.

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30/37 [0058] A proteína desidratada pode ser então seca, tal como sendo enviada a um secador (não ilustrado), como é de conhecimento na técnica. O produto de proteínas seco final pode definir uma farinha de milho com alto teor de proteínas que inclui ao menos 40% em peso de proteínas em base seca e que pode ser comercializado como ração para suínos ou galináceos, por exemplo. Em outra modalidade, a farinha de milho com alto teor de proteínas inclui ao menos 45% em peso de proteínas em base seca. Em outra modalidade, a farinhade milho com alto teor de proteínas inclui ao menos 50% em pesode proteínas em base seca. Em ainda outra modalidade, a farinhade milho com alto teor de proteínas inclui ao menos 60% em pesode proteínas em base seca. Em ainda outra modalidade, a farinhade milho com alto teor de proteínas inclui ao menos 62% em pesode proteínas em base seca e é chamada de produto de farinha de glúten de milho. Além disso, a proteína recuperada pode ser usada como fonte de insumo para separar as proteínas zeína ou pode ser adicionalmente refinada para remover aminoácidos individuais (tais como lisina ou outro aminoácido limitante chave). Um processo de separação da zeína exemplificativo para a proteína de milho da fonte de insumo recuperada é ilustrado e descrito em Cheryan, Patente dos EUA n° 6.433.146, cujo conteúdo incorpora-se ao presente documento por referência. Note-se que, à medida que a pureza da proteína aumenta, o rendimento diminui, de modo que o rendimento é variável com base no produto final. Em outros exemplos, a proteína recuperada pode ser usada como um fertilizante e/ou um herbicida natural ou adicionalmente purificada para utilização em isolados de proteína. Para produzir isolados de proteína, em um exemplo, o fluxo de subfluxo de proteínas pode passar por um processo de extração de solvente (por exemplo, álcool, geralmente, ou etanol e água) (não ilustrado) para remover todos os amidos, açúcares e outros componentes. Além disso, as proteínas separadas podem ser usadas como uma fonte de insumo, uma fonte de alimento ou um carreador aromático para aditivos de saúde, nutrição

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31/37 e/ou beleza.

[0059] Ao deixar o terceiro tanque de retenção 236, a massa úmida ou parte de sólidos desidratados do fluxo a seguir pode ser submetida a uma quarta etapa de separação 250. A quarta etapa de separação 250 usa equipamento de desidratação, por exemplo, uma peneira com espátulas, uma peneira vibratória, filtração, centrífuga de separação ou centrífuga de separação cônica, uma peneira a pressão, um pré-concentrador e seus semelhantes, para realizar nova separação da parte de sólidos, principalmente fibras, germes, grânulos, que podem incluir proteínas, da parte de líquido, que inclui principalmente açúcar, óleo e sólidos finos. Em um exemplo, o equipamento de desidratação é uma peneira com espátulas, conforme descrito acima. Em um exemplo, o tamanho das aberturas de peneira usado na quarta etapa de separação 250 pode variar de 100 micra a 500 micra. Em outro exemplo, as aberturas de peneira podem variar de 150 a 300 micra. Em ainda outro exemplo, as aberturas de peneira têm cerca de 200 micra. Com a quarta etapa de separação 250, as aberturas de peneira reais podem ser maiores do que as na terceira etapa de separação 234.

[0060] A parte de sólidos resultante advinda da quarta etapa de separação 250 pode ser enviada a um quarto tanque de retenção opcional 252, e a parte de líquido ou filtrado pode ser enviado ao segundo tanque de retenção 232 como parte da operação de lavagem em contracorrente. A parte de sólidos resultante possui uma fração total de sólidos de 20%. O filtrado possui um teor total de sólidos de 14%. Como alternativa, o filtrado pode ser enviado a uma etapa de separação de proteína 240, e o filtrado advindo da terceira etapa de separação 234 pode ser enviado ao segundo tanque de retenção 232 em uma operação de lavagem em contracorrente. O filtrado advindo da quarta etapa de separação 250 contém partículas menores do que as aberturas de peneira usadas na quarta etapa de separação 252. A água de lavagem pode ser alimentada aqui ao quarto tanque de retenção 252.

[0061] Ao deixar o quarto tanque de retenção 252, a massa

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32/37 úmida ou parte de sólidos desidratados do fluxo a seguir, que pode ser diluída adicionalmente através da adição de água de lavagem, pode ser submetida a uma quinta etapa de separação opcional 254, quando o equipamento de desidratação, por exemplo, peneira com espátulas, peneira vibratória, centrífuga de filtração, peneira a pressão, decantador em cúpula de separação e seus semelhantes, é usado para realizar a separação da parte de sólidos, que inclui fibras da parte de líquido. A água de lavagem adicional aqui permite uma separação mais fácil do fluxo principalmente em uma parte de fibras e uma parte de líquido de sobrefluxo. Um dispositivo de filtração exemplificativo para a quinta etapa de separação 254 é ilustrado e descrito em Lee, Patente dos EUA n° 8.813.973, cujo conteúdo incorpora-se ao presente documento por referência. As aberturas de peneira nessa etapa normalmente terão cerca de 500 micra para capturar quantidades de pontas, pericarpos, bem como fibras finas, mas podem variar de cerca de 400 micra a cerca de 1.500 micra. O líquido residual advindo da quinta etapa de separação 254 pode ser enviado ao terceiro tanque de retenção 236 como parte do processo de lavagem em contracorrente. A fibra desidratada contém menos que 3% de amido (com uma faixa de 0,5% a 9%) em comparação aos DDGs de moagem a úmido normal, que possuem cerca de 4% a 6% de amido na fibra. A porcentagem de proteínas na fibra também diminui de convencionais 29% para cerca de 12% com uma faixa de cerca de 6% a cerca de 22%, e a porcentagem de óleo diminui de convencionais 9% para cerca de 2% a 4%, com uma faixa de cerca de 1% a cerca de 5%.

[0062] A parte de fibras da massa úmida resultante advinda da quinta etapa de separação 254 pode ser adicionalmente seca por um secador, como é de conhecimento na técnica. Essa parte de fibras da massa úmida possui uma fração total de sólidos de cerca de 38% a 44%. A parte de fibras da massa úmida pode ser usada na qualidade de matéria-prima para a produção de álcool secundário ou de outro produto químico ou ração ou alimento. O material celulósico

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33/37 resultante, que inclui os pericarpos e as pontas e contém menos de cerca de 35% de DS, menos de cerca de 10% de proteínas, menos de cerca de 2% de óleo e menos de cerca de 1% de amido/açúcar, pode ser enviado a um sistema de álcool secundário, como é de conhecimento na técnica, na qualidade de matéria-prima sem nenhum tratamento adicional. A produção de fibras de celulose é de cerca de 3 lb/bu. As fibras também podem ser queimadas em um sistema de caldeira de biomassa ou usadas para produzir um típico produto do tipo DDGS, por exemplo. Além disso, o fluxo de fibras separado pode ser usado para a produção de furfural ou para novo processamento em outros usos/aplicações químicas, alimentícias, farmacêuticas e/ou nutricêuticas.

[0063] Quando cinco etapas de separação 212, 230, 234, 250, 254 e quatro tanques de retenção 214, 232, 236, 252 são ilustrados e utilizados aqui, deve-se ter em mente que esse sistema e método 200 podem ser modificados para acomodar menos ou mais do que o ilustrado para recuperar o fluxo de açúcar, óleo, proteínas e/ou fibras, com rendimentos e/ou pureza desejáveis. Por exemplo, o sistema e método 200 podem eliminar até quatro das etapas de separação e até três dos tanques de retenção. Em outro exemplo, ao menos três das etapas de separação são utilizadas. Em outro exemplo, ao menos quatro das etapas de separação são utilizadas. Devido às etapas de separação em sequência 212, 230, 234, 250, 254, açúcares, amido, proteínas e óleo podem ser sistematicamente removidos das fibras por lavagem, de modo que a fibra pode ser concentrada na última etapa de separação, por exemplo, a quinta etapa de separação 254, e os outros componentes recuperados e separados, de acordo com o desejado. Em outro exemplo, várias etapas de separação e tanques de retenção podem ser substituídas por uma ou mais centrífugas de filtração, que incluem vários estágios de lavagem em uma única centrífuga.

[0064] Além disso, outras modificações podem ser feitas ao

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34/37 sistema e método 200 acima para melhorar a recuperação de coprodutos, tal como a recuperação de óleo usando tensoativos e outros agentes rompedores de emulsão. Em um exemplo, agentes rompedores de emulsão, tais como tensoativos, podem ser adicionados antes de etapas nas quais se espera que se formem emulsões ou após uma emulsão formar-se no método. Por exemplo, emulsões podem se formar durante a centrifugação, de modo que a incorporação de tensoativos antes ou durante a centrifugação pode melhorar a separação do óleo. Em um exemplo, a separação pré-óleo do fluxo de xarope também pode ter rompedores de emulsão, tensoativos e/ou floculantes adicionados ao sistema de evaporação para ajudar a intensificar a produção de óleo. Isso pode resultar em um ganho de produção de óleo adicional de 0,05 a 0,5 lb/bu.

[0065] Com referência agora à Fig. 5, é ilustrado um sistema e método de trituração a seco 300 para produzir um fluxo de açúcar a partir de grãos ou fontes e/ou resíduos de carboidrato similares, tal como para a produção de biocombustíveis, de acordo com outra modalidade da invenção. Conforme discutido em mais detalhes abaixo, um fluxo de açúcar, que inclui um equivalente de dextrose desejado e/ou que teve removida dele uma quantidade indesejável de componentes não fermentáveis, pode ser produzido após a sacarificação e antes da fermentação (ou de outro processo de conversão de açúcar), com esse fluxo de açúcar sendo disponibilizado para a produção de produtos bioquímicos, por exemplo, para a produção de álcool, ou outros processos.

[0066] Conforme ilustra agora a Fig. 5, um sistema e método 300 é semelhante em quase todos os aspectos ao sistema e método 200 da Fig. 4, salvo pela etapa de ultrafiltração adicional 260, que será discutida a seguir. O fluxo de açúcar advindo da etapa de filtração por membrana 222 é enviado à etapa de filtração 260, conforme ilustra a Fig. 5, para produzir ainda um fluxo de açúcar mais desejável, que pode ser considerado um fluxo de açúcar adicionalmente

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35/37 purificado ou refinado, ao separar ainda quaisquer componentes sólidos/insolúveis remanescentes, cor, cinzas, minerais ou seus semelhantes. A ultrafiltração é um processo de fluxo cruzado geralmente classificado na faixa de 10 Ângstroms a 0,1 mícron e que geralmente opera na faixa de 10 a 100 psig. Um dispositivo de ultrafiltração desse tipo adequado é o HFK Series Ultrafiltration fornecido pela Koch Membrane Systems de Wichita, KS. Os componentes pesados advindos da etapa de ultrafiltração 260 podem ser combinados aos componentes sólidos ou pesados advindos da etapa de filtração por membrana 222 e enviados de volta para unir-se à parte de sólidos no primeiro tanque de retenção 214 ou, como opção, podem ser reciclados de volta para unir-se à parte de líquido separada ou fluxo de açúcar advindo da primeira etapa de separação 212, tal como antes da etapa de separação do óleo 216, para ser novamente enviados através da etapa de filtração por membrana 222. Esses componentes mais pesados ou subfluxo pode ser mais concentrado nos sólidos totais em cerca de 28%.

[0067] O fluxo de açúcar advindo da etapa de ultrafiltração 222 pode ser enviado à etapa de fermentação 224 para converter, por exemplo, através de um fermentador, os açúcares em álcool (por exemplo, etanol ou butanol), ao que segue a destilação e/ou separação do(s) componente(s) desejado(s) (não ilustrado), que pode(m) recuperar o álcool ou subproduto(s)/composto(s) produzidos, como é de conhecimento na técnica. Deve-se ter em mente que qualquer outro processo de conversão por fermentação ou processo de conversão de açúcar pode ser empregado aqui em lugar da etapa de fermentação 224. Ademais, se não incluída inicialmente após a etapa de liquefação 208 mais cedo no sistema e método 200, como ilustra a Fig. 5, a etapa de sacarificação opcional 210 pode ser incluída logo antes da etapa de fermentação 224 aqui, ou combinada a ela para oferecer uma única etapa de sacarificação e fermentação simultâneas (SSF) (não ilustrado), a fim de submeter o fluxo de açúcar a sacarificação de uma maneira tal

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36/37 como discutida acima. O fluxo de açúcar pode permitir a recuperação de um agente de fermentação da etapa de fermentação 224. O agente de fermentação pode ser recuperado por meios conhecidos na técnica e pode ser seco como um produto separado ou, por exemplo, pode ser enviado à etapa de separação de proteína 240 ou outros fluxos/etapas, no método e sistema 300, que podem permitir a captura do agente de fermentação e/ou ser usado para processamento adicional. A reciclagem do agente de fermentação (tal como levedura ou bactéria) pode ocorrer pelo uso de uma fonte de açúcar limpa. Após uma etapa(s) de destilação ou separação desejada, o sistema e método 300 podem incluir qualquer processo(s) do tipo de sessão final, que podem ser de conhecimento ou não na técnica para processar, por exemplo, a vinhaça completa. A etapa de fermentação 224 pode fazer parte de um sistema de produção de álcool que recebe um fluxo de açúcar que não é tão desejável ou limpo, isto é, “mais sujo”, do que o fluxo de açúcar sendo enviado e submetido à mesma etapa de fermentação 224 que o fluxo de açúcar sujo. Outras opções para o fluxo de açúcar, além da fermentação, podem incluir ainda o processamento ou refino da glicose em frutose ou em outros açúcares simples ou mesmo complexos, o processamento em ração, fermentação à base de micróbios (em oposição à fermentação à base de levedura) e vários outros processamentos químicos, farmacêuticos ou nutricêuticos (tais como propanol, isobutanol, ácido cítrico ou ácido succínico) e seus semelhantes. Esse processamento pode ocorrer através de um reator, que pode incluir um fermentador. O restante do sistema e do método 300 da Fig. 5 são como ilustrado e descrito acima com referência à Fig. 4.

[0068] Embora se tenha ilustrado a presente invenção pela descrição de várias modalidades e embora essas modalidades tenham sido descritas em detalhes consideráveis, o requerente não tenciona restringir ou limitar de maneira alguma o âmbito das Reivindicações anexas a esses detalhes. Por exemplo, várias enzimas (e tipos delas) tais como amilase, alfa amilase ou glicoamilase, fúngicas, celulose,

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37/37 celobiose, protease, fitase e seus semelhantes podem ser opcionalmente adicionados, por exemplo, antes, durante e/ou após qualquer número de etapas nos sistemas e métodos 200, 300, incluindo o tanque de pasta 204, a segunda etapa de trituração 206, a etapa de liquefação 208 e/ou a etapa de sacarificação 210, tal como para intensificar a separação de componentes, tal como para ajudar a quebrar as ligações entre proteínas, amido e fibras e/ou para ajudar a converter amidos em açúcares e/ou ajudar a liberar o óleo livre. Além disso, ajustes de temperatura, pH, tensoativos e/ou floculantes podem ser feitos, conforme necessário ou desejado, nas várias etapas ao longo do sistema e método 200, 300, incluindo no tanque de pasta 204 etc., tal como para otimizar o uso de enzimas ou produtos químicos. Outras vantagens e modificações transparecerão prontamente aos versados na técnica. Sendo assim, a invenção, em seus aspectos mais amplos, não se limita aos detalhes específicos, aparelhos e métodos representativos nem exemplos ilustrativos ilustrados e descritos. Logo, é possível divergir desses detalhes sem divergir, contudo, do âmbito do conceito inventivo geral do requerente.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método Para Produzir Fluxo de Açúcar, caracterizado por que compreende:

triturar grãos e/ou componentes de grão em partículas de grão para liberar óleo a partir deles;

misturar as partículas de grão a um líquido para produzir uma pasta que inclui amido e o óleo liberado definindo o óleo livre na lama;

submeter a pasta a liquefação, seguida por sacarificação para converter o amido em açúcares simples e produzir um fluxo que inclui os açúcares simples e o óleo livre;

após a sacarificação, mas antes do processamento adicional dos açúcares simples, separar o fluxo em uma primeira parte de sólidos e uma parte de líquido que inclui os açúcares simples e óleo livre;

separar a parte de líquido em uma parte de óleo que inclui o óleo livre, uma segunda parte de sólidos e uma parte de açúcar que inclui os açúcares simples; e submeter a parte de açúcar a filtração por membrana para produzir uma terceira parte de sólidos e uma parte de açúcar filtrada definido um fluxo de açúcar com um equivalente de dextrose de ao menos 20 D.E. e uma fração total de sólidos não fermentáveis menor ou igual a 30% do teor total de sólidos.
2. Método Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que submeter a parte de açúcar à filtração por membrana para produzir uma terceira parte de sólidos e uma parte de açúcar filtrada compreende submeter a parte de açúcar a

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2/6 microfiltração para produzir uma terceira parte de sólidos e uma parte de açúcar filtrada.
3. Método Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda submeter a parte de açúcar filtrada a ultrafiltração para produzir uma parte de açúcar ultrafiltrada e uma quarta parte de sólidos.
4. Método Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 3, caracterizado por que compreende ainda combinar a quarta parte de sólidos à primeira parte de sólidos para formar uma parte de sólidos combinada que inclui componentes não fermentáveis.
5. Método Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda submeter o fluxo de açúcar a um processo de conversão de açúcar para produzir um biocombustível e/ou produto bioquímico.
6. Método Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda submeter o fluxo de açúcar a fermentação para produzir um biocombustível e/ou produto bioquímico.
7. Método Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 6, caracterizado por que compreende ainda recuperar um agente de fermentação usado na fermentação para produzir o biocombustível e/ou produto bioquímico.
8. Método Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que a primeira parte de sólido inclui componentes não fermentáveis que incluem fibra e proteína e compreendendo ainda recuperar a proteína para produzir um coproduto da proteína e/ou a fibra para produzir um coproduto da fibra.

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9. Método Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda combinar a segunda parte de sólidos e/ou a terceira parte de sólidos à primeira parte de sólidos para formar uma parte de sólidos combinada que inclui componentes não fermentáveis.
10. Método Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda recuperar um coproduto do óleo a partir da parte de óleo.
11. Método Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda separar a parte de óleo em uma quarta parte de sólidos e uma parte de óleo purificada que define um coproduto do óleo.
12. Método Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 11, caracterizado por que compreende ainda combinar a quarta parte de sólidos à primeira parte de sólidos para formar uma parte de sólidos combinada que inclui componentes não fermentáveis.
13. Método Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda misturar as partículas de grão ao líquido para produzir a pasta e, antes de submeter a pasta a liquefação, submeter a pasta a trituração adicional.
14. Método Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda separar a primeira parte de sólido em uma parte de sólidos separada que inclui componentes não fermentáveis e uma parte de líquido separada que inclui açúcares simples.
15. Método Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o fluxo de açúcar possui um equivalente de dextrose de ao menos 70 D.E.

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16. Método Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda submeter o fluxo de açúcar a um processo de conversão de açúcar para produzir moléculas orgânicas.
17. Método Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda submeter o fluxo de açúcar a um processo de conversão de açúcar para produzir aminoácidos, enzimas ou biomassa celular.
18. Sistema Para Produzir Fluxo de Açúcar, caracterizado por que o sistema compreende:

um tanque de pasta no qual partículas de grão trituradas são misturadas a um líquido para produzir uma pasta que inclui amido e óleo livre;

um sistema de liquefação e sacarificação que recebe a pasta e no qual o amido é convertido em açúcares simples produzindo assim um fluxo que inclui os açúcares simples e óleo livre;

um primeiro dispositivo de separação que recebe e separa o fluxo advindo do sistema de sacarificação em uma primeira parte de sólidos e uma parte de líquido que inclui os açúcares simples e óleo livre, um dispositivo de separação de óleo que situa-se após o primeiro dispositivo de separação e que recebe e separa a parte de líquido em uma parte de óleo que inclui o óleo livre, uma segunda parte de sólidos e uma parte de açúcar que inclui os açúcares simples;

um dispositivo de filtração por membrana que situa-se após o dispositivo de separação de óleo e que recebe e separa a parte de açúcar em uma terceira parte de sólidos e uma parte de açúcar filtrada

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5/6 que define um fluxo de açúcar com um equivalente de dextrose de ao menos 20 D.E. e uma fração total de sólidos não fermentáveis menor ou igual a 30% do teor total de sólidos; e um dispositivo de biocombustível e/ou produto químico que recebe o fluxo de açúcar para produzir um biocombustível e/ou produto químico a partir dos açúcares simples.
19. Sistema Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 18, caracterizado por que o dispositivo de filtração por membrana define um dispositivo de microfiltração ou ultrafiltração.
20. Sistema Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 18, caracterizado por que o dispositivo de filtração por membrana inclui um microfiltro que recebe e separa a parte de açúcar na terceira parte de sólidos e na parte de açúcar filtrada.
21. Sistema Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 18, caracterizado por que o dispositivo de biocombustível e/ou produto bioquímico é um reator que recebe o fluxo de açúcar para produzir um biocombustível e/ou produto bioquímico a partir dos açúcares simples.
22. Sistema Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 18, caracterizado por que o dispositivo de biocombustível e/ou produto bioquímico é um fermentador que recebe o fluxo de açúcar para produzir um álcool a partir dos açúcares simples.
23. Sistema Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 18, caracterizado por que compreende ainda, após o tanque de pasta e antes do sistema de liquefação, um dispositivo de trituração que recebe e tritura a pasta.
24. Sistema Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a

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Reivindicação 19, caracterizado por que compreende ainda um polidor de óleo que recebe a parte de óleo e recupera um coproduto de óleo a partir da parte de óleo.
25. Sistema Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 18, caracterizado por que compreende ainda um dispositivo de ultrafiltração que recebe e separa a parte de açúcar filtrada em uma parte de açúcar ultrafiltrada e uma quarta parte de sólidos.
26. Sistema Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 18, caracterizado por que a primeira parte de sólidos inclui componentes não fermentáveis que incluem fibra e proteína e compreendendo ainda um dispositivo de separação de proteína que recupera a proteína a partir dos componentes não fermentáveis para produzir um coproduto da proteína e/ou um dispositivo de separação de fibra que recupera a fibra a partir dos componentes não fermentáveis para produzir um coproduto da fibra.
27. Sistema Para Produzir Fluxo de Açúcar, de acordo com a Reivindicação 18, caracterizado por que o fluxo de açúcar possui um equivalente de dextrose de ao menos 70 D.E.