BR102019004828A2 - Sistema e método para produção de fluxo de açúcar com separação de óleo em front end - Google Patents

Sistema e método para produção de fluxo de açúcar com separação de óleo em front end Download PDF

Info

Publication number
BR102019004828A2
BR102019004828A2 BR102019004828-0A BR102019004828A BR102019004828A2 BR 102019004828 A2 BR102019004828 A2 BR 102019004828A2 BR 102019004828 A BR102019004828 A BR 102019004828A BR 102019004828 A2 BR102019004828 A2 BR 102019004828A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
flow
oil
solids
sugar
liquid
Prior art date
Application number
BR102019004828-0A
Other languages
English (en)
Inventor
Neal Jakel
Albert Pollmeier
Original Assignee
Fluid Quip Process Technologies, Llc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fluid Quip Process Technologies, Llc filed Critical Fluid Quip Process Technologies, Llc
Publication of BR102019004828A2 publication Critical patent/BR102019004828A2/pt

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L29/00—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof
    • A23L29/30—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing carbohydrate syrups; containing sugars; containing sugar alcohols, e.g. xylitol; containing starch hydrolysates, e.g. dextrin
    • A23L29/35—Degradation products of starch, e.g. hydrolysates, dextrins; Enzymatically modified starches
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/02—Monosaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B20/00—Purification of sugar juices
    • C13B20/16—Purification of sugar juices by physical means, e.g. osmosis or filtration
    • C13B20/165—Purification of sugar juices by physical means, e.g. osmosis or filtration using membranes, e.g. osmosis, ultrafiltration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L7/00—Cereal-derived products; Malt products; Preparation or treatment thereof
    • A23L7/10—Cereal-derived products
    • A23L7/104—Fermentation of farinaceous cereal or cereal material; Addition of enzymes or microorganisms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L3/00—Compositions of starch, amylose or amylopectin or of their derivatives or degradation products
    • C08L3/02—Starch; Degradation products thereof, e.g. dextrin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11C—FATTY ACIDS FROM FATS, OILS OR WAXES; CANDLES; FATS, OILS OR FATTY ACIDS BY CHEMICAL MODIFICATION OF FATS, OILS, OR FATTY ACIDS OBTAINED THEREFROM
    • C11C1/00—Preparation of fatty acids from fats, fatty oils, or waxes; Refining the fatty acids
    • C11C1/08—Refining
    • C11C1/10—Refining by distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
    • C12C11/00—Fermentation processes for beer
    • C12C11/07—Continuous fermentation
    • C12C11/075—Bioreactors for continuous fermentation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
    • C12C5/00—Other raw materials for the preparation of beer
    • C12C5/004—Enzymes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/14—Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of a carbohydrase (EC 3.2.x), e.g. by alpha-amylase, e.g. by cellulase, hemicellulase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K1/00—Glucose; Glucose-containing syrups
    • C13K1/06—Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of starch or raw materials containing starch
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D37/00—Processes of filtration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

um sistema e método de moagem a seco melhorado para produção de um fluxo de açúcar a partir de grãos ou fontes e/ou resíduos de carboidrato similares, tais como para produção de produtos bioquímicos, com separação de óleo em front end. antes ou depois da sacarificação, o óleo pode ser removido de um fluxo de açúcar/carboidrato. após a sacarificação e antes de um processo de conversão de açúcar, o fluxo de açúcar/carboidrato inclui um equivalente de dextrose (de) desejado, onde de descreve o grau de conversão de amido em dextrose pode ser produzido, com tal fluxo de açúcar estando disponível para produção de produto bioquímico, por exemplo, produção de álcool, ou outros processos. além disso, os sistemas e métodos podem também envolver a remoção de certos componentes do grão, por exemplo, componentes do núcleo do milho, incluindo proteína e/ou fibra. em outras palavras, separação de óleo e produção do fluxo de açúcar ocorre no front end do sistema e método.

Description

“SISTEMA E MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE FLUXO DE AÇÚCAR COM SEPARAÇÃO DE ÓLEO EM FRONT END” RELATÓRIO DESCRITIVO
Campo Técnico [0001] A presente invenção se refere em geral a sistemas e métodos para uso nas indústrias bioquímica (por exemplo, biocombustível), alimentícia, de rações, de nutrição, de enzimas, de aminoácidos, de proteínas, e/ou farmacêuticas, e, mais especificamente, a sistemas de moagem a seco e métodos para produção de um fluxo de açúcar, tal como para produção bioquímica, melhorados.
Antecedentes [0002] Os processos convencionais para produção de 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 diversos coprodutos diferentes, tais como gérmen (para extração de óleo), ração de glúten (ração animal de alta fibra), farinha de glúten (ração animal de alta proteína) e produtos à base de amido, tais como álcool (por exemplo, etanol ou butanol), xarope de milho de alta frutose, ou amido alimentar e industrial. Usinas de moagem a seco geralmente convertem grãos, tais como milho, em dois produtos, a saber, álcool (por exemplo, etanol ou butanol) e grãos por destilação com solúveis. Se vendidos como ração úmida animal, os grãos úmidos por destilação com solúveis são referidos como DWGS. Se secos para ração animal, os grãos secos por destilação com solúveis são referidos como DDGS. Esse coproduto fornece um fluxo de receita secundário, que compensa uma parte do custo de produção global do álcool.
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 8/101
2/58 [0003] Em relação ao processo de moagem a úmido, a Fig. 1 é um fluxograma de um processo de produção de álcool (por exemplo, etanol) por moagem a úmido típico 10. O processo 10 se inicia com uma etapa de maceração 12, em que o grão (por exemplo, de milho) é encharcado por 24 a 48 horas, em uma solução de água e dióxido de enxofre, a fim de amaciar os núcleos para moagem, coar componentes solúveis na água de maceração, e soltar a matriz de proteína com o endosperma. Os núcleos do milho contêm principalmente amido, fibra, proteína e óleo. A mistura de milho macerado e água é então alimentada a uma etapa de moagem de degerminação (primeira moagem) 14, em que o milho é moído de uma forma que rasga os núcleos e libera o gérmen, de modo a fazer uma pasta de densidade pesada (8,5 a 9,5 Be) dos componentes moídos, principalmente uma pasta de amido. Isso é seguido por uma etapa de separação do gérmen 16, que ocorre por flutuação e uso de um hidrociclone(s) para separar o gérmen do resto da pasta. O gérmen é a parte do núcleo que contém o óleo encontrado no milho. O fluxo de gérmen separado, que contém alguma parte do amido, proteína e fibra, segue para lavagem do gérmen, para remover amido e proteína, e, então, para uma secadora, para produzir cerca de 2,7 a 3,2 libras (base seca) de gérmen por bushel de milho (lb/bu). O gérmen seco tem cerca de 50% de teor de óleo sobre uma base seca.
[0004] A pasta remanescente, que é agora desprovida de gérmen, mas contém fibra, glúten (isto é, proteína) e amido, é então submetida a uma etapa de moagem fina (segunda moagem) 20, em que há total rompimento do endosperma e liberação dos componentes do endosperma, isto é, glúten e amido, da fibra. Isso é seguido por uma etapa de separação da fibra 22, em que a pasta é passada através de uma série de peneiras, a fim de separar a fibra do amido e glúten, e lavar a fibra limpa de glúten e amido. A etapa de separação da fibra 22 tipicamente emprega peneiras de pressão estática ou pás rotativas montadas em uma peneira cilíndrica (isto é, peneiras de pá). Mesmo após a lavagem, a fibra de um moinho de moagem a úmido típico
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 9/101
3/58 contém de 15 a 20% de amido. Esse amido é vendido com a fibra como ração animal. A pasta remanescente, que é agora geralmente desprovida de fibra, é submetida a uma etapa de separação do glúten 24, em que centrifugação ou hidrociclones separam amido do glúten. O fluxo de glúten segue para um filtro a vácuo e secador, para produzir farinha de glúten (proteína).
[0005] O coproduto de amido purificado resultante então pode passar por uma etapa de cozimento a jato 26 para iniciar o processo de conversão do amido em açúcar. O cozimento a jato se refere a um processo de cozimento realizado a temperaturas e pressões elevadas, embora as temperaturas e pressões específicas possam variar amplamente. Tipicamente, o cozimento a jato ocorre a uma temperatura de cerca de 93 a 110°C (cerca de 200 a 230°F) e uma pressão de cerca de 30 a 50 psi. Isso é seguido por liquefação 28, sacarificação 30, fermentação 32, reciclo de levedura 34, e destilação/desidratação 36 para um sistema bioquímico de moagem a úmido típico. A liquefação ocorre à medida que a mistura ou “mingau” é mantida a 90 a 95°C a fim de a alfa-amilase hidrolisar o amido gelatinizado em maltodextrinas e oligossacarídeos (correntes de moléculas de açúcar glicose), para produzir um mingau ou pasta liquefeita. Na etapa de sacarificação 30, o mingau liquefeito é resfriado para cerca de 50°C e uma enzima comercial conhecida como glicoamilase é adicionada. A glicoamilase hidrolisa as maltodextrinas e oligossacarídeos de cadeia curta em moléculas de açúcar glicose únicas, para produzir um mingau liquefeito. Na etapa de fermentação 32, uma cepa comum de levedura (Saccharomyces cerevisae) é adicionada, para metabolizar os açúcares glicoses em etanol e CO2.
[0006] Com a conclusão, o mingau de fermentação (“cerveja”) conterá cerca de 15% a 18% de etanol (base volume/volume), mais sólidos solúveis e insolúveis de todos os componentes remanescentes do grão. Os sólidos e algum líquido remanescente após a fermentação segue para um estágio de evaporação, onde a levedura pode ser
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 10/101
4/58 recuperada como subproduto. Levedura pode ser opcionalmente reciclada em uma etapa de reciclo de levedura 34. Em alguns casos, o CO2 é recuperado e vendido como um produto de base. Subsequente à etapa de fermentação 32, é a etapa de destilação e desidratação 36, em que a cerveja é bombeada em colunas de destilação, onde é fervida, para vaporizar 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 cerca de 95% de pureza (190 de prova). O etanol de 190 de prova então passa por uma coluna de desidratação por peneira molecular, que remove a água residual remanescente do etanol, para fornecer um produto final de essencialmente etanol 100% (199,5 de prova). Esse etanol anidro está, agora, pronto para ser usado para fins de combustível carburante. Processamento adicional dentro do sistema de destilação pode fornecer álcool de grau alimentício ou de grau industrial.
[0007] Nenhuma etapa de centrifugação é necessária ao final do processo de produção de etanol por moagem a úmido 10, uma vez que o gérmen, fibra e glúten já foram removidos nas etapas de separação anteriores 16, 22, 24. A “vinhaça” produzida após a destilação e desidratação 36 no processo de moagem a úmido 10 é frequentemente referida como “vinhaça integral”, embora também não seja tecnicamente o mesmo tipo de vinhaça integral produzida com processo de moagem a seco tradicional descrito na Fig. 2 abaixo, uma vez que não estão presentes sólidos insolúveis. Outros produtores por moagem a úmido podem se referir a esse tipo de vinhaça como vinhaça “fina”.
[0008] O processo de moagem a úmido 10 pode produzir um produto de amido de alta qualidade para conversão em álcool, bem como fluxos separados de gérmen, fibra e proteína, que podem ser vendidos como coprodutos, para gerar fluxos de receita adicionais. Entretanto, os rendimentos globais para vários coprodutos podem ser menos do que desejáveis e o processo de moagem a úmido é complicado e dispendioso, requerendo alto investimento de capital, bem como
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 11/101
5/58 custos de alta energia para operação.
[0009] Porque o custo de capital de moinhos de moagem a úmido pode ser tão proibitivo, algumas usinas de álcool preferem usar um processo de moagem a seco mais simples. A Fig. 2 é um fluxograma de um processo de produção de álcool (por exemplo, etanol) por moagem a seco típico 100. Como um ponto de referência geral, o método de moagem a seco 100 pode ser dividido em um front end e um back end. A parte do método 100 que ocorre antes da destilação 110 é considerada a “front end” e a parte do método 100 que ocorre após a destilação 110 é considerada a “back end”. Para esse fim, a front end do processo de moagem a seco 100 se inicia com uma etapa de moagem 102, em que os núcleos de milho integral secos podem ser passados através de moinhos de martelo para moagem em farinha ou um pó fino. As aberturas de peneira nos moinhos de martelo ou dispositivos similares tipicamente têm 6/64 a 9/64 polegadas de tamanho, ou cerca de 2,38 mm a 3,57 mm, mas algumas usinas podem operar em pelo menos ou mais do que estes tamanhos de peneira. A distribuição de partícula resultante rende uma distribuição muito boa, de curva do tipo sino, que inclui tamanhos de partículas tão pequenas quanto 45 micra e tão grandes quanto 2 mm a 3 mm. A maior parte das partículas está na faixa de 500 a 1200 micra, o que é o “pico” da curva em sino.
[0010] Após a etapa de moagem 102, a farinha moída é misturada com água de cozimento, para criar uma pasta na etapa de pasta 103 e uma enzima comercial denominada alfa-amilase, é tipicamente adicionada (não mostrado). A etapa de pasta 103 é seguida por uma etapa de liquefação 104, em que o pH é ajustado para cerca de 5,2 a 5,8 e a temperatura mantida entre cerca de 50°C a 105°C, para converter o amido insolúvel na pasta em amido solúvel. Vários processos de liquefação típicos, que ocorrem nesta etapa de liquefação 104, são discutidos em maiores detalhes adicionalmente abaixo. O vapor após a etapa de liquefação 104 tem cerca de 30% de teor de sólidos secos (DS), mas pode variar de cerca de 29-36%, com todos os componentes
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 12/101
6/58 contidos nos núcleos de milho, incluindo amido/açúcares, proteína, fibra, amido, gérmen, grãos pontiagudos e óleo e sais, por exemplo. Sólidos mais altos são alcançáveis, mas isso requer enzima alfa-amilase extensiva, para quebrar rapidamente a viscosidade na etapa de liquefação inicial. Há em geral diversos tipos de sólidos no vapor de liquefação: fibra, gérmen e grãos pontiagudos.
[0011] Liquefação pode ser seguida por etapas de sacarificação e fermentação separadas 106 e 108, respectivamente, embora na maioria dos processos de etanol por moagem a seco, a sacarificação e a fermentação possam ocorrer simultaneamente. Essa etapa simultânea é referida na indústria como “Sacarificação e Fermentação Simultâneas” (SSF). Tanto a sacarificação, quanto a SSF podem levar cerca de 50 a 60 horas. A fermentação converte o açúcar em álcool. Levedura pode opcionalmente ser reciclada em uma etapa de reciclo de levedura (não mostrado), tanto durante o processo de fermentação, quanto no final do processo de fermentação. Subsequentemente à etapa de fermentação 108 é a etapa de destilação (e desidratação) 110, que utiliza um aparelho de destilação para recuperar o álcool.
[0012] Finalmente, uma etapa de centrifugação 112 envolve a centrifugação dos resíduos produzidos com a etapa de destilação e desidratação 110, isto é, “vinhaça integral”, para separar os sólidos insolúveis (“bolo úmido”) do líquido (“vinhaça fina”). O líquido da centrífuga contém cerca de 5% a 12% de DS. O “bolo úmido” inclui fibra, de que há, em geral, três tipos: (1) pericarpo, com tamanhos de partícula médios tipicamente de cerca de 1 mm a 3 mm; (2) tricapo, com tamanhos de partícula médios de cerca de 500 micra (0,5 mm); (3) e fibra fina, com tamanhos de partícula médios de cerca de 250 micra. Pode haver também proteína com um tamanho de partícula de cerca de 45 micra a cerca de 300 micra.
[0013] A vinhaça fina tipicamente entra em evaporadores em uma etapa de evaporação 114, para ferver a água ou afastar a umidade, deixando um xarope grosso, que contém os sólidos solúveis (dissolvidos)
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 13/101
7/58 (principalmente proteína e amidos/açúcares) da fermentação (25% a 40% de sólidos secos) juntamente com óleo e fibra fina residuais. A pasta concentrada pode ser submetida a uma centrífuga para separar o óleo do xarope em uma etapa de recuperação de óleo 116. O óleo pode ser vendido como um produto separado de alto valor. O rendimento do óleo é normalmente de cerca de 0,6 lb/bu de milho com alto teor de ácidos graxos livres. Esse rendimento de óleo recupera apenas cerca de 13 do óleo no milho, com parte do óleo passando com o fluxo de xarope e o restante sendo perdido com o fluxo de fibra/bolo úmido. Cerca de metade do óleo no núcleo do milho permanece dentro do gérmen após a etapa de destilação 110, que não pode ser separado no processo de moagem a seco típico usando centrífugas. O teor de ácidos graxos livres, que é criado quando o óleo é aquecido e exposto a oxigênio por todo o processo de front e back-end, reduz o valor do óleo. A etapa de centrífuga (desoleificação) apenas remove menos do que 50%, porque a proteína e o óleo formam uma emulsão, que não pode ser satisfatoriamente separada.
[0014] O xarope, que tem mais do que 10% de óleo, pode ser misturado com o bolo úmido centrifugado, e a mistura pode ser vendida para confinamento para carne bovina e laticínios como Grão Úmido por Destilação com Solúvel (DWGS). Alternativamente, a mistura de bolo úmido e xarope concentrado pode ser seca em uma etapa de secagem 118 e vendida como Grão Seco por Destilação com Solúvel (DDGS) a confinamento para carne bovina e laticínios. Esse DDGS tem toda a proteína do milho e levedura e cerca de 67% do óleo no material de partida de milho. Mas o valor de DDGS é baixo devido ao alto percentual de fibra, e, em alguns casos, o óleo é um obstáculo à digestão do animal e qualidade do leite de vaca em lactação.
[0015] Adicionalmente, em relação à etapa de liquefação 104, a
Fig. 3 é um fluxograma de vários processos de liquefação típicos, que definem a etapa de liquefação 104 no processo de moagem a seco 100. Novamente, o processo de moagem a seco 100 se inicia com uma etapa
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 14/101
8/58 de moagem 102, em que os núcleos de milho integral secos são passados através de moinhos de martelo ou sistemas de moagem similares, tais como moinhos de rolos, moinhos de flocagem, moinhos de impacto, moinhos de pinos para moagem em farinha ou um pó fino. A etapa de moagem 102 é seguida pela etapa de liquefação 104, que, em si, inclui múltiplas etapas, como é discutido em seguida.
[0016] Cada um dos vários processos de liquefação geralmente se inicia com o grão moído ou material similar sendo misturado com água de cozimento e/ou água de backset, que pode ser enviado da etapa de evaporação 114 (Fig.°2), para criar uma pasta em um tanque de pasta 130, em que uma enzima comercial chamada alfa-amilase é tipicamente adicionada (não mostrado). O pH é ajustado aqui, como é conhecido na técnica, para cerca de 5,2 a 5,8, e a temperatura mantida entre cerca de 50°C a 105°C, de modo a permitir que a atividade da enzima comece a converter o amido insolúvel na pasta em amido líquido solúvel. Outras extensões de pH, tais como de pH 3,5 a 7,0, podem ser utilizadas e um sistema de tratamento ácido usando ácido sulfúrico, por exemplo, pode ser usado também para controle do pH e conversão dos amidos em açúcar.
[0017] Após o tanque de pasta 130, há normalmente três etapas opcionais de tanque de pré-retenção, identificados na Fig. 3 como os sistemas A, B e C, que podem ser selecionados dependendo geralmente da temperatura e tempo de retenção da pasta desejados. Com o sistema A, a pasta do tanque de pasta 130 é submetida a uma etapa de cozimento a jato 132, em que a pasta é alimentada a um aquecedor a jato, aquecido até cerca de 120°C, mantida em um tubo em U ou receptáculo de retenção similar por cerca de 2 minutos a cerca de 30 minutos, depois encaminhado para um tanque de vaporização. No tanque de vaporização, o vapor injetado é expelido do fluxo de líquido, criando outra redução de tamanho de partícula e fornecendo um meio para recuperar o fluxo injetado. O aquecedor a jato cria uma força de ruptura, que rompe os grânulos de amido para auxiliar a enzima na
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 15/101
9/58 reação com o amido dentro do grânulo e permite a rápida hidratação dos grânulos de amido. É notado aqui que o sistema A pode ser substituído por um sistema de moagem a úmido. Com o sistema B, a pasta é submetida a uma etapa 134 secundária de tanque de pasta, em que a pasta é mantida em uma temperatura de cerca de 90°C a 100°C por cerca de 10 minutos a cerca de 1 hora. Com o sistema C, a pasta do tanque de pasta 130 é submetida a um tanque de pasta secundário sem etapa de vapor 136, em que a pasta do tanque de pasta 130 é enviada a um tanque de pasta secundário, sem qualquer injeção de vapor, e mantida em uma temperatura de cerca de 80°C a 90°C por cerca de 1 a 2 horas. Depois disso, a pasta de cada um dos sistemas A, B e C é encaminhado, em série, ao primeiro e segundo tanques de retenção 140 e 142 por um tempo de retenção total de cerca de 60 minutos a cerca de 4 horas a temperaturas de cerca de 80°C a 90°C, para completar a etapa de liquefação 104, que, então, é encaminhada pelas etapas de sacarificação e fermentação 106 e 108, juntamente com o restante do processo 100 da Fig. 2. Enquanto dois tanques de retenção são mostrados aqui, deve ser entendido que um tanque de retenção, mais do que dois tanques de retenção, ou nenhum tanque de retenção podem ser utilizados.
[0018] Nas usinas de grão para produtos bioquímicos típicas de hoje (por exemplo, usinas de milho para álcool), muitos sistemas, particularmente sistemas de moagem a seco, processam todo o núcleo do milho através de fermentação e destilação. Tais desenhos requerem cerca de 30% mais de capacidade de sistema front-end, porque há apenas cerca de 70% de amido no milho, com menos para outros grãos e/ou materiais de biomassa. Adicionalmente, custos de capital e operacionais extensivos são necessários para processar os componentes não fermentáveis remanescentes dentro do processo. Ao remover componentes indesejáveis não fermentáveis antes da fermentação (ou outro processo reativo), mais produto bioquímico, biocombustível, e outros processos se tornam economicamente desejáveis.
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 16/101
10/58 [0019] Além disso, tentativas foram feitas na indústria de moagem a seco para desejavelmente recuperar subprodutos de alto valor, tal como óleo. Entretanto, tentativas de separar o óleo da pasta moída por martelo falharam, devido à alta concentração de sólidos e porque o óleo não é liberado das partículas sólidas. Algum sucesso foi alcançado com processos recuperando óleo dos estágios de evaporação do processo de moagem a seco. Entretanto, o rendimento é relativamente baixo, e o óleo deve se mover através de todo o processo, incluindo a fermentação, antes da evaporação. A presença do óleo nestas etapas do processo pode ser prejudicial à eficiência das partes remanescentes do processo. Tentativas foram feitas para recuperar o óleo diretamente após a fermentação. Porém, o processo de mistura e fermentação emulsifica o óleo, e isso torna muito difícil a remoção. Outras tentativas foram feitas para recuperar o óleo diretamente do milho através da extração com solvente, mas o custo, por exemplo, é muito alto para uso comercial.
[0020] Seria, assim, benéfico fornecer um sistema e método de moagem a seco, que produza um fluxo de açúcar, tal como para produção de produtos bioquímicos, que possam ser similares ao fluxo de açúcar produzido através de sistemas de moagem de milho a úmido convencionais, mas em uma fração do custo e que gerem uma receita adicional a partir de subprodutos de alto valor, tais como óleo, proteína, e/ou fibra, por exemplo, com rendimento desejável.
Sumário da Invenção [0021] A presente invenção fornece um sistema e método de moagem a seco, que produz um fluxo de açúcar, tal como para produção de produtos bioquímicos, com separação de óleo em front end, que pode ser similar ao fluxo de açúcar produzido por sistemas de moagem de milho a úmido convencionais, mas por uma fração do custo, e gera receita adicional a partir de subprodutos de alto valor, tais como óleo, proteína e/ou fibra, por exemplo, com rendimento desejável.
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 17/101
11/58 [0022] Em uma realização, um método para produção de um fluxo de açúcar com separação de óleo em front end é fornecido e inclui a mistura de partículas de grão moído com um líquido para produzir uma pasta, incluindo amido e óleo livre; e submissão da pasta a liquefação, para fornecer uma solução de amido liquefeito, incluindo o óleo livre, seguido pela separação do óleo livre da solução de amido liquefeito antes da sacarificação do amido, para fornecer um subproduto óleo. Depois, o método ainda inclui a submissão de pelo menos uma parte da solução de amido liquefeito a sacarificação, para converter o amido em açúcares simples e produzir um fluxo sacarificado incluindo açúcares simples. Após a sacarificação, mas antes do processamento adicional dos açúcares simples, o método ainda inclui separar o fluxo sacarificado em uma primeira parte de sólidos e uma primeira parte líquida incluindo os açúcares simples, em que a primeira parte líquida define um fluxo de açúcar tendo um equivalente de dextrose de pelo menos 20 DE e uma fração de sólidos não fermentáveis total que é menor do que ou igual a 30% de um teor de sólidos total.
[0023] Em outra realização, um sistema para a produção de um fluxo de açúcar com uma separação de óleo em front end é fornecido e inclui um tanque de pasta, em que partículas de grão moído se misturam com um líquido, para produzir uma pasta incluindo amido e óleo livre; um sistema de liquefação, que recebe a pasta e fornece uma solução de amido liquefeito incluindo o óleo livre, e em que o amido começa a se converter em oligossacarídeos; e um dispositivo de separação de óleo, que fica situado após o sistema de liquefação e separa o óleo livre da solução de amido liquefeito, para render um subproduto óleo. O sistema ainda inclui um sistema de sacarificação, que é situado depois do dispositivo de separação de óleo e que recebe pelo menos uma parte da solução de amido liquefeito depois de o óleo livre ser separado, o sistema de sacarificação converte os oligossacarídeos em açúcares simples, produzindo, assim, um fluxo sacarificado incluindo os açúcares simples. O sistema também inclui
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 18/101
12/58 um primeiro dispositivo de separação, que recebe e separada o fluxo sacarificado em uma primeira parte de sólidos e uma primeira parte líquida incluindo os açúcares simples, em que a primeira parte líquida define um fluxo de açúcar tendo um equivalente de dextrose de pelo menos 20 DE e uma fração de sólidos não fermentáveis total que é menos do que ou igual a 30% do teor de sólidos total, o primeiro dispositivo de separação situado antes de qualquer dispositivo de conversão de açúcar que receba e processe os açúcares simples para produzir um produto bioquímico.
[0024] Em outra realização, um método para produção de um fluxo de açúcar com uma separação de óleo em front end é fornecido e inclui a mistura de partículas de grão moído com um líquido, para produzir uma pasta incluindo amido e óleo livre; e submissão da pasta a liquefação, para fornecer uma solução de amido liquefeito incluindo o amido e o óleo livre. O método ainda inclui a submissão de pelo menos uma parte da solução de amido liquefeito a sacarificação, para converter o amido em açúcares simples e produzir um fluxo sacarificado incluindo os açúcares simples e o óleo livre e, separação do óleo livre do fluxo sacarificado, para fornecer um subproduto óleo. Depois e antes de processamento adicional dos açúcares simples, o método inclui a separação do fluxo sacarificado remanescente em uma primeira parte de sólidos e uma primeira parte líquida incluindo os açúcares simples, em que a primeira parte líquida define um fluxo de açúcar tendo um equivalente de dextrose de pelo menos 20 DE e uma fração de sólidos não fermentáveis total que é menos do que ou igual a 30% de um teor de sólidos total.
[0025] Em outra realização, um sistema para produzir um fluxo de açúcar com separação de óleo em front end é fornecido e inclui um tanque de pasta, em que partículas de grão moído se misturam com um líquido para produzir uma pasta incluindo amido e óleo livre; um sistema de liquefação que recebe a pasta e fornece uma solução de amido liquefeito incluindo o óleo livre, e em que o amido começa a se
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 19/101
13/58 converter em oligossacarídeos; e um sistema de sacarificação, que está situado após o sistema de liquefação e que recebe pelo menos uma parte da solução de amido liquefeito, o sistema de sacarificação converte os oligossacarídeos em açúcares simples, produzindo, assim, um fluxo sacarificado incluindo os açúcares simples e óleo livre. O sistema ainda inclui um dispositivo de separação de óleo, que está situado após o sistema de sacarificação e separa o óleo livre do fluxo sacarificado, para fornecer um subproduto óleo. Após, um primeiro dispositivo de separação recebe e separa o fluxo sacarificado em uma primeira parte de sólidos e uma primeira parte líquida incluindo os açúcares simples, em que a primeira parte líquida define um fluxo de açúcar tendo um equivalente de dextrose de pelo menos 20 DE e uma fração de sólidos não fermentáveis total que é menor do que ou igual a 30% do teor de sólidos total, o primeiro dispositivo de separação situado antes de qualquer dispositivo de conversão de açúcar que recebe e processa os açúcares simples para produzir um produto bioquímico. [0026] As características e objetivos da presente invenção ficarão mais facilmente aparentes a partir da seguinte Descrição Detalhada, tomada em conjunto com os desenhos em anexo.
Breve Descrição dos Desenhos [0027] Os desenhos em anexo, que são incorporados e constituem parte desta especificação, ilustram realizações da invenção e, com uma descrição detalhada das realizações dada abaixo, servem para explicar os princípios da invenção.
[0028] A Fig. 1 é um fluxograma de um processo de produção de álcool por moagem a úmido típico;
[0029] A Fig. 2 é um fluxograma de um processo de produção de álcool por moagem a seco;
[0030] A Fig. 3 é um fluxograma de vários processos de liquefação típicos em um processo de produção de álcool por moagem a seco
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 20/101
14/58 típico;
[0031] A Fig. 4 é um fluxograma mostrando um sistema de moagem a seco e método para produção de um fluxo de açúcar com separação de óleo em front end, com uma realização da invenção;
[0032] A Fig. 5 é um fluxograma mostrando um sistema de moagem a seco e método para produção de um fluxo de açúcar com separação de óleo em front end em conformidade com outra realização da invenção; e [0033] A Fig. 6 é um fluxograma mostrando um sistema de moagem a seco e método para produção de um fluxo de açúcar com separação de óleo em front end, em conformidade com outra realização da invenção.
Descrição Detalhada das Realizações Específicas [0034] As Figs. 1 e 2 foram discutidas acima e representam fluxogramas de um processo de produção de álcool por moagem a úmido e a seco, respectivamente. A Fig. 3, da mesma forma, foi discutida acima e representa vários processos de liquefação típicos em um processo de produção de álcool por moagem a seco típico.
[0035] As Figs. 4, 5 e 6 ilustram realizações de sistemas e métodos de moagem a seco 200, 300, 400 para produção de um fluxo de açúcar a partir de grãos ou fontes e/ou resíduos de carboidrato similares, tais como produção de produtos bioquímicos, com separação de óleo em front end, em conformidade com a presente invenção. Como adicionalmente discutido em detalhes abaixo, um fluxo de açúcar/carboidrato, que inclui um Equivalente de Dextrose (DE) desejado, em que DE descreve o grau de conversão de amido em dextrose (também chamado de glicose) e/ou teve removido do mesmo uma quantidade indesejável de componentes não fermentáveis, incluindo, em certas realizações, a remoção de óleo livre antes da sacarificação, pode ser produzido após a sacarificação e antes da
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 21/101
15/58 fermentação (ou outro processo de utilização/conversão de açúcar), com tal fluxo de açúcar estando disponível para produção de produto bioquímico, por exemplo, produção de álcool, ou outros processos. Além disso, os presentes sistemas e métodos 200, 300, 400 também envolvem a remoção de certos componentes de grão, por exemplo, óleo livre antes da sacarificação em certas realizações e outros componentes de núcleo do milho, incluindo proteína e/ou fibra, antes da fermentação ou outros sistemas de conversão, como mais discutido abaixo. Em outras palavras, a produção de fluxo de açúcar e separação de componente do grão, incluindo a separação de óleo, ocorrem em front end dos sistemas e métodos 200, 300, 400.
[0036] Para fins neste 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 produto bioquímico, pode ser um fluxo, em que o amido/açúcares naquele fluxo definem pelo menos um 90 DE e/ou onde a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo seja menos do que ou igual a 7% do teor de sólidos total no fluxo. Em outras palavras, pelo menos 90% do amido/açúcar total naquele fluxo é dextrose e/ou não mais do que 7% dos sólidos totais naquele fluxo inclui componentes não fermentáveis. Em outro exemplo, o fluxo de açúcar pode definir pelo menos 95 DE. Em outro exemplo, o fluxo de açúcar resultante pode definir pelo menos 98 DE. Em ainda outro exemplo, o amido/açúcares no fluxo pode definir pelo menos 20, 30, 40, 50, 60, 70, ou 80 DE. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) do fluxo é menor do que ou igual a 3% do teor de sólidos total no fluxo. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menor do que ou igual a 1%. Em ainda outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menor do que ou igual a 10%, 15%, 20%, 25%, ou 30%. Em outras palavras, o teor fermentável total (fração de sólidos fermentáveis) do fluxo pode ser não mais do que 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, ou 99%
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 22/101
16/58 do teor de sólidos total no fluxo. Em outro exemplo, sobre uma base de massa seca, o percentual de massa do material fermentável no fluxo de açúcar que pode ser desejado é maior do que ou igual a 80%. Em outro exemplo, sobre uma base de massa seca, o percentual de massa de material fermentável em um fluxo de açúcar é maior do que ou igual a 85%, 90%, 95%, 98%, ou 99%.
[0037] Além disso, embora os sistemas e métodos 200, 300, 400 descritos neste documento irão geralmente focar sobre componentes do milho ou do núcleo, virtualmente qualquer tipo de grão, seja ele integral ou fracionado ou qualquer fonte de carboidrato, incluindo, mas não limitado a, trigo, cevada, sorgo, centeio, arroz, aveia, cana de açúcar, tapioca, mandioca, ervilha, ou semelhantes, bem como outros produtos de biomassa, podem ser usados. E, em geral, deve ser entendido que todo o grão ou biomassa ou menos do que todo o grão, por exemplo, milho e/ou grãos pontiagudos e/ou endosperma ou biomassa, podem ser moídos e/ou usados nos sistemas e métodos 200, 300, 400.
[0038] Com referência adicional, agora, à Fig. 4, neste sistema e método de moagem a seco 200, grãos tais como milho e/ou partículas de milho, por exemplo, podem ser submetidos a uma primeira etapa de moagem opcional 202, que envolve o uso de um moinho de martelo, moinho de rolo, moinho de pino, moinho de impacto, moinho de flocagem, ou semelhantes, tanto em série, quanto em paralelo, para moer o milho e/ou partículas do milho em tamanhos de partícula de menos do que cerca de 7/64 polegada ou, em outro exemplo, menos do que cerca de 10/64 polegada e permite a liberação do óleo do mesmo, para definir o óleo livre. Em um exemplo, o tamanho da peneira para separação das partículas pode variar de cerca de 24/64 polegada a cerca de 2/64 polegada. Em outro exemplo, os tamanhos de partícula resultantes são de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm. A moagem também ajuda a romper as ligações entre a fibra, proteína, amido e gérmen. Em um exemplo, o tamanho de peneira ou tamanho de partícula resultante pode ter pouco ou nenhum impacto sobre a
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 23/101
17/58 capacidade de separar o açúcar do núcleo remanescente ou componente(s) de matéria-prima similar. Se a fonte de carboidrato é pré-moída ou inicialmente em forma particulada, a etapa de moagem opcional 202 pode ser excluída do sistema e método 200.
[0039] Em seguida, a farinha de milho moído é misturada com um líquido de backset em um tanque de pasta 204, para criar uma pasta. Opcionalmente, água fresca pode ser adicionada, de modo a limitar a quantidade de backset necessário aqui. Uma(s) enzima(s), tal como alfaamilase, opcionalmente pode ser adicionada ao tanque de pasta 204 ou em um misturador de pasta (não mostrado) entre a primeira etapa de moagem 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 do tanque de pasta 204 contém cerca de 0,5 lb/bu de óleo livre, cerca de 1,5 lb/bu de gérmen (tamanho de partícula varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm), cerca de 1,8 lb/bu de grãos pontiagudos (tamanho de partícula varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm), que pode incluir amido, e cerca de 4,25 lb/bu de fibra (tamanho de partícula varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm).
[0040] O fluxo do tanque de pasta 204, em seguida, pode ser submetido a uma segunda etapa de moagem/redução de tamanho de partícula 206 opcional, que pode envolver o uso de um moinho de disco, moinho de martelo, um moinho de pino ou de impacto, um moinho de rolo, um moinho de grão, ou semelhantes, para moer adicionalmente as partículas de milho para tamanhos de partícula menores do que cerca de 850 micra e permitir liberação adicional de óleo e complexos de proteína/amido das mesmas. Em outro exemplo, os tamanhos de partícula são de cerca de 300 micra a cerca de 650 mm. A moagem ajuda ainda a continuar a romper as ligações entre a fibra, proteína e amido e facilita a liberação do óleo livre das partículas de gérmen. O fluxo da segunda etapa de moagem/redução de tamanho de partícula 206 contém cerca de 0,1 lb/bu a cerca de 1,0 lb/bu de óleo livre.
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 24/101
18/58 [0041] Antes de submeter o fluxo do tanque de pasta 204 à segunda etapa de moagem/redução de tamanho de partícula 206 opcional, a pasta pode ser submetida a uma etapa de separação líquido/sólido 207 opcional, para remover uma quantidade desejada de líquidos da mesma. A etapa de separação líquido/sólido 207 separa uma solução geralmente liquefeita (cerca de 60% a cerca de 80% por volume), que inclui óleo livre, proteína e sólidos finos (que não precisam de moagem), do bolo de sólidos pesados (cerca de 20% a cerca de 40% por volume), que inclui as fibras, grãos pontiagudos, e gérmen mais pesados, que podem incluir óleo ligado, proteína e/ou amido. A etapa de separação líquido/sólido 308 usa equipamento de desaguamento, por exemplo, uma peneira de pá, uma peneira de vibração, uma centrífuga de decantação com peneira ou centrífuga com peneira cônica, uma peneira de pressão, um pré-concentrador, um filtro-prensa, ou semelhantes, para realizar a separação dos sólidos da parte líquida. Os sólidos finos podem ser não maiores do que 200 micra. Em outro exemplo, os sólidos finos são não maiores do que 500 micra, que é geralmente dependente das aberturas de tamanho de peneira usados no(s) dispositivo(s) de separação líquido/sólido.
[0042] Em um exemplo, o equipamento de desaguamento é uma peneira de pá, que inclui uma peneira cilíndrica estacionária com uma pá de alta velocidade com rodo. O número de pás na peneira de pá pode estar na faixa de 1 pá por 4 a 8 polegadas de diâmetro de peneira. Em outro exemplo, o equipamento de desaguamento é um préconcentrador, que inclui uma peneira cilíndrica estacionária com uma transportadora helicoidal de baixa velocidade. O espaçamento da transportadora no pré-concentrador pode ser de cerca de 1/6 a cerca de 1/2 do diâmetro da peneira. O número de pás sobre a peneira de pá e o espaçamento da transportadora no pré-concentrador podem ser modificados, dependendo da quantidade de sólidos na alimentação. O espaço entre a peneira de pá e a pá pode variar de cerca de 0,04 a cerca de 0,2 polegada. Um espaço menor fornece um bolo mais seco, com
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 25/101
19/58 uma capacidade mais alta e fibra mais pura, mas perde mais fibra para o filtrado. Um espaço maior fornece um bolo mais úmido, com capacidade mais baixa e líquido mais puro (menos sólido insolúvel). A velocidade da pá pode variar de 400 a 1200 RPM. Em outro exemplo, a velocidade da pá pode variar de 800 a 900 RPM. Uma velocidade mais alta fornece capacidade mais alta, mas consome mais energia. Um tipo apropriado de peneira de pá é a peneira de pá FQ-PS32, que é disponibilizada por Fluid-Quip, Inc., de Springfield, Ohio.
[0043] A peneira para o equipamento de desaguamento pode incluir um tipo espiralado com abertura de ranhura, ou uma peneira plana fina, com orifício redondo. A peneira de orifício redondo pode ajudar a evitar que fibras longas finas passem através da peneira melhor do que a abertura de ranhura do tipo espiralado, mas a capacidade do orifício redondo é menor, então, mais equipamento pode ser requerido, se usadas peneiras de orifício redondo. O tamanho das aberturas da peneira pode variar de cerca de 45 micra a cerca de 500 micra. Em outro exemplo, as aberturas da peneira podem variar de 100 a 300 micra. Em ainda outro exemplo, as aberturas da peneira podem variar de 200 a 250 micra. Aberturas de peneira menores tendem a aumentar o rendimento de proteína/óleo/álcool com um custo de equipamento e operação maiores, ao passo que aberturas de peneira maiores tendem a diminuir o rendimento de proteína/óleo/álcool, com menos custo de equipamento e operação.
[0044] O bolo úmido ou parte de sólidos desaguados do fluxo na etapa de separação líquido/sólido 207 (cerca de 60% a cerca de 65% de água), em seguida, podem ser submetidos à segunda etapa de moagem/redução de tamanho de partícula 206 opcional, como descrito acima. Após a moagem, os sólidos podem ser misturados com a solução de amido liquefeito da etapa de separação líquido/sólido 207, como mostrado, para formar uma pasta pesada e submetida à etapa de liquefação 208.
[0045] Em particular, a etapa de liquefação 208 pode incluir
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 26/101
20/58 múltiplas etapas, como discutido acima e mostrado na Fig. 3. Em uma realização, o pH pode ser ajustado, aqui, para cerca de 5,2 a cerca de 5,8 e a temperatura mantida entre cerca de 50°C a cerca de 105°C, de modo a converter o amido insolúvel na pasta em amido solúvel ou líquido. Outras variações de pH, tais como do pH 3,5-7,0, podem ser utilizadas e um sistema de tratamento ácido usando ácido sulfúrico, por exemplo, pode ser usado, tanto para controle de pH, quanto para conversão dos amidos em açúcares. A pasta pode ser ainda submetida a cozimento a jato, em que a pasta é alimentada a um aquecedor a jato, aquecida para cerca de 120°C, mantida por cerca de 2 min a cerca de 30 Min., depois encaminhada para um tanque de vaporização. O aquecedor a jato cria uma força de ruptura, que rompe os grânulos de amido para auxiliar a enzima na reação com o amido dentro do grânulo e para hidratar as moléculas de amido. Em outra realização, a pasta pode ser submetida a um tanque de pasta secundário, em que o vapor é injetado diretamente no tanque de pasta secundário e a pasta é mantida em uma temperatura de cerca de 80°C a cerca de 100°C por cerca de 30 min a cerca de uma hora. Em ainda outra realização, 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 qualquer injeção de vapor e mantida a uma temperatura de cerca de 80°C a cerca de 90°C por 1 a 2 horas. Após, a pasta liquefeita pode ser encaminhada para um tanque de retenção por um tempo de retenção total de cerca de 1 hora a cerca de 4 horas em temperaturas de cerca de 80°C a cerca de 90°C, para completar a etapa de liquefação 208. Em relação à etapa de liquefação 208, pH, temperatura, e/ou tempo de retenção podem ser ajustados conforme desejado.
[0046] O fluxo de pasta após a etapa de liquefação 208 tem cerca de 28% a cerca de 36% de teor de sólidos secos (DS) com todos os componentes contidos nos núcleos do milho, incluindo amidos/açúcares, proteína, fibra, gérmen, grãos pontiagudos, óleo e sais, por exemplo. Há geralmente três tipos de sólidos no fluxo de
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 27/101
21/58 liquefação: fibra, gérmen, e grãos pontiagudos, que podem incluir amido e proteína, com todos os três sólidos tendo cerca da mesma distribuição de tamanho de partícula. O fluxo da etapa de liquefação 208 contém cerca de 1 lb/bu de óleo livre, cerca de 1,5 lb/bu de partícula de gérmen (tamanho varia de menos de cerca de 50 micra a cerca de 1 mm), cerca de 4,5 lb/bu de proteína (tamanho varia de cerca de 50 micra a cerca de 1mm), e cerca de 4,25 lb/bu de fibra (tamanho varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm).
[0047] Após a etapa de liquefação 208 (mas antes de qualquer sacarificação, fermentação ou outro processamento do fluxo de açúcar potencial), de modo a fornecer um fluxo de açúcar mais desejável, o fluxo de açúcar liquefeito pode ser submetido a uma etapa de separação sólido/líquido 210 seguida por uma etapa de separação de óleo/solução de amido liquefeito 212. Em particular, a etapa de separação sólido/líquido 210, que pode ser opcional, usa qualquer dispositivo de filtragem apropriado, por exemplo, um pré-concentrador, peneira de pá, peneira de pressão, centrífuga de fibra, decantador, e semelhantes, para separar o líquido do material sólido. As aberturas da peneira podem variar de cerca de 50 micra a cerca de 500 micra, e serão selecionadas para separar de forma desejável a fibra, grãos pontiagudos e partículas de gérmen do líquido, que inclui principalmente a solução de amido liquefeito com pequenas quantidades de óleo, proteína livre (principalmente glúten) e amido. Em um exemplo, as aberturas da peneira são de cerca de 50 micra.
[0048] A parte líquida pode ser submetida à etapa de separação de óleo/solução de amido liquefeito 212, em que a parte líquida é submetida a um dispositivo de recuperação de óleo, para separar o óleo antes de enviar a solução de amido liquefeito para se encontrar com a parte de sólidos da etapa de separação sólido/líquido 210 antes da fermentação, tal como na etapa de sacarificação 214, que é discutida abaixo. A etapa de separação de óleo/solução de amido liquefeito 212 pode usar qualquer tipo de dispositivo de separação de óleo, tal como
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 28/101
22/58 uma centrífuga de lama, decantador de duas ou três fases, decantador de disco, centrífuga de disco de duas ou três fases, tanque de flutuação, tanque/sistema de flutuação de ar dissolvida, e semelhantes, para separar o óleo do fluxo de açúcar, aproveitando as diferenças de densidade. Na etapa de separação de óleo/solução de amido liquefeito 212, a solução de amido liquefeito é usada como líquido de meio pesado para flutuar o óleo, que tem uma densidade de cerca de 1,05 gramas/cc a cerca de 1,15 gramas/cc. O óleo que é recuperado neste estágio no processo tem uma qualidade muito mais desejável em termos de cor e teor de ácido graxo livre (de cerca de 2% a cerca de 5%), se comparado com o óleo que é recuperado a jusante, particularmente óleo recuperado após a sacarificação e fermentação. Em particular, a cor do óleo recuperado pré-sacarificação é mais claro na cor e tem teor de ácido graxo livre mais baixo. O rendimento de óleo pode incluir 0,1 lb/bu ou mais. Em um exemplo, o rendimento de óleo é de cerca de 0,1 lb/bu a cerca de 0,6 lb/bu, ou mais do que cerca de 0,6 lb/bu. Em outro exemplo, o rendimento de óleo é de cerca de 0,2 a cerca de 1,0 lb/bu ou maior do que cerca de 1,0 lb/bu.
[0049] A parte de sólidos separados da etapa de separação sólido/líquido 210, juntamente com a solução de amido liquefeito da etapa de separação de óleo/solução de amido liquefeito 212, podem ser enviadas para a etapa de sacarificação 214, em que carboidrato e oligossacarídeos complexos são adicionalmente rompidos em açúcares simples, particularmente moléculas de açúcar glicose únicas (isto é, dextrose), para produzir um mingau liquefeito. Opcionalmente, uma parte ou a totalidade da parte de sólidos separados da etapa de separação sólido/líquido 210 e/ou a solução de amido liquefeito da etapa de separação de óleo/solução de amido liquefeito 212 pode ser enviada para a etapa de fermentação 220 ou outra etapa de conversão. [0050] Em particularmente, na etapa de sacarificação 214, o fluxo de pasta pode ser submetido a um processo de conversão em duas etapas. A primeira parte do processo de cozimento, em um exemplo,
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 29/101
23/58 inclui o ajuste o pH para cerca de 3,5 a cerca de 7,0, com a temperatura sendo mantida entre cerca de 30°C a cerca de 100°C por 1 a 6 horas, para converter mais ainda o amido insolúvel na pasta em amido solúvel, particularmente dextrose. Em outro exemplo, o pH pode ser 5,2 a 5,8 ou 5,5, por exemplo. Em outro exemplo, a temperatura pode ser mantida a 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% de massa a cerca de 0,04% de massa do fluxo de pasta. Em outro exemplo, a quantidade de alfa-amilase pode ser de cerca de 0,02% de massa a cerca de 0,1% de massa do fluxo total.
[0051] A segunda parte do processo de cozimento, em um exemplo, pode incluir o ajuste do pH para cerca de 3,5 a 5,0, com a temperatura sendo mantida entre cerca de 30°C a cerca de 100°C por cerca de 10 minutos a cerca de 5 horas, de modo a converter ainda mais o amido insolúvel na pasta em amido solúvel, particularmente 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 adicionada aqui. Em um exemplo, a quantidade de glicoamilase pode ser de cerca de 0,01% de massa a cerca de 0,2% de massa do fluxo de pasta. Em outro exemplo, a quantidade de glicoamilase pode ser de cerca de 0,08 a cerca de 0,14% de massa do fluxo de pasta. Outras enzimas ou agentes de conversão catalítica similares podem ser adicionados nesta etapa ou em etapas anteriores que podem realçar a conversão do amido em açúcar ou render outros benefícios, tais como fibra ou liberação de açúcar celulósico, conversão de proteínas em proteínas solúveis, ou a liberação de óleo do gérmen.
[0052] Pode resultar aqui um fluxo de açúcar sacarificado tendo uma densidade de cerca de 1,05 gramas/cc a cerca de 1,15 gramas/cc. Neste ponto, o fluxo de açúcar sacarificado pode ser não menos do que
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 30/101
24/58 cerca de 90 DE. Em outro exemplo, o fluxo de açúcar sacarificado pode ser não menos do que 20, 30, 40, 50, 60, 70, ou 80 DE. Neste exemplo, o fluxo de açúcar sacarificado pode não ser considerado desejável ou “limpo” o suficiente, tal como para uso em produção de produtos bioquímicos (por exemplo, biocombustível), porque o teor fermentável total do fluxo pode ser não mais do que 75% do teor de sólidos total no fluxo. Neste exemplo, o fluxo de açúcar sacarificado pode ter uma fração de sólidos total de cerca de 25% a cerca de 40%, tais sólidos incluindo açúcar, amido, fibra, proteína, gérmen, óleo, e cinza, por exemplo. Em ainda outro exemplo, o teor fermentável total do fluxo é não mais do que 30, 40, 50, 60 ou 70% do teor de sólidos total no fluxo. Os sólidos remanescentes são fibra, proteína, óleo e cinza, por exemplo. O fluxo da etapa de sacarificação 214 contém cerca de 0,1 lb/bu a cerca de 1,0 lb/bu de óleo livre.
[0053] Após a etapa de sacarificação 214 (mas antes de qualquer fermentação em potencial ou processamento do fluxo de açúcar), de modo a fornecer um fluxo de açúcar mais desejável, o fluxo de açúcar sacarificado pode ser submetido a uma etapa de separação de açúcar opcional 216. A etapa de separação de açúcar 216 filtra uma solução geralmente liquefeita (cerca de 60 a cerca de 80% por volume), que inclui açúcar, óleo livre, proteína, sólidos finos, fibra, grãos pontiagudos e gérmen, e que tem uma fração de sólidos total de cerca de 30%, com uma variação de cerca 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 etapa de separação de açúcar 216 inclui uma clarificadora, separador de 2 ou 3 fases, centrífuga de filtragem, filtro de tambor, flutuação de ar dissolvida, peneira de pá, peneira de pressão, ou semelhantes para efetuar separação substancial da parte de sólidos, principalmente fibra, gérmen, grãos pontiagudos, que podem incluir proteína, da parte de açúcar líquido, que principalmente inclui açúcar (por exemplo, dextrose), óleo residual e sólidos finos. A parte de sólidos, que tem uma fração de sólidos total de
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 31/101
25/58 cerca de 39% ou que está em uma faixa de cerca de 25% a cerca de 50%, pode ser enviada para a etapa de fermentação 220.
[0054] Neste ponto, o fluxo de açúcar separado pode ser não menos do que cerca de 90 DE. Em outro exemplo, o fluxo de açúcar liquefeito pode ser não menos do que 20, 30, 40, 50, 60, 70 ou 80 DE. Neste exemplo, o fluxo de açúcar aqui pode ser considerado desejável ou “limpo” o suficiente, tal como para uso em produção de produtos químicos, porque a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 10% dos sólidos totais do fluxo. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 7%. Em outro exemplo, a fração de sólidos (não fermentáveis) insolúvel total do fluxo é menos do que ou igual a 5%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 3%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 1%. Em ainda outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 10%, 15%, 20%, 25% ou 30%. Neste exemplo, o fluxo enviado para a etapa de separação de açúcar 216 pode ter uma fração de sólidos total de cerca de 27%, ou em uma faixa de cerca de 20% a cerca de 35%, tais sólidos incluindo açúcar, amido, fibra, proteína e/ou gérmen, por exemplo.
[0055] Após a etapa de separação de açúcar opcional 216, o fluxo de açúcar pode ser submetido a uma etapa de microfiltragem (ou filtragem similar) opcional 218, que pode incluir um filtro a vácuo rotatório, microfiltro, filtragem por membrana, filtro de pré-capa/de terra diatomácea, ou semelhantes, para produzir um fluxo de açúcar mais desejável, que pode ser considerado um fluxo de açúcar purificado ou refinado, através da separação adicional de quaisquer componentes insolúveis remanescentes, cor, cinza, minerais, ou semelhantes. Em um exemplo, o tamanho da peneira de filtro aqui pode ser de cerca de 0,1 mícron a cerca de 100 micra. Em outro exemplo, o tamanho da peneira
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 32/101
26/58 de filtro pode ser de cerca de 5 micra a cerca de 50 micra. Devido à entrada de água, o fluxo de açúcar pode ter uma fração de sólidos total de 20-35%. Neste exemplo, o fluxo de açúcar aqui pode ser considerado purificado ou refinado o suficiente, porque a fração de sólidos (não fermentáveis) insolúvel total do fluxo é menos do que 10%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 5%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 3%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 1%. Em ainda outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 10%, 15%, 20%, 25%, ou 30%.
[0056] A etapa de microfiltragem 218 pode ser substituída, ou adicionalmente incluir, por ultrafiltragem, remoção de cor por coluna de carbono, filtro-prensa, flutuação, absorção, e/ou tecnologias de desmineralização (por exemplo, troca de íon). Refino de resina, que inclui uma combinação de filtragem por carbono e desmineralização em uma etapa, pode também ser utilizado para refinar os açúcares. Adicionalmente, devido ao baixo teor de sólidos do fluxo de açúcar aqui, uma etapa de evaporação opcional (não mostrada) pode ser adicionada futuramente para concentrar ainda mais a fração de sólidos total.
[0057] O fluxo de açúcar da etapa de microfiltragem 218 pode ser enviado para uma etapa de processamento adicional, tal como uma etapa de fermentação, em que os açúcares são convertidos, por exemplo, por meio de uma fermentadora, em álcool, tal como etanol ou butanol, ou qualquer outro processo de conversão por fermentação ou processo de utilização/conversão de açúcar similar, seguido por destilação e/ou separação do(s) componente(s) desejado(s) (não mostrado), que possa recuperar o álcool ou subproduto(s)/composto(s) produzido, como é conhecido na técnica. O fluxo de açúcar pode permitir a recuperação de um agente de fermentação da etapa de fermentação. O agente de fermentação pode ser recuperado por meios
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 33/101
27/58 conhecidos na técnica e pode ser seco como um produto separado ou, por exemplo, pode ser enviado para uma etapa de separação de proteína ou outros fluxos/etapas, no sistema e método 200, que pode permitir a captura do agente de fermentação e/ou usado para processamento adicional. O reciclo do agente de fermentação (tal como levedura ou bactéria) pode ocorrer através do uso de uma fonte de açúcar limpo. Seguindo à(s) etapa(s) de destilação ou de separação desejada(s), o sistema e método 200 pode incluir qualquer (quaisquer) processo(s) do tipo back end, que pode(m) ser conhecido(s) ou desconhecido(s) na técnica para processar, por exemplo, a vinhaça integral. A etapa de fermentação pode ser parte de um sistema de produção de álcool, que receba um fluxo de açúcar, que não seja tão desejável ou limpo, isto é, “mais sujo”, do que a fonte de açúcar sendo enviada e submetida à mesma etapa de fermentação que a fonte de açúcar sujo. Outras opções para a fonte de açúcar, além da fermentação, podem incluir processamento ou refino adicional da glicose em frutose ou outro carboidrato simples ou mesmo complexo, processamento em alimento, fermentação baseada em micróbios (ao contrário de baseada em levedura) e vários outros processamentos químicos, farmacêuticos ou nutracêuticos (tal como propanol, isobutanol, ácido cítrico, ou ácido succínico), e semelhantes. Tal processamento pode ocorrer por meio de um reator, incluindo, por exemplo, um reator catalítico ou químico. Em um exemplo, o reator é um fermentador.
[0058] Ainda se referindo à Fig. 4, os componentes sólidos ou pesados da etapa de separação de açúcar 216 e etapa de microfiltragem 218 podem ser combinados e enviados para a etapa de fermentação 220. Estes componentes mais pesados ou subfluxos podem ser mais concentrados em sólidos totais, em cerca de 28%. A etapa de fermentação 220 é seguida por destilação 222. Na torre de destilação, a solução fermentada é separada da vinhaça, que inclui fibra, proteína e partículas de gérmen, para produzir álcool. A fibra pode ser separada das partículas de gérmen e proteína (glúten) na etapa de separação
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 34/101
28/58 fibra/proteína 224 através de diferencias nos tamanhos de partícula usando um dispositivo de peneira, tal como uma centrífuga de filtragem, para remover a fibra da mesma. As aberturas da peneira normalmente serão de cerca de 500 micra, para capturar quantidades de tipcap, pericarpo, bem como fibra fina, mas pode variar de cerca de 200 micra a cerca de 1.000 micra. A fibra separada é usada para produzir um DDG de proteína baixa (menos do que cerca de 25%)/óleo baixo (menos do que cerca de 8%).
[0059] Se um teor de proteína e óleo mais baixo na fibra for necessário ou desejado, a fibra pode ser enviada para um tanque de retenção (não mostrado), por exemplo, em que o pH da fibra separada possa ser ajustado para cerca de 8 a cerca de 10,5 (ou cerca de 8 a cerca de 9,5), tal como através da adição de produtos químicos, por exemplo, hidróxido de sódio, cal, carbonato de sódio, fosfato trissódio, ou semelhantes, para ajudar a liberar óleo adicional do gérmen. Além disso, enzimas que rompem a parede celular, por exemplo, protease e semelhantes, e/ou produtos químicos, por exemplo, sulfito de sódio e semelhantes, podem ser adicionados aqui para ajudar a liberação adicional de óleo do gérmen. Em um exemplo, a fibra pode ser mantida no tanque por cerca de 1 hora em uma temperatura de cerca de 140°F a cerca de 200°F (ou cerca de 180°F a cerca de 200°F). Subsequentemente, a fibra pode ser submetida a uma etapa de moagem para liberar mais óleo e proteína da fibra. A fibra produzida através destas etapas de tratamento adicionais pode fornecer um óleo muito mais baixo (menos do que 2%) e proteína mais baixa (menos do que 10%) e pode ser usado para produção de álcool secundário.
[0060] O centrado da etapa de separação de fibra/proteína 224 segue para um evaporador 226 para separar qualquer óleo do mesmo e para produzir xarope, que pode ser misturado com o DDG e seco, conforme representado pelo numeral 228, para fornecer os DDGS de baixa proteína (menos do que cerca de 25%)/baixo óleo (menos do que cerca de 8%), tais como para vacas ou porcos, particularmente vacas
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 35/101
29/58 leiteiras. O DDGS contém menos do que cerca de 25% de proteína, menos do que cerca de 8% de óleo, e menos do que cerca de 5% de amido.
[0061] Além disso, uma etapa de centrifugação opcional (não mostrada) pode ser fornecida para recuperar o teor de xantofila na camada de emulsão dos óleos recuperados, tanto antes, quanto depois da sacarificação 214, e misturado com o subproduto de proteína antes de secar, para aumentar o valor da ração. O excesso da(s) centrífuga(s) pode voltar para os tanques de armazenamento de óleo (não mostrados). [0062] Com referência adicional agora à Fig. 5, neste sistema e método de moagem a seco 300, os grãos tais como milho e/ou partículas de milho, por exemplo, podem ser submetidos a uma primeira etapa de moagem opcional 302, que envolve o uso de um moinho de martelo, moinho de rolo, moinho de pino, moinho de impacto, moinho de flocagem, ou semelhantes, tanto em série, quanto em paralelo, para moer o milho e/ou partículas de milho para tamanhos de partícula menores do que cerca de 7/64 polegada ou, em outro exemplo, menos do que cerca de 10/64 polegada e permitir a liberação do óleo do mesmo, definindo óleo livre. Em um exemplo, o tamanho da peneira para separação das partículas pode variar de cerca de 24/64 polegada a cerca de 2/64 polegada. Em outro exemplo, os tamanhos de partícula resultantes são de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm. A moagem também ajuda a romper as ligações entre a fibra, proteína, amido e gérmen. Em um exemplo, o tamanho da peneira ou tamanho de partícula resultante pode ter pouco ou nenhum impacto na capacidade de separar o açúcar do núcleo remanescente ou componente(s) de matéria-prima similar(es). Se a fonte de carboidrato for pré-moída ou inicialmente na forma particulada, a etapa de moagem opcional 302 pode ser excluída do sistema e método 300.
[0063] Em seguida, a farinha de milho moído é misturada com líquido de backset em um tanque de pasta 304, para criar uma pasta. Opcionalmente, água fresca pode ser adicionada, de modo a limitar a
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 36/101
30/58 quantidade de backset necessário aqui. Uma(s) enzima(s), tal como alfaamilase, opcionalmente pode ser adicionada ao tanque de pasta 304 ou em uma misturadora de pasta (não mostrada) entre a primeira etapa de moagem opcional 302 e o tanque de pasta 304. A pasta pode ser aquecida no tanque de pasta 304 de cerca de 66°C (150°F) a cerca de 93°C (200°F) por cerca de 10 minutos a cerca de 120 minutos. O fluxo do tanque de pasta 304 contém cerca de 0,5 lb/bu de óleo livre, cerca de 1,5 lb/bu de gérmen (tamanho de partícula varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm), cerca de 1,8 lb/bu de grãos pontiagudos (tamanho de partícula varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm), que pode incluir amido, e cerca de 4,25 lb/bu de fibra (tamanho de partícula varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm).
[0064] O fluxo do tanque de pasta 304, em seguida, pode ser submetido a uma segunda etapa de moagem/redução de tamanho de partícula opcional 306, que pode envolver o uso de um moinho de disco, moinho de martelo, moinho de pino ou de impacto, um moinho de rolo, um moinho de grão, ou semelhantes, para moer ainda mais as partículas do milho para tamanhos de partícula de menos do que cerca de 850 micra e permitir liberação adicional de óleo e complexos de proteína/amido do mesmo. Em outro exemplo, os tamanhos de partícula são de cerca de 300 micra a cerca de 650 mm. A moagem ainda ajuda a continuar o rompimento das ligações entre a fibra, proteína e amido e facilita a liberação do óleo livre das partículas de gérmen. O fluxo da segunda etapa de moagem/redução de tamanho de partícula 306 contém cerca de 0,1 lb/bu a cerca de 1,0 lb/bu de óleo livre.
[0065] Antes da submissão do fluxo do tanque de pasta 304 à segunda etapa de moagem/redução de tamanho de partícula opcional 306, a pasta pode ser submetida a uma etapa de separação líquido/sólido opcional 308, para remover uma quantidade desejada de líquidos da mesma. A etapa de separação líquido/sólido 308 separa uma solução geralmente liquefeita (cerca de 60% a cerca de 80% por
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 37/101
31/58 volume, que inclui óleo livre, proteína, e sólidos finos (que não precisam de moagem), do bolo de sólidos pesados (cerca de 20% a cerca de 40% por volume), que inclui a fibra, grãos pontiagudos, e gérmen mais pesados, que pode incluir óleo ligado, proteína e/ou amido. A etapa de separação líquido/sólido 308 utiliza equipamento de desaguamento, por exemplo, uma peneira de pá, uma peneira de vibração, uma centrífuga de decantação com peneira ou centrífuga com peneira cônica, uma peneira de pressão, um pré-concentrador, um filtro-prensa, ou semelhantes, para realizar a separação dos sólidos da parte líquida. Os sólidos finos podem ser não maiores do que 200 micra. Em outro exemplo, os sólidos finos são não maiores do que 500 micra, que é geralmente dependente das aberturas de tamanho de peneira usados no(s) dispositivo(s) de separação líquido/sólido.
[0066] Em um exemplo, o equipamento de desaguamento é uma peneira de pá, que inclui uma peneira cilíndrica estacionária com uma pá de alta velocidade com rodo. O número de pás na peneira de pá pode estar na faixa de 1 pá por 4 a 8 polegadas de diâmetro de peneira. Em outro exemplo, o equipamento de desaguamento é um préconcentrador, que inclui uma peneira cilíndrica estacionária com uma transportadora helicoidal de baixa velocidade. O espaçamento da transportadora no pré-concentrador pode ser de cerca de V6 a cerca de ½ do diâmetro da peneira. O número de pás sobre a peneira de pá e o espaçamento da transportadora no pré-concentrador podem ser modificados, dependendo da quantidade de sólidos na alimentação. O espaço entre a peneira de pá e a pá pode variar de cerca de 0,04 a cerca de 0,2 polegada. Um espaço menor fornece um bolo mais seco, com uma capacidade mais alta e fibra mais pura, mas perde mais fibra para o filtrado. Um espaço maior fornece um bolo mais úmido, com capacidade mais baixa e líquido mais puro (menos sólido insolúvel). A velocidade da pá pode variar de 400 a 1200 RPM. Em outro exemplo, a velocidade da pá pode variar de 800 a 900 RPM. Uma velocidade mais alta fornece capacidade mais alta, mas consome mais energia. Um tipo
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 38/101
32/58 apropriado de peneira de pá é a peneira de pá FQ-PS32, que é disponibilizada por Fluid-Quip, Inc., de Springfield, Ohio.
[0067] A peneira para o equipamento de desaguamento pode incluir um tipo espiralado com abertura de ranhura, ou uma peneira plana fina, com orifício redondo. A peneira de orifício redondo pode ajudar a evitar que fibras longas finas passem através da peneira melhor do que a abertura de ranhura do tipo espiralado, mas a capacidade do orifício redondo é menor, então, mais equipamento pode ser requerido, se usadas peneiras de orifício redondo. O tamanho das aberturas da peneira pode variar de cerca de 45 micra a cerca de 500 micra. Em outro exemplo, as aberturas da peneira podem variar de 100 a 300 micra. Em ainda outro exemplo, as aberturas da peneira podem variar de 200 a 250 micra. Aberturas de peneira menores tendem a aumentar o rendimento de proteína/óleo/álcool com um custo de equipamento e operação mais alto, ao passo que aberturas de peneira maiores tendem a diminuir o rendimento de proteína/óleo/álcool, com menos custo de equipamento e operação.
[0068] O bolo úmido ou parte de sólidos desaguados do fluxo na etapa de separação líquido/sólido 308 (cerca de 60% a cerca de 65% de água), em seguida, podem ser submetidos à segunda etapa de moagem/redução de tamanho de partícula opcional 306, como descrito acima. Após a moagem, os sólidos podem ser misturados com a solução de amido liquefeito da etapa de separação líquido/sólido 308, como mostrado, para formar uma pasta pesada e submetida à etapa de liquefação 310.
[0069] Em particular, a própria etapa de liquefação 310 pode incluir múltiplas etapas, como discutido acima e mostrado na Fig. 3. Em uma realização, o pH pode ser ajustado, aqui, para cerca de 5,2 a cerca de 5,8 e a temperatura mantida entre cerca de 50°C a cerca de 100°C, de modo a converter o amido insolúvel na pasta em amido solúvel ou líquido. Outras variações de pH, tais como do pH 3,5 a 7,0, podem ser utilizadas e um sistema de tratamento ácido usando ácido
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 39/101
33/58 sulfúrico, por exemplo, pode ser usado, tanto para controle de pH, quanto para conversão dos amidos em açúcares. A pasta pode ser ainda submetida a cozimento a jato, em que a pasta é alimentada a um aquecedor a jato, aquecida para cerca de 120°C, mantida por cerca de 2 min a cerca de 30 min., depois encaminhada para um tanque de vaporização. O aquecedor a jato cria uma força de ruptura, que rompe os grânulos de amido para auxiliar a enzima na reação com o amido dentro do grânulo e para hidratar as moléculas de amido. Em outra realização, a pasta pode ser submetida a um tanque de pasta secundário, em que o vapor é injetado diretamente no tanque de pasta secundário e a pasta é mantida em uma temperatura de cerca de 80°C a cerca de 100°C por cerca de 30 min a cerca de uma hora. Em ainda outra realização, 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 qualquer injeção de vapor e mantida a uma temperatura de cerca de 80°C a cerca de 90°C por 1 a 2 horas. Subsequentemente, a pasta liquefeita pode ser encaminhada para um tanque de retenção por um tempo de retenção total de cerca de 1 hora a cerca de 4 horas em temperaturas de cerca de 80°C a cerca de 90°C, para completar a etapa de liquefação 310. Em relação à etapa de liquefação 310, pH, temperatura, e/ou tempo de retenção podem ser ajustados conforme desejado.
[0070] O fluxo de pasta após a etapa de liquefação 310 tem cerca de 25% a cerca de 36% de teor de sólidos secos (DS) com todos os componentes contidos nos núcleos do milho, incluindo amidos/açúcares, proteína, fibra, gérmen, grãos pontiagudos, óleo e sais, por exemplo. Há geralmente três tipos de sólidos no fluxo de liquefação: fibra, gérmen, e grãos pontiagudos, que podem incluir amido e proteína, com todos os três sólidos tendo cerca da mesma distribuição de tamanho de partícula. O fluxo da etapa de liquefação 310 contém cerca de 1 lb/bu de óleo livre, cerca de 1,5 lb/bu de partícula de gérmen (tamanho varia de menos de cerca de 50 micra a cerca de 1
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 40/101
34/58 mm), cerca de 4,5 lb/bu de proteína (tamanho varia de cerca de 50 micra a cerca de 1mm), e cerca de 4,25 lb/bu de fibra (tamanho varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm).
[0071] Após a etapa de liquefação 310 (mas antes de qualquer sacarificação, fermentação ou outro processamento do fluxo de açúcar potencial), de modo a fornecer um fluxo de açúcar mais desejável, o fluxo de açúcar liquefeito pode ser submetido a uma etapa de separação sólido/líquido 312 e uma etapa de separação de óleo/solução de amido liquefeito 314. Em particular, a etapa de separação sólido/líquido 312 usa qualquer dispositivo de filtragem apropriado, por exemplo, um préconcentrador, peneira de pá, peneira de pressão, centrífuga de fibra, decantador, e semelhantes, para separar o líquido do material sólido. As aberturas da peneira podem variar de cerca de 20 micra a cerca de 500 micra, e serão selecionadas para separar de forma desejável a fibra, grãos pontiagudos e partículas de gérmen do líquido, que inclui principalmente a solução de amido liquefeito com pequenas quantidades de óleo, proteína livre (principalmente glúten) e amido. Em um exemplo, as aberturas da peneira são de cerca de 20 micra. Em outro exemplo, as aberturas da peneira são de cerca de 50 micra.
[0072] A parte líquida pode ser submetida à etapa de separação de óleo/solução de amido liquefeito 314, em que a parte líquida pode ser submetida a um dispositivo de separação de óleo, para separar o óleo antes de enviar a solução de amido liquefeito para a etapa de sacarificação 316, que é discutida abaixo. A etapa de separação de óleo/solução de amido liquefeito 314 pode usar qualquer tipo de dispositivo de separação de óleo, tal como uma centrífuga de lama, decantador de duas ou três fases, decantador de disco, centrífuga de disco de duas ou três fases, tanque de flutuação, tanque/sistema de flutuação de ar dissolvida, e semelhantes, para separar o óleo do fluxo de açúcar, aproveitando as diferenças de densidade. Com um dispositivo de três fases, tal como uma centrífuga ou um decantador de três fases, uma parte de sólidos mais pesados opcionalmente pode ser
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 41/101
35/58 separada na etapa de óleo/ solução de amido liquefeito 314 do óleo e solução de amido liquefeito. Na etapa de separação de óleo/solução de amido liquefeito 314, a solução de amido liquefeito é usada como líquido de meio pesado para flutuar o óleo, que tem uma densidade de cerca de 1,05 a cerca de 1,15 gramas/cc. O óleo que é recuperado neste estágio no processo tem uma qualidade muito mais desejável em termos de cor e teor de ácido graxo livre (de cerca de 2% a cerca de 5%), se comparado com o óleo que é recuperado a jusante, particularmente óleo recuperado após a sacarificação e fermentação. Em particular, a cor do óleo recuperado pré-sacarificação é mais claro na cor e tem teor de ácido graxo livre mais baixo. O rendimento de óleo pode incluir 0,2 lb/bu ou mais. Em um exemplo, o rendimento de óleo é de cerca de 0,1 lb/bu a cerca de 1,0 lb/bu.
[0073] A parte de sólidos separados da etapa de separação sólido/líquido 312 e uma parte da solução de amido liquefeito da etapa de separação de óleo/solução de amido liquefeito 314 podem se encontrar com os sólidos da etapa de microfiltragem (ou filtragem similar) 318, como descrito abaixo, e serem submetidos a uma etapa de processamento de conversão bioquímica adicional 320. Em uma realização, cerca de 5% a cerca de 95% da solução de amido liquefeito podem ser enviados para a etapa de processamento adicional 320. Quando a etapa de separação de óleo/solução de amido liquefeito 314 é uma etapa de separação trifásica, a parte de sólidos é também enviada para a etapa de processamento adicional 320. Opcionalmente, uma parte da parte dos sólidos da etapa de separação de óleo/solução de amido liquefeito 314 pode ser enviada para a etapa de microfiltragem 318. Em uma realização, a etapa de processamento adicional 320 é uma etapa de fermentação, em que os açúcares são convertidos, por exemplo, por meio de um fermentador, em álcool, tal como etanol ou butanol, ou qualquer outro processo de conversão por fermentação ou processo de utilização/conversão de açúcar similar, seguido por destilação e/ou separação do(s) componente(s) desejado(s) (não
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 42/101
36/58 mostrado), que pode recuperar o álcool ou subproduto(s)/composto(s) produzido(s), como é descrito acima em relação ao sistema e método 200. Seguindo à(s) etapa(s) de destilação ou de separação desejada(s), o sistema e método 300 podem incluir qualquer (quaisquer) processo(s) do tipo back end, que pode(m) ser conhecido(s) ou desconhecido(s) na técnica para processar, por exemplo, a vinhaça integral. A etapa de fermentação pode ser parte de um sistema de produção de álcool, que receba um fluxo de açúcar, que não seja tão desejável ou limpo, isto é, “mais sujo”, do que o fluxo de açúcar sendo enviado e submetido à mesma etapa de fermentação que o fluxo de açúcar sujo. Outras opções para o fluxo de sólidos, além da fermentação, podem incluir processamento ou refino adicional dos sólidos em alimento, fermentação baseada em micróbios (ao contrário de baseada em levedura) e vários outros processamentos químicos, farmacêuticos ou nutracêuticos (tal como propanol, isobutanol, ácido cítrico, ou ácido succínico), e semelhantes. Tal processamento pode ocorrer por meio de um reator, incluindo, por exemplo, um reator catalítico ou químico. Em um exemplo, o reator é um fermentador.
[0074] O restante da solução de amido liquefeito da etapa de separação de óleo/solução de amido liquefeito 314 em seguida pode ser enviado para a etapa de sacarificação 316, em que carboidrato e oligossacarídeos complexos são adicionalmente rompidos em açúcares simples, particularmente moléculas de açúcar glicose únicas (isto é, dextrose), para produzir um mingau liquefeito. Em particular, na etapa de sacarificação 316, o fluxo de pasta pode ser submetido a um processo de cozimento em duas etapas. A primeira parte do processo de cozimento, em um exemplo, inclui o ajuste o pH para cerca de 3,5 a cerca de 7,0, com a temperatura sendo mantida entre cerca de 30°C a cerca de 100°C por 1 a 6 horas, para converter mais ainda o amido insolúvel na pasta em amido solúvel, particularmente dextrose. Em outro exemplo, o pH pode ser 5,2 a 5,8 ou 5,5, por exemplo. Em outro exemplo, a temperatura pode ser mantida a 80°C por cerca de 5 horas.
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 43/101
37/58
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 a cerca de 0,04% de massa do fluxo de pasta. Em outro exemplo, a quantidade de alfa-amilase pode ser de cerca de 0,02 a cerca de 0,1% de massa do fluxo total.
[0075] A segunda parte do processo de cozimento, em um exemplo, pode incluir o ajuste do pH para cerca de 3,5 a 5,0, com a temperatura sendo mantida entre cerca de 30°C a cerca de 100°C por cerca de 10 minutos a cerca de 5 horas, de modo a converter ainda mais o amido insolúvel na pasta em amido solúvel, particularmente 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 adicionada aqui. Em um exemplo, a quantidade de glicoamilase pode ser de cerca de 0,01% de massa a cerca de 0,2% de massa do fluxo de pasta. Em outro exemplo, a quantidade de glicoamilase pode ser de cerca de 0,08 a cerca de 0,14% de massa do fluxo de pasta. Outras enzimas ou agentes de conversão catalítica similares podem ser adicionados nesta etapa ou em etapas anteriores que podem realçar a conversão do amido em açúcar ou render outros benefícios, tais como fibra ou liberação de açúcar celulósico, conversão de proteínas em proteínas solúveis, ou a liberação de óleo do gérmen.
[0076] Pode resultar aqui um fluxo de açúcar sacarificado tendo uma densidade de cerca de 1,05 gramas/cc a cerca de 1,15 gramas/cc. Neste ponto, o fluxo de açúcar sacarificado pode ser não menos do que cerca de 90 DE. Em outro exemplo, o fluxo de açúcar sacarificado pode ser não menos do que 20, 30, 40, 50, 60, 70, ou 80 DE. Neste exemplo, o fluxo de açúcar sacarificado pode não ser considerado desejável ou “limpo” o suficiente, tal como para uso em produção de produtos bioquímicos (por exemplo, biocombustível), porque o teor fermentável total do fluxo pode ser não mais do que 75% do teor de sólidos total no
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 44/101
38/58 fluxo. Neste exemplo, o fluxo de açúcar sacarificado pode ter uma fração de sólidos total de cerca de 28% a cerca de 36%, tais sólidos incluindo açúcar, amido, fibra, proteína, gérmen, óleo, e cinza, por exemplo. Em ainda outro exemplo, o teor fermentável total do fluxo é não mais do que 30, 40, 50, 60 ou 70% do teor de sólidos total no fluxo. Os sólidos remanescentes são fibra, proteína, óleo e cinza, por exemplo. O fluxo da etapa de sacarificação 316 contém cerca de 0,1 lb/bu a cerca de 1,0 lb/bu de óleo livre.
[0077] Após a etapa de sacarificação 316 (mas antes de qualquer fermentação em potencial ou processamento do fluxo de açúcar), de modo a fornecer um fluxo de açúcar mais desejável, o fluxo de açúcar sacarificado é submetido a uma etapa de microfiltragem 318, que pode incluir um filtro a vácuo rotatório, microfiltro, filtragem por membrana, filtro de pré-capa/de terra diatomácea, ou semelhantes, para produzir um fluxo de açúcar mais desejável, que pode ser considerado um fluxo de açúcar purificado ou refinado, através da separação substancial da parte de sólidos, principalmente fibra, gérmen, grãos pontiagudos, que pode incluir proteína, da parte de açúcar líquido, que inclui principalmente açúcar (por exemplo, dextrose), óleo residual, e sólidos finos. Em um exemplo, o tamanho da peneira de filtro aqui pode ser de cerca de 0,1 mícron a cerca de 100 micra. Em outro exemplo, o tamanho da peneira de filtro pode ser de cerca de 5 micra a cerca de 50 micra. Devido à entrada de água, o fluxo de açúcar pode ter uma fração de sólidos total de 20-35%. Neste exemplo, o fluxo de açúcar aqui pode ser considerado purificado ou refinado o suficiente, porque a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que 10%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 7%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 5%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 3%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 45/101
39/58 fluxo é menos do que ou igual a 1%. Em ainda outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 10%, 15%, 20%, 25%, ou 30%.
[0078] Neste ponto, o fluxo de açúcar separado pode ser não menos do que cerca de 90 DE. Em outro exemplo, o fluxo de açúcar liquefeito pode ser não menos do que 20, 30, 40, 50, 60, 70 ou 80 DE. Neste exemplo, o fluxo de açúcar aqui pode ser considerado desejável ou “limpo” o suficiente, tal como para uso em produção de produtos químicos, porque a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 10% dos sólidos totais do fluxo. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 7%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 5%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 3%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 1%. Em ainda outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 10%, 15%, 20%, 25% ou 30%. Neste exemplo, o fluxo enviado para a etapa de microfiltragem 318 pode ter uma fração de sólidos total de cerca de 27%, ou em uma faixa de cerca de 20% a cerca de 35%, tais sólidos incluindo açúcar, amido, fibra, proteína e/ou gérmen, por exemplo.
[0079] A etapa de microfiltragem 318 pode ser substituída, ou adicionalmente incluir, por ultrafiltragem, remoção de cor por coluna de carbono, filtro-prensa, flutuação, absorção, e/ou tecnologias de desmineralização (por exemplo, troca de íon). Refino de resina, que inclui uma combinação de filtragem por carbono e desmineralização em uma etapa, pode também ser utilizado para refinar os açúcares. Adicionalmente, devido ao baixo teor de sólidos do fluxo de açúcar aqui, uma etapa de evaporação opcional (não mostrada) pode ser adicionada futuramente para concentrar ainda mais a fração de sólidos total.
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 46/101
40/58 [0080] Como descrito acima, os componentes pesados ou sólidos (refinado) da etapa de microfiltragem 318 podem ser enviados para se encontrarem com a parte de sólidos separados da etapa de separação sólido/líquido 312 e com a parte da solução de amido liquefeito (e parte de sólidos opcional) da etapa de separação de óleo/solução de amido liquefeito 314 e submetidos a uma etapa de processo de conversão bioquímica 320. Estes componentes mais pesados, ou subfluxos, podem ser mais concentrados em sólidos totais, em cerca de 28%.
[0081] Em um exemplo, antes da etapa de processo de conversão bioquímica 320, os fluxos combinados podem ser submetidos a uma terceira etapa opcional de moagem/redução de tamanho de partícula 322, que pode envolver o uso de um moinho de disco, moinho de martelo, moinho de pino ou de impacto, um molinho de rolo, um moinho de grão, ou semelhantes, para moagem adicional de partículas. Antes de submeter os fluxos combinados à terceira etapa opcional de moagem/redução de tamanho de partícula 322, o fluxo pode ser submetido a uma etapa opcional de separação líquido/sólido 324, para remover uma quantidade desejada de líquidos do mesmo. A etapa de separação líquido/sólido 324 separa a parte líquido do fluxo combinado, que pode incluir óleo livre remanescente, proteína, e sólidos finos (que não precisam de moagem), do bolo de sólidos pesados remanescentes, que inclui fibra, grãos pontiagudos e gérmen, que podem incluir óleo ligado, proteína e/ou amido, mais pesados. A etapa de separação líquido/sólido 324 utiliza equipamento de desaguamento, por exemplo, uma peneira de pá, uma peneira de vibração, uma centrífuga de decantação com peneira ou centrífuga com peneira cônica, uma peneira de pressão, um pré-concentrador, um filtroprensa, ou semelhantes, para realizar a separação dos sólidos da parte líquida. Os sólidos finos podem ser não maiores do que 200 micra. Em outro exemplo, os sólidos finos são não maiores do que 500 micra, que é geralmente dependente das aberturas de tamanho de peneira usados no(s) dispositivo(s) de separação líquido/sólido.
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 47/101
41/58 [0082] Em um exemplo, o equipamento de desaguamento é uma peneira de pá, que inclui uma peneira cilíndrica estacionária com uma pá de alta velocidade com rodo. O número de pás na peneira de pá pode estar na faixa de 1 pá por 4 a 8 polegadas de diâmetro de peneira. Em outro exemplo, o equipamento de desaguamento é um préconcentrador, que inclui uma peneira cilíndrica estacionária com uma transportadora helicoidal de baixa velocidade. O espaçamento da transportadora no pré-concentrador pode ser de cerca de t/6 a cerca de ½ do diâmetro da peneira. O número de pás sobre a peneira de pá e o espaçamento da transportadora no pré-concentrador podem ser modificados, dependendo da quantidade de sólidos na alimentação. O espaço entre a peneira de pá e a pá pode variar de cerca de 0,04 a cerca de 0,2 polegada. Um espaço menor fornece um bolo mais seco, com uma capacidade mais alta e fibra mais pura, mas perde mais fibra para o filtrado. Um espaço maior fornece um bolo mais úmido, com capacidade mais baixa e líquido mais puro (menos sólido insolúvel). A velocidade da pá pode variar de 400 a 1200 RPM. Em outro exemplo, a velocidade da pá pode variar de 800 a 900 RPM. Uma velocidade mais alta fornece capacidade mais alta, mas consome mais energia. Um tipo apropriado de peneira de pá é a peneira de pá FQ-PS32, que é disponibilizada por Fluid-Quip, Inc., de Springfield, Ohio.
[0083] A peneira para o equipamento de desaguamento pode incluir um tipo espiralado com abertura de ranhura, ou uma peneira plana fina, com orifício redondo. A peneira de orifício redondo pode ajudar a evitar que fibras longas finas passem através da peneira melhor do que a abertura de ranhura do tipo espiralado, mas a capacidade do orifício redondo é menor, então, mais equipamento pode ser requerido, se usadas peneiras de orifício redondo. O tamanho das aberturas da peneira pode variar de cerca de 45 micra a cerca de 500 micra. Em outro exemplo, as aberturas da peneira podem variar de 100 a 300 micra. Em ainda outro exemplo, as aberturas da peneira podem variar de 200 a 250 micra.
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 48/101
42/58 [0084] O bolo úmido ou parte de sólidos desaguados do fluxo na etapa de separação líquido/sólido 324, em seguida, podem ser submetidos à terceira etapa de moagem/redução de tamanho de partícula 322 opcional, como descrito acima. Após a moagem, os sólidos podem ser misturados com o líquido da etapa de separação líquido/sólido 324, como mostrado, para formar um fluxo sólido/líquido, então submetido à etapa de processo de conversão bioquímica 320.
[0085] Sobre, agora, o fluxo de açúcar da etapa de microfiltragem
318, este fluxo pode ser enviado para uma etapa de processamento adicional, tal como uma etapa de fermentação, em que os açúcares são convertidos, por exemplo, por meio de um fermentador, em álcool, tal como etanol ou butanol, ou qualquer outro processo de conversão por fermentação ou processo de utilização/conversão de açúcar similar, seguido por destilação e/ou separação do(s) componente(s) desejado(s) (não mostrado), que pode recuperar o álcool ou subproduto(s)/composto(s) produzido(s), como é conhecido na técnica. O fluxo de açúcar pode permitir a recuperação de um agente de fermentação da etapa de fermentação. 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 para uma etapa de separação de proteína ou outros fluxos/etapas, no sistema e método 300, que pode permitir a captura do agente de fermentação e/ou usado para processamento adicional. O reciclo do agente de fermentação (tal como levedura ou bactéria) pode ocorrer através do uso de uma fonte de açúcar limpo. Seguindo à(s) etapa(s) de destilação ou de separação desejada(s), o sistema e método 300 pode incluir qualquer (quaisquer) processo(s) do tipo back end, que pode(m) ser conhecido(s) ou desconhecido(s) na técnica para processar, por exemplo, a vinhaça integral. A etapa de fermentação pode ser parte de um sistema de produção de álcool, que receba um fluxo de açúcar, que não seja tão desejável ou limpo, isto é, “mais sujo”, do que o fluxo de açúcar sendo
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 49/101
43/58 enviado e submetido à mesma etapa de fermentação que o fluxo de açúcar sujo. Outras opções para o fluxo de açúcar, além da fermentação, podem incluir processamento ou refino adicional da glicose em frutose ou outro carboidrato simples ou mesmo complexo, processamento em alimento, fermentação baseada em micróbios (ao contrário de baseada em levedura) e vários outros processamentos químicos, farmacêuticos, enzimático, aminoácido, ou nutracêuticos (tal como propanol, isobutanol, ácido cítrico, ou ácido succínico), e semelhantes. Tal processamento pode ocorrer por meio de um reator, incluindo, por exemplo, um reator catalítico ou químico. Em um exemplo, o reator é um fermentador. Deve ser notado que aqueles versados na técnica entenderão que o sistema de microfiltragem pode incluir uma ou mais unidades e podem estar situadas em série e/ou fluxo paralelo.
[0086] Com referência, agora, à Fig. 6, neste sistema e método de moagem a seco 400, os grãos, tais como, milho e/ou partículas de milho, por exemplo, podem ser submetidos a uma primeira etapa de moagem opcional 402, que envolve o uso de um moinho de martelo, moinho de rolo, moinho de pino, moinho de impacto, moinho de flocagem, ou semelhantes, tanto em série, quanto em paralelo, para moer o milho e/ou partículas do milho em tamanhos de partícula de menos do que cerca de 7/64 polegada ou, em outro exemplo, menos do que cerca de 10/64 polegada e permite a liberação do óleo do mesmo, para definir o óleo livre. Em um exemplo, o tamanho da peneira para separação das partículas pode variar de cerca de 24/64 polegada a cerca de 2/64 polegada. Em outro exemplo, os tamanhos de partícula resultantes são de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm. A moagem também ajuda a romper as ligações entre a fibra, proteína, amido e gérmen. Em um exemplo, o tamanho de peneira ou tamanho de partícula resultante pode ter pouco ou nenhum impacto sobre a capacidade de separar o açúcar do núcleo remanescente ou componente(s) de matéria-prima similar(es). Se a fonte de carboidrato
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 50/101
44/58 for pré-moída ou inicialmente em forma particulada, a etapa de moagem opcional 402 pode ser excluída do sistema e método 400.
[0087] Em seguida, a farinha de milho moído é misturada com um líquido de backset em um tanque de pasta 404, para criar uma pasta. Opcionalmente, água fresca pode ser adicionada, de modo a limitar a quantidade de backset necessário aqui. Uma(s) enzima(s), tal como alfaamilase, opcionalmente pode ser adicionada ao tanque de pasta 404 ou em um misturador de pasta (não mostrado) entre a primeira etapa opcional de moagem 402 e o tanque de pasta 404. A pasta pode ser aquecida no tanque de pasta 404 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 do tanque de pasta 404 contém cerca de 0,5 lb/bu de óleo livre, cerca de 1,5 lb/bu de gérmen (tamanho de partícula varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm), cerca de 1,8 lb/bu de grãos pontiagudos (tamanho de partícula varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm), que pode incluir amido, e cerca de 4,25 lb/bu de fibra (tamanho de partícula varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm).
[0088] O fluxo do tanque de pasta 404, em seguida, pode ser submetido a uma segunda etapa de moagem/redução de tamanho de partícula 406 opcional, que pode envolver o uso de um moinho de disco, moinho de martelo, um moinho de pino ou de impacto, um moinho de rolo, um moinho de grão, ou semelhantes, para moer adicionalmente as partículas de milho para tamanhos de partícula menores do que cerca de 850 micra e permitir liberação adicional de óleo e complexos de proteína/amido das mesmas. Em outro exemplo, os tamanhos de partícula são de cerca de 300 micra a cerca de 650 mm. A moagem ajuda ainda a continuar a romper as ligações entre a fibra, proteína e amido e facilita a liberação do óleo livre das partículas de gérmen. O fluxo da segunda etapa de moagem/redução de tamanho de partícula 406 contém cerca de 0,1 lb/bu a cerca de 1,0 lb/bu de óleo livre.
[0089] Antes de submeter o fluxo do tanque de pasta 404 à segunda etapa de moagem/redução de tamanho de partícula 406
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 51/101
45/58 opcional, a pasta pode ser submetida a uma etapa de separação líquido/sólido 408 opcional, para remover uma quantidade desejada de líquidos da mesma. A etapa de separação líquido/sólido 408 separa uma solução geralmente liquefeita (cerca de 60% a cerca de 80% por volume), que inclui óleo livre, proteína e sólidos finos (que não precisam de moagem), do bolo de sólidos pesados (cerca de 20% a cerca de 40% por volume), que inclui as fibras, grãos pontiagudos, e gérmen, que podem incluir óleo ligado, proteína e/ou amido, mais pesados. A etapa de separação líquido/sólido 408 usa equipamento de desaguamento, por exemplo, uma peneira de pá, uma peneira de vibração, uma centrífuga de decantação com peneira ou centrífuga com peneira cônica, uma peneira de pressão, um pré-concentrador, um filtroprensa, ou semelhantes, para realizar a separação dos sólidos da parte líquida. Os sólidos finos podem ser não maiores do que 200 micra. Em outro exemplo, os sólidos finos são não maiores do que 500 micra, que é geralmente dependente das aberturas de tamanho de peneira usados no(s) dispositivo(s) de separação líquido/sólido.
[0090] Em um exemplo, o equipamento de desaguamento é uma peneira de pá, que inclui uma peneira cilíndrica estacionária com uma pá de alta velocidade com rodo. O número de pás na peneira de pá pode estar na faixa de 1 pá por 4 a 8 polegadas de diâmetro de peneira. Em outro exemplo, o equipamento de desaguamento é um préconcentrador, que inclui uma peneira cilíndrica estacionária com uma transportadora helicoidal de baixa velocidade. O espaçamento da transportadora no pré-concentrador pode ser de cerca de Fe a cerca de ½ do diâmetro da peneira. O número de pás sobre a peneira de pá e o espaçamento da transportadora no pré-concentrador podem ser modificados, dependendo da quantidade de sólidos na alimentação. O espaço entre a peneira de pá e a pá pode variar de cerca de 0,04 a cerca de 0,2 polegada. Um espaço menor fornece um bolo mais seco, com uma capacidade mais alta e fibra mais pura, mas perde mais fibra para o filtrado. Um espaço maior fornece um bolo mais úmido, com
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 52/101
46/58 capacidade mais baixa e líquido mais puro (menos sólido insolúvel). A velocidade da pá pode variar de 400 a 1200 RPM. Em outro exemplo, a velocidade da pá pode variar de 800 a 900 RPM. Uma velocidade mais alta fornece capacidade mais alta, mas consome mais energia. Um tipo apropriado de peneira de pá é a peneira de pá FQ-PS32, que é disponibilizada por Fluid-Quip, Inc., de Springfield, Ohio.
[0091] A peneira para o equipamento de desaguamento pode incluir um tipo espiralado com abertura de ranhura, ou uma peneira plana fina, com orifício redondo. A peneira de orifício redondo pode ajudar a evitar que fibras longas finas passem através da peneira melhor do que a abertura de ranhura do tipo espiralado, mas a capacidade do orifício redondo é menor, então, mais equipamento pode ser requerido, se usadas peneiras de orifício redondo. O tamanho das aberturas da peneira pode variar de cerca de 45 micra a cerca de 500 micra. Em outro exemplo, as aberturas da peneira podem variar de 100 a 300 micra. Em ainda outro exemplo, as aberturas da peneira podem variar de 200 a 250 micra. Aberturas de peneira menores tendem a aumentar o rendimento de proteína/óleo/álcool com um custo de equipamento e operação maiores, ao passo que aberturas de peneira maiores tendem a diminuir o rendimento de proteína/óleo/álcool, com menos custo de equipamento e operação.
[0092] Retornando, agora, à segunda etapa opcional de moagem/redução de tamanho de partícula 406, o bolo úmido ou parte de sólidos desaguada do fluxo na etapa de separação líquido/sólido 408 (cerca de 60% a 65% de água), em seguida, pode ser submetido à segunda etapa opcional de moagem/redução de tamanho de partícula 406, como descrito acima. Após a moagem, os sólidos podem ser misturados com a solução de amido liquefeito da etapa de separação líquido/sólido 408, como mostrado, para formar uma pasta pesada então submetida à etapa de liquefação 410.
[0093] Em particular, a própria etapa de liquefação 410 pode incluir múltiplas etapas, como discutido acima e mostrado na Fig. 3.
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 53/101
47/58
Em uma realização, o pH pode ser ajustado, aqui, para cerca de 5,2 a cerca de 5,8 e a temperatura mantida entre cerca de 50°C a cerca de 105°C, de modo a converter o amido insolúvel na pasta em amido solúvel ou líquido. Outras variações de pH, tais como do pH 3,5 a 7,0, podem ser utilizadas e um sistema de tratamento ácido usando ácido sulfúrico, por exemplo, pode ser usado, tanto para controle de pH, quanto para conversão dos amidos em açúcares. A pasta pode ser ainda submetida a cozimento a jato, em que a pasta é alimentada a um aquecedor a jato, aquecida para cerca de 120°C, mantida por cerca de 2 min a cerca de 30 Min., depois encaminhada para um tanque de vaporização. O aquecedor a jato cria uma força de ruptura, que rompe os grânulos de amido para auxiliar a enzima na reação com o amido dentro do grânulo e para hidratar as moléculas de amido. Em outra realização, a pasta pode ser submetida a um tanque de pasta secundário, em que o vapor é injetado diretamente no tanque de pasta secundário e a pasta é mantida em uma temperatura de cerca de 80°C a cerca de 100°C por cerca de 30 minutos a cerca de uma hora. Em ainda outra realização, 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 qualquer injeção de vapor e mantida a uma temperatura de cerca de 80°C a cerca de 90°C por 1 a 2 horas. Após, a pasta liquefeita pode ser encaminhada para um tanque de retenção por um tempo de retenção total de cerca de 1 hora a cerca de 4 horas em temperaturas de cerca de 80°C a cerca de 90°C, para completar a etapa de liquefação 410. Em relação à etapa de liquefação 410, pH, temperatura, e/ou tempo de retenção podem ser ajustados conforme desejado.
[0094] O fluxo de pasta após a etapa de liquefação 410 tem cerca de 25% a cerca de 36% de teor de sólidos secos (DS) com todos os componentes contidos nos núcleos do milho, incluindo amidos/ açúcares, proteína, fibra, gérmen, grãos pontiagudos, óleo e sais, por exemplo. Há geralmente três tipos de sólidos no fluxo de liquefação:
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 54/101
48/58 fibra, gérmen, e grãos pontiagudos, que podem incluir amido e proteína, com todos os três sólidos tendo cerca da mesma distribuição de tamanho de partícula. O fluxo da etapa de liquefação 410 contém cerca de 1 lb/bu de óleo livre, cerca de 1,5 lb/bu de partícula de gérmen (tamanho varia de menos de cerca de 50 micra a cerca de 1 mm), cerca de 4,50 lb/bu de proteína (tamanho varia de cerca de 50 micra a cerca de 1mm), e cerca de 4,25 lb/bu de fibra (tamanho varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm).
[0095] Da etapa de liquefação 410, o fluxo de açúcar liquefeito pode ser enviado para a etapa de sacarificação 412, em que carboidrato e oligossacarídeos complexos são adicionalmente rompidos em açúcares simples, particularmente moléculas de açúcar glicose únicas (isto é, dextrose), para produzir um mingau liquefeito. Em particularmente, na etapa de sacarificação 412, o fluxo de pasta pode ser submetido a um processo de cozimento em duas etapas opcional. A primeira parte do processo de cozimento, em um exemplo, inclui o ajuste o pH para cerca de 3,5 a cerca de 7,0, com a temperatura sendo mantida entre cerca de 30°C a cerca de 100°C por 1 a 6 horas, para converter mais ainda o amido insolúvel na pasta em amido solúvel, particularmente dextrose. Em outro exemplo, o pH pode ser 5,2 a 5,8 ou 5,5, por exemplo. Em outro exemplo, a temperatura pode ser mantida a 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% de massa a cerca de 0,04% de massa do fluxo de pasta. Em outro exemplo, a quantidade de alfa-amilase pode ser de cerca de 0,02% de massa a cerca de 0,1% de massa do fluxo total.
[0096] A segunda parte do processo de cozimento, em um exemplo, pode incluir o ajuste do pH para cerca de 3,5 a 5,0, com a temperatura sendo mantida entre cerca de 30°C a cerca de 120°C por cerca de 10 minutos a cerca de 5 horas, de modo a converter ainda mais o amido insolúvel na pasta em amido solúvel, particularmente dextrose. Em outro exemplo, o pH pode ser de 4,5. Em outro exemplo, a temperatura
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 55/101
49/58 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 adicionada aqui. Em um exemplo, a quantidade de glicoamilase pode ser de cerca de 0,01% de massa a cerca de 0,2% de massa do fluxo de pasta. Em outro exemplo, a quantidade de glicoamilase pode ser de cerca de 0,08 a cerca de 0,14% de massa do fluxo de pasta. Outras enzimas ou agentes de conversão catalítica similares podem ser adicionados nesta etapa ou em etapas anteriores que podem realçar a conversão do amido em açúcar ou render outros benefícios, tais como fibra ou liberação de açúcar celulósico, conversão de proteínas em proteínas solúveis, ou a liberação de óleo do gérmen.
[0097] Pode resultar aqui um fluxo de açúcar sacarificado tendo uma densidade de cerca de 1,05 gramas/cc a cerca de 1,15 gramas/cc. Neste ponto, o fluxo de açúcar sacarificado pode ser não menos do que cerca de 90 DE. Em outro exemplo, o fluxo de açúcar sacarificado pode ser não menos do que 20, 30, 40, 50, 60, 70, ou 80 DE. Neste exemplo, o fluxo de açúcar sacarificado pode ter uma fração de sólidos total de cerca de 25% a cerca de 36%, tais sólidos incluindo açúcar, amido, fibra, proteína, gérmen, óleo, e cinza, por exemplo. Em ainda outro exemplo, o teor fermentável total do fluxo é não mais do que 20, 30, 40, 50, 60, 70 ou 80% do teor de sólidos total no fluxo. Os sólidos remanescentes são fibra, proteína, óleo e cinza, por exemplo. O fluxo da etapa de sacarificação 412 contém cerca de 0,1 lb/bu a cerca de 1,0 lb/bu de óleo livre.
[0098] Após a etapa de sacarificação 412 (mas antes de qualquer fermentação ou processamento do fluxo de açúcar), de modo a fornecer um fluxo de açúcar mais desejável, o fluxo de açúcar sacarificado pode ser submetido a uma etapa de separação sólido/líquido 414 e uma etapa de separação de óleo/solução de amido sacarificado 416. Em particular, a etapa de separação sólido/líquido 414 utiliza qualquer dispositivo de filtragem apropriado, por exemplo, um pré-concentrador,
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 56/101
50/58 peneira de pá, peneira de pressão, centrífuga de fibra, decantador, e semelhantes, para separar o líquido do material sólido. As aberturas da peneira podem variar de cerca de 50 micra a cerca de 500 micra, e serão selecionadas para separar de forma desejável a fibra, grãos pontiagudos e partículas de gérmen do líquido, que inclui principalmente a solução de amido sacarificado com pequenas quantidades de óleo, proteína livre (principalmente glúten) e amido. Em um exemplo, as aberturas da peneira são de cerca de 50 micra.
[0099] A parte líquida pode ir para a etapa de separação de óleo/solução de amido sacarificado 416, em que a parte líquida pode ser submetida a um dispositivo de separação de óleo, para separar o óleo antes de enviar a solução de amido sacarificado para a etapa de microfiltragem (ou filtragem similar) 418, que é discutida abaixo. A etapa de separação de óleo/solução de amido sacarificado 416 pode usar qualquer tipo de dispositivo de separação de óleo, tal como uma centrífuga de lama, decantador de duas ou três fases, decantador de disco, centrífuga de disco de duas ou três fases, tanque de flutuação, tanque/sistema de flutuação de ar dissolvida, e semelhantes, para separar o óleo do fluxo de açúcar, aproveitando as diferenças de densidade. Com um dispositivo trifásico, tal como uma centrífuga ou um decantador de três fases, uma parte de sólidos mais pesados opcionalmente pode ser separada na etapa de óleo/ solução de amido sacarificado 416 do óleo e solução de amido sacarificado. Na etapa de separação de óleo/solução de amido sacarificado 416, a solução de amido sacarificado é usada como líquido de meio pesado para flutuar o óleo, que tem uma densidade de cerca de 1,05 gramas/cc a cerca de 1,15 gramas/cc. O óleo que é recuperado neste estágio no processo tem uma qualidade muito mais desejável em termos de cor e teor de ácido graxo livre (de cerca de 2% a cerca de 5%), se comparado com o óleo que é recuperado a jusante, particularmente óleo recuperado após a fermentação. Em particular, a cor do óleo recuperado prémicrofiltragem é mais claro na cor e tem teor de ácido graxo livre mais
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 57/101
51/58 baixo. O rendimento de óleo pode incluir 0,1 lb/bu ou mais. Em um exemplo, o rendimento de óleo é de cerca de 0,1 lb/bu a cerca de 1,0 lb/bu.
[00100] A parte de sólidos separados da etapa de separação sólido/líquido 414 pode se encontrar com os sólidos da etapa de microfiltragem (ou filtragem similar) 418 e serem submetidos a uma etapa de processamento de conversão bioquímica adicional 420. Quando a etapa de separação de óleo/solução de amido sacarificado 416 é uma etapa de separação trifásica, a parte de sólidos é também enviada para a etapa de processamento adicional 420. Opcionalmente, uma parte da parte dos sólidos da etapa de separação de óleo/solução de amido sacarificado 416 pode ser enviada para a etapa de microfiltragem 418. Em uma realização, a etapa de processamento adicional 420 é uma etapa de fermentação, em que os açúcares são convertidos, por exemplo, por meio de um fermentador, em álcool, tal como etanol ou butanol, ou qualquer outro processo de conversão por fermentação ou processo de utilização/conversão de açúcar similar, seguido por destilação e/ou separação do(s) componente(s) desejado(s) (não mostrado), que pode recuperar o álcool ou subproduto(s)/ composto(s) produzido(s), como é descrito acima em relação ao sistema e método 400. Seguindo à(s) etapa(s) de destilação ou de separação desejada(s), o sistema e método 400 podem incluir qualquer (quaisquer) processo(s) do tipo back end, que pode(m) ser conhecido(s) ou desconhecido(s) na técnica para processar, por exemplo, a vinhaça integral. A etapa de fermentação pode ser parte de um sistema de produção de álcool, que receba um fluxo de açúcar, que não seja tão desejável ou limpo, isto é, “mais sujo”, do que o fluxo de açúcar sendo enviado e submetido à mesma etapa de fermentação que o fluxo de açúcar sujo. Outras opções para o fluxo de sólidos, além da fermentação, podem incluir processamento ou refino adicional dos sólidos em alimento, fermentação baseada em micróbios (ao contrário de baseada em levedura) e vários outros processamentos químicos,
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 58/101
52/58 farmacêuticos ou nutracêuticos (tal como propanol, isobutanol, ácido cítrico, ou ácido succínico), e semelhantes. Tal processamento pode ocorrer por meio de um reator, que pode incluir um fermentador.
[00101] Após a etapa de separação de óleo/solução de amido sacarificado 416 (mas antes de qualquer fermentação em potencial ou processamento do fluxo de açúcar), de modo a fornecer um fluxo de açúcar mais desejável, o fluxo de açúcar sacarificado pode ser submetido a uma etapa de microfiltragem 418, que pode incluir um filtro a vácuo rotatório, microfiltro, filtragem por membrana, filtro de pré-capa/de terra diatomácea, um filtro de banda, ou semelhantes, para produzir um fluxo de açúcar mais desejável, que pode ser considerado um fluxo de açúcar purificado ou refinado, através da separação substancial da parte de sólidos, principalmente fibra, gérmen, grãos pontiagudos, que pode incluir proteína, da parte de açúcar líquido, que inclui principalmente açúcar (por exemplo, dextrose), óleo residual, e sólidos finos. Em um exemplo, o tamanho da peneira de filtro aqui pode ser de cerca de 0,1 mícron a cerca de 100 micra. Em outro exemplo, o tamanho da peneira de filtro pode ser de cerca de 5 micra a cerca de 50 micra. Devido à entrada de água, o fluxo de açúcar pode ter uma fração de sólidos total de 20 a 35%. Neste exemplo, o fluxo de açúcar aqui pode ser considerado desejável ou “limpo” o suficiente, tal como para uso na produção de produtos bioquímicos, porque a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que 10%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 7%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 5%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 3%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 1%. Em ainda outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 10%, 15%, 20%,
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 59/101
53/58
25%, ou 30%.
[00102] Neste ponto, o fluxo de açúcar separado pode ser não menos do que cerca de 90 DE. Em outro exemplo, o fluxo de açúcar separado pode ser não menos do que 20, 30, 40, 50, 60, 70 ou 80 DE. Neste exemplo, o fluxo de açúcar aqui pode ser considerado desejável ou “limpo” o suficiente, tal como para uso em produção de produtos químicos, porque a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 10% dos sólidos totais do fluxo. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 7%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 5%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 3%. Em outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 1%. Em ainda outro exemplo, a fração de sólidos insolúveis (não fermentáveis) total do fluxo é menos do que ou igual a 10%, 15%, 20%, 25% ou 30%. Neste exemplo, o fluxo enviado para a etapa de microfiltragem 418 pode ter uma fração de sólidos total de cerca de 23%, com uma variação de cerca de 20% a cerca de 35%, tais sólidos incluindo açúcar, amido, fibra, proteína e/ou gérmen, por exemplo.
[00103] A etapa de microfiltragem 418 pode ser substituída, ou adicionalmente incluir, por ultrafiltragem, remoção de cor por coluna de carbono, filtro-prensa, flutuação, absorção, e/ou tecnologias de desmineralização (por exemplo, troca de íon). Refino de resina, que inclui uma combinação de filtragem por carbono e desmineralização em uma etapa, pode também ser utilizado para refinar os açúcares. Adicionalmente, devido ao baixo teor de sólidos do fluxo de açúcar aqui, uma etapa de evaporação opcional (não mostrada) pode ser adicionada futuramente para concentrar ainda mais a fração de sólidos total.
[00104] Como descrito acima, os componentes pesados ou sólidos (refinado) da etapa de microfiltragem 418 podem ser enviados para se
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 60/101
54/58 encontrarem com a parte de sólidos separados da etapa de separação sólido/líquido 414 e a parte de sólidos opcional da etapa de separação de óleo/solução de amido sacarificado 416 e submetidos a uma etapa de processo de conversão bioquímica 420. Estes componentes mais pesados, ou subfluxos, podem ser mais concentrados em sólidos totais, em cerca de 25% ou em uma faixa de cerca de 20% a cerca de 35%.
[00105] Em um exemplo, antes da etapa de processo de conversão bioquímica 420, os fluxos combinados podem ser submetidos a uma terceira etapa opcional de moagem/redução de tamanho de partícula 422, que pode envolver o uso de um moinho de disco, moinho de martelo, moinho de pino ou de impacto, um molinho de rolo, um moinho de grão, ou semelhantes, para moagem adicional de partículas. Antes de submeter os fluxos combinados à terceira etapa opcional de moagem/redução de tamanho de partícula 422, o fluxo pode ser submetido a uma etapa opcional de separação líquido/sólido 424, para remover uma quantidade desejada de líquidos do mesmo. A etapa de separação líquido/sólido 424 separa a parte líquida do fluxo combinado, que pode incluir óleo livre remanescente, proteína, e sólidos finos (que não precisam de moagem), do bolo de sólidos pesados remanescentes, que inclui fibra, grãos pontiagudos e gérmen, que podem incluir óleo ligado, proteína e/ou amido, mais pesados. A etapa de separação líquido/sólido 424 utiliza equipamento de desaguamento, por exemplo, uma peneira de pá, uma peneira de vibração, uma centrífuga de decantação com peneira ou centrífuga com peneira cônica, uma peneira de pressão, um pré-concentrador, um filtroprensa, ou semelhantes, para realizar a separação dos sólidos da parte líquida. Os sólidos finos podem ser não maiores do que 200 micra. Em outro exemplo, os sólidos finos são não maiores do que 500 micra, que é geralmente dependente das aberturas de tamanho de peneira usados no(s) dispositivo(s) de separação líquido/sólido.
[00106] Em um exemplo, o equipamento de desaguamento é uma peneira de pá, que inclui uma peneira cilíndrica estacionária com uma
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 61/101
55/58 pá de alta velocidade com rodo. O número de pás na peneira de pá pode estar na faixa de 1 pá por 4 a 8 polegadas de diâmetro de peneira. Em outro exemplo, o equipamento de desaguamento é um préconcentrador, que inclui uma peneira cilíndrica estacionária com uma transportadora helicoidal de baixa velocidade. O espaçamento da transportadora no pré-concentrador pode ser de cerca de 1/e a cerca de 1 do diâmetro da peneira. O número de pás sobre a peneira de pá e o espaçamento da transportadora no pré-concentrador podem ser modificados, dependendo da quantidade de sólidos na alimentação. O espaço entre a peneira de pá e a pá pode variar de cerca de 0,04 a cerca de 0,2 polegada. Um espaço menor fornece um bolo mais seco, com uma capacidade mais alta e fibra mais pura, mas perde mais fibra para o filtrado. Um espaço maior fornece um bolo mais úmido, com capacidade mais baixa e líquido mais puro (menos sólido insolúvel). A velocidade da pá pode variar de 400 a 1200 RPM. Em outro exemplo, a velocidade da pá pode variar de 800 a 900 RPM. Uma velocidade mais alta fornece capacidade mais alta, mas consome mais energia. Um tipo apropriado de peneira de pá é a peneira de pá FQ-PS32, que é disponibilizada por Fluid-Quip, Inc., de Springfield, Ohio.
[00107] A peneira para o equipamento de desaguamento pode incluir um tipo espiralado com abertura de ranhura, ou uma peneira plana fina, com orifício redondo. A peneira de orifício redondo pode ajudar a evitar que fibras longas finas passem através da peneira melhor do que a abertura de ranhura do tipo espiralado, mas a capacidade do orifício redondo é menor, então, mais equipamento pode ser requerido, se usadas peneiras de orifício redondo. O tamanho das aberturas da peneira pode variar de cerca de 45 micra a cerca de 500 micra. Em outro exemplo, as aberturas da peneira podem variar de 100 a 300 micra. Em ainda outro exemplo, as aberturas da peneira podem variar de 200 a 250 micra.
[00108] O bolo úmido ou parte de sólidos desaguados do fluxo na etapa de separação líquido/sólido 424, em seguida, podem ser
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 62/101
56/58 submetido à terceira etapa de moagem/redução de tamanho de partícula 422 opcional, como descrito acima. Após a moagem, os sólidos podem ser misturados com o líquido da etapa de separação líquido/sólido 424, como mostrado, para formar um fluxo sólido/líquido, então submetido à etapa de processo de conversão bioquímica 420.
[00109] O fluxo de açúcar da etapa de microfiltragem 418 pode ser enviado para uma etapa de processamento adicional, tal como uma etapa de fermentação, em que os açúcares são convertidos, por exemplo, por meio de um fermentador, em álcool, tal como etanol ou butanol, ou qualquer outro processo de conversão por fermentação ou processo de utilização/conversão de açúcar similar, seguido por destilação e/ou separação do(s) componente(s) desejado(s) (não mostrado), que pode recuperar o álcool ou subproduto(s)/composto(s) produzido(s), como é conhecido na técnica. O fluxo de açúcar pode permitir a recuperação de um agente de fermentação da etapa de fermentação. 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 para uma etapa de separação de proteína ou outros fluxos/etapas, no sistema e método 400, que pode permitir a captura do agente de fermentação e/ou usado para processamento adicional. O reciclo do agente de fermentação (tal como levedura ou bactéria) pode ocorrer através do uso de uma fonte de açúcar limpo. Seguindo à(s) etapa(s) de destilação ou de separação desejada(s), o sistema e método 400 pode incluir qualquer (quaisquer) processo(s) do tipo back end, que pode(m) ser conhecido(s) ou desconhecido(s) na técnica para processar, por exemplo, a vinhaça integral. A etapa de fermentação pode ser parte de um sistema de produção de álcool, que receba um fluxo de açúcar, que não seja tão desejável ou limpo, isto é, “mais sujo”, do que o fluxo de açúcar sendo enviado e submetido à mesma etapa de fermentação que o fluxo de açúcar sujo. Outras opções para o fluxo de açúcar, além da fermentação, podem incluir
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 63/101
57/58 processamento ou refino adicional da glicose em frutose ou outro carboidrato simples ou mesmo complexo, processamento em alimento, fermentação baseada em micróbios (ao contrário de baseada em levedura) e vários outros processamentos químicos, farmacêuticos, enzimático, aminoácido ou nutracêuticos (tal como propanol, isobutanol, ácido cítrico, ou ácido succínico), e semelhantes. Tal processamento pode ocorrer por meio de um reator, que pode incluir um fermentador. Deve ser notado que aqueles versados na técnica entenderão que o sistema de microfiltragem pode incluir uma ou mais unidades e podem estar situadas em série e/ou fluxo paralelo.
[00110] Além disso, modificações adicionais podem ser feitas aos sistemas e métodos 200, 300, 400 acima, para melhorar a recuperação de coproduto, tal como recuperação de óleo, usando surfactantes e outros agentes de interrupção de emulsão. Em um exemplo, agentes de interrupção de emulsão, tais como surfactantes ou floculantes podem ser adicionados antes das etapas em que se espera que emulsões se formem ou após uma emulsão se formar no método. Por exemplo, emulsões podem se formar durante a centrifugação, tal que a incorporação de surfactantes antes ou durante a centrifugação pode melhorar a separação e recuperação de óleo. Em um exemplo, a separação do fluxo de xarope pré-óleo pode também ter interruptores de emulsão, surfactantes, e/ou floculantes adicionados ao sistema de evaporação para ajudar a melhorar o rendimento do óleo. Isso pode resultar em um ganho adicional de rendimento de óleo de 0,05 a 0,5 lb/bu.
[00111] Enquanto a presente invenção foi ilustrada através de uma descrição de várias realizações e, enquanto estas realizações foram descritas em detalhes consideráveis, não é intenção da Requerente restringir ou limitar de qualquer forma o escopo das reivindicações em apenso a tais detalhes. Por exemplo, várias enzimas (e tipos das mesmas), tais como amilase, alfa-amilase, glicoamilase, fungais, celulase, celobiose, protease, fitase, e semelhantes, podem ser
Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 64/101
58/58 opcionalmente adicionadas, por exemplo, antes, durante e/ou depois de qualquer número de etapas nos sistemas e métodos 200, 300, 400 incluindo o tanque de pasta 204, 304, 404, a segunda etapa de moagem 306, 406, a etapa de liquefação 208, 310, 410 e/ou a etapa de sacarificação 214, 316, 412, tal como para melhorar a separação dos componentes, tal como para ajudar a quebrar as ligações entre proteína, amido, e fibra e/ou para ajudar a converter amidos em açúcares e/ou ajudar a liberar óleo livre. Além disso, ajustes na temperatura, pH, surfactante, e/ou floculante podem ser ajustados, conforme necessário ou desejado, nas várias etapas do começo ao fim dos sistemas e métodos 200, 300, 400 incluindo no tanque de pasta 204, 304, 404, etc., tal como para otimizar o uso de enzimas ou químicos. Vantagens e modificações adicionais aparecerão facilmente àqueles versados na técnica. Assim, a invenção em seus aspectos mais amplos não é, portanto, limitada aos detalhes específicos, aparelhos e métodos representativos e exemplo ilustrativo mostrados e descritos. Consequentemente, afastamentos podem ser feitos de tais detalhes, sem se distanciar do espírito ou escopo do conceito inventivo geral da Requerente.

Claims (30)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método Para a Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, caracterizado por que compreende:
    misturar partículas de grão moído com um líquido, para produzir uma pasta incluindo amido e óleo livre;
    submeter a pasta a liquefação, para fornecer uma solução de amido liquefeito, incluindo o óleo livre seguido pela separação do óleo livre da solução de amido liquefeito antes da sacarificação do amido, para render um subproduto óleo.
    subsequentemente, submeter pelo menos uma parte da solução de amido liquefeito a sacarificação, para converter o amido em açúcares simples e produzir um fluxo sacarificado incluindo açúcares simples; e após a sacarificação, mas antes do processamento adicional dos açúcares simples, separar o fluxo sacarificado em uma primeira parte de sólidos e uma primeira parte líquida incluindo os açúcares simples, em que a primeira parte líquida define um fluxo de açúcar tendo um equivalente de dextrose de pelo menos 20 DE e uma fração de sólidos não fermentáveis total que é menor do que ou igual a 30% de um teor de sólidos total.
  2. 2. Método Para a Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que a separação do óleo livre da solução de amido liquefeito compreende:
    separar uma parte de sólidos incluindo fibra e gérmen da solução de amido liquefeito; e
    Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 66/101
    2/9 subsequentemente, separar o óleo livre da solução de amido liquefeito, para fornecer o subproduto óleo.
  3. 3. Método Para a Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 2, caracterizado por que compreende ainda, após a separação do óleo livre da solução de amido liquefeito, reunir e submeter a parte de sólidos separados e a solução de amido liquefeito à sacarificação.
  4. 4. Método Para a Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End., de acordo com a Reivindicação 2, caracterizado por que compreende ainda a combinação da parte de sólidos separados da solução de amido liquefeito e a primeira parte de sólidos.
  5. 5. Método Para a Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda, após a mistura das partículas de grão moído com o líquido, para produzir a pasta e, antes de submeter a pasta a liquefação, submeter a pasta a moagem.
  6. 6. Método Para a Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 5, caracterizado por que compreende ainda, após a mistura das partículas de grão com o líquido, para produzir a pasta e antes de submeter a pasta à moagem, separar a pasta em uma parte de sólidos e uma parte líquida, incluindo o amido e o óleo livre e por que a submissão da pasta à moagem compreende submeter a parte de sólidos à moagem para produzir uma parte de sólidos moídos e compreendendo ainda a reunião da parte líquida separada da pasta com a parte de sólidos moídos antes de submeter a pasta à liquefação.
  7. 7. Método Para a Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 1 caracterizado por que compreende ainda submeter a primeira parte de sólidos a um processo de conversão bioquímica.
    Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 67/101
    3/9
  8. 8. Método Para a Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que a primeira parte líquida inclui os açúcares simples e sólidos adicionais, o método compreende ainda, após a separação do fluxo sacarificado na primeira parte de sólidos e na primeira parte líquida, separando, por meio de uma membrana, a primeira parte líquida em uma segunda parte de sólidos incluindo os sólidos adicionais e uma segunda parte líquida incluindo os açúcares simples, em que a segunda parte líquida define um fluxo de açúcar refinado.
  9. 9. Método Para a Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 8, caracterizado por que compreende ainda a reunião da segunda parte de sólidos com a primeira parte de sólidos e submissão da parte de sólidos reunidos a um processo de conversão bioquímica.
  10. 10. Método Para a Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, 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 produto bioquímico.
  11. 11. Método Para a Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 10, caracterizado por que o processo de conversão de açúcar é fermentação.
  12. 12. Método Para a Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 10, caracterizado por que o processo de conversão de açúcar inclui uma reação catalítica ou química.
  13. 13. Método Para a Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o rendimento do subproduto óleo é maior do que 0,05 lb/bu.
    Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 68/101
    4/9
  14. 14. Sistema Para Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, caracterizado por que o sistema compreende:
    um tanque de pasta, em que partículas de grão moído se misturam com um líquido, para produzir uma pasta incluindo amido e óleo livre;
    um sistema de liquefação, que recebe a pasta e fornece uma solução de amido liquefeito incluindo o óleo livre, e em que o amido começa a se converter em oligossacarídeos;
    um dispositivo de separação de óleo, que é situado depois do sistema de liquefação e separa o óleo livre da solução de amido liquefeito, para render um subproduto óleo;
    um sistema de sacarificação, que fica situado depois do dispositivo de separação de óleo e que recebe pelo menos uma parte da solução de amido liquefeito depois que o óleo livre é separado, o sistema de sacarificação converte os oligossacarídeos em açúcares simples, produzindo, assim, um fluxo sacarificado incluindo os açúcares simples; e um primeiro dispositivo de separação, que recebe e separa o fluxo sacarificado em uma primeira parte de sólidos e uma primeira parte líquida incluindo os açúcares simples, em que a primeira parte líquida define um fluxo de açúcar tendo um equivalente de dextrose de pelo menos 20 DE e uma fração de sólidos não fermentáveis total que é menos do que ou igual a 30% do teor de sólidos total, o primeiro dispositivo de separação situado antes de qualquer dispositivo de conversão de açúcar, que recebe e processa os açúcares simples para produzir um produto bioquímico.
  15. 15. Sistema Para Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 14,
    Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 69/101
    5/9 caracterizado por que o sistema compreende ainda:
    um dispositivo de separação sólido/líquido, situado depois do sistema de liquefação e antes do dispositivo de separação de óleo, o dispositivo de separação sólido/líquido recebe a solução de amido liquefeito incluindo o óleo livre e separa uma parte de sólidos, incluindo fibra e gérmen, da solução de amido liquefeito incluindo o óleo livre.
  16. 16. Sistema Para Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 15, caracterizado por que o sistema de sacarificação recebe a solução de amido liquefeito depois que o óleo livre é separado e a parte de sólidos do dispositivo de separação sólido/líquido.
  17. 17. Sistema Para Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End., de acordo com a Reivindicação 15, caracterizado por que compreende ainda um dispositivo de conversão bioquímica, que recebe a primeira parte de sólidos e a parte de sólidos do dispositivo de separação sólido/líquido.
  18. 18. Sistema Para Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 14, caracterizado por que compreende ainda, depois do tanque de pasta e antes do sistema de liquefação, um dispositivo de moagem que recebe e mói a pasta.
  19. 19. Sistema Para Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 18, caracterizado por que compreende ainda, depois do tanque de pasta e antes do dispositivo de moagem, um dispositivo de separação líquido/sólido, que recebe e separa a pasta em uma parte de sólidos e uma parte líquida incluindo o amido e óleo livre, em que o dispositivo de moagem recebe e mói a parte de sólidos, para produzir uma parte de sólidos moídos, e, em que o sistema de liquefação recebe a parte de sólidos moídos e a parte líquida separada incluindo óleo livre, que,
    Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 70/101
    6/9 juntos, definem a pasta, e fornece a solução de amido liquefeito.
  20. 20. Sistema Para Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 14, caracterizado por que compreende ainda um dispositivo de conversão bioquímica, que recebe a primeira parte de sólidos para produzir um produto bioquímico.
  21. 21. Sistema Para Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End., de acordo com a Reivindicação 20, caracterizado por que o dispositivo de conversão bioquímica compreende um dispositivo de fermentação e um dispositivo de destilação para produzir um álcool.
  22. 22. Sistema Para Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 14, caracterizado por que a primeira parte de líquidos inclui os açúcares simples e sólidos adicionais, o sistema compreende ainda, após o primeiro dispositivo de separação, um segundo dispositivo de separação que recebe e separa, por meio de uma membrana, a primeira parte líquida em uma segunda parte de sólidos incluindo os sólidos adicionais e uma segunda parte líquida incluindo os açúcares simples, em que a segunda parte líquida define um fluxo de açúcar refinado.
  23. 23. Sistema Para Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 22, caracterizado por que compreende ainda um dispositivo de conversão bioquímica que recebe a segunda parte de sólidos e a primeira parte de sólidos para produzir um produto bioquímico.
  24. 24. Sistema Para Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 14, caracterizado por que compreende ainda um dispositivo de conversão de açúcar, que recebe o fluxo de açúcar para produzir um produto bioquímico.
  25. 25. Sistema Para Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 24,
    Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 71/101
    7/9 caracterizado por que o dispositivo de conversão de açúcar é um fermentador, ou um reator catalítico ou químico.
  26. 26. Sistema Para Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 14, caracterizado por que o rendimento do subproduto óleo é maior do que 0,05 lb/bu.
  27. 27. Método Para Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, caracterizado por que compreende:
    misturar partículas de grão moído com um líquido, para produzir uma pasta incluindo amido e óleo livre;
    submeter pelo menos uma parte da solução de amido liquefeito a sacarificação, para converter o amido em açúcares simples e produzir um fluxo sacarificado incluindo os açúcares simples e o óleo livre;
    separar o óleo livre do fluxo sacarificado, para fornecer um subproduto óleo; e subsequentemente e antes de processamento adicional dos açúcares simples, separar o fluxo sacarificado em uma primeira parte de sólidos e uma primeira parte líquida incluindo os açúcares simples, em que a primeira parte líquida define um fluxo de açúcar tendo um equivalente de dextrose de pelo menos 20 DE e uma fração de sólidos não fermentáveis total que é menos do que ou igual a 30% de um teor de sólidos total.
  28. 28. Método Para Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 27, caracterizado por que a separação do óleo livre do fluxo compreende:
    separar uma parte de sólidos incluindo fibra e gérmen do fluxo sacarificado; e
    Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 72/101
    8/9 subsequentemente, separar o óleo livre do fluxo sacarificado, para fornecer o subproduto óleo.
  29. 29. Sistema Para Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, caracterizado por que o sistema compreende:
    um tanque de pasta, em que as partículas de grão moído se misturam com um líquido, para produzir uma pasta incluindo amido e óleo livre;
    um sistema de liquefação, que recebe a pasta e fornece uma solução de amido liquefeito incluindo o óleo livre, e em que o amido começa a se converter em oligossacarídeos;
    um sistema de sacarificação, que fica situado depois do sistema de liquefação e que recebe pelo menos uma parte da solução de amido liquefeito, o sistema de sacarificação converte os oligossacarídeos em açúcares simples, produzindo, assim, um fluxo sacarificado incluindo os açúcares simples e o óleo livre;
    um dispositivo de separação de óleo, que fica situado depois do sistema de sacarificação e separa o óleo livre do fluxo sacarificado, para fornecer um subproduto óleo; e subsequentemente, um primeiro dispositivo de separação, que recebe e separa o fluxo sacarificado em uma primeira parte de sólidos e uma primeira parte líquida incluindo os açúcares simples, em que a primeira parte líquida define um fluxo de açúcar tendo um equivalente de dextrose de pelo menos 20 DE e uma fração de sólidos não fermentáveis total que é menos do que ou igual a 30% do teor de sólidos total, o primeiro dispositivo de separação situado antes de qualquer dispositivo de conversão de açúcar, que recebe e processa os açúcares simples, para produzir um produto bioquímico.
    Petição 870190023801, de 12/03/2019, pág. 73/101
    9/9
  30. 30. Sistema Para Produção de Fluxo de Açúcar Com Separação de Óleo em Front End, de acordo com a Reivindicação 29, caracterizado por que o sistema ainda compreende:
    um dispositivo de separação sólido/líquido situado depois do sistema de sacarificação e antes do dispositivo de separação de óleo, o dispositivo de separação sólido/líquido recebe o fluxo sacarificado incluindo o óleo livre e separa uma parte de sólidos incluindo fibra e gérmen do fluxo sacarificado incluindo o óleo livre.
BR102019004828-0A 2018-03-15 2019-03-12 Sistema e método para produção de fluxo de açúcar com separação de óleo em front end BR102019004828A2 (pt)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/921,783 US11519013B2 (en) 2018-03-15 2018-03-15 System and method for producing a sugar stream with front end oil separation
US15/921,783 2018-03-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BR102019004828A2 true BR102019004828A2 (pt) 2019-10-01

Family

ID=65763376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR102019004828-0A BR102019004828A2 (pt) 2018-03-15 2019-03-12 Sistema e método para produção de fluxo de açúcar com separação de óleo em front end

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11519013B2 (pt)
EP (1) EP3539394A1 (pt)
AR (1) AR115270A1 (pt)
BR (1) BR102019004828A2 (pt)
CA (1) CA3036659A1 (pt)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016109595A1 (en) 2014-12-31 2016-07-07 Poet Research, Inc. High purity starch stream methods and systems
US10233466B2 (en) 2014-12-31 2019-03-19 Poet Research, Inc. Economic ethanol fermentation sugar stream, processes and systems of producing same
BE1025161B1 (fr) * 2017-04-20 2018-11-26 Galactic S.A. Procede de production simultanee d'acide lactique et d'alcool ou biogaz au depart de cereales
US11505838B2 (en) 2018-04-05 2022-11-22 Fluid Quip Technologies, Llc Method for producing a sugar stream

Family Cites Families (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3249512A (en) * 1963-05-28 1966-05-03 Harold E Bode In situ dextrose production in crude amylaceous materials
US4448881A (en) 1980-01-14 1984-05-15 National Distillers And Chemical Corporation Fermentable sugar from the hydrolysis of starch derived from dry milled cereal grains
US4330625A (en) 1980-03-12 1982-05-18 National Distillers & Chemical Corp. Liquefying aqueous starch slurry followed by saccharification with ion exchange resin
US4361651A (en) 1980-07-18 1982-11-30 Keim Carroll R Process for making fermentable sugars and high-protein products
FI61988C (fi) 1981-01-28 1982-11-10 Vehnae Ab Oy Foerfarande foer fraktionering av spannmaolsmjoel till fraktioner av livsmedelskvalitet
US4407955A (en) 1981-11-12 1983-10-04 National Distillers And Chemical Corporation Fermentable sugar from the hydrolysis of starch derived from dry milled cereal grains
US4578353A (en) 1982-07-19 1986-03-25 St. Lawrence Reactors Limited Fermentation of glucose with recycle of non-fermented components
US5559031A (en) 1987-08-12 1996-09-24 Technipetrol S.P.A. Apparatus for the continuous production of ethanol from cereals
US6962722B2 (en) 2001-12-04 2005-11-08 Dawley Larry J High protein corn product production and use
WO2004008836A2 (en) 2002-07-23 2004-01-29 Cargill, Incorporated Process for producing fermentation feedstock from extruded cereal material
US7488390B2 (en) 2003-03-25 2009-02-10 Langhauser Associates, Inc. Corn and fiber refining
US7452425B1 (en) 2003-03-25 2008-11-18 Langhauser Associates, Inc. Corn refining process
US20070014905A1 (en) 2003-06-30 2007-01-18 Purdue Research Foundation Starchy material processed to produce one or more products comprising starch, ethanol, sugar syrup, oil, protein, fiber, gluten meal, and mixtures thereof
WO2005108533A2 (en) 2004-04-21 2005-11-17 Cargill, Incorporated Process for increasing throughput of corn for oil extraction
DE102004026152A1 (de) * 2004-05-28 2005-12-15 Basf Ag Fermentative Herstellung von Feinchemikalien
US7481890B2 (en) 2004-08-05 2009-01-27 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Corn oil and dextrose extraction apparatus and method
DE102004060929B4 (de) 2004-12-17 2009-06-10 Flottweg Gmbh & Co. Kgaa Verfahren und Anlage zur Herstellung von Glukose aus einer Stärkelösung
EP1887880B1 (en) 2005-04-19 2015-03-25 Archer-Daniels-Midland Company Process for the production of animal feed and ethanol and novel feed
US20060251762A1 (en) 2005-05-03 2006-11-09 Robert Jansen Grain wet milling process for producing ethanol
US20060251761A1 (en) 2005-05-03 2006-11-09 Robert Jansen Grain wet milling process for producing dextrose
US20070020375A1 (en) 2005-07-20 2007-01-25 Robert Jansen Corn wet milling process
US20090258106A1 (en) 2005-07-20 2009-10-15 Robert Jansen Corn Wet Milling Process
MY183180A (en) 2006-05-08 2021-02-18 Vertichem Corp Recovery of lignin and water soluble sugars from plant materials
WO2008144903A1 (en) 2007-05-31 2008-12-04 Lignol Innovations Ltd. Concurrent anaerobic digestion and fermentation of lignocellulosic feedstocks
US8293504B2 (en) 2007-07-06 2012-10-23 Basf Se Method for the production of an aqueous glucose solution
US20090238918A1 (en) 2008-01-24 2009-09-24 Robert Jansen Corn Wet Milling Process
US7931784B2 (en) 2008-04-30 2011-04-26 Xyleco, Inc. Processing biomass and petroleum containing materials
US8652818B2 (en) 2008-12-31 2014-02-18 Poet Research, Inc. Method for extracting protein from a fermentation product
CN102356159A (zh) 2009-01-16 2012-02-15 丽格诺新创有限公司 完整甘蔗的有机溶剂型生物精炼
EP2390014B1 (en) 2009-01-22 2021-08-11 Nippon Steel Engineering Co., Ltd. Method for recovering and producing ethanol and oil
KR101037125B1 (ko) 2009-05-14 2011-05-26 계명대학교 산학협력단 바이오에탄올 생산을 위한 바이오매스 전처리법
WO2010138110A1 (en) 2009-05-26 2010-12-02 Fluid-Quip, Inc. Methods for producing a high protein corn meal from a whole stillage byproduct and system therefore
CA2795501C (en) 2010-03-19 2019-02-26 Poet Research, Inc. System for the treatment of biomass
WO2011159967A1 (en) 2010-06-18 2011-12-22 Butamax(Tm) Advanced Biofuels Llc Extraction solvents derived from oil for alcohol removal in extractive fermentation
US20130260423A1 (en) 2010-10-26 2013-10-03 Novozymes North America, Inc. Methods of Saccharifying Sugar Cane Trash
PL2646164T3 (pl) 2010-12-03 2020-01-31 Chie Ying Lee Układ i sposób do oddzielania dużej wartości produktów ubocznych od ziaren wykorzystywanych do produkcji alkoholu
US8927235B2 (en) 2010-12-06 2015-01-06 Novozymes A/S Methods of hydrolyzing oligomers in hemicellulosic liquor
US20190211291A1 (en) 2010-12-22 2019-07-11 Direvo Industrial Biotechnology Gmbh Producing recoverable oil from fermentation processes
US20190292500A1 (en) 2010-12-22 2019-09-26 Direvo Industrial Biotechnology Gmbh Fermentation processes
ES2831861T3 (es) * 2011-03-24 2021-06-09 Lee Tech Llc Proceso de producción de etanol por molienda en seco y sistema con método de molienda en el extremo inicial
JP5771278B2 (ja) 2011-09-30 2015-08-26 川崎重工業株式会社 セルロース系バイオマスを原料とするエタノール製造方法
CN103748232A (zh) 2011-09-30 2014-04-23 川崎重工业株式会社 以纤维素系生物质为原料的乙醇制造方法
US20140227757A1 (en) 2011-10-14 2014-08-14 Board Of Trustees Of Michigan State University Integrated processes for conversion of lignocellulosic biomass to bioproducts and systems and apparatus related thereto
US9068205B2 (en) 2011-11-20 2015-06-30 Glenmore Consulting, Llc Processes and systems for dry-milled corn ethanol and corn oil production with improved carbon footprint
JP2013162777A (ja) 2012-02-13 2013-08-22 Jx Nippon Oil & Energy Corp 糖液の製造方法、糖液及びエタノールの製造方法
CA2869298C (en) 2012-04-26 2020-04-07 Toray Industries, Inc. Method for producing sugar solution
JP6244913B2 (ja) 2012-07-03 2017-12-13 東レ株式会社 糖液の製造方法
US20140024064A1 (en) 2012-07-23 2014-01-23 Butamax(Tm) Advanced Biofuels Llc Processes and systems for the production of fermentative alcohols
US20150284745A1 (en) * 2012-08-14 2015-10-08 Arisdyne Systems, Inc. Method for increasing alcohol yield from grain
US20140106419A1 (en) 2012-10-11 2014-04-17 Butamax Advanced Biofuels Llc Processes and systems for the production of fermentation products
WO2014093797A1 (en) 2012-12-14 2014-06-19 Bp Corporation North America Inc. A sequential fermentation of hydrolysate and solids from a dilute acid hydrolysis of biomass to produce fermentation products
BR112015014894B1 (pt) 2012-12-21 2021-12-28 Edeniq, Inc Método para geração de glicose a partir de biomassa
NZ743055A (en) 2013-03-08 2020-03-27 Xyleco Inc Equipment protecting enclosures
US9523104B2 (en) * 2013-03-12 2016-12-20 Butamax Advanced Biofuels Llc Processes and systems for the production of alcohols
BR112015023620B1 (pt) 2013-03-15 2021-06-22 Grain Processing Corporation Preparação de malto-oligossacarídeos
MX2015015474A (es) 2013-05-07 2016-06-21 Fluid Quip Process Technologies Llc Planta procesadora de la combinacion de caña de azucar y maiz y sistemas y procesamientos para producir alcohol en la misma.
US20140356915A1 (en) 2013-05-28 2014-12-04 Api Intellectual Property Holdings, Llc Integrated biorefineries for production of sugars, fermentation products, and coproducts
WO2015005589A1 (ko) 2013-07-09 2015-01-15 한국화학연구원 목질계 바이오매스로부터 당, 바이오에탄올 또는 미생물 대사산물을 제조하는 방법
BR112015032945B1 (pt) 2013-07-12 2022-01-18 Toray Industries, Inc Método de produção de álcool
US20160312258A1 (en) 2013-12-06 2016-10-27 Jgc Corporation Method for producing fermentation-raw-material sugar solution and method for producing chemical obtained by fermenting the fermentation-raw-material sugar solution
CA2962035C (en) 2014-09-26 2023-01-24 Toray Industries, Inc. Method of preparing sugar solution
US10233466B2 (en) 2014-12-31 2019-03-19 Poet Research, Inc. Economic ethanol fermentation sugar stream, processes and systems of producing same
US9777303B2 (en) 2015-07-23 2017-10-03 Fluid Quip Process Technologies, Llc Systems and methods for producing a sugar stream
US10059966B2 (en) 2015-11-25 2018-08-28 Flint Hills Resources, Lp Processes for recovering products from a corn fermentation mash
BE1025161B1 (fr) 2017-04-20 2018-11-26 Galactic S.A. Procede de production simultanee d'acide lactique et d'alcool ou biogaz au depart de cereales

Also Published As

Publication number Publication date
US20190284593A1 (en) 2019-09-19
CA3036659A1 (en) 2019-09-15
AR115270A1 (es) 2020-12-16
US20230079475A1 (en) 2023-03-16
US11519013B2 (en) 2022-12-06
EP3539394A1 (en) 2019-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11447806B2 (en) Systems and methods for producing a sugar stream
US20230272494A1 (en) System and method for producing a sugar stream using membrane filtration
BR112013024366B1 (pt) Processo de produção de álcool
US10480038B2 (en) System and method for producing a sugar stream
BR102019004828A2 (pt) Sistema e método para produção de fluxo de açúcar com separação de óleo em front end
BR112013013552B1 (pt) método para separação frontal de subproduto de óleo a partir de grãos usados em processo de produção de álcool
US20240060148A1 (en) System and method for producing a sugar stream
BR102016016541B1 (pt) Sistema e métodos para produzir corrente de açúcar

Legal Events

Date Code Title Description
B03A Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette]
B25D Requested change of name of applicant approved

Owner name: FLUID QUIP TECHNOLOGIES, LLC (US)

B06W Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette]