BR102021013883A2

BR102021013883A2 - Métodos e sistemas para concentrar uma corrente de sólidos recuperada de uma corrente de processo em uma biorrefinaria

Info

Publication number: BR102021013883A2
Application number: BR102021013883-1A
Authority: BR
Inventors: Matthew J. Rindsig; Neil D. Anderson; Rodney D. Pierson; David D. Bushong; Jacob A. Milbrandt; Gregory G. Fix
Original assignee: Poet Research, Inc.
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2021-07-14
Publication date: 2022-01-25
Also published as: CA3124699A1; US20220015381A1; US20230337693A1; US11730172B2

Abstract

A presente revelação se refere a métodos e sistemas para concentrar uma corrente de sólidos recuperada a partir de uma ou mais correntes de processo derivadas de uma cerveja em uma biorrefinaria ao expor a corrente de sólidos recuperada a um sistema de evaporador para remover a umidade da mesma e formar uma corrente de sólidos concentrada recuperada.

Description

MÉTODOS E SISTEMAS PARA CONCENTRAR UMA CORRENTE DE SÓLIDOS RECUPERADA DE UMA CORRENTE DE PROCESSO EM UMA BIORREFINARIA

PEDIDOS RELACIONADOS

[001] O presente pedido de patente não provisório reivindica o benefício do Pedido provisório comumente pertencente que tem número de série 63/052,250, depositado em 15 de julho de 2020, em que a totalidade do dito pedido provisório é incorporada ao presente documento a título de referência.

ANTECEDENTES

[002] As biorrefinarias podem produzir um ou mais bioquímicos de microorganismos, como levedura, bactéria e similares. Por exemplo, uma biorrefinaria pode produzir etanol de grau de combustível com uso de um processo à base de fermentação. Muito do etanol usado como combustível de transporte nos Estados Unidos é produzido a partir da fermentação do milho. Em um processo de produção de etanol de moagem a seco exemplificativo, um vegetal, como o milho, é entregue a uma biorrefinaria e seu tamanho de partícula pode ser reduzido pela moagem do milho em uma etapa de moagem a seco. A farinha de milho resultante pode, então, ser combinada com água, nutrientes, enzimas, levedura e/ou outros ingredientes em um fermentador. As enzimas convertem o amido em açúcares fermentáveis e os microorganismos, como a levedura, podem converter os açúcares fermentáveis em etanol. A fermentação resulta em uma corrente de cerveja que inclui, por exemplo, etanol, água, sólidos suspensos, sólidos dissolvidos e óleo de milho. A corrente de cerveja é processada por uma unidade de destilação, onde o etanol é removido.

[003] A corrente da unidade de destilação após o etanol ter sido recuperado é referida como vinhaça integral. Essa corrente de vinhaça integral inclui, por exemplo, sólidos suspensos, sólidos dissolvidos, água, e óleo de milho, que podem ser recuperados como um ou mais coprodutos. A corrente de vinhaça integral é separada, tipicamente através da decantação de centrífugas, em uma corrente de vinhaça fina e uma corrente de torta úmida. A corrente de torta úmida tem uma concentração maior de sólidos que a vinhaça integral e é, tipicamente, de uma consistência similar a lodo de viscosidade relativamente alta. A vinhaça fina tem uma concentração menor de sólidos suspensos que a vinhaça integral e é, tipicamente, de uma corrente líquida de viscose relativamente baixa. A concentração de sólidos da corrente de vinhaça fina pode ser aumentada em uma etapa de evaporação em que a água é evaporada da vinhaça fina. A vinhaça fina concentrada é referida como xarope na técnica. A corrente de xarope contém uma concentração aumentada de óleo de milho, que pode ser separada e comercializada como óleo de milho de destilaria (DCO). Além disso, a vinhaça fina inclui proteína (proteína de milho e material de proteína de células de levedura gastas) que podem ser recuperadas e comercializadas como levedura seca de destilaria de grãos (GDDY). Há uma contínua necessidade em fornecer processos melhorados para recuperar coprodutos, como GDDY, de uma biorrefinaria.

SUMÁRIO

[004] A presente revelação inclui modalidades de um método de evaporação de umidade de uma ou mais correntes de processo derivadas de uma cerveja em uma biorrefinaria, em que o método inclui:

[005] recuperar pelo menos uma corrente de sólidos recuperada de uma ou mais correntes de processo derivadas de uma cerveja, em que a pelo menos uma corrente de sólidos recuperada tem um teor de umidade de 90% ou menos em uma base em sua forma original e um teor de sólidos suspensos de pelo menos 8% em uma base em sua forma original;

[006] expor pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada to um sistema de evaporador para remover a umidade da pelo menos uma porção de pelo menos uma corrente de sólidos recuperada e de uma corrente de sólidos concentrada recuperada que tem um teor de sólidos suspensos mais alto em uma base em sua forma original que a pelo menos uma corrente de sólidos recuperada; e

[007] secar pelo menos uma porção da corrente de sólidos recuperada concentrada em um sistema de secador para formar um produto seco.

[008] A presente revelação também inclui modalidades de um sistema de biorrefinaria configurado para evaporar a umidade de uma ou mais correntes de processo derivadas de uma cerveja, em que o sistema inclui:

[009] pelo menos um sistema de separação em comunicação fluida com a uma ou mais correntes de processo derivadas da cerveja, em que o sistema de separação é configurado para recuperar pelo menos uma corrente de sólidos recuperada de uma ou mais correntes de processo derivadas da cerveja, em que a pelo menos uma corrente de sólidos recuperada tem um teor de umidade de 90% ou menos em uma base em sua forma original e um teor de sólidos suspensos de pelo menos 8% em uma base em sua forma original;

[010] pelo menos um sistema de evaporação em comunicação fluida direta ou indireta com a corrente de sólidos recuperada, em que o sistema de evaporação é configurado para direta ou indiretamente receber e expor a pelo menos uma corrente de sólidos recuperada a pelo menos uma processo de evaporação para remover umidade da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada e de uma corrente de sólidos concentrada recuperada que tem um teor de sólidos suspensos mais alto em uma base em sua forma original que a pelo menos uma corrente de sólidos recuperada; e

[011] pelo menos um sistema de secador configurado para receber e secar a corrente de sólidos recuperada concentrada para formar um produto seco.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[012] A Figura 1 é um diagrama de fluxo de processos que ilustra uma modalidade de acordo com a presente revelação que forma uma corrente de sólidos recuperada e, então, expõe pelo menos uma porção da corrente de sólidos recuperada a um sistema de evaporador;

[013] A Figura 2 é um diagrama de fluxo de processos que ilustra uma modalidade de acordo com a presente revelação de um processo de destilação de etanol de moagem a seco que inclui expor uma corrente de sólidos recuperada, como pasta de levedura, a um sistema de evaporador para formar uma corrente de pasta de levedura concentrada e secar a corrente de pasta de levedura concentrada em um sistema de secador para formar levedura seca de destilaria de grãos (GDDY);

[014] A Figura 3A mostra uma modalidade não limitativa de um fluxo de processos esquemático que ilustra um sistema de evaporador de acordo com um aspecto da presente revelação;

[015] A Figura 3B mostra outra modalidade não limitativa de um fluxo de processos esquemático similar à Figura 3A e que inclui adicionalmente um exemplo de com uso de vapor de água evaporado para água de processo em uma biorrefinaria;

[016] A Figura 4 mostra outra modalidade não limitativa de um fluxo de processos mais detalhado esquemático que ilustra um sistema de evaporador de acordo com um aspecto da presente revelação;

[017] A Figura 5 mostra outra modalidade não limitativa de um fluxo de processos mais detalhado esquemático que ilustra um sistema de evaporador de acordo com um aspecto da presente revelação;

[018] A Figura 6 mostra outra modalidade não limitativa de um fluxo de processos mais detalhado esquemático que ilustra um sistema de evaporador de acordo com um aspecto da presente revelação; e

[019] A Figura 7 é um fluxograma que mostra um ou mais processos adicionais ou tratamentos que uma corrente de sólidos recuperada e/ou uma corrente de sólidos concentrada podem ser expostas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[020] A presente revelação se refere a métodos e sistemas para concentrar uma corrente de sólidos (por exemplo, pasta de levedura) recuperada de uma corrente de processo (por exemplo, vinhaça fina) em uma biorrefinaria que converte monossacarídeos derivados de matérias-primas à base de grãos em um ou mais bioquímicos.

[021] As biorrefinarias podem produzir uma ampla variedade de bioquímicos dos micro-organismos, como levedura, bactéria e similares. Por exemplo, uma biorrefinaria pode produzir um ou mais álcoois, como etanol, metanol, butanol, combinação desses e similares. Por exemplo, uma biorrefinaria pode produzir etanol de grau de combustível com uso de um processo à base de fermentação. O etanol pode ser produzido a partir de matérias-primas à base de grãos (por exemplo, milho, sorgo/milho, cevada, trigo, soja, etc.), ou a partir de açúcar (por exemplo, cana-deaçúcar, beterrabas, etc.). Em uma usina de etanol, o etanol é produzido a partir do amido contido no milho ou de outra matéria-prima vegetal. A maior parte da produção de etanol nos EUA é proveniente de instalações de etanol de moagem a seco que produzem predominantemente etanol e destilaria grãos secos com solúveis (DDGS). O tratamento inicial da matéria-prima varia de acordo com o tipo de matéria-prima. Geralmente, no entanto, o amido e o açúcar contidos no material vegetal são extraídos por uma combinação de meios mecânicos e químicos. No caso de uma instalação de milho, os grãos de milho são limpos e moídos para preparar o material contendo amido para processamento.

[022] O material contendo amido é transformado em pasta aquosa com água e liquefeito para facilitar a sacarificação, onde o amido é convertido em açúcar (por exemplo, glicose) e fermentação, onde o açúcar é convertido por um etanologênico (por exemplo, levedura) em etanol. O produto de fermentação é cerveja, que inclui um componente líquido com um ou mais constituintes, como etanol, óleo, água e componentes sólidos solúveis (sólidos dissolvidos, como proteínas, vitaminas, minerais e similares) e componente de sólidos suspensos tendo um ou mais constituintes, como fibra e proteína (proteína de milho e material proteico de células de levedura gastas)). O produto da fermentação pode ser enviado para um sistema de destilação, onde o produto da fermentação é destilado e o destilado suspenso é desidratado em etanol. A matéria residual (por exemplo, vinhaça integral) inclui componentes líquidos e sólidos da cerveja com substancialmente todo o etanol removido, que pode ser seco em grãos de destilaria secos (DDG) e vendido, por exemplo, como um produto de ração animal. Outros coprodutos (por exemplo, óleo e proteína) também podem ser recuperados de toda a vinhaça.

[023] Em uma usina de etanol típica, geralmente é produzido um grande volume de vinhaça integral. Na verdade, para uma usina de etanol típica, a quantidade de vinhaça produzida pode ser de quase 50,7 litros (13,4 galões) por alqueire de milho processado. Aproximadamente, um terço da matéria-prima de milho está presente na vinhaça integral como sólidos dissolvidos e suspensos. A vinhaça contém quase 90% de água. A vinhaça integral é responsável por grande parte das águas residuais geradas pelas usinas de etanol. O custo financeiro da água, de seu tratamento e do descarte pode ser significativo.

[024] Embora a vinhaça integral, ou parte dela, possa ser vista como um custo para uma usina de etanol, é possível gerar um ou mais coprodutos de alto valor a partir da vinhaça integral. Por exemplo, alimentos com óleo e proteína podem ser recuperados da vinhaça integral e comercializados como coprodutos de maior valor. Atualmente, no interesse de melhorar a eficiência das usinas de etanol, a vinhaça integral é frequentemente separada inicialmente em duas correntes denominada torta úmida e vinhaça fina. A separação pode ser realizada por centrifugação e/ou filtro e prensa. Em algumas modalidades, a vinhaça fina pode ter água removida para concentrar a vinhaça fina e formar xarope. Pelo menos uma porção do xarope pode ser adicionada à torta úmida para aumentar o teor de gordura do DDG para fazer DDGS (Grãos Secos de Destilaria com Solúveis). Esse processo requer a remoção de uma grande quantidade de água da vinhaça fina. A vinhaça fina também pode ser reciclada na planta, como para a reposição de parte da água usada durante a fermentação (recuo da fermentação).

[025] Além disso, há atualmente um forte impulso para gerar proteína e óleo de milho a partir de vinhaça fina, visto que tais coprodutos podem ser commodities de alto valor. Pat. no U.S. 9.290.728 (Bootsma); Pat. no U.S. 10.465.152 (Bootsma); Pub. no U.S. 2019/0390146 (Bootsma) cada uma relata a separação de uma ou mais correntes de processo, como óleo, pasta de proteína e/ou vinhaça clarificada a partir da vinhaça fina, cuja totalidade do dito documento de patente é incorporada ao presente documento a título de referência.

[026] Embora esses sistemas e métodos conhecidos possam gerar coprodutos valiosos a partir da produção de etanol, há uma necessidade contínua de recuperar coprodutos e, ao mesmo tempo, gerenciar com eficiência o uso de água, o uso de energia e a composição de um ou mais coprodutos, como produtos proteicos. Por exemplo, a quantidade de água removida (seca de) de uma pasta de proteína para produzir um produto de proteína seca (“carga de secador”) aumenta à medida que o teor de umidade da pasta de proteína que entra no secador aumenta. À medida que a carga do secador aumenta, a capacidade de um determinado secador pode ser excedida, o que pode aumentar as despesas de capital para acomodar o aumento da carga do secador. Tais despesas de capital podem ser usadas para um secador de maior capacidade e/ou equipamento auxiliar. O aumento das cargas do secador também pode causar custos operacionais mais elevados (gás natural, uso elétrico) e aumento da intensidade de carbono (CI).

[027] A presente revelação envolve evaporar pelo menos uma porção de água de um ou mais correntes de sólidos recuperados com uso de um sistema de evaporador em uma biorrefinaria antes de secar a corrente de sólidos recuperada em um produto seco através de um sistema de secador. Conforme usado no presente documento, uma “corrente de sólidos recuperada”, “corrente de sólidos recuperada a partir de” e frases similares que envolvem “recuperada” e “sólidos” se referem a uma corrente que foi recuperada de uma corrente de processo (ou múltiplas correntes de processo combinadas em conjunto) em uma biorrefinaria, em que a corrente de processo é derivada de uma cerveja que inclui um ou mais bioquímicos, como etanol, butanol e similares que são feitos na biorrefinaria. Em referência à Figura 1, a biorrefinaria 100 inclui uma corrente de cerveja 105 que é exposta a uma ou mais operações de unidade 110 que formam pelo menos uma corrente de processo 115. A corrente de processo 115 pode ser separada em sistema de separação 120 para formar pelo menos uma corrente de sólidos recuperada 125, que pode, então, ser exposta a um sistema de evaporador 130. Conforme explicado adicionalmente abaixo, um exemplo de uma corrente de processo é vinhaça fina em uma usina de etanol de milho moído seco e a corrente de sólidos recuperada é pasta de levedura usada para produzir produto de pasta de levedura seca. A remoção de água através da evaporação de uma corrente de pasta de levedura antes da secagem pode reduzir vantajosamente a carga em um secador para produzir o produto seco final. No entanto, a corrente de pasta de levedura e/ou uma corrente de pasta de levedura concentrada podem ter viscosidade relativamente mais alta e/ou podem ser mais difíceis de transferir através do equipamento de processo a jusante em comparação à corrente que foi derivada dos mesmos. Além disso, embora não seja limitado pela teoria, acredita-se que em algumas modalidades, o efeito de resfriamento evaporativo que resulta da mudança de fase da água líquida para vapor de água pode reduzir a exposição ao calor da proteína em uma corrente de pasta de levedura que pode ocorrer de outra forma, ao mesmo tempo que seca a pasta de fermento conforme desejado. Por exemplo, um processo de secagem subsequente para formar um produto seco (por exemplo, GDDY) pode ter uma temperatura relativamente alta em comparação a uma proteína de temperatura que pode ser exposta durante a evaporação em um sistema de evaporador. Além disso, através da remoção da umidade da pasta de levedura através de um sistema de evaporador de acordo com a presente revelação, em algumas modalidades, um processo de secagem subsequente pode ser realizado em um período de tempo relativamente mais curto e/ou a uma temperatura relativamente menor, melhorando, através disso, a qualidade de pelo menos algum teor de proteína.

[028] Uma variedade de técnicas de separação pode ser usada para recuperar uma corrente de sólidos (por exemplo, corrente de pasta de levedura) a partir de uma corrente de processo em uma biorrefinaria de acordo com a presente revelação de modo a formar uma corrente que é relativamente menos concentrada em líquido (por exemplo, umidade) e relativamente mais concentrada em sólidos antes de expor a corrente de sólidos recuperada a um sistema de evaporador para concentrar adicionalmente a corrente de sólidos recuperada e formar uma corrente de sólidos concentrada recuperada. Por exemplo, uma corrente de sólidos pode ser recuperada de uma corrente de processo com uso de sistemas de separação mecânica que separam correntes de processo baseadas nas diferenças de tamanhos de componentes de corrente, diferenças de densidades de componentes de corrente, combinação desses e similares. Um sistema de separação pode ser selecionado e operado para fornecer um teor de umidade desejado e teor de sólidos na corrente de sólidos recuperada conforme descrito no presente documento. Nota-se que o sistema separado pode ser configurado para formar uma corrente de sólidos concentrada recuperada que tem uma ou mais propriedades que permitem que seja transferido através de um sistema de evaporador e qualquer equipamento de processo a jusante sem acúmulo, entupimento e similares indesejados. Tais propriedades incluem um ou mais dentre viscosidade, teor de sólidos suspensos, teor de sólidos solúveis e similares.

[029] Os exemplos não limitativos de sistemas de separação que podem ser usados para separar uma corrente de processo em uma ou mais correntes de sólidos recuperados de acordo com a presente revelação incluem sistemas que têm uma ou mais centrífugas (por exemplo, centrífuga de pilha de discos verticais de duas fases, centrífugas de pilha de discos verticais de três fases), uma ou mais decantadores (por exemplo, decantadores de filtração), um ou mais filtros, combinação desses e similares. Um exemplo de recuperação de proteína e levedura da vinhaça fina com uso de filtração é relatado no documento 8.257.951(Prevost et al.), cuja totalidade da dita patente é incorporada no presente documento a título de referência. Os múltiplos sistemas de separação podem ser usados em conjunto e dispostos em uma configuração paralela e/ou em série. Dependendo do sistema de separação selecionado, uma ou mais correntes de entrada de processo podem ser separadas em duas ou mais correntes de saída para recuperar uma corrente de saída que tem uma quantidade maior de sólidos (por exemplo, proteína) conforme comparado a outras correntes de saída.

[030] Uma ou mais correntes de processo em uma biorrefinaria podem ser selecionadas para recuperar uma corrente de sólidos de acordo com a presente revelação. Em algumas modalidades, a recuperação de uma corrente de sólidos para produzir um produto de proteína seca que inclui proteína de milho e/ou material de proteína da levedura gasta pode ocorrer em uma ou mais localizações em uma biorrefinaria que estão a jusante da fermentação. Por exemplo, uma ou mais correntes de sólidos podem ser recuperadas de uma ou mais correntes de processo em uma biorrefinaria para produzir um produto de proteína seca que inclui proteína de milho e/ou material de proteína da levedura gasta pode ocorrer antes e/ou após a destilação. Conforme discutido abaixo, a Figura 2 mostra a recuperação de uma corrente de pasta de levedura 235 da vinhaça fina 217, que está a jusante da destilação 208. Alternativa ou adicionalmente à corrente de pasta de levedura 235 na Figura 2, pelo menos uma porção da cerveja 206 pode ser separada do fluxo de processos na Figura 2 antes da destilação 208 para recuperar uma corrente de pasta de levedura. Um exemplo não limitativo de uma corrente de processo que pode ser usada como uma corrente de entrada para recuperar uma corrente de sólidos antes da destilação é a corrente de produto de fermentação 32 na Patente n° U.S. 8.449.728 (Redford), cuja totalidade da dita patente é incorporada no presente documento a título de referência. Outro exemplo não limitativo de uma corrente de processo que pode ser usada como uma corrente de entrada para recuperar uma corrente de sólidos antes da destilação é corrente líquida e de sólidos finos 30 na Publicação de Patente nº 2015/0181911 (Redford), cuja totalidade da dita publicação de patente é incorporada no presente documento a título de referência.

[031] Para propósitos de ilustração, um exemplo de formação de uma corrente de sólidos recuperada e evaporação de pelo menos uma porção de água da corrente de sólidos recuperada em um sistema de evaporador de uma biorrefinaria antes de secar a corrente de sólidos recuperada em um produto seco de acordo com a presente revelação é descrito abaixo em relação à Figura 2. Nesse processo 200, o milho é primeiro triturado 201 em uma farinha com um ou mais moinhos de martelo. A farinha de milho pode ser misturada com várias fontes de água e enzimas na pasta fluida ou etapa de liquefação 204. Em alguns processos, como o processo de BPX utilizado por POET, a pasta fluida de milho é misturada a temperatura relativamente altas, aproximadamente 90F a 100F, e enviadas diretamente para a etapa de fermentação 205 sem qualquer processamento adicional. Esse processo é comumente referido como hidrólise de amido bruto. Em outros processos, como o processo de liquefação tradicional, a pasta fluida de milho é misturada a temperaturas elevadas, aproximadamente 65,5 °C - 93,3 °C (150F – 200F) e, então, mantida àquela temperatura por um período de tempo estendido para permitir que as enzimas reduzam a viscosidade (ou liquefaçam) a pasta fluida de milho. Alguns processos também podem empregar um processo de cozimento em alta temperatura e curto período de tempo até aproximadamente 121,11 °C (250F) para melhorar a liquefação da pasta de milho. Em algumas modalidades, as enzimas são adicionadas antes e depois do processo de cozimento à alta temperatura devido à desnaturação da enzima que pode ocorrer.

[032] A pasta fluida de milho ou pasta fluida de milho liquefeita pode, então, ser fermentada 205 com um etanologênico, como levedura de Saccharomyces cerevisiae, em um modo de sacarificação e fermentação (ou SSF) simultâneo. Nesse modo, as enzimas adicionadas à pasta fluida convertem o amido de milho em glicose solúvel ao mesmo tempo que a levedura converte a glicose solúvel em etanol e dióxido de carbono. Após a fermentação 205 ser concluída, o caldo de fermentação resultante ou cerveja 206, é coletado em um poço de cerveja 207. Alternativamente, em vez do modo de SSF, a sacarificação e fermentação podem ocorrer sequencialmente no mesmo vaso ou em diferentes vasos.

[033] Embora não mostrado na Figura 2, uma ou mais correntes de sólidos podem ser recuperadas da cerveja 206 antes da destilação 208 de modo que pelo menos uma porção de água de uma ou mais correntes de sólidos recuperados possa ser exposta a um sistema de evaporador de acordo com a presente revelação, por exemplo, antes da secagem da corrente de sólidos recuperada em um produto seco (por exemplo, pasta de levedura seca).

[034] Conforme mostrado na Figura 2, a cerveja 206 é destilada 208 a fim de separar o etanol 208 da água e sólidos restantes. A vinhaça integral 212 do sistema de destilação 208 é processada em um sistema de separação 215 em vinhaça fina 217 e torta úmida 219. Em uma modalidade ilustrativa, o sistema de separação 215 pode incluir um ou mais decantadores (por exemplo, de 2 a 6 decantadores horizontais em paralelo). A torta úmida 219 inclui uma grande porção de sólidos suspensos de fibra de milho da vinhaça integral 212. A torta úmida 219 é algumas vezes comercializada como uma ração animal em sua forma original (grãos úmidos da destilaria). Porém, conforme mostrado na Figura 2, mais frequentemente a torta úmida 219 do sistema de separação 215 (por exemplo, saída das múltiplas decantadores é combinada) pode ser fornecida a um sistema de secador 220 que inclui um único (Secador de Primeiro Estágio) no sistema de secador 220 para formar grãos secos de destilaria (DDG).

[035] A corrente de vinhaça fina 217 do sistema de separação 215 é principalmente um líquido que inclui sólidos dissolvidos e sólidos suspensos. O líquido pode incluir água e óleo, mas uma grande porção do líquido é água. Os sólidos dissolvidos podem incluir um ou mais dentre sacarídeos e proteína (por exemplo, proteína de glúten de milho solúvel). A vinhaça fina 217 também pode incluir sólidos suspensos finos. Os sólidos suspensos finos incluem proteína, como proteína de grão (por exemplo, proteína de milho) e proteína de levedura das células de levedura gasta.

[036] Em algumas modalidades, a vinhaça fina 217 do sistema de separação 215 pode ser transferida para um tanque único (não mostrado).

[037] De acordo com a presente revelação, uma corrente de sólidos recuperada como uma corrente de “pasta de levedura” 235 pode ser recuperada de vinhaça fina 217 com uso de um sistema de separação 230 conforme revelado acima. Conforme usado no presente documento, uma corrente de “pasta de levedura” 235 pode incluir pelo menos umidade e material de proteína das células de levedura gasta. A pasta de levedura 235 também pode incluir um ou mais dentre óleo, minerais dissolvidos, açúcar e/ou amido, proteína dissolvida e proteína suspensa e/ou fibra de milho. Além do material de proteína das células de levedura gasta, a proteína dissolvida e suspensa também pode incluir a proteína de grão, como proteína de milho. Em algumas modalidades, a vinhaça fina 217 pode ser separada em uma corrente de pasta de levedura 235 e uma ou mais outras correntes de processo. Em algumas modalidades, uma corrente de pasta de levedura pode ser separada de uma ou mais correntes de processo a jusante de e derivadas de vinhaça fina. Conforme mostrado na Figura 2, a corrente de vinhaça fina 217 pode ser separada em uma corrente de vinhaça fina clarificada 233 e uma corrente de pasta de levedura 235.

[038] A corrente de vinhaça fina clarificada 233 pode ser transferida direta ou indiretamente para a pasta fluida ou etapa de liquefação 204 como recuo 236 e a vinhaça fina clarificada restante 237 pode ser alimentada para um trem evaporador 250, composta de 4 a 8 evaporadores em série (dependendo do tamanho da planta) para remover água e formar xarope 255. Antes de alcançar a extremidade do trem evaporador 250, um xarope semiconcentrado 251 é enviado para um sistema de recuperação de óleo 260 (por exemplo, sistema de recuperação de óleo Voilà® de POET), que remove o óleo de milho 261. A corrente residual 252 que contém pouco ou nenhum óleo de milho, é enviada de volta para o trem evaporador 250 para produzir o xarope final 255. As descrições não limitativas de sistemas de recuperação de óleo são relatadas em cada um dentre os documentos US9061987 (Bootsma), US8702819 (Bootsma), US9695449 (Bootsma), US10.851.327 (Urban et al.) e 2021-0002584 (Urban et al.), em que as totalidades dos ditos documentos de patente são incorporadas no presente documento a título de referência.

[039] Nota-se que a corrente residual 252 pode incluir a proteína. Assim, a corrente residual 252 é outro exemplo de uma corrente de processo da qual uma corrente de sólidos recuperada pode ser separada de acordo com a presente revelação, seguida de ser exposta a, direta ou indiretamente, um sistema de evaporador.

[040] O xarope 255 pode ser combinado com a Descarga de Secador de Primeiro Estágio em um único Secador de Segundo Estágio do sistema de secador 220 e seco até aproximadamente 10% de umidade e comercializado como grãos secos de destilaria com solúveis (DDGS) 221.

[041] Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos recuperada (por exemplo, corrente de pasta de levedura) de acordo com presente revelação é usada para formar por fim um produto de sólidos secos, portanto, tende a ser relativamente mais concentrado em sólidos suspensos em comparação à corrente de processo que foi recuperada. Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos recuperada tem um teor de sólidos suspensos de pelo menos 8% em uma base em sua forma original, pelo menos 10% em uma base em sua forma original, pelo menos 15% em uma base em sua forma original, pelo menos 20% em uma base em sua forma original, ou até mesmo pelo menos 25% em uma base em sua forma original. Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos recuperada tem um teor de sólidos suspensos de 8 a 35% em uma base em sua forma original, de 10 a 30% em uma base em sua forma original, de 15 a 25% em uma base em sua forma original, ou até mesmo de 15 a 20% em uma base em sua forma original. Os sólidos suspensos podem incluir um ou mais dentre proteína (da levedura e/ou grão, como milho), gordura, cinzas e carboidratos (por exemplo, fibra e/ou amido). Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos recuperada tem teor de sólidos suspensos de proteína de 40 a 75%, de 40 a 65%, de 40 a 60%, ou até mesmo de 45 a 60% em peso total dos sólidos suspensos. Igualmente, uma corrente de sólidos recuperada de acordo com presente revelação pode ter umidade relativamente baixa (água) em comparação à corrente de processo que foi recuperada. Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos recuperada tem um teor de umidade de 90% ou menos em uma base em sua forma original, 88% ou menos em uma base em sua forma original, 80% ou menos em uma base em sua forma original, 75% ou menos em uma base em sua forma original, 70% ou menos em uma base em sua forma original ou até mesmo 60% ou menos em uma base em sua forma original. Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos recuperada tem um teor de umidade de 60 a 90% em uma base em sua forma original, de 60 a 75% em uma base em sua forma original, ou até mesmo de 75 a 88% em uma base em sua forma original. O equilíbrio de uma corrente de sólidos recuperada pode incluir sólidos solúveis, que, em algumas modalidades, incluem um ou mais dentre proteína solúvel, mineral solúvel, vitaminas solúveis e similares. Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos recuperada pode ter um teor de sólidos total (sólidos dissolvidos e suspensos) de 10 a 40%, de 12 a 30%, de 18-25%, de 25-35%, ou até mesmo de 26-35% em uma base em sua forma original.

[042] Conforme usado no presente documento, referir-se à quantidade de um componente em uma "base em sua forma original" significa que a umidade é incluída para descrever o grau de concentração de sólidos dissolvidos e/ou suspensos. Salvo indicação em contrário, os valores são em peso.

Sistema de Evaporador

[043] De acordo com a presente revelação, pelo menos uma porção de água pode ser evaporada de uma corrente de sólidos recuperada através de um sistema de evaporador para formar uma corrente de sólidos concentrada recuperada que tem um teor de umidade menor e uma concentração maior de sólidos suspensos em uma base em sua forma original em comparação à corrente de sólidos recuperada da qual a água é evaporada. Em algumas modalidades, após o sistema de evaporador, a corrente de sólidos concentrada é exposta, direta ou indiretamente, a um sistema de secador para formar um produto de sólidos secos (por exemplo, pasta de levedura seca). Por exemplo, uma corrente de sólidos recuperada pode ser considerada pelo menos parcialmente concentrada em sólidos suspensos em comparação à corrente de processo que foi recuperada. A remoção de água da corrente de sólidos recuperada através de um sistema de evaporador para formar uma corrente de sólidos recuperada ainda mais concentrada antes de secar a corrente de sólidos recuperada concentrada em um sistema de secador pode reduzir vantajosamente a carga no sistema de secador que produz o produto seco final. Em referência à Figura 2, a corrente de pasta de levedura 235 recuperada de vinhaça fina 217 tem menos água que a corrente de vinhaça fina 217 e é mais concentrada em proteína (proteína de milho e/ou material de proteína das células de levedura gasta). Conforme mostrado, a corrente de pasta de levedura 235 é exposta a um sistema de evaporador 240 para remover água e formar uma corrente de pasta de levedura concentrada 243 antes de ser seca em um sistema de secador 245 para formar levedura seca de destilaria com grãos (GDDY) 246.

[044] Durante a evaporação em um sistema de evaporador, uma corrente de sólidos recuperada pode ser exposta a condições de temperatura, pressão e umidade para fazer com que a água para evapore e seja removida da corrente de sólidos recuperada e forme uma corrente de sólidos recuperada concentrada.

[045] Uma variedade de sistemas de evaporador pode ser usada para remover a umidade de uma corrente de sólidos recuperada e formar uma corrente de sólidos recuperada concentrada que tem um teor de sólidos suspensos mais alto em uma base em sua forma original em comparação à corrente de sólidos recuperada. Devido ao fato de que uma corrente de sólidos recuperada é relativamente mais concentrada em sólidos que a corrente que foi recuperada, a mesma pode ter viscosidade maior e/ou ser mais difícil de transferir através do equipamento de processo a jusante, que é uma consideração ao selecionar um sistema de evaporador (equipamento, taxas de fluxo, etc.) para uma corrente de sólidos recuperada de acordo com a presente revelação.

[046] Em algumas modalidades, um sistema de evaporador inclui um ou mais trocadores de calor dispostos em configurações em série e/ou em paralelo que podem transferir calor de uma fonte de calor para a corrente de sólidos recuperada para aquecer a água na corrente de sólidos recuperada e fazer com que pelo menos uma porção da água na corrente de sólidos recuperada evapore. Os exemplos não limitativos de tais fontes de calor incluem fontes de calor no lado de jaqueta de um trocador de calor que aquece indiretamente a corrente de sólidos recuperada e incluem vapor ou meios líquidos quentes, como água quente, óleo quente ou sal fundido. Um sistema de evaporador pode ser operado a uma ou mais temperaturas operacionais e pressões, que pode ser selecionado dependendo de um ou mais fatores, como tipo de sistema de evaporador e configuração de sistema de evaporador.

[047] Os exemplos não limitativos de sistemas de evaporador podem ser descritos pelo tipo de transferência de calor, que inclui um sistema evaporador de filme descendente uma vez atravessante, um sistema evaporador de filme descendente recirculado, um sistema evaporador de circulação natural, um sistema evaporador de circulação forçada e similares.

[048] Para propósitos de ilustração, um sistema de evaporador de filme descendente será agora descrito. Em algumas modalidades, um sistema de evaporador de filme descendente inclui um trocador de calor de tubo e invólucro em uma posição vertical, em que a corrente de sólidos recuperada é alimentada no topo do trocador de calor para depender da gravidade para a corrente de sólidos recuperada para fluir para as paredes de tubo e através do trocador de calor a ser aquecido e provocar a evaporação. Um sistema de evaporador de filme descendente pode facilitar o processamento de materiais relativamente mais viscosos. Em algumas modalidades, distribuidores e/ou bocais de aspersão podem ser usados para ajudar a distribuir a corrente de sólidos recuperada entre os tubos no trocador de calor de uma maneira uniforme. Além disso, o diâmetro dos tubos pode ser selecionado para acomodar correntes de sólidos mais altas para prevenir o acúmulo indevido. O fluxo de vapor d’água e líquido pode ser cocorrente, caso em que a separação vapor-líquido ocorre na parte inferior, ou contracorrente (o líquido é retirado da parte inferior e o vapor da parte superior). Para fluxo de cocorrente, a força de cisalhamento de vapor pode afinar o filme e produzir coeficientes de transferência de calor relativamente mais altos. Além disso, visto que o vapor está em contato com o líquido mais quente no ponto de retirada, a remoção tende a ser mais eficaz.

[049] Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos recuperada (por exemplo, corrente de pasta de levedura) pode ser aquecida em um sistema de evaporador de filme descendente pelo menos à temperatura que a água ferve para uma determinada pressão. Por exemplo, uma corrente de sólidos recuperada pode ser aquecida a uma temperatura de pelo menos 100 °C (212 °F) enquanto exposta à pressão atmosférica (por exemplo, 14,7 psia) ou menos.

[050] Para propósitos de ilustração, outro exemplo não limitativo de um sistema de evaporador é descrito no presente documento baixo em relação ao que se refere como um sistema de evaporador de ebulição suprimida. A ebulição suprimida ocorre quando a corrente de sólidos recuperada tem entrada de calor suficiente na fase líquida em um trocador de calor, como calor sensível sob pressão, de modo que depois de sair do trocador possa ser purgado. Um exemplo de um trocador de calor que pode ser usado em um evaporador de ebulição suprimido é um trocador de calor de placa e estrutura ou um trocador de calor de carcaça e tubo. Áreas de transferência de calor relativamente grandes podem ser compactadas em um volume menor e os coeficientes de transferência de calor tendem a ser maiores para trocadores de calor de placa e estrutura em comparação com evaporadores tubulares. Além disso, o acúmulo tende a ser menor, uma vez que a ação do fluxo de fluido pode causar uma ação de limpeza na superfície da placa. Trocadores de calor de placa e estrutura podem preservar a qualidade do produto, pois a exposição a altas temperaturas tende a ocorrer por um período de tempo relativamente curto.

[051] Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos recuperada (por exemplo, corrente de pasta de levedura) pode ser aquecida em um sistema de evaporador de ebulição suprimida pelo menos à temperatura de pelo menos 212,11 °C (250 °F) enquanto exposto a uma pressão acima de 30 psia. A água pode passar do líquido ao vapor quando a pressão é reduzida (por exemplo, para a pressão atmosférica, 14,7 psia).

[052] Para propósitos de ilustração, outro exemplo não limitativo de um sistema de evaporador é descrito no presente documento baixo em relação ao que é referido como um sistema de evaporador de filme fino agitado. Um evaporador de filme limpo inclui tubos com camisa de grande diâmetro, nos quais a corrente de sólidos recuperada pode ser limpa sobre a superfície de troca de calor (parede de tubo) por rolos ou limpadores. As lâminas podem ser lâminas inclinadas para aplicações de alta viscosidade. A corrente de sólidos recuperada pode ser continuamente espalhada como um filme na parede do tubo por limpadores mecânicos. Isso pode permitir o processamento de materiais relativamente viscosos e sensíveis ao calor. Um evaporador de filme limpo pode ser horizontal, vertical ou inclinado. Os tubos de transferência de calor podem ter de 7,62 a 121,92 centímetros (3 a 48 polegadas) de diâmetro e de 2 a 75 pés de comprimento. Um sistema para evaporar uma corrente de sólidos recuperada de acordo com a presente revelação pode incluir um ou mais sistemas de evaporador conforme descrito no presente documento.

[053] Dois ou mais sistemas de evaporador do mesmo tipo ou de tipo diferente podem ser acoplados entre si em uma configuração em série e/ou paralela. Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos recuperada pode ser exposta até oito sistemas de evaporador em série (também chamados de um “trem evaporador”).

[054] Uma ampla variedade de equipamento auxiliar pode ser incluída em um sistema de evaporação, como tubagem, bombas e similares.

[055] As ilustrações não limitativas de esquemas de fluxo de processos de sistemas de evaporador, como 240, são ilustradas em relação à Figura 3A e 3B.

[056] A Figura 3A mostra uma modalidade não limitativa de expor uma corrente de pasta de levedura 335 a um sistema de evaporador 340 para formar uma corrente de pasta de levedura condensada (concentrada) 343, que pode ser seca em um sistema de secador 345 para formar GDDY 346. Conforme mostrado, a corrente de pasta de levedura 335 é passada através de um trocador de calor 341 de modo que possa ser aquecida por contato indireto com uma fonte de calor como vapor ou água quente 342. A corrente de pasta de levedura 335 é aquecida a uma temperatura e a uma pressão de modo que pelo menos uma porção da água líquida na pasta de levedura evapore em vapor de água 344, reduzindo, através disso, o teor de umidade da pasta de levedura para formar uma corrente de pasta de levedura concentrada 343. Por exemplo, a corrente de pasta de levedura 335 pode ser aquecida em um primeiro vaso (trocador de calor 341) a uma temperatura de pelo menos 73,88 °C (165 °F) (ou até mesmo pelo menos 76,66 ºC (170 °F), pelo menos 79,44 °C (175 °F), ou até mesmo pelo menos 80 °C (176 °F)) enquanto à pressão atmosférica (por exemplo, 14,7 psia) seguido descarregando-se em um vaso de separação 339 que está sob vácuo (por exemplo, a uma pressão de 7 psia ou menos). Em algumas modalidades, pelo menos uma porção do vapor de água 344 pode ser usada como vapor de processo em uma ou mais localizações dentro de uma biorrefinaria (por exemplo, conforme ilustrado na Figura 3B, que é discutido abaixo).

[057] Enquanto a Figura 3A mostra esquematicamente o aquecimento no primeiro vaso 341 e evaporação de modo separado em tanque de purga 339, o aquecimento e a evaporação podem ocorrer no mesmo vaso 341.

[058] A Figura 3B mostra outra modalidade não limitativa da exposição de uma corrente de pasta de levedura 335 a um sistema de evaporador 340 para formar uma corrente de pasta de levedura condensada (concentrada) 343, que pode ser seca em um sistema de secador 345 para formar GDDY 346. Como a Figura 3A, a corrente de pasta de levedura 335 na Figura 3B é passada através de um sistema de evaporador 340 que inclui um trocador de calor 341 de modo que a corrente de pasta de levedura 335 possa ser aquecida por contato indireto com uma fonte de calor 342 de tal vapor ou água quente. A corrente de pasta de levedura 335 é aquecida a uma temperatura e a uma pressão de modo que pelo menos uma porção da água líquida na corrente de pasta de levedura 335 evapore para vapor de água 344, reduzindo, através disso, o teor de umidade da corrente de pasta de levedura 335 para formar uma corrente de pasta de levedura concentrada 343.

[059] Como a FIG. 3A, a Figura 3B esquematicamente mostra o aquecimento e evaporação de modo separado, em que a corrente de pasta de levedura 335 é superaquecida e, então, exposta a uma pressão reduzida no tanque de purga 339 para fazer com que a água líquida se transforme em vapor de água 344 na pressão reduzida (por exemplo, atmosfera ou vácuo).

[060] Conforme mostrado na Figura 3B, em algumas modalidades, pelo menos uma porção do vapor de água 344 pode ser usada como vapor de processo em uma ou mais localizações dentro de uma biorrefinaria passando-se o vapor de água através de um trocador de calor 360 e condensando-se com uso de uma fonte de resfriamento 361 em um condensado 371 que pode ser usado como água de processo em uma ou mais localizações em uma biorrefinaria. Opcionalmente, um vácuo 370 pode ser aplicado para facilitar a evaporação de umidade da corrente de pasta de levedura 335 a uma temperatura relativamente menor.

[061] Cada uma das FIGS 4, 5 e 6 mostra esquemas de fluxo de processos mais detalhados de modalidades não limitativas da exposição de uma corrente de pasta de levedura a um sistema de evaporador de acordo com a presente revelação.

[062] A Figura 4 mostra uma modalidade de um sistema de evaporador 440 que inclui um trocador de calor de circulação forçada e configuração de ebulição suprimida para concentrar uma corrente de pasta de levedura de acordo com a presente revelação. Conforme mostrado na Figura 4, uma corrente de pasta de levedura 435 de um sistema de separação vai para um tanque de pasta de levedura 436. A partir do tanque de pasta de levedura 436, uma pasta de levedura “pré-aquecida” é alimentada para uma circulação forçada, evaporador de invólucro e tubo, que inclui um trocador de calor de invólucro e tubo 441 e um tanque de purga de evaporação 439.

[063] Após ser adicionalmente aquecida no trocador de calor 439, a pasta de levedura aquecida 445 é bombeada para um tanque de purga de evaporador 439 para remover vapor de água 444. Pelo menos parte da pasta de levedura concentrada que foi exposta ao sistema de evaporador 440 é, então, transferida a jusante para um secador 450 através da corrente 446. A pasta de levedura concentrada restante é transferida para o tanque de pasta de levedura 436 através da corrente 438 e reciclada através do sistema de evaporador 440. Em algumas modalidades, o sistema de evaporador 440 pode concentrar a corrente de pasta de levedura 435 por pelo menos 0,1 % de teor de sólidos, pelo menos 0,5% de teor de sólidos, pelo menos 1% de teor de sólidos, pelo menos 2% de teor de sólidos, pelo menos 5% de teor de sólidos, ou até mesmo pelo menos 10% de teor de sólidos. Vantajosamente, em algumas modalidades, o sistema de evaporador 440 pode economizar em custos de gás em relação a um sistema de secador a jusante e/ou fornecer uma intensidade de carbono mais baixa ("CI") devido ao fato de que menos gás natural é usado em um secador.

[064] A Figura 5 mostra outra modalidade de um sistema de evaporador 540 que inclui uma configuração de trocador de calor de circulação forçada para concentrar uma corrente de pasta de levedura de acordo com a presente revelação. O sistema de evaporador 540 tem similaridades ao sistema de evaporador 440, mas uma diferença é aquela em que o aquecimento e a evaporação ocorrem no mesmo vaso 541 e a corrente de pasta de levedura não é “pré-aquecida” em um tanque de pasta de levedura. Conforme mostrado na Figura 5, uma corrente de pasta de levedura 535 de um sistema de separação a montante é alimentada para uma circulação forçada, trocador de calor de invólucro e tubo 541.

[065] A corrente de pasta de levedura 535 é aquecida no trocador de calor 541 para remover vapor de água 544 através da evaporação e formar a corrente de pasta de levedura concentrada 546, que pode ser transferida a jusante para um secador. Em algumas modalidades, o sistema de evaporador 540 pode concentrar a corrente de pasta de levedura 535 por pelo menos 0,1 % de teor de sólidos, pelo menos 0,5% de teor de sólidos, pelo menos 1% de teor de sólidos, pelo menos 2% de teor de sólidos, pelo menos 5% de teor de sólidos, ou até mesmo pelo menos 10% de teor de sólidos. Vantajosamente, em algumas modalidades, o sistema de evaporador 540 pode economizar em custos de gás em relação a um sistema de secador a jusante e/ou fornecer uma intensidade de carbono mais baixa ("CI") devido ao fato de que menos gás natural é usado em um secador. A Figura 6 mostra outra modalidade de um sistema de evaporador 640 que inclui um trocador de calor de circulação forçada e configuração de ebulição suprimida para concentrar uma corrente de pasta de levedura de acordo com a presente revelação. Na Figura 6, a corrente de pasta de levedura 635 é obtida pela separação da vinhaça fina 617 em, por exemplo, uma centrífuga de pilha de disco de duas fases 630 em uma corrente de vinhaça fina clarificada 633 e a corrente de pasta de levedura 635. Alternativamente, a vinhaça fina 617 pode ser separada com uso de outro dispositivo ou sistema de separação conforme descrito no presente documento acima. Conforme mostrado, a corrente de pasta de levedura 635 da centrífuga 630 é aquecida em um tanque de evaporação de pasta de levedura único 639 com pasta de levedura condensada recirculada 638, que foi aquecida em um trocador de calor 641 por contato indireto com um meio de aquecimento como vapor 642. Enquanto no tanque 639, a corrente de pasta de levedura entrante 635 é aquecida a uma temperatura e a uma pressão de modo que pelo menos uma porção da água líquida na corrente de pasta de levedura 635 evapore para vapor de água, reduzindo, através disso, o teor de umidade da corrente de pasta de levedura 635 para formar uma corrente de pasta de levedura concentrada 645, que pode ser bombeada por bomba 651. Conforme mostrado na Figura 6, após a bomba 651, uma porção da corrente de pasta de levedura concentrada 645 é fornecida ao trocador de calor 641 e uma porção da corrente de pasta de levedura concentrada 645 é fornecida ao sistema de secador 650 a ser seco e forma GDDY. Em algumas modalidades, o vapor de água purgado 644 pode ser usado como corrente de processo em uma ou mais localizações dentro de uma biorrefinaria.

[066] Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos concentrada recuperada formada por evaporação de acordo com a presente revelação é, por fim, usada para formar um produto de sólidos secos. Portanto, pode ser desejável que uma corrente de sólidos concentrada recuperada seja relativamente mais concentrada em pelo menos sólidos suspensos (e tenha manos umidade) em comparação à corrente de sólidos recuperada que foi concentrada. Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos concentrada recuperada tem um teor de sólidos suspensos de pelo menos 12% em uma base em sua forma original, pelo menos 13% em uma base em sua forma original, pelo menos 15% em uma base em sua forma original, ou até mesmo pelo menos 20% em uma base em sua forma original. Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos concentrada recuperada tem um teor de sólidos suspensos de 13 a 40% em uma base em sua forma original, de 15 a 25% em uma base em sua forma original, ou até mesmo de 20 a 25% em uma base em sua forma original. Igualmente, uma corrente de sólidos concentrada recuperada de acordo com a presente revelação pode ter relativamente manos umidade (água) em comparação à corrente recuperada que foi concentrada. Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos concentrada recuperada tem um teor de umidade de 85% ou menos em uma base em sua forma original, 80% ou menos em uma base em sua forma original, 75% ou menos em uma base em sua forma original, ou até mesmo 40% ou menos em uma base em sua forma original. Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos concentrada recuperada tem um teor de umidade de 20 a 80% em uma base em sua forma original, de 20 a 70% em uma base em sua forma original, de 20 a 60% em uma base em sua forma original, de 50 a 80% em uma base em sua forma original, ou até mesmo de 60 a 80% em uma base em sua forma original. Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos concentrada recuperada pode ter sólidos totais (sólidos suspensos e dissolvidos) de 15 a 85% em uma base em sua forma original, ou até mesmo de 15 a 85% em uma base em sua forma original.

[067] Uma corrente de sólidos recuperada pode ser transferida direta ou indiretamente para um sistema de evaporador. Por exemplo, em referência novamente à Figura 2, a corrente de pasta de levedura 235 é transferida diretamente para o sistema de evaporador 240 para formar a corrente de pasta de levedura concentrada 243. Opcionalmente, a corrente de sólidos recuperada pode, em primeiro lugar, ser exposta a um ou mais processos, como um ou mais daqueles descritos na Figura 7 abaixo antes de ser exposta a um sistema de evaporador para formar uma corrente de sólidos concentrada recuperada. Igualmente, uma corrente de sólidos concentrada recuperada pode opcionalmente ser exposta a um ou mais processos adicionais ou tratamentos após ser exposta a um sistema de evaporador, mas antes de ser seca em um sistema de secador.

[068] Nota-se que um ou mais dos sistemas de evaporador descritos no presente documento também podem ser usados para produzir um produto líquido concentrado como um xarope 255 da vinhaça fina. Conforme mencionado acima, de acordo com a presente revelação, foi revelado que tais sistemas de evaporador também podem ser usados para concentrar uma corrente de sólidos recuperada como uma corrente de pasta de levedura, que pode ser recuperada de uma corrente de vinhaça fina conforme mostrado na Figura 2, reduzindo, através disso, a carga em um sistema de secador subsequente que produz um produto seco final através de um sistema de secador.

Operações de Processo Opcionais

[069] Opcionalmente, conforme mencionado acima, uma corrente de sólidos recuperada pode ser exposta a um ou mais processos adicionais ou tratamentos antes ou enquanto é exposta a um sistema de evaporador, mas antes de ser seca em um sistema de secador. Conforme também mencionado acima, uma corrente de sólidos concentrada recuperada pode opcionalmente ser exposta a um ou mais processos adicionais ou tratamentos após ser exposta a um sistema de evaporador, mas antes de ser seca em um sistema de secador. Por exemplo, a corrente de sólidos recuperada e/ou a corrente de sólidos recuperada concentrada podem ser processadas física, química ou enzimaticamente para fornecer uma ou mais dentre remoção de umidade, remoção de viscosidade (por exemplo, para ajudar o transporte de fluido) e similares. Tais tratamentos opcionais podem facilitar o processamento de correntes de teor de sólidos relativamente alto através de sistemas de processo como sistemas de evaporador e/ou sistemas de secador. Os exemplos não limitativos de tais processos/tratamentos são mostrados na Figura 7.

[070] Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos recuperada e/ou a corrente de sólidos recuperada concentrada podem ser expostas a um ou mais processos mecânicos de cisalhamento. Devido ao fato de que uma corrente de sólidos recuperada e/ou a corrente de sólidos recuperada concentrada podem ser relativamente mais concentrada em sólidos que a corrente de processo que foi formada a partir da mesma que pode ser adequada a processos mecânicos de cisalhamento em sua forma original. Se necessário, a água pode ser adicionada ou removida antes dos processos mecânicos de cisalhamento para tornar a mesma mais adequada ao cisalhamento mecânico. Em algumas modalidades, o cisalhamento mecânico pode reduzir a viscosidade da corrente de sólidos recuperada e/ou corrente de sólidos recuperada concentrada, tornando, através disso, a corrente de sólidos recuperada e/ou a corrente de sólidos recuperada concentrada mais fácil de bombear, especialmente através de um sistema de evaporador e/ou um sistema de secador, respectivamente. Por exemplo, acredita-se que a pasta de levedura exibe comportamento de afinamento por cisalhamento quando exposta ao cisalhamento mecânico. Embora não seja limitado pela teoria, acredita-se que o cisalhamento mecânico também pode liberar água aprisionada em sólidos suspensos (por exemplo, em células de levedura individual) e/ou sólidos suspensos aglomerados, tornando, através disso, a água livre mais fácil de expulsar e menos intensiva em energia em o sistema de evaporador e/ou um sistema de secador. Os exemplos não limitativos de dispositivos de cisalhamento mecânico incluem misturadores de cisalhamento (por exemplo, misturadores de estator de rotor de cisalhamento), bombas de cisalhamento, homogeneizadores, refinadores de disco e similares. Um dispositivo de cisalhamento mecânico único pode ser usado ou dois ou mais dispositivos de cisalhamento mecânico podem ser usados em configurações em paralelo e/ou em série. Além disso, um tipo de dispositivo de cisalhamento mecânico único pode ser usado ou em qualquer combinação com diferentes tipos de dispositivos de cisalhamento mecânico. Um dispositivo de cisalhamento mecânico pode ser selecionado e operado para alcançar um ou mais dos resultados desejados apenas conforme descrito no presente documento.

[071] Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos recuperada e/ou a corrente de sólidos recuperada concentrada podem ser expostas a um ou mais processos mecânicos de redução de tamanho de partícula. Devido ao fato de que uma corrente de sólidos recuperada e/ou uma corrente de sólidos concentrada recuperada podem ser relativamente mais concentrada que a corrente de processo que é formada a partir da mesma que pode ser adequada para processos mecânicos de redução de tamanho de partícula em sua forma original. Se necessário, a água pode ser adicionada ou removida antes dos processos mecânicos de redução de tamanho de partícula para tornar a mesma mais adequada à redução mecânica de tamanho de partícula. Em algumas modalidades, o dispositivo de redução mecânica de tamanho de partícula pode reduzir a viscosidade da corrente de sólidos recuperada e/ou da corrente de sólidos recuperada concentrada, tornando, através disso, a corrente de sólidos recuperada e/ou a corrente de sólidos recuperada concentrada mais fáceis de bombear, especialmente através de um sistema de evaporador e/ou um sistema de secador, respectivamente. Embora não seja limitado pela teoria, acredita-se que a redução mecânica de tamanho de partícula também pode liberar água aprisionada em sólidos suspensos (por exemplo, em células de levedura individual) e/ou sólidos suspensos aglomerados, tornando, através disso, a água livre mais fácil de expulsar e menos intensiva em energia em o sistema de evaporador e/ou sistema de secador. Os exemplos não limitativos de dispositivos de redução mecânica de tamanho de partícula incluem moagem mecânica como com um ou mais moinhos de disco, moinhos de rolo, moinhos coloidais, moinhos de impacto giratórios (moinhos batedores), moinhos a jato, moinhos rotativos (por exemplo, moinhos de bolas, moinhos tubulares, moinhos de seixo, moinhos de haste e similares), moinhos de impacto, moinhos de cone, moinhos centrífugos, prensas de parafuso, prensas francesas e combinações dos mesmos. Um único dispositivo de redução mecânica de tamanho de partícula pode ser usado ou dois ou mais dispositivos de redução mecânica de tamanho de partícula podem ser usados em configurações em série e/ou paralelo. Além disso, um único tipo de dispositivo de redução mecânica de tamanho de partícula pode ser usado ou qualquer combinação de tipos diferentes pode ser usada. Um dispositivo de redução mecânica de tamanho de partícula pode ser selecionado e operado para alcançar um ou mais dos resultados desejados conforme apenas descritos no presente documento.

[072] Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos recuperada e/ou uma corrente de sólidos concentrada recuperada podem ser expostas a um ou mais tratamentos de enzima para digerir paredes celulares de material vegetal (por exemplo, grão de milho) e/ou micro-organismos, como etanologênicos (bactéria ou levedura). Em algumas modalidades, as enzimas podem quebrar sólidos que podem reduzir a viscosidade da corrente de sólidos recuperada e/ou da corrente de sólidos recuperada concentrada, tornando, através disso, a corrente de sólidos recuperada e/ou a corrente de sólidos recuperada concentrada mais fácil de bombear, especialmente através de um sistema de evaporador e/ou um sistema de secador, respectivamente. Embora não seja limitado pela teoria, acredita-se que o tratamento de enzima pode quebrar os sólidos e liberar a água aprisionada em sólidos suspensos (por exemplo, em células de levedura individual) e/ou sólidos suspensos aglomerados, tornando, através disso, a água livre mais fácil de expulsar e menos intensiva em energia no sistema de evaporador e/ou no sistema de secador. As paredes celulares diferem em sua composição entre os tipos de células, assim, uma enzima pode ser selecionada para ter a especificidade e atividade corretas para um determino substrato de parede celular. Outras considerações na seleção de uma enzima incluem a necessidade de outros reagentes e/ou procedimentos adicionais em relação ao uso daquela enzima particular. As enzimas para lise celular de levedura podem incluir uma ou mais enzimas, como protease, β-1,3 glucanase (lítica e não lítica), β-1,6 glucanase, mananase e quitinase. Os exemplos não limitativos de sistemas de enzima para lise de levedura celular incluem zimoliase (também referida como liticase), que é uma mistura de enzima usada para degradar a parede celular da levedura e formar esferoplastos. As atividades de zimoliase incluem atividade de β-1,3-glucano laminaripentao-hidrolase e atividade de β1,3-glucanase. Os exemplos não limitativos de enzimas para lise de parede celular de bactéria incluem lisozima, lisostafina, acromopeptidase, labiase e mutanolisina. Os exemplos não limitativos de enzimas para lise de parede celular vegetal incluem pectinases e celulases.

[073] Em algumas modalidades, a umidade pode ser mecanicamente removida da corrente de sólidos recuperada antes de expor a corrente de sólidos recuperada a um sistema de evaporador, por exemplo, para reduzir a entrada de energia no sistema de evaporador e/ou mecanicamente removida da corrente de sólidos recuperada concentrada antes de expor a corrente de sólidos recuperada concentrada a um sistema de secador, por exemplo, para reduzir a entrada de energia no sistema de secador. A desidratação mecânica pode incluir separação centrífuga, sedimentação, filtração e/ou peneiração. Os exemplos não limitativos de desidratação mecânica incluem decantadores, centrífugas de pilha de discos, visores (por exemplo, um visor “DSM”, que se refere a uma tela Dutch State Mines ou tela com curva de peneira, e é um tipo de barra de borda côncava curvada de tela estacionária), filtros, hidrociclones, prensas, combinação desses e similares.

[074] Além disso, pode ser desejável adicionar a umidade à corrente de sólidos recuperada antes e/ou durante remover mecanicamente a umidade e antes de expor a corrente de sólidos recuperada a um sistema de evaporador e/ou antes de expor a corrente de sólidos recuperada concentrada a um sistema de secador, por exemplo, ao adicionar água fresca e/ou uma ou mais correntes de processo aquosas de uma biorrefinaria. Adicionar umidade à corrente de sólidos recuperada pode reduzir a concentração de sólidos dissolvidos com umidade adicionada por meio de mistura e entropia e facilita a remoção de uma proporção maior de sólidos dissolvidos na etapa de remoção mecânica da umidade (referida como "lavagem de diluição"). Adicionar umidade à corrente de sólidos recuperada pode ser realizada de uma maneira que substitui fisicamente uma porção de umidade contendo sólidos dissolvidos por uma porção de umidade adicionada contendo menos ou nenhum sólido dissolvido e minimiza a mistura localizada (referida como "lavagem por deslocamento"). Adicionar umidade pode aumentar a eficiência da separação de sólidos suspensos em alguns métodos de remoção mecânica de umidade (por exemplo, centrifugação e/ou filtração). Além disso, adicionar umidade para condicionar a corrente de sólidos recuperada e/ou a corrente de sólidos recuperada concentrada pode facilitar o cisalhamento mecânico e a redução mecânica do tamanho de partícula conforme discutido acima. Finalmente, a umidade pode ser adicionada à corrente de sólidos recuperada para facilitar a transferência de calor no sistema de evaporador enquanto mantém o nível relativamente alto de sólidos suspensos em uma base em sua forma original conforme discutido acima.

[075] Pode ser desejável separar pelo menos uma porção dos sólidos suspensos da corrente de sólidos recuperada e/ou pelo menos uma porção dos sólidos suspensos da corrente de sólidos recuperada concentrada com base no tamanho de partícula, por exemplo, para diminuir uma faixa de partícula distribuição de tamanho de sólidos suspensos. Exemplos não limitativos de separação de tamanho de partícula incluem telas, filtros, membranas, combinações desses e similares.

[076] Embora não mostrado na Figura 7, acredita-se que certos métodos sônicos, pulsação giratória e tecnologia de onda de pulso podem melhorar o fluxo da corrente de sólidos recuperada antes e/ou durante a evaporação e/ou melhorar o fluxo da corrente de sólidos recuperada concentrada após a evaporação em um evaporador sistema. Os métodos sônicos criam baixa pressão e induzem a cavitação de partículas sólidas ou aglomerados dos mesmos. A partícula com cavidades ou rompida pode melhorar o fluxo da corrente de sólidos recuperada através de um sistema de evaporador e/ou o fluxo dos sólidos recuperados concentrados através de, por exemplo, um sistema de secador. Um método sônico pode incluir sonicar o fluxo de sólidos recuperado e/ou o fluxo de sólidos recuperado concentrado em uma frequência (por exemplo, medida em kHz), potência (por exemplo, medida em watts) e por um tempo eficaz para reduzir (ou ajudar na redução) do tamanho de partícula das partículas suspensas, ou aglomerados dos mesmos. Por exemplo, um método sônico pode incluir sonicar a corrente de sólidos recuperada e/ou a corrente de sólidos recuperada concentrada a 20.000 Hz e até cerca de 3.000 W por um tempo suficiente e a uma temperatura adequada. Tal sonicação pode ser executada com um aparelho comercialmente disponível, como ultrassônicos de alta potência disponíveis em ETREMA (Ames, Iowa).

[077] A pulsação giratória pode incluir a pulsação giratória do componente sólido de um fluxo de processo em uma frequência (por exemplo, medida em Hz), potência (por exemplo, medida em watts) e por um tempo eficaz para reduzir (ou auxiliar na redução) do tamanho da partícula do componente sólido. Tal pulsação giratória pode ser realizada com aparelhos conhecidos, como aparelhos descritos na Pat. nº US 6.648.500, cuja revelação é incorporada ao presente documento a título de referência.

[078] Os métodos adicionais de processamento da corrente de sólidos recuperada e/ou da corrente de sólidos recuperada concentrada, como interromper os sólidos para melhorar o fluxo, também são descritos na Pat. nº U.S. 8.748.141 (Lewis et al.), cuja totalidade da dita patente é incorporada ao presente documento a título de referência.

Secagem em um Sistema de Secador

[079] Em algumas modalidades, uma corrente de sólidos concentrada recuperada pode ser seca em um sistema de secador para formar um produto seco. Uma corrente de sólidos recuperada concentrada pode ser transferida direta ou indiretamente para um sistema de secador a ser seco removendo-se umidade suficiente para formar um produto seco. Um produto seco tende a ser um particulado sólido em natureza, como um pó, um grânulo, um floco e similares. Conforme descrito acima, a corrente de sólidos recuperada concentrada pode opcionalmente ser exposta a um ou mais processos como um ou mais daqueles descritos na Figura 7 acima antes de ser exposta a um sistema de secador conforme descrito no presente documento. Em referência às Figuras 1 e 2A-2B para propósitos de ilustração, a corrente de pasta de levedura concentrada pode ser transferida diretamente para o sistema de secador se desejado.

[080] Os exemplos não limitativos de sistemas de secador que podem ser usados para secar uma corrente de sólidos concentrada recuperada em um produto seco incluem sistemas de secador de gás quente como um sistema de secador rápido, um sistema de secador de anel, um sistema de secador de anel do tipo p, um sistema de secador giratório, um sistema de secador por aspersão, um sistema de secador por dispersão, um sistema de secador de leito fluidizado, combinação dos mesmos e similares. Tipicamente, tais secadores envolvem diretamente colocar a corrente de sólidos recuperada concentrada em contato com um gás quente, como ar quente, ar de combustão ou uma mistura dos mesmos.

[081] Dois ou mais secadores podem ser usados em um sistema de secador em configurações em série e/ou em paralelo e podem ser do mesmo tipo ou tipo diferente.

[082] Para propósitos de ilustração, um sistema de secador de anel é um tipo de um sistema de secador rápido transportado pneumático que pode receber uma corrente de sólidos suspensos como uma corrente de sólidos concentrada recuperada conforme descrito no presente documento, que pode ser misturada com uma porção de produto seco que é reciclado a partir da descarga de secador para formar um material de alimentação friável e não pegajoso que pode ser alimentado no secador. Um dispersor injeta o material de alimentação em uma corrente de gás de secagem quente em uma válvula Venturi do secador. Nesse momento, a umidade no material de alimentação é evaporada devido à alta velocidade da corrente de gás de secagem, que pode gerar alta transferência de calor e massa. O gás de secagem transporta o material para um coletor ou classificador interno. Um coletor a único (sistema de secador de anel do tipo p) ou múltiplas classificadores (por exemplo, pás). As partículas mais úmidas e pesadas são separadas no coletor e recicladas de volta ao ponto de alimentação para secar ainda mais, enquanto as partículas mais secas e mais leves (produto seco) são transportadas a jusante e separadas do gás de secagem em um ou mais separadores de ciclone. A presença de um coletor é essencialmente aquela que distingue um sistema de secador de anel de um sistema de secador rápido. Uma porção do produto seco de um ou mais ciclones é reciclada para o sistema de mistura de secador para condicionar a corrente de sólidos suspensos de entrada, como uma corrente de sólidos recuperada concentrada. O restante do produto seco pode passar para um sistema de resfriamento de produto. O material como uma corrente de sólidos concentrada recuperada que deve ser seco em um sistema de secador de anel tem período de tempo de permanência relativamente curto.

[083] Como outra ilustração, um sistema de secador giratório será adicionalmente descrito. Pelo menos algum equipamento periférico de um sistema de secador giratório é similar a um sistema de secador de anel. Por exemplo, ambos os sistemas têm um aquecedor para secagem a quente do gás e um ou mais ciclones para separar o produto seco da corrente de gás de secagem. Um sistema de secador giratório inclui pelo menos um tambor de secagem que tem um espaço interno em que o gás de secagem e material de ração úmido como uma corrente de sólidos concentrada recuperada são colocados em contato. O material de alimentação úmido é despejado através do gás de secagem girando o tambor. À medida que o tambor gira, os elevadores montados na parte interna da parede do tambor do secador transportam os materiais de alimentação úmida até o topo, onde caem do levantador e através do gás de secagem. O tempo de permanência através de um sistema de secador rotativo pode ser relativamente mais longo em comparação com um secador de anel. Portanto, o material (por exemplo, proteína) pode ser exposto a uma temperatura de secagem por um tempo mais longo no secador rotativo em comparação com um secador de anel. Se desejado, pelo menos uma parte do produto seco pode ser reciclada para condicionar o material de alimentação úmido em um sistema de secador rotativo.

[084] Um sistema de secagem pode ser operado em uma ou mais temperaturas e pressões operacionais, que podem ser selecionadas dependendo de um ou mais fatores, como sensibilidade ao calor de um ou mais componentes (por exemplo, proteína) do produto seco, tipo de sistema de secagem e configuração de sistema de secador. Em algumas modalidades, as temperaturas de gás de entrada relativamente altas podem ser usadas sem danificar o material sensível, como proteína, devido ao fato de que a umidade de superfície na ração úmida rapidamente evapora na entrada de secador. Essa evaporação rápida diminui a temperatura de gás à medida que se desloca da entrada de secador para a saída de secador, evitando, através disso, danos indevidos provocados pelo calor ao material sensível. Em algumas modalidades, uma temperatura de gás de entrada de secador pode ser 204,4 °C (400 °F) ou mais, 260 °C (500 °F) ou mais, 315,55 °C (600 °F) ou mais, 371,11 °C (700 °F) ou mais, 398,88 °C (750 °F) ou mais, 426,66 °C (800 °F) ou mais, 454,44 °C (850 °F) ou mais, 482,22 °C (900 °F) ou mais, 510 °C (950 °F) ou mais, ou até mesmo 537,77 °C (1.000 °F) ou mais. Em algumas modalidades, uma temperatura de gás de entrada de secador pode ser de 204,4 °C (400 °F) a 371,11 °C (700 °F), ou até mesmo de 215,55 °C (420 °F) a 34,33 (650 °F). Em algumas modalidades, uma temperatura de gás de saída de secador pode ser 121,11 °C (250 °F) ou menos ou até mesmo 104,44 °C (220 °F) ou menos. Em algumas modalidades, uma temperatura de gás de saída de secador pode ser de 65,55 °C (150 °F) a 121,11 °C (250 °F), ou até mesmo de 82,22 °C (180 °F) a 98,88 °C (210 °F). O gás de secagem em um sistema de secador pode ser em uma variedade de pressões enquanto entra em contato com um material a ser seco. Em algumas modalidades, o gás de secagem pode ser em pressão da pressão atmosférica (por exemplo, 14,7 psia) para menos que a pressão atmosférica (sob condições de vácuo). Em algumas modalidades, um sistema de secador pode incluir um gás de secagem a uma pressão maior que pressão atmosférica. Em algumas modalidades, a exposição de uma corrente de sólidos recuperada a um sistema de evaporador de acordo com a presente revelação pode permitir o ajuste de um ou mais dentre os parâmetros de secador a jusante conforme comparado a se o sistema de evaporador não fosse usado. Por exemplo, uma temperatura de entrada de secador pode ser reduzida. Em algumas modalidades, o uso de um sistema de evaporador de acordo com a presente revelação pode permitir que a temperatura de entrada de um secador seja reduzida de 482,22 °C (900 °F) a 315,55 °C (600 °F). Como outro exemplo, a taxa de fluxo de uma corrente de sólidos concentrada recuperada através de um secador pode ser aumentada. Em algumas modalidades, o uso de um sistema de evaporador de acordo com a presente revelação pode permitir que a capacidade de produção de um sistema de secador seja aumentada permitindo-se que a taxa de fluxo para um secador aumente em 50% ou mais. Adicionalmente, em algumas modalidades, o tempo de permanência médio que uma partícula sólida suspensa gasta em um sistema de secador pode ser reduzido em 50% ou mais, ou mesmo 33% ou mais.

[085] Um sistema de secador pode ser selecionado e operado para fornecer um teor de umidade desejado em um produto seco. Em algumas modalidades, um produto seco tem um teor de sólidos suspensos de pelo menos 65 % em uma base em sua forma original, ou até mesmo pelo menos 70 % em uma base em sua forma original. Além disso, um produto seco de acordo com presente revelação pode ter umidade relativamente baixa (água) em comparação à corrente que foi seca para formar o produto seco. Em algumas modalidades, um produto seco tem um teor de umidade de 10% ou menos em uma base em sua forma original, 8% ou menos em uma base em sua forma original, 6% ou menos em uma base em sua forma original ou até mesmo 5% ou menos em uma base em sua forma original. Em algumas modalidades, um produto seco tem um teor de umidade de 0,5 a 10% em uma base em sua forma original, de 1 a 8% em uma base em sua forma original, de 2 a 6% em uma base em sua forma original ou até mesmo de 3 a 5% em uma base em sua forma original. Em algumas modalidades, um produto seco pode ter um teor de sólidos totais (sólidos dissolvidos e suspensos) de 90 a 99,5% em uma base em sua forma original ou até mesmo de 90 a 95% em uma base em sua forma original.

[086] Em algumas modalidades, o produto seco é GDDY, que pode ser comercializado como uma ração animal com alto teor de proteína. Em algumas modalidades, um GDDY pode ter mais de 40% ou até mesmo mais que 45% de proteína em uma base em peso seco. Em algumas modalidades, um GDDY pode ter de 40 a 75%, de 40 a 52%, de 40 a 48%, de 46 a 52%, ou até mesmo de 48 a 60% de proteína em uma base em peso seco. GDDY pode ser particularmente adequado para ração monogástrica (não ruminante) e ração de animais jovens. DDG de alto teor de proteína pode ter alta energia metabolizável e um teor de lisina entre cerca de 2% e cerca de 5%, o que pode ser importante em formulações de ração alimentar.

[087] Novamente em referência à Figura 2, em algumas modalidades, embora não mostrado, pelo menos uma porção da corrente de pasta de levedura 235 e/ou pelo menos uma porção da corrente de pasta de levedura concentrada 243 pode ser combinada com a torta úmida 219 a fim de alterar a composição nutricional de WDG, DDG e/ou DDGS. Além disso, a combinação de pasta de levedura concentrada de acordo com a presente revelação com torta úmida pode ajudar a reduzir a carga de secador ao formar DDG e/ou DDGS.

[088] A seguir estão as modalidades exemplificativas da presente revelação:

[089] 1. Um método de evaporação de umidade de uma ou mais correntes de processo derivadas de uma cerveja em uma biorrefinaria, em que o método compreende:

a) recuperar pelo menos uma corrente de sólidos recuperada de uma ou mais correntes de processo derivadas de uma cerveja, em que a pelo menos uma corrente de sólidos recuperada tem um teor de umidade de 90% ou menos em uma base em sua forma original e um teor de sólidos suspensos de pelo menos 8% em uma base em sua forma original;
b) expor pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada to um sistema de evaporador para remover a umidade da pelo menos uma porção de pelo menos uma corrente de sólidos recuperada e de uma corrente de sólidos concentrada recuperada que tem um teor de sólidos suspensos mais alto em uma base em sua forma original que a pelo menos uma corrente de sólidos recuperada; e
c) secar pelo menos uma porção da corrente de sólidos recuperada concentrada em um sistema de secador para formar um produto seco.

[090] 2. O método da modalidade 1, em que a recuperação compreende separar a uma ou mais correntes de processo derivadas de uma cerveja em um ou mais sistemas de separação escolhidos a partir de uma centrífuga, um decantador, um filtro e combinação dos mesmos.

[091] 3. O método da modalidade 2, em que a centrífuga é escolhida a partir de uma centrífuga de pilha de discos verticais de duas fases, uma centrífuga de pilha de discos verticais de três fases, e combinação dos mesmos.

[092] 4. O método da modalidade 2, em que o decantador compreende um decantador de filtração.

[093] 5. O método de qualquer modalidade anterior, em que a corrente de sólidos recuperada concentrada tem um teor de umidade de 85% ou menos em uma base em sua forma original e um teor de sólidos suspensos de pelo menos 12% em uma base em sua forma original.

[094] 6. O método de qualquer modalidade anterior, em que o produto seco tem um teor de umidade de 10% ou menos em uma base em sua forma original e um teor de sólidos suspensos de pelo menos 65 % em uma base em sua forma original.

[095] 7. O método da modalidade 6, em que o produto seco é levedura seca de destilaria de grão que compreende um teor de umidade menor que 10% em uma base em sua forma original, e um teor de proteína de pelo menos 40% em uma base de peso seco, em que o teor de proteína compreende proteína de milho e proteína de levedura.

[096] 8. O método de qualquer modalidade anterior, em que o sistema de evaporador é escolhido a partir de um sistema de evaporador de filme descendente, um sistema de evaporador de ebulição suprimida, um sistema de evaporador de filme fino agitado e combinação dos mesmos

[097] 9. O método de qualquer modalidade anterior, em que o sistema de secador é escolhido a partir de um sistema de secador rápido, um sistema de secador de anel, um sistema de secador de anel do tipo p, um sistema de secador giratório, um sistema de secador por aspersão, um sistema de secador por dispersão e combinação dos mesmos.

[098] 10. O método de qualquer modalidade anterior, que compreende adicionalmente expor a pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada a um ou mais processos adicionais antes e/ou durante a exposição de pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada a um sistema de evaporador, em que os processos adicionais são escolhidos a partir de um ou mais processos mecânicos de cisalhamento; um ou mais processos mecânicos de redução de tamanho de partícula; um ou mais tratamentos de enzima; um ou mais tratamentos químicos; um ou mais processos de separação de tamanho de partícula e combinação dos mesmos.

[099] 11. O método de qualquer modalidade anterior, que compreende adicionalmente expor a pelo menos uma porção da corrente de sólidos recuperada concentrada a um ou mais processos adicionais antes e/ou durante a secagem de pelo menos uma porção da corrente de sólidos recuperada concentrada, em que os processos adicionais são escolhidos a partir de um ou mais processos mecânicos de cisalhamento; um ou mais processos mecânicos de redução de tamanho de partícula; um ou mais tratamentos de enzima; um ou mais tratamentos químicos; um ou mais processos de separação de tamanho de partícula e combinação dos mesmos.

[0100] 12. O método de qualquer modalidade anterior, que compreende adicionalmente, antes da exposição da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada a um sistema de evaporador, adicionar um líquido aquoso a pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada.

[0101] 13. O método da modalidade 12, em que, após a adição do líquido aquoso a pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada, desidratar mecanicamente a corrente de sólidos recuperada antes da exposição da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada a um sistema de evaporador.

[0102] 14. O método de qualquer modalidade anterior, em que a pelo menos uma corrente de sólidos recuperada é transferida direta ou indiretamente para o sistema de evaporador a partir da etapa de recuperação.

[0103] 15. O método de qualquer modalidade anterior, que compreende adicionalmente:
fornecer uma matéria-prima de grão;
sacrificar a matéria-prima de grão para fornecer pelo menos um açúcar de monossacarídeo;
fermentar o pelo menos um açúcar de monossacarídeo através de um microorganismo para formar a cerveja, em que a cerveja compreende um ou mais bioquímicos;
destilar o um ou mais bioquímicos de pelo menos uma porção da cerveja para formar vinhaça integral; e
separar a vinhaça integral em uma corrente de vinhaça fina e uma corrente de torta úmida, em que a uma ou mais correntes de processo derivadas de uma cerveja compreendem pelo menos uma porção da corrente de vinhaça fina.

[0104] 16. O método de qualquer modalidade anterior, em que o grão é um milho integral, em que o fornecimento de uma matéria-prima de grão compreende moer a seco o milho integral, em que o micro-organismo compreende levedura, e em que o pelo menos um açúcar de monossacarídeo compreende glicose.

[0105] 17. O método de qualquer modalidade anterior, que compreende adicionalmente:
fornecer uma matéria-prima de grão;
sacrificar a matéria-prima de grão para fornecer pelo menos um açúcar de monossacarídeo;
fermentar o pelo menos um açúcar de monossacarídeo através de um microorganismo para formar a cerveja, em que a cerveja compreende um ou mais bioquímicos;
destilar a um ou mais bioquímicos de pelo menos uma porção da cerveja para formar vinhaça integral;
separar a vinhaça integral em uma corrente de vinhaça fina e uma corrente de torta úmida, evaporar uma porção de água da pelo menos uma porção da corrente de vinhaça fina para condensar a pelo menos uma porção da corrente de vinhaça fina em uma corrente de xarope;
separar a corrente de xarope em uma primeira de corrente de fração de óleo e uma primeira de corrente de fração aquosa, em que a primeira de corrente de fração de óleo é uma corrente de emulsão; e
romper a corrente de emulsão para separar a primeira de corrente
de fração de óleo em uma segunda corrente de fração de óleo e uma segunda corrente de fração aquosa, em que a uma ou mais correntes de processo derivadas de uma cerveja compreendem pelo menos uma porção da primeira de corrente de fração aquosa e/ou pelo menos uma porção da segunda corrente de fração aquosa.

[0106] 18. O método de qualquer modalidade anterior, que compreende adicionalmente:
fornecer uma matéria-prima de grão;
sacrificar a matéria-prima de grão para fornecer pelo menos um açúcar de monossacarídeo;
fermentar o pelo menos um açúcar de monossacarídeo através de um microorganismo para formar a cerveja, em que a cerveja compreende um ou mais bioquímicos;
separar pelo menos uma porção da cerveja em uma primeira corrente e segunda corrente, em que a primeira corrente compreende água, pelo menos uma porção de um ou mais bioquímicos, proteína de grão, e proteína de micro-organismo, e em que a segunda corrente compreende fibra de grão; e
separar a primeira corrente em uma terceira corrente e uma quarta corrente, em que a terceira corrente é a corrente de sólidos recuperada, e em que a terceira corrente compreende proteína de grão e proteína de micro-organismo.

[0107] 19. O método de qualquer modalidade anterior, em que a corrente de sólidos recuperada compreende proteína de milho e proteína de levedura.

[0108] 20. Um sistema de biorrefinaria configurado para evaporar a umidade de uma ou mais correntes de processo derivadas de uma cerveja, em que o sistema compreende:

a) pelo menos um sistema de separação em comunicação fluida com a uma ou mais correntes de processo derivadas da cerveja, em que o sistema de separação é configurado para recuperar pelo menos uma corrente de sólidos recuperada de uma ou mais correntes de processo derivadas da cerveja, em que a pelo menos uma corrente de sólidos recuperada tem um teor de umidade de 90% ou menos em uma base em sua forma original e um teor de sólidos suspensos de pelo menos 8% em uma base em sua forma original;
b) pelo menos um sistema de evaporação em comunicação fluida direta ou indireta com a corrente de sólidos recuperada, em que o sistema de evaporação é configurado para direta ou indiretamente receber e expor a pelo menos uma corrente de sólidos recuperada a pelo menos uma processo de evaporação para remover umidade da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada e de uma corrente de sólidos concentrada recuperada que tem um teor de sólidos suspensos mais alto em uma base em sua forma original que a pelo menos uma corrente de sólidos recuperada; e
c) pelo menos um sistema de secador configurado para receber e secar a corrente de sólidos recuperada concentrada para formar um produto seco.

Claims

Método de evaporação de umidade de uma ou mais correntes de processo derivadas de uma cerveja em uma biorrefinaria, em que o método é CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:
- a) recuperar pelo menos uma corrente de sólidos recuperada de uma ou mais correntes de processo derivadas de uma cerveja, em que a pelo menos uma corrente de sólidos recuperada tem um teor de umidade de 90% ou menos em uma base em sua forma original e um teor de sólidos suspensos de pelo menos 8% em uma base em sua forma original;
- b) expor pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada to um sistema de evaporador para remover a umidade da pelo menos uma porção de pelo menos uma corrente de sólidos recuperada e de uma corrente de sólidos concentrada recuperada que tem um teor de sólidos suspensos mais alto em uma base em sua forma original que a pelo menos uma corrente de sólidos recuperada; e
- c) secar pelo menos uma porção da corrente de sólidos recuperada concentrada em um sistema de secador para formar um produto seco.
Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a recuperação compreende separar a uma ou mais correntes de processo derivadas de uma cerveja em um ou mais sistemas de separação escolhidos a partir de uma centrífuga, um decantador, um filtro e combinação dos mesmos.
Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a centrífuga é escolhida a partir de uma centrífuga de pilha de discos verticais de duas fases, uma centrífuga de pilha de discos verticais de três fases e combinação das mesmas.
Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o decantador compreende um decantador de filtração.
Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a corrente de sólidos recuperada concentrada tem um teor de umidade de 85% ou menos em uma base em sua forma original e um teor de sólidos suspensos de pelo menos 12% em uma base em sua forma original.
Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o produto seco tem um teor de umidade de 10% ou menos em uma base em sua forma original e um teor de sólidos suspensos de pelo menos 65 % em uma base em sua forma original.
Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o produto seco é a levedura seca de destilaria de grão que compreende um teor de umidade menor que 10% em uma base em sua forma original, e um teor de proteína de pelo menos 40% em uma base de peso seco, em que o teor de proteína compreende proteína de milho e proteína de levedura.
Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de evaporador é escolhido a partir de um sistema de evaporador de filme descendente, um sistema de evaporador de ebulição suprimida, um sistema de evaporador de filme fino agitado e combinação dos mesmos.
Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de secador é escolhido a partir de um sistema de secador rápido, um sistema de secador de anel, um sistema de secador de anel do tipo p, um sistema de secador giratório, um sistema de secador por aspersão, um sistema de secador por dispersão, um sistema de secador de leito fluidizado, e combinação dos mesmos.
Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente expor a pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada a um ou mais processos adicionais antes e/ou durante a exposição de pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada a um sistema de evaporador, em que os processos adicionais são escolhidos a partir de um ou mais processos mecânicos de cisalhamento; um ou mais processos mecânicos de redução de tamanho de partícula; um ou mais tratamentos de enzima; um ou mais tratamentos químicos, um ou mais processos de separação de tamanho de partícula; e combinação dos mesmos.
Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente expor a pelo menos uma porção da corrente de sólidos recuperada concentrada a um ou mais processos adicionais antes e/ou durante a secagem de pelo menos uma porção da corrente de sólidos recuperada concentrada, em que os processos adicionais are escolhidos a partir de um ou mais processos mecânicos de cisalhamento; um ou mais processos mecânicos de redução de tamanho de partícula; um ou mais tratamentos de enzima; um ou mais processos de separação de tamanho de partícula; e combinação dos mesmos.
Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente, antes da exposição da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada a um sistema de evaporador, adicionar um líquido aquoso a pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada.
Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que, após a adição do líquido aquoso a pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada, desidratar mecanicamente a corrente de sólidos recuperada antes da exposição da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada a um sistema de evaporador.
Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a pelo menos uma corrente de sólidos recuperada é transferida direta ou indiretamente para o sistema de evaporador da etapa de recuperação.
Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:
fornecer uma matéria-prima de grão;
sacrificar a matéria-prima de grão para fornecer pelo menos um açúcar de monossacarídeo;
fermentar o pelo menos um açúcar de monossacarídeo através de um microorganismo para formar a cerveja, em que a cerveja compreende um ou mais bioquímicos;
destilar o um ou mais bioquímicos de pelo menos uma porção da cerveja para formar vinhaça integral; e
separar a vinhaça integral em uma corrente de vinhaça fina e uma corrente de torta úmida, em que a uma ou mais correntes de processo derivadas de uma cerveja compreendem pelo menos uma porção da corrente de vinhaça fina.
Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o grão é um milho integral, em que o fornecimento de uma matéria-prima de grão compreende moer a seco o milho integral, em que o micro-organismo compreende levedura, e em que o pelo menos um açúcar de monossacarídeo compreende glicose.
Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:
fornecer uma matéria-prima de grão;
sacrificar a matéria-prima de grão para fornecer pelo menos um açúcar de monossacarídeo;
fermentar o pelo menos um açúcar de monossacarídeo através de um microorganismo para formar a cerveja, em que a cerveja compreende um ou mais bioquímicos;
destilar a um ou mais bioquímicos de pelo menos uma porção da cerveja para formar vinhaça integral;
separar a vinhaça integral em uma corrente de vinhaça fina e uma corrente de torta úmida, evaporar uma porção de água da pelo menos uma porção da corrente de vinhaça fina para condensar a pelo menos uma porção da corrente de vinhaça fina em uma corrente de xarope;
separar a corrente de xarope em uma primeira de corrente de fração de óleo e uma primeira de corrente de fração aquosa, em que a primeira de corrente de fração de óleo é uma corrente de emulsão; e
romper a corrente de emulsão para separar a primeira de corrente de fração de óleo em uma segunda corrente de fração de óleo e uma segunda corrente de fração aquosa, em que a uma ou mais correntes de processo derivadas de uma cerveja compreendem pelo menos uma porção da primeira de corrente de fração aquosa e/ou pelo menos uma porção da segunda corrente de fração aquosa.
Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:
fornecer uma matéria-prima de grão;
sacrificar a matéria-prima de grão para fornecer pelo menos um açúcar de monossacarídeo;
fermentar o pelo menos um açúcar de monossacarídeo através de um microorganismo para formar a cerveja, em que a cerveja compreende um ou mais bioquímicos;
separar pelo menos uma porção da cerveja em uma primeira corrente e segunda corrente, em que a primeira corrente compreende água, pelo menos uma porção de um ou mais bioquímicos, proteína de grão, e proteína de micro-organismo, e em que a segunda corrente compreende fibra de grão; e
separar a primeira corrente em uma terceira corrente e uma quarta corrente, em que a terceira corrente é a corrente de sólidos recuperada, e em que a terceira corrente compreende proteína de grão e proteína de micro-organismo.
Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a corrente de sólidos recuperada compreende proteína de milho e proteína de levedura.
Sistema de biorrefinaria configurado para evaporar umidade de uma ou mais correntes de processo derivadas de uma cerveja, em que o sistema é CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:
- a) pelo menos um sistema de separação em comunicação fluida com a uma ou mais correntes de processo derivadas da cerveja, em que o sistema de separação é configurado para recuperar pelo menos uma corrente de sólidos recuperada de uma ou mais correntes de processo derivadas da cerveja, em que a pelo menos uma corrente de sólidos recuperada tem um teor de umidade de 90% ou menos em uma base em sua forma original e um teor de sólidos suspensos de pelo menos 8% em uma base em sua forma original;
- b) pelo menos um sistema de evaporação em comunicação fluida direta ou indireta com a corrente de sólidos recuperada, em que o sistema de evaporação é configurado para direta ou indiretamente receber e expor a pelo menos uma corrente de sólidos recuperada a pelo menos uma processo de evaporação para remover umidade da pelo menos uma corrente de sólidos recuperada e de uma corrente de sólidos concentrada recuperada que tem um teor de sólidos suspensos mais alto em uma base em sua forma original que a pelo menos uma corrente de sólidos recuperada; e
- c) pelo menos um sistema de secador configurado para receber e secar a corrente de sólidos recuperada concentrada para formar um produto seco.