BR112013024366B1

BR112013024366B1 - Processo de produção de álcool

Info

Publication number: BR112013024366B1
Application number: BR112013024366-0A
Authority: BR
Inventors: Chie Ying Lee
Original assignee: Lee Tech Llc
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2021-06-29
Also published as: CN103597064B; CA2831268C; BR112013024366A2; PL2689003T3; WO2012129500A3; US9689003B2; EP2689003A2; HUE052980T2; ES2831861T3; CN103597064A; CA2831268A1; WO2012129500A2; US9012191B2; EP2689003A4; US20150240266A1; EP2689003B1; US20120244590A1

Abstract

processos para produzir etanol por moagem a seco e respectivo sistema de produção é proporcionado um processo e sistema de produção de atanol por moagem a seco, com método de moagem da parte frontal, para melhorar o rendimento em álccol e/ ou subprodutos, tais como os rendimentos do éleo e/ ou da proteína. num exemplo, o processo inclui a moagem de grãos de milho em partículas, em seguida, misturar as partículas de milho com um líquido para produzir uma pasta, incluindo óleo, proteína, amido, fibra, gérmen e grãos. posteriormente, a pasta é submetida a um método de moagem de parte frontal, que inclui a separação da pasta numa parte de sólidos, incluindo fibras, grãos e gérmen, e uma parte de líquido, que inclui óleo, proteína, amido e, em seguida, moer a parte de sólidos separados para reduzir o tamanho gérmen e do grão e liberar o amido, óleo e proteína ligados a partir da parte de sólidos. o amido é convertido em açúcar e é produzido álcool a partir dele, depois, recuperado. além disso, a fibra pode ser separada e recuperada. o óleo e a proteína podem também ser separados e recuperados.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO Referência Remissiva aos Pedidos Relacionados

[001] Este Pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório dos Estados Unidos No. 61/466,985, depositado em 24 de março de 2011, e Pedido Provisório dos Estados Unidos No. 61/501,041, depositado em 24 de junho de 2011, as descrições dos quais estão incorporadas por referência aqui em sua totalidade.

Campo Técnico

[002] A presente invenção se refere geralmente a produção de álcool por moagem a seco e, mais especificamente, aos sistemas e métodos de moagem melhorados para moagem a seco de plantas de etanol para aumentar as produções de álcool e/ou subprodutos.

Antecedentes

[003] Um álcool de grande interesse hoje é o etanol. A maioria do combustível de etanol nos Estados Unidos é produzida a partir de um processo de moagem úmida ou um processo de etanol de moagem a seco. Embora virtualmente qualquer tipo e qualidade de grão possam ser usados para produzir etanol, a matéria-prima para estes processos é tipicamente milho.

[004] Os processos convencionais para a produção de vários tipos de álcool de grão geralmente seguem procedimentos similares. As usinas de processamento de milho de moagem úmida convertem grão de milho em vários co-produtos diferentes, tais como germe (para extração de óleo), alimento de glúten (alimentação animal com alto teor de fibras), farelo de glúten (alimentação animal com alto teor de proteína), e produtos com base em amido tais como etanol, xarope de milho com alto teor de frutose, ou amido industrial e alimentício. Usinas de etanol de moagem a seco geralmente convertem milho em dois produtos, isto é etanol e grãos do destilador com solúveis. Se vendidos como o alimento animal úmido, os grãos úmidos do destilador com solúveis são referidos como DWGS. Se secado para alimento animal, os grãos secos do destilador com solúveis são referidos como DDGS. No processo de etanol de moagem a seco padrão, um alqueire de milho produz aproximadamente 8,2 kg (aproximadamente 17 lbs.) de DDGS além de aproximadamente 10,5 litros (aproximadamente 2,8 gal) de etanol. Este co-produto fornece uma corrente de rendimento secundário crítico que compensa uma parte do custo de produção de etanol total.

[005] Com respeito ao processo de moagem a seco, Figura 1 é um fluxograma de um processo de produção de etanol de moagem a seco típico 10. Como um ponto de referência geral, o processo de etanol de moagem a seco 10 pode ser dividido em uma extremidade frontal e uma extremidade traseira. A parte do processo 10 que ocorre antes da destilação e desidratação 24 é considerada a “extremidade frontal”, e a parte do processo 10 que ocorre após a destilação e desidratação 24 (a seguir “desidratação”) é considerada a “extremidade traseira”. Para esse fim, a extremidade frontal do processo 10 começa com uma etapa de moagem 12 na qual caroços de milho inteiros secos são passados através de moinhos de martelo para moagem em farinha ou um pó fino. As aberturas da tela nos moinhos de martelo são tipicamente de um tamanho 7/64, ou cerca de 2,78 mm, com uma distribuição de partícula resultante produzindo uma curva tipo sino, de propagação muito ampla, que inclui tamanhos de partícula tão pequenos quanto 45 micra e tão grandes quanto 2 a 3 mm.

[006] A etapa de moagem 12 é seguida por uma etapa de liquefação 16 na qual o farelo moído é misturado com água de cozimento para criar uma suspensão e uma enzima comercial chamada alfa-amilase é tipicamente adicionada (não mostrado). O pH é ajustado aqui para cerca de 5,8 a 6 e a temperatura mantida entre cerca de 50°C a 105°C de modo a converter o amido insolúvel na suspensão para amido solúvel. Vários processos de liquefação típicos, que ocorrem nesta etapa de liquefação 16, são descritos em maiores detalhes também abaixo. A corrente após a etapa de liquefação 16 tem cerca de 30% de teor de sólido seco (DS) com todos os componentes contidos nos grãos de milho, incluindo açúcares, proteína, fibra, amido, germe, grão, e óleo e sais, por exemplo. Há geralmente três tipos de sólidos na corrente de liquefação: fibra, germe, e grão, com todos os três sólidos tendo aproximadamente a mesma distribuição de tamanho de partícula.

[007] A etapa de liquefação 16 é seguida por uma etapa de sacarificação e fermentação simultânea 18. Esta etapa simultânea é referida na indústria como “Sacarificação e Fermentação Simultânea” (SSF). Em alguns processos de etanol de moagem a seco convencionais, a sacarificação e fermentação ocorrem separadamente (não mostrado). Tanto a sacarificação individual quanto SSF podem demorar cerca de 50 a 60 horas. A fermentação converte o açúcar para álcool usando um fermentador. Subsequente à etapa de sacarificação e fermentação 18 é a etapa de destilação (e desidratação) 24, que utiliza uma destilaria para recuperar o álcool.

[008] Finalmente, a extremidade traseira do processo 10, que segue a destilação 24, inclui uma etapa de centrifugação 26, que envolve a centrifugação dos resíduos, isto é, “vinhaça completa”, produzida com a etapa de destilação 24 para separar os sólidos insolúveis (“massa úmida”) do líquido (“vinhaça fina”). A “massa úmida” inclui fibra, da qual há três tipos: (1) pericarpo, com tamanhos médios de partícula tipicamente de cerca de 1 mm a 3 mm; (2) tricapo, com tamanhos médios de partícula de cerca de 500 micra; (3) e fibra fina, com tamanhos médios de partícula de cerca de 250 micra. O líquido da centrífuga contém cerca de 6% a 8% de DS.

[009] A vinhaça fina entra nos evaporadores em uma etapa de evaporação 28 para evaporar a umidade, deixando um xarope espesso que contém os sólidos solúveis (dissolvidos) da fermentação (25% a 40% de sólidos secos). A suspensão concentrada pode ser submetida a uma etapa de recuperação de óleo opcional 29 na qual a suspensão pode ser centrifugada para separar o óleo do xarope. O óleo pode ser vendido como um produto de valor elevado separado. O produto de óleo é normalmente cerca de 0,4 lb./bu de milho com o teor elevado de ácidos graxos livres. Este produto de óleo recupera somente cerca de / do óleo no milho. Cerca de metade do óleo dentro do grão de milho permanece dentro do gérmen após a etapa de destilação 24, que não pode ser separado no processo de moagem a seco típico usando centrífugas. O teor de ácidos graxos livres, que é criado quando o óleo é mantido no fermentador durante aproximadamente 50 horas, reduz o valor do óleo. A centrífuga (de-óleo) somente remove menos do que 50% porque a proteína e o óleo fazem uma emulsão, que não pode ser satisfatoriamente separada.

[0010] O xarope e a massa úmida centrifugada, que têm mais do que 10% de óleo, podem ser misturados e a mistura pode ser vendida para confinamentos de gado de corte e leite como Destiladores de Grão Úmido com Solúvel (DWGS). Alternativamente, o xarope pode ser misturado com a massa úmida, em seguida a mistura de xarope concentrada pode ser secada em uma etapa de secagem 30 e vendido como Destiladores de Grão Seco com Solúvel (DDGS) para confinamentos de gado de corte e leite. Estes DDGS têm toda a proteína e 75% do óleo no milho. Porém o valor de DDGS é baixo devido ao percentual elevado de fibra, e em alguns casos o óleo é um obstáculo para a digestão animal.

[0011] Também com respeito a etapa de liquefação 16, Figura 2 é um fluxograma de vários processos de liquefação típicos que definem a etapa de liquefação 16 no processo de produção de etanol por moagem a seco 10. Novamente, a extremidade frontal do processo 10 começa com uma etapa de moagem 12 na qual os caroços de milho inteiros secos são passados através de moinhos de martelo para a moagem de farelo ou um pó fino. A etapa de moagem 12 é seguida pela etapa de liquefação 16, que sozinha inclui múltiplas etapas como será descrito a seguir.

[0012] Cada dos vários processos de liquefação geralmente começa com o farelo moído sendo misturado com cozimento, ou ao revés, água, que pode ser enviada da etapa de evaporação 28 (Figura 1), para criar uma suspensão no tanque de suspensão 32 no qual uma enzima comercial chamada alfa-amilase é tipicamente adicionada (não mostrado). O pH é ajustado aqui, como é conhecido na técnica, para cerca de 5,8 a 6 e a temperatura mantida entre cerca de 50°C a 105°C de modo a permitir que a atividade da enzima comece convertendo o amido insolúvel na suspensão para amido solúvel.

[0013] Após o tanque de suspensão 32, há normalmente três etapas do tanque de pré-conservação opcionais, identificadas na Figura 2 como os sistemas A, B, e C, que podem ser selecionados dependendo geralmente do tempo de conservação e da temperatura desejados da suspenção. Com o sistema A, a suspensão do tanque de suspensão 32 é submetida a uma etapa de cozimento por jato 34 na qual a suspensão é alimentada por um fogão a jato, aquecida a 120°C, mantida em um tubo U durante cerca de 5 a 30 minutos, em seguida encaminhada para um tanque flash. O fogão a jato cria uma força de cisalhamento que rompe os grânulos de amido para ajudar a enzima na reação com o amido dentro do grânulo. Com o sistema B, a suspensão é submetida a uma etapa do tanque de suspensão secundária 36 na qual o vapor é injetado diretamente para o tanque de suspensão secundário e a suspensão é mantida a uma temperatura de cerca de 90°C a 100°C durante cerca de 30 minutos a uma hora. Com o sistema C, a suspensão do tanque de suspensão 32 é submetida a um tanque de suspensão secundário - nenhuma etapa de vapor 38, na qual a suspensão do tanque de suspensão 32 é enviada para um tanque de suspensão secundário, sem qualquer injeção de vapor, e mantida a uma temperatura de cerca de 80°C a 90°C durante 1 a 2 horas. Por conseguinte, a suspensão de cada dos sistemas A, B, e C é encaminhada, em série, para o primeiro e o segundo tanques de conservação 40 e 42 durante um tempo de conservação total de cerca de 2 a 4 horas a temperaturas de cerca de 80°C a 90°C para completar a etapa de liquefação 16, que é então seguida pela etapa de sacarificação e fermentação 18, junto com o restante do processo 10 da Figura 1. Ao mesmo tempo em que dois tanques de conservação são mostrados aqui, deveria ser entendido que um tanque de conservação ou mais do que dois tanques de conservação podem ser utilizados.

[0014] Para aumentar a produção de álcool, e gerar renda adicional, por exemplo, de produções de óleo e/ou proteína no processo de moagem a seco típico, seria benéfico desenvolver um processo(s) para adicionalmente romper as partículas de grão e partículas de gérmen inicialmente moídas, que incluem principalmente amido, para liberar mais amido, óleo e/ou proteína dos mesmos. Tal processo poderia fornecer produção de álcool, óleo, e/ou proteína aumentada, e produzir fibra de pureza muito mais elevada (com menos proteína, amido e óleo), que pode ser usado como uma matéria-prima de alimento bruto parta a indústria de papel e celulósica para processos de álcool secundários.

[0015] Vários sistemas de moagem a seco tentaram aumentar a produções de álcool, por exemplo, focando-se no aspecto de moagem no processo de moagem a seco 10. Entretanto, tais sistemas são conhecidos por não terem produzido resultados muito bons. Por exemplo, com os sistemas de moagem no mercado de hoje, esses sistemas tendem a diminuir o tamanho em todas as partículas (fibra, gérmen, e grão) ao mesmo tempo e na mesma taxa. Os componentes de milho resultantes podem ser difíceis de separar, particularmente se todas as partículas, incluindo a fibra, são moídas para tamanhos muito pequenos, por exemplo, menores do que 300 micra. Ao mesmo tempo em que a produção de álcool pode melhorar com tamanhos de partícula menores, isto pode também produzir uma massa do decantador muito úmida e fluxo constante sujo, isto é, vinhaça fina suja. E este fluxo constante sujo pode criar incrustações e resultar em concentrações menores de xarope durante a etapa de evaporação 28. As concentrações menores de xarope e massas mais úmidas também produzem cargas mais secas aumentadas aumentando os custos da secagem de DDGS. Em contraste, se os componentes de milho resultantes são muito maiores no tamanho, por exemplo, maiores do que 1.000 micra, as partículas não irão converter de forma adequada para açúcar durante a etapa de liquefação 16 e a produção de álcool, por exemplo, diminuirá.

[0016] Tais sistemas convencionais também tendem a focar ou na moagem de toda a corrente ou de uma corrente parcialmente separada em uma forma de suspensão muito úmida, sem qualquer desidratação antes da moagem. Para a moagem de partículas sólidas, o alimento que é enviado para o moinho de moagem deve ser tão seco quanto possível para produzir resultados de moagem máximos. Os sistemas correntes também falharão ao remover partícula sólida fina antes de alimentar as partículas para o dispositivo de corte/moagem. Como tais, as partículas sólidas finas tornam-se partículas menores, isto é, muito pequenas, criando problemas na extremidade traseira do processo produzindo-se massas muito úmidas e excesso sujo, como descrito acima.

[0017] Desse modo seria benéfico fornecer um sistema e método de moagem melhorado para usinas de etanol de moagem a seco que podem melhorar as produções de álcool, óleo e/ou proteína, e gerar renda adicional a partir das produções de óleo e/ou proteína, por exemplo, ao mesmo tempo em que evitando e/ou superando as desvantagens supracitadas.

Sumário

[0018] A presente invenção se refere aos sistemas e métodos de moagem melhorados para usinas de etanol de moagem a seco para aumentar as produções de álcool e/ou subprodutos. Tal sistema e método de moagem melhorado para usinas de etanol de moagem a seco podem melhorar as produções de álcool, óleo e/ou proteína, e gerar renda adicional de produções de óleo e/ou proteína.

[0019] Em uma modalidade, um processo de produção de etanol por moagem a seco é fornecido, o qual inclui a moagem dos grãos de milho em partículas em seguida misturando as partículas de milho com um líquido para produzir uma suspensão incluindo óleo, proteína, amido, fibra, gérmen, e grão. Por conseguinte a suspensão é submetida a um método de moagem de extremidade, que inclui separar a suspensão em uma parte de sólidos, incluindo fibra, grão e gérmen, e uma parte líquida, incluindo óleo, proteína, e amido, em seguida moer a parte separada de sólidos para reduzir o tamanho do gérmen e grão e liberar o amido, óleo, e proteína ligados da parte de sólidos. O amido é convertido para açúcar, e o álcool é produzido de mesmo, em seguida recuperado. Além disso, a fibra pode ser separada e recuperada, e o óleo e a proteína podem ser separados e recuperados também.

[0020] Em outra modalidade, um processo de produção de etanol por moagem a seco é fornecido, o qual inclui a moagem dos grãos de milho em partículas de milho, em seguida a mistura das partículas de milho com um líquido para formar uma suspensão. Por conseguinte, uma quantidade do líquido é reduzida da suspensão para formar uma massa úmida em seguida a massa úmida é moída. O álcool, fibra, óleo e proteína podem ser separados e recuperados neste processo também.

[0021] Em ainda outra modalidade, um sistema para produção de etanol por moagem a seco é fornecido, o qual inclui um dispositivo de moagem, que mói os grãos de milho em partículas e um tanque de suspensão no qual as partículas de milho se misturam com um líquido para produzir uma suspensão incluindo óleo, proteína, amido, fibra, gérmen e grão. O sistema também inclui um primeiro dispositivo de desidratação, que separa a suspensão em uma parte de sólidos, incluindo fibra, grão, e gérmen, e uma parte de líquido, incluindo óleo, proteína e amido. Um dispositivo de redução de tamanho, que segue o primeiro dispositivo de desidratação, reduz o tamanho do gérmen e grão da parte de sólidos e libera o amido, óleo e proteína ligados da parte de sólidos. E pelo menos um tanque de conservação, que ajuda na conversão do amido para açúcar é fornecido. O sistema também inclui um fermentador para produzir álcool do açúcar e um alambique para recuperar o álcool bem como um segundo dispositivo de desidratação, que separa e recupera a fibra.

Breve Descrição dos Desenhos

[0022] Os desenhos acompanhantes, que estão incorporados em e constituem uma parte desta especificação, ilustram as modalidades da invenção e, com uma descrição detalhada das modalidades dadas abaixo, servem para explicar os princípios da invenção.

[0023] A FIG. 1 é um fluxograma de um processo de produção de etanol de moagem a seco típico;

[0024] A FIG. 2 é fluxograma de vários típicos processos de liquefação que definem a etapa de liquefação em um processo de produção de etanol por moagem a seco;

[0025] A FIG. 3 é um fluxograma mostrando um sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco com método de moagem de extremidade frontal de acordo com uma modalidade da invenção;

[0026] A FIG. 3A é um fluxograma simplificado do sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco da Figura 3;

[0027] As FIGS. 3B-3D são fluxogramas simplificados mostrando uma variação do sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco com o método de moagem de extremidade frontal da Figura 3 A de acordo com as modalidades da invenção;

[0028] A FIG. 4 é um fluxograma mostrando um sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco com o método de moagem de extremidade frontal de acordo com outra modalidade da invenção;

[0029] A FIG. 5 é um fluxograma mostrando um sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco com método de moagem de extremidade frontal de acordo com outra modalidade da invenção;

[0030] A FIG. 6 é um fluxograma mostrando um sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco com método de moagem de extremidade frontal de acordo com outra modalidade da invenção;

[0031] A FIG. 7 é um fluxograma mostrando um sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco com o método de moagem de extremidade frontal de acordo com outra modalidade da invenção;

[0032] A FIG. 7A é um fluxograma mostrando uma variação do sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco com o método de moagem de extremidade frontal da Figura 7 de acordo com uma modalidade da invenção;

[0033] A FIG. 7B é um fluxograma mostrando uma variação do sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco com o método de moagem de extremidade frontal da Figura 7A de acordo com uma modalidade da invenção;

[0034] A FIG. 8 é um fluxograma mostrando um sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco com o método de moagem de extremidade frontal de acordo com outra modalidade da invenção;

[0035] A FIG. 9 é um fluxograma mostrando um sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco com o método de moagem de extremidade frontal de acordo com outra modalidade da invenção;

[0036] A FIG. 9A é o fluxograma mostrando uma variação do sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco com o método de moagem de extremidade frontal da Figura 9 de acordo com outra modalidade da invenção; e

[0037] A FIG. 9B é o fluxograma mostrando uma variação do sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco com o método de moagem frontal da Figura 9A de acordo com outra modalidade desta invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades Específicas

[0038] Figuras 1 e 2 foram descritas acima e representam um fluxograma de um processo de produção de etanol de moagem a seco típico e vários processos de liquefação típicos que definem a etapa de liquefação em um processo de produção de etanol por moagem a seco, respectivamente.

[0039] Figuras 3-9B ilustram várias modalidades de um sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco com o método de moagem de extremidade frontal para melhorar as produções de álcool, óleo e/ou proteína, e para produzir uma fibra mais pura, mais desejável para produção de álcool secundária, por exemplo. Esses processos e sistemas estão descritos em detalhes aqui abaixo.

[0040] Primeiro, com referência à Figura 3, esta figura descreve um fluxograma de uma modalidade de um sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco com um método de moagem de extremidade frontal para melhorar as produções de álcool e/ou subproduto, por exemplo, produções de óleo e/ou proteína. Neste processo 100, o milho é primeiro submetido a uma etapa de moagem 102, que envolve o uso de um moinho de martelos, ou similares, para moer milho para tamanhos de partícula menores do que cerca de 0,28 centímetro (7/64 polegada) e permite a liberação de óleo do mesmo. Em um exemplo, o tamanho da tela para separar as partículas pode diminuir de cerca de 0,28 centímetro (7/64) a cerca de 0,24 centímetro (6/64 polegadas). Em outro exemplo, os tamanhos de partícula são de cerca de 50 micra a 3 mm. A moagem ajuda a romper as ligações entre a fibra, proteína, amido, e gérmen.

[0041] Em seguida, a farinha de milho moído é misturada com água, referida como água de cozimento, no tanque de suspensão 104 para criar uma suspensão e começar a liquefação. Uma enzima(s), tal como alfa amilase, opcionalmente pode ser adicionada ao tanque de suspensão 104. A suspensão pode ser aquecida no tanque de suspensão 104 a cerca de 65,56oC (150°F) a cerca de 93,33oC (200°F) durante cerca de 30 minutos a cerca de 120 minutos. A corrente do tanque de suspensão 104 contém cerca de 1 lb/bu de óleo livre e cerca de 1,5 lb/bu de gérmen (tamanho de partícula varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm), 1,8 lb/bu de grão (tamanho de partícula varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm), e 4,2 lb/bu de fibra (tamanho de partícula varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm).

[0042] O alimento do tanque de suspensão 104 é em seguida submetido a uma etapa de separação de líquido/sólido 106, que define o início do método de moagem de extremidade frontal. Ao mesmo tempo em que o método de moagem de extremidade frontal começa após o tanque de suspensão 104 na Figura 3, deve ser entendido que ele pode estar situado em qualquer local ao longo do processo de liquefação, incluindo a partir do tanque de suspensão 104 até a etapa de fermentação 11 1. A etapa de separação de líquido/sólido 106 separa uma solução geralmente liquefeita (cerca de 60-80% em volume), que inclui óleo livre, proteína, e sólidos finos (que não necessitam de moagem), de massa pesada de sólidos (cerca de 20-40% em volume), que inclui a fibra, grão e gérmen mais pesados, que pode incluir óleo, proteína, e/ou amido ligados. A etapa de separação de líquido/sólido 106 usa o equipamento de desidratação, por exemplo, uma tela de pá, uma tela de vibração, centrífuga de decantador da tela ou centrífuga de tela cônica, uma tela de pressão, um pré-concentrador, e similares, para realizar a separação dos sólidos da parte líquida. Os sólidos finos não são maiores do que 200 micra. Em outro exemplo, os sólidos finos não são maiores do que 500 micra, que é geralmente dependente das aberturas de tamanho de tela usadas no dispositivo de separação de líquido/sólido.

[0043] Em um exemplo, o equipamento de desidratação é uma tela de pá, que inclui uma tela de cilindro estacionário com uma pá de alta velocidade com ancinho. Várias pás na tela de pá podem estar na faixa de 1 pá por 10,16 a 20,32 centímetros (4 a 8 polegadas) de diâmetro de tela. Em outro exemplo, o equipamento de desidratação é um pré- concentrador, que inclui uma tela de cilindro estacionário com uma tela transportadora de baixa velocidade. O pitch do transportador no pré- concentrador pode ser cerca de 1/6 a 1/2 do diâmetro de tela. Várias pás na tela de pá e no pitch transportador no pré-concentrador podem ser modificadas dependendo da quantidade de sólidos no alimento. A lacuna entre a tela de pá e a pá pode variar de cerca de 0,1 a 0,51 centímetro (0,04 a 0,2 polegada). Uma lacuna menor produz uma massa mais seca com fibra mais pura e de capacidade mais elevada, porém, perde mais fibra ao filtrar. Uma lacuna maior produz uma massa mais úmida com líquido mais puro e de capacidade menor (sólido menos insolúvel). A velocidade da pá pode variar de 400 a 1.200 RPM. Em outro exemplo, a velocidade da pá pode variar de 800 a 900 RPM. Uma velocidade mais elevada fornece maior capacidade, porém, consome mais energia. Um tipo adequado de tela de pá é a tela de pá FQ-PS32, que está disponível a partir de Fluid-Quip, Inc. de Springfield, Ohio.

[0044] A tela para o equipamento de desidratação pode incluir um tipo de fio de cunha com abertura em ranhura, ou uma tela de placa fina, de furo redondo. A tela de furo redondo pode ajudar a prevenir a fibra fina longa de passar através da tela melhor do que a abertura em ranhura de fio de cunha, porém, a capacidade do furo redondo é menor, de modo que mais equipamento possa ser requerido se usar as telas de furo redondo. O tamanho das aberturas da tela pode variar de cerca de 45 micra a 500 micra. Em outro exemplo, as aberturas da tela podem variar de 100 a 300 micra. Em ainda outro exemplo, as aberturas da tela podem variar de 200 a 250 micra. As aberturas menores da tela tendem a aumentar a produção de proteína/óleo/álcool com custo operacional e equipamento mais elevado, ao passo que aberturas maiores da tela tendem a reduzir a produção de proteína/óleo/álcool com custo operacional e equipamento menor.

[0045] A nova solução de amido liquefeita separada pode ser submetida a uma etapa de separação de óleo opcional 108, que pode usar qualquer tipo de separador de óleo, tal como uma centrífuga de lama, decantador de três fases, decantador de disco, centrífuga de disco de três fases, e similares, para separar o óleo da solução de amido liquefeita aproveitando as diferenças de densidade. Em particular, a solução de amido liquefeita é usada como líquido de meio pesado para flutuar a partícula de óleo/emulsão/gérmen fino. A solução de amido liquefeita tem densidades de cerca de 1,1 a 1,2 gramas/cc e 0,9 a 0,92 gramas/cc para óleo e 1 a 1,05 gramas/cc para gérmen.

[0046] Pode haver três fases descarregadas da etapa de separação de óleo 108. A primeira é uma fase leve, que inclui óleo ou uma camada de óleo/emulsão. A segunda é uma fase pesada, que inclui a solução de amido liquefeita, possivelmente com algumas partículas de gérmen pequenas. A terceira fase é a fase sólida, que contém a fibra fina, partícula de grão, e amido. A fase sólida e fase pesada de subfluxo podem ser combinadas como é ilustrado na Figura 3; de outro modo, elas podem continuar separadas e serem enviadas para diferentes locais para aperfeiçoar os resultados.

[0047] A camada de óleo/emulsão/gérmen fino e pode ser encaminhada para uma etapa de polimento de óleo 109 ao passo que a camada pode ser submetida à centrifugação, incluindo um decantador de três fases, centrífuga de disco de três fases, ou similares para separar o óleo puro da emulsão e partícula de gérmen fino. A partir da etapa de polimento de óleo 109, a emulsão e partícula de gérmen fino podem ser descarregadas como uma fase pesada e opcionalmente submetidas a uma etapa de extração de solvente 110 para recuperar óleo adicional, ou voltaram a se juntar com a fase pesada/solução de amido combinada da etapa de separação de óleo 108. Na etapa de polimento de óleo 109, álcool, tal como 200 álcool resistente de uma torre de destilação da etapa de destilação 118, pode ser adicionado à emulsão e partículas de gérmen fino de modo a quebrar a emulsão e extrair óleo da partícula de gérmen fino, que normalmente é menor do que 100 micra. As partículas de gérmen fino restantes são enviadas para a etapa de fermentação 111, como indicado.

[0048] O óleo que é recuperado na etapa 110 tem uma qualidade muito mais desejável em termos de cor e teor de ácido graxo livre (menos do que 7% e, em outro exemplo, menos do que 5%) quando comparado com o óleo que é recuperado a jusante, particularmente óleo recuperado após a fermentação 111. Em particular, a cor do óleo recuperado de pré-fermentação é mais clara e menor em teor de ácido graxo livre. A produção de óleo na etapa 108 pode alcançar cerca de 0,9 lb/bu ao passo que a recuperação de óleo corrente das correntes do evaporador alcança a média abaixo de 0,5 lb/bu. Com a etapa de polimento de óleo 109 e etapa de extração de solvente 110, a produção de óleo pode aumentar tão elevada quanto 1,4 lb/bu.

[0049] Retornando agora à etapa de separação de líquido/sólido 106, a massa úmida ou partes de sólido desidratado da corrente na etapa de separação de líquido/sólido 106 (cerca de 60 a 65% de água) continua ao longo do método de moagem de extremidade frontal e é em seguida submetida a uma etapa de moagem desidratada 112, ao passo que os sólidos, particularmente o gérmen e o grão, são reduzidos no tamanho através do equipamento de redução de tamanho. O equipamento de redução de tamanho pode incluir um moinho de martelos, um moinho de pino ou impacto, e um moinho de moagem, e similares. Em um exemplo, o equipamento de redução de tamanho é um moinho de pino ou moinho de moagem. Esta etapa de moagem desidratada 112 é pretendida quebrar as partículas de gérmen e grão e as ligações entre fibra e amido, bem como óleo e proteína, sem cortar a fibra muito fina, desse modo desse modo produzindo separação mais acentuada entre a fibra e a proteína/amido/óleo.

[0050] Em uma forma desidratada, as partículas de gérmen e grão são capazes de se separar mais facilmente do que a fibra como um resultado do aumento da ação de fricção na qual fibra menos fina é criada, porém, o gérmen e o grão são mais completamente moídos. Isto resulta em um tamanho de partícula relativamente não uniforme entre os sólidos moídos. Por exemplo, as partículas de gérmen e grão podem ser moídas para um tamanho de partícula entre cerca de 300 a 800 micra, ao passo que uma maioria da fibra permanece dentro d euma faixa de tamanho de partícula de 500 a 2000 micra. Em um exemplo, mais do que 75% da fibra permanece em uma faixa de tamanho de partícula de 500 a 2000 micra. Em outro exemplo, não mais do que 80% em peso das partículas totais após a etapa de moagem desidratada 112 tem um tamanho de partícula menor do que 800 micra. Em outro exemplo, não mais do que 75% em peso das partículas totais após a etapa de moagem desidratada 112 tem um tamanho de partícula menor do que 800 micra. Em ainda outro exemplo, não mais do que 65% em peso das partículas totais após a etapa de moagem desidratada 112 tem um tamanho de partícula menor do que 800 micra. Em outro exemplo, cerca de 30% a cerca de 50% em peso das partículas totais após a etapa de moagem desidratada 112 tem um tamanho de partícula de cerca de 100 micra a cerca de 800 micra. Em ainda outro exemplo, cerca de 40% a cerca de 50% em peso das partículas totais após a etapa de moagem desidratada 112 tem um tamanho de partícula de cerca de 100 micra a cerca de 800 micra. Em ainda outro exemplo, não mais do que 50% em peso das partículas totais após a etapa de moagem desidratada 112 tem um tamanho de partícula de cerca de 100 micra a cerca de 800 micra. O % de proteína nas partículas sólidas que são maiores do que 300 micra é cerca de 29,5%. Após a moagem e se as técnicas de lavagem forem utilizadas, o % de proteína na fibra poderá diminuir de cerca de 29,5% a cerca de 21,1%. O % de óleo na fibra pode diminuir de cerca de 9,6% a cerca de 6,4%, e o % de amido na fibra pode diminuir de cerca de 5,5% a cerca de 3%.

[0051] Se um moinho de moagem for utilizado para a redução do tamanho de partícula na etapa de moagem desidratada 112, o desígnio das placas de grão (não mostradas) para o moinho de moagem pode ser variado para realizar a moagem do gérmen e grão, ao mesmo tempo em que tendendo a evitar a moagem da fibra. Historicamente, as placas de grão, que são de modo geralmente oposto, tipicamente definem um grupo de cerca de 6 segmentos da placa de moagem que forma um anel anular quando combinado junto e preso à superfície de um disco de moagem. Cada segmento da placa de moagem e, consequentemente a placa de moagem propriamente dita, contém desenhos de “dentes” colocados em fileiras de anéis anulares ou barras de várias larguras que se estendem do diâmetro interno para o diâmetro externo da placa de moagem. Com as placas de moagem com desenho tipo barra, a largura e a profundidade podem ser variadas para fornecer moagem mais eficaz do gérmen e grão, ao mesmo tempo em que tendendo a evitar a fibra. Em um exemplo, a barra é de 50,8 centímetros (20 polegadas) de comprimento. Diferentes combinações, números, e formas e tamanhos de desenhos de “dente” ou barra podem ser fornecidas para mais eficazmente moer o gérmen e o grão, ao mesmo tempo em que tendendo a evitar a fibra. Além disso, a lacuna entre as placas de moagem, bem como as RPMs podem ser ajustadas para a eficiência de energia e desempenho desejado. Em um exemplo, a lacuna pode ser de 0,03 a 0,76 centímetros (0,01 a 0,3 polegadas). Em outro exemplo, a lacuna da placa é cerca de 0,05 a 0,38 centímetros (0,020 a 0,15 polegadas). Além disso, em um exemplo, a RPM pode ser de 900 a 3000 para uma ou mais placas de moagem. Em outro exemplo, a RPM é cerca de 1800.

[0052] A placa de moagem pode ser composta de ferro branco, que tem resistência à abrasão elevada com aproximadamente 25% de teor de cromo para aumentar a resistência à corrosão, porém, pode ser formada de qualquer metal ou liga adequados, plástico, compósito e similares. Também o tamanho do dente (largura, altura e comprimento), forma do dente, distância entre os dentes, e número de dentes em cada fileira podem variar para realizar a moagem de gérmen e grão desejável, ao mesmo tempo em que tendendo a evitar a moagem da fibra.

[0053] Um tipo de moinho de moagem tendo um tipo adequado de placa de moagem é o moinho de moagem FQ-136, que está disponibilizado por Fluid-Quip, Inc. de Springfield, Ohio. Este tipo de moinho de moagem tem um disco estacionário de 91,44 centímetros (36” polegadas) de diâmetro e um disco giratório de 91,44 centímetros (36” polegadas) de diâmetro. Os segmentos da placa de moagem definindo a placa de moagem são instalados em cada disco, e a lacuna entre os dois discos pode ser variada para produzir um resultado de moagem eficaz. Os moinhos de moagem podem ser feitos com discos de diâmetro maior ou menor. O moinho de moagem FQ-152 também disponibilizado por Fluid-Quip, Inc. de Springfield, Ohio, tem discos de 132,08 centímetros (52 polegadas) de diâmetro. Os discos de diâmetro maior podem fornecer velocidade tangencial mais elevada na borda externa dos discos quando comparados com os discos menores, que podem fornecer maior efeito de impacto e cisalhamento e moagem se executados nas mesmas velocidades giratórias. Os moinhos de moagem também podem ser feitos com dois discos giratórios, que podem variar no diâmetro. Neste caso, os discos giram em direções opostas, produzindo uma velocidade líquida de disco para disco eficaz duas vezes daquela de um único disco giratório. A velocidade aumentada aumentará o número de cruzamentos de dente ou barra que efetuará o efeito de impacto e/ou cisalhamento no meio passando através do moinho de moagem.

[0054] Se um moinho de pino/impacto é usado para a redução do tamanho de partícula, diferentes tipos e tamanhos de pino, por exemplo, redondo, triangular, hexagonal, e similares, podem ser usados dependendo dos requerimentos de operação para aperfeiçoar a etapa de moagem desidratada 112. Em um exemplo, os tamanhos de pino podem incluir pinos redondos, que podem ser aproximadamente 6,67 centímetros (21/8 polegadas) na altura e 4,76 centímetros (15/8 polegadas) no diâmetro. Além disso, a RPM para o moinho de pino/impacto pode ser de 2000 a 3000. Os pinos podem ser feitos de aço inoxidável ou outro metal resistente à corrosão adequado ou liga de metal, plástico, compósito e similares. Um tipo adequado de moinho de pino/impacto, que usa uma força de impacto para ajudar a quebrar o gérmen e grão, ao mesmo tempo em que tendendo a evitar a moagem da fibra, é o FQ-IM40, que está disponibilizado por Fluid-Quip, Inc. de Springfield, Ohio.

[0055] Após a moagem, que sozinha define o final do método de moagem de extremidade frontal, os sólidos podem ser misturados com a solução de amido liquefeita ou da etapa de separação de óleo opcional 108 ou da etapa de separação de líquido/sólido 106, como mostrado, para formar uma suspensão pesada em seguida submetida a um dos três sistemas de tanque de pré-conservação opcionais na etapa do tanque de pré-conservação 113, isto é, geralmente um dos sistemas A, B, e C da Figura 2. Além disso, se a emulsão e a partícula de gérmen fino da etapa de polimento de óleo 109 não são opcionalmente submetidas à etapa de extração de solvente 110, o subfluxo (principalmente amido liquefeito) se une com a solução de subfluxo da etapa de separação de óleo 108, que é unida com os sólidos da etapa de moagem desidratada 112 para formar a suspensão pesada, e enviada para a etapa do tanque de pré-conservação 113.

[0056] Na etapa de tanque de pré-conservação 113 e como geralmente descrito acima com respeito a Figura 2, a suspensão pesada pode ser submetida ao sistema A ou a um fogão a jato pressurizado e aquecida a cerca de 101°C a cerca de 130°C durante cerca de 3 a 30 minutos sob uma pressão de cerca de 20 psi a cerca de 150 psi, mantida em um tubo U durante cerca de 5 a 15 minutos, em seguida encaminhada para um tanque flash e mantida a uma temperatura acima de 95°C durante cerca de 3 a 30 minutos para ajudar a solubilizar o amido. Alternativamente, a suspensão pesada pode ser submetida ao sistema B ou alimentada para um tanque de suspensão secundário ao passo que o vapor é injetado diretamente ao tanque de suspensão secundário e a suspensão é mantida a uma temperatura de cerca de 95°C durante cerca de 60 a 120 minutos. Alternativamente, a suspensão pesada também pode ser submetida ao sistema C ou alimentada para um tanque de suspensão secundário, sem a injeção de vapor, e mantida a uma temperatura de cerca de 60°C a 85°C durante 1 a 4 horas.

[0057] Por conseguinte, a suspensão da etapa do tanque de pré- conservação 113 é encaminhada, é séries, para o primeiro de segundo tanques de conservação 114 e 115 durante um tempo de conservação total de cerca de 2 a 4 horas a temperaturas e cerca de 60°C a 85°C para também solubilizar o componente de amido na corrente de suspensão e liquefação completa antes de enviar para a etapa de fermentação 111. Ao mesmo tempo em que dois tanques de conservação são mostrados aqui, deve ser entendido que um tanque de conservação ou mais do que dois tanques de conservação podem ser utilizados.

[0058] Várias enzimas (e tipos das mesmas) tais como amilase ou glicoamilase, fúngica, celulose, celobiose, protease, e similares podem ser opcionalmente adicionadas durante e/ou após a etapa de moagem desidratada 112, etapa do tanque de pré-conservação 113, ou os tanques de conservação 114 e 115 para realçar a separação dos componentes, tal como para ajudar a quebrar as ligações entre proteína, amido e fibra.

[0059] Após o segundo tanque de conservação 115, a corrente da etapa de extração de solvente opcional 110 pode ser unida com a solução de suspensão liquefeita e enviada para a etapa de fermentação 111 ao passo que a fermentação ocorre.

[0060] Quando comparado com os processes de moagem a seco correntes, o método de moagem de extremidade frontal, que inclui a etapa de separação de líquido/sólido 106 e a etapa de moagem desidratada 112, produz uma conversão de amido mais completa. Além disso, um aumento de cerca de 1,0 % de produção de álcool, cerca de 0,05 lb/bu de produção de óleo, e 0,3 lb/bu de produção de proteína pode ser realizado.

[0061] A solução de amido liquefeita na etapa de fermentação 111, que agora inclui a fibra, partículas reduzidas de gérmen e grão, bem como a proteína e óleo, é submetida à fermentação para converter o açúcar para álcool, seguido por uma etapa de destilação 118, que recupera o álcool. Na etapa de destilação 118, a solução fermentada (normalmente referida aqui como “cerveja”) é separada da vinhaça total, que inclui fibra, proteína, óleo, e partículas de gérmen e grão, para produzir o álcool. A produção de álcool é cerca de 2,78 gal/bu, que é um aumento de cerca de 1% acima das produções convencionais, devido a pelo menos em parte à etapa de moagem desidratada 112 ao passo que o amido na partícula de grão e gérmen é liberado e eventualmente convertido para açúcar para produzir mais álcool.

[0062] Com referência contínua a Figura 3, a extremidade traseira do processo 100, que sozinha é opcional na medida em que um processo típico de extremidade traseira pode ser utilizado aqui, pode incluir uma etapa de separação de vinhaça total 120 ao passo que o equipamento de desidratação, por exemplo, uma tela de pá, tela de vibração, centrífuga de filtração, tela de pressão, decantador de bacia de tela e similares, é usado para realizar a separação dos sólidos insolúveis ou “vinhaça total”, que inclui fibra, da parte de “vinhaça fina” líquida. As aberturas da tela podem variar no tamanho aqui de cerca de 45 a 400 micra, dependendo da pureza da fibra e proteína desejada aqui. Em um exemplo, a tela do equipamento de desidratação tem aberturas de um tamanho de cerca de 75 a 800 micra. E, em outro exemplo, o tamanho das aberturas varia de cerca de 150 a 500 micra.

[0063] A vinhaça fina da etapa de separação de vinhaça total 120 pode ser enviada para uma etapa de recuperação de proteína 122, que usa, por exemplo, um decantador, uma centrífuga com bico, ou um decantador de disco para recuperar a proteína e gérmen fino (glúten de milho bem como levedura gasta). Esses componentes recuperados são enviados para uma etapa de secagem 124, que utiliza um secador, tal como um secador giratório ou de anel, para produzir uma mistura de glúten/gérmen (farelo de proteína).

[0064] Os sólidos insolúveis (vinhaça total), ou a parte da fibra de massa úmida, da etapa de separação de vinhaça total 120 é enviado para uma etapa de lavagem e desidratação 126, que utiliza um dispositivo de filtração, tal como uma centrífuga de fibra, para separar os diferentes tipos de fibra dependendo de uma tela(s) tendo aberturas de diferentes tamanhos. Um dispositivo de filtração exemplar para a etapa de lavagem e desidratação de massa úmida 126 é mostrdo e descrito na Publicação do Pedido de Patente dos Estados Unidos de Lee No. 2010/0012596, os teores da qual estão incorporados aqui por referência. As aberturas da tela para a centrífuga de fibra normalmente serão de cerca de 500 micra para capturar as quantidades de tip cap, pericarpo, bem como fibra fina, porém, pode variar de cerca de 400 micra a cerca de 1500 micra. O líquido residual da centrífuga pode juntar-se de novo com a vinhaça fina antes da etapa de recuperação de proteína 122. A fibra centrifugada contém menos do que 3% de amido quando comparada com a fibra de moinho seco normal, que tem 4 a 6% de amido na fibra. O % de proteína na fibra também diminui de um convencional de 29% para 21% e o % de óleo diminui de um convencional de 9% para cerca de 6%.

[0065] A corrente de superfluxo da etapa de recuperação de proteína 122 pode se mover para uma etapa de recuperação de proteína fina 130, que usa, por exemplo, um clarificador seguido por um decantador de alta velocidade ou decantador de disco, e similares, para separar a parte líquida da corrente, que inclui óleo, dos componentes mais pesados restantes, incluindo a proteína residual. A proteína centrifugada em seguida é enviada para a etapa de secagem 124, junto com a proteína recuperada da etapa de recuperação de proteína 122, para produzir a mistura de glúten/gérmen (farelo de proteína), que tem cerca de 50% de proteína. A produção de proteína total do processo é mais do que 4 lb./bu.

[0066] O superfluxo líquido da etapa de recuperação de proteína fina 130 se move para os evaporadores em uma etapa de evaporação 136 de modo a separar qualquer óleo dele por ebulição fora da umidade, deixando um xarope espesso. O xarope concentrado elevado (mais do que 60% de DS) pode ser usado, entre outras coisas, como (a) nutrição para a produção de álcool secundário, (b) matéria-prima de alimento para animal, (c) alimento para planta, (d) e/ou digestão anaeróbica para produzir biogás. A suspensão concentrada opcionalmente pode ser enviada para uma centrífuga, por exemplo, para separar o óleo do xarope. O óleo pode ser vendido como um produto de valor elevado separado.

[0067] O xarope pode ser misturado com a massa úmida centrifugada da etapa de lavagem e desidratação 126, e a mistura pode ser vendida para confinamentos de bovinos de corte e leite como Destiladores de Grão Úmido com Solúvel (DWGS). A mistura de massa úmida e xarope concentrado também opcionalmente pode ser secada em uma etapa de secagem 140 e vendida como Destiladores de Grão Seco com Solúvel (DDGS) para confinamentos de gado de corte e leite. Este DDGS tem menos do que 25% de proteína e 8% de óleo.

[0068] Com referência agora a Figura 3A, esta figura descreve um fluxograma simplificado do sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco 100 da Figura 3, e particularmente o método de moagem de extremidade frontal, que inclui em sua forma mais simples a etapa de separação de líquido/sólido 106 e a etapa de moagem desidratada 112. Como descrito em detalhes abaixo, mais do que uma etapa de separação de líquido/sólido 106 e etapa de moagem desidratada 112 pode ser utilizada aqui, por exemplo, para produção de álcool, óleo, proteína, e/ou fibra, com pureza e/ou produções desejáveis.

[0069] Com referência contínua à Figura 3A, pra realizar a produção desejável de álcool, óleo, proteína, e/ou fibra, o milho primeiro é moído para tamanhos de partícula menores do que cerca de 0,28 centímetro (7/64 polegadas). A moagem ajuda a quebrar as ligações entre a fibra, proteína, amido, e gérmen e permite a liberação de óleo do milho. A farinha de milho moído é misturada com água de cozimento no tanque de suspensão 104 para criar uma suspensão e começar a liquefação. Uma enzima(s), tal como alfa amilase, opcionalmente pode ser adicionada ao tanque de suspensão 104 para ajudar a converter o amido insolúvel na suspensão para amido solúvel. A corrente do tanque de suspensão 104, que contém, por exemplo, açúcares, proteína, óleo, partícula de gérmen (tamanho de partícula varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm), grão (tamanho de partícula varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm), e fibra (tamanho de partícula varia de cerca de 50 micra a cerca de 3 mm), é encaminhada para a etapa de separação de líquido/sólido 106. A etapa de separação de líquido/sólido 106, que novamente define o início do método de moagem de extremidade frontal, separa uma solução geralmente liquefeita (cerca de 60-80% em volume), que inclui óleo, proteína, e sólidos finos (que não necessitam de moagem), de massa de sólidos pesados (cerca de 20 a 40% em volume), que inclui fibra, grão, e gérmen mais pesados. O óleo na parte líquida opcionalmente pode ser submetido a uma etapa de separação de óleo de extremidade frontal 108 para recuperar o óleo livre na corrente.

[0070] A parte de sólido desidratada da corrente (cerca de 60 a 65% de água) é submetida à etapa de moagem desidratada 112, que define a extremidade do método de moagem da extremidade frontal. Aqui, os sólidos, particularmente o gérmen e grão, são reduzidos no tamanho através do equipamento de redução de tamanho, que quebra as partículas de gérmen e grão e as ligações entre a fibra e o amido, bem como óleo e proteína, sem cortar a fibra muito fina, desse modo determinando separação mais aguda entre a fibra e proteína/amido/óleo. As partículas de gérmen e grão são moídas para um tamanho de partícula entre cerca de 300 a 800 micra, ao passo que uma maioria da fibra permanece em uma faixa de tamanho de partícula de 500 a 2000 micra. Várias enzimas (e tipos das mesmas) tais como amilase ou glicoamilase, fúngicas, celulose, celobiose, protease, e similares podem ser opcionalmente adicionadas para realçar a separação de componentes, tal como para ajudar na quebra das ligações entre a proteína, amido e fibra. A suspensão pesada da etapa de moagem desidratada 112 é submetida a etapa do tanque de pré- conservação 113, seguida pelo primeiro e segundo tanques de conservação 114 e 115 para também solubilizar o componente de amido na corrente de suspensão e liquefação completa antes de enviar para a etapa de fermentação 111. Por conseguinte, o álcool e opcionalmente a fibra, óleo, e/ou proteína são recuperados do processo 100.

[0071] Com referência agora às Figuras 3B-3D, essas figuras descrevem um fluxograma simplificado mostrando variações do sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco com método de moagem de extremidade frontal da Figura 3A de acordo com as modalidades da invenção. Em particular, cada das Figuras 3B-3D geralmente descreve locais opcionais da água de cozimento inicial e adição de enzima opcional, bem como a incorporação de etapas de separação de sólido/líquido opcionais adicionais 302, 402 e etapas de moagem desidratada 502, 702. Junto com as etapas de separação de sólido/líquido opcionais adicionais 302, 402, a recuperação de óleo opcionalmente pode ser implementada seguindo as etapas de separação de sólido/líquido adicionais 302, 402. E a Figura 3D, descreve a recuperação de fibra da extremidade frontal opcional. Esses processos simplificados com suas etapas opcionais adicionais são descritos em maiores detalhes abaixo, e podem ser utilizados para a recuperação de álcool, óleo, proteína, e/ou fibra, com pureza e/ou produções desejáveis.

[0072] Com referência agora a Figura 4, esta figura descreve um fluxograma de um sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco 200 com o método de moagem de extremidade frontal de acordo com outra modalidade da invenção para melhorar as produções de álcool e/ou subproduto, por exemplo, produções de óleo e/ou proteína. De certa forma, este processo 200 é uma variação do processo de produção de etanol por moagem a seco 100 com o método de moagem de extremidade frontal da Figura 3. Aqui, na Figura 4, o método de moagem de extremidade frontal, que inclui a etapa de separação de líquido/sólido 106 e a etapa de moagem desidratada 112, está situado após o segundo tanque de conservação 1 15 e antes da etapa de fermentação 111, como um modo para aumentar a recuperação de óleo, em vez de após o tanque de suspensão 104. Como um resultado, o alimento que é enviado para a etapa de separação de óleo 108 tem uma viscosidade menor e um Brix mais elevado, que é entendido para tornar a recuperação de óleo mais eficiente. Em contraste, o processo 100 da Figura 3 é entendido aumentar a produção de álcool permitindo-se uma liberação maior de amido.

[0073] Devido ao local do método de moagem de extremidade frontal, como mostrado na Figura 4, o alimento do tanque de suspensão 104 é enviado diretamente para a etapa de tanque de pré-conservação 113 (ao invés da etapa de separação de líquido/sólido 106 como mostrado na Figura 3), ao passo que a suspensão é submetida a um dos sistemas A, B ou C, como descrito acima. Por conseguinte, a suspensão é enviada para o primeiro e segundo tanques de conservação 114 e 115 para também solubilizar o componente de amido na corrente da suspensão.

[0074] A corrente da suspensão do segundo tanque de conservação 115 é em seguida submetida à etapa de separação de líquido/sólido 106, que define o início do método de moagem de extremidade frontal. A etapa de separação de líquido/sólido 106 novamente separa a solução liquefeita (cerca de 65-85% em volume), que inclui óleo, proteína, e sólidos finos (que não necessitam de moagem), da massa de sólidos pesados (cerca de 15 a 35% em volume), que inclui a fibra mais pesada, grão e gérmen. A solução de amido liquefeita agora separada pode se mover para a etapa de separação de óleo opcional 108, para separar óleo da solução de amido liquefeita aproveitando-se as diferenças de densidade, e uma camada de óleo/emulsão/gérmen pode ser também encaminhada para a etapa de polimento de óleo 109.

[0075] A parte desidratada de sólidos da corrente na etapa de separação de líquido/sólido 106 (cerca de 60 a 65% de água) continua ao longo do método de moagem de extremidade frontal e é em seguida submetida à etapa de moagem desidratada 112, ao passo que os sólidos, particularmente o gérmen e o grão, são reduzidos no tamanho através do equipamento de redução de tamanho. Após a moagem, que define o final do método de moagem de extremidade frontal, os sólidos são misturados com a solução de amido liquefeita ou da etapa de separação de óleo opcional 108 ou da etapa de separação de líquido/sólido 106 para formar uma suspensão pesada e submetida à etapa de fermentação 111. Também, se a emulsão e partícula de gérmen fino da etapa de polimento de óleo 109 não são opcionalmente submetidas à etapa de extração de solvente 110, o subfluxo (principalmente amido liquefeito) é unido com a solução de subfluxo da etapa de separação de óleo 108, que é unida com os sólidos da etapa de moagem desidratada 112 para formar a suspensão pesada, e enviado para a etapa de fermentação 111. O resto do processo de produção de etanol por moagem a seco 200 é geralmente o mesmo como aquele da Figura 3.

[0076] Ao mesmo tempo em que não pretendendo ser limitante, também deve ser entendido que o método de moagem de extremidade frontal também pode ser utilizado entre a etapa de tanque de pré- conservação 113 e o primeiro tanque de conservação 1 14, ou o primeiro tanque de conservação 114 e o segundo tanque de conservação 115, e similares, por exemplo.

[0077] Com referência agora a Figura 5, esta figura descreve um fluxograma de um sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco 300 com o método de moagem de extremidade frontal de acordo com outra modalidade da invenção para melhorar as produções de álcool e/ou subproduto, por exemplo, produções de óleo e/ou proteína. Até certo ponto, este processo 300 é uma variação do processo de produção de etanol por moagem a seco 100 com o método de moagem de extremidade frontal da Figura 3. Neste processo 300, na extremidade frontal, quando comparado com o processo 100 da Figura 3, há uma etapa de separação de líquido/sólido adicional 302, que está situada entre a etapa de tanque de pré-conservação 113 e o primeiro tanque de conservação 114 e é considerada como uma adição ao método de moagem de extremidade frontal. Em um esforço para maximizar a produção de álcool, proteína, e/ou óleo, a lavagem contracorrente também que é configurada neste processo 300 onde filtrado, que inclui o amido liquefeito mais sólidos de tamanho médio, é removida da corrente de suspensão na segunda etapa de separação de líquido/sólido 302. Este filtrado é reciclado novamente para misturar com o farelo de milho moído exatamente antes do tanque de suspensão 104 criar uma suspensão e começar a liquefação, e substitui a água de cozimento inicial que é usada na modalidade mostrada na Figura 3. Como tal, a água de cozimento agora é inicialmente adicionada após a etapa de moagem desidratada 112, quando comparado com exatamente após a etapa de moagem 102, no processo 300 da Figura 5. Esta configuração de lavagem contracorrente permite que o amido liquefeito adicional e sólidos de tamanho médio sejam reciclados de volta para a etapa de moagem desidratada 112 uma ou mais vezes, sem a necessidade de equipamento de moagem desidratada adicional. O amido liquefeito reciclado revisita a primeira etapa de separação de líquido/sólido 106 ao passo que pode ser separado percorrendo-se através da tela, em seguida pode ser enviado para o primeiro tanque de conservação 114.

[0078] Com referência contínua agora a Figura 5, o alimento do tanque de suspensão 104 é submetido à primeira etapa de separação de líquido/sólido 106, que define o início do método de moagem de extremidade frontal. A etapa de separação de líquido/sólido 106 novamente separa a solução liquefeita (cerca de 60-80% em volume), que inclui óleo, proteína, e sólidos finos (que não necessitam de moagem), da massa de sólidos pesados (cerca de 20 a 40% em volume), que inclui a fibra mais pesada, grão e gérmen. A solução de amido liquefeita agora separada pode se mover para a etapa de separação de óleo opcional 108, para separar óleo da solução de amido liquefeita aproveitando-se as diferenças de densidade, e em seguida a camada de óleo/emulsão/gérmen pode ser também encaminhada para a etapa de polimento de óleo 109.

[0079] A parte de sólidos desidratados da corrente na etapa de separação de líquido/sólido 106 (cerca de 60 a 65% de água) continua ao longo do método de moagem de extremidade frontal e é em seguida submetido à etapa de moagem desidratada 112, ao passo que os sólidos, particularmente o gérmen e o grão, são reduzidos no tamanho através do equipamento de redução de tamanho. Após a moagem, os sólidos são misturados com a água de cozimento para formar uma suspensão pesada e submetidos a um dos três sistemas de tanque de pré-conservação opcionais na etapa do tanque de pré-conservação 113, isto é, geralmente um dos sistemas A, B, e C da Figura 2. A adição de água de cozimento após a etapa de moagem desidratada 112 ajuda com a lavagem e separação de amido, óleo, e sólidos de tamanho médio liquefeitos.

[0080] A suspensão da etapa do tanque de pré-conservação 113 em seguida é encaminhada para a segunda etapa de separação de líquido/sólido 302. E como no caso da primeira etapa de separação de líquido/sólido 106, a segunda etapa de separação de líquido/sólido 302 usa equipamento de desidratação, por exemplo, uma tela de pá, uma tela de vibração, uma filtração, tela de rolagem, ou centrífuga de tela cônica, uma tela de pressão, um pré-concentrador, e similares, para realizar a separação dos sólidos da parte líquida. Em um exemplo, o equipamento de desidratação é uma tela de pá ou um pré-concentrador, como acima descrito. Com a segunda etapa de separação de líquido/sólido 302, as aberturas da tela atuais podem ser maiores no tamanho do que aquelas na primeira etapa de separação de líquido/sólido 106, o que pode fornecer maior produção de álcool e óleo. Em um exemplo, o tamanho da tela usado na primeira etapa de separação de líquido/sólido 106 pode variar de 45 micra a 300 micra, e o tamanho da tela usada na segunda etapa de separação de líquido/sólido 302 pode variar de cerca de 300 a 800 micra de tamanho. O filtrado, que é removido da segunda etapa de separação de líquido/sólido 302 e unido com a farinha de milho moído antes do tanque de suspensão 104, contém cerca de 6 a 10 Brix de solução de amido liquefeita bem como partículas sólidas (gérmen, grão e proteína) tendo tamanhos menores do que as aberturas de tamanho de tela usadas na segunda etapa de separação de líquido/sólido 302. Usando uma tela menor na primeira etapa de separação de líquido/sólido 106 e uma tela maior na segunda etapa de separação de líquido/sólido 302, a configuração contracorrente permite atingir a moagem das partículas de grão e gérmen maiores do que o tamanho da tela na primeira etapa de separação de líquido/sólido 106 e menores do que o tamanho da tela na segunda etapa de separação de líquido/sólido 302. As partículas maiores do que o tamanho da tela na segunda etapa de separação de líquido/sólido 302 tende a ser principalmente fibra e contêm menos amido, de modo que elas não necessitem reciclar para a moagem adicional na etapa de moagem desidratada 112.

[0081] A parte de sólidos desidratados da corrente é em seguida encaminhada, em série, para o primeiro e segundo tanques de conservação 114 e 115 durante um tempo de conservação total de cerca de 2 a 4 horas a temperaturas de cerca de 66°C a 85°C para ainda solubilizar o componente de amido na corrente de suspensão e liquefação completa antes de enviar para a etapa de fermentação 111. Neste processo 300, a solução de amido liquefeita da etapa de separação de óleo opcional 108 e opcionalmente a emulsão e partícula de gérmen fino da etapa de polimento de óleo 109 podem ser unidas com os sólidos pesados da segunda etapa de separação de líquido/sólido 302 no primeiro tanque de conservação 114. Além disso, a solução de amido liquefeita da primeira etapa de separação de líquido/sólido 106 pode ser combinada com os sólidos aqui no primeiro tanque de conservação 114 se a etapa de separação de óleo opcional 108 não for utilizada. O resto do processo de produção de etanol por moagem a seco 300 é geralmente o mesmo como aquele da Figura 3.

[0082] A configuração de lavagem contracorrente neste processo 300 é entendida criar um modo desejável para controlar a temperatura, brix, pH, e perfil de concentração de enzima da suspensão durante todo o processo de liquefação, isto é, do tanque de suspensão 104 para o segundo tanque de conservação 115. Por exemplo, quando a água de cozimento e enzima fresca, como mostrado na Figura 5, são adicionadas próximo da extremidade traseira de liquefação e submetidas à primeira e segunda etapa do tanque de conservação 114, 115, as condições da suspensão (por exemplo, pH, temperatura e Brix) podem ser controladas ajustando-se a quantidade de água de cozimento e a fonte da água de cozimento, que normalmente inclui água fresca bem fria e condensado quente do evaporador e borracha de CO2. Essas fontes de água de cozimento, que têm diferentes temperaturas, pH, etc., podem ser manipuladas para fornecer os resultados ideais para o processo de liquefação, incluindo ajudar a minimizar a formação de amido não conversível, e minimizar o amido retrógrado durante a sacarificação.

[0083] Além disso, a combinação da primeira e segunda etapa de separação de líquido/sólidos 106, 302 e a etapa de moagem desidratada 112 ajuda a fornecer uma produção aumentada adicional de 1,5% de álcool, cerca de 0,1 lb/bu de mais óleo, e 0,5 lb/bu de mais proteína. E a quantidade de água de lavagem de retorno para lavagem contracorrente é somente uma parte do fluxo de água de cozimento total, por exemplo, cerca de 50%. Como tal, o teor de massa pesada na suspensão que é submetida ao primeiro e segundo tanques de conservação 114, 115 aproximadamente dobra, o que sucessivamente dobra o tempo de conservação médio que é necessário para produzir uma liquefação mais completa, por exemplo.

[0084] Com referência agora a Figura 6, esta figura descreve um fluxograma de um sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco 400 com o método de moagem de extremidade frontal de acordo com outra modalidade da invenção para melhorar as produções de álcool e/ou subproduto, por exemplo, produções de óleo e/ou proteína. Até certo ponto, este processo 400 é uma variação do processo de produção de etanol por moagem a seco 300 com o método de moagem de extremidade frontal da Figura 5. Aqui, na Figura 6, na extremidade frontal do processo 400, quando comparada com o processo 300 da Figura 5, há uma terceira etapa de separação de líquido/sólido 402, que está situada entre o segundo tanque de conservação 115 e a etapa de fermentação 111, e é considerada como uma adição ao método de moagem de extremidade frontal.

[0085] Como mostrado na Figura 6, o alimento do tanque de suspensão 104 é submetido à primeira etapa de separação de líquido/sólido 106, que define o início do método de moagem de extremidade frontal. A primeira etapa de separação de líquido/sólido 106 novamente separa a solução liquefeita (cerca de 60-80% em volume), que inclui óleo, proteína, e sólidos finos (que não necessitam de moagem), a partir da massa de sólidos pesados (cerca de 20 a 40% em volume), que inclui a fibra, grão e gérmen mais pesados. Em vez se mover para a etapa de separação de óleo opcional 108 com mostrado na Figura 5, a solução de amido liquefeita agora separada é encaminhada para se unir com os sólidos desidratados da segunda etapa de separação de líquido/sólido 302. Em seguida, esses sólidos desidratados são submetidos ao primeiro seguido pelos segundos tanques de conservação 114, 115 durante um tempo de conservação de cerca de 2 a 4 horas em temperaturas de cerca de 66°C a 85°C para também solubilizar o componente de amido na corrente de suspensão antes de enviar a suspensão para a terceira etapa de separação de líquido/sólido 402. Várias enzimas (e tipos das mesmas) tais como amilase ou glicoamilase, fúngicas, celulose, celobiose, protease e similares podem ser opcionalmente adicionados aos sólidos desidratados da segunda etapa de separação de líquido/sólido 302 antes do primeiro tanque de conservação 114 para realçar a separação dos componentes, tal como para ajudar a quebrar as ligações entre a proteína, amido e fibra.

[0086] Como no caso da primeira e segunda etapa de separação de líquido/sólido 106 e 302, a terceira etapa de separação de líquido/sólido 402 usa o equipamento de desidratação, por exemplo, uma tela de pá, uma tela de vibração, uma filtração, tela de rolagem, ou centrífuga de tela cônica, uma tela de pressão, um pré-concentrador, e similares, para realizar a separação dos sólidos da parte líquida. Em um exemplo, o equipamento de desidratação é uma tela de pá ou um pré- concentrador, como acima descrito. Com a segunda etapa de separação de líquido/sólido 302, as aberturas da tela atuais podem ser maiores no tamanho do que aquelas na primeira e/ou terceira etapa de separação de líquido/sólido 106, 402.

[0087] Na terceira etapa de separação de líquido/sólido 402, a solução liquefeita (cerca de 70-85% em volume), que inclui óleo, proteína, e sólidos finos, é separada da massa de sólidos pesados (cerca de 15-30% em volume), que inclui a fibra, grão, e gérmen mais pesados. A solução de amido liquefeita agora separada pode se mover para a etapa de separação de óleo 108, para separar o óleo da solução de amido liquefeita aproveitando-se das diferenças de densidade, e uma camada de óleo/emulsão/gérmen pode ser também encaminhada para a etapa de polimento de óleo 109. Se a centrífuga de recuperação de óleo na etapa de separação de óleo 108 é especificamente um decantador de três fases, a terceira etapa de separação de líquido/sólido 402 pode ser eliminada. Entretanto, o desempenho do decantador de três fases pode ser melhorado mantendo-se a tereira etapa de separação de líquido/sólido 402.

[0088] Com referência adicional a Figura 6, a fase pesada de subfluxo e fase sólida da terceira etapa de separação de líquido/sólido 402 podem ser combinadas e encaminhadas para se juntar com a solução de amido liquefeita da etapa de separação de óleo 108, e opcionalmente com a emulsão e partícula de gérmen fino da etapa de polimento de óleo 109 e a partícula de gérmen fino restante da etapa de extração de solvente 110, em seguida diretamente submetida a fermentação 111. Embora não descrito na Figura 6, se a etapa de separação de óleo 108 não for opcionalmente utilizada aqui, a terceira etapa de separação de líquido/sólido 402 pode ser eliminada e a solução de suspensão de amido liquefeito enviada diretamente do segundo tanque de conservação 115 para a etapa de fermentação 111. O resto do processo de produção de etanol por moagem a seco 300 é geralmente o mesmo como aquele da Figura 5.

[0089] Embora não ilustrado, deve ser entendido que os processos 300 e 400 da Figura 5 e Figura 6, respectivamente, podem ser re- dispostos de modo que o alimento que vai para a etapa de separação de óleo 108, por exemplo, possa ser enviado da etapa do tanque de pré- conservação 113, para o primeiro tanque de conservação 114, ou similares. Com respeito ao aumento da produção de álcool, o processo 300 na Figura 5 é entendido ser desejável para liberar mais amido, ao passo que o processo 400 na Figura 6 é entendido ser mais desejável para a recuperação de óleo por que o alimento para a etapa de separação de óleo 108 da Figura 6 terá viscosidade menor e Brix mais elevado.

[0090] Com referência agora a Figura 7, esta figura descreve um fluxograma de um sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco 500 com o método de moagem de extremidade frontal de acordo com outra modalidade da invenção para melhorar a produções de álcool e/ou subproduto, por exemplo, produções de óleo e/ou proteína. Até certo ponto, este processo 500 é uma variação do processo de produção de etanol por moagem a seco 400 com o método de moagem de extremidade frontal da Figura 6. Aqui, na Figura 7, na extremidade frontal do processo 500, quando comparado com o processo 400 da Figura 6, nesse aspecto é adicionada uma segunda etapa de moagem desidratada 502, que está situada entre a segunda etapa de separação de líquido/sólido 302 e o primeiro tanque de conservação 114, e é considerada como uma adição ao método de moagem de extremidade frontal. Desse modo, com este processo 500, nesse aspecto são fornecidas três etapas de separação de líquido/sólido 106, 302, 402, e duas etapas de moagem desidratada 112 e 502 no método de moagem de extremidade frontal. É notado que para liberar o amido das partículas de gérmen e grão, o tamanho de partícula deve ser menor do que cerca de 300 a 400 micra, ao passo que para liberar óleo das partículas de gérmen, o tamanho de partícula deve ser menor do que cerca de 75 a 150 micra. Para aumentar a produção de álcool, ao mesmo tempo em que duas etapas de moagem desidratada 112, 502 em uma série são desejáveis, uma será suficiente. Contudo, para aumentar a produção de óleo, duas etapas de moagem desidratada 112, 502 são desejáveis.

[0091] Com referência contínua a Figura 7, a parte de sólidos desidratados da corrente na segunda etapa de separação de líquido/sólido 302 continua ao longo do método de moagem de extremidade frontal e é submetida à segunda etapa de moagem desidratada 502, ao passo que os sólidos, particularmente o gérmen e o grão, são também reduzidos no tamanho através do equipamento de redução de tamanho. O equipamento de redução de tamanho pode incluir um moinho de martelos, um moinho de pino ou impacto, um moinho de moagem, e similares. Em um exemplo, o equipamento de redução de tamanho é um moinho de pino ou moinho de moagem. Esta segunda etapa de moagem desidratada 502 é pretendida também quebrar as partículas de gérmen e grão e as ligações entre a fibra e amido, bem como óleo e proteína, sem cortar a fibra muito fina, desse modo produzindo separação mais acentuada entre a fibra e a proteína/amido/óleo. Em uma forma desidratada, as partículas de gérmen e grão são capazes de se separar mais facilmente do que a fibra como um resultado do aumento da ação de fricção na qual fibra menos fina é criada, porém, o gérmen e o grão são mais completamente moídos. Isto resulta em um tamanho de partícula relativamente não uniforme entre os sólidos moídos. Por exemplo, as partículas de gérmen e grão podem ser moídas aqui para tamanhos de partícula entre cerca de 75 a 150 micra, ao passo que uma maioria da fibra permanece em uma faixa de tamanho de partícula de 300 a 800 micra. Em um exemplo, mais do que 75% da fibra permanece em uma faixa de tamanho de partícula de 300 a 1000 micra. Em outro exemplo, cerca de 30% a cerca de 60% em peso das partículas totais após a segunda etapa de moagem desidratada 502 tem um tamanho de partícula de cerca de 100 micra a cerca de 800 micra. Em ainda outro exemplo, cerca de 40% a cerca de 50% em peso das partículas totais após a segunda etapa de moagem desidratada 502 tem um tamanho de partícula de cerca de 100 micra a cerca de 800 micra. Em ainda outro exemplo, não mais do que 60% em peso das partículas totais após a segunda etapa de moagem desidratada 502 tem um tamanho de partícula de cerca de 100 micra a cerca de 800 micra. Em ainda outro exemplo, não mais do que 50% em peso das partículas totais após a segunda etapa de moagem desidratada 502 tem um tamanho de partícula de cerca de 100 micra a cerca de 800 micra. O resto do processo de produção de etanol por moagem a seco 500 é geralmente o mesmo como aquele da Figura 6.

[0092] A combinação das três etapas de separação de líquido/sólido 106, 302, 402, e duas etapas de moagem desidratada 112 e 502 no método de moagem de extremidade frontal da Figura 7 ajuda a fornecer uma produção aumentada adicional de 2% de álcool, cerca de 0,15 lb/bu de mais óleo, e 0,8 lb/bu de mais proteína.

[0093] Com referência agora a Figura 7A, esta figura descreve um fluxograma mostrando uma variação do sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco 500 com o método de moagem de extremidade frontal da Figura 7 de acordo com outra modalidade da invenção para melhorar as produções de álcool e/ou subproduto, por exemplo, produções de óleo e/ou proteína. Neste processo 500A, a lavagem contracorrente da Figura 7, que inclui a remoção e reciclagem de volta do amido liquefeito mais sólidos de tamanho médio da corrente de suspensão na segunda etapa de separação de líquido/sólido 302 de modo que a mistura com a farinha de milho moído exatamente antes do tanque de suspensão 104, seja eliminada. Em vez disso, a farinha de milho moído é novamente misturada com água de cozimento inicial no tanque de suspensão 104 para criar uma suspensão e começar a liquefação, como na Figura 3. Sucessivamente, o filtrado da segunda etapa de separação de líquido/sólido 302 é unido com os sólidos moídos da segunda etapa de moagem desidratada 502 ao invés da solução liquefeita separada da primeira etapa de separação de líquido/sólido 106. Além disso, a solução liquefeita da primeira etapa de separação de líquido/sólido 106 é similarmente unida com os sólidos moídos da primeira etapa de moagem desidratada 1 12. E o resto do processo de produção de etanol por moagem a seco 500A é geralmente o mesmo como aquele da Figura 7.

[0094] Com referência agora a Figura 7B, esta figura descreve um fluxograma mostrando uma variação do sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco 500A com método de moagem de extremidade frontal da Figura 7A de acordo com outra modalidade da invenção para melhorar as produções de álcool e/ou subproduto, por exemplo, produções de óleo e/ou proteína. Em vez de submeter a suspensão formada do filtrado da segunda etapa de separação de líquido/sólido 302 e os sólidos moídos da segunda etapa de moagem desidratada 502 ao primeiro seguido pelo segundo tanque de conservação 114, 115, a suspensão do primeiro tanque de conservação 114 é submetida à terceira etapa de separação de líquido/sólido 402. Novamente, a terceira etapa de separação de líquido/sólido 402 usa equipamento de desidratação para realizar a separação dos sólidos da parte líquida. A solução liquefeita (cerca de 70-85% em volume), que inclui óleo, proteína, e sólidos finos, é separada da massa de sólidos pesados (cerca de 15-30% em volume), que inclui a fibra, grão, e gérmen mais pesados.

[0095] A solução de amido liquefeita agora separada pode se mover para a etapa de separação de óleo opcional 108, e a fase pesada de subfluxo e fase sólida podem ser encaminhadas para se juntar com a solução de amido liquefeita da etapa de separação de óleo opcional 108, e opcionalmente a emulsão e a partícula de gérmen fino da etapa de polimento de óleo 109 e a partícula de gérmen fino restante da etapa de extração de solvente 110, em seguida submetida ao segundo tanque de conservação 115. Por conseguinte, a suspensão é enviada e submetida à etapa de fermentação 111. O tempo de conservação total no primeiro e segundo tanques de conservação é cerca de 2 a 4 horas em temperaturas de cerca de 66°C a 85°C para também solubilizar o componente de amido na corrente de suspensão e liquefação completa antes de enviar para a etapa de fermentação 111. O resto do processo de produção de etanol por moagem a seco 500B é geralmente o mesmo como aquele da Figura 7A.

[0096] Com referência agora a Figura 8, esta figura descreve um fluxograma de um sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco 600 com o método de moagem de extremidade frontal de acordo com outra modalidade da invenção para melhorar as produções de álcool e/ou subproduto, por exemplo, produções de óleo e/ou proteína. Até certo ponto, este processo 600 é uma variação do processo de produção de etanol por moagem a seco 500 com o método de moagem de extremidade frontal da Figura 7. Aqui, na Figura 8, na extremidade frontal do processo 600, quando comparado com o processo 500 da Figura 7, a solução liquefeita (cerca de 60-80% em volume) da primeira etapa de separação de líquido/sólido 106 é enviada para a etapa de separação de óleo 108 (e uma camada de óleo/emulsão/gérmen pode ser também encaminhada para a etapa de polimento de óleo 109), em vez de encaminhada para juntar os sólidos moídos após a segunda etapa de moagem desidratada 502. A parte de sólidos desidratados da corrente na primeira etapa de separação de líquido/sólido 106 (cerca de 60 a 65% de água) continua ao longo do método de moagem de extremidade frontal e é em seguida submetida à primeira etapa de moagem desidratada 112, ao passo que os sólidos são reduzidos no tamanho através do equipamento de redução de tamanho.

[0097] Para esse fim e em um esforço adicional para maximizar a produção de álcool, proteína, e/ou óleo, lavagem contracorrente adicional é configurada neste processo 600 onde o filtrado, que inclui o amido liquefeito mais sólidos de tamanho médio (2 a 6 Brix de solução de amido liquefeita), é removido da corrente de suspensão na terceira etapa de separação de líquido/sólido 402. Este filtrado, similar ao filtrado da segunda etapa de separação de líquido/sólido 302, é reciclado de volta para misturar com os sólidos moídos após a primeira etapa de moagem desidratada 112. A suspensão pesada em seguida é submetida a um dos três sistemas de tanque de pré-conservação opcionais na etapa do tanque de pré-conservação 113, isto é, geralmente um dos sistemas A, B, e C da Figura 2, ao passo que a suspensão é mantida durante cerca de 0,5 a 1 hora de tempo de conservação antes de ser enviada para a segunda etapa de separação de líquido/sólido 302. O filtrado reciclado da terceira etapa de separação de líquido/sólido 402 substitui a água de cozimento que é usada no processo 500 da Figura 7, que combina com os sólidos moídos após a primeira etapa de moagem desidratada 112. Em vista disso, a água de cozimento no processo 600 é agora inicialmente adicionada após a segunda etapa de moagem desidratada 112, junto com enzimas opcionais, como previamente descritas. A configuração de lavagem contracorrente permite que o óleo liberado e partículas menores de amido/açúcar convertido percorram através das telas e lavem a frente novamente uma vez que os grãos e partículas de amido maiores continuam a lavar a jusante para tratamento e moagem adicional antes da fermentação. A recuperação de óleo é entendida ser bem sucedida em razão da alta concentração de açúcares e óleo reciclando de volta para a suspensão inicial, que se mistura com o óleo livre inicial para recuperação posterior. Embora não descrito na Figura 8, se a etapa de separação de óleo 108 não for opcionalmente utilizada aqui, a solução de amido liquefeita da primeira etapa de separação de líquido/sólido 106 pode ser unida com a parte de sólidos da terceira etapa de separação de líquido/sólido 402 e enviada diretamente para a etapa de fermentação 111. O resto do processo de produção de etanol por moagem a seco 600 é geralmente o mesmo como aquele da Figura 7.

[0098] Com referência contínua a Figura 8, o tamanho da tela para a etapa de separação de líquido/sólidos 106, 302, 402 pode ser selecionado de modo que certas partículas sólidas de tamanho sejam recicladas de volta para uma ou mais das etapas de moagem desidratada 112, 502 de modo a serem submetidas à moagem adicional. Por exemplo, um tamanho de tela de 75 micra pode ser utilizado na primeira etapa de separação de líquido/sólido 106, um tamanho de tela de150 micra na segunda etapa de separação de líquido/sólido 302, e um tamanho de tela de 300 micra na terceira etapa de separação de líquido/sólido 402. Com a configuração de lavagem contracorrente, as partículas de grão e gérmen podem ser seletivamente moídas para os tamanhos de partícula desejados. Em um exemplo, o tamanho de grão deve ser menor do que cerca de 300 micra para produções de álcool aumentadas. Em outro exemplo, o tamanho do gérmen deve ser menor do que cerca de 150 micra para aumento das produções de óleo aumentadas. Em outro exemplo, o tamanho do gérmen deve ser menor do que 45 micra para o aumento das produções de óleo aumentadas. A combinação da primeira, segunda e terceira etapas de separação de líquido/sólidos 106, 302, e 402 e a primeira e segunda etapas de moagem desidratada 112 e 502 dispostas nesta configuração de lavagem contracorrente ajuda a fornecer uma produção aumentada adicional de 2% de álcool, cerca de 0,15 lb/bu de mais óleo, e 0,8 lb/bu de mais proteína.

[0099] Com referência agora a Figura 9, esta figura descreve um fluxograma de outra modalidade de um sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco 700 com o método de moagem de extremidade frontal para melhorar as produções de álcool e/ou subproduto, por exemplo, produções de óleo e/ou proteína. Até certo ponto, este processo 700 é uma variação do processo de produção de etanol por moagem a seco 600 com método de moagem de extremidade frontal da Figura 8. Aqui, na Figura 9, na extremidade frontal do processo 700, quando comparado com o processo 600 da Figura 8, há uma terceira etapa de moagem desidratada 702, que está situada entre a terceira etapa de separação de líquido/sólido 402 e o segundo tanque de conservação 115, e é considerada como uma adição ao método de moagem de extremidade frontal. Além disso, em vez de submeter os sólidos moídos da segunda etapa de moagem desidratada 502 ao primeiro seguido pelo segundo tanque de conservação 114, 115, a suspensão do primeiro tanque de conservação 114 é primeiro submetida à terceira etapa de separação de líquido/sólido 402 para realizar a separação dos sólidos da parte líquida. Além disso, o filtrado de uma etapa de separação de fibra 704, similar ao filtrado da segunda etapa de separação de líquido/sólido 302, é reciclado de volta em uma configuração contracorrente para mistura com os sólidos moídos após a segunda etapa de moagem desidratada 502 para formar uma suspensão pesada. Esta suspensão pesada é enviada para o primeiro tanque de conservação 114 e mantida durante cerca de 1 a 3 horas a uma temperatura de cerca de 50°C a 85°C.

[00100] Além disso, com respeito a terceira etapa de separação de líquido/sólido 402, a solução liquefeita (cerca de 80-90% em volume), que inclui óleo, proteína e sólidos finos, é separada da massa de sólidos pesados (cerca de 10-20% em volume), que inclui a fibra grão, e gérmen mais pesados. A parte de sólidos desidratados da corrente na terceira etapa de separação de líquido/sólido 402 continua ao longo do método de moagem de extremidade frontal e é em seguida submetida à terceira etapa de moagem desidratada 702 ao passo que os sólidos, particularmente o gérmen e grão, são também reduzidos no tamanho através do equipamento de redução de tamanho, em seguida submetidos ao segundo tanque de conservação 115. No segundo tanque de conservação 115, a suspensão é misturada com o filtrado (menor do que 1 Brix de solução de amido liquefeita) de uma etapa de lavagem e desidratação de fibra 706 e mantida durante cerca de 1 a 3 horas a uma temperatura de cerca de 50°C a 85°C.

[00101] O equipamento de redução de tamanho utilizado na terceira etapa de moagem desidratada 702 pode incluir um moinho de martelos, um moinho de pino ou impacto, um moinho de moagem, e similares. Em um exemplo, o equipamento de redução de tamanho é um moinho de pino ou moinho de moagem. Esta terceira etapa de moagem desidratada 702 é pretendida também quebrar as partículas de gérmen e grão e as ligações entre a fibra e amido, bem como óleo e proteína, sem cortar a fibra muito fina, desse modo determinando separação mais acentuada entre a fibra e a proteína/amido/óleo. Em uma forma desidratada, as partículas de gérmen e grão são capazes de separar mais facilmente do que a fibra como um resultado da ação de fricção aumentada na qual a fibra menos fina é criada, porém, o gérmen e o grão são mais completamente moídos. Isto resulta em um tamanho de partícula relativamente não uniforme entre os sólidos moídos. Por exemplo, as partículas de gérmen e grão podem ser moídas aqui para tamanhos de partícula entre cerca de 75 a 150 micra, ao passo que uma maioria da fibra permanece dentro de uma faixa de tamanho de partícula de 300 a 800 micra. Em um exemplo, mais do que 75% da fibra permanece dentro de uma faixa de tamanho de partícula de 300 a 1000 micra. Em outro exemplo, cerca de 30% a cerca de 75% em peso das partículas totais após a terceira etapa de moagem desidratada 702 tem um tamanho de partícula de cerca de 100 micra a cerca de 800 micra. Em ainda outro exemplo, cerca de 40% a cerca de 60% em peso das partículas totais após a terceira etapa de moagem desidratada 702 têm um tamanho de partícula de cerca de 100 micra a cerca de 800 micra. Em outro exemplo, não mais do que 75% em peso das partículas totais após a terceira etapa de moagem desidratada 702 têm um tamanho de partícula de cerca de 100 micra a cerca de 800 micra. Em ainda outro exemplo, não mais do que 60% em peso das partículas totais após a terceira etapa de moagem desidratada 702 tem um tamanho de partícula de cerca de 100 micra a cerca de 800 micra. Em ainda outro exemplo, não mais do que 50% em peso das partículas totais após a terceira etapa de moagem desidratada 702 tem um tamanho de partícula de cerca de 100 micra a cerca de 800 micra.

[00102] Várias enzimas (e tipos das mesmas) tais como amilase ou glicoamilase, fúngicas, celulose, celobiose, protease, e similares podem ser opcionalmente adicionadas após a terceira etapa de moagem desidratada 702 para realçar a separação de componentes, tal como para ajudar a quebrar as ligações entre proteína, amido, e fibra no segundo tanque de conservação 115, por exemplo.

[00103] Com referência contínua a Figura 9, após o segundo tanque de conservação 115, a suspensão é enviada e submetida a uma etapa de separação de fibra 704, que ajuda a produzir a fibra desejada para matéria-prima de alimentação de álcool secundário. O equipamento de desidratação, por exemplo, uma tela de pá, tela de vibração, centrífuga de filtração, tela de pressão, decantador de bacia de tela e similares, é usado na etapa de separação de fibra 704 para realizar a separação da fibra da solução de amido liquefeita. Novamente, a solução de amido liquefeita separada é reciclada de volta e unida com os sólidos moídos da segunda etapa de moagem desidratada 502 ao passo que as partículas de gérmen e grão podem ser moídas para tamanhos de partícula entre cerca de 45 a 300 micra. A parte de fibra separada é encaminhada, misturada com água de cozimento, em seguida enviada para a etapa de lavagem e desidratação de fibra 706 ao passo que a fibra é lavada e separada da solução de amido liquefeita. A etapa de lavagem e desidratação de fibra 706 pode utilizar o equipamento de desidratação, por exemplo, uma tela de pá, tela de vibração, centrífuga de fibra, tela de rolagem, ou centrífuga de tela cônica, tela de pressão, pré-concentrador, e similares, para realizar a separação dos sólidos da parte líquida. Em um exemplo, o equipamento de desidratação é uma tela de pá ou uma centrífuga de fibra.

[00104] A fibra lavada/desidratada da etapa de lavagem e desidratação de fibra 706 pode ser usada como matéria-prima de alimentação para produção de álcool secundário. O material celulósico resultante, que inclui pericarpo e tip cap e tem mais do que 35% DS, menos do que 10% de proteína, menos do que 2% de óleo, e menos do que 1% de amido/açúcar, pode ser enviado para um segundo sistema de álcool secundário, como é conhecido na técnica, como matéria-prima de alimentação sem qualquer tratamento adicional. A produção de celulose é cerca de 3 lb/bu.

[00105] O subfluxo da etapa de separação de óleo 108, e opcionalmente da etapa de polimento de óleo 109 e a etapa de extração de solvente 110, pode ser unido e encaminhado para a etapa de fermentação 111. Embora não descrito na Figura 9, se a etapa de separação de óleo 108 não for opcionalmente utilizada aqui, o subfluxo da etapa de separação de líquido/sólido 106 pode ser encaminhado diretamente para a etapa de fermentação 111. Por causa da etapa de lavagem e desidratação de fibra 706 situada na extremidade frontal do processo, o tamanho do fermentador na etapa de fermentação 111 pode ser diminuído porque não mais precisa acomodar o volume do componente de fibra na corrente. Por conseguinte, na etapa de destilação 118, a solução de açúcar é separada da “vinhaça total”, que inclui proteína, óleo, e partículas de gérmen e grão e exclui a fibra de modo significativo (menos do que 20% de fibra), para produzir álcool. A vinhaça total da torre do destilador inclui somente a fibra fina porque a fibra mais grossa foi removida na etapa de lavagem e desidratação de fibra 706. A produção de álcool de amido é cerca de 2,82 gal/Bu, que é um aumento de cerca de 2,25% acima das produções convencionais, devido, pelo menos em parte, às etapas de moagem desidratada 112, 502, 702 ao passo que o amido no grão e gérmen é liberado e eventualmente convertido para açúcar para produzir mais álcool.

[00106] Como também mostrado na Figura 9, a extremidade traseira do processo 700 pode incluir uma etapa de separação de fibra/proteína fina 708, que recebe a corrente da etapa de destilação 118. Esta corrente é submetida a um decantador de classificação especial ou tela de pressão de tela fina, por exemplo, para realizar a separação da fibra fina da parte de “vinhaça fina” líquida, que inclui a proteína. A fibra fina separada opcionalmente pode ser enviada para uma etapa de tratamento cáustico 710 ao passo que a fibra fina é tratada com cáustico, que inclui uma solução de álcali fraca (tal como hidróxido de sódio, cálcio ou potássio, carbonato de sódio, e similares), para ajustar o pH de cerca de 8,5 a 9,5 e separar as proteínas ligadas residuais da fibra fina. A corrente de fibra fina tratada é encaminhada para uma etapa de lavagem e desidratação de fibra fina 712 ao passo que o equipamento de desidratação, por exemplo, uma tela de pá, tela de vibração, centrífuga de filtração, tela de pressão, decantador de bacia de tela e similares, é usado para realizar a separação da fibra fina da parte de proteína. A fibra fina lavada/desidratada pode ser usada como matéria-prima de alimentação para a produção de álcool secundário, sem qualquer tratamento adicional. A produção de fibra fina é cerca de 1 lb/bu, com menos do que 10% de proteína e menos do que 2% de óleo.

[00107] O filtrado da etapa de separação de fibra fina/proteína 708, que inclui a proteína, pode ser unido com a proteína residual separada na etapa de lavagem e desidratação de fibra fina 712, em seguida submetido à recuperação de proteína similar e etapas de secagem como aquelas mostradas na Figura 8. Também para esse fim, é notado aqui que a etapa de recuperação de proteína fina 130 no processo 700 da Figura 9 é opcional. Além disso, os componentes mais pesados da etapa de recuperação de proteína fina opcional 130 opcionalmente podem ser submetidos a centrifugação antes de serem enviados para uma etapa de secagem separada (não mostrada), que utiliza um secador, por exemplo, um secador de anel ou similares, para produzir uma mistura de glúten/levedura (farelo de proteína) tendo cerca de 55% de proteína. Além disso, na etapa de secagem 124, uma mistura de glúten/gérmen/fibra fina (farelo de proteína) pode ser produzida tendo cerca de 40% de proteína, que pode ser combinada com a mistura opcional de glúten/levedura (farelo de proteína) tendo cerca de 55% de proteína para produzir um farelo de proteína misturado tendo cerca de 50% de teor de proteína e uma produção de cerca de 5,5 a 6 lb./Bu de farelo de proteína.

[00108] O superfluxo líquido da etapa de recuperação de proteína fina opcional 130 ou o superfluxo da etapa de recuperação de proteína 122 pode se mover para os evaporadores na etapa de evaporação 136 para separar qualquer óleo lá por ebulição da umidade, deixndo um xarope espesso. Além disso, se a fibra fina separada não for submetida à etapa de tratamento cáustico opcional 710 para produzir celulose para álcool secundário, a massa úmida centrifugada da etapa de lavagem e desidratação 126 poderá ser misturada com o xarope após a etapa de evaporação 136 e vendia como DWGS, ou ainda secada na etapa de secagem 140 e vendida como DDGS.

[00109] O xarope concentrado elevado (mais do que 60% de DS) da etapa de evaporação 136 pode ser usado, entre outras coisas, como (a) nutrição para a produção de álcool secundário, (b) matéria-prima de alimentação de animal, (c) alimento de planta, (d) e/ou digestão anaeróbica para produzir biogás. A suspensão concentrada opcionalmente pode ser enviada para uma centrífuga, por exemplo, para separar óleo do xarope em uma etapa de recuperação de óleo. O óleo pode ser vendido como um produto de valor elevado separado. Neste processo, uma produção de óleo máxima de até 1,2 lb/bu pode ser produzida (cerca de 0,8 lb/bu de produção de óleo da extremidade frontal, e cerca de 0,4 lb/bu de produção de óleo da extremidade traseira). Em ainda outro exemplo, o xarope concentrado opcionalmente pode ser misturado com a proteína e gérmen finos resultantes (bem como levedura gasta) recuperados da etapa de recuperação de proteína 122, em seguida enviado para a etapa de secagem 124 para produzir uma mistura de glúten/gérmen/levedura (farelo de proteína) agora incluindo o xarope.

[00110] Com referência agora a Figura 9A, esta figura descreve um fluxograma mostrando uma variação do sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco 700 com o método de moagem de extremidade frontal da Figura 9 de acordo com outra modalidade da invenção para melhorar as produções de álcool e/ou subproduto, por exemplo, produções de óleo e/ou proteína. Neste processo 700A, na extremidade frontal, quando comparada com o processo 700 da Figura 9, a solução liquefeita da terceira etapa de separação de líquido/sólido 402 opcionalmente é enviada para a etapa de separação de óleo 108, em vez de encaminhada para juntar os sólidos moídos após a primeira etapa de moagem desidratada 112. Sucessivamente, o filtrado da etapa de separação de fibra 704 é reciclado de volta em uma configuração contracorrente para se juntar com os sólidos moídos da primeira etapa de moagem desidratada 112. Além disso, a solução liquefeita (20 a 25 Brix) da primeira etapa de separação de líquido/sólido 106 é unida com os sólidos moídos da segunda etapa de moagem desidratada 502 e enviada para o primeiro tanque de conservação 114, em vez de encaminhada para a etapa de separação de óleo opcional 108. Embora não descrito na Figura 9A, se a etapa de separação de óleo 108 não for opcionalmente utilizada aqui, a solução liquefeita da terceira etapa de separação de líquido/sólido 402 pode ser unida com a parte de fibra (massa de fibra) da etapa de separação de fibra 704 em seguida submetida à etapa de fermentação 111.

[00111] Com referência contínua a Figura 9A, a parte da fibra (massa de fibra) da etapa de separação de fibra 704 se junta com a fase pesada da etapa de recuperação de óleo opcional 108, e opcionalmente a etapa de polimento de óleo 109 e a corrente da etapa de extração de solvente opcional 110, em seguida submetida à etapa de fermentação 111. Como tal, a etapa de lavagem e desidratação de fibra 706 da Figura 9 é eliminada. E a água de cozimento que foi adicionada à parte de fibra da etapa de separação de fibra 704 na Figura 9 é agora adicionada aos sólidos moídos da terceira etapa de moagem desidratada 702 no processo 700A da Figura 9A. O resto da extremidade frontal do processo 700A é geralmente o mesmo como aquele da Figura 9.

[00112] Com referência adicional a Figura 9A, a extremidade traseira do processo 700A pode incluir, após a etapa de destilação 118, a etapa de separação de vinhaça total 120 ao passo que o equipamento de desidratação, por exemplo, uma tela de pá, tela de vibração, centrífuga de filtração, tela de pressão, decantador de bacia de tela e similares, é usada para realizar a separação dos sólidos insolúveis ou “vinhaça total”, que inclui fibra, da parte de “vinhaça fina” líquida. A fibra separada opcionalmente pode ser enviada para a etapa de tratamento cáustico 710 ao passo que a fibra é tratada com cáustico, que inclui uma solução de álcali fraca (tal como hidróxido de sódio, cálcio, e potássio, ou carbonato de sódio, e similares), para ajustar o pH a cerca de 8,5 a 9,5 e separar as proteínas ligadas residuais da fibra. Um fogão a jato de cisalhamento elevado ou dispositivo de moagem desidratada pode opcionalmente ser utilizado na etapa de tratamento cáustico 710.

[00113] A corrente de fibra tratada é encaminhada para uma etapa de separação de fibra/proteína 802 ao passo que o equipamento de desidratação, por exemplo, uma tela de pá, tela de vibração, centrífuga de filtração, tela de pressão, decantador de bacia de tela e similares, é usado para realizar a separação da fibra da parte de proteína. A fibra separada é em seguida submetida a uma etapa de lavagem de fibra 804, e a fibra lavada pode ser usada como matéria-prima de alimentação para produção de álcool secundário, sem qualquer tratamento adicional. Esta produção de álcool secundário de celulose é entendida atender às exigências do governo durante o ano de 2014 para o álcool produzido de amido, que deve misturar 10% de álcool produzido de celulose.

[00114] O filtrado da etapa de separação de fibra/proteína 802 e da etapa de lavagem de fibra 804 é misturado junto e o pH ajustado para 5 a 6 tratando-se o filtrado com ácido sulfúrico, ácido clorídrico, ácido fosfórico, ou similares. O filtrado é em seguida unido com a parte de “vinhaça fina” líquida da etapa de separação de vinhaça total 120, e submetido à etapa de recuperação de proteína 122, seguida pela etapa de recuperação de proteína fina 130, como aquela da Figura 9. 50% da proteína é realizada na etapa do secador 124. O concentrado da etapa de recuperação de proteína fina 130 é enviado para o evaporador 136 ao passo que a água é removida para produzir 60% de xarope de DS. A etapa do secador de DDGS 140 é eliminada no processo 700A da Figura 9A.

[00115] Com referência agora a Figura 9B, esta figura descreve um fluxograma mostrando uma variação do sistema e processo de produção de etanol por moagem a seco 700A com o método de moagem de extremidade frontal da Figura 9A de acordo com outra modalidade da invenção para melhorar as produções de álcool e/ou subproduto, por exemplo, produções de óleo e/ou proteína. Neste processo 700B, a lavagem contracorrente da Figura 9A, que inclui a remoção e reciclagem de volta no processo 700A do amido liquefeito mais certos sólidos dimensionados da corrente de suspensão na segunda etapa de separação de líquido/sólido 302, na terceira etapa de separação de líquido/sólido 402, e na etapa de separação de fibra 704, é eliminada. Em vez disso, a farinha de milho moído no processo 700B é novamente misturada com água de cozimento inicial no tanque de suspensão 104 para criar uma suspensão e começar a liquefação, como na Figura 3. Sucessivamente, o filtrado da terceira etapa de separação de líquido/sólido 402 é unido com os sólidos moídos da terceira etapa de moagem desidratada 702 em vez de encaminhado para a etapa de separação de óleo 108.

[00116] Além disso, o filtrado da etapa de separação de fibra 704 é agora enviado para a etapa de separação de óleo 108 em vez de reciclado de volta para se unir com os sólidos moídos da primeira etapa de moagem desidratada 112. Além disso, o filtrado da segunda etapa de separação de líquido/sólido 302 é unido com os sólidos moídos da segunda etapa de moagem desidratada 502 em vez de misturado com a farinha de milho moído exatamente antes do tanque de suspensão 104. E a solução liquefeita da primeira etapa de separação de líquido/sólido 106 é similarmente unida com os sólidos moídos da primeira etapa de moagem desidratada 112. Embora não descrito na Figura 9A, se a etapa de separação de óleo 108 não é opcionalmente utilizada aqui, a etapa de separação de fibra 704 pode ser eliminada e a solução de suspensão de amido liquefeita é enviada diretamente do segundo tanque de conservação 115 para a etapa de fermentação 111. O resto do processo de produção de etanol por moagem a seco 700B é geralmente o mesmo como aquele da Figura 9A.

[00117] Os processos da presente invenção, como mostrado nas Figuras 3-9B podem incluir, por exemplo, até três etapas de moagem desidratada dependendo da produção de álcool, óleo, proteína, e fibra e do nível de pureza desejados. E com o processo de moagem a seco corrente, as partículas de gérmen e grão ainda existem após a destilação e em seguida combinam juntos como subproduto de valor baixo DDGS, que inclui cerca de 30% de proteína, 10% de óleo, e 5% de amido. Entretanto, o processo de produção de etanol por moagem a seco, com método de moagem de extremidade frontal, quebra as ligações entre a fibra, proteína, óleo, e amido no grão, gérmen e fibra (pericarpo e tip cap) para produzir subprodutos valiosos tais como óleo, proteína, álcool extra de amido e celulose. De fato, em vez de DDGS de valor baixo, os processos das Figuras 3-9B podem ser usados para produzir subprodutos desejáveis, incluindo óleo, proteína e celulose.

[00118] Ao mesmo tempo em que a presente invenção foi ilustrada por uma descrição de várias modalidades e ao mesmo tempo em que essas modalidades foram descritas em detalhes consideráveis, não é a intenção do Requerente, restringir ou de qualquer modo limitar o escopo das Reivindicações anexas a tal detalhe. Por exemplo, embora os vários sistemas e métodos descritos aqui tenham focado no milho, virtualmente qualquer tipo de grão, incluindo, mas, sem limnitação, trigo, cevada, sorgo, centeio, arroz, aveia e similares, podem ser usados. Além disso, por exemplo, para a etapa de separação de óleo opcional 108, o alimento pode ser tomado do tanque de suspensão 104, etapa do tanque de pré-conservação 113, ou da primeira ou segunda etapa do tanque de conservação 114, 115. E mais amplamente falando, deve ser entendido que os fluxogramas podem ser modificados, por exemplo, para incluir ou excluir a lavagem contracorrente e recuperação de óleo de extremidade frontal, para variar o local da etapa de moagem desidratada, para produzir fibra para produção de álcool secundário (extremidade frontal ou extremidade traseira), e para separar a proteína da fibra e produzir farelo de alto teor de proteína. Além disso, a recuperação e produção de álcool podem ser consideradas serem etapas opcionais e podem ser excluídas do processo. Modificações e vantagens adicionais facilmente aparecerão para aqueles versados na técnica. Desse modo, a invenção em seus aspectos mais amplos é, portanto, não limitada aos detalhes específicos, método e mecanismo representativo, e exemplo ilustrativo mostrado e descrito. Consequentemente, divergências podem ser feitas de tais detalhes sem afastar-se do espírito ou escopo do conceito inventivo geral do Requerente.

Claims

1. Processo de Produção de Álcool, caracterizado por que o processo compreende: (A) moer grãos de milho em partículas; (B) misturar um grão moído e/ou farinha de componente de grãos com um líquido para produzir uma pasta, incluindo óleo, proteína, amido livres e partículas de fibras, gérmen e grãos; (C) submeter a pasta da etapa (B) ao início da liquefação que inclui adicionar um enzima à pasta; (D) após a etapa (C), separar a pasta, através de tamanhos de partículas numa parte de sólidos, incluindo as partículas de fibras, grãos e gérmen da pasta e uma parte de líquido, incluindo óleo, proteína e amido livres da pasta; (E) moer a parte de sólidos separados da etapa (D) para reduzir o tamanho das partículas de fibras, grãos e gérmen e liberar o amido, óleo e proteína das mesmas; (F) recombinar, pelo menos, o amido da parte de líquido separada da etapa (D) com pelo menos o amido liberado da etapa (E) para formar uma segunda pasta; (G) converter os amidos na segunda pasta da etapa (F) em açúcar; (H) produzir álcool a partir do açúcar da etapa (G) através de fermentação; e (I) recuperar o álcool após a fermentação.

2. Processo de Produção de Álcool, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda separar e recuperar a fibra a partir de qualquer uma das etapas de (A) até (I).

3. Processo de Produção de Álcool, de acordo com a Reivindicação 2, caracterizado por que a fibra de qualquer uma das etapas de (A) até (G) é separada e recuperada antes da etapa (H).

4. Processo de Produção de Álcool, de acordo com a Reivindicação 2, caracterizado por que separar a fibra restante após a etapa (H) compreende ainda submeter a referida fibra restante a um tratamento cáustico e recuperar a fibra tratada.

5. Processo de Produção de Álcool, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda, antes de produzir álcool a partir do açúcar e recuperar o álcool, separar e recuperar o óleo livre a partir da parte de líquido da etapa (D).

6. Processo de Produção de Álcool, de acordo com a Reivindicação 5, caracterizado por que separar e recuperar o óleo livre a partir da parte de líquido da etapa (D) inclui extrair o óleo da parte de líquido da etapa (D) através da extracção com solvente.

7. Processo de Produção de Álcool, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o referido processo compreende lavar em contra- corrente.

8. Processo de Produção de Álcool, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que a etapa (E) compreende ainda o seguinte: (E1) separar a parte de sólidos moídos da etapa (E) numa segunda parte de sólidos, incluindo partículas de fibras, grãos e gérmen da parte de sólidos moídos da etapa (E) e uma segunda parte de líquido, incluindo o óleo, proteína e amido liberados da parte de sólidos moídos da etapa (E).

9. Processo de Produção de Álcool, de acordo com a Reivindicação 8, caracterizado por que a etapa (E1) compreende ainda o seguinte: (E2) depois de separar a parte de sólidos moídos da etapa (E) na segunda parte de sólidos e na segunda parte de líquido, separar ainda a segunda parte de sólidos numa parte de sólidos adicional, incluindo as partículas de fibras, grãos e gérmen da segunda parte de sólidos e uma parte adicional de líquido, incluindo óleo, proteína e amido liberados da segunda parte de sólidos.

10. Processo de Produção de Álcool, de acordo com a Reivindicação 9, caracterizado por que compreende ainda separar e recuperar o óleo liberado a partir da parte adicional de líquido antes de produzir álcool a partir do açúcar e recuperar o álcool.

11. Processo de Produção de Álcool, de acordo com a Reivindicação 8, caracterizado por que a etapa (E1) compreende ainda o seguinte: (E3) moer a segunda parte de sólidos da etapa (E1) para reduzir o tamanho das partículas de fibras, grãos e gérmen e liberar o amido, óleo e proteína a partir das mesmas.

12. Processo de Produção de Álcool, de acordo com a Reivindicação 11, caracterizado por que a etapa (E3) compreende ainda o seguinte: (E4) separar a segunda parte de sólidos moídos da etapa (E3) numa terceira parte de sólidos, incluindo partículas de fibras, grãos e gérmen da segunda parte de sólidos moídos da etapa (E3) e uma terceira parte de líquido, incluindo o óleo, proteína e amido liberados da segunda parte de sólidos moídos da etapa (E3).

13. Processo de Produção de Álcool, de acordo com a Reivindicação 12, caracterizado por que a etapa (E4) compreende ainda o seguinte: (E5) moer a terceira parte de sólidos da etapa (E4) para reduzir o tamanho das partículas de fibras, grãos e gérmen e liberar o amido, óleo e proteína a partir dos mesmos.

14. Processo de Produção de Álcool, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda separar e recuperar a proteína a partir da parte de líquido da etapa (D) e/ou a proteína a partir da parte de sólidos moídos da etapa (E).

15. Processo de Produção de Álcool, de acordo com a Reivindicação 14, caracterizado por que a proteína a partir da parte de líquido da etapa (D) e/ou a proteína a partir da parte de sólidos moídos da etapa (E) é separada e recuperada após a etapa (I).

16. Processo de Produção de Álcool, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que os grãos e/ou componentes de grãos são selecionados de milho, trigo, cevada, sorgo, centeio, arroz e/ou aveia.

17. Processo de Produção de Álcool, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o álcool é etanol.