BR112014022996B1

BR112014022996B1 - Método de separação híbrida

Info

Publication number: BR112014022996B1
Application number: BR112014022996-1A
Authority: BR
Inventors: Kurt A. Dieker; Scott D Kohl; Justin McMillen; Keith Tjaden; Charles C. Gallop
Original assignee: Icm, Inc
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2021-11-03

Abstract

SEPARAÇÃO HÍBRIDA. A presente revelação descreve técnicas para utilizar matéria prima única de cevada para produzir um produto fermentado e um método para filtrar um fluxo de partículas grandes a partir de um fluxo Iíquido contendo partículas pequenas de um fluxo de processo utilizando uma série de dispositivos de separação mecânica para aumentar o rendimento.

Description

REFERÊNCIA REMISSIVA A PEDIDO RELACIONADO

[1] O presente pedido reivindica prioridade do pedido internacional PCT número PCT/US2013/059956 intitulado “Hybrid separation” depositado em 16 de setembro de 2013 que reivindica prioridade ao pedido provisional US número 61/701.834, intitulado “Hybrid separation”, depositado em 17 de setembro de 2012, cujos teores são incorporados pela presente a título de referência na íntegra.

CAMPO TÉCNICO

[2] A matéria dessa revelação se refere ao uso de um material de alimentação único de grão para produzir um produto de fermentação, ao uso de uma combinação de dois tipos diferentes de grão de material de alimentação para produzir um produto de fermentação, tratamento de componentes a partir de um único material de alimentação ou uma combinação de materiais de alimentação pelo uso de um processo de separação híbrido para melhorar a recuperação de óleo e aumentar rendimento, e adição de tipos diferentes de enzimas em vários estágios de um processo para aumentar rendimento em uma instalação de produção.

ANTECEDENTES

[3] A produção aumentada é um componente principal para aumentar um fornecimento de combustíveis de transporte, aumentar aplicações químicas, aplicações de alimentos, aplicações de ração e similares que são derivados de recursos de planta renováveis. Tipicamente, um processo de trituração seca ou um processo de moagem úmida podem utilizar milho como matéria-prima para produzir álcool, etanol, butanol e similar em uma instalação de produção. Os processos seco e úmido diferem em complexidades que afetam custos de capital, preparação de matéria-prima, tipos de coprodutos produzidos, e tipos diferentes de produtos primários produzidos.

[4] 0 processo de trituração seca oferece várias vantagens em relação aos processos de moagem úmida. Por exemplo, o processo de trituração seca provê custos de capital mais baixos e custos operacionais mais baixos. Entretanto, o processo de trituração seca somente produz álcool, grão de destiladores, dióxido de carbono, e óleo.

[5] Moagens úmidas são capazes de separar grão assim os componentes podem ser eficientemente recuperados e purificados. Moagens úmidas produzem produtos de valor mais elevado, como produtos alimentícios, álcool, farelo de glúten, ração de glúten, amido, óleo e xarope. Entretanto, moinhos úmidos custam substancialmente mais para construir e têm custos operacionais mais elevados do que moinhos de trituração seca. Moinhos úmidos são também tipicamente de tamanho muito maior do que os moinhos de trituração seca.

[6] Houve tentativas para utilizar o processo de trituração seca ou o processo de moinho úmido com outros tipos de grãos (isto é, não milho) como matéria-prima para produzir álcool. Entretanto, esses processos podem exigir modificações significativas às instalações de produção existentes devido à natureza abrasiva de casca de alguns grãos, concentração variada de carboidratos, micronutrientes e elevada viscosidade de certos mingaus de grãos.

[7] Por conseguinte, há necessidade de converter outros tipos de grão como matéria-prima para várias aplicações em um modo mais eficiente em termos de custo. Por conseguinte, há também necessidade de separar sólidos em um modo eficiente em termos de custo, recuperar e purificar componentes, sem afetar significativamente a qualidade do produto ou coprodutos, e melhorar a recuperação e rendimento de óleo.

SUMÁRIO

[8] A presente revelação descreve um processo para utilizar matéria-prima única de cevada para produzir um produto fermentado. O processo inclui remover cascas a partir da cevada e triturar sementes de cevada e liquefazer as sementes de cevada com uma alfa-amilase e água para criar uma pasta. 0 processo também inclui sacarificar a pasta por adicionar uma glicoamilase a um mingau e fermentar o mingau com um micro-organismo para produzir o produto de fermentação.

[9] A presente revelação também descreve métodos para aperfeiçoar o rendimento em uma instalação de produção por filtrar um fluxo de partículas grandes a partir de uma pasta contendo partículas pequenas e materiais dissolvidos com base em uma série de dispositivos de separação mecânica. O método inclui ainda adicionar água ao fluxo de partículas grandes para criar um fluxo de sólidos mais baixos e aquecer o fluxo de sólidos 4/55 mais baixos em um tanque. 0 método inclui ainda utilizar pelo menos um ou mais dispositivos de separação mecânica que separa adicionalmente o fluxo de partículas grandes a partir do fluxo líquido contendo partículas pequenas e componentes dissolvidos.

[10] Esse Sumário é fornecido para introduzir uma seleção de conceitos em uma forma simplificada que são adicionalmente descritos abaixo na Descrição detalhada. Esse Sumário não pretende identificar características chave ou características essenciais da matéria reivindica, nem pretende ser utilizado para limitar o escopo da matéria reivindicada. Outros aspectos e vantagens da matéria reivindicada serão evidentes a partir da seguinte Descrição detalhada das modalidades e das figuras em anexo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[11] A Descrição Detalhada é exposta com referência às figuras em anexo. Nas figuras, o(s) dígito(s) mais a esquerda de um número de referência identifica(m) a figura na qual o número de referência primeiramente aparece. O uso dos mesmos números de referência em figuras diferentes indica itens similares ou idênticos. As figuras não limitam a matéria reivindicada a modalidades específicas descritas aqui.

[12] A figura 1 ilustra um processo de exemplo utilizando matéria-prima combinada de cevada e trigo para produzir um produto de fermentação.

[13] A figura 2 ilustra um exemplo de descascamento de cevada em um processo.

[14] A figura 3 ilustra um exemplo de moagem de trigo em um processo.

[15] A figura 4 ilustra um exemplo de um processo de separação híbrida utilizando um processo de lavagem de contra- fluxo.

[16] A figura 5 ilustra outro exemplo de um processo de separação híbrida utilizando o processo de lavagem de contra- fluxo com um dispositivo de cisalhamento.

[17] A figura 6 ilustra um exemplo de ambiente para executar o processo de separação híbrida com matéria-prima combinada de tipos diferentes de grão.

[18] A figura 7 ilustra outro exemplo de ambiente para executar o processo de separação híbrida com matéria-prima de grão, único.

[19] A figura 8 ilustra um exemplo de adição de enzimas ao processo de produção.

[20] A figura 9 ilustra outro exemplo de processo de de adição de enzimas ao processo de produção em combinação com o processo HS.

[21] A figura 10 ilustra outro exemplo de adicionar outros tipos de enzimas ao processo de produção.

[22] A figura 11 ilustra um exemplo de resultados de teste do processo de separação híbrida utilizando o processo de lavagem de contra-fluxo.

DESCRIÇÃO DETALHADA Visão geral

[23] A Descrição Detalhada explica modalidades da matéria e várias características e detalhes vantajosos de forma mais completa com referência a modalidades não limitadoras e exemplos que são descritos e/ou ilustrados nas figuras em anexo e detalhados na seguinte descrição em anexo. As descrições de componentes bem conhecidos e técnicas de processamento podem ser omitidas de modo a não obscurecer desnecessariamente as modalidades da matéria. Os exemplos utilizados aqui pretendem meramente facilitar a compreensão dos modos nos quais a matéria pode ser posta em prática e permitir adicionalmente aqueles versados na técnica a praticar as modalidades da matéria. Por conseguinte, os exemplos, as modalidades, e as figuras da presente invenção não devem ser interpretados como limitando o escopo da matéria.

[24] Essa revelação descreve técnicas para utilizar matéria-prima única ou utilizar uma combinação de dois materiais de alimentação diferentes para produzir produto em um processo de produção. Variáveis que afetam a rentabilidade de produzir álcool incluem tipo de grão (isto é, matéria-prima), disponibilidade do grão e preço do grão. Por exemplo, essa técnica descreve como produzir um produto utilizando matéria- prima única de cevada, matéria-prima combinada de cevada e trigo, ou matéria-prima combinada de outros tipos de grão. Entretanto, outros tipos uma única matéria-prima em grão ou outros tipos de combinação de uma única matéria-prima em grão também podem ser utilizadas para produzir o produto. Por exemplo, o grão pode incluir, porém não é limitado a, cevada, trigo, aveias, centeio, triticale, batatas doce, mandioca, milho, milo, grão de sorgo e similares.

[25] As técnicas para a matéria-prima única incluem descascar a cevada, triturar a semente de cevada, enviar a matéria-prima para um tanque de pasta, adicionar enzimas à pasta, converter a pasta em mingau, e fermentar o mingau para produzir produto. As técnicas para o fluxo de matéria-prima combinada incluem triturar a semente de cevada, moer trigo para produzir proteína do tipo alimentício a partir de amido de trigo, combinar o amido de trigo e a semente de cevada triturada em uma pasta, adicionar enzimas e água à pasta, converter a pasta em mingau e fermentar a mingau para produzir o produto.

[26] Essa revelação também descreve técnicas para executar o processo de Separação Híbrida (HS) que melhora a conversão de amido em um produto de fermentação utilizando um método de separação prévia antes da fermentação. O processo HS pode ser utilizado em qualquer ordem (após fermentação) ou qualquer tipo de instalação de produção. O processo HS remove gradientes de tamanho não fermentável que são duas vezes maiores antes de um processo de fermentação, que por sua vez aumenta a concentração de álcool produzida por tanque de fermentação, aumenta a velocidade de fermentação e diminui uma probabilidade de que fermentações não ocorram. Entretanto, o processo HS também recupera, os não fermentáveis para utilizar em um coproduto no processo.

[27] 0 processo HS utiliza uma combinação de métodos diferentes. O processo HS moi e separa componentes de matéria- prima utilizando tipos diferentes de dispositivos de cisalhamento e separação. 0 processo HS combina então a matéria- prima em pasta. Em uma modalidade, o processo HS utiliza uma lavagem de contra-fluxo no fluxo de matéria-prima combinada recebida a partir de um tanque de pasta utilizando dispositivos de separação mecânica. Em outra modalidade, o processo HS pode retirar por lavagem o amido da fibra utilizando processo HS que usa uma série de dispositivos de separação mecânica em processo de lavagem concorrente.

[28] Um dos dispositivos de separação mecânica pode ser um dispositivo de separação de filtro de pá, que tem baixo custo e elevada produtividade prática. Em modalidades, o processo HS utiliza um único ou uma série de dispositivos de separação mecânica para separar um fluxo grande de sólidos suspensos a partir de um líquido com sólidos suspensos finos, incluindo, porém não limitado a, um a dez dispositivos. Em uma modalidade, o processo HS utiliza uma etapa de separação mecânica única para separar um grande fluxo de sólidos suspensos a partir de um líquido com sólidos suspensos finos. Em outras modalidades, o processo HS utiliza uma série de duas ou mais etapas de separação mecânica. Em outra modalidade o processo adiciona água a cada estágio da lavagem de contra-fluxo na série. Em outra modalidade, o processo HS adiciona água limpa a cada estágio da lavagem concorrente na série. Isso aumenta a atividade de água para melhor conversão de amido em açúcar. A elevação da atividade de água também aumenta a taxa de lixiviar óleo e conclusão de frações de germe.

[29] 0 processo HS cozinha a água e o grande fluxo de sólidos suspensos em uma faixa de temperatura frequentemente utilizada no processo de produção. Por exemplo, uma temperatura de pasta pode ser de aproximadamente 55°C a aproximadamente 60°C (aproximadamente 328K a aproximadamente 333K) que está abaixo de um ponto de gelatinização de amido para obter bom umedecimento do grão. A temperatura de cozimento para o processo HS varia de aproximadamente 70°C a aproximadamente 130°C (aproximadamente 343K a aproximadamente 403K). O processo HS não aumenta o teor de sólidos, nem afeta negativamente a viscosidade do material e/ou nem afeta negativamente o rendimento do processo de fermentação. Desse modo, não há penalidades significativas de energia, e nenhuma degradação conhecida da qualidade dos coprodutos, como Grão de Destiladores Seco com Solúveis (DDGS).

[30] 0 processo HS lava adicionalmente o fluxo utilizando água de lavagem (isto é, recebida de um dispositivo de separação mecânica, limpa e similar) e remove quantidades adicionais de amido da fibra por passar através de outro dispositivo de separação mecânica. Isso ajuda a remover água em excesso uma vez que um fluxo líquido contendo pequenas partículas produzidas durante o processo de lavagem é dirigido de volta para o início do processo de pasta. 0 processo HS pode utilizar dois ou mais dispositivos de separação mecânica para lavar adicionalmente e separar as partículas grandes das partículas pequenas, limpar o amido da fibra, e recuperar uma porção dos nào fermentáveis. Desse modo, o processo HS permite eficiências de conversão mais elevadas de amido em álcool sem alterar o resto de água no processo de produção.

[31] Outras vantagens do processo HS incluem não utilizar enzimas especiais ou criar uma trituração muito fina. O processo HS também evita baixas temperaturas que aumentam o risco de contaminação bacteriana e nào cria partículas finas elevadas para recuperação da parte posterior de um cozimento frio ou uma trituração fina de um grão seco. Desse modo, há vantagens significativas em utilizar o processo HS. 0 processo HS pode ser utilizado em combinação com qualquer tipo de matéria-prima única ou uma matéria-prima combinada para produzir álcool.

[32] Essa revelação também descreve técnicas de aperfeiçoar o rendimento de produto por adicionar tipos diferentes de enzimas a vários estágios do processo de produção. As enzimas incluem, mas não se limitam a , beta-glucanase, beta-glucosidase, endoglucanase, ou celobioidrolase. As enzimas não necessitam de uma temperatura baixa, assim o risco de contaminação bacteriana é evitado. Beta-glucanase tem um grau elevado de estabilidade que o torna mesmo durável até extremos de pH. Verificou-se que essas enzimas são particularmente eficazes com os grãos de cevada, pois atacam fibras de beta- glucano para liberar fragmentos menores (isto é, uma modificação de parede de célula). A taxa de modificação é determinada pelo conteúdo das paredes da célula de beta-glucano.

[33] Embora aspectos de técnicas descritas possam ser executados em qualquer número de ambientes e/ou configurações diferentes, execuções são descritas no contexto do ambiente de exemplo a seguir. AMBIENTES ILUSTRATIVOS

[34] As figuras 1-10 incluem diagramas de fluxo mostrando exemplo de processos. Os processos podem ser realizados utilizando ambientes e dispositivos diferentes. O equipamento não deve ser interpretado como necessariamente dependente de ordem em seu desempenho. Qualquer número dos processos ou equipamentos descritos pode ser combinado em qualquer ordem para executar o método ou um método alternativo. Além disso, também é possível que para uma ou mais das etapas ou peças de equipamentos fornecidos sejam omitidas.

[35] A figura 1 ilustra um exemplo de um processo 100 utilizando uma série de operações encontradas em um moinho úmido e um processo de moagem seco de uma instalação de produção. Por exemplo, o processo 100 opera em um modo contínuo. Entretanto, o processo pode ser realizado em um processo de batelada ou uma combinação de processos de batelada e contínuo.

[36] O processo 100 pode receber matéria-prima de um grão que inclui, porém não é limitado a, cevada, trigo, aveias, centeio, triticale, batatas doces, mandioca, milho, milo, grão de sorgo, cana de açúcar e similares. A matéria-prima pode incluir um tipo individual, uma matéria-prima combinada de dois tipos, ou qualquer combinação ou mistura dos acima. A matéria- prima pode incluir um a dez tipos diferentes combinados em várias faixas de percentagem. A instalação de produção processa a matéria-prima para converter o grão em coprodutos diferentes que podem incluir germe a ser extraído para óleo, ração de proteína do tipo alimentício para ração de animais com elevado teor de fibras, farelo de proteína do tipo alimentício para ração de animais com elevado teor de proteínas, e produtos baseados em fermentação e baseados em amido como etanol, xarope, alimento, e amido industrial. Outros tipos de aplicações incluem, porém não são limitados a, produção de produtos químicos, produtos químicos para uso em outras aplicações e similares.

[37] Para fins de brevidade, o processo de utilizar um fluxo combinado será descrito com referência à figura 1. Como mencionado, cevada, milho, trigo, triticale ou centeio podem ser utilizado como matéria-prima única, que não é mostrado. O processo para a matéria-prima única de cevada ou milho será similar ao processo descrito na figura 1. Entretanto, as porções pertinentes a trigo para moagem de trigo, não seriam aplicáveis.

[38] A quantidade de amido em cevada pode ser aproximadamente 50 a 64% e a quantidade de beta-glucano aproximadamente 4% e a quantidade de amido em trigo pode ser aproximadamente 60%. A utilização de uma matéria-prima combinada com as técnicas descritas reduz uma quantidade de matérias- primas necessárias para fornecer a mesma quantidade de álcool. Em uma modalidade, o processo 100 utiliza cevada e trigo em matéria-prima combinada juntamente com as técnicas descritas para reduzir a quantidade de bushels de cevada necessária de 47,7 milhões de bushels por ano para 41,2 milhões de bushels por ano e a quantidade de bushels de trigo necessária de 14,7 milhões de bushels por ano para 15,2 milhões de medidas de cereais por ano para um rendimento aproximado de 115 milhões de galões de álcool desnaturado por ano (MMgpy).

[39] O processo 100 inicialmente descasca a cevada 102 em semente e cascas, e tritura adicionalmente a semente de cevada 104 em um farelo ou um pó utilizando um moedor em rolos. A semente é definida como uma semente sem casca. Em outra modalidade, um moinho de martelos pode ser utilizado para triturar a semente de cevada. Dispositivos para descascar a cevada incluem, porém não são limitados a, um dispositivo de descascar abrasivo, moedor de martelos, moedor de rolos, moedor de discos, moedor de bolas, moedor de pino, uma mesa agitadora, um sistema de aspiração e similares.

[40] Em uma modalidade, o processo 100 pode adicionar umidade à semente de cevada antes da moagem para otimizar a eficiência de moagem. A água amolece o endosperma, que é a porção de amido da cevada. Em outra modalidade, o processo 100 não pode adicionar umidade à semente de cevada antes da moagem. 0 endosperma será separado dos outros componentes, o farelo, que contém fibra, e similar.

[41] Os dispositivos para executar a moagem da cevada incluem moedor de martelos, moedor de rolos, moedor de discos, moedor de bolas, moedor de pino e similar. Em uma modalidade, o processo 100 utiliza um moedor de rolos tendo pelo menos um par de rolos ou rodas para triturar a cevada. A cevada entra no topo do moedor de rolos, passa entre dois ou mais rolos ou rodas e é triturada no processo. Um rolo é fixado em posição enquanto o outro rolo pode ser movido para mais longe ou para mais próximo em direção ao rolo estacionário. As superfícies do rolo podem ser entalhadas para ajudar no cisalhamento e desintegração da cevada. Os rolos podem ter diâmetro de aproximadamente 9 a 12 polegadas (23 a 30,5 cm), com uma razão de comprimento para diâmetro de aproximadamente 4:1.

[42] A moagem ajuda a preparar a cevada para trabalhar eficientemente com água e enzimas a ser discutido posteriormente. 0 processo 100 envia a semente de cevada moída para um tanque de pasta 106. O tanque de pasta 106 será discutido em mais detalhes abaixo.

[43] Voltando para 102, como discutido acima, o processo 100 descasca a cevada em sementes e cascas. O processo 100 envia então as cascas para um gaseificador 108 para fazer energia para uso na instalação de produção. Alternativamente, as cascas podem ser convertidas em etanol celulósico.

[44] Em 110, o processo 100 separa o trigo para ser aproximadamente 72% de rendimento de endosperma e aproximadamente 28% de rendimento de farelos de trigo (isto é, MIDDS). 0 processo 100 separa os componentes do endosperma, como separação da proteína do tipo alimentício do amido de trigo 112, que é aproximadamente 86% de amido. O processo 100 envia o amido de trigo para o tanque de pasta 114. A seguir, o processo 100 envia a proteína do tipo alimentício que é o compósito de proteína, para um secador 116 (por exemplo, secador de anel) e então embala a proteína do tipo alimentício 118 para ser vendida como ração de animal. Outra porção mostrada como 119, a partir da porção de endosperma pode ser enviada diretamente para uma estação de mistura para produto que sai do secador 116 para fazer a proteína do tipo alimentício 118.

[45] Os farelos contêm aproximadamente 28% de amido e um teor total de sólidos de aproximadamente 87%. Os farelos passam através de um tanque de liquefação 120 para serem misturados com água para formar uma pasta. Essa irrigação facilita a separação dos vários componentes nos farelos. O processo 100 envia a água e farelos, que incluem partículas finas de farelo de trigo, germe de trigo, farinha de trigo e miúdos a partir do tanque de liquefação 120 para os dispositivos de separação mecânica 122.

[46] Um ou mais dispositivos de separação mecânica 122 separam as partículas maiores no fluxo das partículas menores no fluxo. O dispositivo de separação mecânica 122 inclui, porém não é limitado a um filtro de pá, um dispositivo de filtro de pressão, filtro DSM, e similar. O filtro de pá inclui aberturas que são dimensionadas para permitir que água, amido e proteína do tipo alimentício fluam através do filtro enquanto retém as partículas maiores, como fibra.

[47] Após um processo de separação único utilizando um dispositivo de separação mecânica, o processo 100 pode lavar adicionalmente a fibra ou fluxo de partículas grandes para remover quantidades adicionais de amido e/ou proteína do tipo alimentício. O processo 100 pode incluir, porém não é limitado a um a dez estágios de lavagem múltipla utilizando vários dispositivos de separação mecânica 122. Como mencionado, o processo 100 adiciona água ao fluxo de partículas grandes para lavar adicionalmente e ajudar a remover o amido a partir da fibra.

[48] Após os dispositivos de separação mecânica 122, a porção de amido vai para o tanque de pasta 106. Outra porção, a porção de fibras dos farelos, pode passar através de uma prensa 124 para remover teor de umidade. Após passar através da prensa 124, a porção de fibras dos farelos tem um teor total de sólidos de aproximadamente 39%. A porção de fibras é então enviada para o secador para ser processada como material de enchimento para alimento de animais domésticos ou como alimento humano ou como combustível de caldeira.

[49] Voltando para os tanques de pasta 106, o processo 100 adiciona água e enzimas aos materiais combinados para criar uma pasta em um tanque (isto é, tanque de pasta). Em um exemplo, enzimas que podem ser adicionadas incluem, porém não são limitadas a, alfa-amilase e beta-glucanase. A alfa-amilase divide polímero de amido em seções curtas. A quantidade de alfa- amilase pode variar de 0,02 a 0,06% peso/peso de grão que entra, dependendo da atividade específica de formulações de enzimas. Enquanto isso, a beta-glucanase divide polímeros de glicose ligados por beta que são associados com grãos. O beta-glucanase divide (1—>3), (1—>4) - β-glucano, um polissacarídeo feito de subunidades de glucose. A divisão de β-glucano pode ocorrer aleatoriamente da molécula. Beta-glucanase que pode ser utilizada inclui, porém não é limitada a, β-glucanase, uma enzima que divide (1—>3 ) , (1—>4)- β-glucanos e β-1, 6-glucanase, uma enzima que divide β-1, 6-glucanos. A quantidade de beta- glucanase adicionada pode variar de 0,005 a 0,06% peso/peso (dependendo da atividade específica de formulações de enzimas) de grão que entra e adicionada em faixas de temperatura de aproximadamente 45°C a aproximadamente 75°C (aproximadamente 318K a aproximadamente 348K).

[50] Verificou-se que beta-glucanase é particularmente eficaz com os grãos de cevada, pois ataca (1->3) , (1—>4) -fibra de β-glucano para liberar fragmentos menores (isto é, uma modificação de parede de célula). A taxa de modificação é determinada por teores das paredes de célula de beta-glucano, Beta-glucanase hidrolisa componente de beta D-glucano e divide os polímeros de glicose ligados por beta que são frequentemente associados com cevada ou trigo.

[51] 0 pH da pasta pode ser ajustado para aproximadamente 5,0 a 6,0. Além disso, a temperatura pode ser mantida entre 60 e 100°C (333 a 373K) no tanque de pasta 106 e um tempo de permanência de aproximadamente 30 a 60 minutos para converter o amido insolúvel na pasta em amido solúvel. A pasta pode ter teor de sólidos dissolvidos de aproximadamente 15 a 45%. Outros itens no tanque de pasta 106 podem incluir açúcares, proteína, fibras, amido, germe, grão de areia, óleo e sais, e similares como comumente presente em grão de entrada bruto a partir da produção agrícola. Pode haver um ou mais tanques de pasta 106 na instalação de produção.

[52] Em modalidades, a pasta pode ou não ser aquecida no tanque de pasta para reduzir viscosidade do grão moído. Alguns processos podem incluir um processo de cozimento a jato opcional.

[53] Quando o processo de cozimento a jato é utilizado, fogões a jato (não mostrados) cozinharão a pasta. Cozimento a jato pode ocorrer em pressões e temperaturas elevadas. Por exemplo, cozimento a jato pode ser realizado em uma temperatura de aproximadamente 100 a 150°C (aproximadamente 212 a 302°F) e em uma pressão absoluta de aproximadamente 1,0 a 6,0 kg/cm2 (aproximadamente 15 a 85 Ibs/pol2) por aproximadamente cinco minutos. O cozimento a jato é um método utilizado para gelatinizar o amido.

[54] Em 126, o processo 100 converte a pasta em mingau no(s) tanque(S) de liquefação. Isso ocorre em aproximadamente 80 a 95°C (353 a 368K) para hidrolisar o amido gelatinizado em maltodextrinas e oligossacarídeos para produzir um mingau liquefeito. Aqui, o fluxo de mingau tem aproximadamente 18 a 45% do teor total de sólidos. 0 mingau pode ter teor de sólidos suspenso que inclui fibra, germe, grão de areia e similar.

[55] 0 processo 100 pode adicionar outra enzima, como glucoamilase nos tanques de liquefação 126 para dividir as dextrinas em açucares simples. A glucoamilase divide as seções curtas em moléculas de glucose individuais. A glucoamilase pode ser adicionada a aproximadamente 60°C (333K) antes da fermentação, conhecida como sacarificação ou no inicio de um processo de fermentação. 0 processo 100 ajusta o pH em 5,0 ou mais baixo. Em uma modalidade, a sacarificação e fermentação também podem ocorrer simultaneamente.

[56] Em 128, o processo 100 adiciona micro-organismos e outras enzimas, beta-glucosidase e amiloglucosidase ao mingau no(s) tanque(s) de fermentação. Uma cepa comum de micro- organismo, como Saccharomyces cerevisiae pode ser utilizada para converter os açucares simples (isto é, maltose e glucose) em álcool (com sólidos e líquidos), CO2 e calor.

[57] A beta-glucosidase é uma enzima de glucosidase que atua sobre ligações β-1-3 e βl-4 que ligam duas moléculas de glucose ou moléculas substituídas por glucose. Clivando a ligação β-1-3 e β-1-4, beta-glucosidase pode gerar D-glucose. Em outras palavras, a beta-glucosidase atua sobre essas moléculas liberando uma molécula de açúcar. Em particular, a beta- glucosidase tem especificidade para uma variedade de substratos de beta-D-glicosídeo. O processo 100 adiciona a beta-glucosidase em uma faixa de temperatura de aproximadamente 4 0 °C a aproximadamente 28°C (104 a 82°F, aproximadamente 313 a aproximadamente 301 K) e em uma quantidade que varia de 0,001 a 0,09% peso/peso de grão que entra (dosagem com base na atividade de enzima formulada).

[58] A combinação de beta-glucanase e beta-glucosidase é capaz de hidrolisar os componentes de ( 1—>3) , (1—>4) - β-glucano de cevada. Por exemplo, cevada contém aproximadamente 56% de amido e 4% de beta-glucano. Essas duas enzimas trabalham juntas para ajudar a fazer com que beta-glucano pareça mais semelhante à glucose para levedo. Desse modo, a concentração fermentável eficaz é como se a matéria-prima tivesse aproximadamente 60% de amido. Portanto, o rendimento aumenta em aproximadamente 7 a 8%, mudando a necessidade de 47,7 milhões de bushels de cevada por ano para 41,2 milhões de bushels de cevada por ano e a quantidade de medidas de cereais de trigo necessária de 14,7 milhões de medidas de cereais por ano para 15,2 milhões de medidas de cereais por ano para 115 milhões de galões de álcool desnaturado por ano (MMgpy).

[59] Esse tempo de permanência no(s) tanque(s) de fermentação pode ser aproximadamente 50 a aproximadamente 60 horas. Entretanto, variáveis como cepa de microorganismo utilizado, taxa de adição de enzimas, temperatura para fermentação, concentração de álcool alvo, e similares afetam o tempo de fermentação.

[60] O processo 100 cria o álcool, sólidos e líquidos através de fermentação. Após conclusão, o mingau é comumente mencionado como cerveja, que pode conter aproximadamente 13 a 16% de álcool, mais sólidos solúveis e insolúveis a partir dos componentes de grão, metabólitos de micro-organismo e corpos de micro-organismo. 0 micro-organismo pode ser reciclado em uma etapa de reciclagem de micro-organismo, que é uma opção.

[61] Voltando para 130, o processo 100 destila a cerveja para separar o álcool dos componentes não fermentáveis, sólidos e os líquidos utilizando uma ou mais colunas de destilação. A cerveja é bombeada através de uma série de duas ou mais colunas de destilação 130 e fervida para vaporizar o álcool. O vapor de álcool é condensado nas colunas de destilação 130 e álcool líquido sai através de uma porção superior das colunas de destilação 130 em aproximadamente 88 a 93% de pureza, que é aproximadamente 190 prova. Fatores que afetam destilação 130 incluem tamanho de coluna, fluxo de energia, taxa de fluxo de produto e concentração de etanol.

[62] Em 132, o processo 100 remove umidade do álcool 190 prova por passar através de desidratação, como um dispositivo de peneira molecular. 0 dispositivo de peneira molecular inclui uma ou mais coluna(s) de desidratação acondicionada(s) com peneiras moleculares para fornecer um produto de álcool quase 100%, que é álcool 200 prova.

[63] 0 processo 100 adiciona um desnaturaste ao álcool antes de ou no tanque de retenção 134. Desse modo, o álcool não é destinado à bebida, porém deve ser utilizado para fins de combustível de motor. Em 136, um exemplo de produto que pode ser produzido é etanol do tipo combustível de motor, a ser utilizado como combustível ou aditivo de combustível para fins de combustível de motor.

[64] 0 produto rico em água restante da coluna de destilação 130 é comumente mencionado como "destilação integral" 138. Os componentes na destilação integral 138 podem incluir sólidos de grãos suspensos, materiais dissolvidos e água. Por exemplo, esse material inclui gordura, proteína, fibra e minerais. Destilação integral 138 cai para o fundo das colunas de destilação 130 e passa através de um dispositivo mecânico 140. O dispositivo mecânico 140 separa destilação integral 138 para produzir "massa úmida" (isto é, sólidos insolúveis) em 142 e centrado (isto é, líquidos) em 148. O dispositivo mecânico pode incluir uma centrífuga, decantador ou qualquer outro tipo de dispositivo de separação. O dispositivo mecânico pode aumentar teor de sólidos de aproximadamente 10 a aproximadamente 15% até aproximadamente 25% a aproximadamente 4 4% de sólidos. Pode haver um ou mais dispositivos mecânicos.

[65] A massa úmida 142, principalmente sólidos, pode ser referida como Grão de Destiladores úmidos (WDG). Isso incluí, porém não é limitado a, proteína, fibra, gordura e líquidos. Um pouco da massa úmida é transferida para um ou mais secador (es) 144 para remover umidade. Essa secagem produz Grão de Destiladores secos (DDG), que pode ser armazenado em tanques a serem utilizados como ração de gado (não mostrados).

[66] Voltando para 148, o processo 100 produz centrado. Centrado 148 é na maior parte os líquidos que restam de destilação integral 138. 0 centrado 148 é enviado para os evaporadores 150 para que a água evapore, produzindo destilação fina. O processo 100 pode ainda evaporar a umidade da destilação fina, deixando um xarope grosso (isto é, 25 a 45% de sólidos secos) que contém sólidos solúveis (dissolvidos), sólidos suspensos finos (geralmente inferior a 50 um) e sólidos suspensos flutuantes da fermentação. O xarope grosso do centrado 148 pode ser enviado para o secador 144 com a massa úmida 142 (isto é, WDG) para produzir DDGS 146.

[67] Em uma modalidade, o processo 100 envia os líquidos para recuperação de óleo 152, que remove óleo do xarope para recuperar óleo. 0 processo 100 pode enviar materiais da recuperação de óleo 152 de volta para os evaporadores 150. 0 processo 100 produz um produto de óleo da parte posterior 154. PROCESSOS DE MOAGEM ILUSTRATIVOS

[68] A figura 2 ilustra um exemplo de processo 200 de moagem e separação de matéria-prima de cevada em um processo HS. Esse processo 200 utiliza cevada com casca como exemplo, porém cevada descascada ou sem casca pode ser utilizada no processo. Outros tipos de grão de matéria-prima também podem ser utilizados nesse processo.

[69] 0 processo 200 recebe cevada como matéria-prima 202 em vagões ferroviários ou caminhões. < D processo 200 limpa a matéria-prima de cevada 202 passando através de um nivelador 204. 0 nivelador 204 pode ser um dispositivo de filtragem oscilatório que separa itens encontrados com a matéria-prima 202. A separação ocorre com base em tamanhos de partículas. Por exemplo, o processo 200 filtra partículas de tamanho grande que podem incluir lixo ou formar materiais, partículas de tamanho médio que incluem cevada, e partículas de tamanho pequeno que podem incluir areia, grãos quebrados e similares.

[70] O processo 200 envia as partículas de tamanho médio, a cevada, para um dispositivo de descasque abrasivo 206. O dispositivo de descasque abrasivo 206 pode ser qualquer tipo de dispositivo mecânico para separar componentes da cevada. Por exemplo, o dispositivo de descasque abrasivo 206 pode incluir um rotor/disco, estações de esmeril e filtro perfurado.

[71] O serviço de descasque abrasivo 206 separa as cascas externas, fibrosas não comestíveis a partir dos componentes da cevada. Os componentes da cevada (isto é, farelo, germe, sementes de cevada) vão para um dispositivo de moagem, O dispositivo de moagem inclui, porém não é limitado a, moedor de rolos, moedor de martelo, moedor de disco e similares. Por exemplo, o processo 200 envia os componentes para uma tremonha de recipiente ou um alimentador de rolo (não mostrado) e para o moedor de rolos 208.

[72] O moedor de rolos 208 inclui pelo menos um par de rolos ou rodas para triturar a cevada. A cevada entra em um topo do moedor de rolos, passa entre dois ou mais rolos ou rodas e é triturada no processo. Um rolo pode ser fixado em posição enquanto o outro rolo pode ser movido para mais longe ou mais próximo ao rolo estacionário. As superfícies de rolo podem ser entalhadas para ajudar no cisalhamento e desintegração da cevada. Os rolos podem ter aproximadamente 9 a 12 polegadas (23 a 30,5 cm) em diâmetro, com uma proporção de comprimento de aproximadamente 4:1.

[73] Em outra modalidade, os dois rolos podem girar na mesma velocidade fazendo com que força de compressão seja utilizada na cevada. Em outra modalidade, os dois rolos podem operar em velocidades diferentes para aumentar compressão e tensão de cisalhamento. O moinho de rolos pode incluir filtros que são localizados ao longo do fundo dos rolos para permitir que partículas de certo tamanho passem através do filtro. As aberturas do filtro podem ser de tamanho 6/64 a 9/64 polegadas (2,38 mm a 3,56 mm). Em uma modalidade, as aberturas de filtro podem ser 7/64 polegadas, ou aproximadamente 2,7 8 mm para criar partículas que são de tamanho inferior a 45 microns a 2-3 mm.

[74] O processo 200 pode incluir um aspirador (não mostrado), que é opcional. Isso reduz a quantidade de farelo removendo o farelo cortado. O processo 200 envia as sementes de cevada para o tanque de pasta 210 que é parte de uma instalação de produção.

[75] Voltando para o dispositivo de descasque abrasivo 206, o processo 200 envia as cascas para um sistema de gaseificado por combustão 212 para fazer energia para uso na instalação de produção.

[76] Em outra modalidade, um moedor de martelos é utilizado para triturar a cevada. Após trituração no moedor de martelos, o processo então envia o material triturado para um tanque de pasta.

[77] A figura 3 ilustra um exemplo de moagem de trigo em um processo 300. Esse processo 300 utiliza trigo como exemplo, porém outros tipos de grão de matéria-prima também podem ser utilizados nesse processo.

[78] O processo 300 recebe trigo como matéria-prima 302 em vagões ferroviários ou caminhões. O processo 300 limpa a matéria-prima de trigo 302 passando através de um nivelador 304. O nivelador 304 pode ser um dispositivo de filtragem oscilatório que separa itens encontrados com a matéria-prima 302. A separação ocorre com base em tamanhos de particulas. Por exemplo, o processo 300 filtra partículas de tamanho grande que podem incluir lixo ou formar materiais, partículas de tamanho médio que incluem trigo, e partículas de tamanho pequeno que podem incluir areia, grãos quebrados e similares.

[79] O processo 300 envia a matéria-prima de trigo para uma tremonha de recipiente ou um alimentador de rolos (não mostrado) e para um dispositivo de moagem. O dispositivo de moagem inclui, porém não é limitado a moedor de rolos, moedor de martelo, moedor de disco, moedor de pino, moedor de bolas e similar.

[80] 0 moinho de rolos 306 executa funções similares e tem desenhos similares à descrição para o moinho de rolos 208 descrito com referência à figura 2. Em uma modalidade, os dois rolos podem girar na mesma velocidade fazendo com que força de compressão seja utilizada no trigo. Em outra modalidade, os dois rolos podem operar em velocidades diferentes para aumentar compressão e tensão de cisalhamento. 0 moinho de rolos 306 pode incluir filtros que são localizados ao longo do fundo dos rolos para permitir que particulas de certo tamanho passem através do filtro. As aberturas do filtrom pode ser de tamanho 6/64 a 9/64 polegadas. Em uma modalidade, as aberturas de filtro podem ser 7/64 polegadas, ou aproximadamente 2,78 mm para criar particulas que são de tamanho inferior a 45 microns a 2-3 mm.

[81] 0 processo 300 envia o trigo triturado para um primeiro plansifter 308. O primeiro plansifter 308 separa produtos diferentes com base no uso de uma peneira com múltiplas peneiras por compartimento. O primeiro plansifter 308 separa os componentes do trigo, como o endosperma e fibra/farelos. O processo 300 então envia o endosperma através de outro moinho de rolos 312 e através de um segundo plansifter 314. Aqui, o segundo plansifter 314 separa o glúten do amido de trigo. O processo 300 envia adicionalmente o glúten para ser seco por um secador 316. Voltando para o segundo plansifter 314, o processo 300 envia o amido de trigo para um tanque de pasta 310 para processamento adicional. PROCESSOS DE SEPARAÇÃO HÍBRIDA ILUSTRATIVOS

[82] A figura 4 ilustra um exemplo do processo HS 400 utilizando um processo de lavagem de contra-fluxo. Para fins ilustrativos, os líquidos e fluxos de partículas suspensos finos são identificados por linhas pontilhadas para indicar o envio para um tanque. Esses exemplos ilustram fluxos que podem ser enviados dos dispositivos de separação mecânica e fluxos recebidos nos tanques dos diferentes dispositivos de separação mecânica. Entretanto, os líquidos e fluxos de partículas suspensas finas podem ser enviados para processo de composição de água, um tanque receptor, um tanque de pasta, um tanque de liquefação, um tanque de remistura, e similar, enquanto quaisquer fluxos podem ser recebidos nos tanques de quaisquer dos dispositivos de separação mecânica. Os termos, como partículas grandes, partículas de tamanho maior, sólidos suspensos grandes, e sólidos são utilizados para descrever os materiais separados pelos dispositivos de separação mecânica. Esses tendem a ser considerados de teor sólido e incluem partículas de tamanho maior do que os outros materiais, isto é, os líquidos com partículas pequenas. Os termos, como líquidos e partículas suspensas finas, partículas pequenas, sólidos suspensos pequenos, e líquidos são utilizados para descrever os materiais separados pelos dispositivos de separação mecânica. Esses tendem a ser considerados DE teor de líquido e incluem partículas de tamanho menor do que os outros materiais, como os sólidos descritos acima.

[83] 0 processo HS 400 recebe um fluxo de processo 402, que pode ser uma pasta de um tanque de pasta antes de ser cozido. O processo HS 400 separa os componentes e lava adicionalmente o material. O processo HF 400 envia o fluxo de processo 402 através de um primeiro dispositivo de separação mecânica 404, que separa componentes como as partículas de sólido maiores das partículas menores e fluxo de líquidos uma primeira vez. Isso também é referido como uma primeira passagem, O primeiro tanque 410 pode conter aproximadamente 18% de teor sólido (média),

[84] 0 primeiro dispositivo de separação mecânica 404 pode incluir pás que giram, um tambor estacionário e uma parede externa configurada como uma tela. 0 primeiro dispositivo de separação mecânica 404 empurra o fluxo de processo 402 contra uma tela onde os líquidos e partículas pequenas (isto é, amido, glúten, proteína, sal e similar) passam através da tela e são enviados para um processo de composição de água 408, que faz o fluxo de processo 402 (como mostrado pela linha pontilhada). As pás giram para mover o fluxo de processo 402 em direção a tela. A tela tem aberturas que são dimensionadas para permitir que água, amido e partículas de tamanho menor fluam através da tela, porém não permitirá que as partículas maiores, como fibra atravessem.

[85] O processo HS 400 produz líquidos e fluxo de partículas suspensas finas 406 e um fluxo de sólidos suspensos grande 408. O fluxo de partículas suspensas finas e líquidos 406 pode incluir amido que foi lavado e removido da fibra. Entretanto, o fluxo de sólidos suspensos grandes 408 pode ainda conter amido e/ou a proteína do tipo alimentício. Desse modo, o processo HS 400 pode lavar a fibra através de uma série de dispositivos de separação mecânica. Por exemplo, as modalidades do processo HS 400 podem incluir, porém não são limitadas a um, dois, três, quatro ou até aproximadamente dez estágios de lavagem e separação. Em uma modalidade, pode haver um dispositivo de separação mecânica para separar o fluxo de sólidos suspensos grandes dos líquidos e partículas suspensas finas. Em outras modalidades, pode haver dois ou mais dispositivos de separação mecânica, até dez dispositivos de separação mecânica. Na figura 4, uma modalidade do processo HS 400 ilustra quatro dispositivos de separação mecânica.

[86] O processo HS 400 orienta os líquidos e fluxo de partículas suspensas finas 406 para um tanque de liquefação 409 e envia o fluxo de sólidos suspensos grandes 408 para um primeiro tanque 410. 0 primeiro tanque 410 recebe outro fluxo de partículas suspensas finas e líquido 422 a partir de um terceiro dispositivo de separação mecânica 420. Aqui, os fluxos combinados são misturados e aquecidos até aproximadamente 76°C a aproximadamente 85°C (170°F a aproximadamente 185°F, aproximadamente 349K a aproximadamente 358K) por aproximadamente 1 a aproximadamente 60 minutos. Em uma modalidade, os fluxos combinados são misturados e aquecidos a aproximadamente 82°C (aproximadamente 180°F, aproximadamente 355 K) por aproximadamente 5 minutos. O processo HS 400 envia esse fluxo combinado a partir do primeiro tanque 410 para um segundo dispositivo de separação mecânica 412.

[87] 0 segundo dispositivo de separação mecânica 412 lava e remove o amido da fibra, produzindo outro fluxo de partículas suspensas finas e líquidos 414 para ser enviado para um processo de composição de água 409, que faz o fluxo de processo 402 (como mostrado pela linha pontilhada), ou alternativamente, para o tanque de liquefação, para compor água para tanque de pasta, e outro fluxo de sólidos suspensos grandes 416 a ser enviado para o segundo tanque 418. 0 processo HS 400 envia o fluxo combinado do primeiro tanque 410 através do segundo dispositivo de separação mecânica 412, que separa componentes como as partículas de sólido maiores das partículas menores e fluxo de líquidos uma segunda vez, ou referido como uma segunda passagem. O segundo tanque 418 pode conter aproximadamente 10% de teor de sólidos (média). 0 segundo tanque 418 recebe ainda outro fluxo de partículas suspensas finas e líquidos 432 de um quarto dispositivo de separação mecânica 430. Aqui, os fluxos combinados são misturados e aquecidos a aproximadamente 76°C a aproximadamente 85°C (170°F a aproximadamente 185°F, aproximadamente 34 9K a aproximadamente 358K) por aproximadamente 1 a aproximadamente 60 minutos. Em uma modalidade, os fluxos combinados são misturados e aquecidos a aproximadamente 82°C (aproximadamente 180°F, aproximadamente 358 K) por aproximadamente 5 minutos. 0 processo HS 400 ainda envia esse fluxo combinado do segundo tanque 418 para um terceiro dispositivo de separação mecânica 420.

[88] O terceiro dispositivo de separação mecânica 420 remove o amido deixado na fibra, produzindo outro fluxo de partículas suspensas finas e líquidos 422 para ser enviado para o primeiro tanque 410 e outro fluxo de sólidos suspensos grandes 424 a ser enviado para um terceiro tanque 426. 0 processo HS 400 envia o fluxo combinado a partir do segundo tanque 418 através do terceiro dispositivo de separação mecânica 420, que separa componentes como as partículas de sólido maiores das partículas menores e fluxo de líquidos uma terceira vez, ou referido como uma terceira passagem. 0 terceiro tanque 426 pode conter aproximadamente 71 de teor sólido (média). Além disso, o terceiro tanque 426 recebe água de cozimento 428 e fluxo de líquidos 438 de um quarto dispositivo de separação mecânica 430. A água de cozimento 428 adicionada ao fluxo suspenso grande 424 pode criar um fluxo de teor mais baixo de sólidos no terceiro tanque 426 . A água de cozimento 428 pode incluir, porém não é limitada a água de diluição quente. A água de cozimento 428 pode variar de uma temperatura de aproximadamente 75°C a aproximadamente 99°C. Em outra modalidade, água de cozimento é adicionada ao segundo tanque 418 e ao terceiro tanque 426. Aqui, os fluxos combinados são misturados e aquecidos a aproximadamente 76°C a aproximadamente 85°C (170°F a aproximadamente 185°F, aproximadamente 34 9K a aproximadamente 358K) por aproximadamente 1 a aproximadamente 60 minutos. Em uma modalidade, os fluxos combinados são misturados e aquecidos a aproximadamente 82°C (aproximadamente 180°F, aproximadamente 355 K) por aproximadamente 2 minutos.

[89] O processo HS 400 envia esse fluxo combinado do terceiro tanque 426 para o quarto dispositivo de separação mecânica 430. O quarto dispositivo de separação mecânica 430 produz o fluxo de partículas suspensas finas e líquidos 432 a ser enviado para o segundo tanque 418 e o fluxo de sólidos suspensos grandes 434 a ser enviado através de um dispositivo 436. Esse dispositivo 436 pode ser um dispositivo de desidratação para criar um fluxo de líquidos 438 e insolúveis 440. 0 processo HS 400 utiliza o dispositivo 436 para enviar o fluxo de líquido 438 para o terceiro tanque 426. Em modalidades, o processo HS 400 envia os insolúveis 440 para um secador, envia os insolúveis 440 para serem vendidos como um produto úmido para ração de gado, e similares. 0 dispositivo 436 remove umidade a partir dessa porção do fluxo de sólidos suspensos grandes 434, que tem agora aproximadamente 64% de umidade. Em uma modalidade, o material pode ser embalado como farelo. Os farelos podem ser utilizados como material de enchimento em ração de animais domésticos e/ou para fabricar semolina. Semolina é utilizada para fazer cereais para desjejum, pudins, massa e cuscuz para alimento humano.

[90] O dispositivo 436 pode incluir, porém não é limitado a uma máquina de rosca, uma centrífuga, uma prensa rotativa, um espessador rotativo, uma correia de filtro, uma prensa vetter, uma prensa de correia, uma telade pá, uma centrífuga vertical, uma centrífuga de lavagem, um filtro de pressão média e similar. O dispositivo 436 separa quaisquer insolúveis restantes 440 dos líquidos 438.

[91] Os dispositivos de separação mecânica incluem pelo menos um de uma máquina de pá, uma tela de pá, uma máquina de pá de lavagem, uma centrífuga de filtragem, uma tela DSM de pressão, uma tela SWACO, uma tela de pressão média, um aparelho de filtragem de multizonas, uma tela de caixa, uma tela DSM de gravidade e similar. 0 aparelho de filtragem de multizonas descrito no pedido no. PCT/US2013/054695 com Scott Kohl como inventor é incorporado aqui na íntegra. Os dispositivos de separação mecânica utilizam diluição em água, que é extração aquosa de materiais solúveis de materiais insolúveis. Além disso, os dispositivos de separação mecânica utilizam uma lavagem de multi-estágios de lavagem por deslocamento, que utiliza a água mais eficientemente utilizando água de um estágio de lavagem (isto é, passagem) para outro estágio de lavagem (isto é, outra passagem).

[92] Em uma modalidade, o dispositivo de separação mecânica é o aparelho de filtragem de multizonas que inclui uma primeira e uma segunda zona, uma pluralidade de aberturas no filtro cilíndrico nas zonas, onde uma primeira seção inclui enrolamento de lance de fita em torno de palhetas, e uma pluralidade de pás em uma segunda seção. Em outra modalidade, o primeiro dispositivo de separação mecânica é um dispositivo de separação de máquina de pá tendo pelo menos quatro pás rotatórias com um tambor estacionário e uma parede externa configurada como uma tela. Em outras modalidades, o dispositivo de separação de máquina de pá pode incluir pelo menos duas pás rotatórias até 20 pás rotatórias.

[93] A máquina de pá de lavagem pode incluir múltiplas zonas de lavagem na máquina de pá. Por exemplo, pode haver uma lavagem de duas zonas no primeiro dispositivo de separação mecânica em uma modalidade. Entretanto, qualquer número de lavagens de zona pode ser utilizado, como duas, três ou quatro zonas de lavagem. A lavagem da fibra ou sólidos grandes ajuda a retirar por lavagem o amido e glúten ou proteina - da fibra.

[94] 0 primeiro tanque 410, o segundo tanque 418, e o terceiro tanque 426 podem ser um tanque de cozimento ou qualquer tipo de tanque que seja agitado. A agitação pode ser realizada com um agitador mecânico ou com uma bomba externa recirculando de volta para o tanque. O tempo de permanência nos tanques pode ser predeterminado com base em variáveis. As variáveis podem incluir tamanho do tanque, quantidade de material, tipo de grão e similar.

[95] 0 cozimento do fluxo de sólidos suspensos grandes com a água faz com que os grânulos de amido absorvam a água como aquecida. Desse modo, água é absorvida dentro do grânulo. Esse inchaço do grânulo permite ação aperfeiçoada de enzima quando retornada ao início do processo de pasta.

[96] Em uma modalidade, os dispositivos de separação mecânica 404, 412, 420, 430 podem ser individualmente um dispositivo de separação de máquina de pá tendo pelo menos quatro pás rotatórias com um tambor estacionário e uma parede externa configurada como uma tela. Em outras modalidades, o dispositivo de separação de máquina de pá pode incluir, porém não é limitado a pelo menos duas pás rotatórias até 20 pás rotativos.

[97] Em uma modalidade, os dispositivos de separação mecânica 404, 412, 420 e 430 podem ser do mesmo tipo de dispositivos de separação. Em outras modalidades, os dispositivos de separação mecânica 404, 412, 420 e 430 podem ser cada um de diferentes tipos de dispositivos de separação, ou uma combinação de tipos de dispositivos similares e diferentes. Por exemplo, em uma modalidade, o primeiro dispositivo de separação mecânica 404 pode ser um dispositivo de separação de máquina de pá com duas zonas de lavagem e o segundo dispositivo de separação mecânica 412 pode ser um dispositivo de separação de máquina de pá com uma única zona de lavagem.

[98] 0 tamanho das telas a serem utilizadas podem ser baseadas em tamanhos de micron, que são espaços entre os arames nas telas. As modalidades no processo HS podem utilizar tamanhos de micron de 75, 100, 150, 250 e similar. Os tamanhos de filtro são determinados com base no tamanho desejado das partículas de tamanho grande a serem separadas dos líquidos e partículas pequenas. As partículas que se deseja filtrar podem variar de 100 a 300 micrometros.

[99] Em modalidades, o processo HS envia os fluxos de água contendo sólidos suspensos finos e sólidos dissolvidos para o tanque de mistura de pasta para serem misturados como pasta, para serem enviados para serem cozidos com ou sem um fogão a jato, para serem enviados para o tanque de liquefação ou enviados para o tanque de fermentação para serem fermentados.

[100] A figura 5 ilustra outro exemplo do processo HS 500 utilizando um processo de lavagem de contra-fluxo. A figura 5 é similar à figura 4, exceto pela adição de um dispositivo de cisalhamento 502. O processo HS 500 envia o fluxo de processo 402 através do primeiro dispositivo de separação mecânica 404. O processo HS 500 produz um fluxo de partículas suspensas finas e líquidos 406 e um fluxo de sólidos suspensos grandes 408. O processo HS 500 envia o fluxo de partículas suspensas finas e líquidos 406 para o tanque de liquefação 409. Entretanto, o fluxo de sólidos suspensos grandes 408 pode conter ainda amido e/ou proteína do tipo alimentício. Desse modo, o processo HS 500 pode cisalhar e lavar o amido a partir da fibra através de um dispositivo de cisalhamento 502 combinado com uma série de dispositivos de separação mecânica- Qualquer tipo de dispositivo de cisalhamento pode ser utilizado. Por exemplo, o processo HS 500 pode incluir um dispositivo de cisalhamento 502 que provê quantidades diferentes de cisalhamento. O dispositivo de cisalhamento inclui, porém não é limitado a, moedor de impacto, moedor de disco, moedor de rolos, bomba centrífuga, jato ventri, hidroaquecedor, moedor de pinss e similar.

[101] 0 processo HS 500 envia o fluxo de sólidos suspensos grandes 408 para um primeiro tanque 410. Uma porção ou todo 504 desse fluxo 408 é dirigida para o dispositivo de cisalhamento 502. Essa porção 504 do fluxo de sólidos suspensos grandes 408 ainda cisalhada pelo dispositivo de cisalhamento 502. A seguir, o processo 500 envia os materiais triturados 506 do dispositivo de cisalhamento 502 para o primeiro tanque 410.

[102] 0 primeiro tanque 410 recebe outro fluxo de partículas suspensas finas e líquidos 422 de um terceiro dispositivo de separação mecânica 420. Aqui, os fluxos combinados são misturados e aquecidos a aproximadamente 76°C a aproximadamente 85°C (170°F a aproximadamente 185°F, aproximadamente 349 K a aproximadamente 338 K) por aproximadamente 1 a aproximadamente 60 minutos. Em uma modalidade, os fluxos combinados são misturados e aquecidos a aproximadamente 82°C (180°F, aproximadamente 355 K) por aproximadamente 5 minutos. 0 processo 500 envia esse fluxo combinado a partir do primeiro tanque 410 para um segundo dispositivo de separação mecânica 412. O resto do processo 500 a partir desse ponto é similar ao processo HS 400 descrito com referência a figura 4.

[103] Uma modalidade inclui incorporar uma etapa de cisalhamento após cada etapa de separação mecânica. Por exemplo, um primeiro dispositivo de cisalhamento é colocado após a primeira etapa de separação mecânica, e uma segunda etapa de cisalhamento é colocada após a segunda etapa de separação mecânica. Em outras modalidades, pode haver três, quatro ou cinco etapas de cisalhamento colocadas após cada das três, quatro ou cinco etapas de separação mecânica, respectivamente. Por exemplo, pode haver quatro etapas de separação mecânica e há quatro etapas de cisalhamento colocadas após cada das etapas de separação mecânica.

[104] Em outras modalidades, pode haver menos etapas de cisalhamento do que há etapas de separação mecânica. Por exemplo, pode haver uma primeira etapa de cisalhamento após uma primeira etapa de separação mecânica, e etapas de separação mecânica adicionais sem quaisquer dispositivos de cisalhamento após cada uma delas. Em outras modalidades, uma única etapa de cisalhamento pode ser colocada após quaisquer etapas de separação mecânica, diferente da primeira etapa de separação mecânica. Por exemplo, uma única etapa de cisalhamento pode ser colocada após a segunda etapa de separação mecânica, a terceira etapa mecânica, a quarta etapa de separação mecânica e similar.

[105] Em outras modalidades, duas etapas de cisalhamento podem ser colocadas após duas etapas de separação mecânica. Por exemplo, uma primeira etapa de cisalhamento pode ser colocada após uma primeira etapa de separação mecânica e uma segunda etapa de cisalhamento colocada após uma terceira etapa de separação mecânica. Em outras modalidades, as etapas de cisalhamento podem ser colocadas após uma primeira e uma segunda etapas de separação mecânica com mais etapas de separação mecânica que não têm dispositivos de cisalhamento associados a eles. Quaisquer combinações de etapas de cisalhamento e etapas de separação mecânica para cisalhar e separar materiais, devem ser compreendidas pela pessoa com conhecimentos comuns na técnica.

[106] A figura 6 ilustra um exemplo de ambiente 600 para executar o processo HS com uma matéria-prima o combinado. A figura 6 ilustra urn processo de moagem para a matéria-prima A 602, um processo de moagem para a matéria-prima B, e criação de uma pasta com ambas as matérias-primas e adição de enzimas a um tanque de pasta 606. Em outra modalidade, o ambiente 600 pode incluir outros materiais de alimentação, como C ou D. 0 processo 600 envia o fluxo de processo a partir do tanque de pasta 606 para o processo HS 608. O processo HS 608 foi descrito com referência à figura 4, com referência à figura 5 ou quaisquer das modalidades. Após o processo HS 668, o processo pode ter funções e equipamentos similares ao processo descrito com referência à figura 1.

[107] A figura 7 ilustra um ambiente de exemplo 700 para executar o processo HS com uma matéria-prima única 702. O processo 700 ilustra combinar a matéria-prima 702 com uma pasta e adicionar enzimas a um tanque de pasta 606. O processo 700 envia o fluxo de processo a partir do tanque de pasta 606 para o processo HS 704. 0 processo HS 704 foi descrito com referência à figura 4, com referência à figura 5 ou quaisquer das modalidades. Aqui, o processo 700 pode enviar materiais 706 mostrados em uma linha pontilhada, do processo HS 704 diretamente como destilação integral 138. Os materiais 706 desviam processos de fermentação e destilação a serem utilizados como massa úmida para ração de gado. Isso é possível porque água limpa na mesma forma que água de composição de processo hoje é adicionada posteriormente no processo de cozimento da instalação de produção e utilizada como um sistema de lavagem de contra- fluxo. Desse modo, isso move todos os solúveis em direção à frente de fogão e deixa os sólidos limpos para serem separados e desvia em torno da fermentação para o tanque de destilação integral antes de sair do dispositivo mecânico.

[108] Após o processo HS 704, o processo pode ter funções e equipamentos similares ao processo descrito com referência à figura 1. EXEMPLOS DE ENZIMAS

[109] As figuras 8-10 ilustram exemplos de adição de enzimas a um processo de produção. As enzimas podem ser combinadas em qualquer quantidade, qualquer ordem ou qualquer matéria. Por exemplo, as enzimas descritas com referência às figuras 8 e 9 podem ser combinadas com as enzimas descritas com referência à figura 10.

[110] A figura 8 ilustra um processo de exemplo 800 de adição de enzimas a um processo de produção. A matéria-prima pode incluir qualquer tipo de grãos. Esse processo 800 adiciona água e enzimas, beta-glucanase 802 para materiais combinados para criar uma pasta em um tanque de pasta 804. Em um exemplo, enzimas que podem ser adicionadas incluem, porém não são limitadas a, alfa-amilase e beta-glucanase 802. O alfa-amilase quebra o polímero de amido em seções curtas. A quantidade de alfa-amilase pode variar de 0,02 a 0,06% peso/peso de grão que entra (dependendo da atividade na formulação de enzima) adicionado a aproximadamente 65°C (aproximadamente 150°F). Enquanto isso, o beta-glucanase 802 divide polímeros de glucose ligados por beta que são associados com grãos. 0 beta-glucanase 802 divide glucano, um polissacarídeo feito de várias subunidades de glucose. A quebra de glucano pode ocorrer aleatoriamente da molécula. Beta-glucanase 802 que pode ser utilizado inclui, porém não é limitado a, β-1, 3-glucanase, uma enzima que quebra β-1, 3-glucanos e β-1, 6-glucanase, uma enzima que quebra β-1, 6-glucanos. A quantidade de beta-glucanase 802 pode variar de 0,005 a 0,06% em peso/peso de grão que entra (dependendo da atividade em formulação de enzima).

[111] Verificou-se que beta-glucanase 802 é particularmente eficaz com os grãos de cevada, pois ataca fibra de β-glucano para liberar fragmentos menores (isto é, uma modificação de parede de célula). A taxa de modificação é determinada pelo conteúdo das paredes de células de beta- glucano. Beta-glucanase 802 hidrolisa componente de beta D- glucano e quebra os polímeros de glicose ligados por beta que são frequentemente associados com cevada ou trigo.

[112] O pH da pasta pode ser ajustado para aproximadamente 5,0 a 6,0 no tanque de pasta 804. Além disso, a temperatura pode ser mantida entre 60 e 150°C (333 a 423 K) no tanque de pasta 804 e um tempo de permanência de aproximadamente 30 a 120 minutos para converter o amido insolúvel na pasta em amido solúvel. A pasta pode ter teor de sólidos dissolvidos de aproximadamente 18 a 44%. Outros itens no tanque de pasta 804 podem incluir açúcares, proteínas, fibra, amido, germe, grão de areia, óleo e sais e similares. Pode haver um ou mais tanques de pasta na instalação de produção.

[113] Em modalidades, a pasta pode ou não ser aquecida no tanque de pasta para reduzir viscosidade do grão moído. Alguns processos podem incluir um processo de cozimento a jato opcional. Quando o processo de cozimento a jato é utilizado, fogões a jato (não mostrados) cozinharão a pasta. Cozimento a jato pode ocorrer em pressões e temperaturas elevadas. Por exemplo, cozimento a jato pode ser realizado em uma temperatura de aproximadamente 100 a 150°C (aproximadamente 212 a 302°F, aproximadamente 373 a aproximadamente 423 K) e em uma pressão absoluta de aproximadamente 1:0 a 6,0 kg/cm2 (aproximadamente 15 a 85 Ibs/pol2) por aproximadamente cinco minutos. O cozimento a jato é um método utilizado para gelatinizar o amido.

[114] O processo 800 converte a pasta em mingau em um tanque de liquefação 806. Isso ocorre a aproximadamente 80 até 95QC (aproximadamente 353 a 368 K) para hidrolisar o amido gelatinizado em maltodextrinas e oligossacarídeos para produzir um mingau liquefeito. Aqui, o fluxo de mingau tem aproximadamente 18 a 40% de teor total de sólidos. 0 mingau pode ter teor de sólidos suspensos que inclui fibra, germe, grão de areia e similar.

[115] O processo 800 adiciona microorganismo, amiloglucosidase e outra enzima, beta-glucosidase 808 para o mingau em um tanque de fermentação 810. Uma cepa comum de microorganismo, como Saccharomyces cerevisiae pode ser utilizada para converter os açucares simples (isto é, maltose e glucose) em álcool (com sólidos e líquidos), C02 e calor.

[116] Beta-glucosidase 808 é uma enzima de glucosidase que atua sobre ligações de β-1-3, β-1-4 que ligam duas moléculas de glucose ou moléculas substituídas por glucose. Por clivar a ligação β-1-3, β-1-4, beta-glucosidase 808 pode gerar D-glucose. Em outras palavras, beta-glucosidase 808 atua sobre essas moléculas por liberar uma molécula de açúcar. Em particular, beta-glucosidase 808 tem especificidade para uma variedade de substratos de beta-D-glicosideo. 0 processo 800 adiciona beta-glucosidase 808 a aproximadamente 4 0°C até aproximadamente 28°C (aproximadamente 313 a 301 K) e em uma faixa de 0,001 a 0,09% peso/peso de grão que entra.

[117] A combinação de beta-glucanase 802 e beta-glucosidase 808 é capaz de fermentar os componentes de cevada. Por exemplo, cevada contém aproximadamente 56% de amido e 4% de betaglucano. Essas duas enzimas trabalham juntas para ajudar a fazer com que beta-glucano pareça mais como glucose para levedura. Desse modo, a concentração fermentável eficaz foi tomada como sendo aproximadamente 60%. Portanto, o rendimento aumenta em 12%, diminuindo a necessidade de 47,7 milhões de bushels de cevada por ano para 41,2 milhões de bushels de cevada por ano e a quantidade de bushels de trigo de 14,7 milhões de bushels por ano para 15,2 milhões de bushels por ano para uma instalação de produção de 115 álcool desnaturado MMgpy.

[118] A figura 9 ilustra outro exemplo de processo 900 de adicionar enzimas beta-glucanase 802 e beta-glucosidase 808 ao processo de produção em combinação com um processo HS 902. O processo HS 902 pode ser o processo HS descrito com referência à figura 4, com referência à figura 5, ou com quaisquer das modalidades descritas acima.

[119] A figura 10 ilustra outro processo de exemplo 1000 de adicionar outras enzimas ao processo de produção. A matéria prima pode incluir qualquer tipo de grãos. Esse processo 1000 é similar ao processo descrito com referência à figura 8. Esse processo 1000 adiciona água e enzimas a materiais combinados para criar uma pasta em um tanque de pasta 8 04. Em um exemplo, enzimas que podem ser adicionadas incluem, porém não são limitadas a, alfa-amilase e endoglucanase 1002. A endoglucanase 1002 catalisa a hidrólise de celulose. A endoglucanase 1002 cliva ligações internas da cadeia de celulose. Outras enzimas podem ser utilizadas adicionalmente para quebrar ainda mais a cadeia de celulose. Essas enzimas incluem, porém não são limitadas a exoglucanases e beta-glucosidases. A quantidade de endoglucanase 1002 varia dependendo da quantidade de dosagem, tipo de material e similar.

[120] O processo 1000 adiciona ainda microorganismo e outra enzima, celobioidrolase 1004 ao mingau em um tanque de fermentação 810. Uma cepa comum de microorganismo, como Saccharomyces cerevisiae pode ser utilizada para converter os açucares simples (isto é, maltose e glucose) em álcool (com sólidos e líquidos), CO2 e calor.

[121] A celobioidrolase 1004 hidrolisa celulose em glucose. 0 processo 1000 pode adicionar a celobioidrolàse 1004 a 45°C até aproximadamente 75°C (aproximadamente 313 a 349 K) , 78°C a 99°C (aproximadamente 351 a 372 K), ou 100 a 150°C (373 a 423 K) e em uma faixa de 0,005 a 0,06% peso/peso de grão que entra.

[122] Aqueles com conhecimentos comuns na técnica reconhecerão como modificar processos de álcool existentes ou outro tipo de processos para incluir o processo HS, e/ou adicionar as enzimas, para aumentar o rendimento de álcool. EXEMPLOS DE RESULTADOS DE TESTE

[123] A figura 11 ilustra um gráfico de exemplo 1100 de resultados de teste utilizando o processo HS descrito com referência à figura 4, com referência à figura 5 ou quaisquer das modalidades descritas acima. O gráfico 1100 representa os sólidos que são recuperados por diversas passagens através dos dispositivos de separação mecânica com base em tamanhos de filtro.

[124] Os dados no gráfico 1100 são de um estudo que avaliou o processo de lavar amido a partir da fibra utilizando o processo HS. O estudo utilizou filtros de tamanho diferente para a máquina de pá e vários números de passagens. Por exemplo, os tamanhos de filtro têm aberturas de filtro de 100 μm, 150 μm, e 300 μm.

[125] Voltando para o gráfico 1100, um eixo geométrico y mostra a "% de sólidos úmidos" medida a partir das amostras após passarem através de um dispositivo de separação mecânica. O eixo geométrico x mostra o "tt'mero de passagens" para os fluxos nas amostras que passaram através de um dispositivo de separação mecânica até cinco dispositivos de separação mecânica.

[126] 0 gráfico 1100 ilustra as eficiências de cada passagem. Por exemplo, cada passagem pode perder material adicional através do filtro. Os dispositivos de separação mecânica foram capazes de remover amido cada vez.

[127] Em outro estudo, o processo HS foi replicado em uma usina piloto utilizando as modalidades HS descritas acima. A tabela I ilustra resultados de Recuperação de óleo com base em curso de galões por minuto na usina piloto, como mostrado na segunda coluna e amostras de Controle (sem separação híbrida) e Separação híbrida, como mostrado na primeira coluna. Tabela I. Recuperação de Óleo

[128] A Tabela 1 ilustra que há um aumento de aproximadamente 39% na recuperação de óleo executando o processo HS, como descrito com referência ã figura 5 ou uma das modalidades que incorporam um dispositivo de cisalhamento.

[129] Tabela II ilustra benefícios observados durante o curso de usina piloto.

[130] Voltando para a Tabela II, nas fileiras 1 e 2, o processo HS ajuda a aumentar a temperatura na coluna de cerveja e reduzir a pressão ao longo de de permutadores de calor, o que reduz a quantidade de energia utilizada para processamento à downstream. Nas fileiras 5-6, a quantidade de galões de liquefação e cerveja necessária para produzir 200 prova foi reduzida. Desse modo, o processo HS provê benefícios e ajuda a operar a usina mais eficientemente.

[131] Em outro estudo, tabelas III e IV abaixo ilustram o rendimento de etanol observado a partir de um laboratório. O rendimento é medido em dois métodos, HPLC ao término do experimento (mostrado como Tabela III) bem como perda de peso com recipiente na maior parte vedado (mostrado como tabela IV) . Os números de perda de peso ou HPLC são então relacionados de volta com o teor de sólidos secos do mingau para cada teste. A relação provê uma razão de etanol para sólidos secos e o valor de amostra de controle é utilizado para julgar o efeito das condições de tratamento. Há dois "controles" reportados nos dados de perda de peso devido à tensão sobre levedo.

[132] 0 primeiro controle é comparar todos os mingaus com o Mingau LLF L2. O segundo controle é comparar todos os mingaus com o Mingau L2 de baixa densidade. O Mingau L2 de baixa densidade tinha água de torneira adicionada ao material de Mingau LLF L2 com o objetivo de ter os mesmos sólidos que as amostras tratadas com HS. As amostras de controle foram tomadas após liquefação. Controles secundários foram diluídos com água para combinar com o artefato de diluição da simulação de laboratório HS.

[133] Amostras experimentais foram tiradas mais cedo no processo de cozimento. Essas amostras foram tratadas para prever o desempenho do processo HS. Um misturador foi utilizado como substituto para o dispositivo de cisalhamento na operação de escala total. Esse método tinha sido utilizado no passado de cisalhamnento e prevê desempenho relativamente bom. Os sólidos retidos em um dispositivo de separação mecânica foram misturados com uma massa de água igual (1000 g de sólidos úmidos foram misturados com 1000 g de água de torneira). Essa mistura foi tratada por processos diferentes: 1) aumento para 85°C (358 K) por alguns minutos, 2) aumento para 85°C (358 K) por quatro horas, 3) aumento para 85°C (358 K), cisalhar por 30 segundos com misturador e manter a 85°C (358 K) por quatro horas, 4) aumento para 85°C (358 K), cisalhar por 120 segundos com misturador e manter a 85°C (358 K) por quatro horas, 5) aumento para 85°C (358 K), cisalhar por 120 segundos com misturador, aumentar para 9 5°C (368 K) e manter por quatro horas, e 6) aumento para 85°C (358 K), cisalhar por 120 segundos com misturador, aumentar para 130°C (403 K) por 30 minutos, a seguir manter a 85°C (358 K) por quatro horas.

[134] Após tratamentos, sólidos do dispositivo de separação mecânica foram recombinados com os sólidos tratados de tal modo que 700 g de sólidos tratados foram misturados com 1400 g de sólidos. Liquefação tratada foi então processada através do processo de fermentação descrito abaixo. Esse processo dilui o mingau e impactará a fermentação com concentração de etanol final mais baixa. Para tentar responder por essa liquefação posterior, o mingau foi diluído na mesma % de sólidos secos (DS como medido por usina) que os mingaus tratados e processados com os outros tratamentos. Esse método de "controle secundário" foi utilizado para interpretar melhor o efeito dos tratamentos e isolar os tratamentos a partir do efeito de diluição.

[135] Os mingaus foram preparados para fermentação por adicionar sólidos de mingau, enzimas, ureia e antibiótico. Os mingaus foram entào assentados secos com levedo seco ativo. Os mingaus foram agitados por aproximadmente 10 minutos, e então frascos triplicados foram preparados adicionando 150 g de mingau a frascos Erlenmeyer de 250 ml. Os frascos foram selados com uma rolha de borracha contendo uma agulha de calibre 18 para sangrar o frasco e então colocados em agitador giratório de controle de temperatura ajustado a 150 rpm e 32°C. Em aproximadamente 6, 24, 48 e 70 hoars, as amostras foram removidas dos frascos para análise HPLC. Outro conjunto de fermentadores foi preparado em triplicata para seguir a fermentação por perda de peso por adicionar 150 g de mingau a frasco Erlenmeyer de 250 ml tarado. Os frascos foram selados com uma rolha de borracha contendo uma agulha de calibre 18 e colocados no agitador de temperatura controlada nas condições descritas acima. Quando os frascos foram amostrados para análise de HPLC, os frascos de perda de peso foram pesados. A perda de peso foi então utilizada para calcular a quantidade de etanol produzida.

[136] Após 70 horas de fermentação, a cerveja nos frascos de perda de peso foi transferida para um recipiente de pesagem de plástico tratado e seco a 65°C (338 K) para obter DDGS. 0 peso do DDGS foi anotado e utilizado para calcular o rendimento de DDGS. As amostras de DDGS foram testadas em relação a umidade, amido, proteína e óleo.

[137] A Tabela III ilustra rendimento de etanol por HPLC e Tabela IV ilustra rendimento de etanol por perda de peso. Tabela III. Rendimento de etanol por HPLC

Nota teor de sólidos por tipo de amostra Tabela IV. Rendimento de etanol por perda de peso

Nota teor de sólidos por tipo de amostra

[138] As Tabelas III e IV ilustram que a redução dos sólidos de mingau mesmo imediatamente antes da fermentação aumenta o rendimento de etanol. O Mingau L2 de baixa densidade mostrou rendimentos de etanol 2,2% e 2,7% mais elevados por HPLC e perda de peso, respectivamente, em comparação com o Mingau LLF L2 (resistência total). A redução de densidade de mingau aumenta o potencial de rendimento de etanol, porém outros estudos mostraram que ter baixo teor de sólidos de mingau durante o processo de cozimento forneceu rendimentos mais elevados. Esse estudo reduziu os sólidos de mingau após cozimento e tiveram resultado similar.

[139] As tabelas III e IV ilustram que o tratamento dos sólidos de cozimento mais recalcitantes com o processo HS resultou em rendimento de etanol adicionalmente aumentado. Em média, os tratamentos diferentes aumentaram o rendimento de etanol observado em 2% e 3,6% medido por HPLC e perda de peso, respectivamente, em comparação com o Mingau L2 de baixa densidade. (Comparando os tratamentos HS diferentes com o mingau de resistência total mostra rendimento aumentado de 3,9% e 6,5% HPLC e métodos de perda de peso, respectivamente.

[140] Esses exemplos representam/incluem dados, porém não são limitados aos laboratórios e estudos de usina piloto que foram realizados. Esses exemplos não incluem dados a partir de todos os laboratórios e estudos de usina piloto. Esses exemplos ilustram rendimento crescente de etanol que varia de aproximadamente 1% a aproximadamente 3% e recuperação de óleo crescente que varia de aproximadamente 10% a aproximadamente 50%.

[141] Embora a matéria tenha sido descrita em linguagem específica para características estruturais e/ou atos metodológicos, deve ser entendido que a matéria definida nas reivindicações apensas não é necessariamente limitada às características específicas ou atos descritos. Ao invés disso, as características e atos específicos são revelados como formas de exemplo de executar as reivindicações.

Claims

1. “Método de separação híbrida” utilizado em uma instalação de produção (600, 700) para melhorar o rendimento, o método (400, 500, 608, 704) caracterizado por compreender as etapas de: filtrar um primeiro fluxo de partículas grandes (408) a partir de um primeiro fluxo de líquido contendo partículas pequenas (406) de um fluxo de processo (402) utilizando um primeiro dispositivo de separação mecânica (404) em um processo de lavagem de contra-fluxo em uma série (400, 500); adicionar água ao primeiro fluxo de partículas grandes (408) em um tanque (410) para criar um fluxo de teor mais baixo de sólidos; aquecer o fluxo de teor mais baixo de sólidos no tanque (410); e remover água extra a partir do fluxo de teor mais baixo de sólidos utilizando um segundo dispositivo de separação mecânica (412) em um processo de lavagem de contra-fluxo (400, 500) que separa adicionalmente um segundo fluxo de partículas grandes (416) a partir de um segundo fluxo de líquido contendo partículas pequenas (414) do fluxo de teor mais baixo de sólidos; onde o método é realizado a jusante da liquefação (126) e a montante da fermentação (128).

2. “Método”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluxo de teor mais baixo de sólidos no tanque (410) é aquecido a uma temperatura mais baixa do que aproximadamente 90°C (aproximadamente 363 K) para remover amido.

3. “Método”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluxo com teor mais baixo de sólidos no tanque (410) é aquecido a uma temperatura mais elevada do que aproximadamente 100°C (aproximadamente 373 K) para lixiviar óleo.

4. “Método”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro (404) ou segundo dispositivo de separação mecânica (412) compreende pelo menos um de um aparelho de filtração de multizonas, um filtro de pá, uma centrífuga de filtração ou um filtro de pressão.

5. “Método”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda as etapas de: enviar uma porção do primeiro fluxo de partículas grandes (404) para o dispositivo de cisalhamento (502); cisalhar partículas (504) na porção do primeiro fluxo de partículas grandes (408) utilizando o dispositivo de cisalhamento (502); e enviar as partículas cisalhadas (506) para serem combinadas com a água e o primeiro fluxo de partículas grandes (408) no tanque (410) para criar o fluxo com baixo teor de sólidos.

6. “Método”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cisalhamento das partículas (502, 504) compreende utilizar pelo menos um de um moinho de disco, um moinho de impacto, um moinho de rolos, uma bomba centrífuga, um jato ventri ou um hidrotratador.

7. “Método”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro dispositivo de separação mecânica (404) produz um teor de sólidos de aproximadamente 18%.

8. “Método”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda aumentar um rendimento de etanol (136) que varia de aproximadamente 1% a aproximadamente 3%, por fermentação (128), o segundo fluxo de líquido contendo particulas pequenas (414) para produzir etanol (136) .

9. “Método”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda aumentar uma recuperação de óleo que varia de aproximadamente 10% a aproximadamente 50%, enviando a segunda corrente líquida contendo pequenas partículas (414) através de um processo de recuperação de óleo para recuperar o óleo.

10. “Método”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda: adicionar mais água ao segundo fluxo de partículas grandes em outro tanque para criar outro fluxo de baixo teor de sólidos; e aquecer o outro fluxo de baixo teor de sólidos no outro tanque.

11. “Método”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda: filtrar um terceiro fluxo de partículas grandes a partir de um terceiro fluxo líquido contendo pequenas partículas do fluxo de processo utilizando um terceiro dispositivo de separação mecânica; e receber o terceiro fluxo de partículas grandes para separar adicionalmente insóluveis a partir de líquidos no terceiro fluxo de partículas grandes utilizando um dispositivo de desidratação.