BR112017014203B1

BR112017014203B1 - Processo para produzir correntes de amido em uma instalação de fermentação a etanol em moinho seco

Info

Publication number: BR112017014203B1
Application number: BR112017014203-1A
Authority: BR
Inventors: Steven G. Redford; Todd Peterson
Original assignee: Poet Research, Inc
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2023-04-11
Also published as: CA2972464A1; US20240002889A1; WO2016109595A1; US20160201091A1; BR112017014203A2; US11795480B2; US20200399663A1; MX2017008739A; US10793879B2; MX2022005584A

Abstract

MÉTODOS E SISTEMAS DE CORRENTE DE ALIMENTAÇÃO DE ALTA PURIDADE. Métodos e sistemas de isolamento de um fluxo de amido de elevado grau de pureza são fornecidos. Os métodos proporcionam uma etapa de tratamento inicial antes de operações de moagem ou de fracionamento tradicionais (tais co-mo moagem a seco ou operações de fresagem molhada) que facilitam a separa-ção de amido a partir de outros componentes de grãos à base de amido, por exemplo, facilitar a separação de endosperma macio a partir de outros componen-tes de incluindo grãos de milho de endosperma rígidos. Os sistemas incluem um primeiro sistema de tratamento para a separação de um fluxo de amido de alta pu-reza a partir de outros componentes da corrente de grãos, em que o sistema pode ser configurado como um parafuso no para operações de fresagem tradicional: tais como moagem por via húmida e as operações de moagem a seco.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA PARA PEDIDOS RELACIONADOS

[001]Esta aplicação reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisória U.S. No. 62 / 098,654, intitulado "MÉTODOS E SISTEMAS DE CORRENTE DE ALIMENTAÇÃO DE ALTA PURIDADE", e com uma data de depósito de 31 de de-zembro de 2014. Esta aplicação provisória é aqui incorporada por referência na sua totalidade.

CAMPO DA APLICAÇÃO

[002]A especificação geralmente se refere a métodos e sistemas para pro-duzir uma corrente de deslizamento de amido, tal como uma corrente de desliza-mento de alta pureza de amido, em instalações de fermentação com etanol. A espe-cificação também se refere em parte a métodos e sistemas para produzir um fluxo de amido, por exemplo, para a produção de produtos químicos não etanol, em insta-lações de fermentação com etanol com pouco ou nenhum impacto sobre o rendi-mento de álcool em instalações de etanol. Esta especificação também se relaciona em parte com métodos e sistemas para melhorar a economia dos processos de fer-mentação de milho a etanol.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003]A demanda por combustíveis renováveis e produtos químicos tem cres-cido significativamente nos últimos anos para reduzir a dependência do petróleo. Ao mesmo tempo, o interesse em biocombustíveis, como o etanol, como alternativa ao petróleo aumentou bastante, em parte devido ao desejo de promover a economia rural doméstica. O etanol é o biocombustível mais utilizado, e o atual biocombustível americano é quase exclusivamente derivado do milho. No entanto, a economia é um obstáculo à adoção generalizada de biocombustíveis.

[004]As instalações convencionais de fermentação de etanol produzem eta- nol a partir de matérias primas à base de amido, como o milho. Em um processo típico de fermentação de milho a etanol, o amido presente no milho é dividido em açúcares simples, que podem ser fermentados por um etanologeno, como fermento em etanol. Uma abordagem que foi tomada para melhorar a viabilidade econômica da produção de etanol de milho à base de amido é fazer com que outros componentes do milho estejam disponíveis para venda. Mais especificamente, alguns processos convencionais usam um moinho úmido em vez de uma abordagem de milho a etanol a seco. Na moagem a seco, grãos inteiros de milho são moídos para produzir uma única corrente de milho inteiro moído para o processo de conversão do etanol de milho. Em contraste, em moagem úmida, o milho é embebido em água para suavizar o grão e facilitar a separação dos vários componentes da semente de milho - para produzir fluxos separados de amido, fibra e germe. Enquanto a corrente de amido é utilizada no processo de conversão de etanol de milho, as correntes de fibras e germes podem ser processadas separadamente em outros produtos.

[005]Embora os processos de moagem úmida proporcionem uma separação mais limpa entre o endosperma, o farelo e o germe em comparação com os processos de moagem a seco, é um processo de grande intensidade de capital que exige inúmeros equipamentos para produzir um fluxo de amido de alta pureza. Por outro lado, enquanto os processos de moagem a seco são consideravelmente menos dis-pendiosos do que os processos de moagem úmida de capacidade comparável, os processos de moagem a seco não proporcionam a pureza da corrente que pode ser desejável para alguns processos a jusante. A moagem de milho inteiro cria uma fari-nha de milho de todas as sementes de milho, que também é conduzida com farelo e germe para permitir a separação de uma corrente de amido alta.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006]A presente divulgação se refere, em parte, a métodos e sistemas para produzir tanto uma corrente de amido para a produção de produtos químicos não etanol ("bioquímicos") como também um fluxo de amido para a produção de etanol em instalações de fermentação de etanol, mantendo um comercialmente - título de etanol aceitável. Em algumas concretizações, os fluxos duplos de bioquímica e de amido de etanol são produzidos, mantendo essencialmente o mesmo título de eta- nol, como poderia ser produzido pela mesma instalação se não produzisse o fluxo de amido biológico. Em algumas formas de realização, a presente divulgação pro-porciona métodos e sistemas para produzir uma corrente de amido, por exemplo, uma corrente de amido de alta pureza, no contexto de qualquer dos cenários de moagem acima mencionados e que pode ser instalada como etapas do método inicial ou componentes do sistema Naqueles cenários de moagem.

[007]Em algumas concretizações, os métodos de acordo com a presente descrição compreendem produzir a partir de uma corrente à base de amido tal como uma corrente de milho, uma primeira corrente de amido elevado compreendendo pelo menos cerca de 88 % de amido em uma base seca e uma segunda corrente de matéria-prima que é adequada para mais Processamento em um moinho seco ou moinho úmido (como moinho de milho ou moinho de milho) operação. Em algumas formas de realização, a corrente de amido elevado compreende, pelo menos, cerca de 90 % de amido em uma base seca. Em algumas formas de realização, a corrente de amido elevado compreende, pelo menos, cerca de 94 % de amido em uma base seca. Em algumas formas de realização, a produção compreende o processamento de grãos de milho de uma maneira que facilita a separação de pelo menos uma por-ção do amido da corrente restante com base no tamanho. Em algumas formas de realização, o tamanho da pelo menos uma porção do amido é de cerca de 500 mí- cron ou menos. Em algumas formas de realização, o tamanho da pelo menos uma porção do amido é de cerca de 260 mícron ou menos.

[008]Em algumas formas de realização, os métodos de acordo com esta descrição compreendem produzir a partir de uma corrente de milho uma primeira corrente de amido elevado compreendendo endosperma suave e pelo menos cerca de 88 % de amido em uma base seca e uma segunda corrente de matéria-prima compreendendo endosperma duro e que é adequado para processamento posterior Em uma usina de milho seco ou operação de moinho úmido; O passo de produção compreende o processamento de grãos de milho na corrente de milho para facilitar a separação de pelo menos uma porção do endosperma macio da corrente de milho. Em algumas formas de realização, a corrente de amido elevado compreende, pelo menos, cerca de 90 % de amido em uma base seca. Em algumas formas de realiza-ção, a corrente de amido elevado compreende, pelo menos, cerca de 94 % de amido em uma base seca.

[009]Em algumas formas de realização, o processamento resulta em pelo menos uma porção do endosperma suave com um tamanho suficientemente peque-no o suficiente para que ele possa ser separado da corrente de milho por seu tama-nho. Em algumas formas de realização, o tamanho é de cerca de 500 mícron ou menos. Em algumas formas de realização, o tamanho é de cerca de 260 mícron ou menos.

[010]Em algumas formas de realização, o processo envolve ainda a produção de etanol a partir da corrente de matéria-prima em um processo de fermentação à base de amido (por exemplo, milho). Em algumas formas de realização, a fim de compensar a remoção de amido (tal como endosperma macio) da corrente de matéria-prima, a produção de etanol envolve a utilização de uma taxa de moagem mais elevada do que um processo de fermentação convencional baseado em amido con-vencional (por exemplo, milho) usando amido à base de grão de matéria prima (por exemplo, grãos de milho inteiro) iria usar. Em outras formas de realização, o processo envolve a remoção de pelo menos uma porção dos componentes adicionais de não amido presente como resultado da taxa de moagem aumentada para atingir uma proporção de componentes fermentáveis a não fermentáveis que é suficiente- mente equivalente a uma base convencional de amido convencional semelhante (Por exemplo, milho) processo de fermentação usando matéria-prima de amido à base de grão (por exemplo, grãos de milho inteiro) para manter a produção de etanol ao nível do processo de fermentação similar à base de amido (por exemplo, milho).

[011]Em algumas formas de realização, a divulgação proporciona um sistema de fermentação de grão a etanol à base de amido, que compreende um sistema de fermentação a etanol seco ou de fermentação em etanol, que produz cerveja a partir de açúcares de matéria-prima derivados de uma corrente de matéria-prima; e um sistema de pré-tratamento de parafusos configurado para produzir uma primeira corrente de amido para produzir açúcares de matéria-prima e uma segunda corrente de amido de alta pureza, ambas derivadas do fluxo de matéria-prima. Em algumas formas de realização, a corrente de amido de alta pureza compreende pelo menos cerca de 88 %, ou pelo menos cerca de 90 %, ou pelo menos cerca de 94 % de amido em peso seco. Em algumas formas de realização, o sistema de pré- tratamento de parafuso é configurado para facilitar a separação de amido na corrente de matéria-prima em uma corrente de amido de matéria-prima e um fluxo de amido elevado com base no tamanho.

[012]Em algumas formas de realização, o sistema de fermentação de grão a etanol à base de amido é um sistema de fermentação de milho a etanol compreen-dendo um sistema de fermentação a etanol seco ou de fermentação em etanol que produz cerveja a partir de açúcares de alimentação derivados de uma corrente de matéria-prima compreendendo endosperma duro; E um sistema de pré-tratamento de parafuso configurado para produzir a corrente de alimentação de endosperma rígida e uma corrente de amido de alta pureza derivada de endosperma macio, em que a corrente de amido de alta pureza compreende pelo menos cerca de 88 %, ou pelo menos cerca de 90%, ou pelo menos cerca de 94 % de amido em peso seco. Em algumas concretizações, o sistema de pré-tratamento com parafusos está confi- gurado para moer a matéria-prima inicial de uma maneira que facilita a separação da corrente de endosperma rígido do endosperma suave com base no tamanho.

[013]Em outras formas de realização, um ou mais bioquímicos são produzi-dos a partir do fluxo de amido elevado. Em outras formas de realização, o etanol é produzido a partir da corrente de matéria prima. Em algumas formas de realização, a corrente de elevado teor de amido compreende até cerca de 50 % do endosperma macio nos grãos de milho.

[014]As formas de realização identificadas são apenas exemplificativas e, portanto, não são limitativas. Os detalhes de uma ou mais formas de realização não limitativas de acordo com a descrição são apresentados nos desenhos anexos e as descrições abaixo. Outras formas de realização de acordo com a divulgação devem ser evidentes para os especialistas na técnica após a consideração da presente di-vulgação.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[015]A Figura 1 é uma ilustração esquemática dos componentes de uma semente de milho.

[016]A Figura 2 é um diagrama de fluxo do processo de uma forma de reali-zação de um método de acordo com esta descrição.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[017]Salvo definição em contrário, todos os termos técnicos e científicos aqui utilizados têm o mesmo significado que é comumente entendido por um especialista na técnica a que essa divulgação pertence. No caso de existir uma pluralidade de definições para um termo aqui, prevalecem aqueles nesta seção, salvo indicação em contrário.

[018]Sempre que as frases "por exemplo", "tais como", "incluindo" e similares são usadas aqui, a frase "e sem limitação" é entendida a seguir, a menos que seja explicitamente estabelecido o contrário.

[019]Os termos "compreender" e "incluir" e "envolver" (e de forma semelhan-te "compreender" e "incluir" e "envolver") são usados de forma intercambiável e sig-nificam o mesmo. Especificamente, cada um dos termos é definido de acordo com a definição comum de lei de patentes dos Estados Unidos de "compreender" e, portan-to, é interpretado como um termo aberto que significa "pelo menos o seguinte" e também interpretou para não excluir recursos adicionais, limitações, aspectos, etc.

[020]O termo "cerca de" deve representar as variações devido ao erro expe-rimental ou permitir desvios das medidas que não afetam negativamente o propósito pretendido. Todas as medidas ou números são implicitamente entendidos como sendo modificados pela palavra “cerca de”, mesmo que a medida ou número não seja explicitamente modificado pela palavra “cerca de”.

[021]O termo "substancialmente" se destina a permitir desvios do termo des-critivo que não têm impacto negativo na finalidade pretendida. Todos os termos des-critivos são implicitamente entendidos como modificados pela palavra substancial-mente, mesmo que o termo descritivo não seja explicitamente modificado pela pala-vra substancialmente.

[022]Sempre que os termos "um" ou "uma" são usados, "um ou mais" é en-tendido, a menos que seja explicitamente estabelecido o contrário ou essa interpre-tação é absurda no contexto.

[023]Sempre que o texto se refere à extração, separação, purificação ou si-milar, entende-se que a ação pode não resultar em uma extração, separação ou pu-rificação completa. Do mesmo modo, o termo "purificar" e similares não significa 100 % puro, mas sim que o produto alvo não é parte da mesma mistura original em que é encontrado. Assim, por exemplo, a frase "separar o endosperma suave dos demais componentes do milho" e similares significa "separar pelo menos uma porção do endosperma suave", mesmo quando "pelo menos uma porção" não é explicitamente declarada. Consequentemente, "os componentes restantes do milho" incluem a porção de endosperma suave que não foi removida.

[024]O termo "bioquímico" significa um produto químico não etanol produzido a partir de açúcar derivado da matéria-prima que pode ser usado em um processo de produção de matéria-prima para etanol (como o milho para o etanol).

[025]A expressão "amido elevado" ou "amido de alta pureza" ou similar signi-fica pelo menos 88 % de amido em peso seco. Em algumas formas de realização, o amido de alta pureza tem um teor de amido de pelo menos 90 % em peso seco. Em algumas formas de realização, o amido de alta pureza tem um teor de amido de pelo menos 94 % em peso seco.

[026]O termo "produzir" ou similar significa "produzir direta ou indiretamente", a menos que seja explicitamente declarado de outra forma ou sem sentido no contexto. Por exemplo, "produzir um bioquímico a partir de amido" inclui a produção do bioquímico em um processo de vários passos em que o amido seria a matéria prima e pode haver uma ou mais etapas intermediárias antes de produzir o bioquí-mico desejado.

[027]Os processos convencionais de produção de etanol geralmente envol-vem cinco etapas básicas: moagem, cozimento, sacarificação, fermentação, destila-ção e recuperação. Em alguns desses processos, o passo de moagem é um passo de moagem a seco em que o milho é moído em farinha produzindo um fluxo de ali-mentação integral de milho. Em outros processos deste tipo, o passo de moagem é um passo de moagem úmido em que o milho é embebido em água produzindo uma corrente de alimentação de amido para a conversão de etanol de milho e fluxos se-parados de germes e fibras para processamento independente. A cozedura pode envolver a mistura da corrente de alimentação (por exemplo, farinha) com água para formar uma suspensão, aquecendo a suspensão até acima da temperatura de gela- tinização do milho e tratamento da pasta com uma enzima liquefeita para hidrolisar o amido contido nas dextrinas. No passo de sacarificação, as enzimas são adiciona- das ao puré para converter o amido de milho em açúcares simples. A fermentação dos açúcares por um etanologênio, como levedura, produz uma cerveja, que é sepa-rada em etanol e todo o silêncio por destilação. Todo o caldeirão pode estar sujeito a processamento adicional em que é separado em bolo úmido e em calha fina. O silo fino passa por evaporadores para produzir um xarope, que pode ser recombinado e seco com o bolo úmido para produzir grãos de destiladores com lipossol (DDGS), uma alimentação animal. Nem todos os processos de produção de etanol não base-ados em amido envolvem todas as etapas identificadas. Por exemplo, em alguns desses processos, a sacarificação e a fermentação não são passos independentes, mas ocorrem simultaneamente. Como outro exemplo, alguns processos não envol-vem uma etapa de cozimento.

[028]Um pedido co-pendente intitulado "Sucedoria Econômica de Etanol, Processo e Sistemas de Produção do Mesmo" por Steven Redford e designado para POET Research, Inc. se refere à produção de uma corrente de deslizamento de açúcar, por exemplo, para a produção de bioquímicos , e é dirigida principalmente para processos de fermentação de matéria-prima-etanol que envolvem etapas de sacarificação e fermentação separadas (embora em algumas concretizações, a abordagem pode ser implementada em processos simultâneos de sacarificação e fermentação (SSF)). Os métodos e sistemas aqui descritos se referem à produção de uma corrente de deslizamento de amido (que pode ser adicionalmente processada em açúcar e bioquímicos) e é dirigida principalmente a processos de fermentação de matéria-prima a etanol a base de amido (tais como milho-a- Processos de etanol) que envolvem SSF, embora aqui novamente a abordagem seja mais abrangente, incluindo processos que envolvam etapas de sacarificação e fermentação separa-das. Em algumas formas de realização, a presente divulgação se refere a métodos e sistemas para produzir uma corrente de deslizamento de amido, tal como uma cor-rente de deslizamento de amido de alta pureza, no contexto de operações de moa- gem de grãos a base de amido (por exemplo, milho), que podem ser adicionalmente Uma parte de um etanol de grãos à base de amido (por exemplo, etanol de milho) e / ou instalações de bio-produtos.

[029]Em algumas formas de realização, os métodos e sistemas de acordo com a presente descrição podem ser "atarraxados" aos processos e instalações de fermentação existentes em grão para etanol (como, por exemplo, milho-etanol), como etapas preliminares do processo Ou componentes do sistema. Por exemplo, os métodos e sistemas podem ser aparafusados aos processos e instalações de fer-mentação de milho a etanol existentes antes dos processos ou componentes exis-tentes (secos ou molhados) da usina. Uma vez que a corrente de deslizamento de amido é produzida antes da sacarificação e fermentação (de fato, a corrente de amido pode ser produzida antes das operações de moagem de grão a etanol convencional (por exemplo, milho-a-etanol), os métodos e Os sistemas de acordo com esta descrição podem ser implementados em instalações de etanol em que a sacarifica-ção e a fermentação são realizadas de forma simultânea ou independente.

[030]Em algumas formas de realização, a corrente de deslizamento de amido pode ser adicionalmente processada em açúcar, no local ou fora do local (ou par-cialmente no local e parcialmente fora do local). Em algumas outras formas de reali-zação, o açúcar resultante pode ser utilizado como matéria-prima para a produção de um ou mais bioquímicos (também no local ou fora do local ou suas combinações).

[031]Referindo-se agora às figuras, em que números de referência seme-lhantes indicam elementos semelhantes, como mostrado na FIG. 1, uma semente de milho 100 compreende endosperma 10, germe 20, pericarpo 30 e uma tampa 40 de ponta. Também como mostrado, o componente de endosperma 10 da semente de milho compreende aproximadamente 82 % da semente em peso e é composto tanto de endosperma duro 11 como de endosperma suave 12. A presente descrição pro- porciona métodos e sistemas para produzir uma primeira porção de amido com um tamanho médio suficientemente diferente dos restantes componentes do grão (inclu-indo um tamanho médio suficientemente diferente de uma segunda porção de ami-do) para facilitar a remoção da primeira porção de amido do restante dos componen-tes usando técnicas de separação de tamanho. Em algumas formas de realização, a presente divulgação proporciona métodos e sistemas que visam e exploram a dife-rença no endosperma macio e duro para derivar uma corrente de deslizamento de amido, por exemplo, no contexto de processos de moagem de milho e / ou fermen-tação de milho. Em algumas formas de realização, a presente divulgação proporciona métodos e sistemas para atingir uma corrente de amido de alta pureza. A divulgação fornece métodos e sistemas que podem isolar um fluxo de amido de alta pureza.

[032]FIG. 2 é um diagrama de fluxo de processo que ilustra uma forma de realização de um método para isolar uma corrente de amido de alta pureza de acordo com esta descrição. Como mostrado na FIG. 2, o método 200 começa no bloco de início 202, em que é introduzido todo o milho descascado para processamento. Em algumas concretizações, o milho pode primeiro ser limpo e, possivelmente, ajustar a umidade usando técnicas tradicionais de temperagem e secagem, por exemplo, para melhorar a remoção do revestimento de farelo. Em algumas formas de realização, o milho também pode ser ajustado pela temperatura usando meios tradicionais.

[033]No bloco 204, o grão é submetido a um tratamento inicial configurado para produzir uma corrente tratada, o que facilita a separação de pelo menos uma porção do amido dos demais componentes do milho. Na forma de realização ilustra-da, os grãos são submetidos a um tratamento inicial configurado para produzir uma corrente tratada, o que facilita a separação de pelo menos uma porção do endos- perma de outros componentes da semente. Em algumas formas de realização, o tratamento é configurado para produzir um fluxo tratado, o que facilita a separação do endosperma suave do restante da corrente (do endosperma rígido e outros com-ponentes do milho).

[034]Em algumas dessas formas de realização, o tratamento é um procedi-mento de moagem que resulta na redução de pelo menos uma porção do endos- perma macio para um tamanho que é suficientemente menor do que os componen-tes restantes na corrente tratada de modo que a porção pode ser separada do resto do tráfego tratado por tamanho. Por exemplo, em algumas concretizações, o trata-mento pode ser um procedimento de moagem leve resultando em um fluxo tratado (ou neste caso "moído"), cujo procedimento de moagem leve é direcionado para re-duzir até 50 % do endosperma suave no milho entrante Transmitir a uma farinha fina que pode ser separada do resto do fluxo moído por tamanho. Em algumas dessas formas de realização, um moinho de pinos pode ser usado para fazer com que o en- dosperma macio, por exemplo, até 50 % do endosperma macio, se desintegra em uma farinha fina com um tamanho de partícula de cerca de 500 mícron ou menos.

[035]Após o passo de tratamento inicial 204, a corrente tratada é enviada pa-ra um primeiro passo de separação 206, que separa pelo menos uma porção do amido na corrente tratada recebida dos componentes restantes da corrente tratada. Em formas de realização em que o amido separado é derivado de endosperma macio, tal como o procedimento de moagem de luz descrito acima, a corrente de amido separada é uma corrente com alto teor de amido compreendendo pelo menos 88 % de amido em uma base seca. Em algumas formas de realização, o passo de trata-mento inicial, tal como o passo inicial de impacto ou de moagem, produz uma cor-rente de amido de elevada pureza compreendendo pelo menos cerca de 90% de amido em uma base seca. Em algumas formas de realização, a corrente de amido de alta pureza compreende pelo menos cerca de 94 % de amido em uma base seca. Como uma pessoa habilitada deve entender, a pureza do amido separado depende de como o amido é misturado com componentes não amiláceos. Em algumas formas de realização, o nível de pureza do amido é inversamente relacionado com a quanti-dade de amido removido; Quando quantidades menores são removidas, níveis de pureza de 94 % ou maiores podem ser alcançados com quantidades maiores de re-moção de amido descartando a pureza. Em algumas formas de realização, a corrente de deslizamento de amido, tal como a corrente de deslizamento de alta pureza de amido, pode ser adicionalmente refinada para aumentar a percentagem de amido.

[036]Em algumas formas de realização, o primeiro passo de separação 206 é um processo de vários passos em que uma corrente com alto teor de amido é se-parada do vapor de milho moído principal (corrente "tratada" ou corrente "moída") em um sub-passo 206a, e um ou mais outros componentes não amiláceos são sepa-rados em uma ou mais sub-etapas adicionais. Na forma de realização ilustrada, a fibra é separada da corrente principal de milho moída em uma sub-etapa separada 206b. Em qualquer dos casos, porque o primeiro tratamento 204 está configurado para facilitar a separação do endosperma de outros componentes do núcleo, em al-gumas formas de realização, técnicas de separação típicas podem ser usadas para remover a corrente de amido de alta pureza. Por exemplo, onde um moinho de pinos foi usado, resultando no endosperma suave que desmorona em um tamanho de par-tícula fino (ou "poeira") em relação a outros componentes da corrente, técnicas típi-cas de separação de tamanho podem ser usadas para remover a porção de endos- perma suave no Forma de um pó de amido de alta pureza do resto da corrente.

[037]Como um exemplo mais específico do passo de tratamento inicial 204 e do passo de separação 206, o tratamento inicial 204 pode envolver a moagem do milho através de um moinho de pinos, tal como um moinho de pino modelo Sturte-vant modelo 6A. O moinho de pinos pode ser ajustado para uma velocidade especí-fica tipicamente com uma velocidade de ponta de 15000 fpm. O moinho de pinos pode ser equipado com duas fileiras de pinos de rotor e uma fileira de pinos de esta-tor para dar uma ação de ruptura desejada aos grãos de milho. O moinho de pinos também pode ser equipado com um forro ondulado para auxiliar com a intensidade de quebra. À medida que o material de terra sai do moinho de pinos, ele pode ser submetido a uma peneiração para separar partículas maiores de partículas menores. A peneira pode ser qualquer uma das peneiras de gravidade giratórias normais, co-mo o Great Western Model 431, embora possam ser usados outros recipientes de tipo alternativo ou turbo. Em um exemplo, o estoque de milho moído pode ser peneirado através de uma tela de 260 mícron para obter uma corrente de amido alta que é maior do que cerca de 90 % de amido. O estoque de solo que flui sobre a tela de 260 mícron é direcionado para processos a jusante ou para processos de redução de tamanho adicionais.

[038]Em algumas formas de realização, a corrente de amido separada (por exemplo, a corrente de amido elevado) pode ser processada adicionalmente (em e / ou fora do local) em açúcar e / ou um ou mais bioquímicos e os restantes compo-nentes da corrente tratada podem ser Usado como matéria-prima para um processo de fermentação de milho a etanol. Por exemplo, os componentes remanescentes da corrente tratada podem ser utilizados como matéria-prima para um processo de fer-mentação de milho a etanol com moinho seco ou moinho úmido 207.

[039]Referindo novamente à FIG. 2, o fluxo de milho moído principal, em vez de toda a semente descascada (como é o caso dos processos convencionais de fermentação milho-a-etanol do milho molhado ou seco) é agora a entrada para a operação de moagem de fracionamento ou milho inteiro 207, que pode ser, Por exemplo, uma operação de moagem por via úmida convencional ou uma operação de moagem a seco 207a. A saída 207b da operação de trituração ou moagem de milho 207a pode ser enviada para processamento posterior 207c (tal como fermen-tação em açúcar para produzir etanol ou outros bioquímicos).

[040]Em algumas formas de realização, a taxa de moagem da operação de moagem 207a é aumentada em relação a uma operação de moagem convencional em que o milho inteiro sem casca é a matéria prima, em vez da corrente de milho moída, para compensar a perda de amido separada na corrente de amido de alta pureza. Como o aumento da taxa de moagem também pode levar a uma quantidade aumentada de componentes não amiláceos, que podem absorver volume e reduzir a produção em um processo de fermentação, em algumas formas de realização, os processos de acordo com a divulgação podem incluir etapas de separação adicionais para remover não componentes da indústria. Por exemplo, o processo pode utilizar o processo de separação inicial multi-passo 206a, 206b para remover a fibra. Em algumas formas de realização, os componentes de não amido resultantes da moagem aumentada são processados e vendidos, por exemplo, para compensar custos de remoção de amido.

[041]Em algumas dessas formas de realização, o passo de separação adici-onal 206b remove uma quantidade de fibra para equilibrar a proporção fermentável até não fermentável de volta ao que teria sido se o fluxo de alta pureza não tivesse sido removido. Em outras formas de realização adicionais, é removida até cerca de 5 % da taxa de milho, que tem uma baixa percentagem de amido (por exemplo, menos de cerca de 15 % de amido em uma base seca), para equilibrar a proporção fermen- tável até não fermentável. Em algumas formas de realização, aumentando a taxa de moagem enquanto equilibra a proporção do componente fermentável para não fer- mentável manterá as capacidades de produção (por exemplo, produção de etanol) em um nível consistente com o processo original (ou seja, o processo usando milho inteiro em vez do milho moído como entrada para Processo de fermentação de milho a etanol molhado ou seco). Em algumas formas de realização, componentes não amiláricos resultantes da taxa de moagem aumentada ou são separadas do fluxo principal e podem ser processadas e / ou vendidas para compensar custos de remo-ção de amido.

[042]Como uma pessoa habilitada deve ser capaz de compreender a partir da leitura desta divulgação, em algumas formas de realização, os métodos e sistemas de acordo com esta divulgação permitem a produção de uma quantidade de fluxo de amido de alta pureza com investimento de capital limitado em comparação com os sistemas tradicionais de produção de amido e limitado Ou nenhuma perda de produção a jusante. Por exemplo, em algumas formas de realização, os sistemas incluem apenas um número limitado de peças adicionais de equipamento para executar as funções aqui descritas.

[043]Uma série de formas de realização foram descritas, mas uma pessoa habilmente compreende que ainda outras formas de realização são abrangidas por esta descrição. Será apreciado pelos especialistas na técnica que as mudanças po-deriam ser feitas nas formas de realização descritas acima, sem se afastarem dos conceitos inventivos amplos da mesma. Entende-se, portanto, que esta divulgação e os conceitos da invenção não estão limitados às concretizações particulares divul-gadas, mas destinam-se a cobrir modificações dentro do espírito e alcance dos con-ceitos da invenção incluindo como definido nas reivindicações anexas. Consequen-temente, a descrição anterior de várias formas de realização não implica necessari-amente exclusão. Por exemplo, "algumas" formas de realização ou "outras" formas de realização podem incluir todas ou parte de "algumas", "outras", "além" e "certas" concretizações dentro do âmbito desta invenção. Os métodos e dispositivos dentro do âmbito da divulgação também podem ser definidos de acordo com as formas de realização abaixo.

Modalidades adicionais não inclusivas:

[044]1. Um processo, que compreende: processamento de milho para pro-duzir uma primeira composição de amido alto que compreende endosperma macio e pelo menos cerca de 88 % de amido em uma base seca e uma segunda composição de matéria prima que compreende endosperma duro adequado para processamento posterior em uma operação de moinho de milho ou milho molhado.

[045]2. Um processo, de acordo com a forma de realização 1, em que o pro-cessamento de milho compreende a moagem do milho para facilitar a separação do endosperma macio do endosperma duro e a separação do endosperma suave do endosperma duro resultando na primeira composição de amido alto que compreende endosperma macio e a composição de matéria prima que compreende o endosper- ma duro.

[046]3. Um processo, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, que compre-ende ainda a produção de pelo menos um dentre etanol ou um produto químico bio- baseado a partir da composição de matéria prima em uma instalação de fermentação de milho.

[047]4. Um processo, de acordo com qualquer uma das formas de realização 1 a 3, em que a composição de matéria prima compreende adicionalmente farelo e germe.

[048]5. Um processo, de acordo com a forma de realização 4, em que a composição de matéria prima é dirigida para um processo de fracionamento ou uma operação de moagem de milho inteiro.

[049]6. Um processo, que compreende: a. Pré-tratamento de milho para produzir uma primeira corrente que facilite a separação do endosperma suave de outros componentes do milho; e, b. Separando uma segunda corrente de amido elevado que compreende en- dosperma macio e pelo menos cerca de 88 % de amido em uma base seca a partir da primeira corrente, resultando em uma terceira corrente adequada para uso como matéria prima em processos de fermentação de milho seco ou moinho molhado.

[050]7. Um processo, de acordo com a forma de realização 6, em que o pré- tratamento compreende a moagem do milho.

[051]8. Um processo, de acordo com a forma de realização 7, em que até cerca de 50 % da primeira corrente está em forma de amido elevado, que compre- ende pelo menos cerca de 88 % de amido em uma base seca.

[052]9. Um processo, de acordo com a forma de realização 7, em que 50 % da primeira corrente está em forma de amido elevado.

[053]10. Um processo, de acordo com qualquer das formas de realização 6 a 9, em que a segunda corrente é substancialmente isenta de endosperma duro.

[054]11. Um processo, de acordo com qualquer das formas de realização 6 a 9, em que a segunda corrente consiste essencialmente em endosperma suave.

[055]12. Um processo, de acordo com qualquer uma das formas de realiza-ção 6 a 11, em que o pré-tratamento resulta no endosperma suave tendo um tama-nho médio de partícula suficientemente menor do que os outros componentes do milho inteiro para permitir separar o endosperma macio dos outros componentes.

[056]13. Um processo, de acordo com a forma de realização 12, em que o pré-tratamento resulta no endosperma suave tendo um tamanho de partícula médio de cerca de 500 mícron ou menos.

[057]14. Um processo, de acordo com qualquer das formas de realização 6 a 13, em que o pré-tratamento compreende a moagem do milho com um moinho de pinos.

[058]15. Um processo, de acordo com qualquer uma das formas de realiza-ção 6 a 14, que compreende ainda a direção da corrente de matéria prima para uma instalação de fermento úmido ou fermentação em etanol seco e produzindo pelo menos um produto final a partir do terceiro fluxo de matéria prima escolhido entre etanol e um produto químico baseado em bio base.

[059]16. Um processo, de acordo com qualquer uma das formas de realiza-ção 6 a 15, que compreende ainda o fracionamento da corrente de matéria prima em uma composição de endosperma, uma composição de farelo e uma composição de germe.

[060]17. Um processo, de acordo com qualquer uma das formas de realiza- ção 6 a 16, em que o milho inteiro é opcionalmente limpo, opcionalmente temperado, ou ambos antes do pré-tratamento.

[061]18. Um processo, de acordo com qualquer uma das formas de realiza-ção 6 a 17, em que a corrente de amido elevado tem uma pureza de pelo menos cerca de 90 % de amido em uma base seca.

[062]19. Um processo, de acordo com a forma de realização 18, em que a corrente de amido elevado tem um nível de pureza de pelo menos cerca de 94 % de amido em uma base seca.

[063]20. Um processo, de acordo com a forma de realização 15, em que: a terceira corrente de matéria prima tem uma quantidade reduzida de amido em com-paração com uma corrente de matéria prima para a qual o endosperma suave não foi removido; O processo de moagem a seco ou de moagem úmida compreende o uso de uma taxa de moagem que é aumentada em relação a um processo de fer-mentação de milho similar usando uma matéria prima para a qual o endosperma su-ave não foi removido e que reduziu pelo menos parcialmente a redução do produto final como resultado da quantidade reduzida de amido.

[064] 21. Um processo, de acordo com a forma de realização 20, que com-preende ainda a remoção de pelo menos uma porção de componentes adicionais de não amido produzidos como resultado da taxa de moagem aumentada.

[065]22. Um sistema de fermentação de milho a etanol, que compreende: a. Um moinho seco ou um sistema de fermentação com etanol molhado que produz cerveja a partir de açúcares de matéria bprima derivados de um fluxo de en- dosperma rígido; e, b. Um sistema de pré-tratamento de parafuso configurado para produzir a corrente de endosperma rígida e uma corrente de amido de alta pureza derivada de endosperma macio, em que a corrente de amido de alta pureza compreende pelo menos cerca de 90 % de amido em peso seco.

Claims

1. Processo para produzir correntes de amido em uma instalação de fermen-tação a etanol em moinho seco CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: (a) moagem de grão de milho para produzir uma primeira corrente tratada incluindo endosperma macio, endosperma duro, e outros componentes de grão de milho; (b) separar a primeira corrente tratada em uma segunda corrente e uma ter-ceira corrente, a segunda corrente sendo uma corrente com alto teor de amido com-preendendo endosperma macio e pelo menos 88% de amido em uma base seca e a terceira corrente compreendendo endosperma duro e outros componentes de grão de milho e adequada para processamento adicional em uma operação em moinho seco ou moinho úmido de milho; (c) fornecer a segunda corrente a um processo não etanol, em que o processo não etanol compreende produzir um ou mais produtos bioquímicos não etanol da segunda corrente; e (d) processar a terceira corrente em um processo de fermentação em etanol.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a moagem compreende moer o grão de milho com um moinho de pinos.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a corrente com alto teor de amido compreende até 50 % do endosperma macio no grão de milho.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a moagem do grão de milho resulta em pelo menos uma porção do endos- perma macio tendo um tamanho suficientemente pequeno para facilitar a separação da parte de endosperma macio da primeira corrente tratada por tamanho.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o tamanho é 500 mícron ou menos.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a corrente com alto teor de amido compreende pelo menos 90 % de amido em uma base seca.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a corrente com alto teor de amido compreende pelo menos 94 % de amido em uma base seca.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a moagem de grão de milho compreende aumentar a quantidade de grão de milho que é moída para fornecer amido à terceira corrente para compensar a perda de amido removido na formação da segunda corrente.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda remover pelo menos uma porção dos componentes de não amido presentes na primeira corrente e/ou na terceira corrente como um resultado do aumento da quantidade de grão de milho que é moída para atingir uma razão de componentes fermentáveis para não fermentáveis na terceira corrente suficientemente equivalente àquela de um processo de fermentação de milho para o qual endosperma macio não tenha sido removido para manter a produção de etanol em um nível de processo de fermentação de milho de convenção similar.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda corrente é livre de endosperma duro.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda, antes da moagem, o ajuste da umidade do grão de milho.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda, antes da moagem, o ajuste da temperatura do grão de milho.