BR112019027240B1 - Métodos para separar componentes em uma corrente de vinhaça fina fracionada e para preparar um produto de alimentação - Google Patents

Métodos para separar componentes em uma corrente de vinhaça fina fracionada e para preparar um produto de alimentação Download PDF

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Abstract

esta revelação descreve métodos para separar sólidos de líquidos em uma instalação de produção. um processo separa componentes na corrente de processo por aplicação de meios não condensáveis para criar diferenças de densidade e, então, usar um dispositivo mecânico para separar os sólidos dos líquidos com base na diferença de densidade. o processo produz os líquidos e os sólidos, que podem ser ainda processados para criar produtos de alimentação animal valiosos.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO
[0001] Este pedido reivindica os benefícios de prioridade para o Pedido PCT Número PCT/US2018/038360, com título “Single Cell Protein Process and Product”, depositado em 19 de junho de 2018, 2018 e ao Pedido do Canadá Número CA 3008874, com título “Single Cell Protein Process and Product”, depositado em 19 de junho de 2018, ambos reivindicam os benefícios de prioridade para Pedido Provisório US no. 62/521.542, com título “Fractionated Stillage Separation and Feed Products, depositado em 19 de junho de 2019, os conteúdos dos pedidos de patente são aqui incorporados por referência em suas totalidades.
CAMPO TÉCNICO
[0002] A matéria desta invenção refere-se a métodos de separar uma corrente de processo de vinhaça fracionada em uma instalação de produção para biocombustíveis e produzir produtos de alimentação valiosos a partir destes métodos. Em particular, a matéria é dirigida ao uso de, pelo menos, um dispositivo mecânico para separar componentes na corrente de processo de vinhaça fracionada e para recuperar os vários componentes para produzir produtos de alimentação valiosos. Estes métodos ajudam a remover sólidos em suspensão, recuperar componentes, reduzir a quantidade de energia necessária para o processamento a jusante, reduzir emissões de gás estufa e/ou emissões de carbono, e aumentar eficiência global de um processo na instalação de produção.
FUNDAMENTOS
[0003] Os Estados Unidos dependem do petróleo importado para atender às necessidades de combustível para transporte. Para reduzir a dependência de petróleo importado, a Agência de Proteção Ambiental (EPA) define padrões para um Programa Padrão de Combustível Renovável (RFS) a cada ano. O RFS é uma política nacional que exige uma delegação para misturar combustíveis renováveis em combustíveis de transporte, o que assegura o crescimento contínuo de combustíveis renováveis. O RFS propõe padrões anuais para quatro tipos de combustíveis renováveis, tal como biocombustível celulósico, diesel à base de biomassa, biocombustível avançado e combustível renovável total para substituir ou reduzir a quantidade de gasolina e diesel. A nova proposta do RFS2 é que 136 bilhões de litros (36 bilhões de galões) de combustível renovável sejam produzidos e consumidos até 2022, o que pode ser consultado no website U.S. EPA sob o Programa RFS em 28 de abril de 2017.
[0004] O RFS2 também acrescentou definições explícitas para os combustíveis renováveis se qualificar como biomassa renovável, para reduzir as emissões de gases estufa (GHG) em certa porcentagem, para melhorar a eficiência do veículo e para serem combustíveis mais limpos e de baixo carbono. O EPA criou uma análise do ciclo de vida, que pode ser referida como ciclo de combustível ou análise poço-até-roda. A análise do ciclo de vida é para avaliar os impactos globais de GHG de um combustível, incluindo cada estágio de sua produção e uso. A análise do ciclo de vida do EPA inclui emissões indiretas significativas, conforme exigido pela Lei do Ar Limpo.
[0005] Outros esforços foram concentrados no estabelecimento conjunto de um padrão nacional de combustível de baixo carbono (LCFS). LCFS inclui todos os tipos de combustíveis de transporte (isto é, eletricidade, gás natural, hidrogênio e biocombustíveis), requer a redução das emissões médias de GHG do ciclo de vida do combustível ou da intensidade de carbono durante um determinado período de tempo e estimula inovação ao recompensar instalações de produção que reduzem as emissões de GHG ou de carbono a cada etapa. Instalações de produção podem reduzir a intensidade de carbono de combustíveis vendendo combustíveis de índice baixo de carbono, reduzindo a intensidade de carbono de combustíveis fósseis, melhorando a eficiência, reduzindo as pegadas de carbono, capturando e sequestrando carbono e/ou adquirindo créditos de outros produtores capazes de fornecer combustíveis de baixo carbono a preços menores. Califórnia e alguns países adotaram a política LCFS. Outros estados e regiões nos Estados Unidos estão considerando adotar uma política do padrão LCFS similar ao modelo da Califórnia.
[0006] Um padrão nacional LCFS afetaria a economia e o meio ambiente. Esses efeitos podem se basear no custo e na disponibilidade de combustíveis de baixo carbono, na redução da linha de tempo de GHG e na criação de um sistema de crédito. Vantagens de incorporar LCFS ao RFS2 consistem em reduzir o consumo de combustível de transporte e abaixar os preços dos combustíveis, reduzir os preços de culturas ao comutar para cargas de alimentação celulósicas e reduzir significativamente as emissões de GHG ou de carbono no mercado interno e global. Assim, instalações de produção estão buscando modos de implementar LCFS por conta própria.
[0007] É desejável encontrar métodos para reduzir as emissões de GHG e/ou reduzir intensidade de carbono, o que inclui encontrar tecnologias mais eficientes. Por exemplo, existem técnicas conhecidas para separar sólidos de líquidos em correntes de processo. No entanto, essas técnicas não são muito eficientes. Por exemplo, um método usa separação por gravidade com as correntes de processo para separar e recuperar vários componentes. Problemas incluem o fato de que a separação por gravidade pode não separar componentes muito bem e requer muito tempo.
[0008] Outros métodos podem não separar adequadamente os sólidos de líquidos nas correntes de processo, são muito caros para operar, requerem manutenção e reparo frequentes e requerem um conjunto de habilidades técnicas maior para operação e manutenção. As correntes de processo podem conter grandes quantidades de sólidos que causam incrustações nos evaporadores. Também, os sólidos podem ter alto teor de umidade, o que aumenta os custos operacionais de transporte e secagem dos sólidos a jusante. O equipamento pode criar altos níveis de emissões a partir das instalações, bem como aumentar custos operacionais e de capital. Além disso, nenhum dos métodos acima pode ser facilmente integrado a uma instalação de produção ou tirar proveito da produção de produtos e produtos de alimentação.
[0009] Consequentemente, existe uma necessidade para a separação de sólidos a partir de líquidos de um modo eficaz e aumentar o valor dos produtos. Os métodos descritos são mecanismos aperfeiçoados para separar componentes em uma corrente de processo de vinhaça fracionada e criar produtos de alimentação animal valiosos de um modo mais eficaz.
SUMÁRIO
[00010] Esta invenção descreve métodos para separar componentes em uma corrente de processo de vinhaça fracionada por intensificação da separação sólido-líquido e recuperação dos componentes para produzir produtos de alimentação animal valiosos, enquanto melhorando a eficácia global. Esta invenção ajuda a reduzir uma quantidade de energia necessária para processamento a jusante o que, por sua vez, reduz as emissões de GHG ou de carbono, diminui a quantidade de energia usada para processamento a jusante e reduz custos operacionais e/ou reduz custos de capital o que, por sua vez, pode abaixar os custos de biocombustível.
[00011] Em uma modalidade para reduzir uma quantidade de energia necessária para correntes de processamento, um processo separa componentes em uma corrente de processo de vinhaça fracionada por adição de meios não condensáveis para a corrente de processo de vinhaça fracionada para reduzir a densidade de líquidos relativa ao diferencial de densidade para sólidos em suspensão e por uso de um dispositivo mecânico para separar os sólidos em suspensão dos líquidos, onde as diferenças de densidade auxiliam a separação mecânica. O processo produz, adicionalmente, os sólidos a serem usados como um produto de alimentação úmido, seca os sólidos para criar um produto de alimentação seco e envia adicionalmente os líquidos para evaporadores para criar um produto de xarope seco.
[00012] Em outra modalidade para reduzir uma quantidade de energia necessária para correntes de processamento, um processo separa componentes em uma corrente de processo. O processo envia a corrente de processo através de um primeiro dispositivo de separação, que cria uma fase pesada com sólidos em suspensão e uma fase de emulsão leve com sólidos dissolvidos. A seguir, o processo envia a fase pesada com sólidos em suspensão para um segundo dispositivo de separação, que cria dois componentes de uma fase pesada clarificada com sólidos e um concentrado de fase leve.
[00013] Em outra modalidade para reduzir a quantidade de energia necessária para correntes de processamento, um processo separa componentes em uma corrente de processo por adição de meios não condensáveis para a corrente de processo para reduzir densidade de líquidos com relação ao diferencial de densidade para sólidos em suspensão. A seguir, o processo usa um dispositivo mecânico com g-forças para separar os sólidos em suspensão dos líquidos.
[00014] Em ainda outra modalidade para criar produtos de alimentação valiosos, o processo recebe uma corrente de processo. O processo adiciona um organismo à corrente de processo, envia para evaporador e seca o material para criar um produto de alimentação valioso para animais de criação (isto é, monogástricos) e de aquacultura.
[00015] Em uma modalidade, uma composição de produtos de alimentação inclui matéria seca na faixa de cerca de 45% a cerca de 80%, proteína na faixa de cerca de 10% a cerca de 20%, e potássio na faixa de cerca de 2% a cerca de 8%.
[00016] Em outra modalidade, uma composição dos produtos de alimentação animal inclui matéria seca na faixa de cerca de 70% a cerca de 95%, proteína na faixa de cerca de 35% a cerca de 55%, e fibra detergente neutra na faixa de cerca de 20% a cerca de 50%.
[00017] Este Sumário é apresentado para introduzir uma seleção de conceitos em uma forma simplificada, que são descritos ainda abaixo na Descrição Detalhada. Este Sumário não se destina a identificar as características chave ou características essenciais da matéria reivindicada, nem se destina a ser usado 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
[00018] A Descrição Detalhada é especificada com referência às figuras em anexo. Nas figuras, o(s) dígito(s) mais à esquerda de um número de referência identifica(m) a figura em que o número de referência aparece pela primeira vez. O uso dos mesmos números de referência em figuras diferentes indica itens similares ou idênticos. As características ilustradas nas figuras não são necessariamente desenhadas em escala, e as características de uma modalidade podem ser empregadas com outras modalidades ou as características podem não ser empregadas em todas as modalidades, como o versado reconheceria, mesmo se não explicitamente indicado aqui.
[00019] Figuras 1 e 2 ilustram ambientes exemplares para um processo de separação de vinhaça fracionada (FSS) em uma instalação de produção.
[00020] Figuras 3-5 ilustram exemplos de processos FSS usando uma tecnologia de preparação e um dispositivo mecânico para separar sólidos de líquidos.
[00021] Figuras 6-7 ilustram exemplos adicionais de processos FSS usando um primeiro dispositivo de separação e um segundo dispositivo de separação para separar componentes para criar correntes de diferentes fases.
[00022] Figura 8 ilustra um exemplo de processo FSS usando um dispositivo mecânico, um primeiro dispositivo de separação e um segundo dispositivo de separação para separar componentes para criar correntes de diferentes fases.
[00023] Figuras 9-12 ilustram exemplos adicionais de processos FSS usando um primeiro dispositivo de separação e um segundo dispositivo de separação para separar componentes para criar correntes de diferentes fases em combinação com um dispositivo de separação mecânica.
[00024] Figuras 13-15 ilustram exemplos de processos de proteína de célula única para criar produto de alimentação animal.
DESCRIÇÃO DETALHADA Visão Geral
[00025] A Descrição Detalhada explica modalidades da matéria e das várias características e detalhes vantajosos de modo mais completo com referência às modalidades não limitativas e aos exemplos descritos e/ou ilustrados nas figuras em anexo e detalhados na seguinte descrição abaixo. Descrições de componentes e técnicas de processamento bem conhecidos podem ser omitidas de modo a não obscurecer desnecessariamente as modalidades da matéria. Os exemplos aqui usados destinam-se apenas a facilitar o entendimento dos modos pelos quais a matéria pode ser praticada e permitir ainda aos versados na técnica praticar as modalidades da matéria. Consequentemente, os exemplos, as modalidades e as figuras aqui não devem ser interpretados como limitando o escopo da matéria.
[00026] Esta invenção descreve ambientes e técnicas para processos FSS, separando sólidos de líquidos em uma corrente de processo, que pode ser obtida em uma instalação de produção. Por exemplo, a instalação de produção pode incluir, mas não é limitada a, biocombustíveis, álcool, ração animal, óleo, biodiesel, pasta e papel, têxtil, indústria química e outros campos. Remoção de líquidos dos sólidos aumentará a concentração de sólidos nas correntes de processo a jusante, intensificará a separação sólido-líquido mais eficiente para recuperar componentes e permitirá uma secagem mais eficaz para o processamento a jusante.
[00027] O processo FSS apresenta oportunidades para reduzir as emissões de GHG ou de carbono, ao prover métodos para produzir sólidos com menos umidade ou maior teor de sólidos do que os métodos convencionais. Com os sólidos tendo menor umidade ou maior teor de sólidos, o processo pode reduzir uso de energia a jusante para secagem e/ou evaporação e reduzir os custos de operação, enquanto melhorando a eficiência nas instalações de produção. Por exemplo, o processamento a jusante usa eletricidade e gás natural para operar os evaporadores e secadores, que geram emissões na atmosfera. Com o processo FSS, a quantidade de eletricidade e gás natural para operar os evaporadores e secadores seria reduzida e, portanto, a quantidade de emissões.
[00028] Além disso, o processo FSS provê biocombustíveis que têm uma menor intensidade de carbono do que os biocombustíveis ou combustíveis de hidrocarbonetos convencionais. Por exemplo, o LCFS estabelece um padrão de intensidade de carbono medido em gramas de equivalente CO2 por mega-joule de energia de combustível (gCO2e/MJ) durante um determinado período de tempo. As instalações de produção fornecem uma contabilidade de emissões líquidas de combustível por unidade de energia de combustível. Nota-se que o processo FSS opera dentro de agências regulatórias que podem quantificar benefícios ambientais ou associar um biocombustível ou um crédito negociável. Assim, existem incentivos econômicos, benefícios ambientais, outras vantagens e benefícios com o uso do processo FSS que proporciona um processo industrial mais eficiente em termos de energia.
[00029] O processo FSS produz produtos e coprodutos de alimentação valiosos. Os produtos de alimentação podem incluir, mas não são limitados a, grãos secos de destilaria com solúveis (DDGS), solúveis condensados de destilaria (CDS), proteína de célula única (SCP), UltraMax™, SolMax™, levedura seca de destilaria de grãos, xarope com fibra, e similares. Os coprodutos também podem incluir, mas não são limitados a, óleo de milho de destilaria, produtos clarificados, e/ou produtos concentrados.
[00030] Uma modalidade pode ser para reduzir a quantidade de energia necessária para correntes de processamento, por separação dos componentes em uma corrente de processo com o uso de, pelo menos, um dispositivo mecânico para criar separar componentes for processamento adicional. Outra modalidade pode incluir separar os componentes em uma corrente de processo com o uso de, pelo menos, dois dispositivos para criar componentes separados para criar coprodutos.
[00031] Modalidades do processo FSS são mostradas para fins de ilustração no processo de moagem a seco. O processo FSS pode ser implementado em campos diferentes, como discutido acima. Embora aspectos das técnicas descritas possam ser implementados em qualquer número de diferentes ambientes, e/ou configurações, implementações são descritas no contexto dos seguintes processos de exemplo. Pode haver menos equipamentos, produtos químicos, enzimas, ou processos necessários no âmbito da matéria da invenção, do que mostrado nas seguintes figuras de processo de exemplo.
AMBIENTES ILUSTRATIVOS
[00032] Figuras 1-2 são fluxogramas de processo mostrando ambientes exemplares que podem ser usados com o processo FSS. O processo pode ser realizado usando uma combinação de diferentes ambientes e/ou tipos de equipamento. Qualquer número dos ambientes, processos, ou tipos de equipamento descritos pode ser combinado em qualquer ordem para implementar método, ou um método alternado. Pode- se ter mais ou menos equipamentos do que mostrados e eles podem estar em qualquer ordem. Além disso, é também possível que uma ou mais das etapas ou peças de equipamento, produtos químicos, enzimas, ou outros processos apresentados sejam omitidos.
[00033] Figura 1 ilustra um exemplo de um processo 100 implementando uma série de operações em um moinho de moagem a seco de uma instalação de produção de álcool. O processo 100 no moinho de moagem a seco pode operar em um modo contínuo. Em outras implementações, o processo 100 pode operar em um processo em batelada ou uma combinação de processos em batelada ou contínuos.
[00034] O processo 100 pode receber carga de alimentação de um grão que inclui, mas não está limitado a, cevada, beterraba, mandioca, milho, carga de alimentação celulósica, grão, milo, aveia, batata, arroz, centeio, grão de sorgo, triticale, batata doce, biomassa lignocelulósica, trigo e similares ou pasta de papel. Biomassa lignocelulósica pode incluir fibra de milho, palha de milho, espigas de milho, palhas de cereais, bagaço de cana-de-açúcar e culturas energéticas dedicadas, que são compostas principalmente de gramíneas lenhosas e altas de rápido crescimento, incluindo, mas não limitadas a, grama Panicum, sorgo energético/forrageiro, miscanto e similares. Também, a carga de alimentação pode ainda incluir frações de grãos ou subprodutos como os produzidos pela indústria, como canjica, farelos de trigo, alimento de glúten de milho, grãos secos de destilaria com solúveis e similares. A carga de alimentação pode incluir, uma carga de alimentação de tipo individual, uma carga combinada de dois tipos, de múltiplos tipos, ou qualquer combinação ou blenda dos grãos acima. A carga de alimentação pode incluir, mas não está limitada a, um a quatro tipos diferentes combinados em várias faixas percentuais. A carga de alimentação pode ser convertida em diferentes produtos e coprodutos que podem incluir, mas estão limitados a, etanol, xarope, óleo de destilaria, grãos secos de destilaria, grãos secos de destilaria com solúveis, solúveis condensados de destilaria, grãos úmidos de destilaria e similares. Por exemplo, 25,40 kg de milho (1 bushel) podem produzir cerca de 7,7 a 8,6 kg de etanol, cerca de 7,7-8,1 kg de DDGS e 7,7 a 8,1 kg de dióxido de carbono. O dióxido de carbono pode ser capturado e comprimido em dióxido de carbono líquido ou gelo seco para aplicações comerciais.
[00035] Para fins de brevidade, o processo 100 de usar uma única corrente de carga de alimentação será descrito com referência à Figura 1. Como um exemplo, milho pode ser usado como uma única carga de alimentação no processo de moagem a seco. Milho pode ser decomposto em seus principais componentes de endosperma, germe, farelo e ponta. Cada um desses componentes principais pode ser ainda decomposto em componentes menores. O endosperma, o germe, o farelo e a ponta contêm, cada, quantidades variadas de amido, proteína, óleo, fibra, cinzas, açúcares, etc. Por exemplo, as quantidades dos componentes em milho podem incluir, mas não são limitadas a, cerca de 70 a 74% de amido, cerca de 7 a 9% de proteína, cerca de 3 a 4% de óleo, cerca de 7 a 9% de fibra, cerca de 1 a 2% de cinza, cerca de 1 a 2% de açúcares e outros.
[00036] Um versado na técnica entende que a inspeção e a limpeza do milho ocorrem inicialmente. Na carga de alimentação 102, o processo 100 tritura inicialmente a carga de alimentação 102 em uma farinha, um pó ou uma farinha fina para obter um tamanho de partícula apropriado. O processo 100 pode moer a carga de alimentação 102 usando moinhos de martelo ou moinhos de rolo. Essa moagem serve para quebrar um revestimento externo do grão de milho e aumentar a área da superfície para expor o amido à penetração de água no cozimento.
[00037] Em uma modalidade, o processo 100 tritura a carga de alimentação 102 com um moinho de martelo (não mostrado) para criar uma farinha, um pó, uma farinha fina ou um material moído. O moinho de martelo é uma câmara de moagem cilíndrica com um tambor rotativo, barras de metal planas e uma tela. O tamanho da tela pode ter, mas não é limitado a, tamanhos de furo de 1,58 mm a 4,76 mm. Um moinho de martelo de exemplo pode ter aberturas de tela com o tamanho de cerca de 2,78 milímetros (mm) de modo a criar pequenas partículas que têm um tamanho de 0,5 a 2-3 mm.
[00038] Em outra modalidade, o processo 100 tritura a carga de alimentação 102 com um moinho de rolo (não mostrado) para criar uma farinha, um pó, uma farinha fina ou um material moído. O moinho de rolo recebe a carga de alimentação 102, envia a carga de alimentação 102 entre dois ou mais rolos ou rodas e esmaga a carga de alimentação 102 para criar material moído. Um rolo pode ser fixado na posição enquanto o outro rolo pode ser movido ainda ou mais perto do rolo estacionário. As superfícies do rolo podem ser ranhuradas para ajudar no cisalhamento e desintegração do milho. Os rolos de exemplo podem ter cerca de 23 a 30,5 cm de diâmetro (9 a cerca de 12 polegadas), com uma razão de comprimento para diâmetro que pode ser cerca de 4:1. As pequenas partículas podem ter tamanhos entre cerca de 0,5 a cerca de 2-3 mm.
[00039] O processo 100 envia o material moído para um tanque de pasta fluida 104. A seguir, o processo 100 adiciona água, rejeitos e enzimas à carga de alimentação 102 que foi moída para criar uma pasta fluida no tanque de pasta fluida 104. Em um exemplo, o processo 100 adiciona uma enzima liquefeita, como alfa-amilase, a esta mistura. A enzima alfa- amilase hidrolisa e quebra o polímero do amido em seções curtas, dextrinas, que são uma mistura de oligossacarídeos. O processo 100 mantém uma temperatura entre cerca de 60°C a cerca de 100°C (cerca de 140°F a cerca de 212°F, cerca de 333 K a cerca de 373 K) no tanque de pasta fluida 104 para causar a gelatinização do amido e um tempo de permanência de cerca de 30 a cerca de 60 minutos para converter amido insolúvel na pasta fluida em amido solúvel. A pasta fluida pode ter um teor de sólidos em suspensão de cerca de 26% a cerca de 40%, o que inclui amido, fibra, proteína e óleo. Outros componentes no tanque de pasta fluida 104 podem incluir pedrinhas, sais e similares, como comumente presentes nos grãos brutos provenientes da produção agrícola, bem como águas recicladas que contêm ácidos, bases, sais, leveduras e enzimas. O processo 100 ajusta o pH da pasta fluida a cerca de 4,5 a 6,0 (dependendo do tipo de enzima) no tanque de pasta fluida 104.
[00040] Em uma modalidade, a pasta fluida pode ser aquecida para reduzir ainda a viscosidade do grão moído. Os parâmetros incluem aquecimento por períodos mais longos e/ou em temperaturas mais altas. Em algumas modalidades, pode haver dois ou mais tanques de pasta fluida usados para um tempo de permanência adicional e uma redução de viscosidade.
[00041] Em uma modalidade, o processo 100 bombeia a pasta fluida para cozedores a jato (não mostrados) para cozinhar a pasta fluida. Cozimento a jato pode ocorrer em temperaturas e pressões elevadas. Por exemplo, cozimento a jato pode ser realizado a uma temperatura de cerca de 104°C a cerca de 150°C (cerca de 220°F a cerca de 302°F) e em uma pressão absoluta de cerca de 1,0 a cerca de 6,0 kg/cm2 (cerca de 15 a 85 libras/polegada2) durante cerca de cinco minutos. Cozimento a jato é outro método para gelatinizar o amido.
[00042] O processo 100 envia a pasta fluida para o tanque de liquefação 106, que converte a pasta fluida em mosto. O processo 100 usa uma faixa de temperatura de cerca de 80°C a cerca de 150°C (cerca de 176°F a cerca de 302°F, cerca de 353 K a cerca de 423 K) para hidrolisar o amido gelatinizado em maltodextrinas e oligossacarídeos para produzir um mosto liquefeito. Aqui, o processo 100 produz uma corrente de mosto, que tem cerca de 26% a cerca de 40% de teor total de sólidos. O mosto pode ter um teor de sólidos em suspensão que inclui proteína, óleo, fibra, rejeitos, e similares. Em modalidades, um ou mais tanques de liquefação podem ser usados no processo 100.
[00043] O processo 100 pode adicionar outra enzima, tal como glucoamilase no tanque de liquefação 106 para romper as dextrinas em açúcares simples. Especificamente, a enzima glucoamilase rompe as seções curtas em glicose individual. O processo 100 pode acrescentar a enzima glucoamilase a cerca de 60°C (cerca de 140°F, cerca de 333 K) antes de iniciar a fermentação, conhecida como sacarificação, ou no início de um processo de fermentação. Em uma modalidade, o processo 100 ajusta ainda o pH a cerca de 5,0 ou menor no tanque de liquefação 106. Em outra modalidade, sacarificação e fermentação também podem ocorrer simultaneamente.
[00044] No tanque de liquefação 106, o processo 100 obtém a corrente de processo ou uma mistura a partir do tanque de pasta fluida 104. Em outras modalidades, o processo 100 pode obter uma corrente de processo ou mistura como pasta fluida a partir de um tanque de pasta fluida, de um cozedor a jato, a partir de um primeiro tanque de liquefação, a partir de um segundo tanque de liquefação, ou após um processo de pré- tratamento na instalação de produção celulósica.
[00045] No tanque de fermentação 110, o processo 100 adiciona um microrganismo ao mosto para fermentação no tanque de fermentação 110. O processo 100 pode usar uma cepa comum de microrganismo, tal como Saccharomyces cerevisiae para converter os açúcares simples (isto é, maltose e glicose) em álcool com sólidos e líquidos, CO2, e calor. O processo 100 pode usar um tempo de permanência no tanque de fermentação 110 tão longo como cerca de 50 a cerca de 60 horas. No entanto, variáveis, como a cepa do microrganismo sendo usada, a taxa de adição de enzima, a temperatura para fermentação, a concentração de álcool visada, e similares, podem afetar o tempo de fermentação. Em modalidades, um ou mais tanques de fermentação podem ser usados no processo 100.
[00046] O processo 100 cria álcool, sólidos, líquidos, microrganismos, e várias partículas através fermentação no tanque de fermentação 110. Uma vez completado, o mosto é comumente referido como cerveja, que pode conter cerca de 10% a cerca de 20% álcool, mais sólidos solúveis e insolúveis dos componentes de grãos, metabólitos de microrganismos, e corpos de microrganismos. O microrganismo pode ser reciclado em uma etapa de reciclagem de microrganismo, o que é uma opção. A parte do processo 100 que ocorre antes da destilação 112 pode ser referida como “extremidade frontal”, e a parte do processo 100 que ocorre após a destilação 112 pode ser referida como “extremidade de trás”.
[00047] Voltando à destilação 112, o processo 100 destila a cerveja para separar o álcool dos componentes não fermentáveis, sólidos e os líquidos usando um processo de destilação, que pode incluir uma ou mais colunas de destilação, colunas de cerveja, e similares. O processo 100 bombeia a cerveja através da destilação 112, que é fervida para vaporizar o álcool ou produzir vinhaça concentrada. O processo 100 condensa o vapor de álcool em destilação 112 onde o álcool líquido sai através da porção de topo da destilação 112 a cerca de 90% a cerca de 95% de pureza de etanol, 5% água que é cerca de grau 190. Em modalidades, as colunas de destilação e/ou colunas de cerveja podem estar em série ou em paralelo.
[00048] Na desidratação 114, o processo 100 remove qualquer umidade do álcool grau 190 passando através da desidratação. A desidratação 114 pode incluir uma ou mais coluna(s) de secagem recheadas com meio de peneira molecular para dar um produto de quase 100% álcool, que é álcool grau 200.
[00049] No tanque de contenção 116, o processo 100 adiciona um desnaturante ao álcool. Assim, o álcool não se destina a beber, mas a ser usado para fins de combustível para motores. Em 118, um produto de exemplo que pode ser produzido é etanol, a ser usado como combustível ou aditivo de combustível para fins de combustível para motores.
[00050] Em 120, o produto rico em água restante da destilação 112 é comumente referido como vinhaça integral. Os componentes em toda a vinhaça integral 120 podem incluir, mas não são limitados a, amidos, compostos orgânicos e inorgânicos solúveis, sólidos em suspensão contendo proteínas, carboidratos, sólidos dissolvidos, água, óleo, gordura, proteína, fibra, minerais, ácidos, bases, leveduras recicladas, carboidratos não fermentados, subprodutos e similares. A vinhaça integral 120 cai para o fundo da destilação 112 e passa através de um dispositivo mecânico 122.
[00051] O dispositivo mecânico 122 separa a vinhaça integral 120 para produzir torta úmida 124 (isto é, sólidos insolúveis) e vinhaça fracionada 132 (isto é, líquidos aquosos). O dispositivo mecânico 122 pode incluir, mas não é limitado a, uma centrífuga, um decantador ou qualquer outro tipo de dispositivo de separação. O dispositivo mecânico 122 pode aumentar o teor de sólidos de cerca de 10% a cerca de 15% de sólidos totais a cerca de 25% a cerca de 40% de sólidos totais. Podem ser dispostos um ou mais dispositivos mecânicos em uma série.
[00052] A torta úmida 124 é principalmente sólida, que pode ser referido como grãos úmidos de destilaria (DWG; da Association of American Feed Control Officials (AAFCO) Publicação Oficial 2017 - item 27.8) Isso inclui, mas não é limitado a, proteína, fibra, gordura e líquidos. DWGs podem ser armazenados por menos de uma semana para serem usados como alimentos para gado, suínos ou frango. O processo 100 pode transferir parte da torta úmida 124 para um ou mais secador(es) 128 para remover líquidos. A capacidade do secador 128 pode ser um gargalo para uma instalação. Essa secagem produz grãos secos de destilaria (DDG) 130 (Publicação oficial AAFCO 2017 item 27.5), que tem um teor de sólidos de cerca de 88% a 90% e podem ser armazenados indefinidamente para serem usados como alimento
[00053] Retornando à vinhaça fracionada 132, a composição da vinhaça fracionada 132 é principalmente de líquidos deixados sobre a vinhaça integral 120 após ser processada no dispositivo mecânico 122. A vinhaça fracionada 132 pode incluir óleos, fibras, levedura, subprodutos metabólicos, sólidos não fermentáveis, e similares. A vinhaça fracionada 132 pode estar na faixa de cerca de 3% a cerca de 12% em peso dos sólidos totais, o que inclui cerca de 3% a cerca de 7% sólidos dissolvidos e cerca de 1% a cerca de 5% do sólidos em suspensão. Sólidos totais referem-se aos componentes em uma corrente de processo diferente de água. Isto é usado com referência a sólidos totais, em peso. Sólidos dissolvidos referem-se às partículas de sólidos misturadas de modo suficiente com o fluido em corrente de processo de modo que eles não separam da corrente de processo durante o processamento. Os sólidos em suspensão referem-se à corrente de processo contendo partículas de sólidos em suspensão que podem ser separadas da corrente de processo. O tamanho das partículas nos sólidos em suspensão pode incluir 20 micrometros de diâmetro, algumas podendo ser maiores ou menores.
[00054] A vinhaça fracionada 132 precisa de processamento adicional devido à sua composição de sólidos totais. O processo 100 envia a vinhaça fracionada 132 através do processo FSS 134. Para fins ilustrativos na Figura 1, o processo FSS 134 é apresentado em um nível elevado em uma extremidade de trás da instalação de produção. Detalhes de modalidades do processo FSS 134 serão discutidas depois com referência às Figuras 3-12. O processo FSS 134 pode ser incluído com qualquer processo como parte do processo de moagem a seco ou qualquer tipo de processo em uma instalação de produção. Especificamente, o processo FSS 134 ajuda a melhorar a separação de sólidos a partir dos líquidos em um modo eficiente, a melhorar a operação do evaporador, aumentar a produção, fornecer correntes de alimentação para processamento adicional para produzir produtos de alimentação animal valiosos e/ou óleo, e para reduzir as emissões de GHG ou de carbono. Os produtos de alimentação animal podem ser consumidos pelos ruminantes (isto é, gado de corte e leiteiro), não ruminantes (isto é, suínos, galinhas) e espécies de aquacultura.
[00055] O processo 100 envia uma corrente para os evaporadores 136(A)(B) para ferver os líquidos da vinhaça fracionada 132. Isto cria um xarope espesso 126 (isto é, cerca de 25% a cerca de 50% sólidos secos), que contém sólidos solúveis ou dissolvidos, sólidos em suspensão (geralmente menos que 50 μm) e sólidos flutuantes em suspensão a partir da fermentação.
[00056] Os evaporadores 136(A), (B) podem representar evaporadores de efeitos múltiplos, tal como qualquer número de evaporadores, de um a cerca de doze evaporadores. Algumas correntes de processo podem passar através de evaporador(es) de primeiro efeito 136(A), que incluem um a quatro evaporadores e opera em maiores temperaturas, tal como na faixa de cerca de 99°C (cerca de 210°F ou cerca de 372 K). Enquanto outras correntes de processo podem passar através de evaporador(es) de segundo efeito 136(B), que opera em temperaturas levemente menores do que o(s) primeiro(s) evaporador(es) de efeito 136(A), tal como na faixa de cerca de cerca de 54°C a cerca de 87°C (cerca de 130°F a cerca de 188°F ou cerca de 328 K a cerca de 360 K). O(s) evaporador(es) de segundo efeito 136(B) pode(m) usar vapor aquecido a partir do(s) evaporador(es) de primeiro efeito 136(A) como calor ou usar vapor reciclado. Em outras modalidades, pode-se ter evaporador(es) de terceiro ou quarto efeito, que operam em menores temperaturas do que o(s) evaporador(es) de segundo efeito. Em modalidades, os evaporadores de efeitos múltiplos podem estar na faixa de um efeito até dez efeitos ou mais. Isto depende das instalações, das correntes sendo aquecidas, dos materiais, e similares. Em modalidades, os evaporadores podem estar em série ou em paralelo.
[00057] O processo 100 envia o xarope 126 a partir dos evaporadores 136(A), (B) para se tornar combinado com torta úmida no secador 128 para produzir grãos secos de destilaria com solúveis (DDGS) 139 (Publicação Oficial AAFCO 2017 item 27.5) ou pode ser deixado úmido. No entanto, a vinhaça fracionada 132 poderia conter quantidades elevadas de sólidos em suspensão. Assim, a vinhaça fracionada 132 com as quantidades elevadas de sólidos em suspensão pode causar problemas de eficácia nos evaporadores. Adicionalmente, esta etapa de processamento de evaporação para concentrar os sólidos em correntes de alto teor de água requer uma quantidade significante de energia. Assim, a quantidade de energia requerida aumenta os custos operacionais. A capacidade do evaporador pode ser um gargalo na instalação.
[00058] Em outra modalidade, o processo 100 envia o xarope 126, que é concentrado tendo cerca de 20% a cerca de 45% em peso dos sólidos totais, para ser vendido como solúveis condensados de destilaria (CDS) 140 (Publicação Oficial AAFCO 2017 item 27.7). Este é vendido a um preço muito baixo. O CDS 140 pode conter subprodutos de fermentação, quantidades moderadas de gordura, células gastas de levedura, fósforo, potássio, enxofre e outros nutrientes. O teor de umidade para CDS 140 pode estar na faixa de cerca de 55% a cerca de 80%.
[00059] Em outra modalidade, o processo 100 pode enviar a corrente a partir dos evaporadores 136 (A), (B) para um processo para recuperação de óleo, que remove óleo da vinhaça fracionada 132 para recuperar óleo. Como um resultado, o processo 100 produz um produto de óleo e sólidos de retorno final. O processo 100 pode enviar sólidos, água, e similares a partir da recuperação de óleo de volta para os evaporadores 136 (A), (B) para processamento adicional.
[00060] Figura 2 é similar à Figura 1, exceto que esta figura ilustra outra modalidade do processo FSS 134. O processo 200 ilustra a produção de produto de alimentação 202 a partir do processo FSS 134. Os produtos de alimentação produzidos são descritos com detalhes com referência às Figuras 4, 5, e 9-15. Outras modalidades podem incluir o processo FSS estando localizado após os evaporadores de vinhaça integral ou após qualquer um dos evaporadores (isto é, após um, dois, três, último e similares).
EXEMPLOS DE PROCESSOS FSS
[00061] Figuras 3-12 ilustram exemplos dos processos FSS que podem ser usados com os vários ambientes descritos no presente relatório. Figura 3 ilustra uma modalidade preferida do processo FSS 300, que atua sobre uma corrente de processo 302 que inclui uma mistura de um ou mais sólidos e um ou mais líquidos. Por exemplo, a corrente de processo 302 pode ser uma corrente que inclui uma mistura de um ou mais sólidos e um ou mais líquidos a partir da instalação de produção, tal como a partir dos processos de exemplo 100 e 200 de Figuras 1 e 2. Em um exemplo, a corrente de processo 302 é a vinhaça fracionada 132 a partir do processo 100 ou processo 200, que é separada da torta úmida 124 por um dispositivo mecânico 122. Os versados na técnica irão apreciar que outras correntes de processo possíveis podem incluir, mas não são limitadas a, vinhaça integral, centrado, vinhaça fina, vinhaça média, rejeitos, diluição após liquefação, xarope, qualquer tipo de correntes de processo ou misturas em qualquer tipo de instalações de produção, e similares. A corrente de processo 302 pode compreender cerca de 4% a cerca de 12% de sólidos totais, o que pode incluir cerca de 3% a cerca de 7% sólidos dissolvidos e cerca de 1% a cerca de 5% sólidos em suspensão (isto é, sólidos insolúveis). A quantidade de gordura na corrente de processo 302 pode estar na faixa de cerca de 12% a cerca de 37% de gordura e na faixa em torno de 10% a cerca de 30% de proteína.
[00062] O processo FSS 300 aplica uma tecnologia de preparação 304 a ser usada com um dispositivo mecânico 306 para fornecer uma corrente separada de sólidos 308 (também referido como simplesmente “sólidos 308” e uma corrente separada de líquidos 310 (também referido como simplesmente “líquidos 310”). A tecnologia de preparação 304 pode incluir meios não condensáveis, incluindo, mas não limitado a, ar ou oxigênio, dióxido de carbono, nitrogênio, outros gases, e similares, que podem ser comprimidos ou não. Outros gases podem incluir, mas não são limitados a, membros dos grupos de hidrogênio, hélio, argônio, e neon no Grupo 16/VIA, referidos a como calcogênios, que tem propriedades similares, de modo que enxofre e selênio são os próximos dois elementos no grupo, e eles reagem com gás hidrogênio (H2) em um modo similar a oxigênio. Ar pode ser composto de 78% de nitrogênio, 21% oxigênio e com menores quantidades de argônio, dióxido de carbono, e outros gases. O processo 300 adiciona a tecnologia de preparação 304 para a corrente de processo 302 através de injeção em linha, difusores, ou aeração, o que leva os líquidos a ter uma menor densidade do que os sólidos. O diferencial de densidade dos líquidos 310 com relação aos sólidos 308 auxilia na eficiência de separação do dispositivo mecânico 306.
[00063] O dispositivo mecânico 306 pode ser qualquer tipo de processador mecânico dinâmico ou estático que separa os sólidos mais pesados em suspensão dos outros sólidos mais leves, sólidos de líquidos, e similares. O dispositivo mecânico 306 pode incluir, mas não é limitado a, um sedicanter, uma centrífuga decantadora, uma centrífuga de pilha de discos, um ciclone, um hidrociclone, um tanque de sedimentação, dispositivos de filtração e similares. O tipo de dispositivo mecânico 306 a ser usado depende de fatores, tal como o tipo decorrentes de processo, objetivos para líquidos e sólidos no início e no final do processo, o tipo de sólidos, densidade de materiais, redução desejada de intensidade de carbono, redução desejada de emissões de GHG, e similares.
[00064] Em uma modalidade, o dispositivo mecânico 306 pode ser um sedicanter, tal como Sedicanter® S6E de Flottweg, que fornece uma força centrífuga entre 3.000 e 10.000 x g para uma separação e clarificação eficientes. A força centrífuga é gerada por rotação. O Sedicanter® é de formato retangular tendo um rolo transportador localizado dentro de uma cuba, ambos girando em velocidades levemente diferentes. Os sólidos e líquidos viajam na mesma direção (co-corrente) ao longo da zona longa. Um impulsor ajustável altera o nível do líquido, o que afeta a pressão nos sólidos
[00065] Os sólidos 308 incluem uma consistência tipo torta e pequena quantidade de líquidos ou água. Os sólidos 308 podem incluir proteína, zeína, germe, fibra insolúvel, amido insolúvel, carboidratos não fermentáveis, ácidos inorgânicos (isto é, ácido acético, ácido láctico, ácido butírico), subprodutos, microrganismos, e sólidos dissolvidos. Os sólidos 308 podem compreender cerca de 10% a cerca de 40% de sólidos totais, o que pode incluir cerca de 1% a cerca de 5% sólidos dissolvidos e cerca de 10% a cerca de 40% sólidos em suspensão. Os sólidos 308 podem incluir cerca de 2% a cerca de 15% de gordura e cerca de 20% a cerca de 50% de proteína.
[00066] Os líquidos 310 incluem água, óleo, microrganismos, proteína, zeína, germe, fibra insolúvel, amido insolúvel, carboidratos não fermentáveis, ácidos inorgânicos (isto é, ácido acético, ácido láctico, ácido butírico), subprodutos, e sólidos dissolvidos. Os líquidos 310 podem compreender cerca de 4% a cerca de 12% de sólidos totais, que podem incluir cerca de 3% a cerca de 7% sólidos dissolvidos e cerca de 1% a cerca de 5% sólidos em suspensão. Os líquidos 310 podem incluir cerca de 12% a cerca de 36% de gordura.
[00067] Sólidos totais referem-se aos componentes na corrente de processo que não são líquidos. Sólidos dissolvidos (também referidos como solúveis em água) referem-se às partículas sólidas misturadas com líquido em uma corrente de processo, que não separaram da corrente de processo durante processamento mecânico. Sólidos em suspensão (também referidos como insolúveis) referem-se às partículas em suspensão misturadas com líquido em uma corrente de processo, que irão separar da corrente de processo durante processamento mecânico. Estes termos são usados para se referir a em peso.
[00068] O processo FSS 300 irá aumentar a concentração do teor de sólidos na corrente de processo. Como um resultado, a quantidade de gás natural e eletricidade usada para evaporar e/ou secar os sólidos insolúveis a jusante é muito reduzida, e as quantidades de emissões de GHG e/ou de carbono dos evaporadores e secadores são reduzidas do mesmo modo.
[00069] Em uma modalidade, o processo FSS 300 pode enviar adicionalmente os líquidos 310 através do processo de proteína de célula única (SCP) e/ou enviar a corrente de processo 302 através de um processo SCP. O processo SCP é apresentado em um nível elevado na extremidade de trás da instalação de produção. Detalhes de modalidades do processo SCP serão discutidos depois com referência às Figuras 13-15. Processo SCP pode ser incluído com qualquer processo como parte do processo de moagem a seco ou qualquer tipo de processo em uma instalação de produção. Especificamente, o processo SCP ajuda a produzir produtos de alimentação animal valiosos.
[00070] Figura 4 é similar à Figura 3, exceto que esta figura ilustra outra modalidade do processo FSS. Detalhes que não são similares à Figura 3 serão discutidos abaixo com referência à Figura 4. O dispositivo mecânico 306 separa os sólidos 308 dos líquidos 310 com base em diferencial de densidade. Os sólidos 308 podem incluir proteína, ácidos orgânicos, carboidratos não fermentáveis, subprodutos, e similares. Os sólidos 308 pode ser vendido sob um nome de marca registrada para o produto de alimentação úmido UltraMax™ 402. O produto de alimentação úmido 402 pode incluir composições com cerca de 15% a cerca de 40% de sólidos totais, proteína na faixa de cerca de 20% a cerca de 50%, e digestibilidade. Os sólidos 308 podem ser processados adicionalmente, sendo enviados através de um secador 404 para criar um produto, sob um nome de marca registrada para o produto de alimentação seco UltraMax™ 406. O produto de alimentação seco UltraMax™ 406 pode incluir composições de uma faixa de matéria seca mínima de 90%, uma faixa de proteína mínima 35%, e uma faixa de fibra em detergente neutro máxima (NDF) de 10% a 50%.
[00071] O secador 404 pode incluir, mas não é limitado a, um secador de tambor giratório, um secador de tubo de vapor, um secador de contato giratório com superfície de raspagem, um secador instantâneo (flash), um secador de anel, um secador de vapor de película fina, um secador de pulverização, um secador de compressão, ou um secador de congelamento, um microondas, e similares. O secador pode ser o mesmo secador como o secador em Figura 1 ou outro secador separado.
[00072] Voltando ao lado direito, o processo FSS 400 envia os líquidos 310 para evaporador 408 para evaporar uma porção dos líquidos separados 310 e gerar uma corrente condensada 410. Em um exemplo, a corrente condensada 410 pode ser usada como um produto de alimentação 410, tal como o produto de alimentação 410 tendo o nome de marca registrada Lite SolMax™ 410. O evaporador pode ser o mesmo evaporador que o evaporador em Figura 1 ou outro evaporador separado. O produto de alimentação Lite SolMax™ 410 pode conter glicerina, xarope, ácidos orgânicos, subprodutos, carboidratos não fermentáveis, e similares. O produto Lite SolMax™ 410 compreende uma mistura de materiais líquidos tendo uma faixa de cerca de 55% de sólidos totais, uma faixa de matéria seca mínima de cerca de 40% a cerca de 70%, uma faixa de proteína mínima de mais do que ou igual a cerca de 7% a cerca de 27%, uma faixa de potássio mínima de 0,5% a cerca de 6%, e glicerina na faixa de cerca de 5% a cerca de 30%. Lite SolMax™ 410 tem cerca de 1% a cerca de 70% de sólidos totais, cerca de 1% a cerca de 40% sólidos dissolvidos, e cerca de 0% a 30% sólidos em suspensão.
[00073] A seguir, a corrente condensada 410, por exemplo, os produtos de alimentação 410, pode ser enviada ao secador 412 para fornecer um produto de alimentação seco. O secador pode incluir, mas não é limitado a, um secador de tambor giratório, um secador de contato giratório com superfície de raspagem, um secador de tubo de vapor, um secador flash, um secador de anel, um secador de película fina, um secador de pulverização, um secador de compressão, um microondas, a secador congelador, e similares. O secador pode ser o mesmo secador como na Figura 1 ou outro secador. Em outra modalidade, o processo FSS 400 envia a corrente de processo a partir do evaporador 408 através de um processo SCP.
[00074] Figura 5 é similar à Figura 3, exceto que esta figura ilustra outra modalidade do processo FSS. Detalhes que não são similares à Figura 3 serão discutidos abaixo com referência à Figura 5. Aqui, o processo FSS 500 adiciona enzimas 502 que são combinadas com os sólidos 308 para hidrólise 504 ou hidrólise enzimática. Hidrólise 504 é uma decomposição química de um composto, devido à reação com água. O processo FSS 500 envia o hidrolisado a partir da hidrólise 504 para o evaporador 506, através de um secador 508 para criar um produto de alimentação 510.
[00075] A adição das enzimas pode ajudar a reduzir a viscosidade por concentração da corrente de processo a um maior teor de sólidos totais. As enzimas podem incluir, mas não são limitadas a, enzima beta-glucanase, enzima protease, enzima celulase, enzima hemicelulase, e similares. As enzimas podem ser adicionadas em uma quantidade na faixa de 0,01% a 0,5% em peso de enzimas para o peso seco dos sólidos totais, dependendo da concentração das enzimas ou seu substrato, atividade de uma enzima, de células ativas e similares. Fatores afetando as reações de enzima incluem, mas não são limitados a, temperatura, pH, concentração de enzima, concentração do substrato, presença de inibidores e ativadores e similares.
[00076] A enzima beta-glucanase rompe os polímeros glicose beta-ligados glicose que são associados com grãos. A β-1, 3 glucanase rompe β-1, 3-glucanos (1^3), um polissacarídeo feito de subunidades de glicose. A ruptura de β-glucano pode ocorrer aleatoriamente da molécula. A enzima β-1, 6 glucanase rompe β-1, 6-glucanos. Adicionalmente, existem enzimas beta-glucanose que rompem β-1, 4-glucanos. A quantidade de beta-glucanase adicionada pode estar na faixa de 0,003% a 0,15 % p/p (dependendo da atividade específica de formulações de enzimas) de grão entrando e adicionada em faixas de temperatura de cerca de 20°C a cerca de 95°C. a beta-glucanase não precisa de uma baixa temperatura, assim o risco de contaminação bacteriana é evitado.
[00077] Beta-glucanase foi verificada como sendo particularmente eficaz com algumas cadeias maiores, como ela ataca a fibra de β-glucano (1^3), (1^4) para liberar fragmentos menores (isto é, uma modificação da parede celular). A taxa de modificação é determinada pelo teor de beta-glucano das paredes celulares. Beta-glucanase hidrolisa o componente beta D-glucano e rompe os polímeros de glicose beta-ligados que são com frequência associados com os grãos de cereais. Beta-glucanase tem um elevado grau de estabilidade que o torna durável em pHs extremos. O pH da hidrólise pode ser ajustado de cerca de 4,0 a cerca de 6,5. As enzimas 502 podem ser processadas em hidrólise 504 por cerca de 16 a cerca de 32 horas.
[00078] A enzima protease é conhecida como uma enzima que realiza a proteólise, um catabolismo de proteína por hidrólise de ligações peptídeo. A hidrólise da proteína é a decomposição de proteína em peptídeos menores e aminoácidos livres. A quantidade de enzima protease adicionada pode estar na faixa de 0,003% a 0,15% % p/p (dependendo da atividade específica de formulações de enzimas) do grão entrando e adicionada em faixas de temperatura de cerca de 20°C a cerca de 80°C. O pH da hidrólise pode ser ajustado de cerca de 4,0 a cerca de 6,5. A enzima 502 pode ser processada em hidrólise 504 por cerca de 16 a cerca de 32 horas.
[00079] Produtos foram produzidos usando os processos mostrados nas Figuras 4 e 5. Uma tabela para produtos de alimentação 406, 510-A, e 510-B é mostrada na Tabela 1 abaixo. Tabela 1. Composições de nutrientes e digestibilidades aEnergia verdadeiramente metabolizável (TME), medida usando testes por Carl Parsons na Universidade de Illinois. bmedido usando testes por Carl Parsons na Universidade de Illinois.
[00080] Esta tabela ilustra as composições nutrientes como medidas usando métodos analíticos padrão, de acordo com a Association of Official Analytical Chemists (AOAC), Ankom Technology, Megazyme, e Dr. Carl Parsons. AOAC INTERNATIONAL é o forum para encontrar soluções de base científica apropriadas através do desenvolvimento de padrões microbiológicos e químicos. Os padrões da AOAC são usados globalmente para promover o comércio e facilitar a saúde pública e segurança. Os métodos de teste que foram usados com seus números de método de teste são mostrados após cada um dos nutrientes. Ankom Technology desenvolveu uma tecnologia de saco de filtro (FBT) para fornecer um sistema alternativo de baixo custo, alto volume e atualizado para determinar análise de fibra convencional. A fibra detergente neutra (NDF) nos produtos de proteína de vinhaça pode ser medida de acordo com a técnica “Neutral Detergente Fiber in Feeds—Filter Bag Technique” (itens A200 e A2001), como desenvolvido e definido por Ankom Technology e referido como (método NDF, Método 13, revisado por último em 21 de setembro de 2016). NDF é o resíduo restante após digestão em uma solução detergente. Os resíduos de fibra são predominantemente hemicelulose, celulose, e lignina. A fibra detergente ácida (ADF) nos produtos de proteína de vinhaça pode ser medida de acordo com a técnica “Neutral Detergente Fiber in Feeds—Filter Bag Technique” (itens A200 e A2001), como desenvolvido e definido por Ankom Technology (referido como Método ADF, Método 12 e revisado por último em 21 de setembro de 2016). O ADF é o resíduo restante após digestão com ácido sulfúrico e solução detergente. Os resíduos de fibra são predominantemente celulose e lignina.
[00081] Megazyme é um líder global em reagentes analíticos, enzimas e kits de ensaios. O kit de teste de β- Glucano (Levedura e Cogumelo) (K-YGBL) é apropriado para a medição e análise de 1,3:1,6-beta-glucano, 1,3-β-glucano e α-glucano em preparações de levedura, cogumelo (fungos), algas e plantas superiores. A energia verdadeiramente metabolizável e as digestibilidades verdadeiramente aminoácidos são medidas usando os procedimentos de Parsons et al., 1985. Estes métodos foram usados para medir a informação que é mostrada nas outras tabelas.
[00082] Os produtos de alimentação foram obtidos usando os processos descritos em Figuras 4 e 5. Produto 510-A foi secado com um secador giratório de superfície raspadora, enquanto o Produto 510-B foi secado com um secador de pulverização. Dados adicionais são mostrados na seção de Exemplos.
[00083] Figura 6 ilustra outra modalidade do processo FSS 600 com dois dispositivos de separação. Qualquer número de dispositivos de separação pode ser usado, na faixa de um, dois, três ou mais dispositivos de separação. Os dispositivos de separação podem ser usados em combinação com o dispositivo mecânico 306. Os dispositivos de separação recuperam componentes valiosos, tal como óleo, podem ser de pureza elevada apropriada e reduzem a carga sobre o equipamento para processamento adicional a jusante. Como um resultado, isto ajuda a aumentar a disponibilidade de óleo, melhorar a operação do evaporador, aumentar a produção do secador, e reduzir o consumo de água por reciclagem de água limpa para a extremidade da frente, como condensado do evaporador.
[00084] O material de partida mostrado como corrente de processo 602 pode ser de vinhaça fracionada 132, pode ser de líquidos 310 do dispositivo mecânico 306, centrado do decantador, rejeitos, ou de outra corrente de processo em uma instalação de produção. A corrente de processo 602 pode estar na faixa de cerca de 4% a cerca de 14% de sólidos totais, cerca de 3% a cerca de 9% sólidos dissolvidos, e cerca de 1% a cerca de 5% sólidos em suspensão. Adicionalmente, esta corrente de processo 602 pode conter cerca de 12% a cerca de 36% de gordura.
[00085] O processo FSS 600 envia esta corrente de processo 602 através de um primeiro dispositivo de separação 604 para criar a fase de emulsão leve 606 e a fase pesada com sólidos em suspensão 608. O primeiro dispositivo de separação 604 pode incluir, mas não é limitado a, um dispositivo de flotação com ar dissolvido, um dispositivo de flotação com ar dissolvido de tanque aberto, um dispositivo de flotação de ar disperso, um dispositivo de flotação de eletrólise, um tanque de sedimentação, um hidrociclone, e similares.
[00086] Em uma modalidade, o primeiro dispositivo de separação 604 pode ser um tanque aberto para tratar correntes de processo que são pesadamente carregadas com sólidos que precisam de significantes quantidades de espaço para flotação e separação. A corrente de processo 602 passa através de em um modo de fluxo passante para entrar em uma extremidade de formato retangular e para sair do lado oposto de formato retangular. O tanque aberto pode incluir uma grade de remoção de água de placas de aço de arranjo retangular para reter os sólidos no local à medida que ela espessa. Uma escumadeira pode girar com o fluxo da corrente de processo 602 em um modo em co-corrente. A placa de aço de rede recolhe o óleo com os sólidos na camada de topo, para remover uma camada de gordura concentrada. Um exemplo de um modelo é um tanque aberto de sistema - PWL-Série 160W DAF por FRC Systems International. Algumas especificações para um modelo de projeto podem incluir: a taxa de fluxo pode estar na faixa de 640 a 1020 gpm, faixa de área livre de 29,72 a 46,45 m2, faixa de peso seco de 9071 a 11884 kg, faixa de peso úmido de 62.278 a 84.141 kg, e uma faixa de tamanho retangular em tamanho de 10,9 m x 3,3 m x 3,0 m a 16,3 m x 3,3 m x 3,04 m (CxLxA). As vantagens das placas de aço de rede retangular são para controlar a espessura, eliminar a remoção pré- amadurecimento de sólidos, reduzir o acúmulo e gerar um produto mais seco.
[00087] Pode haver uma bomba especial associada ao dispositivo de separação para aspirar ar ou receber alimentação de entrada em uma câmara ou a turbina cisalha o ar para formar bolhas para operação contínua. Uma bomba de reciclo pode estar associada com o primeiro dispositivo de separação 604 para alcançar uma pressão desejada.
[00088] Emulsão refere-se a uma mistura de dois ou mais líquidos imiscíveis (não misturáveis) que são solúveis um no outro. Emulsões fazem parte de uma classe mais geral de sistemas de fases da matéria, chamados colóides. Embora os termos colóide e emulsão sejam às vezes usados de forma intercambiável, emulsão tende a implicar que tanto a fase dispersa quanto a fase contínua são líquidas. Em uma emulsão, um líquido (a fase dispersa) é disperso no outro (a fase contínua). A emulsão pode ser água em óleo sobre sólido ou óleo em água sobre sólido, dependendo da fração de volume de todas as fases.
[00089] A emulsão pode incluir, mas não é limitada a, componentes como óleo, amidos, ácidos graxos livres (FFA) (por exemplo, ácido araquídico, ácido esteárico, ácido palmítico, ácido erúcico, ácido oleico, ácido araquidônico, ácido linoléico e/ou ácido linolênico), (alquil) ésteres inferiores de ácidos graxos, fosfolipídeos, frações germinativas de grãos, levedura, proteína, fibra, glicerol, açúcares residuais, outros compostos orgânicos e/ou outros compostos inorgânicos, como sais de ânions e cátions de ácidos orgânicos (por exemplo, sais metálicos como sulfato de sódio, sulfito de sódio, sulfato de magnésio e fitato de potássio, fitato de magnésio, fosfato de magnésio, carbonato de sódio, oxalato de magnésio, oxalato de cálcio, carotenóides e/ou antioxidantes).
[00090] O primeiro dispositivo de separação 604 recupera óleo e passa os sólidos em suspensão através de processamento adicional para outro dispositivo de separação. A taxa de recuperação para o primeiro dispositivo de separação 604 para sólidos totais em suspensão está na faixa de cerca de 4% a cerca de 15%. A fase de emulsão leve 606 inclui óleo, água, proteína, fibra, insolúveis e similares. A fase de emulsão leve 606 compreende de cerca de 7% a cerca de 21% de sólidos totais, de cerca de 3% a cerca de 9% sólidos dissolvidos, e de cerca de 4% a cerca de 12% sólidos em suspensão. A fase de emulsão leve 606 compreende adicionalmente de cerca de 20% a cerca de 60% de gordura, de cerca de 8% a cerca de 24% óleo disponível e de cerca de 7% a cerca de 22% de proteína. A fase pesada com sólidos em suspensão 608 inclui de cerca de 4% a cerca de 13% de sólidos totais, cerca de 3% a cerca de 9% sólidos dissolvidos, e cerca de 1% a cerca de 4% sólidos em suspensão. Adicionalmente, a fase pesada com sólidos em suspensão pode conter cerca de 11% a cerca de 34% de gordura e de cerca de 1% a cerca de 3% de óleo disponível.
[00091] A seguir, o processo 600 envia a fase pesada com sólidos em suspensão 608 através de um segundo dispositivo de separação 610 para criar uma fase pesada clarificada 612 e um concentrado de fase leve 614. O segundo dispositivo de separação 610 pode incluir, mas não é limitado a, um dispositivo de flotação com ar dissolvido, um dispositivo de flotação em ar dissolvido de tanque aberto, um filtro-prensa, uma tela DSM, uma tela dobrada de peneira e similares.
[00092] Em uma modalidade, o segundo dispositivo de separação 610 pode ser um tanque aberto para tratar correntes de processo com água recirculada do dispositivo, que pode ser super saturada com ar dissolvido. A fase pesada com sólidos em suspensão 608 combinada com a água, leva as bolhas a se ficar nas partículas sólido, ocasionando flutuação até a superfície no tanque aberto. Sólidos se acumularão na camada de topo, onde uma escumadeira pode empurrar os sólidos para uma tremonha de descarga. Os sólidos que não flutuam irão afundar no fundo do tanque aberto, levando os sólidos assentados a serem concentrados. Um exemplo de um modelo é um tanque aberto do sistema PCL-Série 180 DAF por FRC Systems International. Pode-se ter um projeto de pacote de placa de fluxo cruzado que fornece velocidade na superfície. Algumas das especificações para um modelo podem incluir: taxa de fluxo pode estar na faixa de 4996 a 7495 litros por minuto, faixa de área livre de 10 a 14,0 metros quadrados, área efetiva de 192 a 287 metros quadrados, faixa de peso seco de 7257 a 10659 kg, faixa de peso úmido de 35380 a 60.282 kg e dimensões na faixa de tamanho de 6,4 m x 2,43 m x 4,57 m a 8,5 m x 2,4 m x 4,57 m (CxLxA).
[00093] O segundo dispositivo de separação 610 processa adicionalmente as correntes para criar a fase pesada clarificada 612 e o concentrado de fase leve 614. A taxa de recuperação para o segundo dispositivo de separação 612 para sólidos totais em suspensão pode estar na faixa de cerca de 60% a cerca de 90%. A fase pesada clarificada 612 compreende de cerca de 3,2% a cerca de 11% de sólidos totais, de cerca de 3% a cerca de 9% sólidos dissolvidos, e de cerca de 0,2% a cerca de 2% sólidos em suspensão. A fase pesada clarificada 612 compreende adicionalmente de cerca de 1% a cerca de 30% de gordura e de cerca de 0,7% a cerca de 20% óleo disponível. Uma porção da fase pesada clarificada 612 pode ser enviada para o primeiro dispositivo de separação 602 ou o dispositivo mecânico 306, que poderia ser composto de gordura que iria separar com base em diferenças de densidade. Isto é totalmente dependente da qualidade da semente de milho, outros parâmetros, ações mecânicas e similares.
[00094] O concentrado de fase leve 614 inclui de cerca de 10,5% a cerca de 32% de sólidos totais, cerca de 0,5% a cerca de 2% sólidos dissolvidos, e cerca de 10% a cerca de 30% sólidos em suspensão. Adicionalmente, o concentrado de fase leve 614 pode conter cerca de 15% a cerca de 65% de gordura, cerca de 17% a cerca de 50% óleo disponível, e cerca de 7% a cerca de 21% de proteína. A taxa de recuperação para sólidos totais em suspensão com base no primeiro dispositivo de separação 604 e no segundo dispositivo de separação 610 está na faixa de cerca de 75% a cerca de 98%, de eficiência.
[00095] Figura 7 é similar à Figura 6, exceto que esta figura ilustra outra modalidade do processo FSS. Detalhes que não são similares à Figura 6 serão discutidos abaixo com referência à Figura 7. Figura 7 ilustra outro exemplo de um processo FSS 700 com uma tecnologia de preparação 702 e um produto químico 704. A tecnologia de preparação 702 pode incluir ar, nitrogênio, dióxido de carbono, outros tipos de gases, e similares para gerar bolhas sob pressão. A tecnologia de preparação 702 pode ser aplicada em linha ou no primeiro dispositivo de separação 604. Em uma modalidade, o primeiro dispositivo de separação 604 pode ser um dispositivo de flotação para separar sólidos de líquidos por introdução da tecnologia de preparação 702, que podem ser bolhas de gás finas para fixar ao material particulado. Partículas ou líquidos menos densos do que água, tal como óleo, irão se elevar naturalmente, enquanto que as partículas mais densas do que água podem ser levadas a subir por adição da tecnologia de preparação. As partículas flutuam para a superfície, assim retirada da escuma pode ocorrer com base nos movimentos da escumadeira.
[00096] O produto químico 704 pode reduzir a tensão superficial da água e pode reduzir a viscosidade. O produto químico 704 pode incluir, mas não está limitado a, polímeros, tais como polímeros sintéticos solúveis em água, polímeros secos, polímeros em emulsão, polímeros em emulsão inversa, polímeros de látex e polímeros de dispersão. Os polímeros podem carregar uma carga positiva (isto é, catiônica), uma carga negativa (isto é, aniônica) ou nenhuma carga (isto é, não iônica). Polímeros com cargas podem incluir, mas não estão limitados a, floculantes catiônicos, coagulantes catiônicos, coagulantes aniônicos e floculantes aniônicos. Os polímeros catiônicos (isto é, carga positiva) e aniônicos (isto é, carga negativa) podem ter uma carga iônica de cerca de 10 a cerca de 100 por cento em mols, mais preferencialmente cerca de 40 a 80 por cento em mols. Existem floculantes minerais que são substâncias coloidais, como sílica ativada, argilas coloidais e hidróxidos metálicos com estrutura polimérica (isto é, alúmen, hidróxido férrico e similares).
[00097] Em modalidades, o produto químico 704 pode ser com base na poliacrilamida e seus derivados ou uma acrilamida e seus derivados. Um exemplo é uma poliacrilamida modificada ativa. Um exemplo pode incluir uma resina acrilamida-ácido acrílico C6H9NO3 (isto é, poliacrilamida hidrolisada, prop- 2-enamida; ácido prop-2-enóico). Os polímeros têm um peso molecular médio específico (isto é, comprimento de cadeia) e uma dada distribuição molecular. Por exemplo, poliacrilamidas têm o maior peso molecular dentre os produtos químicos sintéticos, na faixa de cerca de 1 a cerca de 20 milhões de Daltons. Existem outros polímeros com propriedades específicas que podem ser usados sob condições específicas e incluem, mas não são limitados a, polietileno- iminas, poliamidas-aminas, poliaminas, polietileno-óxido, e compostos sulfonados.
[00098] O produto químico 704 pode incluir, mas não está limitado a, tensoativos, tais como agentes umectantes, emulsificantes, agentes espumantes, dispersantes e similares. O tensoativo contém um componente insolúvel em água (ou solúvel em óleo) e um componente solúvel em água. O tensoativo pode difundir na água e adsorver nas interfaces entre ar e água ou na interface entre óleo e água, no caso em que água é misturada com óleo.
[00099] O produto químico 704 usado é aprovado como GRAS, o que significa que atende aos requisitos da categoria de compostos da FDA dos Estados Unidos que são "geralmente reconhecidos como seguros". Como o produto químico 704 é aprovado como GRAS, ele não precisa ser removido e pode ser incluído nos grãos de destilaria e ser consumido pelo gado e/ou outros animais quando usado dentro das diretrizes de dosagem e aplicação estabelecidas para a formulação particular do produto. Também, o produto químico 704 pode ser considerado um auxiliar de processamento pelas agências governamentais, como a Food and Drug Administration dos Estados Unidos, o Center for Veterinary Medicine e a Association of American Feed Control Officials com base em seus padrões.
[000100] O processo 700 adiciona uma quantidade eficaz do produto químico 704 à fase pesada com sólidos em suspensão 608 em um misturador estático em linha ou em um tanque. Outros modos possíveis de adicionar o produto químico 704 incluem, mas não estão limitadas a, alimentados em um clarificador, um poço de alimentação de espessante e similares. Uma quantidade de dosagem do produto químico 704 pode estar na faixa de cerca de 10 a cerca de 10.000 partes por milhão (ppm). Outra dosagem pode ser usada em concentrações de cerca de 0,05% a cerca de 10% do produto químico 704, de acordo com práticas padrão para aplicações a jusante. O produto químico 704 pode ser adicionado em concentrações variadas, em diferentes estágios do processo e similares. A quantidade de dosagem do produto químico 704 depende da redução de viscosidade desejada, tipo de dispositivo usado e similares.
[000101] Figura 8 inclui Figuras 3 e 4 para ilustrar que os dois processos podem ser combinados em um processo. Este é um processo FSS possível com três dispositivos, como mostrado.
[000102] Figura 9 é similar à Figura 7, exceto que esta figura ilustra outra modalidade do processo FSS. Detalhes que não são similares à Figura 7 serão discutidos abaixo com referência à Figura 9. O processo FSS 900 pode enviar a fase de emulsão leve 606 através de um método de recuperação de óleo usando outro tipo de dispositivo mecânico 902 para criar uma ou mais fases, tal como óleo 904, sólidos em fase pesada UltraMax™ 906 (isto é, torta), e líquidos em fase pesada 908 (isto é, água com sólidos em suspensão). O dispositivo mecânico 902 pode incluir, mas não é limitado a, uma centrífuga, uma centrífuga tipo tricanter, uma centrífuga de pilha de discos, um hidrociclone e similares. A separação do óleo pode ser realizada usando métodos descritos na Patente US número 8192627, com título Bio-Oil Recuperation Methods, que é aqui incorporada por referência em sua totalidade. Adicionalmente, o processo FSS 900 pode enviar uma corrente de processo, mostrado como linha pontilhada 910 a partir do concentrado de fase leve 614 para o dispositivo mecânico 902.
[000103] A porção 910 do concentrado de fase leve 614 pode ser enviada para o dispositivo de separação mecânica 902, concentrado de sólidos em suspensão, ou dispositivo mecânico 902. Esta porção pode incluir gordura.
[000104] Figura 10 é similar à Figura 9, exceto que esta figura ilustra outra modalidade do processo FSS. Detalhes que não são similares à Figura 9 serão discutidos abaixo com referência à Figura 10. O processo FSS 1000 envia a fase de emulsão leve 606 através de um dispositivo de separação mecânica 1002 para criar produto clarificado com sólidos dissolvidos 1004 (também referido como filtrado) e concentrado de sólidos em suspensão 1006.
[000105] O dispositivo de separação mecânica 902 pode incluir, mas não é limitado a, cerâmica, centrífuga de filtragem, processo intensificado por cisalhamento vibratório, filtro de vácuo de tambor rotativo, filtração dinâmica de fluxo cruzado, filtragem de fluxo cruzado, filtro de areia, filtragem sem saída e similares. Os experimentos indicam que a temperatura afetou a filtração. As temperaturas mais altas forneceram um produto com menor viscosidade, o que ajudou na eficiência da filtração.
[000106] Em uma modalidade, o dispositivo de separação mecânica 1002 pode ser um módulo, como a série OptiSep 11000 da SmartFlow Technologies, que apresenta um projeto de canal aberto com múltiplos canais com base em uma configuração nervurada patenteada. Fluxo uniforme é criado pela combinação de canais de retido discretos dentro do módulo e aberturas de entrada e de saída opostas na diagonal no suporte. Isso fornece módulos de filtro para oferecer uma dinâmica de fluidos melhorada, fornecendo uma verdadeira escalabilidade linear, rendimentos otimizados, tempos menores de processo a jusante e custos reduzidos para uma separação eficiente. O módulo inclui uma ampla faixa de parâmetros de membrana, altura do canal, área de membrana e processamento. Outros fatores também podem incluir, mas não estão limitados a, tamanhos de poros da membrana, diferentes tipos de materiais e diferentes tipos de materiais poliméricos sólidos (isto é, área de face).
[000107] Uma porção 1008 do concentrado de fase leve 614 pode ser enviada para o dispositivo de separação mecânica 902, concentrado de sólidos em suspensão 1006, ou dispositivo mecânico 902. Esta porção pode incluir gordura.
[000108] O produto clarificado com sólidos dissolvidos 1004 (também referido como filtrado). O processo FSS 1000 envia o produto clarificado com sólidos dissolvidos 1004 para a fase pesada clarificada 612.
[000109] O concentrado de sólidos em suspensão 1006. A seguir, o processo FSS 1000 envia o concentrado de sólidos em suspensão 1006 para o dispositivo mecânico 902 para recuperação de óleo.
[000110] Figura 11 é similar à Figura 10, exceto que esta figura ilustra o processo SCP com o processo FSS. Detalhes que não são similares à Figura 10 serão discutidos abaixo com referência à Figura 11. O processo SCP cultiva as proteínas do SCP que são utilizáveis na preparação dos produtos de alimentação animal. As composições do produto SCP podem incluir elevado teor de proteína na faixa de cerca de 30% a cerca de 50% em peso, um perfil de aminoácido que é de alto teor de lisina na faixa de cerca de 1% a cerca de 9%, tendo mais proteína disponível para nutrientes digestíveis totais (TDN) (isto é, acima de 90% TDN), e boa palatabilidade. O processo FSS 1100 pode ainda enviar correntes através do processo de proteína de célula única (SCP). O processo FSS 1100 envia a fase pesada com sólidos em suspensão 608 através de um processo SCP 1102. Em outra modalidade, o processo FSS 1100 envia a fase pesada clarificada 612 através de um processo SCP 1104. O processo SCP será descrito em detalhes com referência à Figuras 1215. Também, o processo FSS 1100 pode enviar a fase pesada clarificada 612 para evaporadores 1105 e através de um processo SCP 1106. A partir do(s) evaporador(es) 1105, o processo FSS 1100 pode criar um produto de alimentação de marca registrada, referido como SolMax™ 1108.
[000111] Em uma modalidade, SolMax™ 1108 tem composições líquidas de faixa de matéria seca mínima de cerca de 40% a cerca de 85%, uma faixa de proteína mínima maior do que ou igual a cerca de 10% a cerca de 30%, uma faixa de potássio mínima de cerca de 2% a cerca de 8%, e uma faixa de glicerina mínima de cerca de 20% a cerca de 40%. Em uma modalidade, SolMax™ 1108 tem cerca de 1% a cerca de 85% de sólidos totais, cerca de 1% a cerca de 55% sólidos dissolvidos, e cerca de 0% a 30% sólidos em suspensão. O processo FSS remove os sólidos em suspensão, enquanto os sólidos dissolvidos aumentam em quantidade.
[000112] Figura 12 é similar à Figura 11, exceto que esta figura ilustra vantagens a partir desses processos. Detalhes que não são similares à Figura 11 serão discutidos abaixo com referência à Figura 12. O processo 1200 recebe a água residual 1202 a partir da fase pesada clarificada 612. Esta corrente pode ser usada como água de cozimento onde ela é enviada entre a carga de alimentação 102 e o tanque de pasta fluida 104. Também, o processo 1200 irá enviar condensado do evaporado para cozimento 1204, que pode incluir água limpa, ácidos orgânicos, xarope, e similares a partir dos evaporadores 1104 a serem usados como água de cozimento 1202 entre a carga de alimentação 102 o tanque de pasta fluida 104.
[000113] Figuras 9-12 podem ser usadas sem a tecnologia de preparação e/ou podem ser usadas sem o produto químico. Figuras 9-12 podem ser combinadas com os processos mostrados em Figuras 3, 4, e 5. No evento em que as Figuras 3, 4 ou 5 são combinadas, os líquidos 310 poderiam ser usados como corrente de partida para a corrente de processo 602.
EXEMPLOS DE PROCESSOS SCP
[000114] Figura 13 ilustra uma modalidade do Processo SCP com vários tipos de equipamento. Ela pode ter mais ou menos equipamentos do que mostrado e podem estar em qualquer ordem. Em um exemplo, o processo SCP 1300 recebe uma corrente de processo 1302, que pode ser a partir da fase pesada com sólidos em suspensão 608, a partir de evaporadores, vinhaça fracionada, líquidos a partir do processo FSS, correntes após o decantador, correntes a partir de evaporadores (vinhaça média, vinhaça fina) e similares. O processo SCP 1300 envia esta corrente para ser combinada com um organismo 1304 para formar uma mistura de fermentação. O organismo 1304 que aerobicamente converte uma fonte de carbono que está na corrente de processo 1302 em uma biomassaa, em que a biomassa é também referida como a proteína de célula única. A biomassa, por exemplo, a proteína de célula única, pode formar parte de um produto de alimentação. O processo 1300 realiza a fermentação aeróbica 1306, que pode ser em modo contínuo ou em batelada, com ciclos de cerca de 4 horas a cerca de 48 horas. O processo SCP 1300 envia a corrente com o organismo 1304 através de um dispositivo de separação 1308 para separar os líquidos dos sólidos. Os líquidos a partir do dispositivo de separação 1308 podem ser enviados para o tanque de pasta fluida 104. O dispositivo de separação pode ser uma centrífuga. O processo SCP 1300 envia os sólidos para o evaporador 1310, que, então, envia os sólidos para o secador 1312 para criar produto SCP 1314, enquanto reciclando uma corrente de condensado do evaporador para o tanque de pasta fluida 104.
[000115] Em uma modalidade, o processo 1300 pode durar cerca de 4 horas a 6 horas para a fermentação aeróbica em modo contínuo. O processo 1300 usará um soprador, compressor para fornecer ar, oxigênio, ar enriquecido com oxigênio ou outros gases para fermentação aeróbica 1306. A temperatura na fermentação aeróbica 1306 pode ser cerca de 20°C a cerca de 40°C.
[000116] O organismo 1304 deve ter a capacidade de converter rapidamente material orgânico que é alimentado em um fermentador e ter um alto teor de proteína. O organismo 1304 pode incluir, mas não é limitado a, Candida utilis (também conhecida como levedura Torula), Saccharomyces cerevisiae, Pichia stiptis, Pichia pastoris, Escherichia coli, Kluyveromyces marxianus, Aspergillus oryzae, Corynobacterium lilim, Corynobacterium glutamicum, e similares. A concentração do organismo colocado no tanque aeróbico pode estar na faixa de cerca de 1% a cerca de 30% em volume. Esta concentração varia dependendo de batelada ou contínuo, corrente de processo, organismos e similares.
[000117] A fonte de carbono pode incluir proteínas solúveis, carboidratos, ácidos orgânicos, álcoois, aldeídos, e gorduras. Exemplos de carboidratos podem incluir, mas não são limitados a, glicerol, mono e oligossacarídeos e combinações dos mesmos. Exemplos de ácidos orgânicos podem incluir, mas não são limitados a ácido acético, ácido láctico, ácido sucínico e combinações dos mesmos. Exemplos de gorduras podem incluir mas não são limitados a, ácidos graxos livres e outros produtos de óleo.
[000118] Figura 14 é similar à Figura 13, exceto que esta figura ilustra outra modalidade do processo SCP. Figura 14 não inclui um processo de separação, mas cria o produto SCP 1402.
[000119] Figura 15 é similar às Figuras 13 e 14, exceto que esta figura ilustra outra modalidade do processo SCP. Detalhes que não são similares à Figuras 13 e 14 serão discutidos abaixo com referência à Figura 15. O Processo SCP 1500 mostra uma preparação de meio 1502, que inclui as fontes de nitrogênios tal como ureia, amônia, sais de amônia, um esterilizador, ou uma corrente do processo FSS. O processo SCP 1500 cria um produto SCP 1504.
[000120] Tabela 2 abaixo ilustra os dados da composição para os produtos SCP. Tabela 2. Dados da composição para produtos SCP
[000121] Produtos SCP-1 são produzidos usando os processos descritos com referência às Figuras 5 e 11. Os processos SCP específicos são descritos em detalhes com referência à Figuras 13-15. Produto SCP-2 e SCP-3 é produzido usando os processos descritos com referência à Figuras 1315. Os dados mostram que os aminoácidos verdadeiramente digestíveis estão presentes, tal como lisina, metionina, e treonina.
EXEMPLOS DE RESULTADOS
[000122] O processo FSS foi repetido nas instalações piloto com base em uso de uma mistura de líquidos e sólidos como a corrente de processo. A temperatura da corrente de processo foi aproximadamente 82,7°C e pH foi cerca de 6,87. Tabela I. Dados do processo FSS com dispositivo mecânico
[000123] Tabela I indica os dados coletados nos ciclos das instalações piloto. Tabela I mostra, na primeira fileira horizontal de diferentes ciclos, numerados como 1-5 Média e mostra dados de operação, tal como mostrado na primeira coluna Velocidade de cuba (rpm) g-força, taxa de fluxo (GPM = 3,78 l/min), e recuperação de sólidos (% v/v). Os dados ilustram uma velocidade média da cuba usada de cerca de 3607 rpm, 4843 g-força, 511 litros por minuto de taxa de fluxo, e conseguiu uma taxa de recuperação de 94,4%.
[000124] Outro conjunto de experimentos foi conduzido no equipamento nos ciclos nas instalações piloto. Tabela II. Dados do processo FSS com dispositivo mecânico
[000125] Tabela II ilustra uma velocidade média da cuba usada é cerca de 3607 rpm, 4843 g-força, 537 litros por minuto de taxa de fluxo, e alcançou uma taxa de recuperação de 93,8% sólidos.
[000126] Os produtos de alimentação UltraMax™ foram produzidos e testados no estudo de digestibilidade. Tabela III mostra os dados como alimentação para os galos. Tabela III. UltraMax™ para galo
[000127] TSAA pode ser referido como alquil hidroperóxido reductase. Os produtos de alimentação, 460, 510-A, e 510-B foram produzidos nas instalações piloto. Concentrações de aminoácidos são mostradas abaixo em Tabela IV. Tabela IV. Concentrações de aminoácidos (%) Método Oficial AOAC 982.30
[000128] As digestibilidades de aminoácidos para 406, 510-A, 510-B são mostradas em Tabela V, abaixo. O método de teste AOAC 982.30 foi usado como o método de teste padrão para essas concentrações de aminoácidos. Tabela V. Digestibilidades de aminoácidos (%)
[000129] Em experimentos em instalações piloto, a centrífuga ‘sedicanter’ foi avaliada para diferentes parâmetros de velocidade do rolo, impulsor, pressão, velocidade da cuba, torque, taxa de alimentação, e meios não condensáveis. Dados para o teor inorgânico foram analisados e mostrados como sendo consistentes com a tabela de dados previamente mostrada para os produtos de alimentação. A seguir, os meios para o processo SCP foram esterilizados com vapor de cerca de 104°C a cerca de 137°C durante aproximadamente uma hora. A fermentação aeróbica levou cerca de 34 a 38 horas, onde a contagem final das leveduras foi cerca de 1,58x108 CFU/ml. Tabela VI mostra os dados da composição em massa para o produto SCP. Tabela VI. Composição em massa para SCP
[000130] AOCS levou o mundo das gorduras e óleos a se aproximar um pouco mais dos lares. Oferecidos em vários diferentes formatos, os métodos oficiais e práticas recomendadas pelo AOCS são essenciais para os testes laboratoriais de gorduras e óleos comestíveis e compostos similares. A fibra detergente neutra (NDF) nos produtos de proteína de vinhaça pode ser medida de acordo com a técnica “Neutral Detergent Fiber in Feeds—Filter Bag Technique” (para itens A200 e A2001), como desenvolvido e definido por Ankom Technology, e referido como (método NDF, Método 13, revisado por último em 21 de setembro de 2016) . O NDF é o resíduo restante após digestão em uma solução detergente. Os resíduos de fibra são predominantemente hemicelulose, celulose, e lignina. A fibra detergente ácida (ADF) nos produtos de proteínas de vinhaça pode ser medida de acordo com técnica “Neutral Detergent Fiber in Feeds—Filter Bag Technique” (para itens A200 e A2001), como desenvolvido e definido por Ankom Technology e referidos como método ADF, Método 12 revisados por último em 21 de setembro de 2016). O ADF é o resíduo restante após digestão com ácido sulfúrico e solução detergente. Os resíduos de fibra são predominantemente celulose e lignina.
[000131] Método Oficial AOAC 994.12 é o método de teste padrão usado para testar o resto do aminoácido de treonina para prolina. Como mostrado pelos dados, estes processos podem criar produto de alimentação de valor maior, de alta qualidade que é superior aos materiais que não foram tratados através desses processos.
[000132] Por HPLC, 69,2 g/l de material foram consumidos, que criaram o aumento de 21,6 g/l de biomassa de célula, ou um rendimento de 0,312 g/g sobre fonte de carbono. A maior parte das leveduras produzem biomassa a um máximo de 0,45 g/g, o ciclo sendo de 69,36%. Outros dados mostram 3,5 grama, taxa de conversão de 38% e oxigênio 50 a 200 milimols por hora. A seguir, separação em centrífuga da batelada produziu quase 680 kg de material seco. A temperatura de fermentação aeróbica foi de cerca de 16°C a cerca de 48°C. Uma mistura de combinação de beta-glucanase e protease ocorreu em tempo 0 da etapa de hidrólise, nenhum ajuste do pH foi necessário partindo de um pH de 5,37. A temperatura foi mantida constante a 48,8°C e deixada 16 horas para hidrolisar. O tratamento com enzima alcançou sucesso na ruptura das paredes de células abertas e liberação de componentes mais solúveis. A liberação mais drástica foi de glicose, aumentando a quase 14 g/l.
[000133] Produtos de alimentação criados usando o processo SCP foram gerados na instalação piloto. As composições de aminoácidos são mostradas em Tabela VII abaixo. Tabela VII. Concentrações de aminoácidos (%)
[000134] Os produtos SCP-A, SCP-B, e SCP-1 foram produzidos usando os processos descritos com referência às Figuras 4, 5 e o processo SCP. Os produtos, SCP-C, SCP-2, e SCP-3 foram produzidos usando os processos descritos com referência à Figuras 13-15.
[000135] As digestibilidades de aminoácidos (%) são mostradas em Tabela VIII abaixo. Tabela VIII. Digestibilidades de aminoácido (%)
[000136] Dados adicionais foram gerados para diferentes produtos de alimentação, como mostrado na tabela abaixo. Tabela IX. Dados de proteína e gorduras
[000137] Experiências de alimentação animal foram conduzidas, onde dietas experimentais foram oferecidas a peixes. As dietas foram isonitrogenosas, isoenergéticas, e continham quantidades similares de lisina, metionina, e treonina. Tabela X mostra os dados abaixo para os produtos produzidos a partir desses processos. Tabela X. Dietas oferecidas para peixes (% base como alimentado)
[000138] Controle positivo é a dieta “Padrão” das exigências Nutrient Requirements of Fish and Shrimp, estabelecidas pela National Academies Press, 2011. A dieta de controle negativo inclui uma fonte de levedura comercial que não é nem liofilizada nem hidrolisada enzimaticamente.
[000139] A experiência com peixes levou 63 dias usando os produtos acima mostrados na Tabela XI. Os resultados da experiência com peixes são mostrados em Tabela XI. Tabela XI. Resultados da experiência com peixes *Meios em cada coluna com sobrescritos diferentes diferem (P < 0,05)
[000140] Voltando à coluna 1, os dados indicam que 510-B demonstrou a maior ingestão de alimentação a 2119 g total/tanque. Voltando à coluna 3, a taxa de crescimento específica foi maior tanto para o controle positivo como para Produto 510-B a 2,32 % peso corporal/dia (isto é, estes dois tratamentos não diferem de modo significante). Embora a taxa de conversão de alimentação de 510-B a 1,02 diariamente g alimento / g ganho de peso do peixe tenha sido maior de modo significante do que o controle positivo (coluna 4), ela é geralmente aceitável pelo padrão da indústria. Assim, os dados indicam que 510-B alcançou sucesso nas experiências com peixes.
[000141] Embora a matéria tenha sido descrita em linguagem específica para características estruturais e/ou práticas metodológicas, deve ser entendido que a matéria definida nas reivindicações em anexo não está necessariamente limitada às características ou práticas específicas descritas. Ao contrário, as características e práticas específicas são divulgadas como formas de exemplo de implementação das reivindicações.

Claims (19)

1. Método para separar componentes em uma corrente de vinhaça fina fracionada, o método sendo caracterizado pelo fato de que compreende: separar líquidos de sólidos na corrente de vinhaça fina fracionada, tendo 3% a 14% de sólidos totais, usando pelo menos uma de uma centrífuga Sedicanter, uma centrífuga decantadora, uma centrífuga de pilha de discos, um ciclone, um hidrociclone, ou um tanque de sedimentação, para fornecer uma corrente de uma fase pesada com sólidos em suspensão e uma corrente de uma fase de emulsão leve; adicionar um organismo à corrente da fase pesada com sólidos em suspensão para fornecer uma mistura de fermentação; fermentar aerobicamente a mistura de fermentação, converter uma fonte de carbono na mistura de fermentação em uma biomassaa, separar a mistura de fermentação por meio de um dispositivo para criar uma corrente separada de líquidos e uma corrente separada de sólidos; e usar a corrente de sólidos separados que inclui a biomassa para formar parte de um produto de alimentação.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente usar uma preparação de meio para o organismo, compreendendo fontes de nitrogênio, ureia, amônia, sais de amônia, um esterilizador, ou uma corrente da corrente de vinhaça fina fracionada.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fermentação aeróbica compreende 4 horas a 48 horas em um modo contínuo ou em um modo em batelada.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o organismo compreende pelo menos um de Candida utilis, Saccharomyces cerevisiae, Pichia stiptis, Pichia pastoris, Escherichia coli, Kluyveromyces marxianus, Corynobacterium lilim e Corynobacterium glutamicum.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o organismo compreende uma concentração na faixa de 1% a 30% em volume.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte de carbono compreende proteínas solúveis; carboidratos; ácidos orgânicos; álcoois; aldeídos; e gorduras.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo compreende pelo menos um de uma centrífuga Sedicanter, uma centrífuga decantadora, uma centrífuga de pilha de discos, um ciclone, um hidrociclone e um tanque de sedimentação.
8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: evaporar a corrente de sólidos; secar a corrente evaporada de sólidos; e criar o produto de alimentação de uma proteína de célula única seca.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o produto de alimentação compreende ter um teor de proteína de 30 a 50%.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o produto de alimentação compreende ter uma fibra em detergente ácido de 1,8 a 19,27% em base seca e uma fibra em detergente neutro de 0,50 a 50,0% em base seca.
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o produto de alimentação compreende ter um teor de aminoácido de metionina de 0,23 a 1,91% em base seca e de lisina de 0,98 a 1,14% em base seca.
12. Método caracterizado pelo fato de que compreende: receber uma corrente de vinhaça fina fracionada tendo 3% a 12%, em peso, de sólidos totais; separar a corrente de vinhaça fina fracionada em uma fase de emulsão leve e uma fase pesada com sólidos em suspensão; adicionar um organismo à fase pesada com sólidos em suspensão, em que o organismo compreende pelo menos um de Candida utilis, Saccharomyces cerevisiae, Pichia stiptis, Pichia pastoris, Escherichia coli, Kluyveromyces marxianus, Corynobacterium lilim e Corynobacterium glutamicum; fermentar aerobicamente o organismo com a fase pesada com sólidos em suspensão; converter uma fonte de carbono na fase pesada com sólidos em suspensão para gerar um produto de alimentação; e secar o produto de alimentação.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente usar uma preparação de meio para o organismo, compreendendo fontes de nitrogênio, ureia, amônia, sais de amônia, um esterilizador ou uma corrente da corrente de vinhaça fina fracionada.
14. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o produto de alimentação compreende um teor de proteína de 30 a 50% em base seca.
15. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o produto de alimentação compreende ter uma fibra em detergente ácido de 11,75 a 19,27% em base seca.
16. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o produto de alimentação compreende uma fibra em detergente neutro de 8 a 50% em base seca.
17. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o produto de alimentação compreende um teor de aminoácido de metionina de 1,67 a 1,91% em base seca.
18. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o produto de alimentação tem um teor de aminoácido de lisina de 0,98 a 1,61% em base seca.
19. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o produto de alimentação compreende um teor de aminoácido de metionina de 0,09 a 0,28% em base seca e de lisina de 0,12 a 5,51% em base seca.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11718863B2 (en) 2015-11-25 2023-08-08 Poet Grain (Octane), Llc Processes for recovering products from a slurry
US11266166B2 (en) 2017-06-19 2022-03-08 Icm, Inc. Single cell protein process and product
US11910810B2 (en) * 2019-05-17 2024-02-27 Icm, Inc. Feed optimization technology
US11746312B1 (en) * 2019-05-31 2023-09-05 Separator Technology Solutions Us Inc. Stillage clarification
US11015156B1 (en) 2020-05-22 2021-05-25 Franzenburg Protein concentration methods
WO2021237083A1 (en) * 2020-05-22 2021-11-25 Franzenburg Protein concentration methods
US11730172B2 (en) 2020-07-15 2023-08-22 Poet Research, Inc. Methods and systems for concentrating a solids stream recovered from a process stream in a biorefinery
WO2023091794A1 (en) * 2021-11-22 2023-05-25 Campbell Conor Device and method for separation, concentration, and collection of algal biomass from aqueous or marine culture
CN114836331B (zh) * 2022-04-26 2023-04-25 内蒙古工业大学 一株产朊假丝酵母及其应用

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2217264A (en) * 1937-10-15 1940-10-08 Weizmann Charles Protein preparation
SE7612389L (sv) 1976-11-05 1978-05-06 Alfa Laval Ab Forfarande vid centrifugalseparering
US4802982A (en) * 1987-10-01 1989-02-07 Desalination Systems, Inc. Spiral-wound membrane with improved permeate carrier
US5387342A (en) 1992-06-10 1995-02-07 Charles W. Taggart Centrifugal separator and method
WO2004088230A2 (en) 2003-03-28 2004-10-14 Thermal Kinetics Systems, Llc Ethanol distillation with distillers soluble solids recovery apparatus
US7510661B2 (en) 2004-05-04 2009-03-31 Hills Blair H Separation system for the removal of fat, oil or grease from wastewater
US7267774B2 (en) * 2004-05-13 2007-09-11 Nouveau Inc. Fuel and by-products from fermentation still bottoms
US20060219635A1 (en) * 2005-03-30 2006-10-05 Special Membrane Technologies, Inc. High-density filtration module
US9079786B2 (en) 2006-06-20 2015-07-14 Johannes van Leeuwen Purification of thin stillage from dry-grind corn milling with fungi
US8256134B2 (en) * 2007-06-25 2012-09-04 Pulse Holdings LLC Drying apparatus and methods for ethanol production
US8425734B2 (en) * 2007-07-02 2013-04-23 I3 Nanotec Llc Membrane-based hybrid process for separation of mixtures of organics, solids, and water
CA2709247C (en) 2007-12-14 2014-09-02 Abengoa Bioenergy New Technologies, Inc. Improved quality and value of co-products of the ethanol production industry
JP5109012B2 (ja) * 2008-06-13 2012-12-26 独立行政法人産業技術総合研究所 超臨界二酸化炭素を用いた比重差分離による固液混合物質の固液分離方法及びその装置
US8702819B2 (en) 2008-09-10 2014-04-22 Poet Research, Inc. Oil composition and method of recovering the same
US9061987B2 (en) 2008-09-10 2015-06-23 Poet Research, Inc. Oil composition and method for producing the same
CN101386817A (zh) * 2008-10-31 2009-03-18 江南大学 一种利用蓝藻发酵生产酵母单细胞蛋白的方法
US8722392B2 (en) * 2009-03-06 2014-05-13 Golden Corn Technologies, L.L.C. Livestock feed from corn ethanol byproduct
US8778433B2 (en) 2009-05-26 2014-07-15 Fluid Quip, Inc. Methods for producing a high protein corn meal from a whole stillage byproduct
PL2582440T3 (pl) 2010-06-15 2019-10-31 Centrisys Corp Maszyna odśrodkowa do separacji cieczy wykorzystująca sprężone powietrze do wspomagania transportu ciał stałych
BR112013002972A2 (pt) 2010-08-06 2016-06-07 Icm Inc método, bio-óleo, e, sistema para recuperar bio-óleo
US9776105B2 (en) * 2010-11-19 2017-10-03 Nalco Company Method for conditioning and processing whole or thin stillage to aid in the separation and recovery of protein and oil fractions
BR112013023060A2 (pt) * 2011-03-08 2016-12-13 Poet Res Inc sistemas e métodos para o melhoramento da destilação
EP2699655A4 (en) 2011-04-18 2015-02-25 Poet Res Inc SYSTEMS AND METHODS FOR FRACTIONING VINASSE
US8962059B1 (en) 2011-05-27 2015-02-24 Superior Oil Company, Inc. Bio-based oil composition and method for producing the same
CA2794369C (en) 2011-11-01 2014-03-25 Icm, Inc. Selected solids separation
US9068205B2 (en) 2011-11-20 2015-06-30 Glenmore Consulting, Llc Processes and systems for dry-milled corn ethanol and corn oil production with improved carbon footprint
WO2013162966A2 (en) 2012-04-25 2013-10-31 Chie Ying Lee A system for and method of separating germ from grains used for alcohol production
AU2013256038A1 (en) 2012-05-04 2014-10-16 Butamax Advanced Biofuels Llc Processes and systems for alcohol production and recovery
EP2847341A1 (en) 2012-05-10 2015-03-18 Abengoa Bioenergy New Technologies LLC High efficiency ethanol process and high protein feed co-product
US20150191750A1 (en) * 2012-06-20 2015-07-09 James R. Bleyer Process and method for improving the water reuse, energy efficiency, fermentation and products of a fermentation plant
US20140343259A1 (en) * 2012-06-20 2014-11-20 Valicor, Inc. Protein product
US8722911B2 (en) 2012-06-20 2014-05-13 Valicor, Inc. Process and method for improving the water reuse, energy efficiency, fermentation, and products of an ethanol fermentation plant
KR101381050B1 (ko) * 2012-08-14 2014-04-14 오씨아이 주식회사 석탄 유래 탄소질 물질 제조 방법
US9695381B2 (en) 2012-11-26 2017-07-04 Lee Tech, Llc Two stage high speed centrifuges in series used to recover oil and protein from a whole stillage in a dry mill process
WO2014209800A1 (en) * 2013-06-24 2014-12-31 Novozymes A/S Processes for recovering oil from fermentation product processes and processes for producing fermentation products
US20150305370A1 (en) * 2014-04-28 2015-10-29 James Robert Bleyer Methods for managing the composition of distillers grain co-products
US10113187B2 (en) 2014-04-28 2018-10-30 Poet Research, Inc. Methods and systems for reducing one or more impurities and/or moisture from grain oil, and related compositions
KR101598007B1 (ko) * 2015-04-16 2016-02-26 티티엔에스 주식회사 마이크로 버블 고액분리장치
EP3325590B1 (en) 2015-07-18 2020-09-30 Ecolab USA Inc. Chemical additives to improve oil separation in stillage process operations
US9777303B2 (en) * 2015-07-23 2017-10-03 Fluid Quip Process Technologies, Llc Systems and methods for producing a sugar stream
US10059966B2 (en) 2015-11-25 2018-08-28 Flint Hills Resources, Lp Processes for recovering products from a corn fermentation mash
CN105815574A (zh) * 2016-03-02 2016-08-03 湖北海宜生物科技有限公司 一种利用复合菌种对酵母生产废水和菜粕混合固体发酵生产生物蛋白饲料的方法
US20220248714A1 (en) 2017-06-19 2022-08-11 Icm, Inc. Single cell protein process and product- oxygen free
US11266166B2 (en) 2017-06-19 2022-03-08 Icm, Inc. Single cell protein process and product

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