CN107080150A - 用于减少黄曲霉毒素污染的玉米的方法和装置 - Google Patents
用于减少黄曲霉毒素污染的玉米的方法和装置 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及用于减少黄曲霉毒素污染的玉米的方法和装置,特别是通过漂浮法从玉米批料分离和除去黄曲霉毒素污染的玉米,由此产生污染的玉米的可辨别的漂浮垫以及未污染的和较少污染的玉米的单独的浸没床的方法和装置。本公开内容的方法包括:通过真空机构或通过液体流除去漂浮的污染的玉米垫。所述方法将浸没的玉米床中的黄曲霉毒素水平从初始黄曲霉毒素水平降低多达80%,同时从该批玉米除去不超过15%。
Description
本申请是2013年10月11日提交的发明名称为“用于减少黄曲霉毒素污染的玉米的方法和装置”的中国专利申请201380052976.7的分案申请。
对相关申请的交叉引用
本申请要求2012年10月12日提交的美国临时申请号61/713,149的权益,其全部内容通过援引加入本文用于所有目的。
背景技术
本公开内容涉及将真菌毒素污染的玉米粒与未污染的玉米粒分离的方法。更具体地,本公开内容涉及将黄曲霉毒素污染的玉米粒与未污染的玉米粒分离。
真菌毒素是真菌在食品上的生长所产生的广泛的有毒物质。黄曲霉毒素是由真菌的作用产生的一类真菌毒素,最常见地由谷粒、种子、仁或坚果上的黑节黄曲霉(Aspergillus section Flavi)的成员产生。黄曲霉毒素可以影响谷粒,诸如玉米和蛇麻子,油料种子,诸如棉籽、大豆、杏仁、巴西坚果、美洲山核桃、开心果(pistachio)等。
对产品(特别是可以用作食品或饲料的产品)中的黄曲霉毒素和其他真菌毒素的量,存在要求的限制。已经尝试将黄曲霉毒素污染的食品或饲料源(诸如玉米)脱毒,但是一般而言这些取得了非常有限的成功,经常具有不希望的副作用,无论是味道劣化还是产品本身的破坏。因此,黄曲霉毒素污染的物质的一般处理是尝试将黄曲霉毒素污染的物质与未污染的物质分离。用于分选和除去污染的玉米的不同方法是已知的,例如,光学检测(例如,通过玉米的颜色,或通过对玉米的总损伤)。
通常,通过产品样品中的十亿分率(ppb)或百万分率(ppm)黄曲霉毒素来测量玉米、谷粒、种子或坚果产品的污染量。如果十亿分率低于最终用途的可接受限度,将加工物质的样品或批料。但是,如果取样错过几个高度污染的物质,一些终产品将含有非常高的黄曲霉毒素,尽管该批在取样时具有低黄曲霉毒素水平。并且,取样变异可以造成基本上良好的批量产品试验为过高并被宣告无用。因此,会分离污染的产品(特别是似乎未污染的产品)的方法是非常有价值的。该方法会允许将污染的产品与其他未污染的全部产品分离,从而降低整个批次中的真菌毒素或黄曲霉毒素水平。
发明内容
本公开内容提供通过漂浮方法从玉米批料分离和除去黄曲霉毒素污染的玉米,由此产生污染的玉米的可辨别的漂浮垫和较少污染的玉米的单独的浸没床的方法和装置。本公开内容的方法包括通过真空机构或通过液体流除去漂浮的污染的玉米垫。
在一个实施方案中,本公开内容提供用于降低玉米中的黄曲霉毒素水平的方法,所述方法包括:提供一批玉米,其包含黄曲霉毒素污染的玉米和未污染的玉米,该批玉米具有初始黄曲霉毒素水平;在罐中将该批玉米与液体(例如,具有0.99-1.2的密度,例如,轻浸渍水、重浸渍水、碾磨水等以及其混合物)组合,所述液体具有足以覆盖该批玉米的体积;允许所述黄曲霉毒素污染的玉米漂浮在所述液体上面并允许所述未污染的玉米沉入所述液体中形成玉米床;和从所述罐除去漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米。得到的玉米床具有的黄曲霉毒素水平比所述初始黄曲霉毒素水平小80%或小90%,并且除去的黄曲霉毒素污染的玉米不超过该批玉米的15%。在某些实施方案中,所述除去的黄曲霉毒素污染的玉米不超过该批玉米的10%,在某些实施方案中,不超过5%,或在某些实施方案中为1-3%。在某些实施方案中,得到的玉米床具有不超过10ppb、不超过6ppb、不超过5ppb、不超过3ppb、不超过2ppb或甚至不超过1ppb的黄曲霉毒素水平。
在罐中将该批玉米与液体组合的步骤可以如下进行:将初始液体加入所述罐中;和同时将额外的液体和该批玉米加入所述罐中。该同时将额外的液体和该批玉米加入所述罐中的步骤可以在将初始液体加入所述罐中的步骤之后进行。另外,在某些实施方案中,将初始液体加入所述罐中的步骤包括:在将所述玉米加入所述罐中之前,加入足够的液体以填充所述罐的容积的20-85%,任选地为所述罐的容积的约30-55%。
可以通过从所述罐真空抽吸(vacuuming)所述漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米,从所述罐除去所述漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米。或者,可以通过向所述罐加入足够的液体以使所述漂浮的污染的玉米从所述罐溢流或溢落出来,从所述罐除去漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米。
本公开内容提供:
第1项:降低玉米中的黄曲霉毒素水平的方法,所述方法包括:
提供一批玉米,所述玉米包含黄曲霉毒素污染的玉米和未污染的玉米,该批玉米具有初始黄曲霉毒素水平;
在罐中将该批玉米与液体组合,所述液体具有足以覆盖该批玉米的体积;
允许所述黄曲霉毒素污染的玉米漂浮在所述液体上面并允许所述未污染的玉米沉入所述液体中形成玉米床;和
从所述罐除去漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米,
其中所述玉米床具有的黄曲霉毒素水平比所述初始黄曲霉毒素水平小80%或更多,
且其中除去的黄曲霉毒素污染的玉米不超过该批玉米的15%。
第2项:根据第1项所述的方法,其中在罐中将该批玉米与液体组合的步骤包括:
将初始液体加入所述罐中;和
同时将额外的液体和该批玉米加入所述罐中。
第3项:根据第2项所述的方法,其中同时将额外的液体和该批玉米加入所述罐中的步骤在将初始液体加入所述罐中的步骤之后进行。
第4项:根据第3项所述的方法,其中将初始液体加入所述罐中的步骤包括:加入液体以填充所述罐的20-85%。
第5项:根据第3项所述的方法,其中将初始液体加入所述罐中的步骤包括:加入液体以填充所述罐的30-55%。
第6项:根据第2-5项中的任一项所述的方法,其中同时加入额外的液体的步骤包括:在所述漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米下面加入额外的液体。
第7项:根据第1-6项中的任一项所述的方法,其中所述玉米床和所述漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米之间的距离是至少1英尺。
第8项:根据第1-7项中的任一项所述的方法,其中所述玉米床和所述漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米之间的距离是至少3英尺。
第9项:根据第1-8项中的任一项所述的方法,其中所述液体是再循环的液体,包括轻浸渍水、重浸渍水、碾磨水、浸渍碾磨水及其混合物中的任一种。
第10项:根据第1-9项中的任一项所述的方法,其中所述液体具有3-8.5的波美度(Be)。
第11项:根据第1-10项中的任一项所述的方法,其中所述液体具有0.99-1.2的密度。
第12项:根据第1-11项中的任一项所述的方法,其中所述除去的黄曲霉毒素污染的玉米不超过该批玉米的5%。
第13项:根据第1-13项中的任一项所述的方法,其中所述除去的黄曲霉毒素污染的玉米不超过该批玉米的3%。
第14项:根据第1-13项中的任一项所述的方法,其中所述除去的黄曲霉毒素污染的玉米不超过该批玉米的1%。
第15项:根据第1-14项中的任一项所述的方法,其中所述玉米床具有的黄曲霉毒素水平比所述初始黄曲霉毒素水平小至少90%。
第16项:根据第1-15项中的任一项所述的方法,其中所述玉米床具有不超过3ppb的黄曲霉毒素水平。
第17项:根据第1-16项中的任一项所述的方法,其中所述玉米床具有不超过1ppb的黄曲霉毒素水平。
第18项:根据第1-17项中的任一项所述的方法,其中从所述罐除去所述漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米的步骤包括:从所述罐真空抽吸所述漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米。
第19项:根据第1-17项中的任一项所述的方法,其中从所述罐除去所述漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米的步骤包括:向所述罐添加足够的液体以使所述漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米从所述罐溢出。
第20项:根据第19项所述的方法,其中使所述漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米从所述罐溢出包括:通过溢流装置使所述漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米从所述罐溢出。
第21项:根据第19项或第20项所述的方法,所述方法进一步包括给在所述罐中的液体提供运动力。
从下述详细描述的阅读会明白这些和各种其他特征和优点。
附图说明
结合附图考虑本公开内容的不同实施方案的下述详细描述,可以更完全地理解本公开内容,其中:
图1是用于根据本公开内容的方法的装置的第一实施方案的示意侧视图。
图2A是根据本公开内容的方法的示意侧视图;图2B是图2A的方法的一部分的放大视图。
图3是根据本公开内容的漂浮垫去除工具的一个实施方案的示意横截面侧视图。
图4A是用于根据本公开内容的方法的装置的第二实施方案的示意侧视图;图4B是从图4A的方法的不同有利位置的示意侧视图。
图5A是根据本公开内容的方法的另一实施方案的示意侧视图;图5B是从不同的有利位置观看,图5A的方法的一部分的放大视图。
图6是在用于根据本公开内容的方法的装置中运动力的一个实施方案的示意顶视图。
图7是在用于根据本公开内容的方法的装置中运动力的另一实施方案的示意顶视图。
图8是在用于根据本公开内容的方法的装置中运动力的又一实施方案的示意顶视图。
图9是试验结果的图解表示,其表明本公开内容的方法产生了初始黄曲霉毒素水平的非常高的降低。
图10是试验结果的图解表示,其表明本公开内容的方法适用于宽范围的初始黄曲霉毒素水平。
图11是试验结果的图解表示,其表明本公开内容的方法适用于宽范围的玉米密度和含水量。
具体实施方式
本公开内容提供用于从较少污染的谷粒成批鉴别、分离和除去黄曲霉毒素污染的谷粒的各种方法。尽管本公开内容的方法特别适用于从较少污染的玉米粒鉴别、分离和除去一批玉米中的黄曲霉毒素污染的玉米粒,所述方法还可以适用于鉴别、分离和除去其他黄曲霉毒素污染的谷粒,诸如蛇麻子、油料种子、棉籽、大豆、杏仁、巴西坚果、美洲山核桃、开心果等。
黄曲霉毒素污染的玉米粒具有比未污染的玉米粒更低的比重。因而,玉米批料可以经历液体浮选法以将(漂浮的)含有黄曲霉毒素的玉米粒与(浸没的)较少污染的和未污染的玉米粒分离。随后除去黄曲霉毒素污染的玉米粒,导致在该批玉米的剩余玉米中黄曲霉毒素水平的多达80%或更多的下降,例如,从20ppb至小于4ppb,或例如,从5ppb至小于1ppb。在某些实施方案中,本公开内容的方法导致多达90%或更多的黄曲霉毒素水平下降,同时除去不超过约5%的玉米,在某些实施方案中,仅除去1-3%的玉米。在某些实施方案中,本公开内容的方法产生这样的玉米产品:其具有不超过10ppb(例如,不超过6ppb、不超过5ppb、不超过3ppb、不超过2ppb或甚至不超过1ppb)的黄曲霉毒素水平。由这些方法得到的玉米产品可以用于多种食品或饲料应用,包括在“Corn Wet Milled Feed Products”中公开的那些,其可在www.corn.org/wp-content/uploads/2009/12/Feed2006.pdf得到,其全部公开内容通过援引加入本文。
在以下描述中,参考附图,所述附图形成本文的一部分,且在附图中通过例证显示了至少一个特定实施方案。以下描述提供额外的特定实施方案。应当理解,其他的实施方案会被预见到,且可以在不脱离本公开内容的范围或精神的情况下做出。因此,下述详细描述不是以限制性含义理解。尽管没有如此限制本公开内容,但通过讨论下面提供的实施例,会理解本公开内容的不同方面。
除非另有说明,表达特征尺寸、量和物理性质的所有数字应理解为被术语“约”修饰。因此,除非相反说明,阐述的数字参数是近似值,其可以随本领域技术人员利用本文中公开的教导力图得到的期望性质而变化。
本文中使用的英文单数形式“a”、“an”和“the”包括具有复数指示物的实施方案,除非上下文另外清楚地指示。在本说明书和所附权利要求中使用的术语“或”通常以它的包括“和/或”的含义使用,除非上下文另外清楚地指示。
本公开内容的从未污染的和较少污染的玉米粒分离和除去污染的玉米粒的方法特别适合于在包括浸渍罐或浸渍步骤的常规玉米加工方法中实现。可以在常规浸渍罐(具有对现有装置进行的修改)中完成本公开内容的分离方法。在浸渍工艺中,给罐(例如,不锈钢罐)填充玉米粒和浸渍水。在浸渍过程中,玉米粒吸收水,增加它们的水分水平(例如,从15%至45%),并且大小增加超过1倍。随着玉米膨胀和软化,浸渍水开始松动玉米内的谷蛋白键并释放淀粉。本公开内容的除去方法可以宽泛地描述为真空或抽吸法(显示在图1、2A、2B中)或者溢流或溢出法(显示在图4A、4B、5A、5B中)。除去黄曲霉毒素污染的玉米粒以后,将较少污染的和未污染的玉米粗碾,以破坏从其他成分释放的胚芽。在水浆中的碾过的玉米流至胚芽分离器。加工所述玉米以提供众多产品,诸如在“Corn Wet Milled FeedProducts”中公开的那些。
参考图1,图解了浸渍装置10,其为根据本公开内容的抽吸法的一部分。浸渍装置10包括浸渍罐12,其可以是用于玉米的常规浸渍罐,经常具有约30000-300000加仑的容积,但是可以使用更大或更小的浸渍罐。
在该实施方案中,浸渍装置10包括玉米输入供料机14,其给浸渍罐12提供玉米粒。在图解的实施方案中,玉米输入供料机14是管,例如,所述管连接至漏斗,在罐12上面中央。应当理解,其他机构诸如输送带可以用做玉米输入供料机14,并且玉米输入供料机14可以位于其他位置,诸如靠近浸渍罐12的一侧。此外,玉米输入供料机14可以是常规玉米输入供料机装置。
浸渍装置10包括第一液体(例如,水)供应线16、第二液体(例如,水)供应线18和第三液体(例如,水)供应线19。第一液体供应线16的入口可以位于浸渍罐12中的任意水平,而在某些实施方案中,第二液体供应线18的入口所在的水平低于罐12的最终“充满”水平,诸如在“充满”水平以下至少约2-5英尺。在其他实施方案中,第二液体供应线18可以位于水平或与“充满”水平齐平的水平且仍然是有效的。在图1的实施方案中,第一液体供应线16定位成从“充满”水平以上的水平给罐12提供液体。第三液体供应线19位于罐12的下部区域中,经常在玉米床内。在某些实施方案中,可以仅使用一个液体供应线,但是优选至少2个,以得到大液体输入速率。如果仅存在一个液体供应线,优选的是,该液体供应线的入口位于低于罐12的最终“充满”水平的水平,优选地低于“充满”水平至少约2-5英尺;供应线18和供应线19都位于罐12的最终“充满”水平以下。
浸渍装置10也包括垫去除工具20,其连接至真空源,并且其形状和大小适合从罐12除去玉米粒和液体。垫去除工具20位于或接近罐12的“充满”水平。如下面进一步描述的,使用垫去除工具20除去漂浮在罐12的顶部的污染的玉米粒。
其他装置10部件,诸如液体排出装置(以从罐12排出液体)、固体除去出口(以从罐12除去产物(诸如玉米))和液体再循环线没有进行图解,且可以是常规部件。
通常,本公开内容的方法是分批法,加工确定体积或重量的玉米。可以修改本公开内容的方法以允许分离工艺成为利用要加工的玉米的稳定流的连续工艺。玉米加工领域的技术人员能够容易地修改本公开内容范围内的细节,并将所述方法应用于连续浸渍工艺。
在使用中,将一批玉米(其包含黄曲霉毒素污染的玉米)经由供料机14供料进浸渍装置10的浸渍罐12中。在提供给浸渍罐12之前,可以将要加工的玉米粒进行筛选,以除去诸如岩石、小枝、废料、粉尘、玉米轴、外壳、秆等的烂碎物。这样的初步筛选方法是已知的。在图1中,经由供料机14(图示在罐12的顶部上面)将玉米供料进罐12。应当理解,可以通过其他机构(诸如输送带)从货车等直接将玉米提供进罐12中。取决于罐12的大小,玉米批料可以是例如4500蒲式耳或126吨至27000蒲式耳或756吨。
经由液体入口16、18和/或19将液体提供至浸渍罐12。优选地,所述液体是可食用的和/或食品相容的,因为它将接触玉米,所述玉米可能最终用于动物和人类食品。合适的液体的例子包括水、盐水或盐溶液(例如,0.001M至1.0M氯化钠溶液)、糖溶液、甘油、醇(例如,乙醇)或醇/水溶液和可食用的油(例如,大豆油、玉米油、花生油、向日葵子油)。抗氧化剂、抗真菌剂和/或抗细菌物质可以存在于液体中。加入罐12中的液体可以是任意合适的液体或液体的混合物,诸如再循环的液体,其从例如先前的浸渍或分离工艺或从玉米加工方法的另一个步骤再循环。本公开内容的方法的合适液体的例子包括碾磨水、浸渍用碾磨水或浸渍碾磨水、和浸渍水(例如,轻浸渍水、重浸渍水或中间物)。
在玉米湿法碾磨中,使用最清洁的水(通常是饮用水或城市给水)首先冲洗淀粉,然后用于研磨玉米,积累玉米可溶物,所述玉米可溶物通常在小于4%干燥固体的水平。这种湿法碾磨法中的水通常被称作碾磨水、加工产用水或碾磨加工用水。浸渍用碾磨水(或浸渍碾磨水)-碾磨水在湿法碾磨方法中使用以后,用亚硫酸盐处理,并作为浸渍用碾磨水(或浸渍碾磨水)引入浸渍池。通常,浸渍用碾磨水具有小于4%的干燥固体。在浸渍过程中,水流在浸渍池中逆流,使得最新的水(浸渍用碾磨水)遇到浸渍最久的玉米,在该过程中向前移动的水逐渐接触池中较新的玉米。随着水前进穿过浸渍池,它的SO2浓度下降,可溶物增加,且乳酸增加。干燥固体在小于4%至7%的范围内。轻浸渍水(“LSW”)是浸渍池中最老的水和/或从浸渍池排出的水,且含有水平为约7-14%固体的蛋白、灰分、碳水化合物、乳酸等。LSW通常具有约1.05-1.08的密度。重浸渍水(“HSW”)也被称作玉米浆,是已经通过蒸发浓缩至大约45-50%干燥固体的轻浸渍水。HSW通常具有约1.2-1.4的密度。中级蒸发的浸渍水是部分蒸发的轻浸渍水,其具有在轻浸渍水和重浸渍水之间的干燥固体和密度(例如,具有约1.15的密度)。
可以混合任意数目的液体以得到用于分离工艺的期望的液体,并可以加入各种添加剂以定制具有期望性质(诸如密度、波美度、粘度、比重等)的液体。所述液体通常具有约0.99-1.2的密度,且可以具有约3-8.5的波美度。可以加热所述液体,例如,具有70-140°F的温度,任选地为115-130°F。
在加入玉米之后,在加入玉米之前,和/或在加入玉米的同时,可以将所述液体加入罐12中。在某些实施方案中,在加入玉米之前,将至少一些量的液体(例如,罐12的容积的20-85%,例如30-55%)加入浸渍罐12中,并与玉米同时将一定量的液体加入浸渍罐12中。在一个实施方案中,经由液体入口16/18/19中的任一个或全部来填充罐12的容积的大约30-55%,此后经由第二液体入口18或第三入口19与玉米同时加入额外的液体。取决于罐12的大小、玉米批料的大小和/或玉米填充速率,可以使用约1000至约1500加仑液体/分钟的流速。
黄曲霉毒素污染的玉米粒(其具有比液体低的比重)在浸渍罐12中升起,漂浮在液体上面。未污染的或较少污染的玉米粒(其具有比液体高的比重)在浸渍罐12中沉没或浸没。一旦污染的玉米已经开始漂浮在液体的上面,优选地随后添加的任何水从第二液体入口18和/或第三液体入口19(它们的位置低于漂浮玉米垫的水平)加入。以此方式,对漂浮玉米垫的扰乱低于从第一液体入口16(在该实施方案中,其位于漂浮玉米垫上面)加入液体的时候。
图1显示了在浸渍罐12底部的较少污染的玉米床100。在床100中的所有玉米粒基本上全部是几乎不含黄曲霉毒素的或含有非常低水平的黄曲霉毒素。包括黄曲霉毒素污染的玉米103的垫或层102在液体104上漂浮在较少污染的玉米100上面。垫102可以另外包含以前没有除去的烂碎物(诸如玉米轴、外壳、糠和其他烂碎物)。如上面指出的,经由第二液体入口18和/或第三液体入口19加入在垫102形成并漂浮在液体104上面以后向罐中加入的任何液体(例如,LSW、HSW)。
如上所述,与一定量的液体一起将玉米批料加入罐12中,由此给玉米提供搅拌,允许污染的玉米从玉米床100逃逸并在液体104中升高。在某些实施方案中,可以搅拌玉米床100,例如用搅拌机构、水湍流或空气喷射,以进一步从床100释放任何污染的玉米并允许其升高至垫102。在罐12的下部区域中来自液体入口19的液体可以充分地搅拌玉米床100。在大多数方法中,垫102在几分钟内形成在玉米床100和液体104上面。玉米向液体的总暴露时间通常是至少5分钟,且通常不超过约4小时;该时间窗提供污染的玉米与未污染的和较少污染的玉米的彻底物理分离。
存在于罐102中的液体104的量足以提供较少污染的玉米床100和漂浮垫102之间的明显分离。对于商业规模操作(其具有约30000-300000加仑的浸渍罐12或加工每批约120-760吨的玉米),玉米床100和漂浮垫102之间的距离是至少1英尺,在某些实施方案中是至少2英尺,例如,3-6英尺。该距离通常不依赖于罐容积或玉米批料的体积。
返回图1,经由垫去除元件从浸渍罐12除去包括黄曲霉毒素污染的玉米103的垫102,在该实施方案中,所述垫去除元件是真空或抽吸工具20,其从液体104抽吸或吸走垫102。垫去除工具20不仅从罐12除去污染的玉米103,而且可以除去垫102中的所有物质,诸如外壳、秆和其他漂浮烂碎物。垫去除工具20还将一定量的液体与玉米103一起除去,但该液体可以与污染的玉米103分离并返回至罐12或以其他方式再循环。
图2A显示了根据本公开内容的分离工艺,其包括与图1的浸渍装置10类似的浸渍装置。在图2A中,所述工艺包括浸渍装置30,其具有浸渍罐32和垫去除真空工具34。浸渍罐32的液体入口在图2A中没有图示但是存在的。也没有图示诸如液体排出装置(以从罐32排出液体)和固体除去出口(以从罐32除去产物(诸如玉米))的部件。在罐32内的是玉米床100和漂浮在液体104上的垫102。
图解的工艺包括分离段,其包括第一分离器36和第二分离器38,垫102在经由垫去除工具34从罐32除去以后经过所述分离器。在该实施方案中,第一分离器36是蒸汽分离器,其被构造成经由垫去除工具34由从罐32除去的流除去外部气体,且第二分离器38是液体-固体分离器,其被构造成从污染的玉米除去液体。
图2B显示了插入罐32中的垫去除工具34的放大视图。将罐32图示为有盖的罐,垫去除工具34穿过罐盖中的孔。在图2B中,将工具34的入口35图示为至少部分地在垫102内。在图解的实施方案中,入口35仅部分地位于垫102中,入口35的一部分位于垫102上面,从而与垫102一起吸入空气。在替代实施方案中,入口35可以完全位于垫102内或垫102和液体104内。
进一步地,在图2B中,垫去除工具34被定向成使得入口35与垫102基本上平行。在其他实施方案中,诸如在图1中所示,工具20被定向成使得它的入口与垫102成角,例如,与垫102成约15-45度角。在其他实施方案中,垫去除工具被定向成使得入口正好垂直,其在垫102之中或之上。
垫去除工具34的入口35的形状和大小允许同时吸入多个玉米粒。入口的一个实施方案是4英寸圆形管,但可以可替代地使用其他形状,诸如椭圆形或矩形(包括正方形)。由垫去除工具20或34提供的真空或抽吸足以捡起和除去湿玉米粒和其他烂碎物。在某些实施方案中,垫去除工具20或34是在垂直方向上可调节的,以补偿在罐中的不同水平。通常,具有5-60马力(HP)的真空马达提供对于1平方英寸的入口面积而言足够的真空。在某些实施方案中,使用25-40HP/平方英寸的真空马达。
图3显示了垫去除真空工具(诸如垫去除工具20或垫去除工具34)的一个实施方案,其被构造成从液体104除去(例如,吸走)垫102。垫去除工具40具有入口42,其大小和形状允许从罐除去来自垫102的玉米粒和其他物质。在入口42的相对端,垫去除工具40连接至真空源(如以后将描述的),以将垫102拉入工具40中。工具40具有长形主体44,其对于经过主体44的垫102中的液体和其他物质(即,玉米等)是不可透过的。可以将主体44描述为管、软管、管道或其他类似的元件。在主体44内存在一段穿孔的主体45;穿孔段45具有在其中的孔,所述孔允许液体穿过,但是不允许完整玉米粒穿过。护罩46是在穿孔段45的外部且包封穿孔段45。垫去除工具40包括第一抽吸连接部48和第二抽吸连接部49。第一抽吸连接部48连接至主体44和入口42,并主要沿着主体44的长度提供真空,以从罐抽吸垫102。第二抽吸连接部49连接至护罩46,并在护罩45中提供真空,以经由穿孔段45从主体44除去液体。
在使用中,由于第一抽吸连接部48和任选地由于第二抽吸连接部49,垫去除工具40通过入口42将垫102(至少包括液体和玉米粒)收集(抽吸)进主体44中。由于第二抽吸连接部49,液体穿过穿孔段45进入护罩46中。玉米粒(仍然被液体润湿,但是优选地不再悬浮于液体中)穿过主体44前进以被抛弃或进一步分离和/或干燥。经由第二抽吸连接部49除去的液体可以再循环和重复使用。
现在参考图4A和4B,图示了浸渍装置50,其为根据本公开内容的溢流或溢出法的一部分。浸渍装置50包括浸渍罐52,其可以是玉米的常规浸渍罐。浸渍装置50包括至少一个液体(例如,水)供应线54,其位于低于罐52的最终“充满”水平的水平,优选地在“充满”水平以下至少约2-5英尺。装置50可以包括第二供应线,诸如关于图1解释和描述的那些。图4A和4B也显示了漂浮在液体104上面的污染垫102。
浸渍装置50包括垫除去元件,在该实施方案中,其为在罐52的壁内的溢流孔或泄水口56,以允许从罐52除去漂浮的污染垫102。溢流孔56位于或接近罐52的“充满”水平。随着罐52中的液体水平增加(升高),垫102同样升高并流出溢流孔56。这种流出物可以直接抛弃,或收集并加工以将玉米粒与液体分离。
浸渍装置50还包括:玉米输入供料机(未显示),其给浸渍罐52提供玉米粒;液体排出装置(未显示),其从罐52排出液体;和固体除去出口(未显示),其从罐52除去产物(诸如玉米);这些中的每一个可以是常规部件。
图5A显示了根据本公开内容的一种分离工艺,其包括与图4A和4B的浸渍装置50类似的浸渍装置。在图5A中,所述工艺包括具有浸渍罐62和垫去除泄水口或溢流孔64的浸渍装置60。在图5A中没有图示但存在的是:浸渍罐62的液体入口、用于从罐62排出液体的液体排出装置和用于从罐62除去产物(诸如玉米)的固体除去出口。在罐62内是玉米床100和漂浮在液体104上的垫102。
图解的工艺包括分离段,其经由配管66连接溢流孔64。所述分离段包括分离器68,垫102在通过溢流孔64从罐62除去以后经过所述分离器68。分离器38是液体-固体分离器,其被构造成从污染的玉米除去液体。
图5B显示了有盖的罐62中的溢流孔64的放大视图。堰(没有图示)可以存在于溢流孔64处,在配管66和罐62之间。在罐62中的漂浮垫102流入并经过溢流孔64,并通过配管66到达分离器68。
对于全部2个实施方案,即抽吸法(显示在图1、2A、2B中)和溢流法(显示在图4A、4B、5A、5B中),可以给罐添加各种机构以促进漂浮玉米垫的除去。图6-8显示了适用于以期望的方向驱赶漂浮玉米的运动力的3个实施方案。可以使用一个或多个运动力实施方案。
图6显示了使漂浮玉米垫向除去区域(即,抽吸去除工具或溢流泄水口)移动的运动力的一个实例。在图6中,罐70显示具有泄水口装置或溢流装置72。在罐70中注射进流体,其可以是液体或气体(例如,空气)。所述液体可以是从罐70抽取的液体(并因此是再循环的),或可以是新鲜液体。注射的流体74在罐70中的液体和/或玉米垫中产生旋转流,取决于注射的流体74相对于漂浮玉米垫的垂直定位。优选地将流体74注射在玉米垫下面,以防止扰乱垫的连续性,但在某些实施方案中,希望在漂浮垫上面以一定角度注射流体74。由注射的流体74产生的旋转流将漂浮垫带至溢流装置72。注射的流体74的角度可以是0(零)度或与罐70的壁相切,可以与罐70的壁成90度或垂直,或可以是二者之间的任何角度,例如,与罐70的壁成30度或45度。
图1也显示了使漂浮玉米垫向除去点移动的运动力来源。在图1中,指令位于玉米垫102下面的液体入口18在液体104中产生旋转流并由此在玉米垫102中产生旋转流。
图7解释了使漂浮玉米垫向除去区域(即,抽吸去除工具或溢流泄水口)移动的运动力的另一个实例。在图7中,具有泄水口或溢流装置72的罐70包括机械挡板或悬臂76,以向溢流装置72物理地驱赶玉米垫。挡板或悬臂76可以相对于罐70的壁固定,或可以枢轴式地(pivotally)或以其他方式可移动地定位。在某些实施方案中,挡板或悬臂76的移动可以压缩漂浮玉米团,从而建立更稠厚的垫。
图8显示了使漂浮玉米垫向除去区域移动的运动力的另一个实例。在图8中,具有泄水口或溢流装置72的罐70包括带马达的机构,诸如与马达78连接的螺旋桨,以在罐70中的液体和/或玉米垫中建立旋转流,取决于螺旋桨相对于漂浮玉米垫的垂直定位。优选地,所述螺旋桨的定位使得在玉米垫下面产生水扰动(和任何湍流),以防止扰乱垫的连续性。
本公开内容的分离工艺(其利用液体浮选工艺使含有黄曲霉毒素的玉米粒与未污染的和较少污染的玉米粒分离,然后利用真空或溢流法除去污染的玉米粒)提供在玉米批料中黄曲霉毒素水平的多达80%或更多的下降,同时除去不超过该批中的初始玉米的15%。在某些实施方案中,除去的玉米的量不超过该批中的初始玉米的10%,在其他实施方案中,不超过5%。甚至从初始批料中除去1-3%的玉米都提供玉米床中良好的黄曲霉毒素水平下降。在玉米中(即,在玉米床中)剩余的黄曲霉毒素的水平通常不超过10ppb,经常不超过6ppb。在某些实施方案中,通过本公开内容的方法得到小于5ppb、小于3ppb、小于2ppb和甚至小于1ppb的水平。
本公开内容的方法是特别有效的,对于宽范围的初始黄曲霉毒素水平,产生前所未有的黄曲霉毒素水平下降。另外,本公开内容的方法会在宽范围的进料玉米密度(即,含水量)下得到高黄曲霉毒素水平下降。
实施例
以实验室规模、中试工厂规模和商业规模运行了本公开内容的浮选和分离工艺。
根据本公开内容的方法,加工经过筛选以除去烂碎物但是没有经过其他处理的玉米批料。对于实施例1-12,玉米得自第一来源,且对于实施例13-25,玉米得自第二(不同)来源。通过在轻浸渍水(LSW)或经稀释的LSW上浮选,使黄曲霉毒素污染的玉米与较少污染的玉米分离。除非另外指出,否则LSW在60°F的温度具有6的波美度(Be)。通过以下方式除去污染的玉米的漂浮垫:(a)在实验室实验中溢流和筛选玉米,(b)在小试规模实验中筛选玉米,(c)在中试规模实验中的筛选、溢流或溢落方法,和(d)在商业规模实验中的抽吸或真空方法或者溢流或溢落方法。
通过将500g含有黄曲霉毒素的玉米(有时分成多批)加入在具有2.3升容积的烧杯内的2000ml在60°F具有6的Be的LSW(或稀释至在60°F具有3的Be的LSW)中,进行实验室规模实验。通过在水表面上方约6英寸的漏斗加入玉米。LSW的实际温度是大约90-110°F。将浅盘置于烧杯下面以收集随着加入玉米而从容器溢出的玉米和浸渍水。允许漂浮的剩余玉米分离(resolve),并通过用12-目筛子手工筛选来除去。从剩余玉米(“下沉物”)倾析出水,然后将漂浮层和下沉物干燥至大约10-15%的含水量,然后碾磨和分析黄曲霉毒素。
对于小试实验,在5加仑的容器中以12升LSW、加入的3000g至8000g玉米进行浮选。没有玉米溢出5加仑的容器,所以将所有漂浮层手工筛选。
对于中试实验,在35加仑的圆筒中以约110升LSW、加入的5加仑(大约13kg)的玉米进行浮选。历时大约20秒,将玉米倒入圆筒中。然后将漂浮层中的玉米手工筛选或溢流。对于溢流或溢落法,将足够的LSW加入罐中使罐溢流。
干燥的玉米漂浮物和下沉物样品的黄曲霉毒素水平的测定如下进行:通过CharmROSA定量黄曲霉毒素试验,其中如果黄曲霉毒素大于150ppb(如Charm技术服务所指导的),则将样品在阴性对照缓冲液中的稀释;
或者通过改进的Trilogy Analytical Laboratory AOAC 994.08。
表1
测量初始玉米批料、分离并除去的垫以及沉降的玉米的黄曲霉毒素水平。将水平报告在下面的表2中。
表2
“ND*”代表“未检测”。黄曲霉毒素的水平小于1ppb。
图9-11显示了得自以上运行的不同结果。
图9显示了与进料玉米中的初始黄曲霉毒素水平相比,除去漂浮垫以后玉米床中的黄曲霉毒素水平的下降百分比。图10显示了与进料玉米中的初始黄曲霉毒素水平相比,漂浮垫中的黄曲霉毒素水平。数据表明,黄曲霉毒素水平的下降适用于宽范围的初始黄曲霉毒素水平,并且漂浮垫中的黄曲霉毒素水平超过初始水平。在初始49ppb处的一个数据点(实施例23)表明几乎没有黄曲霉毒素水平下降。并且,在初始10ppb处的一个数据点(实施例11)表明仅约43%的下降。尽管本公开内容的分离工艺在黄曲霉毒素水平下降方面是特别有效的,偶尔可能存在不会较好地漂浮且因而不会较好地分离的玉米样品。
图11显示了与进料玉米的试验重量(磅/蒲式耳)相比,玉米床中的黄曲霉毒素水平的下降百分比。数据表明,浮选分离适用于宽范围的玉米重量。
另外,从表2可以看出,以低玉米除去百分比得到了高水平的黄曲霉毒素下降(例如,在玉米床中降至1ppb、2ppb等)。参见例如实施例3,其显示了由仅2.3%的初始玉米批料的除去导致的玉米床中不可检测(即,小于1ppb)的黄曲霉毒素水平。还参见例如实施例25,其显示了由仅1.6%的初始玉米批料的除去导致的玉米床中1ppb黄曲霉毒素的最终黄曲霉毒素水平。
因而,公开了用于减少黄曲霉毒素污染的玉米的方法和装置的实施方案。上面描述的实现和其他实现在以下权利要求的范围内。本领域技术人员会明白,可以用公开的实施方案以外的实施方案实践本发明。所公开的实施方案为了例证而不是限制的目的提供,并且本发明仅由以下权利要求限定。
Claims (16)
1.用于降低玉米中的黄曲霉毒素水平的系统,所述系统包括:
包括至少一个流体入口和预定充满水平的罐;
能够从所述罐除去玉米和液体的垫去除工具,其中所述垫去除工具连接至真空源,并且其大小和形状适合除去黄曲霉毒素污染的玉米和液体;
液体,所述液体具有足以覆盖含有黄曲霉毒素污染的玉米和未污染的玉米的玉米批料的体积,并且具有允许所述黄曲霉毒素污染的玉米漂浮在所述液体上面并允许所述未污染的玉米沉入所述液体中形成玉米床的密度;其中所述污染的玉米漂浮在所述罐中的所述液体上面,并且所述垫去除工具将所述黄曲霉毒素污染的玉米从所述未污染的玉米除去。
2.根据权利要求1的系统,其中所述至少一个流体入口位于低于所述罐的所述充满水平的水平。
3.根据权利要求1的系统,其中所述至少一个流体入口包括位于不同于第一流体入口的水平的两个或更多流体入口。
4.根据权利要求1的系统,其中所述垫去除工具位于或接近所述罐的所述充满水平。
5.根据权利要求1的系统,其中所述垫去除工具包括溢流孔或泄水口,所述溢流孔或泄水口在罐壁内并且其水平位于或接近所述罐的所述充满水平。
6.根据权利要求1的系统,其中所述液体被添加用来使所述漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米从所述罐溢出。
7.根据权利要求6的系统,其中所述泄水口能够除去或收集漂浮的黄曲霉素污染的溢出物。
8.根据权利要求1的系统,其中所述液体具有0.99-1.2的密度。
9.根据权利要求1的系统,其中所述液体包括水、盐水、盐溶液、糖溶液、甘油、醇、可食用的油或其组合。
10.根据权利要求1的系统,其中所述液体包括再循环的液体,包括轻浸渍水、重浸渍水、碾磨水、浸渍碾磨水及其混合物中的任一种。
11.根据权利要求1的系统,其中所述系统能够使所述玉米批料中的黄曲霉毒素水平降低80%或更多。
12.根据权利要求1的系统,其中所述除去的黄曲霉毒素污染的玉米不超过所述玉米批料的5%。
13.根据权利要求1的系统,其中所述系统能够提供具有不超过3ppb的黄曲霉毒素水平的未污染的玉米。
14.根据权利要求1的系统,其中所述系统能够给所述罐中的所述液体提供运动力。
15.降低玉米中的黄曲霉毒素水平的方法,所述方法包括:
提供一批玉米,所述玉米包含黄曲霉毒素污染的玉米和未污染的玉米,该批玉米具有初始黄曲霉毒素水平;
在罐中将该批玉米与液体组合,所述液体具有足以覆盖该批玉米的体积;
允许所述黄曲霉毒素污染的玉米漂浮在所述液体上面并允许所述未污染的玉米沉入所述液体中形成玉米床;和
通过向所述罐添加足够的液体以使漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米从所述罐溢出,从所述罐除去所述漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米,
其中所述玉米床具有的黄曲霉毒素水平比所述初始黄曲霉毒素水平小80%或更多,
且其中除去的黄曲霉毒素污染的玉米不超过该批玉米的15%。
16.根据权利要求15的方法,其中从所述罐除去所述漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米的步骤包括:通过泄水口使所述漂浮的黄曲霉毒素污染的玉米从所述罐溢出。
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