CN116940721A

CN116940721A - 去皮器及去皮方法

Info

Publication number: CN116940721A
Application number: CN202180089535.9A
Authority: CN
Inventors: 大卫·科尔曼
Original assignee: Defugu Technology Co ltd
Current assignee: Defugu Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2021-12-03
Publication date: 2023-10-24
Also published as: CN116745022A

Abstract

提供了一种用于生物质去皮的装置、方法和系统，该生物质包括碎片、皮层和韧皮，诸如长茎秆生物质。通常，由去皮方法或去皮器装置所生成的碎片、皮层或韧皮中的一种或更多种被进料至下游工艺或下游装置，诸如逆流提取器。去皮器或去皮器与逆流提取器的组合的液体或纤维产品可进一步加工成其组分。

Description

去皮器及去皮方法

技术领域

本发明涉及去皮领域。

在一种形式中，本发明涉及一种去皮器装置。

在另一形式中，本发明涉及一种用于长茎秆植物去皮的方法。

在一个具体方面中，本发明适用于长茎秆植物去皮，如大麻、亚麻、甘蔗、玉米和竹子。

在另一方面中，本发明适用于生成去皮产品作为下游工艺(例如逆流提取)的原料。

下文将便于描述的是本发明与大麻的关系，然而，应当理解的是，本发明并不仅限于该用途，并且可应用于广泛的长茎秆植物。例如，本发明可用于其他木质草秆，诸如甜高粱或洋麻、亚麻、甘蔗、玉米和竹子。

背景技术

应当理解的是，包括本在说明书中对文档、设备、动作或知识的任何讨论以解释本发明的上下文。此外，贯穿本说明书的讨论由于发明人的实现和/或发明人对某些相关技术问题的识别而发生。此外，对包括在本说明书中的材料(诸如文件、装置、行为或知识)的任何讨论以就发明人的知识和经验而言解释本发明的背景，并因此，任何此类讨论不应当被认为是承认任何材料形成在本公开和权利要求的优先权日期或之前的在澳大利亚或其他地方构成现有技术基础或相关领域的公知常识的一部分。

去皮器是一种用于从植物(通常含纤维的植物，诸如坚果、木材、植物茎秆、谷物)剥去外皮、皮层或果皮的机器。从植物剥离的材料可以用于进一步加工。

最早已知的去皮器装置可能在意大利，于1861年制造并被称为“挖掘机(scavezzatrice)”。其用于大麻去皮，大麻具有难以分解的坚韧的木质茎秆。

通常，用于大麻的现代高速大麻去皮器从较软的、纤维的茎秆外部去除坚韧的木质内部(碎片材料)。去皮还生成韧皮，该韧皮包括来自茎秆韧皮部的纤维素纤维。大多数去皮器是基于机械施加的力和所使用的机器，诸如辊式破碎机(“scutchera”)和锤式碾碎机，辊式破碎机和锤式粉碎机破坏纤维以释放碎片和皮层。

碎片、皮层和韧皮可用于各种应用。多年来，已知大麻纤维可用于制造商业和工业产品，包括绳索、帆织物、纺织品、衣服、鞋子、食品、纸、生物塑料、绝缘体和生物燃料。然而，尽管至少自19世纪中期以来，人们就已经知道大麻茎秆去皮以生产大麻纤维的中小型规模，但难以实现大规模的工业规模机械去皮。这限制了大麻和类似木本草本在现代中的使用。其已经被棉花等更容易在工业规模上加工的其他植物材料所取代。

此外，大麻工业的近期增长主要由从叶和芽提取高价值大麻油驱动。当去除叶和芽用于回收有价值的油时，剩余的包括纤维的生物质已经被认为是废物流。从经济观点来看，纤维并不值得进一步加工，因为现有的去皮方法具有很小的产量且难以扩大规模。

近期，随着可再生能源、替代植物材料和碳中和供应链的增长，人们对于大麻和其他木本草本植物重新产生了兴趣，将其作为许多具有经济效益的潜在有用的“绿色”产品的来源。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的去皮器和去皮方法，该去皮器和去皮方法最大化转化成有用产品的原料的比例，并且最小化废物或优选地消除废物。

本发明的另一目的是提供一种改进的去皮方法，该方法可提供用于下游工艺的加工原料。

本发明的另一目的是提供一种可在大的工业规模上加工原料的去皮器。

本文所描述的实施例的目的是克服或减轻相关技术系统的上述缺点中的至少一个或至少提供相关技术系统的有用替代方案。

以其最广泛的形式，本发明提供了一种用于从长茎秆生物质饲料获得有用产品的方法，该方法包括确定茎秆的尺寸、纵向切割茎秆、去除至少部分碎片和至少部分皮层以留下纤维(韧皮)产品。以其最广泛的形式，本发明还提供了一种用于实施该方法的装置，该装置包括提供用于控制该方法的数据的传感器。

在本文所述的实施例的第一方面中，提供了用于从包括碎片、皮层和韧皮的生物质获得有用产品的方法，方法包括以下步骤；

(i)确定该生物质的长茎秆的尺寸，

(ii)纵向切割生物质的茎秆，

(iii)使用旋转切割构件从该生物质中生成包括碎片的第一产品，

(iv)使用旋转切割构件从该生物质中生成包括皮层的第二产品，以及(v)生成包括韧皮的第三产品。

通常，该原料在被进料至上述系统中之前被去屑，叶形式的废物和其他植物去屑可经受进一步加工。

在本文所述的实施例的第二方面中，提供了一种用于从包括碎片、皮层和韧皮的长茎秆生物质获得有用产品的去皮器装置，该装置包括；

-一对旋转定尺构件，该旋转定尺构件被是配成当茎秆从旋转定尺构件之间通过时确定该茎秆的尺寸，

-切割头，该切割头用于纵向切割生物质的茎秆，

-第一旋转切割构件，该第一旋转切割构件用于使用旋转切割构件从该生物质中去除包括碎片的第一产品，

-第二旋转切割构件，该第二旋转切割构件用于从该生物质去除包括皮层的第二产品，剩余的韧皮包括第三产品，以及

-用于该第一产品、该第二产品和该第三产品中的每一个的单独的出口。

在本文所述的实施例的第三方面中，提供了一种用于从包括碎片、皮层和韧皮的长茎秆生物质中获得有用产品的系统，当在本发明的去皮器装置中使用时，该系统包括根据本发明的方法。

通常，该旋转切割构件是包括切割表面的轮或辊。这基本上不同于现有技术的使用力的方法，诸如锤式碾碎和磨削，随后筛分至一定尺寸，以分离长茎秆生物质的组分。

由去皮方法或去皮器装置生成的皮层、碎片或韧皮中的一个或更多个可以被进料至下游装置或工艺。下游工艺可将去皮的产品还原成组分。该组分包括广泛的物质，诸如例如高营养食品、健康产品、果汁、水、能源、燃料、建筑材料、脂质、药物、营养制品以及生物活性化合物。可消耗的组分可经受进一步加工以提供有用的剂型，诸如片剂、可食用液体和粉末。非可消耗的组分可经受进一步加工以提供有价值的产品，诸如合成燃料。

下游工艺可例如包括用于诸如逆流扩散提取(dCCE)的逆流提取(CCE)的装置。皮层、碎片或韧皮中的一种或更多种可被送入CCE装置中，并经受逆流提取或逆流扩散提取以产生液体或纤维产品。

在本文所述的实施例的第四方面中，提供了一种用于加工原料的系统，该系统包括去皮器和逆流提取器，其中：

(i)使原料通过去皮器并分离成韧皮、碎片和皮层；以及

(ii)该韧皮、碎片和皮层中的至少一者是用于该逆流提取器的原料。

优选地，CCE是逆流扩散提取器。

CCE装置的产品可被进料至各种其他装置，诸如例如压机或干燥机。例如，从该去皮器或该CCE装置所产生的碎片或皮层可被压制、干燥并然后经受热解步骤以产生焦油、木醋(热解酸)、生物柴油、乙醇、氢气以及生物炭/石墨烯中的一种或更多种。压制干燥的韧皮更通用地被存储。

优选地，用于CCE的装置包括：

细长壳体，该细长壳体具有邻近第一端的入口和邻近第二端的出口，该壳体的纵向轴线从该第一端向该第二端向上倾斜；

可旋转螺旋输送机，该可旋转螺旋输送机具有至少一个基本上呈螺旋的行程，该基本上呈螺旋的行程设置在该壳体内并可旋转的围绕其纵向轴线，以用于将待提取的原料从该入口移动至该出口；

入口室，该入口室被定位成与该入口相邻，使得待提取的原料可通过该入口引入至该可旋转螺旋输送机；

用于将提取液体引入该壳体中使得该提取液体沿该壳体向下流动并与被提取的原料逆流的装备；以及

用于抽出从该原料中提取的液体并使该液体返回至该壳体中使得返回的液体与正在提取的原料相接触的装备。

传感器

去皮器和任何下游装置(诸如CCE装置)可包括传感器。当在本文中使用时，术语“传感器”旨在指检测或测量物理性质并指示、记录、传输或以其他方式响应的装置。传感器可以是可商购的和/或为预期目的定制。

在优选实施例中，“物联网”(IoT)基传感器通过去皮器装置监测原料和产品的过程。IoT通常是相关计算装置、机械和数字机器的系统，该系统配备有唯一标识符和在不需要人为干预的情况下通过网络传输数据的能力。

所捕获的信息可被转送至数据库服务器或外部相关联的处理设施内。可选地，所捕获的信息可用作“实时过程优化”过程中的数据参考点。

具体地，传感器可监测一系列工艺参数，包括在去皮器和/或任何下游装置中的不同位置处的原料和产品体积和流速。该传感器将所捕获的信息传送至预加载有过程控制程序的服务器中的数据库。以这种方式，服务器可实时优化机器可读的过程控制程序以确保最大的生产率和最小的浪费。

具体地，来自去皮器装置或下游装置的传感器的信息可经由安全网络传递至专有实时信息系统(RIMS)，如图6中所描绘的。该RIMS由服务器、数据库和用户界面(UI)组成，在该用户界面(UI)中处理从去皮器装置和CCE所捕获的信息，并且专有效率数字算法计算已经发送到中央处理单元(CPU)的处理程序的预定义设定的最佳指令集调整。

在本发明的系统的优选实施例中，该感器通过安全专用无线网络将检测到的原料信息和去皮器信息传送至传感器网络监测数据库(SNMD)。该数据库位于包括关系数据库管理系统(RDBMS)和NoSQL数据库两者的电子数据仓库中。数据仓库和支持的AI应用算法程序构成本发明的实时信息管理系统(RIMS)。

由传感器网络检测到的数据被传送至SNMD以用于实时更新适当软件和/或生成针对移动通过本发明的方法的原料的特定批次优化所预加载的处理程序的响应的目的。

RIMS包括通常使用行和列以结构化格式检索和保存数据的关系数据库的混合数据仓库。还可以有NoSQL(“非SQL”或“非关系”)数据库，其是非表格的，并且与关系表不同地存储数据，诸如通过存储结构化、半结构化和非结构化数据。当处理AI应用和大量数据时，NoSQL数据库是优选的。数据仓库的灵活性允许RIMS系统响应对于存储有助于RIMS的不同数据集极其高效和有效。

RIMS还可包括在若干服务器上运行的程序的AI应用堆栈。应用堆栈是帮助执行特定任务的一套或一组应用程序。这些应用紧密地链接在一起，并且可在它们之间以最小的步骤导出或导入数据。各种编程语言可用于通过在IoT堆栈上嵌入人工智能(只要可能)来优化本发明的过程。该程序包括但不限于传感器网络的参数设置建模、数据容差设定和数据连接建模、优化配方建模以及监测数据和算法的效果建模。

每个效率数字算法(EDA)本身是反映去皮程序的方法步骤的计算机过程。该算法开始于由传感器所捕获的输入。算法的其他输入包括数据仓库内的多个数据库和AI应用堆栈中的程序的输出。EDA产生输出集合，其实质上是预加载去皮程序的预定设定的实时最佳指令集调整。所生成的输出被发送至与该去皮器装置相关联的中央处理单元(CPU)。

RIMS通常包括稳健的决策管理系统，包括但不限于传感器网络管理系统、RIMS用户界面、数字逆流提取器CPU主中继系统以及远程RIMS管理系统。所产生的EDA经由CPU主中继传输将实时优化传送至CPU上的去皮器装置。

具体地，使用由传感器所捕获的数据，过程控制程序可控制诸如旋转切割装置的旋转速率和切割头的高度的物理参数。这允许控制材料流过去皮器装置的速率，并递送期望的精确产品切割和尺寸。

该过程控制程序可确保产品流的体积和速率被优化，以用于直接进料至任何下游工艺。

在本文所描的实施例的第五方面中，提供了一种用于从长茎秆生物质原料回收产品的系统，该方法包括：

去皮器，该去皮器可操作以根据程序执行数个原料去皮步骤，

设备，该设备与该去皮器通信并被配置用于该原料加工步骤的过程控制，以及

多个传感器，该传感器与该去皮器相关联并被适配成用于将去皮器信息和原料信息传输至该设备，

该设备包括：

存储单元，该存储单用于存储原料去皮程序，该原料去皮程序包括机器可读原料去皮程序指令列表，该机器可读原料去皮程序指令列表用于原料去皮步骤的过程控制，其中该机器可读原料去皮程序指令列表包括命令指令，每个命令指令将相应的原料去皮步骤分配给一组预定义控制命令当中的预定义控制命令，

电子仓库，该电子仓库包括用于存储该原料简档和原料信息的数据库，

处理器，该处理器用于响应于来自该数据库的去皮器信息和原料信息，执行该机器可读原料去皮程序指令的实时调整，

其中，在顺序地执行该指令列表中的该机器可读原料去皮程序指令之前，将该去皮器信息和原料信息输入到效率数字算法，该效率数字算法用于计算对该机器可读原料去皮指令的实时调整和该过程控制命令的优化。

切割头

长茎秆通常通过旋转切割工具纵向切割。切割头通常是用于碾碎的类型，具有带有多个方形齿的圆形主体。切割头以高速旋转，切割动作主要发生在方形齿的端部拐角处。

通常，切割头附接至驱动切割头旋转的主轴。可替代地，切割头的旋转由同时旋转并推动生物质穿过切割头的相邻传送轮驱动。

在优选的实施例中，主轴包括轴，该轴具有位于轴的外部的快速释放机构，该快速释放机构将切割头(或传送轮)保持到位，并允许切割头(或传送轮)旋转、切换或更换。

快速释放机构可以是例如弹簧扣。优选地，该弹簧扣被升高以恰好地装配在切割头(或传送轮)旁边并将其保持到位。在另一优选实施例中，快速释放机构包括锁定螺母，该锁定螺母位于与切割头(或传送轮)的行进方向相对的反向旋转螺纹上。然后，将锁定螺母移除并用套管枪(rachet gun)重置。

切割头的尺寸由正在加工的生物质的体积确定。因此，可调节切割头的尺寸或角度以允许或多或少的生物质茎秆并排穿过切割头。对相邻的传送轮的尺寸和位置进行相应的调整。

下游工艺

本发明的装置和方法的产品可被存储供以后使用或立即供入下游工艺中。例如，韧皮产品可被进料至用于大的工业规模的纺织品生产的工艺。锯屑状碎片产品可被进料至用于提取糖、纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、油以及其他有价值的产品的工艺。锯屑状皮层产品可被进料至用于提取纤维素、半纤维素、多酚以及木质素的工艺中。提取物又可以被加工成生物燃料、其他可再生能源和生物肥料(如生物炭)。

在特别优选的实施例中，本发明的产品被进料至下游工艺，诸如CCE工艺。逆流扩散提取器在食品加工工业中已知为连续和无级接触装置，其中固相和液相逆流运行并因此分离。在引入CCE装置之前，通常将原料切割或切短成所需尺寸的碎片。可替代地，或另外地，对原料进行去皮，并且将得到的皮层、碎片以及韧皮中的一种或更多种引入至CCE装置中。

液体/固体分离

本发明的去皮器和CCE装置的组合促进液体/固体与皮层、碎片或韧皮的分离。

固体/纤维分离

本发明的去皮器和CCE装置的组合对于固体或纤维的分离也是有利的。图9是示出了在用于从纤维分离液体、随后重组以产生目标产品的方法中使用CCE的流程图。对原料进行去皮，并且一种或更多种去皮产品(皮层、碎片或韧皮)可被送入CCE装置中。

下一步是使用带式压机(也称为带式压滤机)脱水。在优选实施例中，包括纤维的原料块从dCCE转移到储料罐。原料块以受控的方式从储料罐进料送入滤布的两个移动带之间。液体最初通过重力提取，然后通过在滤布围绕辊通过时挤压提取。液体通过端口排出并返回到dCCE。将纤维从滤布上刮下，然后转移到混合罐中，在混合罐中，将纤维与所需体积的液体混合用于白利糖度(brix)操作，或者将纤维作为零糖(白利糖度)放置。

将组分糖含量操控至期望的目标结果的能力是本发明方法的关键区分因素，因为现有技术的方法通常生产具有约5°白利糖度的纤维。然后可在大量无菌包装之前将湿纤维巴氏灭菌。可替代地，纤维可被移动到干燥器，并将干纤维散装包装或碾碎。干纤维是用作膳食补充剂或营养补充剂的有价值的产品，特别是用于强化食品。

在特别优选的实施例中，本发明的去皮器装置和方法提供适用于在下游用作CCE的原料的产品以及在对应于Defugo GroupAustralia Pty Ltd的、澳大利亚临时专利申请号为20200904315的国际专利申请中所描述的相关方法，其公开内容通过引用并入本文。

最佳地，由与去皮器装置相关联的传感器所捕获的信息可用于“实时”过程优化，以确保以最佳速率向CCE提供最佳大小的乘积。这有助于最大化生产率以及最小化浪费。

来自去皮器装置的传感器的信息可经由安全网络传递至专用实时信息系统(RIMS)，该RIMS还用于CCE的过程控制。该RIMS由服务器、数据库和用户界面(UI)组成，在该用户界面(UI)中处理从去皮器装置和CCE所捕获的信息，并且专有效率数字算法计算已经发送到中央处理单元(CPU)的处理程序的预定义设定的最佳指令集调整。

然而，在本文所述的实施例的第六方面中，提供了用于从长茎秆生物质原料回收产品的上述系统，

其中，该系统还包括CCE，该CCE接收来自该去皮器的一个或更多个产品作为用于CCE加工的CCE原料，该CCE具有被适配成传输CCE信息和CCE原料信息的多个传感器，以及

其中，在顺序地执行机器可读原料去皮程序指令和CCE处理指令列表中的指令之前，将该去皮器信息和CCE信息作为输入被传输到效率数字算法，该效率数字算法用于计算对该机器可读原料去皮指令和CCE加工的调整以及对过程控制命令的优化。

其他方面和优选形式在说明书中公开和/或在所附权利要求中限定，形成本发明的说明书的一部分。

实质上，本发明的实施例源于以下认识：与使用通过力进行分离的现有技术方法(诸如锤式碾碎)相比，使用工业规模机器的精确切割可更有效地用于加工长茎秆生物质。此外，通过利用来自传感器的信息，过程控制程序可控制和优化产品的工艺性能和特征。

本发明提供的优点包括：

·该去皮装置施工操作简单，可靠性高，服务简单；

·该去皮器可从任何类型的长茎秆生物质收获方法(手动或自动)接受长茎秆生物质原料，

·该装置和方法可扩大规模用于工业加工大量的长茎秆生物质，

·该装置和方法为几种高价值产品提供了可观的产量，具有最小化的、或优选可忽略的废物，

·该加工产品可用作下游工艺的进料，

·该装置可以用于广泛的长茎秆植物上。

·提高了规模经济。

根据下文给出的详细描述，本发明的实施例的适用性的进一步范围将变得清楚。然而，应当理解的是，详细描述和特定实例，虽然指示本发明的优选实施例，但是仅通过说明的方式给出，因为本文所公开的精神和范围内的各种变化和修改对于本领域的技术人员而言将从该详细描述中变得清楚。

附图说明

相关领域的技术人员可通过参考结合附图对实施例的以下描述来更好地理解本发明的优选和其他实施例的进一步公开、目的、优点和方面，附图仅通过说明的方式给出，并因此不限制本文中的公开，并且其中：

图1是示出了根据本发明的去皮器的一个实施例的平面图；

图2示出了传感器在图1的去皮器中的位置；

图3示出了适用于图1的去皮器的切割轮和相邻的传送轮的一个实施例；

图4以透视图示出了图3的切割轮；

图5以透视图示出了图3的传送轮。

图6示出了本发明的系统的架构，描绘了协同工作以实现包括传感器网络和dCCECPU的整个处理系统的基本部件和子系统；

图7示出了配备有气锁室并适用于本发明的单螺杆dCCE；

图8是示出了使用通过本文所公开的任何方法生产的纤维作为用于生产能源和合成燃料的原料的流程图；

图9是示出了根据本发明的用于加工原料以分离或提取产品的方法的另一实施例的流程图。

零件表(图1)

零件表(图7)

具体实施方式

出于在此说明的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“竖直的”、“水平的”、“内部的”、“外部的”以及它们的派生词将涉及如图1中定向的本发明。然而，应当理解的是，除非另有明确规定，否则本发明可采取各种可替代的方位。还应当理解的是，在附图中示出并在以下说明书中描述的特定装置和方法仅是所附权利要求中限定的本发明构思的示例性实施例。因此，除非权利要求另有明确说明，否则与在本文中所公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特征不应被视为限制性的。另外，除非另外指明，否则应当理解的是，对沿给定方向或沿给定方向延伸的部件的特定特征的讨论等并不意味着，特征或部件在此方向上遵循直线或轴，或者仅沿此方向或在此类平面上延伸而没有其他方向分量或偏差，除非另外指明。

本发明的去皮方法和装置可容易地被配置成提供处于适合于特定应用的形式的产品。例如，长茎秆生物质(诸如大麻)可通过去皮器装置加工以提供一种产品，该产品在一个极端处具有细锯屑的稠度，或者在另一个极端处具有包括所期望长度的长纤维股。

初步阶段

作为初始步骤，将长的茎秆生物质饲料切割成所期望的韧皮纤维(茎秆)长度。可对切割的茎秆进行分选，使得将直径相似的茎秆被进料至去皮器装置中，以确保最佳的切割准确度和产品产量。优选地，使用多个去皮机，每个去皮机加工预定长度和直径的茎秆。

图1是示出了根据本发明的去皮器的一个实施例的平面图。

将长的茎秆生物质通过漏斗槽(1)重力进料至去皮器中，该漏斗槽(1)将生物质进料的茎秆置于纵向对准中，使得茎秆“针滴(pin drop)”。

生物质的长茎秆落入一对定尺轮(2)之间的夹持区域(3)中，该定尺轮(2)将生物质饲料茎秆夹持并挤压至一致的预定直径。定尺轮(2)的旋转方向由弯曲箭头指示。定尺轮(2)的旋转以一定速度推动确定尺寸的生物质饲料穿过切割头(4)，该切割头(4)附接至去皮器的内框架(17)。

切割头(4)将生物质饲料茎秆纵向切割，通常切割成两个半茎秆。每个半部的两个半部沿切割头(4)的两侧向下行进，由内通道(7)和第一导向轮(6)引导。第一导向轮(6)的旋转方向由弯曲箭头指示。因此，该生物质饲料被引导至第一去皮阶段中。生物质饲料以“镜像”方式沿去皮器的每一侧继续。

去皮的第一阶段

第一个去皮阶段去除碎片或木质内部。然后将生物质饲料被送入传送轮(11)与相邻的切割轮(10)之间的间隙中。图3以平面图描绘了传送轮(11)和相邻的切割轮(10)，示出了穿过该间隙的生物质饲料。图4和图5分别示出了切割轮(10)和传送轮(11)的透视图。

切割轮(10)和传送轮(11)的旋转方向由弯曲箭头表示。传送轮(11)旋转得比切割轮(10)慢，因此夹住生物质饲料茎秆的外皮层。在生物质饲料茎秆下侧上切割轮(10)去除碎片。传送轮(11)和切割轮(10)之间的间隙的大小决定去除或保留在生物质饲料茎秆的外皮层上的碎片的比例。

已经去除的碎片是类似于锯屑的细碎颗粒物质，并且从出口管掉落至输送带(未示出)。该碎片可被存储或直接进料至下游工艺(以下讨论)。

去皮的第二阶段

来自去皮的第一阶段的生物质饲料(减去碎片的至少一部分)类似于长茎秆，并继续至去皮的第二阶段。该第二阶段的目标是稍后去除外表皮皮层。

生物质饲料被送入第二传送轮(13)与相邻的第二切割轮(12)之间的间隙中。传送轮(13)和第二切割轮(12)的旋转方向由弯曲箭头指示。第二切割轮(12)在与第一切割轮(10)相反的方向上旋转。类似地，第二传送轮(13)在与第一传送轮(11)相反的方向上旋转。去除的皮层看起来像锯屑，并且通过水或空气的加压流从旋转的第二切割轮(12)提取。皮层从出口管掉落至输送带(未示出)。皮层可被存储，或直接进料至下游工艺(如下所述)。

这种加工过程所产生的是韧皮，该韧皮看起来像长纤维带。该韧皮产品沿出口管被推动。

在优选实施例中，该去皮器的外壳(15)被设计成鸥翼构造(Gull wingconfiguration)，该鸥翼构造装配在传送轮和切割轮上，在顶部处具有中心枢转销(16)。壳体(15)可围绕枢轴销(16)旋转或枢转，以提供通向去皮器内部的入口，用于新的生物质加工的维护、安全检查和配置改变，诸如切割头(4)的改变。切割头(4)、切割轮(10、12)以及传送轮(11、13)附接至去皮器的内部框架(17)，该内部框架(17)容纳用于使轮旋转的马达，并且赋予单元稳定性。所有移动零件(诸如切割刀(4)和传送轮(11，13))可去除地附接至该框架。在优选实施例中，切割刀(4)和传送轮(11，13)“夹紧”至内部框架(17)，以便容易地去除、以便进行维修和构型改变。

传感器

图2示出了位于本发明的去皮器装置中用于监测原料和产品加工的不同IoT传感器的位置。

在图2中指示的传感器以及其通常测量的参数列出如下：

第一传感器(21a，21b)-这些传感器测量流量和生物质尺寸，诸如生物质茎秆在其进入该装置的槽(1)时的直径；

第二传感器(22a，22b)-这些传感器测量生物质茎秆的流动和夹持区域(3)中定尺轮(2a，2b)之间的间隙的宽度。基于传感器(21a，21b)的测量，相对于生物质的尺寸自动调节间隙的宽度；

第三传感器(23a，23b，23c)-这些传感器测量切割头(4)的尖端相对于两个相邻定尺轮(2a，2b)的中心点的高度和位置。这确保生物质茎秆正好撞击切割头并被分成基本上对称的两个半部；

第四传感器(24a，24b)-这些传感器测量定尺轮(2a，2b)的旋转速度。基于来自这些传感器的测量调整生物质茎秆的进料速率；

第五传感器(25a、25b)-这些传感器测量使生物质朝向切割轮(10a、10b)移动的第一导向轮(6a、6b)的旋转速度；

第六传感器(26a，26b)-这些传感器测量传送轮(11a，11b)的旋转速度，以确保将生物质邻近第一切割轮(10a，10b)保持足够长的时间以产生第一产品，同时确保生物质仍然保持移动通过机器；

第七传感器(27a、27b)-这些传感器测量第一切割轮(10a、10b)的旋转速度，并测定是否去除期望量的皮层的阻力程度。传送轮(11a，11b)比其各自的第一切割轮(10a，10b)旋转更慢，因此夹住生物质饲料茎秆的外皮层，进而使用来自传感器的数据来调节相对速度。这些测量还提供数据以指示第一切割轮(10a、10b)何时需要改变。

第八传感器(28a，28b)-这些传感器测量包括从切割轮(10a，10b)生成的碎片的第一产品的流量。这些传感器(28a，28b)还可测量被施加以推动该生物质产品通过该机器的水或空气的压力或体积；

第九传感器(29a，29b)-这些传感器测量第二传送轮(13a，13b)的旋转速度，以确保生物质邻近第二切割轮(12a，12b)保持足够长的时间以产生包括皮层的第二产品；

第十传感器(30a、30b)-这些传感器测量第二切割轮(12a、12b)的旋转速度，并测定是否去除期望量的皮层的阻力程度。这些测量还提供数据以指示何时需要改变切割轮(12a、12b)；

第十一传感器(31a，31b)-这些传感器测量从第一切割轮(10a，10b)朝向第二切割轮(12a，12b)的生物质流的速率。基于由这些传感器测量的数据，调节第二切割轮(12a、12b)和第二传送轮(13a、13b)之间的间隙以实现作为第二产品的生物质的所期望去除。由这些传感器测量的流量数据还指示该导管中的生物质堵塞的任何发生率；

第十二传感器(32a、32b)-这些传感器测量使生物质朝向第二切割轮(12、12b)移动的第二导向轮(8a、8b)的旋转速度；

第十三传感器(33a、33b)-当第一产品从第一切割轮(10a、10b)去除并从出口管朝向输送带掉落时，这些传感器测量第一产品的流量；

第十四传感器(34)-该传感器测量输送机(或用于从机器去除第一产品的任何其他装置)的速度。传感器还测量送至输送机上的第一产品的重量。该数据用于管理和优化第二阶段的加工速率；

第十五传感器(35a，35b)-这些传感器测量第二阶段中生物质的流速。来自这些传感器的数据用于调节第二切割轮(12a、12b)和第二传送轮(13a、13b)之间的间隙以实现第二产品的所期望去除速率。由传感器测量的流量数据还指示生物质堵塞的任何发生率。

第十六传感器(36a、36b)-这些传感器测量第二产品的流速和重量。传感器还测量空气或水的体积和压力，施加空气或水以帮助第二产品流通过导管。

第十七传感器(37a，37b)-这些传感器测量第三产品的流速和重量。传感器还测量空气或水的体积和压力，施加空气或水来帮助第二产品流通过导管。

这些传感器将所捕获的信息传送至预加载有过程控制程序的服务器中的数据库。可选地，所捕获的信息可在使用程序的“实时”过程优化期间用作数据参考点。以这种方式，服务器可实时优化机器可读的过程控制程序以确保最大的生产率和最小的浪费。

来自传感器的信息可通过安全网络传递至专用实时信息系统(RIMS)。RIMS包括服务器、数据库和用户界面，所捕获的信息在其中处理，并且专有效率数字算法计算已经发送至CPU的处理程序的预定义设定的最佳指令集调整。

具体地，过程控制程序可控制图1中所示的轮的旋转速率和切割头(4)的高度。例如，为了最大化生物质饲料流，可调节定尺轮(2)和第一导向轮(6)的转速。这允许控制材料流过去皮器装置的速率，以及递送具有所期望切割和尺寸的产品。

该工艺控制程序可确保产品流的体积和速率被优化用于直接进料至任何下游工艺。

切割头

切割头(4)通过快速释放机构附接至去皮器的内框架(17)上，该快速释放机构允许快速更换切割头而没有去皮器装置的操作的过度延迟。切割头(4)附接在框架的金字塔形区段的顶点处。

通常，切割头附接至驱动切割头旋转的主轴。可替代地，切割头的旋转由邻近的传送轮驱动，该传送轮同时旋转以推动生物质穿过切割头。

在优选的实施例中，该锭子包括轴，该轴具有位于该轴的外侧上的快速释放机构，使得该切割头可快速旋转、切换或更换。快速释放机构可以是例如在与切割头的行进方向相反的回转螺纹上的弹簧扣或锁定螺母。

切割头的尺寸由正在加工的生物质的体积确定。因此，可调节切割头的尺寸或角度以允许生物质的较少茎秆并排通过切割头。对相邻的传送轮的尺寸和位置进行相应的调整。

下游工艺

长茎秆生物质的碎片、皮层和纤维(韧皮)产品可存储供以后使用或立即供料至下游工艺以产生其他产品。

通常，韧皮可用于以任何方便的规模加工成纺织品。

锯屑状碎片可以是用于下游工艺的原料，以提取产品，例如糖、纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、油和其他有价值的产品。

锯屑状皮层可以是用于提取产品如纤维素、半纤维素、多酚和木质素的方法的原料。这些产品可进一步加工以生产生物燃料、生物柴油、生物航空气体、乙醇和其他可再生能源、药物/营养制品以及生物肥料如生物炭。

其他有用的产品包括牛饲料、建筑材料(诸如铁镍铁矿、石墨烯和纳米纤维素)。

在特别优选的实施例中，本发明的产品被进料至下游工艺，诸如CCE，诸如通过使用CCE装置。在图7中描绘了根据本发明的逆流扩散提取器。CCE装置在工业上通常被称为连续操作和无级接触装置，其中固相和液相逆流运行并因此分离。在引入CCE装置之前，通常将原料切割或切碎成所需尺寸的片。将从原料提取的液体再引入至装置中以提供液体逆流。

在优选的实施例中，本发明的方法的碎片或皮层产品被添加到酶/平衡罐中，以准备CCE。

碎片或皮层产品可被“湿”加工，即，水和与酶预混合的水可喷洒在材料上以帮助运输到CCE装置中。

在特别优选的实施例中，本发明的去皮器装置和方法提供适用于下游用作CCE装置的原料的产品以及在对应于Defugo GroupAustralia Pty Ltd的、澳大利亚临时专利申请号为20200904315的国际专利申请中所描述的相关方法，其公开内容通过引用并入本文。

最佳地，由与去皮器装置相关联的传感器所捕获的信息可用于如上所述的“实时”过程优化，以确保以最佳速率将最佳大小的乘积提供给CCE装置。这有助于最大化um生产率以及最小化浪费。

同样如上所述，来自去皮器装置的传感器的信息可经由安全网络传递至专用RIMS，该专用RIMS也用于CCE。图6描绘了合适系统的高级架构。RIMS由服务器、数据库和用户界面组成，在用户界面中处理从去皮器装置和CCE捕获的信息，并且专有效率数字算法计算已经发送至CPU的处理程序的预定义设置的最佳指令集调整。

本发明的去皮器装置和方法为几种高价值产品可提供具有最小或优选可忽略废物的可观的产量。这大大增加了每吨大麻的现金产量。更显著地，其使得能够加工大量的生物质，从而将大麻工业和其他类似工业转移到与其他纺织品材料(诸如棉)的直接竞争中。

这通常是重要的，但是更具体地，其对水是主要问题的许多国家是重要的。棉加工消耗大量的水，伴随对环境的损害。

许多长茎秆的生物质作物(诸如大麻)是快速生长的草，该草可容易地并入现有农业中。具体地，其可代替较慢生长的作物(像甘蔗)或提供旋转选项。

本发明的去皮器装置和方法通过使来自单一作物的多个收入流成为可能，创造了显著的经济机会。

将参照以下非限制性实施例进一步描述本发明：

实例1-甘蔗原料加工

在本实例中，该原料包括甘蔗。本实例说明了将甘蔗生物质分离成有价值的组分，如(i)蔗糖和(ii)生物燃料形式的生物能。

初加工

甘蔗被带到加工工厂。如果必要，在运输至接收箱之前，使坯料通过去屑单元以去除叶物质和松散有机物质，该叶物质和松散有机物质可经受进一步的加工。

如果必要的话，将甘蔗从去屑单元输送至洗涤站，在该洗涤站处，从甘蔗的外部洗涤污垢和其他不期望的物质。这保持了加工材料的质量。

如果甘蔗茎秆(坯料)形式的长茎秆生物质在甘蔗田中未被切割到所期望的长度，则其在加工工厂被切割成所期望的长度。

甘蔗去皮

在加工中，通常下一步骤是去皮，其将坯料分成三个组成部分，即；

-皮层(2wt％)，该皮层可用作提取曲辛的原料，以及提取其他生物活性物和蜡，

-碎片(80wt％)，该碎片可用作回收糖和膳食纤维组分的原料，以及

-韧皮(18wt％)，该韧皮可用作用于回收纤维素和木质素的原料以用于下游能源生成。

图1示出了适合于根据本发明使用的去皮器的一个实施例。虽然关于甘蔗坯料描述了去皮器的使用，但应当理解的是，去皮器更普遍地适合于与广泛的植物生物质一起使用，通常呈长茎秆植物的形式。

通过漏斗槽(1)将长的茎秆生物质重力进料至去皮器中，使得茎秆“针滴”进入一对定尺轮(2)之间的夹持区域(3)中。定尺轮(2)的旋转以一定速度推动确定尺寸的生物质饲料通过切割头(4)，该切割头(4)纵向切割生物质饲料茎秆。该两个半部沿切割头(4)的两侧向下行进、由内通道(7)和第一导向轮(6)引导。

去皮的第一阶段

去皮的第一阶段去除茎秆的碎片或木质内部。然后生物质饲料被送入传送轮(11)与相邻的切割轮(10)之间的间隙中，其中切割轮(10)去除生物质饲料茎秆下侧的碎片。

已经去除的碎片呈细碎的颗粒物质的形式，该颗粒物质类似于锯屑并且从出口管掉落至输送带(未示出)上。该碎片可被存储或直接进料至下游工艺(以下讨论)。

去皮的第二阶段

生物质饲料(减去碎片的至少一部分)被送入第二传送轮(13)和相邻的第二切割轮(12)之间的间隙中。去除的皮层看起来像锯屑并且通过水或空气的加压流从旋转的第二切割轮(12)提取。皮层从出口管掉落并掉落至输送带(未示出)上。皮层可存储或直接进料至下游工艺(如下所述)。

这种加工过程所产生的是韧皮，该韧皮沿出口管被推动。

从碎片提取糖

从去皮中生成的碎片可进料至CCE装置中，如在图7中所描绘的，其中使用热水作为扩散液提取糖。提取的糖浆具有10-11的白利糖度值，并且随后通过具有0.5mm筛网的振动筛以过滤出较大的固体。

微滤

使用0.1mm过滤器的微过滤去除提取物中的较小固体和细菌。提取的糖浆可被送至使用现有技术的糖蒸发器进行加工，并结晶以产生优质的种植(未精制的)糖。这种简单的方法具有以下优点：与常规方法不同，其不使用任何化学品或其他试剂来清洁或增白结晶糖。

如果期望从该糖溶液中进一步提取多酚和矿物质，则可利用以下步骤：超滤

超滤可用于从来自该微滤的渗余物溶液中去除多酚化合物以及大部分提取的矿物盐。这提供了可进一步精炼以制造其他产品的多酚和矿物质的浓缩物。来自这个阶段的过滤的提取物可通过蒸发进行浓缩，并作为糖浆留下或用于产生糖晶体。

离子交换

可任选地使用离子交换过程来进一步减少糖溶液中的任何颜色。离子交换装备(诸如树脂交换柱)是本领域公知的，并且可容易地包括在根据本发明的加工工厂中。深色的多酚化合物通过结合至聚合物交换树脂可选择性地被去除，以产生具有优异外观的更轻的产品。

蒸发器是本领域公知的另一装置，并且可容易地包括在加工工厂中。蒸发器产生条件，其中糖浆可通过水蒸发从糖浆结晶，通常至大于70白利糖度的水平。来自蒸发过程的水可被回收并用作饮料、饮料混合器或返回到CCE用于进一步的糖提取。

来自碎片的纤维

提取的纤维将离开CCE的顶部并且进入切割头如牌切割头中。该切割头上的量规可根据需要进行设定，诸如设定到所期望的纤维长度。

包括大约85％水分的收集提取的纤维可被泵送至平衡罐中，并且然后泵送至带式压榨机中，在该带式压机中，该纤维被压缩以将水分水平降低至大约70-75wt％。回收的水可返回至CCE装置。

压制的纤维可被进料至回转窑干燥器用于进一步干燥。一旦干燥至小于约8％的水分水平，纤维可被碾碎并装袋。在干燥过程中去除的水可被冷凝并返回至CCE，用于对工厂进行清洁，或者被部署用于其他用途，诸如农业或进一步加工，在此之后其可用于人或动物的消费。

皮层加工

皮层加工通常仅用来靶向植物表皮中特定产品的回收。如果仅需要糖回收，或糖和废热发电能，则不必从韧皮中去除皮层。皮层加工是昂贵的工艺，并且只有经济上可行的高价值产品用于回收，其中一些在以下段落中描述。

在CCE中使用乙醇溶剂进行提取

在被设计为防火花和防闪光的CCE单元中皮层可被提取。这是必要的，因为提取扩散液包括在水中稀释至18％的乙醇以提取表皮中不溶于水的生物活性物质。这包括皮层中的曲辛、多酚和脂质，其具有相当高的商业价值。通过1mm筛子筛选提取物以去除较大的固体。

蒸发器用于去除乙醇和水，以浓缩提取物中的生物活性化合物。通过蒸发去除的水和乙醇可被冷凝并用于其他目的。

碎片和皮层均适用于在从碎片提取糖和从皮层提取多酚后加工成能源。例如，碎片和皮层生物质可被加工成粒料，然后干燥至所需的含水量。如在图8中示出的处理步骤中示出的，回收的纤维可被加工成粒料、干燥并然后用于产生用于发电的气体。干燥的粒料的高温热解形成富含氢气和一氧化碳的合成气，然后过滤该合成气。生物炭和石墨烯是通过生物质的热解并被去除而产生的，并且可用于诸如土壤改良的目的。

韧皮&皮层能源加工

上述方法还可用于韧皮和皮层，或单独用于韧皮。该韧皮通常被切割成所期望的长度，并被加工成干燥的粒料以用于在图8中所示出的反应步骤中进行转化。如果需要进一步干燥生物质，则可在加工之前将其置于长期存储。

优选去除皮层以避免蜡的提取，蜡的提取可在该方法中导致不期望的副产品。因为蜡确实具有商业价值，所以如果需要去除它们，去被认为是废物流。

将生物质移动至平衡罐，其中添加酶以进一步“松散”纤维中的靶标。液体目标是用于产生生物乙醇的木质素和纤维素、用于热解以产生生物柴油的纤维、木醋、生物炭和热能。平衡罐使生物质进料至CCE装置中的速率稳定，在该CCE装置中纤维与木质素和纤维素材料分离。

液体

该液体流是纤维素、木质素和水的混合物。在使用任何方便的方式(诸如离心或膜过滤)将水与木质素和纤维素分离之前，该液体穿过粗过滤器以去除任何过期的酶。取决于乙醇是否是所期望的，混合流直接可被进料至工艺中，或者液体被分离成木质素和纤维素流，用于进一步精炼成乙醇/生物能。

实例2-大麻/洋麻加工

在本实例中，该原料包括高纤维产品，诸如大麻或洋麻。本实施例说明了将大麻或洋麻生物质分离为有价值的组分，诸如(i)生物燃料形式的能源，(ii)棉替代物以及(iii)用于人或动物消耗的基于植物的蛋白质。

初加工

将大麻茎秆带至加工工厂。如果茎秆在甘蔗田中未被切割成所期望的长度，其在加工工厂被切割成所期望的长度。

如果必要，在运输至接收箱之前，使茎秆通过去屑单元以去除叶物质和松散有机物质，该叶物质和松散有机物质并送入单独的工艺中，用于在动物饲料中重新使用第二阶段。

如果必要，将茎秆从去屑单元输送至洗涤站，在该洗涤站处，从茎秆的外部洗涤污垢和其他不期望的物质。这保持了加工材料的质量。

茎秆去皮

茎秆加速通过去皮器以将茎秆分成3个不同部分，即；

-2wt％的皮层(如果该皮层需要具有高纯度，则从该皮层中去除)并且用于生产能源或用于提取高端生物活性物质，

-60wt％-70wt％的碎片，该碎片包括短纤维、大部分木质素和低级纤维素，并且用于在大麻混凝土(hempcrete)中的粘合，并用于能源生产，以及

-30wt％-40wt％的韧皮，该韧皮具有大部分长纤维链，该韧皮为高纤维素、低木质素，并且主要用于纺织品和能源生产。

碎片加工

如果能源是来自该碎片的唯一所述期望的输出，则将所去除的材料移动至造粒单元，并且然后移动至干燥单元，在该干燥单元中水分将降低至14％。然后可将这些料粒用于能源生成，如图11所示。

可替代地，如果该碎片要进行提取，则在输送带上将其送至CCE装置，并使用热水或冷水作为扩散液来提取。该提取的液体可包括纤维素、木质素、淀粉、蛋白质以及糖。

这些提取物的二次加工可基于所期望的经济结果，诸如液体淀粉、蛋白质、糖和纤维素和木质素的能源转化。

纤维加工

上述提取的纤维可离开CCE的顶部并被进料至压带机以去除水分。提取的纤维为约85％的水分，进而可被压制以将水分含量降低至约70％-75％。回收的水可返回至CCE。

压制的纤维可被粒化并被送至用于进一步干燥。一旦干燥至14％水分的水分水平，纤维可被存储用于随后的能源转化。通过干燥去除的水可被冷凝并在CCE中重复使用、用于对工厂进行清洁、或者被部署用于其他用途(包括农业)。

皮层加工

只有当需要植物表皮中特定的高价值多酚产品时，才需要皮层加工，或者用于清洁该韧皮用于转化为纺织品时。如果能源回收是唯一的目标，那么不需要从韧皮去除皮层。这是昂贵的工艺，并且只有在回收高价值产品时才有价值。

在CCE中使用乙醇溶剂进行提取

该皮层是在CCE装置中被提取的，由于使用可燃的提取扩散液(诸如18％的乙醇水溶液)，该CCE装置被设计为防火花和防闪光的。乙醇用于提取皮层中不溶于水的生物活性物，诸如曲辛和其他具有相当高商业价值的脂质。在蒸发器中浓缩之前，通过1mm筛子筛选提取物。

蒸发器用于去除溶剂并浓缩提取物中的生物活性化合物。该溶剂可被回收并再使用。然后将浓缩物送至用于进一步提取相关生物活性物质。

将剩余的纤维压制并制粒并且干燥至14％的水分，用于存储。例如，其可在图8中所示出的能源转化过程中使用。

用于纺织品的韧皮加工：

不管皮层是否被去皮器去除，韧皮的处理与上述相同。该韧皮被切割成适合于CCE装置(该韧皮在该CCE装置中被加工)的长度，并且实现被加工纤维的期望长度。然后将切割的韧皮移动至含有酶的压载罐，以帮助松散纤维和使韧皮脱胶。酶的类型将由所需要提取的量和纤维链分解的最佳量来确定。当其通过CCE时，该纤维链松散并释放含有纤维素、木质素、糖以及淀粉的液体流。可将该提取物移动至次级分离过程和用于转化成能源的过程。

液体

液流是纤维素、木质素、淀粉和水的混合物。在使用任何方便的方式(诸如离心或膜过滤)将水与木质素和纤维素分离之前，使该液体穿过粗滤器以去除任何过期的酶。取决于是否期望乙醇的生成，混合流可被加工，或者液体可被分离成木质素和纤维素流，用于进一步精炼成乙醇/生物能。

一旦从CCE的端部去除，该纤维就准备好被干燥和加工成可替代的棉、纸、纸板或任何数目的基于纺织品的材料。

用于能源的韧皮加工

无论是否由去皮器从韧皮去除碎片，韧皮的加工与上述相同。将韧皮切成所期望的长度并干燥至14％的水分，用于存储并转化成能源。

用于能源转化的粒化生物质

该粒化生物质在系统(例如图8中所描绘的系统)中最佳地进料。该生物质可被转化成，例如：

·可再生燃料-诸如柴油、氧气、乙醇和氢气

·生物炭/石墨烯

·热解酸

·水

一般而言，粒化生物质可用于大多数类型的现有技术热解工艺中，具有不同程度的收率和产品质量。

液体向能源的转化

在生物质转化成能源之前，可提取(诸如通过使用CCE)或分离(诸如通过使用去皮)在生物质中的各种其他有价值的产品。本发明的方法的优点之一是其提供了生物质到能源的转化而不需要去除不期望的副产品或杂质来改进该生物质转化。这对于广泛的生物质原料是真实的，该原料包括甘蔗以及衍生自原料(诸如棕榈)的油。

实施例的讨论

这些实例示出了本发明的实施例，其中去皮器和/或逆流提取装置可用于从原料中分离产品。

具体参考实例1和实例2，本发明提供了一种用于加工原料的系统，包括以下步骤：

(i)使该原料通过去皮器以便将该原料分离成韧皮、碎片以及皮层；

(ii)在逆流提取器中进一步单独地加工该韧皮、碎片以及皮层中的至少一种，

其中，韧皮被压制、干燥和存储，

和/或

其中，将碎片和/或皮层压制、干燥并热解以产生焦油、木醋(热解酸)、氢气和生物炭中的一种或更多种。

在图9中更详细地描述了该系统，包括在逆流提取和去皮中间步骤。

虽然本发明已结合其具体实施例进行了描述，但应当理解的是，其能够进行进一步修改。本申请旨在覆盖总体上遵循本发明的原理的本发明的任何变化用途或改编，并且包括与本公开的此类偏离，这些偏离是在本发明所属领域的已知或惯常实践之内并且可以应用于以上阐述的基本特征。

因为在不偏离本发明的基本特征的精神的情况下，本发明可以以若干形式体现，所以应当理解的是，除非另有说明，否则上述实施例并不限制本发明，而是应当在如所附权利要求中限定的本发明的精神和范围内广泛地解释。所描述的实施例在所有方面都被视为仅是说明性的而非限制性的。

各种修改和等同布置旨在包括在本发明和所附权利要求的精神和范围内。因此，具体实施例应理解为说明可实施本发明的原理的许多方式。在以下权利要求中，装置加功能条款旨在覆盖执行限定功能的结构，并且不仅覆盖结构等同物，还覆盖等效结构。例如，虽然钉子和螺钉可能不是结构等效物，因为钉子采用圆柱形表面以将木制部件固定在一起，而螺钉采用螺旋表面以将木制部件固定在一起，但是在紧固木制部件的环境中，钉子和螺钉是等效结构。

应当注意的是，在本文中使用术语“服务器”、“安全服务器”或类似术语的情况下，描述可用于通信系统中的通信设备，除非上下文另有要求，并且不应被解释为将本发明限制于任何特定的通信设备类型。因此，通信设备可以包括但不限于网桥、路由器、网桥路由器(路由器)、交换机、节点或其他通信设备，其可以是或可以不是安全的。

还应当注意的是，当本文中使用流程图来展示本发明的各个方面时，不应被解释为将本发明限制于任何特定的逻辑流程或逻辑实现方式。所描述的逻辑可以分成不同的逻辑块(例如，程序、模块、函数或子例程)，而不改变总体结果或以其他方式偏离本发明的真实范围。通常，逻辑元件可添加、修改、省略、以不同次序执行或使用不同逻辑构造(例如，逻辑门、循环基元、条件逻辑和其他逻辑构造)来实施，而不改变总体结果或以其他方式脱离本发明的真实范围。

本发明的各个实施例可以以许多不同的形式体现，包括用于与处理器(例如，微处理器、微控制器、数字信号处理器、或通用计算机)一起使用的计算机程序逻辑，任何商业处理器可用于实施本发明的实施例，或者作为系统中的单个处理器、串行或并行处理器集合，这样，商用处理器的示例包括但不限于Merced^TM、Pentium^TM、Pentium 11^TM、Xeon^TM、Celeron^TM、Pentium Pro^TM、Efficeon^TM、Athlon^TM、AMD^TM等)、用于与可编程逻辑器件一起使用的可编程逻辑(例如，现场可编程门阵列(FPGA)或其他PLD)、分立组件、集成电路(例如，专用集成电路(ASIC))或包括其任何组合的任何其他装置。在本发明的示范性实施例中，用户和服务器之间的所有通信主要实现为一组计算机程序指令，该组计算机程序指令被转换成计算机可执行形式，存储在计算机可读介质中，并且在操作系统的控制下由微处理器执行。

实现本文所描述的功能的全部或部分的计算机程序逻辑可以以不同形式体现，包括源代码形式、计算机可执行形式和不同中间形式(例如，由汇编程序、编译器、链接器或定位器生成的形式)。源代码可包括用不同编程语言(例如，目标代码、汇编语言、或诸如Fortran、C、C++、JAVA、或HTML之类的高级语言)中的任一种语言实现的一系列计算机程序指令。此外，存在数百种可用于实现本发明的实施例的可用计算机语言，其中包括Ada；Algol；APL；awk；Basic；C；C++；Conol；Delphi；Eiffel；Eu隐斜视；Forth；Fortran；HTML；Icon；Java；Javascript；Lisp；Logo；Mathematica；MatLab；Miranda；Modula-2；Oberon；Pascal；Perl；PL/I；Prolog；Python；Rexx；SAS；Scheme；ed；Simula；Smalltalk；Snobol；SQL；VisualBasic；VisualC++；Linux和XML.)以便与不同操作系统或操作环境一起使用。源代码可以定义和使用不同数据结构和通信消息。源代码可以是计算机可执行形式(例如，经由解释器)，或者源代码可被转换(例如，经由翻译器、汇编器或编译器)成计算机可执行形式。

计算机程序可以以任何形式(例如，源代码形式、计算机可执行形式或中间形式)永久地或暂时地固定在有形存储介质中，有形存储介质诸如半导体存储器设备(例如，RAM、ROM、PROM、EEPROM或闪存可编程RAM)、磁存储器设备(例如，磁盘或固定磁盘)、光存储器设备(例如，CD-ROM或DVD-ROM)、PC卡(例如，PCMCIA卡)或其他存储器设备。计算机程序可以以任何形式固定在使用各种通信技术中的任一种传输到计算机的信号中，包括但不限于模拟技术、数字技术、光学技术、无线技术(例如，蓝牙)、联网技术、以及联网间技术。计算机程序可以以任何形式分布为具有伴随的印刷或电子文档(例如，收缩包装软件)的可去除存储介质、预加载有计算机系统(例如，在系统ROM或固定盘上)、或通过通信系统(例如，互联网或万维网)从服务器或电子公告板分布。

实现本文所描述的功能的全部或部分的硬件逻辑(包括用于与可编程逻辑器件一起使用的可编程逻辑)可以使用传统的手动方法来设计，或者可以使用不同工具(诸如计算机辅助设计(CAD)、硬件描述语言(例如，VHDL或AHDL)或PLD编程语言(例如，PALASM、ABEL或CUPL))以电子方式设计、捕获、仿真或文档记录。硬件逻辑还可以被结合到用于实现本发明的实施例的显示屏幕中，并且可以是分段显示屏幕、模拟显示屏幕、数字显示屏幕、CRT、LED屏幕、等离子体屏幕、液晶二极管屏幕等等。

可编程逻辑可永久地或暂时地固定在有形存储介质中，诸如，半导体存储器设备(例如，RAM、ROM、PROM、EEPROM或闪存可编程RAM)、磁存储器设备(例如，磁盘或固定磁盘)、光存储器设备(例如，CD-ROM或DVD-ROM)或其他存储器设备。可编程逻辑可被固定在使用各种通信技术中的任一种发送给计算机的信号中，包括但不限于模拟技术、数字技术、光学技术、无线技术(例如，蓝牙)、网络技术、以及网络互连技术。可编程逻辑可以分布为具有伴随的印刷或电子文档(例如，收缩包装软件)的可移动存储介质，预加载有计算机系统(例如，在系统ROM或固定盘上)，或通过通信系统(例如，互联网或万维网)从服务器或电子公告板分布。

当用于本说明书中时，“包括(comprises)/包括(comprising)”和“包括(includes)/包括(including)”用于指定所述特征、整数、步骤或组分的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、组分或其组的存在或添加。因此，除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求中，词语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”、“包括(including)”等应被解释为包括性意义(与排他性或穷尽性意义相反)；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。

当在本文中使用马库什组(Markush group)或其它分组时，该组的所有单个成员和组成员的可能的所有组合和子组合旨在单独地包括在本公开中。除非另外说明，否则本文所描述或示例的组分的每个组合可以用于实践本发明。

每当在本说明书中给出范围时，例如，温度范围、时间范围、或组成或浓度范围，所有中间范围和子范围、以及所有包括在所给出的范围中的单个值旨在被包括在本公开中。应当理解的是，在本文中的描述中包括的范围或子范围内的任何子范围或单个值可以从本文的权利要求中排除。

如本文所使用的，“包括(comprising)”与“包括(including)”、“含有”或“特征在于”同义，并且是包括性的或开放式的，并且不排除另外的、未列举的元素或方法步骤。如本文所使用的，“由…组成”排除未在权利要求要素中指定的任何要素、步骤或成分。如本文所使用的，“基本上由…组成”不排除实质上不影响权利要求的基本和新颖特征的材料或步骤。广义术语“包括”旨在涵盖较窄的“基本上由…组成”和甚至更窄的“由…组成”。因此，在本文对短语“包括一个或更多个权利要求元素”(例如，“包括A”)的任何叙述中，该短语旨在涵盖较窄的，例如，“基本上由A组成”和“由A组成”，因此，较宽的词语“包括”旨在于在本文的每个使用中提供“基本上由…组成”或“由…组成”的特定支持。本文中说明性描述的本发明可适当地在不存在本文中未具体公开的任何元素、限制或限制的情况下实施。

本领域的普通技术人员将理解，可在本发明的实践中采用除了具体示例的那些之外的材料和方法，而无需借助于过度实验。任何此类材料和方法的所有本领域已知的功能等效物旨在被包括在本发明中。已经使用的术语和表达被用作描述的术语而非限制的术语，并且不存在这样的意图：在使用这样的术语和表达时，排除所示出和所描述的特征的任何等同物或其部分，但是认识到在要求保护的本发明的范围内各种修改是可能的。因此，应当理解的是，虽然本发明已经通过实例具体地公开，但是本领域技术人员可以采用优选实施例和可选的特征、在本文中公开的概念的修改和变化，并且这些修改和变化被认为在由所附权利要求限定的本发明的范围内。

本文所引用的每个参考文献通过引用以其全部内容结合本文。这些参考文献可提供材料来源、替代材料、方法的细节以及本发明的附加用途。

Claims

1.一种用于从包括碎片、皮层和韧皮的生物质获得有用产品的方法，所述方法包括以下步骤；

(i)确定所述生物质的长茎秆的尺寸，

(ii)纵向切割所述生物质的茎秆，

(iii)使用旋转切割构件从所述生物质中生成包括碎片的第一产品，(iv)使用旋转切割构件从所述生物质中生成包括皮层的第二产品，以及

(v)生成包括韧皮的第三产品。

2.一种去皮器装置，用于从包括碎片、皮层和韧皮的长茎秆生物质获得有用产品，所述装置包括：

-一对旋转定尺构件，所述旋转定尺构件被适配成当所述茎秆从所述一对旋转定尺构件之间通过时确定所述茎秆的尺寸，

-切割头，所述切割头用于纵向切割生物质的茎秆，

-第一旋转切割构件，所述第一旋转切割构件用于使用旋转切割构件从所述生物质中去除包括碎片的第一产品，

-第二旋转切割构件，所述第二旋转切割构件用于从所述生物质中去除包括皮层的第二产品，剩余的韧皮包括第三产品，以及

-用于所述第一产品、所述第二产品和所述第三产品中的每一个的单独的出口。

3.一种用于从包括碎片、皮层和韧皮的长茎秆生物质中获得有用产品的系统，当与根据权利要求2所述的去皮器装置一起使用时，所述系统包括根据权利要求1所述的方法。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，从所述去皮器装置所产生的碎片或皮层被压制、干燥并热解以生产焦油、木醋、生物柴油、乙醇、氢气和生物炭/石墨烯中的一种或更多种。

5.一种用于加工原料的系统，所述系统包括根据权利要求2所述的去皮器和逆流提取器，其中：

(i)所述原料通过去皮器并分离成韧皮、碎片和皮层；以及

(ii)所述韧皮、碎片和皮层中的至少一种用作逆流提取器的原料。

6.根据权利要求5所述的系统，还包括压机和干燥机，其中，来自所述去皮器或逆流提取器的皮层或碎片被压制和干燥。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，从所述逆流提取器中所产生的碎片或皮层被压制、干燥并热解以产生焦油、木醋、生物柴油、乙醇、氢气和生物炭/石墨烯中的一种或更多种。

8.一种用于从长茎秆生物质原料回收产品的系统，所述系统包括：

根据权利要求2所述的去皮器，所述去皮器可操作以根据程序执行多个原料去皮步骤，

设备，所述设备与所述去皮器通信并被配置用于所述原料加工步骤的过程控制，以及

多个传感器，所述多个传感器与所述去皮器相关联并被适配成用于将去皮器信息和原料信息传输至所述设备，

所述设备包括：

存储单元，所述存储单元用于存储原料去皮程序，所述原料去皮程序包括机器可读原料去皮程序指令列表，所述机器可读原料去皮程序指令列表用于原料去皮步骤的过程控制，其中所述机器可读原料去皮程序指令列表包括命令指令，每个所述命令指令将相应的原料去皮步骤分配给一组预定义控制命令当中的预定义控制命令，

电子仓库，所述电子仓库包括用于存储所述原料简档和原料信息的数据库，

处理器，所述处理器用于响应于来自所述数据库的去皮器信息和原料信息，执行所述机器可读原料去皮程序指令的实时调整，

其中，在顺序地执行所述指令列表中的所述机器可读原料去皮程序指令之前，所述去皮器信息和原料信息被输入到效率数字算法，所述效率数字算法用于计算对所述机器可读原料去皮指令的所述调整和过程控制命令的优化。

9.根据权利要求5所述的用于从长茎秆生物质原料回收产品的系统，

其中，所述系统还包括逆流提取器，所述逆流提取器接收来自所述去皮器的一个或更多个产品作为用于逆流提取器加工的逆流提取器原料，所述逆流提取器具有被适配成传输逆流提取器信息和逆流提取器原料信息的多个传感器，以及

其中，在顺序地执行所述机器可读原料去皮程序指令和所述逆流提取器处理所述指令列表中的指令之前，所述去皮器信息和逆流提取器信息作为输入被传输到效率数字算法，所述效率数字算法用于计算对所述机器可读原料去皮指令和所述逆流提取器加工的所述调整以及过程控制命令的优化。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述逆流提取器是逆流扩散提取器。

11.根据权利要求3、8或9所述的系统，其中，所述长茎秆生物质原料选自甘蔗、甜高粱、洋麻、亚麻、玉米和竹子。