JP2018532416A - 測定、制御、及び自動化を乾燥トウモロコシ粉砕エタノール製造プロセスに適用してエタノール及び副生成物の回収率を最大化する方法 - Google Patents

Abstract

装置は、シグナルプロセッサ又は信号処理モジュールを備え、シグナルプロセッサ又は信号処理モジュールは：エタノールの生成を含む乾燥トウモロコシ粉砕プロセスにおいて、遠心分離機からの流出流の１種類以上の成分の測定値に関する情報を含む伝達信号を受信し；前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスのリアルタイムフィードバック制御に関する情報を含む対応する伝達信号を、受信した前記伝達信号に基づいて決定するように構成される。前記シグナルプロセッサ又は信号処理モジュールは、前記対応する伝達信号を制御伝達信号として供給して前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの前記リアルタイムフィードバック制御を行なうように構成される。【選択図】図１

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１５年７月２０日出願の米国仮特許出願第６２／１９４，５３９号明細書（７１２−２．４２３／／ＣＣＳ−０１４７）の利益を主張するものであり、この米国仮特許出願は、参照により、この米国仮特許出願の内容全体が本明細書に援用される。

本発明は、乾燥トウモロコシ粉砕プロセスを制御する方法に関するものであり、更に詳細には、乾燥トウモロコシ粉砕エタノール製造プロセスを制御する方法に関するものである。

乾燥トウモロコシ粉砕プロセスは、北米における主要なエタノール製造方法である。動作状態では、乾燥トウモロコシ粉砕機は、エタノール、トウモロコシシロップ、及びトウモロコシ油をトウモロコシから発酵プロセス、蒸留プロセス、及び分離プロセスにより生成する。トウモロコシ発酵プロセスに続く蒸留段階の後、２種類の市場価値の高い／金銭的価値のある副生成物、トウモロコシ油及びトウモロコシシロップを、蒸留廃液副生成物を蒸発させて分離することにより製造する。蒸留廃液処理は、トウモロコシ油相及びトウモロコシシロップ相が分離される速度及び効率を高める乳化破壊化学によって促進される。分離プロセス能力は、トウモロコシ油流及びトウモロコシシロップ流の純度を重量測定法で測定することにより定期的にオフラインで監視される。乾燥トウモロコシ粉砕プロセスを使用してエタノールを生成すると、副生成物の生成により、利益を生む生産操業と利益を生まない生産操業との間に差がついてしまう。

多くの測定値が、乾燥トウモロコシ粉砕プロセスにおいて、副生成物生成の有効性を調査するために利用される。例えば、サイクロン分離器の排液中の油含有量は、１日に１回又は２回調査することができる。しかしながら、調査の結果には数時間を要し、これは、プロセスを制御するためのリアルタイムフィードバックとはならない。また、乾式粉砕プロセスに適用される場合に、プロセスを制御し易くし、最適化し易くすることができる多くの更に別の測定値がある。この技術分野で知られている測定プロセスは手動で行なわれ、自動プロセスの一部として行なわれていない。

これに鑑みて、この工業分野では、エタノールの生成を含む乾燥トウモロコシ粉砕プロセスを制御するより良好な方法が必要である。

要約すると、本発明は、インライン「リアルタイム」測定値を乾燥トウモロコシ粉砕プロセスにおいて組み合わせて、速やかなフィードバックを乾燥トウモロコシ粉砕プロセスにおいて行なって、エタノールの生成、及びＣＯ_２及びトウモロコシ油を含む副生成物の生成を最適化する。本発明は、例えばエタノール発酵、蒸留、蒸留廃液からのトウモロコシ油及びトウモロコシシロップの分離を自動化することを特徴とするエタノール発酵、蒸留、及び市場価値の高い副生成物生成（トウモロコシ油及びトウモロコシシロップ）の効率を高める方法を提供する。

一例として、新規の独創的な方法は、例えばエタノールの生成を含む乾燥トウモロコシ粉砕プロセスのリアルタイムフィードバック制御を行なう方法及び／又は装置を含むことができ、もしくは方法及び／又は装置の形態を採ることができる。

本発明の幾つかの実施形態によれば、装置は、少なくとも１つのシグナルプロセッサ又は信号処理モジュールを特徴とし、少なくとも１つのシグナルプロセッサ又は信号処理モジュールは、少なくとも：
遠心分離機からの流出流の１種類以上の成分の測定値に関する情報を含む伝達信号（signaling）を、エタノールの生成を含む乾燥トウモロコシ粉砕プロセスにおいて受信し、
前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスのリアルタイムフィードバック制御に関する情報を含む対応する伝達信号を、受信した前記伝達信号に基づいて決定する、
ように構成されている。

前記装置は、以下の更に別の特徴のうち１つ以上の特徴を含むことができる。

前記シグナルプロセッサ又は処理モジュールは、前記対応する伝達信号を、例えば制御伝達信号として供給して前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの前記リアルタイムフィードバック制御を行なうように構成することができる。

前記流出流の１種類以上の成分は、以下のグループ：トウモロコシ油、トウモロコシシロップ、１種類以上のタンパク質、及び残余酵母固形物から選択することができる。

前記流出流の１種類以上の成分の測定値は、以下のグループ：脂肪含有量を含む、前記流出流中のトウモロコシ油の純度、炭水化物含有量を含む、前記流出流中のシロップの純度、動物性食物に有用なタンパク質を含む、前記流出流中のタンパク質の量、前記流出流中の水の量、及び前記流出流中の残余酵母固形物の量から選択することができる。

前記流出流の１種類以上の成分の測定値は、前記流出流の光学的調査（optical interrogation）に基づいてもよい。

前記流出流の光学的調査は、前記流出流に関連して供給され及び／又は感知される光伝達信号を処理することを含むことができる。

前記流出流の光学的調査は、近赤外分光法を使用して前記流出流を光学的に調査することを含むことができる。

前記流出流の光学的調査は、ラマン光散乱技術を使用して前記流出流を光学的に調査することを含むことができる。

前記装置は光学的測定／調査装置を含むことができ、前記光学的測定／調査装置は、光学的調査伝達信号を供給し、前記流出流の１種類以上の成分に関する情報を含む感知された光学的調査伝達信号を受信し、前記伝達信号を、例えば前記シグナルプロセッサ又は処理モジュールに供給するように構成されている。前記光学的測定／調査装置は、光プローブ又は他の適切な光検出装置を含むことができる。

前記流出流の１種類以上の成分の測定値は、前記流出流の化学的調査（chemical interrogation）に基づいてもよい。

前記流出流の化学的調査は、前記流出流のサンプル／一部を、前記流出流のサンプル／一部の化学物質含有量を測定することによって処理することを含むことができる。

前記装置は化学的測定装置を含むことができ、前記化学的測定装置は、前記流出流の１種類以上の成分を含有する前記流出流のサンプル／一部を収容（receive）し、前記サンプル／一部を処理し、前記流出流の１種類以上の成分に関する化学的調査情報を含む伝達信号を、例えば前記シグナルプロセッサ又は処理モジュールに供給するように構成される。

前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの前記リアルタイムフィードバック制御は、遠心分離機、発酵プロセスのような後の方のプロセス、又はその両方を制御するために制御信号を用いる位置を含めて、制御信号を供給して乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの１つ以上のパラメータを調整することを含むことができる。

前記１つ以上のパラメータは以下の組み合わせ：前記遠心分離機に注入される解乳化剤の量、又はタイミング、もしくは位置に対する調整を含む、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの１つ以上の補助プロセスに対する化学的パラメータ調整；又は、前記遠心分離機の操作レバー又は処理量レバーの調整を含む、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの１つ以上の構成要素に対するレバー操作パラメータ調整；又は、前記遠心分離機の処理量の調整を含む、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの１つ以上の構成要素に対する処理量パラメータ調整；又は、前記遠心分離機のフローパラメータの調整を含む、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの前記１つ以上の構成要素に対するフローパラメータ調整；又は、前記遠心分離機のサイクル時間の変更を含む、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの前記１つ以上の構成要素に対するサイクル時間パラメータ調整；又は、前記遠心分離機のバックフラッシュサイクルの設定を含む、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの前記１つ以上の構成要素に対するバックフラッシュパラメータ調整；又は、前記遠心分離機の前記流出流の一部を前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの別の構成要素に転送することを含む、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの前記１つ以上の構成要素に対する転送パラメータ調整、を含むことができる。

前記遠心分離機は、シロップ／油を含有する流入流を収容し、トウモロコシ油及び軽量の低密度固形物を有する前記１種類以上の成分を含有する副生成物流を供給するように構成することができる。

前記遠心分離機は、前記流入流を収容し、トウモロコシシロップ及び高密度固形物を有する前記１種類以上の成分を含有する第２副生成物流を供給するように構成することができる。

前記ラマン光散乱技術は、前記流出流中の感知された（sensed）光散乱伝達信号を、光散乱データベースに格納されている特徴的光散乱伝達信号と比較すること、及び前記流出流中のトウモロコシ油の純度を前記比較に基づいて判断することを含むことができる。

前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの前記リアルタイムフィードバック制御は、所望のトウモロコシ油収量を検出すること、及び前記制御信号を供給して、前記流出流のトウモロコシ油の一部を前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの蒸留プロセスに転送して乾燥蒸留穀粒（ＤＤＧ（dried distillers grain））を製粉し、前記乾燥蒸留穀粒を動物飼料に配合して前記飼料の脂肪含有量を増加させることを含むことができる。

前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの前記リアルタイムフィードバック制御は、前記遠心分離機から供給されるトウモロコシ油及びトウモロコシシロップの分配（split）を制御すること、及び前記トウモロコシ油又は前記トウモロコシシロップのいずれを前記遠心分離機に戻る方向に給送して更に精製するかどうかを、又は前記トウモロコシ油を要求（claim）するかどうかを、もしくは前記トウモロコシ油の所定部分を前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの後の方のプロセスに給送するかどうかを判断することを含むことができる。

幾つかの他の実施形態によれば、本発明は、シグナルプロセッサ又は信号処理モジュールで、遠心分離機からの流出流の１種類以上の成分の測定値に関する情報を含む伝達信号を、エタノールの生成を含む乾燥トウモロコシ粉砕プロセスにおいて受信するステップ；及び、前記シグナルプロセッサ又は信号処理モジュールで、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスのリアルタイムフィードバック制御に関する情報を含む対応する伝達信号を、受信した前記伝達信号に基づいて決定するステップを特徴とする方法の形態を採ることができる。

前記シグナルプロセッサ又は信号処理モジュールは、シグナルプロセッサ及びコンピュータプログラムコードを含む少なくとも１つのメモリの形態を採ることができ、前記シグナルプロセッサ及び少なくとも１つのメモリは、前記装置に指示して本発明の機能を実行することにより、例えば受信した伝達信号に応答し、対応する伝達信号を、受信した前記伝達信号に基づいて決定するように構成される。

幾つかの他の実施形態によれば、本発明は装置の形態を採ることができ、前記装置は、本明細書に記載される態様による遠心分離機からの流出流の１種類以上の成分の測定値に関する情報を含む伝達信号を、エタノールの生成を含む乾燥トウモロコシ粉砕プロセスにおいて受信する手段と；前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスのリアルタイムフィードバック制御に関する情報を含む対応する伝達信号を、受信した前記伝達信号に基づいて決定する手段と、を備える。

本発明の幾つかの他の実施形態によれば、前記装置は更に、前に説明した方法のステップを実行するコンピュータ実行可能構成要素を有するコンピュータ可読記憶媒体の形態を採ることができる。コンピュータ可読記憶媒体は更に、上に記載される特徴のうち１つ以上の特徴を含むことができる。

実際、本発明は、発酵、蒸留、及び分離の効率を、リアルタイムの自動化により高めることを目的としている。動作状態では、本発明は、制御目標を与えて工程変数を前処理するリアルタイムオンライン分離処理有効性データを生成する。これらのリアルタイムオンライン分離処理有効性データは、これらには限定されないが、酵母の散布、発酵温度、及び滞留時間、遠心分離機の回転速度、及び遠心分離機のメンテナンス手順、解乳化剤の散布方法及び注入量、及び最終製品品質の分類を含む。全体として、本発明は、エタノールの生成を含む乾燥トウモロコシ粉砕プロセスを制御するより良好な方法を提供する。

図面は、必ずしも寸法通りには描かれていない図１〜図７を含み、以下の通りである：
例えば、本発明の幾つかの実施形態による信号処理機能を実行するシグナルプロセッサ又は信号処理モジュールを有する装置のブロック図を示している。 例えば、本発明の幾つかの実施形態の一部を形成することができるエタノールを生成するトウモロコシ粉砕プロセスの一部のブロック図である。 例えば、本発明の幾つかの実施形態の一部を形成することができるトウモロコシ粉砕プロセスの別の部分のブロック図である。 例えば、本発明の幾つかの実施形態による図３に示す分離ステップの一部を形成することができる遠心分離機の概略図である。 例えば、本発明の幾つかの実施形態による分離器／遠心分離機流入口データプロセスフロー図である。 例えば、本発明の幾つかの実施形態による分離器／遠心分離機流出口データプロセスフロー図である。 例えば、本発明の幾つかの実施形態による蒸発器流入口データプロセスフロー図である。 例えば、本発明の幾つかの実施形態によるビール貯槽（beer well）データプロセスフロー図である。

図１：基礎発明
一例として、図１は、装置１０を示しており、装置１０は、例えば本発明による信号処理機能を実行する少なくとも１つのシグナルプロセッサ又は信号処理モジュール１０ａを有する。動作状態では、少なくとも１つのシグナルプロセッサ又は信号処理モジュール１０ａは、少なくとも：
エタノールの生成を含む乾燥トウモロコシ粉砕プロセスにおいて、遠心分離装置からの流出流の１種類以上の成分の測定値に関する情報を含む伝達信号を受信し；
乾燥トウモロコシ粉砕プロセスのリアルタイムフィードバック制御に関する情報を含む対応する伝達信号を、受信した伝達信号に基づいて決定するように構成することができる。

一例として、流出流は、以下に記載される態様による図２〜図３に示す乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの一部を形成する遠心分離装置２０ｌ（図４）の流出流２０ｌ_２又は２０ｌ_３のいずれかを含むことができる。

少なくとも１つのシグナルプロセッサ又は信号処理モジュール１０ａは、例えば本明細書に記載される態様による対応する伝達信号を、例えば制御伝達信号として供給して乾燥トウモロコシ粉砕プロセスのリアルタイムフィードバック制御を行なうか、又は実施するように構成することができる。一例として、制御伝達信号により、本明細書に記載される態様による図２〜図７に示す乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの一部を形成する、乾燥トウモロコシ粉砕プロセスのリアルタイムフィードバック制御を行なうことができる。

シグナルプロセッサ又はプロセッサモジュール１０ａの機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせを使用して実行することができる。代表的なソフトウェア実現形態では、プロセッサモジュールは、例えば構成要素１０ｂを参照すれば分かるような、例えば図１に示す態様によるマイクロプロセッサ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、入力／出力デバイス、及びこれらの構成要素を接続する制御バス、データバス、及びアドレスバスを有する１つ以上のマイクロプロセッサ利用アーキテクチャを含むことができる。この技術分野の当業者であれば、このようなマイクロプロセッサ利用アーキテクチャをプログラムして、本明細書に記載されるこのような信号処理機能を、必要以上の実験を行なうことなく実施及び実行することができるであろう。本発明の範囲は、現時点で知られている、又は将来の後の時点で開発される任意のこのようなマイクロプロセッサ利用アーキテクチャもしくは技術を使用するいずれの特定の実現形態にも限定されるものではない、又は本発明による信号処理機能を実行するシグナルプロセッサをプログラミングするいずれの特定の方法にも限定されるものではない。

一例として、装置１０は更に、重要な発明部分を形成しない他のシグナルプロセッサ回路又は構成要素１０ｂを含むことができ、他のシグナルプロセッサ回路又は構成要素１０ｂは、例えば入力／出力モジュール、１つ以上のメモリモジュール、データ、アドレス、及び制御バスアーキテクチャなどを含む。動作状態では、少なくとも１つのシグナルプロセッサ又は信号処理モジュール１０ａは、本発明による適切なデータ伝達信号、アドレス伝達信号、及び制御伝達信号を他のシグナルプロセッサ回路又は構成要素１０ｂと連携して授受することにより、信号処理機能を実行することができる。一例として、伝達信号は、このような入力モジュールにより受信することができ、このようなデータバスに沿って供給してこのようなメモリモジュールに格納することにより、例えば少なくとも１つのシグナルプロセッサ又は信号処理モジュール１０ａが後の時点で処理することができる。このように後の時点で処理した後、任意のこのような決定から得られる処理後の伝達信号は、このようなメモリモジュールに格納することができ、このようなメモリモジュールからこのようなデータバスに沿ってこのような出力モジュールに供給することができ、次にこのような出力モジュールから対応する伝達信号として、例えば少なくとも１つのシグナルプロセッサ又は信号処理モジュール１０ａを介して供給することができる。

本発明の範囲は、現時点で知られている、又は将来の後の時点で開発される技術を使用するいずれの特定の実現形態にも限定されるものではない。本発明の範囲は、プロセッサ１０ａの機能を、スタンドアローンプロセッサ、シグナルプロセッサ、又はシグナルプロセッサモジュール、及び個別プロセッサ又はプロセッサモジュールとしてのみならず、これらの構成要素の所定の組み合わせとしても実行することを含むものとする。

一例として、この技術分野の当業者であれば、必要以上の実験を行なうことなく、特に本特許出願をこの技術分野で公知の技術と併せて読み取った後に、例えば適切な伝達信号処理機能を実行して、遠心分離装置２０ｌ（図４）の流出流２０ｌ_２又は２０ｌ_３の１種類以上の成分の測定値に関する情報を含む伝達信号を、例えば現時点で知られている、又は将来の後の時点で開発される信号処理方法を使用して受信する過程を認識及び理解できるであろう。本明細書に記載される態様によれば、伝達信号は、遠心分離装置２０ｌ（図４）の流出流２０ｌ_２又は２０ｌ_３を光学的又は化学的に調査することに関する情報を含む適切な伝達信号を含むことができる、又は適切な伝達信号の形態を採ることができ、適切な伝達信号は、流出流２０ｌ_２又は２０ｌ_３の１種類以上の成分の測定値に関する情報を含む。

別の例として、この技術分野の当業者であれば、必要以上の実験を行なうことなく、特に本特許出願をこの技術分野で公知の技術と併せて読み取った後に、例えば適切な伝達信号処理機能を実行して、１つ以上のこのような決定を、受信した伝達信号に基づいて、現時点で知られている、又は将来の後の時点で開発される信号処理方法を使用して行なう過程を認識及び理解できるであろう。本明細書に記載される態様によれば、信号処理決定は、図５Ａ、図５Ｂ、図６、及び／又は図７に示すステップのうち１つ以上のステップを実施することを含む、又は１つ以上のステップを実施する形態を採ることができる。

図２〜図７：乾燥トウモロコシ粉砕プロセスにおける測定、制御、及び自動化の例
一例として、図２〜図７に示す態様によれば、本発明は、測定、制御、及び自動化を乾燥トウモロコシ粉砕エタノール製造プロセスに適用して、エタノール及び副生成物の回収率を最大化することにより実現される。乾燥トウモロコシ粉砕エタノール製造プロセスは、本明細書において開示され、乾燥トウモロコシ粉砕プロセス、及び分離プロセスの測定、制御、及び自動化を含むことができ、測定、制御、及び自動化は、例えば以下の態様に従って行なわれる：

乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの概要：
図２及び図３は、２０（図２）及び３０（図３）として総称される乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの一部を形成するステップを示している。
１．穀粒収穫２０ａ−ステップ２０ａでは、トウモロコシを収穫して粉砕する。
２．トウモロコシ粉砕２０ｂ−ステップ２０ｂでは、トウモロコシを挽いて粉末（「粗びき粉（Meal）」）にする。
３．加熱調理及び液状化２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、及び２０ｆ−ステップ２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、及び２０ｆでは、乾燥粉砕トウモロコシを予め加熱調理して発酵させておく。例えば、粗びき粉を水と混合して「マッシュ（Ｍａｓｈ）」を生成し、澱粉をブドウ糖に転化する。アンモニアをｐＨ制御するために、酵母の栄養素として添加することができる。マッシュを加熱調理してバクテリアを減少させ、冷却して発酵槽に給送する。
４．エタノールを生成するための発酵（酵母の添加）：ステップ２０ｇでは、酵母を添加し、糖類をエタノール及びＣＯ_２に変換して、例えば第１副生成物を生成する。
ａ．第１副生成物：発酵中に生成されるＣＯ_２は、瓶に封じ込めるために使用される、ドライアイスなどに使用される。
ｂ．発酵トウモロコシ粉砕機に残された部分を、ステップ２０ｈ〜２０ｌで更に処理する。
５．蒸留２０ｈ：ステップ２０ｈでは、エタノールを分離して、第１主生成物を生成し、残された部分は蒸留廃液である。
ａ．第１主生成物：ステップ２０ｈでは、発酵プロセス中に生成されるエタノールを油状のシロップ（蒸留廃液）から蒸留プロセスで分離する。ステップ２０ｉ及び２０ｊでは、エタノールを処理し（例えば、分子篩を使用して）、変性させ、次に保存して／市場に輸送する。
ｂ．蒸留トウモロコシ粉砕機に残された部分は蒸留廃液（シロップ／油混合物）であり、蒸留廃液をステップ２０ｋ〜２０ｌで更に処理する。
６．蒸留廃液（シロップ／油混合物）をステップ２０ｋにおける蒸発処理、タンク貯留処理、濾過器処理を経て、ステップ２０ｌにおける分離器／遠心分離機で処理して構成成分を分離する。蒸発処理後、蒸留廃液は、約３％〜５％の範囲の油を含有する廃液である。
７．加工助剤（解乳化剤）を蒸発処理後の蒸留廃液に、分離器／遠心分離機処理２０ｌに供給される前に添加して、水／油分離を容易にする。分離器／遠心分離機にシロップ／油２０ｌ_１を蒸発器から流入させ、シロップ／油２０ｌ_１を分離器／遠心分離機処理２０ｌで処理して、第２副生成物の形態の第１流出流２０ｌ_２及び第３副生成物の形態の第２流出流２０ｌ_３を供給する。
ａ．第２副生成物：トウモロコシ油及び軽量の低密度固形物をシロップから分離して、第１流出流２０ｌ_２として供給し、第１流出流２０ｌ_２を使用して：
ｉ．バイオディーゼル
ｉｉ．飼料
ｉｉｉ．トウモロコシ油
を精製することができる。
ｂ．第３副生成物：溶解有機物（例えば、糖類）のような、より高い密度の固形物を含むトウモロコシシロップを分離して、第２流出流２０ｌ_３として供給し、第２流出流２０ｌ_３を使用して：
ｉ．飼料のための蒸留穀粒（湿潤又は乾燥）
を作ることができる。

流入流／流出流を調査する方法
一例として、流出流２０ｌ_２及び／又は２０ｌ_３のうちの１つ以上の流出流を調査して、流れ込む１つ以上の流出流の１種類以上の成分に関する情報を確認することができる。調査は、例えば流出流２０ｌ_２及び／又は２０ｌ_３のうちの１つ以上の流出流を流入させる配管／導管に関連して構成される図４に示す装置と同様の光学的調査装置２１ａ及び／又は化学的調査装置２１ｂを使用することによる光学的調査及び／又は化学的調査を含むことができる、又は光学的調査及び／又は化学的調査の形態を採ることができる。（図４の直線／矢印は、流れ込む流出流２０ｌ_２及び／又は２０ｌ_３のうちの１つ以上の流出流を有する配管／導管を表わしていると理解される。）

別の例として、構成要素２１ａ、２１ｂのような光学的調査装置は、光学的調査伝達信号を供給する光プローブと、流出流２０ｌ_２及び／又は２０ｌ_３のような流出流を透過する、又は流出流により反射される感知された光学的調査伝達信号を受信して、流出流の１種類以上の成分に関する光学的調査情報を含む光学的調査伝達信号を供給する光センサと、を含むことができる、又は光プローブ及び光センサの形態を採ることができる。光学的調査方法は、近赤外分光法、ラマン散乱技術のみならず、現時点で知られている、又は将来の後の時点で開発される他の方式もしくは他の種類の光学的調査方法を使用することができる、又は他の方式もしくは他の種類の光学的調査方法の形態を採ることができる。

別の構成として、かつ別の例として、構成要素２１ａ、２１ｂのような化学的調査装置は、化学的調査サンプル光を受光する化学プローブと、化学的調査サンプル光を処理して、流出流の１種類以上の成分に関する化学的調査情報を含む化学的調査伝達信号を供給する化学センサと、を含むことができる、又は化学プローブ及び化学センサの形態を採ることができる。化学的調査方法は、本明細書に記載される１種類以上の成分の含有を判断する公知の化学的調査方法のみならず、将来の後の時点で開発されて、本明細書に記載される１種類以上の成分の含有を判断することができる他の方式もしくは他の種類の化学的調査方法の使用を含むことができる、又は他の方式もしくは他の種類の化学的調査方法の形態を採ることができる。

別の構成として、かつ更に別の例として、本発明の範囲は、本明細書に記載される１種類以上の成分の含有を判断し、かつ現時点で知られている、又は将来の後の時点で開発される他の方式もしくは他の種類の調査方法の使用を含むものとする。

一例として、構成要素２１ａ、２１ｂのような同様の調査装置は、例えば本明細書に記載される態様による分離器２０ｌに流入する流入流２０ｌ_１に関連して構成することができる、又は実装することができる。

図５Ａ及び図５Ｂ：分離プロセスの測定、制御、及び自動化
図５Ａは、例えば本発明の幾つかの実施形態によるステップ３０ａ〜３０ｊを含む３０で総称されるフローチャートを有する分離器／遠心分離機流入口データプロセスフロー図を示している。ステップは以下のステップを含むことができる：
データを、例えば構成要素２０ａ、２０ｂと同様であり、かつ蒸発器２０ｋから分離器２０ｌに流入するシロップ／油流入流２０ｌ_１に関連して構成される分離器２０ｌ（図４）の分離器流入口成分センサから受信するステップ３０ａ；
油質量流量が多いか、又は少ないかを判断するステップ３０ｂ；
油質量流量が多い場合、
水含有量が最適であるかどうかを判断するステップ３０ｃ；
水含有量が最適である場合に何の措置も採らない（すなわち、プロセス調整を行なわない）ステップ３０ｄ；
水含有量が最適ではない場合に蒸発器２０ｋに向かう流れを調整するステップ３０ｅ（必要に応じてステップ３０ｃを繰り返す）；
別の構成として、油質量流量が少ない場合、
水含有量が最適であるかどうかを判断するステップ３０ｆ；
水含有量が最適ではない場合に分離器２０ｌ内を流れる流量の処理量を、例えば制御伝達信号を送信して遠心分離機の流量又はバルブを調整することにより低下させるステップ３０ｇ；
水含有量が最適ではない場合に蒸発器２０ｋに向かう流れを、例えば制御伝達信号を送信して蒸発器流量又はバルブを調整することにより調整するステップ３０ｈ；
水含有量が最適である場合に分離器２０ｌ内を流れる流量の処理量を、例えば制御伝達信号を送信して遠心分離機の流量又はバルブを調整することにより増大させるステップ３０ｉ；及び
水含有量が最適である場合に発酵槽の承認センサループに追従するステップ３０ｊ。

フローチャート３０は更に、分離器内部を、例えば検出される伝達信号のみならず、日常メンテナンス手順の一部に基づいて洗浄して交換するステップ３２を含むことができる。

図５Ｂは、例えば本発明の幾つかの実施形態によるステップ４０ａ〜４０ｈを含む４０で総称されるフローチャートを有する分離器／遠心分離機流出口データプロセスフロー図を示している。ステップは以下のステップを含むことができる：
データを、例えば構成要素２０ａ、２０ｂを含むことができ、かつ分離器２０ｌから供給される、軽いトウモロコシ油及び低密度固形物の流出流２０ｌ_２又は重いトウモロコシシロップ及び高密度固形物の流出流２０ｌ_３に関連して構成される分離器２０ｌ（図４）の分離器流出口成分センサから受信するステップ４０ａ；
油含有量が多いか、又は少ないかを判断するステップ４０ｂ；
油含有量が多い場合、
解乳化剤を、例えば制御伝達信号を送信して解乳化剤流量バルブを調整することにより少なくするステップ４０ｃ；
分離器２０ｌ内を流れる流量の処理量を、例えば制御伝達信号を送信して遠心分離機の流量又はバルブを調整することにより増大させるステップ４０ｄ；
別の構成として、油含有量が少ない場合、
分離器２０ｌに供給される解乳化剤を増加させるステップ４０ｅ（及び、必要に応じてステップ４０ｂを繰り返す）；
分離器２０ｌ内を流れる流量の処理量を低下させるステップ４０ｆ；
分離器２０ｌの両端のデルタＰ（差圧）を調整するステップ４０ｇ；
分離器内部を洗浄して交換するステップ４０ｈ。

図５Ａ及び図５Ｂのステップのうちの１つ以上のステップは、図１に示すシグナルプロセッサ又は処理モジュール１０ａ及び回路／構成要素１０ｂにより全体として実施するか、又は部分的に実施することができ、例えば制御伝達信号を供給することができる。

図６：蒸発プロセスの測定、制御、及び自動化
図６は、例えば本発明の幾つかの実施形態によるステップ５０ａ〜５０ｈを含む５０で総称されるフローチャートを有する蒸発器流入口データプロセスフロー図を示している。ステップは以下のステップを含むことができる：
データを、例えば構成要素２０ａ、２０ｂと同様であり、かつ蒸発器２０ｋの流入流に関連して構成される蒸発器２０ｋ（図３）の蒸発器流入口成分センサから受信するステップ５０ａ；
油質量流量が多いか、又は少ないかを判断するステップ５０ｂ；
油質量流量が多い場合、
エタノール流出量が多いか、又は少ないかを判断するステップ５０ｃ；
質量流量が多い場合に、及びエタノール流出量が多くもなく、少なくもない場合に調整を行なうステップ５０ｄ（及び、必要に応じてステップ５０ｃを繰り返す）；
質量流量が多い場合に、及びエタノール流出量が多いか、又は少ない場合に調整を行なうステップ５０ｅ；
別の構成として、油質量流量が少ない場合、
エタノール流出量が多いか、又は少ないかを判断するステップ５０ｆ；
油質量流量が少ない場合に、及びエタノール流出量が多くもなく、少なくもない場合に調整を行なうステップ５０ｇ；
油質量流量が少ない場合に、及びエタノール流出量が多いか、又は少ない場合に調整を行なうステップ５０ｈ。

図６に示すステップのうち１つ以上のステップは、図１に示すシグナルプロセッサ又は処理モジュール１０ａ及び回路／構成要素１０ｂにより全体として実施するか、又は部分的に実施することができ、例えば制御伝達信号を供給することができる。

図７：ビール貯槽プロセスの測定、制御、及び自動化
図７は、例えば本発明の幾つかの実施形態によるステップ６０ａ〜６０ｇを含む６０で総称されるフローチャートを有するビール貯槽データプロセスフロー図を示している。工程は以下の工程を含むことができる：
データを、不図示のビール貯槽注出口成分センサから受信するステップ６０ａ；
エタノール収率が高いか、又は低いかを判断するステップ６０ｂ；
エタノール収率が高い場合、何の措置も講じないステップ６０ｃを実施し、
別の構成として、エタノール収率が低い場合、
ＣＯ_２流出量とＯ_２流入量の比を測定するステップ６０ｄ；
エタノール収率が少しでも低いのであれば、測定した比に対して、調整を行なわない場合も含め、調整を行なうステップ６０ｅ；及び
測定した比に関連して酵母を増殖させるか、又は変異処理するステップ６０ｆ。

図７に示すステップのうちの１つ以上のステップは、図１に示すシグナルプロセッサ又は処理モジュール１０ａ及び回路／構成要素１０ｂにより全体として実施するか、又は部分的に実施することができる。

プロセスの測定、制御、及び自動化の例
一例として、図５Ａ，図５Ｂ、図６、及び図７に記載される態様によれば、全プロセスの測定、制御、及び自動化では、以下の項目のうち１つ以上の項目を実施することができる：
１．油含有量の測定：
一例として、油含有量の測定では：
ａ．サイクロンに流入する−蒸発後の蒸留廃液中の−原料
ｂ．サイクロン２０ｌから流出する軽い油及び低密度固形物（図４）
ｃ．サイクロンから流出する重い脱脂シロップ及び高密度固形物
を含むことができる。
２．水含有量の測定：
一例として、水含有量の測定では：
ａ．サイクロンに流入する−蒸発後の蒸留廃液中の−原料
ｂ．サイクロン２０ｌから流出する軽い油及び低密度固形物
ｃ．サイクロンから流出する重い脱脂シロップ及び高密度固形物
を含むことができる。
３．固形物含有量の測定：
固形物含有量の測定では：
ａ．サイクロンに流入する−蒸発後の蒸留廃液中の−原料
ｂ．サイクロンから流出する軽い油及び低密度固形物
ｃ．サイクロンから流出する重い脱脂シロップ及び高密度固形物
を含むことができる。
４．糖含有量の測定：
一例として、糖含有量の測定では：
ａ．発酵槽への供給時
ｂ．発酵槽の排出時
を含むことができる。
５．アルコール含有量の測定：
一例として、アルコール含有量の測定では：
ａ．発酵工程の間
ｂ．発酵槽の排出時
を含むことができる。
６．空気（ＧＶＦ）含有量の測定：
一例として、空気（ＧＶＦ）含有量の測定では：
ａ．サイクロンに流入する−蒸発後の蒸留廃液中の−原料
ｂ．サイクロンから流出する軽い油及び低密度固形物
ｃ．サイクロンから流出する重い脱脂シロップ及び高密度固形物
を含むことができる。
ｄ．発酵プロセスの測定−ガス含有量を制御して排気を防止しＣＯ_２回収率を最大化する。
７．測定に基づいた制御：
一例として、測定に基づいた制御は、以下の調整のうち１つ以上の調整を含むことができる：
ａ．分離器の設置及び／又は洗浄スケジュールを、観察される性能に基づいて調整する。
ｂ．解乳化剤用化学薬品をプロセスに送り込む注入ポンプの速度を調整する−油純度が高くなると、解乳化剤注入量を減少させ、解乳化剤注入量を減少させると、油純度が高くなる。
ｃ．分離器に向かう処理液の給液量を調整する。
ｄ．発酵槽の設置及び／又は洗浄スケジュールを調整する。
ｅ．発酵槽に注入する消泡剤及び／又は脱気用化学添加物の注入量を調整してＣＯ_２発生量を制御する。
ｆ．酵母注入量を調整して、ＣＯ_２発生量を最適化する、及び／又は蒸留器に出力される測定糖度を低減させる。
ｇ．発酵工程における酵母添加量、酵素添加量、及び空気添加量を、工程間のアルコール含有量の測定値、及び最終段の発酵槽の排出時のアルコール含有量の測定値に基づいて調整する。
ｈ．空気注入量を、発酵工程に導入される前の酵母活性化段階（増殖段階）において調整する。

本明細書に記載される態様によれば、これらの測定値のうち１つ以上の測定値を使用して、分離プロセスのみならず、発酵プロセス／工程を含む、粉砕乾燥トウモロコシを処理するために使用される他のプロセス又は補助プロセスのいずれのプロセスも制御して自動化することができる。

本発明の範囲
本発明は、好ましい実施形態を参照して説明されているが、この技術分野の当業者であれば、本発明の範囲を逸脱しない限り、様々な変更を行なうことができ、均等物により本発明の構成要素を置き換えることができることを理解できるであろう。また、本発明の本質的な範囲を逸脱しない限り、多くの変更を行なって、特定の状況又は材料を本発明の教示に合わせることができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために想到される最良の形態として本明細書において開示される特定の実施形態に限定されるものではない。

Claims (26)

1. シグナルプロセッサ又は処理モジュールを備え、前記シグナルプロセッサ又は処理モジュールは、少なくとも：
   エタノールの生成を含む乾燥トウモロコシ粉砕プロセスにおいて、遠心分離機からの流出流の１種類以上の成分の測定値に関する情報を含む伝達信号を受信し、
   受信した前記伝達信号に基づいて、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスのリアルタイムフィードバック制御に関する情報を含む対応する伝達信号を決定する、
   ように構成されている、装置。
2. 前記シグナルプロセッサ又は処理モジュールは、前記対応する伝達信号を制御伝達信号として供給して、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスのリアルタイムフィードバック制御を行なうように構成されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記流出流の１種類以上の成分は、以下のグループ：
   トウモロコシ油、
   トウモロコシシロップ、
   １種類以上のタンパク質、及び
   残余酵母固形物、
   から選択される、請求項１に記載の装置。
4. 前記流出流の１種類以上の成分の測定値は、以下のグループ：
   脂肪含有量を含む、前記流出流中のトウモロコシ油の純度、
   炭水化物含有量を含む、前記流出流中のシロップの純度、
   動物性食物に有用なタンパク質を含む、前記流出流中のタンパク質の量、
   前記流出流中の水の量、及び
   前記流出流中の残余酵母固形物の量、
   から選択される、請求項１に記載の装置。
5. 前記流出流の１種類以上の成分の測定値は、前記流出流の光学的調査に基づくものである、請求項１に記載の装置。
6. 前記流出流の光学的調査は、前記流出流に関連して供給されそして感知される光伝達信号を処理することを含む、請求項５に記載の装置。
7. 前記流出流の光学的調査は、前記流出流を光学的に調査するために近赤外分光法を使用することを含む、請求項５に記載の装置。
8. 前記流出流の光学的調査は、前記流出流を光学的に調査するためにラマン光散乱技術を使用することを含む、請求項５に記載の装置。
9. 前記装置は光学的測定／調査装置を備え、前記光学的測定／調査装置は、光学的調査伝達信号を供給し、前記流出流の１種類以上の成分に関する情報を含む感知された光学的調査伝達信号を受信し、前記伝達信号を、前記光学的測定／調査装置が光プローブを備えている位置を含めて、供給するように構成されている、請求項１に記載の装置。
10. 前記流出流の１種類以上の成分の測定値は、前記流出流の化学的調査に基づくものである、請求項１に記載の装置。
11. 前記流出流の化学的調査は、前記流出流のサンプル／一部を、前記流出流の一部の化学物質含有量を測定することに基づいて処理することを含む、請求項１０に記載の装置。
12. 前記装置は化学的測定／調査装置を備え、前記化学的測定／調査装置は、前記流出流の１種類以上の成分を含有する前記流出流のサンプル／一部を収容し、前記サンプル／一部を処理し、前記流出流の１種類以上の成分に関する化学的調査情報を含む伝達信号を供給するように構成されている、請求項１１に記載の装置。
13. 前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの前記リアルタイムフィードバック制御は、前記遠心分離機、発酵プロセスのような後の方のプロセス、又はその両方を制御するために制御信号を用いる位置を含めて、制御信号を供給して前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの１つ以上のパラメータを調整することを含む、請求項１に記載の装置。
14. 前記１つ以上のパラメータは以下の組み合わせを含む、請求項１３に記載の装置：
    前記遠心分離機に注入される解乳化剤の量、又はタイミング、又は位置に対する調整を含む、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの１つ以上の補助プロセスに対する化学的パラメータ調整、又は
    前記遠心分離機の操作レバー又は処理量レバーの調整を含む、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの１つ以上の構成要素のレバーパラメータ調整、又は
    前記遠心分離機の処理量の調整を含む、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの１つ以上の構成要素の処理量パラメータ調整、又は
    前記遠心分離機のフローパラメータの調整を含む、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの１つ以上の構成要素におけるフローパラメータ調整、又は
    前記遠心分離機のサイクル時間の変更を含む、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの１つ以上の構成要素におけるサイクル時間パラメータ調整、又は
    前記遠心分離機のバックフラッシュサイクルの設定を含む、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの１つ以上の構成要素におけるバックフラッシュパラメータ調整、又は
    前記遠心分離機の流出流の一部を前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの別の構成要素に転送することを含む、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの１つ以上の構成要素における転送パラメータ調整。
15. 前記遠心分離機は、シロップ／油を含有する流入流を収容し、トウモロコシ油及び軽量の低密度固形物を有する１種類以上の成分を含有する副生成物流を供給するように構成されている、請求項１に記載の装置。
16. 前記遠心分離機は、前記流入流を収容し、トウモロコシシロップ及び高密度固形物を有する１種類以上の成分を含有する第２副生成物流を供給するように構成されている、請求項１５に記載の装置。
17. 前記ラマン光散乱技術は、前記流出流中の感知された光散乱伝達信号を、光散乱データベースに格納されている特徴的光散乱伝達信号と比較すること、及び前記比較に基づいて前記流出流中のトウモロコシ油の純度を決定することを含む、請求項８に記載の装置。
18. 前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスのリアルタイムフィードバック制御は、所望のトウモロコシ油収量を検出すること、及び、前記制御信号を供給して、動物飼料の脂肪含有量を増加させるために動物飼料に投入される乾燥蒸留穀粒（ＤＤＧ）を製造するために、前記流出流のトウモロコシ油の一部を前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの蒸留プロセスに転送することを含む、請求項１３に記載の装置。
19. 前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスのリアルタイムフィードバック制御は、前記遠心分離機から供給されるトウモロコシ油及びトウモロコシシロップの分配を制御すること、及び、前記トウモロコシ油又はトウモロコシシロップのいずれかを更に精製するために前記遠心分離機に戻る方向に給送するか、又は前記トウモロコシ油を要求するか、又は前記トウモロコシ油の一部分を前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスの後の方のプロセスに給送するかを判断すること、を含む、請求項１３に記載の装置。
20. エタノールの生成を含む乾燥トウモロコシ粉砕プロセスにおいて、シグナルプロセッサ又は処理モジュールで、遠心分離機からの流出流の１種類以上の成分の測定値に関する情報を含む伝達信号を受信し、
    受信した前記伝達信号に基づいて、前記シグナルプロセッサ又は処理モジュールで、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスのリアルタイムフィードバック制御に関する情報を含む対応する伝達信号を決定する、
    ことを含む方法。
21. 前記シグナルプロセッサ又は処理モジュールから、前記対応する伝達信号を制御伝達信号として供給して、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスのリアルタイムフィードバック制御を行なうことを更に含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記流出流の１種類以上の成分は、以下のグループ：
    トウモロコシ油、
    トウモロコシシロップ、
    １種類以上のタンパク質、及び
    残余酵母固形物、
    から選択される、請求項２０に記載の方法。
23. 前記流出流の１種類以上の成分の測定値は、以下のグループ：
    脂肪含有量を含む、前記流出流中のトウモロコシ油の純度、
    炭水化物含有量を含む、前記流出流中のシロップの純度、
    動物性食物に有用なタンパク質を含む、前記流出流中のタンパク質の量、
    前記流出流中の水の量、及び
    前記流出流中の残余酵母固形物の量、
    から選択される、請求項２０に記載の方法。
24. 前記流出流の１種類以上の成分の測定値は、前記流出流の光学的調査に基づくものである、請求項２０に記載の方法。
25. エタノールの生成を含む乾燥トウモロコシ粉砕プロセスにおいて、シグナルプロセッサ又は処理モジュールで、遠心分離機からの流出流の１種類以上の成分の測定値に関する情報を含む伝達信号を受信する手段と、
    受信した前記伝達信号に基づいて、前記シグナルプロセッサ又は処理モジュールで、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスのリアルタイムフィードバック制御に関する情報を含む対応する伝達信号を決定する手段と、
    を備える装置。
26. 前記対応する伝達信号を制御伝達信号として供給して、前記乾燥トウモロコシ粉砕プロセスのリアルタイムフィードバック制御を行なう手段を更に備える、請求項２５に記載の装置。