KR101381541B1 - 에탄올을 제조하기 위한 옥수수 입자의 가공 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

에탄올을 제조하기 위한 처리 방법 및 장치는 분리 단계를 가능한 한 최대로 줄여서 그리트, 과피 및 배아가 쉽게 떨어질 수 있도록 하면서 제조 구성을 간단화시킨다. 상기 방법은 옥수수 입자의 과피만이 수분에 의해 젖도록 옥수수 입자에 소정량의 수분을 첨하여 옥수수 입자를 템퍼링하는 단계, 옥수수 입자가 분쇄되지 않도록 그 형상을 유지하면서 젖은 과피를 제거하기 위한 디헐링 단계, 디헐링된 옥수수 입자를 부서진 조각으로 분쇄하는 단계, 옥수수 입자의 부서진 조각으로부터 그리트와 배아를 분리하는 단계, 및 옥수수 입자의 가루를 얻기 위해서 분리된 그리트를 밀링하는 단계를 포함한다.

Description

에탄올을 제조하기 위한 옥수수 입자의 가공 방법 및 그 장치{METHOD OF AND APPARATUS FOR PROCESSING CORN GRAINS FOR PRODUCTION OF ETHANOL}

본 발명은 에탄올을 제조하기 위한 옥수수 입자의 가공 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

종래에, 에탄올을 제조하기 위한 옥수수 입자의 가공 방법이 알려져 있다. 예컨대, US 2006/0035354 A1 과 WO 2006/081673 에 기재되어 있는 방법들이 알려져 있다.

US 2006/0035354 A1 에 기재된 발명은 (1) 옥수수 입자를 임팩트 밀러(impact miller)로 밀링하는 공정, (2) 밀링된 옥수수 입자를 겨로 구성된 제 1 스트림과 배아, 그리트(이하에서, 옥수수의 배젖으로 사용됨) 및 잔여 겨를 포함하는 제 2 스트림으로 분리하는 공정, (3) 배아, 그리트 및 겨로 구성된 제 2 스트림을 정제하는 제 1 정제 공정, (4) 체를 사용하여 배아, 그리트 및 겨를 1 차 정제함으로써 배아 및 그리트를 분리추출하는 제 1 분리 공정, (5) 제 1 분리 공정에서 추출되지 않은 배아, 그리트 및 겨로 구성된 중간 생성물을 정제하는 제 2 정제 공정, (6) 체를 사용하여 배아, 그리트 및 겨를 2 차 정제함으로써 배아 및 그리트를 분리추출하는 제 2 분리 공정을 포함한다.

이 공정에 의해, 밀링된 분획물의 최대 평균 입경을 유지하도록, 젖은 옥수수 입자는 임팩트-밀링되어 여러 조각으로 부서지게 되며, 그 결과 에탄올 추출 플랜트로 원료가 이동하기 전 단계에서 7% 이상이고 바람직하게는 10% 이상의 밀링된 배아가 옥수수 입자로부터 추출되고, 1% 이상이고 바람직하게는 2.5% 이상의 밀링된 겨가 옥수수 입자로부터 추출되도록, 밀링된 배아가 입경에 의해 선택된다. 즉, 상기 공정은 옥수수 입자로부터 그리트의 회수율을 향상시키고 에탄올 추출 플랜트에서 에탄올 제조 동안에 생성되는 불순물/잔여물(페이스트형 생성물)을 감소시켜서, 에탄올의 정제 정도를 종래의 공정보다 향상시킬 수 있다.

그러나, 상기에 설명된 방법에 있어서, 공정(1) 에서 단일 옥수수 입자는 여러 개의 작은 조각으로 되어서 배아 및 잔여 겨들은 압착된 그리트로 혼합된다. 따라서, 연료로서 밀링된 그리트만을 공급하기 위해서는, 그리트에서 배아 및 나머지 겨를 제거하기 위해서 (2)~ (6) 에 개시된 다수의 분리 공정이 필요하다. 이 다수의 분리 공정을 더함으로써, 제조 구성을 복잡하게 되고, 제조 장비 및 설비 비용이 증가함에 따라 제조 비용이 증가하게 되고, 다수의 분리 공정에 소비되는 전력 비용에 의해 운영 비용이 증가하게 된다.

또한, WO 2006/081673 A1 에 기재된 발명은 (a) 다량의 옥수수 입자의 템퍼링 단계, (b) 옥수수 입자의 분해 단계, (c) 분해된 옥수수 입자의 탈곡 단계, (d) 탈곡된 옥수수 입자를 임계값 크기 이상인 제 1 분획물과 임계값 크기 이하인 제 2 분획물로 분리하는 단계, (e) 제 2 분획물을 큰 그리트 분획물과 중간 그리트 분획물로 분리하는 단계, (f) 큰 그리트 분획물을 비중에 따라 큰 그리트와 큰 배아/과피/작은 그리트 혼합물로 분리하는 단계, (g) 중간 그리트 분획물을 비중에 따라 중간 그리트, 및 중간 배아/과피/작은 그리트 혼합물로 분리하는 단계 포함한다.

상기의 단계 (b) 에서, 옥수수의 단일 입자는 US 2006/0035354 A1 에 기재된 것보다 더 많은 다수의 조각, 예컨대 3 ~ 10 조각들로 부서진다. 즉, 각각의 옥수수 입자가 부서진 3 ~ 10 조각들은 흡인되고 큰 과피는 제거되며, 그 후에, 단계 (c) 에서, 남아있는 과피, 배아 및 겨는 분리 배출되어서 점성이 큰 그리트의 회수율을 향상시키는 것이 가능해진다. 이 공정은 에탄올 제조 및 건조 밀링 공정시에 수율을 향상시킬 수 있다는 이점을 갖는다.

그러나, 단일 옥수수 입자를 3 ~ 10 조각으로 간단히 분해하는 것은 다수의 조각에 과피가 여전히 남아있다는 것을 의미하기 때문에, (c) 에 기재된 단계 후에 과피, 배아 및 겨를 분리할 필요가 있고, 또한 그리트로부터 과피, 배아 및 남아있는 겨를 분리하기 위해서 (d) ~ (g) 에 기재된 다수의 분리 공정이 필요하다.

또한, 상기의 단계 (b) 에 기재된 바와 같이 과피를 제거하지 않고 옥수수 입자를 분해하는 경우에는, 과피가 그리트에 붙어있는 상태로 남아있고 배아 및 남아있는 과피가 비중 분리기에 의한 분리시에 공기 송풍(air-blowing) 및 진동에 영향을 주어서 그리트와 배아의 분리를 어렵게 만드는 경우를 종종 발생시킨다. 따라서, 고정밀로 그리트와 배아를 분리하기 위해서는 다수의 비중 분리기를 제공할 필요가 있다.

본 발명은 그리트, 과피 및 배아가 쉽게 떨어질 수 있도록 하면서 가능한 최대로 분리 공정의 수를 감소시켜서 제조 구성을 간단화시키는, 에탄올 제조를 위한 처리 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 옥수수 입자 처리 방법은: 옥수수 입자의 과피만이 수분에 의해 젖도록 옥수수 입자에 소정량의 수분을 첨하여 옥수수 입자를 템퍼링하는 단계, 옥수수 입자가 그 형상을 유지하면서 분쇄되지 않도록 젖은 과피를 제거하기 위한 디헐링 단계, 디헐링된 옥수수 입자를 부서진 조각으로 분쇄하는 단계; 옥수수 입자의 부서진 조각으로부터 그리트와 배아를 분리하는 단계, 및 옥수수 입자의 가루를 얻기 위해서 분리된 그리트를 밀링하는 단계를 포함한다.

비터형 임팩트 디헐러 또는 마찰형 디헐러가 디헐링 단계에서 사용되는 것이 바람직하다. 임팩트형 밀러가 밀링 단계에서 사용되는 것이 바람직하다.

분리 공정에서, 비중 분리기 또는 광학 분리기가 분리 단계에서 사용되는 것이 바람직하다.

흡인기 및 선별기를 사용하는 일차 정제 단계가 디헐링 단계와 분쇄 단계 사이에서 제공될 수 있고, 흡인기 및 선별기를 사용하는 이차 정제 단계가 분쇄 단계와 비중 분리 단계 사이에서 제공될 수 있다.

또한, 정제 단계와 분쇄 단계 사이에서 상기 디헐링된 옥수수 입자를 웨팅 및 템퍼링하는 단계가 제공될 수도 있다.

또한, 이산화 탄소가 디헐링된 옥수수 입자 안으로 스며들도록, 상기 일차 정제 단계와 상기 분쇄 단계 사이에서 가압 탱크에 디헐링된 옥수수 입자를 침지시키는 이산화탄소 처리 단계를 더 포함하고, 그 후에 디헐링된 옥수수 입자는 가압 탱크로부터 제거되어 잠시 동안 열처리된다.

본 발명의 옥수수 입자를 처리하기 위한 장치는: 옥수수 입자의 과피만이 수분에 의해 젖도록 옥수수 입자에 소정량의 수분을 첨가하여 옥수수 입자를 템퍼링하기 위한 템퍼링 장치;

옥수수 입자가 그 형상을 유지하면서 분쇄되지 않도록 젖은 과피를 제거하기 위해서 옥수수 입자를 디헐링하기 위한 디헐링 장치;

디헐링된 옥수수 입자를 부서진 조각으로 분쇄하기 위한 분쇄기;

옥수수 입자의 부서진 조각으로부터 그리트와 배아를 분리하기 위한 분리 장치; 및

분리된 그리트를 밀링하기 위한 밀링 장치를 포함하고,

상기 디헐링 장치는 측방향에 배치된 다공 실린더, 이 다공 실린더의 일단부에 제공된 입자 공급관, 상기 다공 실린더의 다른 단부에 제공된 입자 배출관, 이 다공 실린더 내부에 회전가능하게 배열된 회전축, 및 상기 회전축에 고정된 필러(peeler)를 포함한다. 디헐링 장치는 입자 공급관의 근처에서 다공 실린더의 일단부에서 회전축에 고정되어 있는, 옥수수 입자를 공급하기 위한 나사를 더 포함할 수 있다.

상기 디헐링 장치의 상기 필러는 상기 회전축의 축방향을 따라 상호 분리되 어 배열된 다수의 지지 부재 및 상기 회전축에 평행하게 배열된 비터 블레이드를 포함하며, 상기 각각의 지지부재는 상기 회전축에 고정되어 있는 기부 및 이 기부로부터 상기 다공 실린더쪽으로 반경방향으로 연장한 암부를 가지며, 상기 비터 블레이드는 상기 다수의 지지 부재의 상기 암부의 말단부에 장착되어 있다.

본 발명에 따라서, 예비 선별된 옥수수 입자들이 템퍼링 단계에서 템퍼링된 후에 디헐링 단계로 공급된다. 디헐링 단계에서, 옥수수 입자들은 산산이 분쇄되지만 그 형상을 유지하면서 디헐링된다. 이때, 과피의 약 98% 가 벗겨져서 제거되기 때문에, 템퍼링 후에 옥수수 입자가 부서지는 종래의 공정과 비교하여, 과피의 조각이 그리트와 혼합될 위험이 거의 없다. 디헐링 후에, 배아는 그리트에 부착되고, 이 상태에서 옥수수 입자는 다음의 분쇄 단계에 공급된다. 분쇄 단계에서, 그리트는 예컨대 4 ~ 8 의 여러 조각으로 분쇄되고, 동시에 붙어있는 모든 배아가 제거된다. 이때 배아는 탄성 상태이기 때문에, 배아가 작은 조각들로 분쇄되지 않고도 그리트로부터 쉽게 분리될 수 있다. 분쇄되지 않은 배아를 갖는 옥수수 입자의 분쇄는, 배아가 배아의 다음 정제 공정의 효율을 향상시키기 위해서 그 원래 형상을 유지하면서 수집되어서 배아에 함유된 효소의 파괴 및 산화 및 배아의 부패를 막아 귀중한 요소가 남아있는 채로 부가가치가 붙은 배아가 제공된다는 점에서 유리하다. 다음으로, 분쇄된 그리트 및 배아의 혼합물이 비중 분리 단계에 공급되어서 밀도차에 의해 그리트와 배아로 분리되고, 분리된 그리트는 그 후에 밀링 단계에서 더 밀링되어 회수된다.

본 발명에 따라, 과피의 조각들이 그리트에 혼합될 위험이 거의 없기 때문에, 비중 분리는 일 단계에서 완성될 수 있으며, 분리 단계를 가능한 한 최대로 줄일 수 있으며 동시에 그리트, 과피 및 배아를 쉽게 떨어질 수 있도록 할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따라 에탄올을 제조하기 위한 옥수수 처리 방법을 도시하는 흐름도이다.

도 1 에서, 옥수수 입자 원료는 불순물과 이물질이 분리 제거되는 시프팅 공정에 먼저 공급된다. 예컨대, 도면 부호 (1) 로 표시되는 밀링 분리기로 불리는 분리기는 직경이 약 15 mm 인 구멍을 갖는 다공 금속판으로 구성된 상부 시브(sieve) 와 직경이 약 4 mm 인 구멍을 갖는 다공 금속판으로 구성된 하부 시브를 포함하는 2단 시브를 사용하는 것이다. 상부 시브에서 2단 시브는 옥수수 입자가 시브의 구멍을 통과할 수 있도록 하지만, 원료료 옥수수 입자로부터 남아있는 큰 불순물들을 포획(catch) 분리하고, 반면 하부 시브에서는 옥수수 입자보다 작은 불순물들이 시브를 통과하는 것을 가능하게 하지만, 남아있는 원료 옥수수 입자를 포획 분리하여서, 크고 작은 불순물들은 모두 분리 제거될 수 있다. 다음에, 옥수수 입자는 도면 부호 (12) 로 표시된 돌 분별기(stone sorter)에 공급되어, 돌 및 먼지가 제거된다. 돌 분별기를 위해 옥수수 입자로부터 돌 등을 분리하기 위해 밀도차를 이용하는 건식 돌분리(destoner)가 사용될 수 있다. 그 다음에 선별된(sifted) 옥수수 입자는 도면 부호 (3) 으로 표시된 웨팅/템퍼링(wetting /tempering) 공정에 공급된다. 웨팅/템퍼링 공정 (3) 은 가루의 질을 개선하기 위해서 옥수수 입자의 수분을 조정하기 위한 것이며, 원료 옥수수 입자의 수분 함량을 약 12% 에서 15~16% 로 증가시키기 위해서 물을 충분히 첨가하고, 그 후에 습한 옥수수 입자는 4 ~ 12 시간 동안 템퍼링된다.

도면 부호 (4) 는 옥수수 입자로부터의 과피 제거를 용이하게 하기 위한 단기 템퍼링 공정을 타나내고, 이 공정에서 상기에 기재된 웨팅/템퍼링 공정 (3) 에서 템퍼링된 옥수수 입자는 1 중량% ~ 6 중량% 의 수분으로 습식화된 후에, 5 ~ 30 분간 템퍼링된다. 이렇게 함으로써, 수분은 옥수수 입자의 그리트의 섬유를 침투하지 않고 옥수수 입자의 과피만을 적시게 되고, 이리하여 과피를 그리트로부터 분리하는 것을 더 용이하게 된다.

도면 부호 (15) 는 본 발명의 필수 부분인 디헐링 공정을 나타내는데, 이 공정에서 옥수수 입자가 그 형상을 유지할 수 있도록 하면서, 템퍼링 공정 (4) 에서 템퍼링된 옥수수 입자를 파쇄(breaking up)하지 않고도 템퍼링 공정 (4) 에서 템퍼링된 옥수수 입자로부터 과피만을 제거할 수가 있다. 이때, 과피의 약 98% 가 벗겨져서 제거되고, 과피가 제거된 옥수수 입자는 배아가 그리트에 붙어있는 상태에서 디헐링 공정으로부터 배출된다.

디헐링 공정 (5) 에서, 옥수수의 작은 조각 및 과피는 디헐러의 망을 통과하여 다음 공정의 겨 피니셔(bran finisher)에 공급된다. 배아가 그리트에 붙어있는 상태의 잔여 옥수수 입자들은 디헐러라면 망을 통과하지 못하지만 포획되어 흡인기(asparator)(7) 의 다음 공정으로 공급된다.

겨 피니셔 (6) 에서, 과피의 내측에 붙어있는 그리트는 과피로부터 분리 제거되어 가루를 만들게 된다. 흡인기 (7) 에서, 과피 및 미세 분말은 석션형 에어 스트림으로 디헐링된 옥수수 입자로부터 분리 제거되어 정제된다. 그 후에 정제된 옥수수 입자들은 선별기 (8) 의 다음 공정에 공급되고, 여기서 상기 디헐링된 옥수수 입자는 그 크기에 따라 3 가지 유형(보통, 중간, 소형)의 조각으로 분리된다.

선별기 (8) 에 의해 분리된 보통 크기의 조각은 배아가 그리트에 붙어있는 상태이기 때문에, 입자가 4 ~ 8 개의 조각으로 분쇄된 후에, 그리트와 배아를 분리하기 위해서 분쇄 공정 (10) 에 공급된다. 또한, 선별기 (8) 에 의해 분리된 중간 크기의 조각들은 그리트와 배아를 분리하기 위해서 분리 공정 (13) 에 공급된다.

분리 공정 (13) 에서, 비중 분리기가 사용될 수 있는데, 다공성 강판이 상대적으로 저비중을 갖는 입자를 내뿜도록 에어를 아래에서 불면서 비스듬하게 배치되어 진동하도록 이동된다. 또한, 광학 분리기가 사용될 수도 있는데, 이 분리기에서 입자의 색 및/또는 형상은 입자의 연속 흐름에서 광학적으로 구별될 수 있고 분리될 입자들은 그리트와 배아를 분리할 수 있도록 에어 제트를 사용하는 방출기에 의해 연속 흐름에서 뿜어져 나오게 된다.

선별기 (8) 에서 분리된 소형 조각들은 가루를 얻기 위해서 밀링 공정 (14) 에 공급된다.

그리트에 붙어있는 배아에 탄성을 주기 위해서 분쇄 공정 (10) 전에 웨팅/템퍼링 공정 (9) 을 제공하는 것이 바람직하다. 웨팅/템퍼링 공정 (9) 에 있어서, 옥수수 입자들은 습식화되어서 수분 함량이 2 % 이하로 증가된 후에 30 분 이하동안 템퍼링된다. 이 공정은 배아의 탄성을 증가시키고, 배아가 분쇄 공정 (10) 에서 미세하게 밀링되는 것을 어렵게 하고 또한 그리트와 배아가 분리되는 것을 더 용이하게 한다. 웨팅/템퍼링 공정 (9) 에 대한 대안 공정으로서, 이산화탄소가 디헐링된 옥수수 입자에 스며들도록 가압된 탱크에 디헐링된 옥수수 입자를 침지시키는 이산화탄소 처리 공정을 한 후에, 디헐링된 옥수수 입자는 가압된 탱크로부터 제거된 후에 잠시 동안 열처리된다.

이산화탄소는 흡수성 가스이고, 이 특성이 이용될 때 가스는 그리트와 배아의 많은 양의 지방과 단백질에 의해 흡수된다. 따라서, 옥수수 입자가 가압된 탱크 등에 침지되어 압력하에서 이산화탄소에 노출되면, 그리트와 배아의 셀룰러 연결이 느슨해져 끊어지게 된다. 그 결과, 일단 옥수수 입자가 대기압 상태로 돌아오면 셀룰러 연결이 약해진 옥수수 입자에서 상당히 쉽게 배아를 제거할 수 있게 된다.

옥수수 입자가 회전 핀과 고정 핀 사이에서 충돌되어 마찰되는 임팩트 밀 또는 핀 밀이 상기 언급된 분쇄 공정 (10) 에 사용되는 분쇄기로서 사용될 수 있고, 이 분쇄기는 그리트에 붙어있는 배아를 제거시키고 동시에 예컨대 4 ~ 8 조각의 여러 조각으로 그리트를 깨뜨린다.

다음으로, 4 ~ 8 조각으로 분쇄된 배아와 그리트의 혼합물로 구성된 옥수수 입자는 흡인기 (11) 에 공급되고, 여기서 과피와 미세 분말은 석션형 에어 스트림으로 디헐링된 옥수수 입자로부터 분리 제거된 후에 혼합물이 정제되고, 또한 정제된 옥수수 입자들은 선별기 (12) 에 공급되어 소형 조각, 중형/대형 조각, 및 가루의 3 가지 유형으로 크기별로 분리된다. 바깥쪽으로 따르는(overtailing) 중형/대형 조각들은 선별기 (12) 에 의해 포획되어서 상기 언급된 선별기 (8) 로부터 배출된 중형 조각들과 함께 비중 분리 공정 (13) 에 공급되고, 그리트와 배아는 비중에 의해 분리되고, 선별기 (12) 를 통과하는 소형 조각들은 비중 분리 공정 (13) 을 거치지 않고 상기의 선별기 (8) 로부터 배출된 소형 조각들과 함께 밀링 공정 (14) 에 공급되어 가루로 밀링된다.

밀링 공정 (14) 시에 밀링 기계로서는 롤러밀이 바람직하다. 밀링 공정 (14) 에서 밀링된 밀링 생성물은 선별기 (15) 의 다음 공정에 공급되어서 세 가지 유형(대형 분획물, 중형 분획물 및 가루(소형 분획물))로 분리된다. 선별기 (15) 의 바깥쪽으로 따르는 대형 분획물은 흡인기 (16) 에 공급되고 과피와 배아는 석션형 에어 스트림에 의해 분리되며, 선별기 (15) 를 통과하는 중형 분획물은 흡인기 (17) 에 공급되어서 석션형 에어 스트림에 의해 과피와 작은 조각들로 분리된다. 그 후에, 선별기 (17) 에 의해 분리되어 나온 작은 조각들은 밀링 공정 (14) 으로 되돌아가서 밀링/분리 작업이 반복된다. 소형 분획물, 즉 선별기 (15) 를 통과한 그리트의 입자들은 가루 제품이 된다.

따라서, 상기에 설명된 바와 같이, 디헐링 공정 (5) 에서 템퍼링된 옥수수 입자들이 옥수수 입자의 분할이 없이 그 형상을 유지하면서 디헐링되기 때문에, 과피의 약 98% 가 벗겨져서 제거되고, 따라서, 템퍼링된 옥수수 입자가 부서지는 종래의 공정에 비해서, 과피가 그리트와 혼합될 위험이 거의 없다. 또한, 디헐링된 옥수수 입자는 배아가 그리트에 부착되어 있는 상태이고, 이 상태에서 다음의 분쇄 공정 (10) 에 공급된다. 이 분쇄 공정 (10) 에서, 그리트는 4 ~ 8 조각으로 분쇄되고, 동시에, 붙어있는 배아가 제거된다. 이때, 배아는 탄성이 있기 때문에, 배아 자체가 더 작은 조각으로 부서지지 않고도 그리트로부터 제거될 수 있다. 그 후에, 이제 4 ~ 8 개의 작은 조각으로 각각 부서진 그리트와 배아의 혼합물은 비중 분리 공정 (13) 에 공급되고, 그리트와 배아는 밀도차에 의해 분리되게 된다. 분리된 그리트는 그 후에 밀링 공정 (14) 에 공급되어, 밀링된 후 회수된다. 즉, 본 발명에 따르면, 과피 조각이 그리트에 혼합될 위험이 거의 없어서 비중 분리 공정 (13) 이 한 공정에서 완료될 수 있으므로, 분리 공정을 최대한으로 가능한 범위까지 축소시킬 수 있고 동시에 그리트, 과피 및 배아가 쉽게 추출될 수 있다.

이제 본 발명의 디헐링 공정에 사용되는 디헐러에 대해 설명한다. 도 2 는 비터형 임팩트 디헐러의 수직 개략도이다. 도 3 은 도 2 에 도시된 a-a' 라인을 따른 개략도이다.

도 2 및 도 3 에서, 임팩트형 디헐러 (20) 는 스탠드 (21) 에 장착된 프레임 (22) 내부에 측방에 배치되어 있는 다공 실린더 (23), 다공 실린더 (23) 의 일단측에 제공된 입자 공급관 (24), 다공 실린더 (23) 의 다른 단측에 제공된 입자 배출관 (25), 다공 실린더 (23) 내부에 회전가능하게 배열된 회전축 (26), 입자 공급관 (25) 의 근방에서 회전축 (26) 에 고정된 입자 운송 나사 (27), 및 다공 실린더 (23) 내에 배열된 필러(peeler) (28) 로 주로 이루어진다.

도 2 에 도시된 임팩트형 디헐러 (20) 에서 입자 운송 나사 (27) 는 회전축 (26) 에 장착된다. 그러나, 도 4 에 도시된 것과 같은 긴 필러 (28) 를 사용하면, 입자 운송 나사 (27) 는 생략될 수 있다.

도면 부호 (29) 는 다공 실린더 (23) 의 아래에 제공된 과피 수집 호퍼를 나타낸다.과피 배출 포트 (30) 가 과피 수집 호퍼 (29) 의 바닥 단부에 제공된다. 도면 부호 (31, 32) 는 회전축 (26) 을 회전가능하게 지지하기 위해 프레임 (22) 의 외부에 제공된 축 베어링을 나타낸다. V-풀리 (33) 가 회전축 (26) 의 일단부에 고정되어서, V-벨트 (34) 및 모터 풀리 (35) 를 통해 스탠드 (21) 의 바닥에 장착된 모터 (36) 에 의해 회전가능하게 구동된다. 회전축 (26) 은 800 ~ 1000 rpm 의 속도로 회전하도록 설정된다.

필러 (28) 는 회전축 (26) 의 축방향으로 제공된 다수의(도 2 에는 3 개) 지지 부재 (37) 및 회전축과 평행하게 배치된 긴 비터 블레이드 (38...) 로 구성되는데, 각각의 지지 부재는 회전축 (26) 에 고정되어 있는 기부 (37a) 및 이 기부 (37a) 로부터 다공 실린더 (23) 쪽으로 반경방향으로 연장한 다수의 암부 (37b)(도 3 에는 4 개의 암부 (37b) 가 있음) 를 가지며, 상기 비터 블레이드는 다수의 지지 부재 (37) 의 암부 (37b) 의 팁 단부에 장착되어 있다.

도 2 및 도 3 에 도시된 실시형태에서는, 4 개의 긴 비터 블레이트 (38...) 가 도시되어 있고, 도 4 에 도시된 실시형태에서는 8 개의 긴 비터 블레이드 (38...) 가 도시되어 있다.

본 실시형태의 임팩트형 디헐러 (20) 에서, 템퍼링된 옥수수 입자들이 입자 공급관 (24) 으로부터 공급될 때, 옥수수 입자들은 나사 (27) 의 작용에 의해 다공 실린더 (23) 내부로 이동된다. 다공 실린더 (23) 내부에서, 옥수수 입자의 부피가 용량의 20 ~ 40% 에 도달함에 따라, 옥수수 입자들은 비터 블레이드 (38) 와 부딪히게 되어서 옥수수 입자들의 표면상의 과피가 서로 부딪히는 옥수수 입자의 충돌 및 다공 실린더 (23) 의 내벽에 대해 가압되는 마찰에 의해 벗겨지게 된다. 이 때, 옥수수 입자는 긴 비터 블레이드 (38) 의 회전에 의해 디헐링되기 때문에, 부서지지 않고 그 형상을 유지하면서 디헐링되어서 과피의 약 98% 가 벗겨져서 제거될 수 있다. 옥수수 입자는 그 후에 입자 배출관 (25) 쪽으로 점진적으로 이동되어서 마침내 입자 배출관 (25) 으로부터 기계의 외부로 배출된다.

이 때 생성된 과피 및 밀링된 미세 분말은 다공 실린더 (23) 의 외부로 배출되어 과피 수집 호퍼 (29) 와 과피 배출 포트 (30) 를 통해 기계의 외부로 배출되게 된다.

본 실시형태의 임팩트형 디헐러 (20) 에서, 입자 배출관 (25) 의 가장자리 또는 다공 실린더 (23) 의 배출측에 제공되는 리드 또는 스토퍼 플레이트가 없더라도 다공 실린더 (23) 의 옥수수 입자의 양이 용량의 20 ~ 40 % 에 도달하지 않는다면 제공될 수도 있다는 것을 주의해야 한다. 또한, 다공 실린더 (23) 에서의 옥수수 입자의 양은 회전축 (26) 의 rpm 및 옥수수 입자의 부피 공급을 조절함으로써 조절될 수도 있다.

비터형 임팩트 디헐러의 대안으로, 도 5 에 도시된 마찰형 디헐러가 디헐링 공정에 사용될 수 있다. 마찰형 디헐러는 겨를 제거하기 위해서 다공성 연마 실린더에 회전가능하게 배치된 블로잉-마찰 연마 롤러를 구비한 마찰형 연마기를 사용하여 디헐링을 수행한다.

도 5 에서, 마찰형 디헐러 (40) 는 스탠드 (41) 에 장착된 프레임 (42) 내에 측방향에 배치된 다공 실린더 (43), 다공 실린더 (43a) 의 일단측에 제공된 공급 포트 (44a) 및 셔터 (44b) 를 갖는 입자 공급 탱크 (44), 다공 실린더 (43) 의 다른 단측에 제공된 입자 출구 (42a), 다공 실린더 (43) 내에 회전가능하게 배열된 중공 회전축 (45), 입자 공급 탱크 (44) 의 공급 포트 (44a) 아래서 중공 회전축 (45) 에 고정된 입자 운송 나사 (46), 및 다공 실린더 (43) 내에 배열된 마찰 롤러 (47) 를 포함한다.

과피 수집 호퍼 (51) 가 다공 실린더 (43) 의 아래에 제공된다. 과피 배출관 (52) 이 과피 수집 호퍼 (51) 의 바닥 단부에 제공된다. 풀리 (53) 가 중공 회전축 (45) 의 일단부에 고정되어 있고, 벨트와 모터 풀리를 통해서 스탠드 (41) 의 바닥부에 장착된 모터 (도시되지 않음) 에 의해 회전가능하게 구동된다. 다공 실린더 (43) 에서 옥수수 입자의 양을 조절하기 위해서 저항 리드 (49) 가 입자 출구 (42a) 에 제공된다. 중공 회전축 (45) 의 다른 단부는 에어 공급부 (50) 에 연결되어 있어 에어가 마찰 롤러 (47) 에 형성된 블로우 개구부 (47a) 와 중공 회전축 (45) 에 형성된 에어 구멍 (45a) 을 통해 다공 실린더 (43) 와 마찰 롤러 (47) 사이의 필링실 (48) 안으로 공급된다.

마찰형 디헐러 (40) 에서, 템퍼링된 옥수수 입자가 입자 공급 탱크 (44) 의 공급 포트 (44a) 로부터 공급되면, 입자들은 나사 (46) 의 작용에 의해 다공 실린더 (43) 안으로 이동하게 된다. 다공 실린더 (43) 의 내부에서, 옥수수 입자는 마찰 롤러 (47) 에 의해 부스러져서, 입자의 표면의 과피가 옥수수 입자의 마찰과 다공 실린더 (43) 의 내벽에 대해 가압되는 마찰에 의해 벗겨지게 된다. 이 때, 옥수수 입자는 분쇄되지 않고 그 형성을 유지하면서 디헐링된다. 옥수수 입자는 그 후에 입자 출구 (42a) 쪽으로 서서히 이동되어서 마침내 입자 출구 (42a) 로부터 기계의 외부로 배출되게 된다.

필링시 생성된 과피 및 밀링된 미세 분말은 다공 실린더 (43) 의 외부로 배출된 후에 팬 (54) 의 흡입에 의해 과피 배출관 (52) 과 과피 수집 호퍼 (51) 를 통해 기계 외부로 배출되게 된다. 블로우 개구부 (47a) 로부터 필링실 (48) 안으로 공급되는 에어는 과피와 밀링된 미세 분말을 다공 실린더 (43) 의 외부로 배출하는 것을 용이하게 해준다.

도 1 은 본 발명에 따라 에탄올을 제조하기 위한 옥수수의 처리 방법의 흐름도를 도시한다.

도 2 는 비터형 임팩트 디헐러의 수직 개략도이다.

도 3 은 도 2 에 도시된 a-a' 라인을 따르는 단면도이다.

도 4 는 긴 필러의 사시도이다.

도 5 는 마찰형 디헐러의 수직 개략도이다.

Claims (12)

1. 에탄올의 제조를 위한 옥수수 입자의 처리 방법으로서,

   옥수수 입자의 과피만이 수분에 의해 젖도록 옥수수 입자에 소정량의 수분을 첨가하여 옥수수 입자를 템퍼링하는 단계;

   옥수수 입자가 그 형상을 유지하면서 분쇄되지 않도록 젖은 과피를 제거하기 위한 디헐링 단계;

   디헐링된 옥수수 입자를 부서진 조각으로 분쇄하는 단계;

   옥수수 입자의 부서진 조각으로부터 그리트와 배아를 분리하는 단계; 및

   옥수수 입자의 가루를 얻기 위해서 분리된 그리트를 밀링하는 단계를 포함하고,

   상기 디헐링 단계에서 복수의 긴 비터 블레이드를 회전시켜 옥수수 입자의 과피를 디헐링 하는 비터형 임팩트 디헐러가 사용되고,

   상기 디헐링 단계와 상기 분쇄 단계 사이에서 디헐링된 옥수수 입자를 흡입기와 선별기를 사용하여 보통, 중간, 소형 크기의 조각으로 분리하는 정제 단계를 포함하고,

   상기 정제 단계에서 분리한 보통, 중간, 소형 크기의 조각 중, 보통 크기의 조각은 분쇄 단계로 보내지고, 중간 크기의 조각은 상기 분리 단계에 보내지고, 소형 크기의 조각은 상기 밀링 단계로 보내는 것을 특징으로 하는 에탄올의 제조를 위한 옥수수 입자의 처리 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 임팩트형 밀러가 상기 밀링 단계에서 사용되는 에탄올의 제조를 위한 옥수수 입자의 처리 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 비중 분리기가 상기 분리 단계에서 사용되는 에탄올의 제조를 위한 옥수수 입자의 처리 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 광학 분리기가 상기 분리 단계에서 사용되는 에탄올의 제조를 위한 옥수수 입자의 처리 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 분쇄 단계와 분리 단계 사이에서 선별기와 흡인기를 사용하는 이차 정제 단계를 더 포함하는 에탄올의 제조를 위한 옥수수 입자의 처리 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 정제 단계와 상기 분쇄 단계 사이에서 상기 디헐링된 옥수수 입자를 웨팅 및 템퍼링하는 단계를 더 포함하는 에탄올의 제조를 위한 옥수수 입자의 처리 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 이산화 탄소가 디헐링된 옥수수 입자 안으로 스며들도록, 상기 일차 정제 단계와 상기 분쇄 단계 사이에서, 가압 탱크에 디헐링된 옥수수 입자를 침지시키는 이산화탄소 처리 단계를 더 포함하고, 그 후에 디헐링된 옥수수 입자는 가압 탱크로부터 제거되어 잠시 동안 열처리되는 에탄올의 제조를 위한 옥수수 입자의 처리 방법.
8. 에탄올의 제조를 위한 옥수수 입자의 처리 장치로서,

   옥수수 입자의 과피만이 수분에 의해 젖도록 옥수수 입자에 소정량의 수분을 첨가하여 옥수수 입자를 템퍼링하기 위한 템퍼링 장치;

   옥수수 입자가 그 형상을 유지하면서 분쇄되지 않도록 젖은 과피를 제거하기 위해서 옥수수 입자를 디헐링하기 위한 디헐링 장치;

   디헐링된 옥수수 입자를 부서진 조각으로 분쇄하기 위한 분쇄 장치;

   옥수수 입자의 부서진 조각으로부터 그리트와 배아를 분리하기 위한 분리 장치; 및

   분리된 그리트를 밀링하기 위한 밀링 장치를 포함하고,

   상기 디헐링 장치에서 디헐링된 옥수수 입자를 보통, 중간, 소형 크기의 조각으로 분리함과 함께,

   상기 분리한 보통, 중간, 소형 크기의 조각 중, 보통 크기의 조각은 분쇄 장치로 공급하고, 중간 크기의 조각은 상기 분리 장치로 공급하고, 소형 크기의 조각은 상기 밀링 장치로 각각 공급하는 선별기를 포함하고,

   상기 디헐링 장치는 측방향에 배치된 다공 실린더, 이 다공 실린더의 일단부에 제공된 입자 공급관, 상기 다공 실린더의 다른 단부에 제공된 입자 배출관, 상기 다공 실린더 내부에 회전가능하게 배열된 회전축, 및 이 회전축에 고정된 필러(peeler)를 포함하고,

   상기 디헐링 장치의 상기 필러는 상기 회전축의 축방향을 따라 상호 분리되어 배열된 다수의 지지 부재 및 상기 회전축에 평행하게 배열된 비터 블레이드를 포함하며, 상기 각각의 지지부재는 상기 회전축에 고정되어 있는 기부 및 이 기부로부터 상기 다공 실린더쪽으로 반경방향으로 연장한 암부를 가지며, 상기 비터 블레이드는 상기 다수의 지지 부재의 상기 암부의 말단부에 장착되어 있는 에탄올의 제조를 위한 옥수수 입자의 처리 장치.
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