KR101610414B1 - 상호작용을 분리, 정제, 촉진하고 연소를 개선하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

상호작용을 분리, 정제, 촉진하고 연소를 개선하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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인더스트리아스 센틀리 에스.에이., 데 씨.브이.
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Abstract

본 발명은, 결합된 구성성분(50)들을 분리하고, 액체를 정제하며, 2개 이상의 구성성분(50)들 사이에 상호작용을 촉진하고, 또 연소를 향상시키기 위한 장치(10) 및 방법에 관한 것이다. 장치(10)는 하우징(14)과, 하우징(14)내부에 로터(18), 로터(18)로부터 연장하는 복수의 돌출부(20)들, 로터(18)와 결합된 축(16) 및, 축을 회전시키기 위한 원동기를 갖춘다. 하우징(14)내의 유체는, 로터(18)가 회전하고 돌출부(20)가 유체를 통하여 이동함에 따라 캐비테이션을 일으킨다. 캐비테이션은, 유체 내에서 결합된 구성성분(50)들이 분리되고, 유체 내에서 바람직하지않은 유기물을 없애며, 유체 내에서 구성성분들의 상호작용을 촉진시키고, 또 액체연료의 연소를 향상시킨다. 유체와 구성성분(50)들은 또한, 구성성분(50)들을 분리하고, 유체를 정제하며, 구성성분(50)들의 상호작용을 촉진시키고, 연소를 향상시키기 위하여 마모와 원심력 및 충격력들을 받을 수도 있다.

Description

상호작용을 분리, 정제, 촉진하고 연소를 개선하기 위한 방법 및 장치 {Method and apparatus for separating, purifying, promoting interaction and enhancing combustion}
본 발명은 일반적으로 상호작용을 분리, 정제, 촉진하고 연소를 개선하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이고, 더욱 특별하기로는 유체 매개물 내에 놓여진 결합된 구성성분을 분리하고, 액체를 정제하고, 두개 이상의 구성성분 사이의 상호작용을 촉진하고 액체 연료 내의 연소를 개선하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 2007년 10월 10일 출원된 미국 특허출원 제 11/973,692 호를 우선권으로 주장하며, 이는 여기에 참조로 병합되어 있다.
개별적인 구성성분을 분해하지 않고 결합된 구성성분을 빠르게 분해하는 것은 오랫동안 바람직했다. 분리를 필요로 하는 결합된 구성성분의 실례는 곡물 구성성분, 순수 생성물의 오염물, 고형 생물량의 주스, 및 생물량의 탄수화물과 단백질을 포함한다. 특히 옥수수는 구성성분을 분해하지 않고 개별적인 구성성분으로 분리하기 위한 바람직한 곡물이다. 옥수수 내배유는 개별적인 구성성분으로서 가치있는 탄수화물과 단백질이 풍부하다.
옥수수를 분리하거나 제분하기 위한 전형적인 공정은 따뜻한 물에서 낟알을 발효시키는(담궈두는) 것을 포함한다. 발효 공정은 기계적 공정에 의해 쉽게 분리되도록 옥수수를 부드러워지게 하고, 옥수수의 구성성분을 분해하기도 한다. 낟알의 몇가지 구성성분은 전형적으로 산성 물에 용해되거나 부유하고 결국 폐기된다. 이 구성성분들을 폐기하는 것은 옥수수 제분업자에게 적은 이익을 가져온다. 부가적으로, 제분 공정의 끝에서, 옥수수는 발효 공정 때문에 근본적인 건조가 필요하다.
발효 후에, 살균기는 옥수수와 살균기 사이의 마모, 개별적인 옥수수 낟알 사이의 마모 및 옥수수와 살균기 사이의 충격을 통해 배아, 과피, 및 내배유를 분리한다. 종래의 살균기는 종종 배아를 파괴하고 배아와 내배유의 완전한 분리를 일관되게 제공하지 않는다. 종래의 살균기는 또한 내배유 내의 탄수화물과 단백질을 분리하지도 않는다. 그러므로, 전형적인 옥수수 제분 공정은 상대적으로 비싸고 시간이 걸리며 비효율적이다.
미생물을 제거하기 위해 액체를 정제하는 것은 전형적으로 증류, 여과, 비등, 화학 처리에 의한 소독, 자외선 처리 또는 역삼투 중 하나의 방법을 사용하여 수행되었다. 그러나, 이 모든 공정들은 비용, 시간, 크기, 효과, 및 비효율성을 포함하는 단점을 갖는다. 저온살균은 주스와 밀크 같은 액체 내의 미생물을 죽이기 위해 사용되는 정제 공정이다. 저온살균은 소정의 시간동안 액체를 가열함으로써 미생물을 죽인다. 그러나, 저온살균은 액체 내부의 모든 미생물을 죽이지는 않는데, 이는 열을 가하는 것이 액체의 맛을 바꾸기 때문이다.
두개 이상의 구성성분 사이에 상호작용을 촉진하는 것은 구성성분 사이의 반응을 촉진하기에 바람직하다. 구성성분 사이의 상호작용은 전형적으로 구성성분을 통해 블레이드를 회전시키거나 구성성분을 진동시키는 교반기 또는 혼합기를 사용하여 수행된다.
액체 연료의 연소를 개선하는 것은 효율성을 개선하고 환경에 해로운 배기 배출물을 감소시키기에 바람직하다. 액체 연료의 연소는 전형적으로 그 표면적을 최대화하기 위해 연료를 분사함으로써 개선된다. 연소를 개선하기 위한 한가지 종래의 방법은 연료를 분사할 수 있는 노즐을 구비한 연료 인젝터를 사용하는 것이다.
본 발명은 상호작용을 분리, 정제, 촉진하고 연소를 개선하기 위한 방법 및 장치이다. 상호작용을 분리, 정제, 촉진하고 연소를 개선하기 위한 장치는 내부 챔버를 갖춘 하우징, 챔버 내부의 로터, 로터로부터 뻗어 있는 복수의 돌출부, 로터와 결합된 축, 및 축과 로터를 회전시키기 위한 원동기를 구비한다. 하우징은 액체가 챔버를 출입할 수 있는 유입구와 유출구를 갖는다. 바람직하기로, 로터는 챔버 내부의 유체에 캐비테이션(cavitation)을 야기시키고 유체에 윈심력을 가하기 위해 충분한 속도로 회전한다. 캐비테이션, 마모, 및 원심력과 충격력은 바람직하기로 유체 내부에 배치된 결합된 구성성분을 분리하고, 유체 내부의 불필요한 유기체를 죽이고, 유체 내부에 배치된 두개 이상의 구성성분 사이의 상호작용을 촉진시키고, 및/또는 액체 연료의 연소를 개선하는 등 필요한 방향으로 기여한다.
결합된 구성성분을 분리하는 방법은 유체 매개물 내의 결합된 구성성분을 배치하고 결합된 구성성분을 분리하기 위해 유체 내부에 캐비테이션을 일으키는 단계를 포함한다. 임의의 유형의 결합된 구성성분에 사용될 수 있는 분리 공정은 신속하고, 낮은 동력을 요하며, 상대적으로 값싼 장비로 실행될 수 있다.
액체를 정제하는 방법은 액체 내부의 불필요한 유기물을 죽이기 위해 액체 내부에 캐비테이션을 일으키는 것을 포함한다. 정제 방법은 액체의 맛과 다른 바람직한 생화학적인 특성을 바꾸지 않고 불필요한 미생물을 죽인다.
두개 이상의 구성성분 사이에서 상호작용을 촉진시키는 방법은 유체 매개물 내에 구성성분을 배치하고 상호작용을 촉진하기 위해 구성성분에 캐비테이션을 가하는 단계를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 구성성분은 상호작용을 촉진하기 위해 원심력, 마모 및 충격을 받을 수도 있다.
액체 연료의 연소를 개선하는 방법은 액체 연료를 기화시키기 위해 액체 연료 내부에 캐비테이션을 일으키는 것을 포함한다. 기화된 연료는 액체인 연료보다 연소 챔버 내에서 더욱 완전하게 연소된다.
장점과 독특한 특징이 포함되어 있는 본 발명의 추가적인 실시예에서, 일부분 기술될 것이고, 아래의 고찰은 당업자들에게 명백해지며, 본 발명의 실제로부터 알게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 장점은 첨부된 청구항에서 특별히 지적된 수단과 조합에 의해 깨닫고 달성될 수 있다.
본 발명은 상호작용을 분리, 정제, 촉진하고 연소를 개선하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 장치의 일부를 떼어낸 정면도이다.
도 3은 도 1의 장치의 분해도이다.
도 4는 돌출부를 갖는 하우징을 도시하는, 본 발명에 따른 장치의 다른 선택가능한 실시예의 부분 단면도이다.
도 5는 로터와 카운터 로터를 도시하는, 본 발명에 따른 장치의 또다른 선택가능한 실시예의 부분단면도이다.
도 6은 C자 형상 돌출부를 구비한 로터의 일부의 사시도이다.
도 7은 J자 형상 돌출부를 구비한 로터의 일부의 사시도이다.
도 8은 호상으로 배열된 치형 돌출부를 구비한 로터의 일부의 사시도이다.
도 9는 회전식 돌출부를 구비한 로터의 일부의 사시도이다.
도 10은 하우징 유출구와 결합된 하이드로사이클론(hydrocyclone)을 도시한, 본 발명에 따른 장치의 선택가능한 실시예의 정면도이다.
도 11A는 본 발명에 따른 분리 방법의 흐름도이다.
도 11B는 도 11A의 흐름도의 연장이다.
도 12는 본 발명에 따른 정체 방법의 흐름도이다.
도 13은 본 발명에 따른 상호작용을 촉진시키는 방법의 흐름도이다.
도 14는 본 발명에 따른 연소를 개선하는 방법의 흐름도이다.
도 1 내지 3은 유체 매개물 내에 배치된 결합된 구성성분을 분리하고, 액체를 정제하고 유체 매개물 내에 배치된 두개 이상의 구성성분들 사이에서 상호작용을 촉진시키고, 액체 연료의 연소를 개선하도록 조절되는 장치(10)를 도시한다. 도 2는 결합된 구성성분을 분리하는 장치를 도시한다. 도시되어 있는 결합된 구성성분은 옥수수 낟알(12)의 내배유, 배아 및 과피이다. 비록 도 2는 옥수수를 분리하는 장치(10)를 도시하고 있지만, 임의의 결합된 구성성분이 장치에 의해 분리될 수 있다. 그리고, 비록 도 2는 분리기로서 기능하는 장치를 도시하고 있지만, 이 장치는 또한 액체를 정제하고 두개 이상의 구성성분 사이에서 상호작용을 촉진시키고, 액체 연료의 연소를 개선한다. 도 1 내지 3은 하우징(14), 축(16), 원형 로터(18), 로터(18)로부터 뻗어 있는 돌출부(20), 및 축(16)에 결합된 모터(22)를 구비한 장치를 도시한다.
도 2 및 도 3은 내부 캐비테이션 챔버(30)를 형성하는 제1단벽부(24), 제2단벽부(26), 및 측벽부(28)를 구비한 하우징(14)을 도시한다. 도 1 내지 3은 유체와 구성성분이 챔버(30) 로 들어갈 수 있게 조절되는 제1단벽부(24) 내의 유입구(32), 및 유체와 구성성분이 챔버(30)를 빠져나올 수 있게 조절되는 제2단벽부(28) 내의 유출구(34)를 구비한 하우징(14)을 도시한다. 유입구(32)는 구성성분, 액체 또는 양자 모두를 함유하는 호퍼(미도시)와 결합될 수 있다. 도 3은 제2단벽부(26) 내의 축 개구(36)를 도시한다. 축(16)은 축 개구(36)를 통해 챔버(30) 안으로 돌출된다. 도 1 내지 3은 축벽부(28)로부터 뻗어 있는 플랜지(38)를 도시한다. 도 3은 제2단벽부(26) 내에 개구(42)에 정렬되는 플랜지(38) 내의 개구(40)를 도시한다. 도 1은 제2단벽부(26)를 구비하는 플랜지(38)를 고정시키는 볼트(44)를 도시한다. 밀봉부(미도시)는 바람직하기로 플랜지(38)와 제2단벽부(26) 사이에 배치되고, 도 3에 도시된 밀봉부(46)는 유체가 챔버(30) 밖으로 새는 것을 방지하기 위해 축(16)과 제2단벽부(26) 사이에 배치된다.
도 2는 챔버(30) 내부에서 축(16)과 결합된 로터(18)를 도시한다. 로터(18)는 유입구(32)와 마주보는 전방면(48)을 구비한다. 원통형 돌출부(20)는 전방면(48)으로부터 유입구(32)를 향해 뻗어 있다. 모든 돌출부(20)는 전방면(48)의 주변 테두리에 인접한 로터(18)의 중심부로부터 등거리에 있다. 인접한 돌출부(20) 사이의 간격은 구성성분이 챔버(30) 내에 유지되는 시간의 길이를 결정한다. 서로 가까운 간격의 돌출부는 멀리 떨어진 돌출부보다 긴 시간동안 챔버 내부에 구성성분을 유지할 것이다. 구성성분이 챔버 내부에 오래 유지될수록, 구성성분은 분리되거나 상호작용할 가능성이 높아지는데, 어느 쪽이라도 바람직하다. 바람직하기로, 돌출부는 하우징 또는 챔버 내부의 구성성분이 분리되거나 상호작용할 때까지 유지되기 위해 충분한 거리로 배치될 수 있다. 도 2는 배아, 과피, 및 내배유가 분리될 때까지 챔버(30) 내부에 옥수수 낟알(12)을 유지시키기 위해 충분히 이격된 인접한 돌출부(20)를 도시한다. 바람직하기로, 인접한 돌출부(20) 사이의 공간은 대략 6 내지 12 밀리미터이다. 돌출부 사이의 공간은 또한 구성성분과 돌출부 사이의 충격의 수에 영향을 미친다. 돌출부가 서로 가깝게 배치되면 구성성분과 돌출부 사이에 더 많은 충격이 발생된다. 따라서, 만약 적은 충격이 필요하다면 돌출부 사이의 거리는 늘어나야 한다. 비록 원통형 돌출부(20)가 로터의 중심부로부터 등거리에 고정되었지만, 로터 상에 임의의 패턴으로 고정된 임의의 유형의 돌출부가 본 발명의 범주 내에 있다.
도 2는 유체 매개물 내에 배치된 옥수수 낟알의 내배유, 배아, 및 과피의 분리를 도시한다. 도 1 및 도 3에 도시되어 있는 모터(22)는 유체 내부에 캐비테이션을 야기하기에 충분한 속도로 축(16)과 로터(18)를 회전시킨다. 내배유, 배아, 및 과피는 유체 내부에 형성된 캐비테이션 거품의 신속한 형성과 파열, 옥수수 구성성분과 돌출부(20) 사이의 마모, 옥수수 구성성분 사이의 마모, 옥수수 구성성분과 돌출부(20) 사이의 충격, 및 원심력의 작용에 의해 분리된다. 분리되기 전에, 옥수수는 돌출부(20)에 의해 하우징(14) 내부에 유지된다. 옥수수가 돌출부(20)에 의해 유지되는 동안, 유체는 옥수수의 표면 상에 유체 마모를 일으키면서 고속으로 옥수수의 옆으로 유동한다. 옥수수 낟알(12)은 또한 낟알 사이에 마모를 일으키는 로터(18)에 대해 회전한다. 이 모든 요소들은 옥수수(22)를 그 구성성분으로 분리하는 데에 기여한다. 도 2는 유출구(34)를 빠져나오는 분리된 구성성분(50)을 도시한다. 비록 옥수수의 분리가 도 2에 도시되어 있지만, 임의의 유형의 결합된 구성성분이 장치(10)로 분리될 수 있고, 이 장치는 또한 액체를 정제하고, 유체 매개물 내에서 두개 이상의 구성성분 사이의 상호작용을 촉진시키고, 액체 연료의 연소를 개선하기 위해 사용될 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 장치(110)의 선택가능한 실시예를 도시한다. 장치(110)는 장치(110)가 하우징(116)의 제1단벽부(114)로부터 로터(118)를 향해 뻗어 있는 돌출부(112)를 갖는다는 점을 제외하고 도 1 내지 3과 연계하여 상술된 장치(10)와 실질적으로 동일하다. 돌출부(112)의 3개의 원형열은 제1단벽부(114)로부터 뻗어 있다. 인접한 열 사이에 갭(120)이 있다. 로터(118)는 로터의 중심으로부터 이격되어 갭(120)에 정렬되어 있는 돌출부(122)의 4개의 열을 구비한다.
도 5는 본 발명에 따른 장치(210)의 다른 선택가능한 실시예를 도시한다. 장치(210)는 장치(210)가 튜브(212)와 챔버(216)의 내부에 튜브(212)와 결합되어 있는 카운터 로터(214)를 구비한다는 점을 제외하고 도 1 내지 3과 연계하여 상술된 장치(10)와 실질적으로 동일하다. 카운터 로터는 로터(218)의 전방면과 마주보는 전방면을 갖는다. 튜브(212)는 유입구(220)에 수용되고 챔버(216) 안으로 뻗어 있다. 돌출부(222)의 3개의 원형열은 카운터 로터(214)의 전방면으로부터 로터(218)를 향해 뻗어 있다. 인접한 열 사이에 갭(224)이 있다. 로터(218)는 로터의 중심으로부터 이격되어 갭(224)에 정렬되어 있는 돌출부(226)의 4개의 열을 구비한다. 밀봉부(228)는 유체가 챔버(216) 밖으로 새는 것을 방지하기 위해 튜브(212)와 유입구(220) 사이에 위치된다. 벨트와 같은 구동 메커니즘(미도시)이 튜브(212) 및 카운터 로터(214)를 회전시키기 위해 챔버(216) 외측에서 튜브(212)와 결합될 수 있다. 비록 돌출부의 원형열을 구비한 장치(110, 210)가 도 4 및 도 5에 도시되어 있지만, 하우징 상의 열, 로터 및 카운터 로터는 로터가 하우징 안에서 회전할 수 있게 하는 임의의 구성을 가질 수 있다.
도 6 내지 9는 도 1 내지 5와 연계하여 상술된 임의의 장치(10, 110, 210)와 사용될 수 있는 돌출부의 실례를 도시한다. 도 6은 C자 형상의 상단부 형상을 갖는 돌출부(310)를 도시한다. 돌출부는 중공이고 로터 상에 2열로 배열되어 있다. C자 형상의 돌출부(310)는 바람직하기로 유체 내에 높은 수준의 캐비테이션을 일으키는 것이 바람직할 때 사용된다. 도 7은 J자 형상의 측면 형상을 갖는 돌출부(312)를 도시한다. J자 형상의 돌출부(312)는 로터의 전방면의 둘레 테두리에 인접하게 배치된다. 도 8은 4열로 이격되어 있는 치형상의 돌출부(314)를 도시한다. 열들은 오프셋 관계로 위치되어서 돌출부(314)가 방사상으로 만곡된 패턴을 형성한다. 도 9는 회전식 돌출부(316)를 도시한다. 돌출부(316)는 로터의 전방면에 회전가능하게 고정된 자유단(318)과 고정단(320)을 갖는다. 고정단(320)은 로터로부터 뻗어 있는 핀(322)을 수용하는 개구를 구비한다. 여기에 기술된 본 발명은 임의의 특별한 유형의 돌출부나 임의의 특별한 패턴의 돌출부에 국한되지 않는다. 여기에 도시된 모든 돌출부 및 패턴은 대표적인 것일 뿐이다.
도 10은 본 발명에 따른 장치(410)의 선택가능한 실시예를 도시한다. 장치(410)는 하우징(414)의 유출구(412)가 하이드로사이클론(416)이나 원심분리기와 결합된다는 점을 제외하고 도 1 내지 5에 도시된 실시예와 연계하여 기술된 장치(10, 110, 210)와 실질적으로 일치된다. 하이드로사이클론(416)은 원뿔의 베이스로부터 위로 뻗어 있는 실린더를 구비한 역원뿔의 일반적인 형상을 갖는다. 하이드로사이클론(416)은 상단부 유출구(418), 바닥부 유출구(420), 및 하우징 유출구(412)와 결합되어 있는 유입구(422)를 구비한다.
작동시, 도 1 내지 3에 도시되어 있는 장치(10)의 모터(22)가 켜진다. 유입구(32)는 유체 내에 비치된 결합된 구성성분, 정제되지 않은 액체, 유체 내에 배치된 두개 이상의 구성성분, 또는 액체 연료를 수용한다. 유체, 정제되지 않은 액체, 유체 내에 배치된 두개 이상의 구성성분, 또는 액체 연료 내에 배치된 결합된 구성성분은 챔버(30)로 들어간다. 모터(22)는 돌출부(20)가 유체를 통해 이동함에 따라 챔버(30) 내부 유체에 캐비테이션을 일으키기에 충분한 속도로 축(16)과 로터(18)를 회전시킨다. 축의 회전 속도는 바람직하기로 분당 500 내지 10,000 회전 사이에 있다.
유체는 돌출부가 유체를 통해 이동할 때 돌출부(20) 후방의 유압 강하 때문에 캐비테이션을 일으킨다. 유체는 돌출부(20) 후방 유압이 액체의 증기압 이하로 감소될 때 액체에서 가스로 캐비테이션을 발생시킨다. 캐비테이션 때문에 유체 내부에 복수의 가스 거품이 형성된다. 이 가스 거품은 형성물의 저압 영역으로부터 높은 유압을 갖는 챔버(30)의 영역 안으로 이동한다. 액체의 증기압보다 큰 유압의 영역에 들어오면, 가스 거품은 붕괴된다. 가스 거품의 생성과 붕괴, 또는 파열은 챔버(30) 내부에 초음파를 발생시킨다. 초음파의 세기는 상표 Vibrotip 으로 판매되는 유명한 캐비테이션 파열 측정 장비에 의해 약 40 DB 에서 약 60 DB 사이로 하우징(14)의 외부에서 측정되었다. 초음파는 유체 매개물 내부의 결합된 구성성분을 분리하고, 액체 내부의 원치않는 유기물을 죽임으로써 액체를 정제하고, 두개 이상의 구성성분 사이의 상호작용을 촉진시키고, 액체 연료를 기화시킴으로써 액체 연료의 연소를 개선하는데 있어서 주요한 요소이다.
챔버(30) 내의 추가적인 힘(additional force)이 유체 매질(fluid medium) 내에 결합되어 있는 구성성분을 분리하고, 액체를 정제하며, 유체 매질에 2개 이상의 구성성분들 사이에 상호작용을 촉진시키고, 액체연료의 연소를 향상시키는 데에 기여한다. 이러한 힘은 유체 내에서 로터(18)의 회전에 기인한 원심력과, 유체와 구성성분들 사이에 마모, 구성성분들 사이의 마모, 및 구성성분과 돌출부(20) 사이의 충돌을 포함한다. 이러한 요소들의 조합된 결과는 유체 내에 배치된 결합되어 있는 구성성분을 분리하고, 액체를 정제하며, 유체 내에 배치된 2개 이상의 구성성분들 사이에 상호작용을 촉진시키고, 액체연료의 연소를 향상시키는 데에 기여한다. 분리된 구성성분과 유체, 정제된 액체, 상호작용하는 구성성분과 유체, 혹은 액체연료는 배출구(34)를 통해 챔버(30)를 빠져나간다.
도 4에 도시된 장치(110)는 도 1 내지 도 3에 도시된 장치(10)에 대해 앞서 기술한 바와 같이 동일한 방법으로 작동한다. 도 5에 도시된 장치(210)는 장치(210)가 회전튜브(212)와 카운터 로터(214;counter-rotor)를 갖추고 있는 점을 제외하고는 도 1 내지 도 3에 도시된 장치(10)와 같이 실질적으로 동일한 방식으로 작동한다. 튜브(212)와 결합된 구동메커니즘(미도시)은 튜브(212)와 카운터 로터(214)를 회전시킨다. 튜브(212)와 카운터 로터(214)는 로터(218)의 회전방향과 반대방향으로 회전하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 범주 내에서 로터(218)와 카운터 로터(214)는 동일한 방향으로 회전할 수 있다. 구성성분과 유체는 튜브(212)를 통해 챔버(216)로 유입된다.
도 10에 도시된 장치(410)는 도 1 내지 도 5에 기술된 장치(10,110,210) 중 하나와 같이 동일한 방식으로 작동하는 로터를 갖춘 하우징(414)을 구비한다. 한편, 유체와 구성성분들이 배출구(412)로 배출된 후에, 하이드로사이클론(416;hydrocyclone)로 유입된다. 배출구(412)를 빠져나와 하이드로사이클론(416)으로 유입되는 유체와 구성성분들은 하이드로사이클론(416)의 내부벽 둘레로 회전한다. 이러한 회전은 밀도를 근거로 하여 구성성분을 분리하는 원심력으로 유체와 구성성분에 영향을 준다. 중량의 구성성분은 하이드로사이클론(416)의 내부벽을 향해 바깥방향으로 이동하여 벽을 따라 나선방향으로 하부 배출구(420)까지 이동한다. 경량의 구성성분은 하이드로사이클론(416)의 중심축을 향해 이동하고 상부 배출구(418)를 통해 배출된다. 따라서, 하이드로사이클론(416)은 밀도차를 갖는 구성성분을 분리한다. 하이드로사이클론(416)은 특히 액체에서 가스를 분리하는 데에 매우 적합하다. 약간의 진공이 상부 배출구(418)에 주입될 수 있어 경량의 구성성분들을 상부 배출구(418)를 통해 빠져나가게 유도한다.
도 11a 및 도 11b는 결합된 구성성분들을 분리하는 방법을 도시한 것이다. 만약 필요하다면, 이 결합된 구성성분들은 도 11a에 도시된 바와 같이 분리공정의 초기에 필러(510;peeler)에서 박리되고, 와셔(512;washer)에서 세정되며, 혹은 크러셔(514;crusher)에서 분쇄된다. 그런 다음에, 결합된 구성성분들은 유체 매질 내에 배치되고 제1분리기(516)로 보내진다. 제1분리기(516)는 캐비테이션 챔버(518;cavitation chamber)와, 유체 연마기(520), 구성성분 연마기(522), 원심분리기(524), 및 임펙터(526;impacter)를 구비한다. 분리기는 기술된 바와 같이 장치(10,110,210) 중 하나의 구조로 이루어질 수 있고, 동일한 구조물에서 동시에 단계(518~526)를 실행할 수 있다.
캐비테이션 챔버(518)에서, 캐비테이션이 도 1 내지 도 3에 도시된 장치(10)와 연계되어 기술된 바와 같이 유체에서 유도된다. 유체 내에 캐비테이션 거품의 발생과 파열에 위한 초음파는 결합된 구성성분을 분리하는 하나의 요소이다. 분리기(516)에 다른 단계들도 결합된 구성성분을 분리하는 요소들이다. 유체 연마기(520)는 유체와 결합된 구성성분 사이의 마모를 유도하고, 구성성분 연마기(522)는 결합된 구성성분들 사이에 마모를 유도하여 구성성분들을 분리한다. 결합된 구성성분들 사이의 마모는 각각의 구성성분 사이의 마모일 수 있거나, 결합된 구성성분들의 이산된 유닛 사이의 마모일 수 있다. 원심분리기(524)는 결합된 구성성분에 원심력을 제공하고 임펙터(526)는 결합된 구성성분에 충격력을 제공하여 구성성분들을 분리한다. 분리 후에, 구성성분들은 유체 매질을 골고루 위치된다.
분리된 구성성분들은 분리기(516)를 빠져나와, 유체 매질에서 상대적으로 큰 고체 구성성분을 분리해내는 고액분리기(528)로 들어간다. 미세한 입도의 고체 구성성분은 유체와 현탁물질로 형성되고 액체/고체를 분리하는 고액분리기(528)로 유체에서 분리되지 않는다. 액체/고체를 분리하는 고액분리기(528)는 체(sieve) 혹은 액체에서 고체를 분리하는 다른 적당한 장치일 수 있다. 유체 매질로부터 분리된 고체 구성성분은 건조기(530)로 건조되어 추가로 고체 구성성분을 분리할 수 있는 능력을 갖는다. 고체 구성성분은 그런 다음에 밀(532;mill)에 의해 바람직한 크기로 분쇄된다. 선택가능하기로, 액체/고체를 분리하는 고액분리기(528)에서 빠져나온 고체 구성성분은 유체 매질 내에 위치되고 분리기(534)로 보내지는바, 분리기(516)와 동일한 단계들이 일어난다. 추가로, 분리기(534)는 분리기(516)에 대해서 전술된 바와 같은 방식으로 고체 구성성분을 분리한다. 유체와 분리된 고체 구성성분은 액체/고체를 분리하는 고액분리기(536)로 보내지는데, 비교적 큰 고체 구성성분이 유체에서 분리되고 저장조(538)로 보내진다. 미세한 입도의 고체 구성성분은 유체와 현탁물질로 형성되고 액체/고체를 분리하는 고액분리기(536)로 유체에서 분리되지 않는다. 액체/고체를 분리하는 고액분리기(528,536)를 빠져나온 미세한 입도의 고체 구성성분과 유체의 현탁물질은 분리기(540)에서 합쳐진다.
분리기(540)는 분리기(516)와 동일한 단계를 실행하고 추가로 유체 내에서 결합된 구성성분을 분리한다. 분리기(540)에서 빠져나온 유체와 구성성분은 분리기(516)와 동일한 단계를 실행하는 분리기(542)로 유동한다. 추가로, 분리기(542)는 유체 내에 결합된 구성성분을 분리한다. 분리기(542)를 빠져나온 유체와 구성성분은 도 10과 연계되어 앞서 기술된 하이드로사이클론과 같은 구조물일 수 있는 원심분리기(544)로 유동한다. 원심분리기(544)는 밀도를 근거로 하여 구성성분을 분리하는 원심력으로 유체와 구성성분에 영향을 준다. 원심분리기(544)를 빠져나온 중량의 구성성분은 분리기(546)로 보내지는 반면에, 원심분리기(544)를 빠져나온 경량의 구성성분은 저장조(548)로 보내진다. 분리기(546)를 빠져나온 후에, 중량의 구성성분은 원심분리기(550)로 들어가 다시 밀도를 근거로 하여 구성성분을 분리한다. 원심분리기(550)를 빠져나온 중량의 구성성분은 건조기(552)로 보내지는 반면에, 경량의 구성성분은 저장조(548)로 보내진다. 중량 혹은 경량의 구성성분은 바람직한 최종 생산물을 획득하기 위해서 추가 공정을 수행할 수 있다.
만약 최종적인 중량의 구성성분이 전분 혹은 설탕이라면, 건조기(552)로 보내지는 것을 대신하여 도 11b에 도시된 선택가능한 공정을 거치게 되는데, 전분 혹은 설탕을 에탄올로 변형한다. 에탄올 생산중에, 도 11a에 도시된 원심분리기(550)를 빠져나온 전분은 경로(B)를 따라 도 11b에 도시된 해당 스테이션에서 가수분해(554) 혹은 액화과정을 거치게 된다. 도 11a에 도시된 원심분리기(550)를 빠져나온 설탕은 경로(A)를 따라 도 11b에 도시된 스테이션에서 발효(558) 과정을 거치게 된다. 전분을 위해 해당 스테이션에서 가수분해(554)를 촉진하도록 효소를 첨가하여 가열한다. 그런 다음에, 가수분해된 전분은 효소와 결합하여 스테이션에서 당화(556, 糖化)되는바, 여기서 가수분해된 전분이 설탕시럽으로 변형된다. 해당 스테이션에서 가수분해(554)와 스테이션에서의 당화(556)는 도 1 내지 도 5에 도시된 장치(10,110,210) 중 하나와, 그리고 도 13에 도시된 상호작용을 촉진하는 방법과 도 13에 연계되어 아래에 기술된 바에 따라 실행될 수 있다.
당화(556) 스테이션을 빠져나온 설탕시럽은 누룩과 결합되어 스테이션(원심분리기(550)에서 빠져나온 설탕이 시작되는 단계)에서 발효(558) 과정을 거친다. 설탕시럽의 발효가 액체 에탄올을 생성한다. 열교환기(미도시)는 스테이션에서 발효(558) 단계를 실행하는 장치와 결합될 수 있어, 장치로부터 열을 제거한다. 발효 후에, 액체 에탄올은 액체/고체를 분리하는 고액분리기(560)로 보내진다. 액체 에탄올 내에 남아 있는 고체는 에탄올에서 분리되고 해당 단계에서 효소처리(562)하여 고체를 가수분해 및 당화를 거쳐 설탕시럽으로 변형시킨다. 그런 다음에, 이 설탕은 스테이션에서 발효(558) 과정을 거치게 된다. 효소처리(562) 단계는 가수분해 및 당화(554,556)와 실질적으로 유사한 방식으로 실행될 수 있다.
액체/고체를 분리하는 고액분리기(560)를 빠져나온 액체 에탄올은 분리기(516)와 동일한 형상으로 되어 있는 분리기(564)에서 증류과정을 시작한다. 가열기(미도시)는 액체를 가열하기 위해서 분리기(564)와 결합될 수 있다. 바람직하기로, 가열기는 액체 에탄올을 대략 80℃까지 가열한다. 액체 에탄올은 분리기(564)로 유입되기 전에 태양에너지로 가열된 물에 침수되어 있는 구리코일을 통과하여 가열될 수 있다. 분리기(564)는 액체 에탄올 내에 캐비테이션을 유도한다. 액체 에탄올 내에 캐비테이션 거품의 빠른 발생과 파열이 이를 에탄올 증기로 변형하는 반면에, 약간의 액체가 에탄올 증기와 함께 분리기(564)를 빠져나올 수 있다. 남아 있는 액체는 에탄올로 변형될 수 없는 전단계에서 액체 에탄올 및/또는 추가될 액체일 수 있다. 액체와 에탄올 증기가 분리기(564)를 빠져나와, 도 10에 도시된 하이드로사이클론과 유사한 구조물일 수 있는 원심분리기(566)로 보내진다. 원심분리기(566)는 액체에서 에탄올 증기를 분리할 수 있는 원심력으로 액체와 에탄올 증기에 영향을 준다. 원심분리기(566)를 빠져나온 액체는 저장조(572)로 집결되되, 이곳에서 폐기되거나 제2증발공정을 거치도록 보내져 액체 내에 남아 있는 에탄올을 재생시킨다. 원심분리기(566)에서 빠져나온 에탄올 증기는 응축기로 보내져 증기를 액체로 응축한다. 액체 에탄올은 저장조(570)에 모여진다.
도 11a와 도 11b에 도시된 공정으로 분리되어질 결합된 구성성분은 고체, 액체, 가스 혹은 이의 조합일 수 있다. 고체를 분리하기 위해서, 유체 매질 내에 고체의 비율은 바람직하기로 약 10~40 부피%이다. 분리공정은 유체 매질 내에 배치된 고체의 가변하는 비율에 영향을 받을 수 있다. 유체 매질 내에 고체의 고비율은 고체 구성성분들 사이의 마모를 증가시키는 결과를 가져오지만, 돌출부와 구성성분 사이의 충돌 횟수를 줄이게 된다. 유체 매질 내에 고체의 저비율은 고체 구성성분들 사이의 마모를 줄이고, 돌출부와 구성성분들 사이의 충돌 횟수를 증가시킨다. 유체 매질 내에 고체의 용적비율은 분리될 구성성분의 유형의 최적 분리를 위해 필요에 따라 가변될 수 있다.
도 11a 및 도 11b에 도시된 분리공정에 영향을 미칠 수 있는 다른 외부요소로는 유체 매질 혹은 구성성분들의 pH값, 점도, 및 온도이다. pH값이 중성에서 산성 혹은 알칼리성으로 이동하면서, 수소이온농도가 원자 운동을 크게 하여 분리를 가속화시킬 수 있다. 분기리 내에서 발생하는 힘(캐비테이션, 유체 마모, 구성성분 마모, 원심력, 및 충돌)이 결합된 구성성분과 유체 매질 사이의 접촉을 촉진시킬 수 있게 원자 운동을 촉진시킨다. 액체 매질의 점도 증가는 캐비테이션 거품의 형성, 충돌 및 이동을 제한하여 유체 내에 캐비테이션 효과를 저감시키게 된다. 온도 증가는 액체의 분자 인력을 저감시켜 유체 내에 캐비테이션 효과를 증가시켜 유체 매질의 증기압을 증가시킨다. 유체 매질의 증기압이 증가할 때 압력 내에 저감이 거의 일어나지 않아 증가된 증기압 아래로 유체 압력을 줄여야하는 필요 때문에 캐비테이션 거품이 더욱 자주 형성된다.
도 11a와 도 11b에 도시된 분리방법은 옥수수 낟알(corn kernel)에 결합된 구성성분, 즉 내배유, 과피, 배아를 분리하는 데에 사용될 수 있다. 만약 바람직하다면, 옥수수를 분리기(516)로 보내기 전에 옥수수는 필러(510)에서 박리되고, 와셔(512)에서 세정되며, 혹은 크러셔(514)에서 분쇄된다. 분리기(516)는 전술된 방법으로 내배유, 배아 및 과피를 분리한다. 내배유는 미세한 입도를 갖고 있어, 분리 후에 유체와 현탁물질을 형성한다. 바람직하기로, 분리기(516)에 들어온 유체와 옥수수 낟알의 혼합물은 약 10부피%~20부피%의 옥수수 낟알로 구성된다. 옥수수 분리하는 동안에, 바람직하기로 로터는 일렬의 돌출부를 구비한다. 열의 직경은 바람직하기로 약 124mm이고 돌출부의 직경은 약 9.5mm이다. 바람직하기로, 돌출부의 높이는 약 15mm이며 로터의 두께는 약 10mm이다. 돌출부들 사이에는 약 10mm의 거리를 두고 있다. 바람직하기로, 로터는 약 2500~4500rpm 사이의 속도로 회전하며, 가장 바람직하기로는 약 3600rpm의 속도로 회전한다. 내배유와 배아 및 과피를 분리하는 과정은 약 2분 내외에서 일어난다. 또한, 종래의 분리공정에서와 같이 분리 전에 물 혹은 산성용액에 옥수수 낟알을 담그는 작업을 필요로 하지 않는다.
도 11a와 도 11b에 도시된 방법에 따른 옥수수 분리 도중에, 분리기(516)는 장치(10)와 유사한 구조를 갖는 다수의 분리기로 교체될 수 있다. 이러한 형상에서, 일렬되어 연이어진 분리기는 돌출부 사이의 거리를 점차적으로 줄인다. 8개의 연결된 분리기가 분리기(516)를 대신할 수 있는바, 돌출부 사이의 거리는 점진적으로 10mm에서 7.5mm까지 줄어든다.
액체/고체를 분리하는 고액분리기(528)는 내배유와 배아 및 과피를 분리한 후에 유체와 내배유 현탁물질에서 배아와 과피를 분리한다. 배아와 과피는 건조기(530)로 이동하는데, 바람직하게 건조기는 배아에서 과피를 분리할 수 있는 능력을 갖춘 공압형 60℃의 고온공기 건조시스템으로 되어 있다. 그 다음에, 과피와 배아는 시판할 수 있게 밀(532)에서 개별적으로 분쇄될 수 있다. 유체와 내배유 현탁물질은 분리기(540)로 보내진다.
분리기(540)는 내배유 세포에서 전분과 단백질을 분리하도록 유체와 내배유 현탁물질 내에서 캐비테이션을 유발한다. 바람직하기로, 분리기(540)는 2열의 돌출부를 갖춘 로터를 구비한다는 점을 제외하고는 장치(10)와 유사한 구조로 되어 있다. 분리기(542,546)는 결합되어 있는 전분과 단백질을 각각 분리한다. 원심분리기(544,550)는 분리된 전분과 단백질을 분리한다. 원심분리기는 바람직하기로 도 10에 도시된 하이드로사이클론과 같이 동일한 구조로 되어 있다. 원심분리기(544,550)는 전분과 단백질을 분리하는 원심력으로 분리된 전분과 단백질에 영향을 준다. 단백질보다 무거운 전분은 원심분리기(544,550)의 내부벽 둘레로 이동하고 유체와 함께 원심분리기의 하부로 빠져나간다. 단백질은 원심분리기(544,550)의 상부를 통해 빠져나가고 저장조(548)로 보내진다.
원심분리기(550)에서 빠져나간 후에, 전분은 건조기(552)로 보내지거나, 도 11b에 도시되고 전술된 단계에 따라서 가수분해, 당화, 발효, 및 증류될 수 있다. 여기서 기술된 옥수수 분리공정은, 전분이 분리되기 전에 옥수수 낟알을 담가서 변질되지 않기 때문에 종래의 옥수수 에탄올 생산공정보다 20% 이상 에탄올을 재생할 수 있다. 덧붙여서, 구성성분들은 분리 전에 밀 혹은 조분쇄기(degerminator)로 분쇄되지 않기 때문에 그 고유의 특성을 그대로 보유한다.
도 11a에 도시된 분리방법은 옥수수 아톨레(atole)를 생산하는 데에 사용될 수도 있다. 옥수수는 물에 놓이고 배아와 과피 및 내배유 현탁물질을 분리하는 분리기(516)로 보내진다. 액체/고체를 분리하는 고액분리기(528)는 유체와 내배유 현탁물질에서 배아와 과피를 분리한다. 배아와 과피는 건조기(530)와 밀(532)로 보내진다. 내배유는 증해(蒸解)하고 건조되어 아톨레 가루를 생산한다. 종래방법에 따라 생산된 아톨레는 옥수수가 황산용액에 담가 지기 때문에 황을 함유한다. 여기서 기술된 본 발명의 방법으로 생산된 아톨레는 옥수수가 유황용액에 담가 지지 않기 때문에 황을 함유하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따라 생산된 아톨레는 종래방법에 따라 생산된 아톨레보다 건강식이면서 맛이 좋다.
커피 열매(coffee berry)도 도 11a에 도시된 방법에 따라서 분리될 수 있다. 커피 열매에 결합된 구성성분은 외피(skin), 과육(pulp), 점액(mucilage), 껍질(parchment), 콩(bean)으로 되어 있다. 커피 열매의 구성성분을 분리하는 종래공정은 열매를 과육 제거하고, 점액을 부드럽게 콩을 발효하며, 점액을 제거하도록 콩을 세정하고, 콩을 건조하며, 껍질을 제거하도록 콩의 껍질을 벗기는 단계를 필요로 한다. 이러한 단계들을 실행하기 위해서는 통상적으로 약 1~7일 정도 걸린다. 도 11a에 도시된 방법의 분리기(516)는 단지 7~10초 만에 커피 열매의 구성성분을 분리한다. 추가로, 커피 열매가 도 11a에 도시된 방법에 따라 분리된 후에, 커피 콩은 종래공정보다 물에 노출되는 시간이 적기 때문에 건조하는 시간이 거의 필요 없다. 본 발명은 또한 과육제거용 밀의 짓눌림 작용 혹은 전형적인 발효공정에 거의 영향을 받지 않는다. 커피 공정을 위한 현 방법은 효율성을 높였기 때문에 종래방법에 비해서 약 30% 줄인다.
바람직하기로, 커피 분리를 위해 유체와 커피 열매의 혼합물은 약 15~22부피%의 커피 열매로 되어 있다. 바람직하기로, 제1분리기는 아래에 기술된 바와 같이 로터를 구비한 도 1 내지 도 3에 도시된 장치이고, 돌출부 사이의 거리는 콩이 손상을 입지 않도록 하기 위해서 가장 큰 커피 콩보다 약 50% 더 크게 되어 있다. 다양한 로터가 도 11a에 도시된 방법에 따른 커피 분리에 충분히 적용된다. 제1유형의 로터는 3열의 돌출부를 갖는데, 각 열의 직경은 각각의 20cm, 30cm, 40cm으로 되어 있다. 돌출부는 약 10mm의 직경을 갖는 원통형상이다. 돌출부들 사이의 거리는 제1열에서는 약 15mm이며 제3열에서는 약 10mm까지 줄어든다. 제2유형의 로터는 19개의 원통형 돌출부를 구비하는데, 각각의 돌출부는 약 0.375인치의 직경을 갖는다. 돌출부는 124mm의 직경을 갖는 로터의 원주 가장자리에 인접하게 위치된다. 돌출부 사이의 거리는 약 9mm이다. 제3유형의 로터는 약 0.375인치의 직경을 갖는 21개의 원통형상의 돌출부를 갖는다. 돌출부는 약 124mm의 직경을 갖는 로터의 원주 가장자리에 인접하게 위치된다. 돌출부들 사이의 거리는 약 7.5mm이다. 제4유형의 로터는 도 6에 도시된 바와 같이 C자형상의 단면을 갖는 20개의 돌출부를 구비하데, 각각의 돌출부는 약 9.5mm의 직경을 갖는다. 돌출부는 약 124mm의 직경을 갖는 로터의 원주 가장자리에 인접하게 위치된다. 제5유형의 로터는 도 6에 도시된 바와 같이 C자형상의 단면을 갖는 14개의 돌출부를 구비하는데, 각각의 돌출부는 약 0.5인치의 직경을 갖는다. 돌출부는 약 124mm의 직경을 갖는 로터의 원주 가장자리에 인접하게 위치된다. 돌출부 사이의 거리는 약 16mm이다. 제6유형의 로터는 각기 약 12mm의 하부 직경과 약 4mm의 상부 직경을 가지고 있는 20개의 원뿔형 돌출부를 구비한다. 돌출부는 약 125mm의 직경을 갖는 로터의 원주 가장자리에 인접하게 위치된다. 제7유형의 로터는 각기 약 9.5mm의 하부 직경과 약 4mm의 상부 직경을 가지고 있는 24개의 원뿔형상 돌출부를 구비한다. 돌출부는 약 124mm의 직경을 갖는 로터의 원주 가장자리에 위치된다.
커피 열매의 콩, 과육, 점액, 과피 및 커피콩의 껍질이 분리기(516)에 의해서 분리된 후에, 콩들은 분할기(divider)에 의해서 과육, 점액, 과피 및 커피콩의 껍질로부터 분리된다. 분할기는 여과기 또는 크기에 기초한 다양한 구성성분을 분리하기 위해 형성된 일련의 여과기 일 수도 있다. 과육, 점액, 과피 및 커피콩의 껍질은 바람직하게는 도 1 내지 3에 나타난 장치와 비슷한 구조를 갖는 다른 분할기로 보내진다. 그리고 나서, 분리된 구성성분은 커피콩의 껍질과 과피로부터 과육과 점액을 분리하는 분할기로 보내진다. 과육과 점액은 도 11b와 관련하여 위에 설명된 것처럼 에탄올의 산출물로 발효되거나, 메탄 가스(mehtane gas)를 생산하기 위해 사용된다. 바람직하게는, 커피콩의 껍질과 과피는 구성성분으로부터 건강물질 및/또는 섬유질을 추출하는 추출공정을 거친다.
또한, 도 11a와 도 11b에 나타난 방법은 카사바(cassva) 뿌리의 전분과 세포를 분리하기 위해 사용될 수 있다. 카사바 뿌리는 바람직하게는 필러(510)에서 껍질이 벗겨지고, 세척기(512)에서 세척되며, 물속에 놓이기 전에 크러셔(514)에서 으깨진다. 물과 파쇄된 카사바 뿌리의 비율은 카사바 뿌리의 약 25%부피에서 35%부피이다. 카사바 뿌리는 바람직하게는 도 1 내지 3에 나타난 장치와 비슷한 구조를 갖는 분리기(516)를 통해 보내진다. 분리기(516)를 거친 후에, 고체 카사바 바이오매스(biomass)로부터 분리된 점분은 물과 함께 현탁액을 형성한다. 고체 카사바 바이오매스, 물 및 점분은 액체/고체를 분리하는 고액분리기(528)로 보내지고, 여기에서 점분 및 물 현탁액은 고체 카사바 바이오매스로부터 분리된다. 액체/고체를 분리하는 고액분리기(536)는 고체 카사바 바이오매스로부터 분리기(534)를 빠져나온 전분과 물 현탁액을 분리한다. 고체 카사바 바이오매스는 저장조(538)로 보내지고, 전분과 물 현탁액은 분리기(540)로 보내지며, 고액분리기(528)로부터 전분과 물 현탁액이 합쳐진다. 분리기(540)로부터, 공정은 옥수수를 분리하는 것에 대하여 상기에서 설명된 것처럼 계속된다. 바람직하게는, 분리기는 약 9.5 밀리미터의 직경과 약 10밀리미터의 돌출부 사이의 거리를 갖는 돌출부가 있는 로터(rotor)를 구비한다. 카사바 뿌리를 분리하기 위해서, 분리기 중의 어떤 것은 또한 뿌리의 파손을 개선하기 위해 카운터 로터를 갖춘 이중배열 로터를 갖는다.
도 11a와 도 11b에 나타난 방법은 사탕수수 즙으로부터 사탕수수를 분리하는데 사용될 수도 있다. 사탕수수로부터 사탕수수 즙을 회수하기 위한 전통적인 공정은 사탕수수로부터 즙을 추출하기 위해 사탕수수를 으스러트리고 굴리는 것을 포함한다. 그리고 나서, 사탕수수는 버려지거나 재활용되고, 사탕수수에 여전히 존재하는 어떤 것이 사라진다. 도 11a와 도 11b에 나타난 방법은 전통적인 사탕수수 추출공정 후에 버려지는 고체 사탕수수로부터 무게의 약 9.5%의 사탕수수 즙을 회수한다.
도 11a의 분리방법에 따르면, 우선 사탕수수는 크러셔(514)에서 으깨지고, 으깨지는 동안 추출된 사탕수수 즙이 모인다. 그리고 나서, 파쇄된 사탕수수는 물속에 넣어지고 분리기(516)를 통해 보내지며, 분리기는 도 1 내지 3에 나타난 장치(10)와 유사한 구조를 갖는다. 바람직하게는, 물과 사탕수수의 혼합물은 약 25%부피에서 35%부피의 사탕수수로 구성된다. 분리기(516)는 상기에서 설명된 구성성분들을 통해 사탕수수 즙을 사탕수수로부터 분리한다. 액체/고체를 분리하는 고액분리기(528)는 고체 사탕수수를 물과 사탕수수 즙으로부터 분리한다. 고체 사탕수수는 또한 물속에 넣어지고 추가로 사탕수수 즙을 사탕수수로부터 분리하는 분리기(534)를 통해 보내진다. 액체/고체를 분리하는 고액분리기(536)는 분리기(534)에 존재하는 사탕수수 즙과 사탕수수를 분리한다. 고체 사탕수수는 저장조(538)로 갖고, 집합체 또는 종이의 생산에 사용될 수 있다. 사탕수수 즙은 결정형 당(crystalline sugar)의 가공처리에 사용될 수 있고, 단계(558-572)와 관련하여 상기에서 설명된 것 같은 에탄올을 생산하기 위해 발효되고 증류될 수 있다. 사탕무 즙(sugar beet juice)은 사탕수수로부터 사탕수수 즙을 분리하는 상기에서 설명된 것과 같은 방법으로 사탕무로부터 분리될 수 있다.
또한, 도 11a에 나타난 방법은 액체로부터 가스 불순물을 분리하는데 이용될 수도 있다. 예를 들어, 방법은 액체연료로부터 아황산 가스(sulfur dioxide) 또는 다른 가스 불순물을 분리하는데 이용될 수도 있다. 아황산 가스는 연소시 대기로 배출되는 연료에 실존하는 혼합물이고, 건강과 환경에 해롭다. 도 11a에 나타난 방법에 따라 연료와 아황산 가스를 분리하기 위해, 아황산 가스를 포함하는 연료는 542와 544 같은 원심분리기에 연결된 분리기로 바로 보내진다. 바람직하게는, 도 10에 나타난 장치(410)는 아황산 가스와 연료의 분리에 이용된다. 분리기는 액체연료 안에 캐비테이션을 포함한다. 캐비테이션은 연료 내에서 아황산 가스의 거품의 형성을 강화한다. 원심분리기는 연료에 액체연료로부터 아황산 가스를 분리하기 위한 원심력을 받게 한다. 바람직하게는, 아황산 가스는 원심분리기의 정상을 통해 배출되고, 정제된 연료는 원심분리기의 바닥을 통해 배출된다. 가스와 연료는 모두 저장조에 모일 수 있다.
도 11a에 나타난 방법은 또한 낟알(grain)로부터 흙과 독소를 분리하는데 사용될 수 있다. 분리를 위해, 흙과 독소로 감싸인 낟알은 물속에 넣어지고 분리기(516)를 통해 보내진다. 분리기는 낟알, 흙, 독소를 분리한다. 액체/고체를 분리하는 고액분리기(528)는 깨끗한 낟알을 흙과 독소로부터 분류하고, 흙과 독소는 부유물(suspended)로 물에 남겨 진다. 액체/고체를 분리하는 고액분리기(528)는 여과기일 수 있다. 깨끗한 곡물은 건조기(530)에서 건조되고 요구된 공정을 거친다. 또한, 방법은 물을 오염물질로부터 분리하는 것에 의해서 폐수를 정화하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 방법은 카사바 전분으로부터 폐수를 처리하는 시안화 화합물을 분리하는데 사용될 수도 있다.
또한, 도 11a에 나타난 방법은 식물 또는 동물 조직의 어떤 구성성분를 분리하는데 사용될 수도 있다. 식물 또는 동물의 조직은 처리되고 분리되어 물속에 놓여지고 조직구성성분의 분리를 위해 분리기(516)를 통해 보내진다. 그리고 나서, 조직구성성분은 바람직하게는 어떤 방법에 의해서 분리되고, 세척되며, 건조되고, 포장된다.
또한, 콩(soybean)은 도 11a에 나타난 방법에 따라 분리될 수도 있다. 여기에서 설명된 콩 분리 방법은 전통적인 방법에서 요구된 많은 단계와 장비를 매우 감소시킨다. 콩의 결합구성성분은 껍질(shell), 싹(germ) 및 내배유(endosperm)이다. 콩은 물에 놓여 지고 분리기(516)를 통해 보내진다. 분리기(516)는 껍질, 싹 및 내배유를 분리한다. 액체/고체를 분리하는 고액분리기(528)는 여과기이거나, 구성성분을 분리하기 위해 크기에 따른 일련의 여과기일 수도 있다. 또한, 방법은 수수(sorghum), 파인애플 섬유로부터 파인애플 쥬스, 감자로부터 전분과 같은 다른 콩, 곡물의 결합구성성분을 분리하는데 사용될 수도 있다.
도 12는 본 발명에 따라 액체를 정제하기 위한 방법을 나타낸다. 만약 액체에 떠있는 고체구성성분이 있다면, 액체는 바람직하게는 사전처리(pretreatment) 방법단계(610-614)를 거친다. 만약, 액체에 떠있는 고체구성성분이 없다면, 액체는 바로 캐비테이션 챔버(616)로 갈 것이다. 사전처리 방법에 따르면, 액체는 도 10에 나타난 장치와 관련하여 상기에서 설명된 것 같은 고체구성성분으로부터 액체를 분리하는 것을 돕는 하이드로사이클론(hydrocyclone, 610)에 보내진다. 다음으로, 액체는 화학처리(612)를 받고, 화학처리는 바람직하게는 액체에서 침전물의 결합과 침전물의 결정을 촉진하는 화학적인 응고물질을 추가하는 것을 포함한다. 침전탱크(settling tank, 614)는 화학물질과 침전물을 탱크의 바닥에 침전시키기 위해 충분한 시간 동안 액체를 보유한다. 그리고 나서 침전탱크(614)에서 액체는 캐비테이션 챔버(616)로 보내지고, 캐비테이션 챔버에서 캐비테이션은 액체에서 원치않는 유기체를 죽이기 위해 액체 안에서 유도된다. 원치않는 유기체는 액체 내에 형성된 캐비테이션거품의 빠른 발생과 압축에 의해서 죽게 된다. 캐비테이션 챔버(616)는 도 1 내지 5와 관련하여 설명된 장치(10, 110, 210)와 비슷한 구조를 갖는다. 캐비테이션현상은 세포의 용해에 의해 유기체를 죽일 수도 있다. 만약 정제된 액체가 물이라면, 캐비테이션현상에 의해 발생 된 캐비테이션과 높은 온도는 바람직하게는 물의 오존화(ozonization)를 촉진한다. 오존은 물속에서 원치않는 유기체를 죽인다. 물속에 있는 원치않는 유기체가 죽은 후에, 액체가 수도꼭지(620)를 빠져나가기 전에 액체는 액체에 남아있는 어떤 좋지않은 미립자를 제거하는 여과기(618)에서 여과된다.
바람직하게는, 도 12에 나타난 공정의 캐비테이션 챔버는 도 1 내지 5에 나타난 장치와 같은 구조를 갖는다. 바람직하게는, 도 6에 나타난 것처럼, 도 12의 공정에 사용되는 장치는 액체 내에서 캐비테이션을 최대화하기 위해 C 형태의 상부 외형을 갖는 돌출부를 갖는다. 도 1 내지 5에 나타난 것 같은 장치는 공용상수도로부터 건물로 들어오는 물을 정제하기 위해 가정이나 사무실에 설치될 수도 있다. 바람직하게는, 가정이나 사무실의 물의 정제를 위해 설치된 장치는 0.5인치보다 작은 흡입구를 갖고 0.75인치 둘레의 배출구를 갖는다. 또한, 도 1 내지 5에 나타난 것 같은 장치는 물을 정제하기 위해 물 분배관 안에 설치될 수도 있다. 도 12에 나타난 방법을 사용하여 정제된 액체는 정제가 필요한 물, 쥬스 또는 어떤 다른 액체일 수도 있다. 예를 들어, 정제공정은 쥬스 또는 우유를 정제하기 위한 저온살균(pasteurization) 대신에 또는 추가하여 사용될 수도 있다. 여기에서 설명된 정제공정은 액체를 가열하지 않고 액체의 향이 변하지 않기 때문에 이롭다. 또한, 도 12에 나타난 정제공정은 폐수의 정제에 사용될 수도 있다.
도 12의 정제방법은 열전달에 사용되는 액체를 정제하는데 사용될 수도 있다. 원치않는 유기체는 열전달에 사용되는 물 또는 다른 액체에서 번성할 수도 있다. 액체에 접촉할 수 있는 사람들 사이의 병을 방지하기 위해 원치않은 유기체를 죽이는 것이 요구된다. 액체가 가열 목적으로 이용될 때, 캐비테이션 챔버와 원심분리기는 열교환기로부터 액체를 수용할 수 있고, 액체를 정제하고 나서 액체를 보일러에 보낼 수 있다. 액체는 보일러로부터 열교환기로 보내지고 캐비테이션 챔버로 돌아온다. 액체가 냉각 목적으로 이용될 때, 캐비테이션 챔버는 열교환기로부터 액체를 수용하고, 액체를 정제하고, 액체를 냉각 타워에 보낼 수 있다. 그리고 나서 액체는 냉각 타워로부터 열교환기로 보내지고 캐비테이션 챔버로 돌아온다. 액체 정제는 액체의 한정된 열용량을 상승시키는 것에 의해서 열교환 공정의 효율을 증가시킬 수 있다.
도 13은 본 발명에 의한 2개 또는 그 이상의 구성성분들 사이의 상호작용을 촉진하는 방법을 나타낸다. 구성성분들은 유체매질에 놓이고 상호작용 촉진기(interaction promoter, 710)로 보내진다. 상호작용 촉진기(710)는 캐비테이션 챔버(712), 유체 연마기(fluid abrader, 714), 구성성분 연마기(716), 윈심분리기(718) 및 임펙터(720)를 구비한다. 상호작용 촉진기(710)는 도 1 내지 5와 관련하여 상기에서 설명된 장치(10,110,210)와 같은 구조를 갖고, 1개의 구조는 동시에 단계(712-720)를 수행할 수도 있다. 캐비테이션 챔버(712)는 구성성분들 사이에서 상호작용을 촉진하기 위해 액체에서 캐비테이션을 포함한다. 유체 연마기(714)는 유체와 구성성분들 사이에 연마를 포함하고, 구성성분 연마기(716)는 구성성분들 사이에 상호작용을 촉진하기 위해 구성성분들 사이에 연마를 포함한다. 원심분리기(718)는 구성성분에 구성성분들 사이에 원심력을 촉진하는 원심력을 받게 하고, 임펙터(720)는 구성성분에 구성성분들 사이에 상호작용을 촉진하기 위해 충격을 받게 한다. 상호작용 촉진기(710)를 빠져나가자마자, 상호작용된 구성성분은 저장조(722)에 모인다. 상호작용하는 구성성분은 고체, 액체, 가스 또는 3가지의 어떤 결합일 수도 있다.
도 13의 방법은 가수분해 작용처럼 어떤 화학적 또는 물리적 작용을 촉진하는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 방법은 전분을 가수분해하기 위한 목적을 위해 효소와 전분의 상호작용을 촉진하는데 사용될 수도 있다. 전분과 효소는 유체매질에 놓여지고, 상호작용 촉진기(710)를 통해 보내진다. 상호작용 촉진기(710) 안에서 발생된 진공력, 연마력, 및 다른 힘은 전분의 가수분해를 발생시키는 전분과 효소의 상호작용을 촉진한다. 더욱이, 도 13의 방법은 설탕 시럽을 만들기 위해 가수분해된 전분의 발효를 촉진할 수도 있다. 가수분해된 전분과 효소는 유체매질에 놓여 지고, 효소와 가수분해된 전분의 상호작용을 촉진하는 상호작용 촉진기(710)를 통해 보내진다. 상호작용 발생기 내에서 발생된 진공력, 연마력 및 다른 힘은 설탕 시럽을 만들기 위해 가수분해된 전분 및 효소의 상호작용을 촉진한다. 그리고 나서, 설탕 시럽은 저장조(722)에 수집된다.
또한, 도 13의 방법은 닉스타말화(nixtamalizing)된 옥수수에 사용될 수도 있다. 전형적인 닉스타말 공정에서 옥수수는 옥수수로부터 과피를 분리하고 옥수수 내배유에서 전분을 덱스트린(dextrinize)으로 만들기 위해서 알카리성 액으로 요리된다. 닉스타말화된 옥수수는 밀가루에 쉽게 비벼지고 덱스트린화된 전분은 더욱 영양분이 풍부하다. 상호작용을 촉진하는 본 발명에 의한 방법으로 옥수수를 닉스타말화하기 위해서, 옥수수는 산화칼슘(calcium oxide)과 물을 포함하는 알카리성 액에 놓여 지는 것이 바람직하다. 옥수수와 알카리성 액은 가열되고, 옥수수와 알카리성 액 사이에 상호작용을 촉진하기 위해 상호작용 촉진기(710)로 보내진다. 알카리성 액에서 상호작용을 촉진하는 상호작용 촉진기에서 발생 된 힘의 결합효과 때문에 옥수수가 닉스타말로 된다. 또한, 옥수수의 구성성분은 옥수수를 분리하는 방법과의 관계에서 상기에서 언급된 것 같은 진공력, 연마력, 원심력 및 충격력에 의해서 분리될 수 있다. 상호작용 촉진기(710)를 빠져나온 후에, 옥수수는 도면에는 도시되지 않았지만 건조기로 보내진다. 도 13에 나타난 방법에 따라 옥수수는 약 5분 안에 닉스타말화 될 수도 있다. 전통적인 방법의 사용에서는, 옥수수의 닉스타말화는 약 12시간이 걸린다.
또한, 도 13에 나타난 상호작용을 촉진하기 위한 방법에 따라 물질을 유화하고, 캡슐에 넣고 균질화하는 것이 가능하다. 예를 들어, 방법은 바나나로부터 바나나 퓌레(puree), 코코넛으로부터 코코넛 크렘(creme) 및 고기로부터 고기 스프(broth)를 생산하는데 사용될 수도 있다. 방법은 과일쥬스, 아이스크림, 소스, 제약반죽(pharmaceutical pastes), 화학반죽(chemical pastes) 및 소세지를 위한 고기를 유화하는데 사용될 수도 있다. 방법은 포장 전에 추가적인 생산품을 위한 우유, 과일쥬스 또는 으깬 과일(fruit pulp)의 상호작용을 촉진하는데 사용될 수도 있다. 또한, 방법은 2개 또는 그 이상의 구성성분의 상호작용의 결과로써 발생하는 화학적 또는 물리적 반응을 가속시키는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 방법은 나무에서 펄프로의 변환을 가속시키는데 사용될 수 있고, 상호작용을 위한 구성성분는 나무와 1개 또는 그 이상의 화학물질을 포함한다.
도 14는 액체연료의 증발에 의해서 액체연료의 연소를 개선하기 위한 방법을 나타낸다. 연료와 공기의 비율이 연소챔버(814)를 통해 더욱 잘 분배되기 때문에 증발된 액체연료는 연소를 개선한다. 본 발명의 방법에 따라 연료를 증발시키기 위해 연료는 캐비테이션 챔버(810)를 통해 보내지고, 여기에서 캐비테이션이 연료에서 발생 된다. 연료 내에서 캐비테이션 거품의 빠른 형성과 압축은 연료를 증발시킨다. 연료챔버(810)를 빠져나온 후에 약간의 액체연료가 남아 있을 수 있고, 따라서 원심분리기(812)는 증발된 액체 연료의 연소에 액체연료로부터 증발된 연료를 분리하는 원심력을 발생시킨다. 원심분리기(812)는 도 10에 나타난 하이드로사이클론과 유사한 구조를 갖고 있을 수도 있다. 증발된 연료는 산소와 혼합되고, 연소챔버(814)에서 연소 되며, 액체연료는 캐비테이션 챔버(810)에서 재활용된다. 도 1 내지 10에 나타난 어떤 장치도 도 14에 나타난 방법에 따른 액체연료의 연소를 개선하는데 사용될 수 있다.
앞에서 기술된 사항으로부터 본 발명은 본 발명의 뚜렷하고 타고난 다른 이점들과 함께 상기에서 설명된 모든 목적과 목표를 이루는 것에 잘 적용되리라는 것을 알 수 있다.
가능한 많은 실시예가 본 발명의 범주로부터 벗어남 없이 본 발명을 구성할 수 있기 때문에, 상기의 설명 또는 첨부된 도면에 나타난 모든 문제는 설명된 것으로 이해될 수 있고, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
한정된 실시예가 설명되었지만, 다양한 변형예가 만들어질 수 있고, 본 발명은 설명된 부분 및 단계의 한정된 형태나 배열에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 청구항에 첨부된 청구항의 범주를 모두 포함한다. 더욱이 어떤 특징 및 하위 조합은 유용하고 다른 특징과 하위 조합을 참고하지 않고 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 이러한 응용예도 본 청구항의 범주 내에 포함된다.

Claims (78)

  1. 옥수수 낟알을 유체 매질 내에 위치시키는 단계와;
    내배유와 과피 및 배아를 분해하지 않고, 분리 전에 밀(mill) 혹은 조분쇄기(degerminator)로 분쇄되지 않은 상기 옥수수 낟알의 내배유와 과피 및 배아가 분리되도록, 상기 유체 내에 캐비테이션을 유발하는 동시에 상기 옥수수 낟알에 원심력을 가하는 단계; 및
    상기 내배유와 과피 및 배아를 각각 분리한 다음, 상기 유체와 상기 내배유로부터 상기 과피와 배아를 분리하는 단계;를 포함하는, 다수의 옥수수 낟알의 내배유와 과피 및 배아를 분리하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 옥수수 낟알의 내배유와 과피 및 배아를 분리시키기 위하여 상기 유체와 옥수수 낟알들 사이에 마모를 유발하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 옥수수 낟알의 내배유와 과피 및 배아를 분리시키기 위하여 상기 옥수수 낟알들 사이에 마모를 유발하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 옥수수 낟알의 내배유와 과피 및 배아를 분리시키기 위하여 상기 옥수수 낟알에 충격력을 가하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하나의 옥수수 낟알에서 내배유와 과피 및 배아는 2분 이내에 분리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 옥수수 낟알은 분리 전에 물 혹은 산성용액에 담가 지지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 내배유의 세포들로부터 전분과 단백질을 분리하기 위하여 상기 유체와 내배유 내에서 캐비테이션을 유발하는 단계; 및
    전분과 단백질을 분할하기 위하여 분리된 전분과 단백질에 원심력을 가하는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전분을 가수분해하는 단계와;
    설탕 시럽을 생성하기 위하여 가수분해된 전분을 당화하는 단계;
    액체 에탄올을 생성하기 위하여 설탕 시럽을 발효시키는 단계;
    액체 에탄올을 에탄올 증기로 전환하기 위하여 액체 에탄올 내에 캐비테이션을 유발하는 단계;
    액체로부터 에탄올 증기를 분할하기 위하여 에탄올 증기에 원심력을 가하는 단계; 및
    에탄올 증기를 응결시키는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 옥수수 낟알은 내배유와 과피 및 배아로 분리되기 전에 분쇄되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 유체 내에 캐비테이션을 유발하는 동시에 상기 옥수수 낟알에 원심력을 가하는 단계는,
    내부 챔버와, 이 챔버로 유체와 옥수수 낟알들이 유입되는 것을 허용하도록된 유입구, 축 개구 및, 내배유와 과피 및 배아가 분리된 후 유체와, 내배유와 과피 및 배아들이 챔버로부터 배출되는 것을 허용하도록 된 유출구를 제공하는 하우징과;
    상기 축 개구를 통하여 상기 챔버로 돌출하는 축;
    상기 챔버의 축 내부와 결합된 로터;
    상기 로터로부터 연장하고, 서로 6mm 이상 이격되어 있는 복수의 돌출부들; 및
    상기 축과 로터를 회전시키기 위한 원동기;를 구비한 장치로 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 내배유와 과피 및 배아들이, 원심력의 작용과, 상기 유체와 옥수수 낟알들 사이의 마모, 옥수수 낟알들 사이의 마모 및, 옥수수 낟알들과 돌출부들 사이의 충격들에 의하여 분리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 하우징은 챔버를 형성하는 제1,2 단벽부들과 측벽부를 제공하고, 또 상기 유입구는 제1단벽부에 위치하고, 상기 축 개구는 제2단벽부에 위치하며, 상기 유출구는 측벽부에 위치하는 한편, 상기 로터는 유입구와 마주 보는 전방면을 제공하고, 상기 복수의 돌출부들은 로터의 전방면으로부터 유입구 쪽으로 연장하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 로터는 원형상이고 돌출부들은 로터의 전방면의 원주 가장자리에 인접하여 로터의 중심으로부터 등거리에 위치하며, 돌출부들은 원통형상이고, 또 내배유와 배아 및 과피의 분리까지 챔버 내에서 옥수수 낟알들을 보유지지하기 위하여 인접하는 돌출부들 사이에 6mm 내지 12mm의 공간이 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 제1단벽부로부터 로터 쪽으로 연장하는 돌출부들을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 유입구에 의해 수용되고 챔버 내로 연장하는 튜브와;
    상기 챔버의 내부에서 튜브와 결합되어 로터의 전방면과 마주보는 전방면을 제공하는 카운터 로터; 및
    상기 카운터 로터의 전방면으로부터 로터 쪽으로 연장하는 돌출부들;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 유출구에 결합된 원심분리기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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  29. 내부 챔버와, 이 챔버로 유체와 옥수수 낟알들이 유입되는 것을 허용하도록된 유입구, 축 개구 및, 내배유와 과피 및 배아가 분리된 후 유체와, 내배유와 과피 및 배아들이 챔버로부터 배출되는 것을 허용하도록 된 유출구를 제공하는 하우징과;
    상기 축 개구를 통하여 상기 챔버로 돌출하는 축;
    상기 챔버의 축 내부와 결합된 로터;
    상기 로터로부터 뻗어 있는 복수의 돌출부들; 및
    상기 돌출부들이 액체를 통해 이동함에 따라 상기 챔버 내에서 상기 유체의 캐비테이션을 유발하기에 충분한 속도로 축과 로터를 회전시키기 위한 원동기;를 구비하고서,
    상기 내배유와 과피 및 배아를 분해하지 않고, 상기 내배유와 과피 및 배아는 유체 내에 형성된 캐비테이션 거품들의 신속한 생성 및 파괴에 의하여 분리되도록 되어 있고, 상기 옥수수 낟알들은 내배유와 과피 및 배아로 분리되기 전에 밀 혹은 조분쇄기로 분쇄되지 않게 되어 있고,
    상기 유체, 내배유, 과피 및 배아를 수용하기 위해 그리고 상기 유체와 내배유로부터 상기 배아와 과피를 분리하기 위해 상기 유출구에 결합되어 있는 액체/고체를 분리하는 고액분리기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 유체 매질 내에 위치된 다수의 옥수수 낟알의 내배유와 과피 및 배아를 분리하기 위한 장치.
  30. 제29항에 있어서, 상기 내배유와 과피 및 배아들이, 원심력의 작용과, 액체와 옥수수 낟알들 사이의 마모, 옥수수 낟알들 사이의 마모 및, 옥수수 낟알들과 돌출부들 사이의 충격들에 의하여 분리되는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제29항에 있어서, 상기 하나의 옥수수 낟알에서 내배유와 과피 및 배아는 2분 이내에 분리되는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제29항에 있어서, 상기 옥수수 낟알은 분리 전에 물 혹은 산성용액에 담가 지지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제29항에 있어서, 상기 돌출부는 적어도 6mm 정도로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제29항에 있어서, 상기 하우징은 챔버를 형성하는 제1,2 단벽부들과 측벽부를 제공하고, 또 상기 유입구는 제1단벽부에 위치하고, 상기 축 개구는 제2단벽부에 위치하며, 상기 유출구는 측벽부에 위치하는 한편, 상기 로터는 유입구와 마주 보는 전방면을 제공하고, 상기 복수의 돌출부들은 로터의 전방면으로부터 유입구 쪽으로 연장하는 것을 특징으로 하는 장치.
  35. 제34항에 있어서, 상기 로터는 원형상이고 돌출부들은 로터의 전방면의 원주 가장자리에 인접하여 로터의 중심으로부터 등거리에 위치하며, 돌출부들은 원통형상이고, 또 내배유와 배아 및 과피의 분리까지 챔버 내에서 옥수수 낟알들을 보유지지하기 위하여 인접하는 돌출부들 사이에 6mm 내지 12mm의 공간이 존재하는 것을 특징으로 하는 장치.
  36. 제34항에 있어서, 제1단벽부로부터 로터 쪽으로 연장하는 돌출부들을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  37. 제34항에 있어서, 상기 유입구에 의해 수용되고 챔버 내로 연장하는 튜브와;
    상기 챔버의 내부에서 튜브와 결합되어 로터의 전방면과 마주보는 전방면을 제공하는 카운터 로터; 및
    상기 카운터 로터의 전방면으로부터 로터 쪽으로 연장하는 돌출부들;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  38. 제29항에 있어서, 상기 유출구에 결합된 원심분리기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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  47. 제29항에 있어서, 상기 돌출부는 인접한 돌출부들 사이에 6mm 내지 12mm의 공간이 존재하는 것을 특징으로 하는 장치.
  48. 제29항에 있어서, 상기 돌출부들은 C자 형상의 상부 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  49. 제29항에 있어서, 상기 돌출부들은 J자 형상의 측면 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  50. 제29항에 있어서, 상기 돌출부들은 로터의 전방면 상에 회전가능하게 장착된 고정선단 및 자유선단을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  51. 내부 챔버와, 이 챔버로 유체와 옥수수 낟알들이 유입되는 것을 허용하도록된 유입구, 축 개구 및, 옥수수 낟알의 내배유와 과피 및 배아들이 분리된 후 유체와 옥수수 낟알의 내배유와 과피 및 배아들이 챔버로부터 배출되는 것을 허용하도록 된 유출구를 구비하는 하우징과;
    상기 축 개구를 통하여 상기 챔버로 돌출하는 축;
    상기 챔버의 축 내부와 결합된 로터;
    상기 로터로부터 연장하고, 서로 6mm 이상 이격되어 있는 복수의 돌출부들; 및
    상기 돌출부들이 액체를 통해 이동함에 따라 상기 챔버 내에서 액체의 캐비테이션을 유발하기에 충분한 속도로 축과 로터를 회전시키기 위한 원동기;를 구비하고서,
    상기 옥수수 낟알의 내배유와 과피 및 배아들은 유체 내에 형성된 캐비테이션 거품들의 신속한 생성 및 파괴에 의하여 분리되고,
    상기 유체, 내배유, 과피 및 배아를 수용하기 위해 그리고 상기 유체와 내배유로부터 상기 배아와 과피를 분리하기 위해 상기 유출구에 결합되어 있는 액체/고체를 분리하는 고액분리기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 유체 매질에 위치된 다수의 옥수수 낟알의 내배유와 과피 및 배아들을 분리하기 위한 장치.
  52. 제51항에 있어서, 상기 옥수수 낟알들이, 원심력의 작용과, 액체와 옥수수 낟알들 사이의 마모, 옥수수 낟알들 사이의 마모 및, 옥수수 낟알들과 돌출부들 사이의 충격들에 의하여 분리되는 것을 특징으로 하는 장치.
  53. 제51항에 있어서, 상기 하우징은 챔버를 형성하는 제1,2 단벽부들과 측벽부를 제공하고, 또 상기 유입구는 제1단벽부에 위치하고, 상기 축 개구는 제2단벽부에 위치하며, 상기 유출구는 측벽부에 위치하는 한편, 상기 로터는 유입구와 마주 보는 전방면을 제공하고, 상기 복수의 돌출부들은 로터의 전방면으로부터 유입구 쪽으로 연장하는 것을 특징으로 하는 장치.
  54. 제53항에 있어서, 상기 로터는 원형상이고 돌출부들은 로터의 전방면의 원주 가장자리에 인접하여 로터의 중심으로부터 등거리에 위치하며, 돌출부들은 원통형상이고, 또 내배유와 배아 및 과피의 분리까지 챔버 내에서 옥수수 낟알들을 보유지지하기 위하여 인접하는 돌출부들 사이에 6mm 내지 12mm의 공간이 존재하는 것을 특징으로 하는 장치.
  55. 제53항에 있어서, 제1단벽부로부터 로터 쪽으로 연장하는 돌출부들을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  56. 제53항에 있어서, 상기 유입구에 의해 수용되고 챔버 내로 연장하는 튜브와;
    상기 챔버의 내부에서 튜브와 결합되어 로터의 전방면과 마주보는 전방면을 제공하는 카운터 로터; 및
    상기 카운터 로터의 전방면으로부터 로터 쪽으로 연장하는 돌출부들;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  57. 제51항에 있어서, 상기 유출구에 결합된 원심분리기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  58. 삭제
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