用于碾磨玉米并由此制备乙醇的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了用于碾磨玉米的方法、磨碎玉米产品、以及由所述磨碎玉米产品制备乙醇的方法。在一些示例中，制备乙醇的方法可包括将多个玉米块引入研磨机中。所述方法还可包括在所述研磨机中研磨所述玉米块以产生磨碎玉米产品。如根据AOAC 965.22‑1966测量的，大于25重量％的磨碎玉米产品可具有大于105μm的粒度。如根据AOAC 965.22‑1966测量的，大于80重量％的磨碎玉米产品可具有425μm或更小的粒度。所述方法还可包括处理磨碎玉米产品以产生可包含乙醇的发酵醪，并从所述发酵醪分离至少一部分乙醇以产生酒糟。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于碾磨玉米并由此制备乙醇的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求于2015年11月25日提交的美国临时专利申请No.62/260,181的优先权，其通过引用并入本文。
技术介绍

所描述的实施方案总体上涉及用于碾磨玉米的方法和系统以及由此制备乙醇的方法。相关技术描述玉米或玉蜀黍通常用作淀粉源以通过发酵生产乙醇。玉米传统上由乙醇生产设施中的锤磨机碾磨。锤磨玉米的尺寸范围非常广泛，并且通常包括相对大的颗粒尺寸。乙醇工业普遍认为，精制磨碎玉米在生产乙醇期间会伴随着太多问题。首先，精制磨碎玉米的低堆积体积密度在设施内传输时往往会形成粉尘云。其次，在乙醇生产中使用精制磨碎玉米会增加形成“面团球”的风险，这些面团球是浆料混合器中形成的磨碎玉米粉的块并减少或停止生产乙醇。第三，精制磨碎玉米将夹带在汽提塔顶部，导致整流器结垢和堵塞。由于较小颗粒的沉降速度较低，精制磨碎玉米也会降低滗析器离心机的性能。因此，湿饼的固体含量和稀酒糟的悬浮固体含量会更大，并且可能需要更多的能量来干燥。另外，精制磨碎玉米会增加干燥系统中空气对空气热交换器的结垢，导致停机时间增加，并需要更频繁地清洁热交换器。因此，需要改进用于碾磨玉米并由此制备乙醇的系统和方法。
技术实现思路
本文提供了碾磨玉米的方法、磨碎玉米产品以及由磨碎玉米产品制备乙醇的方法。在一些示例中，制备乙醇的方法可包括将多个玉米块引入研磨机中。多个玉米块可包括完整玉米粒、碎片玉米粒、尺寸减小的玉米粒、研磨的玉米粒或它们的任何混合物。该方法还可包括在研磨机中研磨玉米块以产生磨碎玉米产品。如根据AOAC965.22-1966测量的，大于25重量％的磨碎玉米产品可具有大于105μm的粒度。如根据AOAC965.22-1966测量的，大于80重量％的磨碎玉米产品可具有425μm或更小的粒度。该方法还可包括处理磨碎玉米产品以产生可包含乙醇的发酵醪，并从发酵醪分离至少一部分乙醇以产生酒糟。在一些示例中，制备乙醇的方法可包括将多个玉米块引入研磨机中。多个玉米块可包括完整玉米粒、碎片玉米粒、尺寸减小的玉米粒、研磨的玉米粒或它们的任何混合物。该方法还可包括在研磨机中研磨玉米块以产生磨碎玉米产品。如根据ISO13320：2009测量的，磨碎玉米产品可具有按体积百分比计为100μm至400μm的d50。磨碎玉米产品可被加工以产生可包含乙醇的发酵醪并从发酵醪分离至少一部分乙醇以产生酒糟。在一些示例中，制备乙醇的方法可包括将多个玉米块引入研磨机中。多个玉米块可包括完整玉米粒、碎片玉米粒、尺寸减小的玉米粒、研磨的玉米粒或它们的任何混合物。研磨机可包括第一可旋转盘和第二可旋转盘或静止表面。第一可旋转盘与第二可旋转盘或静止表面分离的距离可在其间提供剪切间隙。该方法还可包括旋转第一可旋转盘并使玉米块接触第一可旋转盘以及对剪切间隙中的第一可旋转盘与第二可旋转盘或静止表面之间的玉米块进行剪切以产生磨碎玉米产品。如根据AOAC965.22-1966测量的，大于25重量％的磨碎玉米产品可具有大于105μm的粒度。如根据AOAC965.22-1966测量的，大于80重量％的磨碎玉米产品可具有425μm或更小的粒度。磨碎玉米产品可被加工以产生可包含乙醇的发酵醪并从发酵醪分离至少一部分乙醇以产生酒糟。附图说明图1是在10倍放大倍率下的锤磨玉米(比较例1)的光学显微镜图像。图2是在200倍放大倍率下的锤磨玉米(比较例1)的光学显微镜图像。图3是在10倍放大倍率下的辊磨玉米(比较例2)的光学显微镜图像。图4是在200倍放大倍率下的辊磨玉米(比较例2)的光学显微镜图像。图5是在10倍放大倍率下的盘磨粉玉米(实施例1)的光学显微镜图像。图6是在200倍放大倍率下的盘磨粉玉米(实施例1)的光学显微镜图像。图7是在10倍放大倍率下的盘磨粉玉米(实施例2)的光学显微镜图像。图8是在100倍放大倍率下的盘磨粉玉米(实施例2)的光学显微镜图像。图9是在10倍放大倍率下的盘纤维化玉米(实施例3)的光学显微镜图像。图10是在200倍放大倍率下的盘纤维化玉米(实施例3)的光学显微镜图像。图11是在10倍放大倍率下的盘纤维化玉米(实施例4)的光学显微镜图像。图12是在200倍放大倍率下的盘纤维化玉米(实施例4)的光学显微镜图像。具体实施方式磨碎玉米产品可被加工以产生包含乙醇的发酵醪。乙醇可被蒸馏或以其它方式从发酵醪中除去以产生酒糟。磨碎玉米产品可具有小于常规磨碎玉米例如锤磨玉米或辊磨玉米的粒度的粒度。例如，如根据ISO13320：2009测量的，磨碎玉米产品可具有约100μm至约500μm的d50。相比之下，锤磨玉米可具有大于500μm的d50，并且辊磨玉米可具有大于600μm的d50。在一些示例中，如根据AOAC965.22-1966测量的，大于25重量％的磨碎玉米产品可具有大于105μm的粒度，并且大于80重量％的磨碎玉米产品可具有425μm或更小的粒度。下面进一步讨论和描述在高剪切研磨机中产生的磨碎玉米产品的粒度分布。令人惊讶且出人意料地发现，当80重量％或更多的磨碎玉米产品具有425μm或更小的粒度时，并且当大于25重量％的磨碎玉米产品具有大于105μm的粒度时，与使用磨碎玉米的常规乙醇生产方法相比，实现了一个或多个产品产量(例如玉米油)和/或一个或多个系统效率，在常规乙醇生产方法中小于80重量％的磨碎玉米具有425μm或更小的粒度，或者当小于25重量％(例如，小于20重量％)的磨碎玉米产品具有大于105μm的粒度时。磨碎玉米产品可通过一个或多个高剪切研磨机由多个玉米块研磨。玉米块可以是或者包括但不限于完整玉米粒、碎片玉米粒、尺寸减小的玉米粒、研磨的玉米粒、磨碎玉米粒、新鲜的玉米粒、干玉米粒或它们的任何混合物。在一些示例中，可通过一个或多个非高剪切研磨机(诸如使用非剪切技术的一个或多个锤磨机和/或一个或多个辊磨机)将完整玉米粒减小尺寸以生产粗磨碎玉米。在一个或多个高剪切研磨机中，可进一步减小粗磨碎玉米的尺寸，诸如剪切的、研磨的或以其他方式磨碎，以产生磨碎玉米产品。高剪切研磨机可以是或包括但不限于以下中的一个或多个：盘磨成纤器、风扫式磨粉机、其它高剪切研磨机或它们的任何组合。在高剪切研磨机中产生的磨碎玉米产品可在一个或多个处理单元中进行加工或以其它方式处理以产生发酵醪。加工单元可包括用于加热、混合、分离和/或执行对浆料的其它操作的一个或多个容器和/或设备，诸如浆料罐和/或液化罐。在一些示例中，磨碎玉米产品可从高剪切研磨机转移到一个或多个浆料罐。来自乙醇方法下游的其它组分或产品也可与浆料罐中的磨碎玉米产品结合。磨碎玉米产品可与水、一种或多种酶(诸如α-淀粉酶)、一种或多种任选的添加剂和一种或多种任选的循环下游组分混合、共混或以其它方式组合以产生浆料罐混合物。浆料罐混合物可被加工以产生发酵醪。浆料罐混合物可被加热以产生凝胶化淀粉。凝胶化淀粉可被水解以产生液化醪。液化醪可经受糖化和发酵以产生发酵醪。可在炊具(例如加压喷射炊具)中加热浆料罐混合物以将淀粉溶解在磨碎玉米产品中以产生淀粉凝胶化物的溶解混合物。浆料罐混合物可使用桨式混合器、螺条混合器或密相浆料混合器进行混合。可将浆料罐混合物加热至α-淀粉酶可溶解淀粉的凝胶化开始时的温度或以上的温度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备乙醇的方法，包括：将多个玉米块引入研磨机中，其中所述多个玉米块包括完整玉米粒、碎片玉米粒、尺寸减小的玉米粒、研磨玉米粒或它们的任何混合物；在所述研磨机中研磨玉米块以产生磨碎玉米产品，其中根据AOAC 965.22‑1966测量的，大于25重量％的所述磨碎玉米产品具有大于105μm的粒度，并且其中大于80重量％的所述磨碎玉米产品具有425μm或更小的粒度；处理所述磨碎玉米产品以产生包含乙醇的发酵醪；以及从所述发酵醪中分离至少一部分的所述乙醇以产生酒糟。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.25 US 62/260,1811.一种用于制备乙醇的方法，包括：将多个玉米块引入研磨机中，其中所述多个玉米块包括完整玉米粒、碎片玉米粒、尺寸减小的玉米粒、研磨玉米粒或它们的任何混合物；在所述研磨机中研磨玉米块以产生磨碎玉米产品，其中根据AOAC965.22-1966测量的，大于25重量％的所述磨碎玉米产品具有大于105μm的粒度，并且其中大于80重量％的所述磨碎玉米产品具有425μm或更小的粒度；处理所述磨碎玉米产品以产生包含乙醇的发酵醪；以及从所述发酵醪中分离至少一部分的所述乙醇以产生酒糟。2.根据权利要求1所述的方法，还包括从所述酒糟中分离玉米油。3.根据权利要求1所述的方法，其中根据ISO13320：2009测量的，所述磨碎玉米产品具有按体积百分比计为100μm至400μm的d50。4.根据权利要求1所述的方法，其中与研磨之前的所述多个玉米块的结晶度相比，所述磨碎玉米产品具有大于75％的结晶度。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述研磨机是风扫式磨粉机或盘磨成纤器。6.根据权利要求1所述的方法，其中根据AOAC965.22-1966测量的，大于85重量％的所述磨碎玉米产品具有425μm或更小的粒度。7.根据权利要求1所述的方法，其中根据ISO13320：2009测量的，大于15体积％的所述磨碎玉米产品具有60μm或更小的粒度。8.根据权利要求1所述的方法，其中根据ISO13320：2009测量的，大于50体积％的所述磨碎玉米产品具有400μm或更小的粒度。9.根据权利要求1所述的方法，其中：所述研磨机是风扫式磨粉机或盘磨成纤器，根据AOAC965.22-1966测量的，大于85重量％的所述磨碎玉米产品具有425μm或更小的粒度，根据ISO13320：2009测量的，所述磨碎玉米产品具有按体积百分比计为100μm至400μm的d50，与研磨之前的所述多个玉米块的结晶度相比，所述磨碎玉米产品具有大于75％的结晶度，根据ISO13320：2009测量的，大于15体积％的所述磨碎玉米产品具有60μm或更小的粒度，并且根据ISO13320：2009测量的，大于50体积％的所述磨碎玉米产品具有400μm或更小的粒度。10.一种用于制备乙醇的方法，包括：将多个玉米块引入研磨机中，其中所述多个玉米块包括完整玉米粒、碎片玉米粒、尺寸减小的玉米粒、研磨玉米粒或它们的任何混合物；在所述研磨机中研磨所述玉米块以产生磨碎玉米产品，其中根据ISO13320：2009测量的，所述磨碎玉米产品具有按体积百分比计为100μm至400μm的d50；处理所述磨碎玉米产品以产生包含乙醇的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾森·布茨玛，詹姆斯·理查德·雷诺兹，
申请(专利权)人：富林特希尔斯资源有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US