【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及衍生自植物材料(特别是水果、甘蔗和蔬菜材料)的产品的工业水平生产。该系统和方法可以用于生产诸如饮料和肥料的最终产品，或诸如工艺用水的过程输入物。特别地，本专利技术涉及用于将包含溶解的固体的液体溶液浓缩至非常低的水含量的方法和设备。
技术介绍
1、以工业规模使用植物材料来生产各种各样的产品，包括食品、饮料、酒精、肥料和动物饲料等。在这类产品的生产中，通常将植物材料暴露于多种纯化步骤中的一个或多个，以除去不合需要的成分。另外，有时进行浓缩步骤以从过程中间物中除去水以生产其他有用的产品，例如浓缩果汁。
2、传统上，将包含溶解的固体的液体溶液浓缩至非常低的水含量的过程涉及使用蒸发器。由于电力、天然气和水的成本上升，这种浓缩方法对于浓缩行业来说成本变得越来越高，即使是在处理后的液体溶液中达到10％到30％的最终水含量水平。
3、作为一个例子，植物材料可以用于通过发酵生产酒精。将含有糖的植物来源的材料与酵母一起培养，酵母将糖代谢为酒精。发酵的通常用途是酿酒厂利用植物糖(例如糖蜜)生产酒精。首先，在添加酵母、氮和其他发酵所需的营养之前，通过添加水将糖蜜稀释以将总溶解固体调整至约7-8％。在发酵结束时，当葡萄糖转化为乙醇和二氧化碳时，该溶液称为啤酒溶液。在生产过程中收集co2，并通过蒸馏塔收集酒精。该过程的示意图如图1所示。
4、来自该发酵过程的釜底物(still bottom)或酒糟水(spent wash)是复杂的有机流出物，其特征在于颜色为深褐色，酸性且具有高的bod和cod值。该溶液富含
5、1.通过传统方式或通过生物甲烷化进行堆肥。
6、2.在用石灰中和后，通过焚烧酿酒厂酒槽水来回收钾肥。
7、3.为用于诸如水稻、小麦、甘蔗、花生、c3和c4植物等的农作物的土壤施肥。限制是高bod和cod，其可以通过在使用过程中用灌溉用水稀释来克服。肥料可以是湿的或干的。
8、4.沼气生产。
9、全世界的4000个酒精酿酒厂中的大多数使用在水中浓度高达20％的淀粉和糖原料进行乙醇酵母发酵，然后将其在蒸馏锅中加热至沸腾以蒸发挥发性的发酵产物，其中大部分是共沸乙醇，这些产物在塔分离器中冷凝并且残留物排出为热的釜底物，其中可能含有2-10％的无机和有机溶解和悬浮固体，主要由废酵母细胞和细胞部分、代谢产物、发酵副产物和非发酵的淀粉以及糖原料残渣组成。通常在发酵前向培养酵母中添加氮，典型的酵母由近90％的蛋白质和碳水化合物组成。
10、蒸馏除去酒精后，通常将这种釜底物馏分直接排入水道，倾析成较重和较轻的馏分，或蒸发以回收固体作为动物饲料，过滤以从浓缩液中回收其他发酵副产物，或通过厌氧消化进行生物处理以回收甲烷燃料(图3)。
11、bento等人在美国专利5,250,182中教导了替换蒸发器以从适合于酒精发酵繁殖的釜底物中生产循环水。
12、peyton等人在标题为“method for producing a beverage from fermentationof still bottoms”的欧洲专利ep 1748835 b1中，教导了利用使用诸如uf(超滤)、nf(纳米过滤)和ro(反渗透)的膜以产生纯净的渗透物的加压膜过滤工艺，从废釜底物中回收饮用水。
13、peyton等人强调了通过在35至80摄氏度之间的温度下处理釜底物来保持釜底物巴氏灭菌以生产饮用水的要求。通过ro对釜底物的脱水产生了总固体含量在20％至50％之间的废物，该废物适于随后的甲烷发酵以生产燃料气。
14、还可以从ro渗透物中回收热能，使用热交换器将其高温降低到25摄氏度。用于该工艺的反渗透膜是聚酰胺，用于过滤高温、新近蒸馏的釜底物。
15、peyton等人教导了釜底物的优选的固体总固体浓度是在水中小于10％w/w，更典型地为1％至7％，cod浓度为20,000至80,000ppm。该进料液体首先通过超滤进行过滤，该工艺去除尺寸在0.1到0.005微米之间的颗粒或截留分子量为10,000道尔顿(dalton)的分子。为了去除尺寸为0.005和0.001微米或截留尺寸为700道尔顿的颗粒，在ro之前还可以包括一个额外的nf膜。
16、釜底物的这些优选条件对于避免ro或nf膜非常迅速的结垢是必要的。peyton等人包括的另一个步骤是需要使用离心式倾析器或过程液体分离装置，特别是当存在釜底物的重釜馏物馏分要通过其工艺脱水时。
17、通过蒸发浓缩釜底物是全世界许多酒厂用来回收水和副产物的标准方法(图2)。简而言之，多效或其他类型的工业蒸发器需要对釜底物通过倾析或离心进行预处理以除去大部分固体。蒸发产生的浓缩物包含30％至35％的总固体。用于浓缩果汁或酒糟水(去除酒精的发酵液)最常见的蒸发器是多效蒸发器，在该蒸发器中，水在一系列容器中煮沸，每个容器的压力均低于上一个。尽管这种蒸发器比单个蒸发器具有更高的能源效率，但它们仍然是能源(电力、蒸汽、水等)的大量消耗者，并且效率受到限制，最大数量为七效串联。对有效数量的限制是由于在商业实践中添加其他效果的成本效益分析。
18、通过倾析除去的固体可用作动物的原料。通常使用工业干燥机或传统干燥方法将浓缩的釜底物进一步干燥，以生产土壤肥料或农业肥料(图2)。
19、在从釜底物回收水的过程中使用蒸发器的问题是需要用倾析器或离心机进行预处理以除去大部分固体以及高电费和设备维护的需求(图3)。在典型情况下，多效蒸发器消耗90kwh来处理12,000l，并浓缩至最终体积3000l。
20、从图4中可以看出，fo(正向渗透)成本会随所用的fo膜类型的不同而变化，但是，当特定膜和条件得到优化时，该技术比蒸发成本便宜很多。
21、植物材料还用作生产多种饮料和中间物的基础，例如果汁，果汁浓缩物和饮用水产品。kambouris在澳大利亚专利号为2010101445的题为“recovering water”的专利中教导了使用尺寸排阻(size exclusion)过滤技术从水果、蔬菜和甘蔗汁中生产饮用水。在此现有技术中，在蒸发浓缩过程中使用压力过滤(反渗透(ro)或纳滤(nf))来处理从果汁中去除的冷凝物，然后进行碳精纯(carbon polishing)，产生可饮用、可储存的不含残糖和低分子量芳香分子的清洁水。
22、冷凝物可以使用不同类型的蒸发器来获得，例如离心式，单效或多效蒸发器。冷凝物既可以从所有效蒸发器中收集，也可以从多效蒸发器组合中获取，也可以从多效蒸发器的一个中收集。
23、经常看到，从多效蒸发器的第一效或单蒸发器回收的冷凝物被源汁高度污染。来自剩余和后续效的冷凝物有机物含量非常低。
24、如果来自效(effect)1的冷凝物与来自同一蒸发器的所有其他剩余效本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制备植物衍生产品的系统，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，还包括：
3.根据权利要求2所述的系统，还包括一种泵送装置，
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述除水装置是一种反渗透装置，或者一种纳滤装置，或者一种超滤装置，或者一种冷凝装置，或者一种膜蒸馏装置。
5.根据权利要求4所述的系统，包括一种与除水装置的贫水部分容纳部分流体连通的溶质去除装置。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述溶质去除装置基于溶质吸附进行操作。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述溶质去除装置包括活性炭或者沸石过滤器。
8.根据权利要求7所述的系统，包括与除水装置连通的热交换器，其中所述除水装置是正向渗透装置。
9.一种由权利要求7的系统产生的植物衍生的饮用水。
10.一种由权利要求7的系统产生的植物衍生的饮料。
【技术特征摘要】
1.一种制备植物衍生产品的系统，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，还包括：
3.根据权利要求2所述的系统，还包括一种泵送装置，
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述除水装置是一种反渗透装置，或者一种纳滤装置，或者一种超滤装置，或者一种冷凝装置，或者一种膜蒸馏装置。
5.根据权利要求4所述的系统，包括一种与除水装置的贫水部分容纳部分流体连通的溶质去除装置。...
【专利技术属性】
技术研发人员：安布罗西奥·坎波利斯，
申请(专利权)人：植物水技术IP有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。