技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及玉米干磨，更具體地，涉及從在制造乙醇的玉米干磨加工中產(chǎn)生的全酒糟副產(chǎn)品中生產(chǎn)高蛋白玉米粉的方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

濕磨玉米加工工廠將玉米粒轉(zhuǎn)換成多個不同的共產(chǎn)品，如胚芽(用于提取油)，麩質(zhì)飼料(高纖維動物飼料)，麩質(zhì)粉(高蛋白動物飼料)，以及淀粉基產(chǎn)品，包括乙醇，高果糖玉米糖漿，食品和工業(yè)淀粉。然而，由于濕磨工廠的建立復(fù)雜且資本密集，現(xiàn)在幾乎所有新修建的工廠都是干磨工廠。

干磨工廠一般將玉米轉(zhuǎn)換成兩個產(chǎn)品，即乙醇和帶有可溶物的酒糟。典型的玉米干磨加工由四個主要步驟組成：谷粒經(jīng)營和粉碎，液化和糖化，發(fā)酵，以及共產(chǎn)品回收。谷粒經(jīng)營和粉碎是指將玉米購入工廠并研磨，以促進淀粉更好地轉(zhuǎn)化為葡萄糖的步驟。液化和糖化將淀粉轉(zhuǎn)化成葡萄糖。發(fā)酵是酵母將葡萄糖轉(zhuǎn)化成乙醇的過程。共產(chǎn)品回收是指將乙醇和玉米副產(chǎn)品純化并準(zhǔn)備進入市場的步驟。

乙醇和副產(chǎn)品的回收一般開始于將淡酒送到蒸餾系統(tǒng)。隨著蒸餾，乙醇通過一系列逐步的蒸發(fā)和凝結(jié)與淡酒的其它成分分離開來。去除了通過蒸餾法提取的酒精的淡酒即公知為全酒糟(whole stillage)，它含有包括玉米蛋白、纖維、油和糖的殘留谷物的懸浮液。但此時，這些副產(chǎn)品太淡而不具有太多價值，經(jīng)過進一步加工處理可以提供帶有可溶物的酒糟。

在典型的加工中，當(dāng)全酒糟離開蒸餾塔時，它通常會通過沉降式離心機分離為不溶性固體或“濕餅”(含有纖維)和液體或“稀酒糟”(含有蛋白質(zhì)和油)。分離之后，稀酒糟移至蒸發(fā)器中以煮去水分，留下含可溶性(溶解的)固體的濃糖漿。濃縮的糖漿同濕餅混合，混合物可以出售給牛肉和乳品飼養(yǎng)場作為帶有可溶物的濕酒糟(distillers wet grain with solubles,DWGS)。作為另一種選擇，濕餅和濃縮的糖漿的混合物可在干燥過程中干燥并作為帶有可溶物的干酒糟(distillers dried grain with solubles,DDGS)出售。產(chǎn)生的DDGS一般都有約29％的粗蛋白含量，也由于它的過瘤胃蛋白(by-pass protein)含量而作為一種特別有用的用于牛和其他反芻動物的飼料。

由于DDGS和DWGS提供了一個關(guān)鍵的二次收入來源，其可以抵消整個乙醇生產(chǎn)成本的一部分，因此提供一種可以從全酒糟中提取高蛋白玉米產(chǎn)品，以每噸較DDGS或DWGS更高的價格出售的方法和系統(tǒng)是有益的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在一種從在制造乙醇的玉米干磨加工中產(chǎn)生的全酒糟副產(chǎn)品中生產(chǎn)高蛋白玉米粉的方法及其系統(tǒng)。

在一種實施方式中，從全酒糟副產(chǎn)品中生產(chǎn)高蛋白玉米粉的方法包括：在制造乙醇的玉米干磨加工中，將全酒糟副產(chǎn)品分離為不溶性固體部分和稀酒糟部分。將稀酒糟部分分離成蛋白部分和水溶性固體部分。然后，將蛋白部分脫水并干燥得到高蛋白玉米粉，以干基計算，該高蛋白玉米粉含有至少40重量％的蛋白。

在另一種實施方式中，從全酒糟副產(chǎn)品中生產(chǎn)高蛋白玉米粉的方法包括：在制造乙醇的玉米干磨加工中，用過濾離心機、沉降式離心機、壓力篩或葉片式篩處理全酒糟副產(chǎn)品，以將全酒糟分離為不溶性固體部分和稀酒糟部分。再用噴嘴離心機或氣旋裝置處理細(xì)酒糟，以將細(xì)酒糟部分分離為蛋白部分和水溶性固體部分。下一步，用沉降式離心機處理蛋白部分，以將蛋白部分脫水，然后干燥脫水的蛋白部分以得到高蛋白玉米粉，以干基計算，該高蛋白玉米粉含有至少40重量％的蛋白。

在另一種實施方式中，從在玉米干磨加工中產(chǎn)生的全酒糟副產(chǎn)品中生產(chǎn)高蛋白玉米粉的系統(tǒng)包括：第一裝置，所述第一裝置選自過濾離心機、沉降式離心機、壓力篩或葉片式篩，用于將全酒糟副產(chǎn)品分離為不溶性固體部分和稀酒糟部分。第二裝置，所述第二裝置選自噴嘴離心機或氣旋裝置，用于將稀酒糟部分分離為蛋白部分和水溶性固體部分。該系統(tǒng)還包括沉降式離心機，用于將蛋白部分脫水；和干燥裝置，用于將脫水的蛋白部分干燥，從而生產(chǎn)高蛋白玉米粉，以干基計算，所述高蛋白玉米粉含有至少40重量％的蛋白。

附圖說明

附圖構(gòu)成本說明書的一部分，并且連同如上給出的發(fā)明的總體說明以及如下給出的說明的具體實施方式一起闡述本發(fā)明的實施方式，用來解釋本發(fā)明的原則。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的干磨加工生產(chǎn)乙醇和帶有可溶物的酒糟的方法和系統(tǒng)的流程圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的從在制造乙醇的玉米干磨加工中產(chǎn)生的全酒糟副產(chǎn)品中生產(chǎn)高蛋白玉米粉的方法和系統(tǒng)的流程圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的過濾離心機的橫截面視圖；

圖4是圖3所示的過濾離心機中的內(nèi)框或籃的橫截面視圖；

圖5是圖3所示的過濾離心機中的傳送器的橫截面視圖；

圖6是圖3所示的過濾離心機的部分的放大視圖；

圖7是表示圖3所示的過濾離心機的預(yù)富集區(qū)的部分的放大視圖；

圖8是表示圖3所示的過濾離心機的第一洗滌區(qū)的部分的放大視圖；

圖9是表示圖3所示的過濾離心機的第二洗滌區(qū)的部分的放大視圖；

圖10是本發(fā)明另一實施方式的過濾離心機的橫截面視圖。

具體實施方式

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的生產(chǎn)乙醇的玉米干磨工藝的流程圖，該工藝已在美國專利7,101,691中詳細(xì)說明，題為“用超聲生產(chǎn)酒精(Alcohol Production Using Sonication)”，其通過以其整體引用全部并入本文。在美國，一大部分乙醇是通過干磨加工生產(chǎn)的，干磨加工將玉米轉(zhuǎn)換成兩種產(chǎn)品，即乙醇和帶可溶物的酒糟。雖然幾乎任何類型和質(zhì)量的谷物都可以用于生產(chǎn)乙醇，但是通常使用被稱為“2號黃齒玉米(No.2Yellow Dent Corn)”的玉米作為這種加工的原料。

參照圖1，一種典型的玉米干磨加工10開始于干磨步驟12，在干磨步驟12中，使干燥的完整玉米粒通過錘式粉碎機以將它們研磨成粉或細(xì)粉。將研磨的粉與水混合形成漿狀物，然后添加一種商業(yè)酶，如α-淀粉酶。然后在加壓噴射加工14中加熱所述漿狀物，使研磨的粉中的淀粉溶解。接下來是液化步驟16，液化步驟16中添加了額外的α-淀粉酶。α-淀粉酶將成膠的淀粉水解成麥芽糊精和寡糖，用以生產(chǎn)液化糊狀物或漿狀物。

接下來可以是分離糖化和發(fā)酵的步驟，分別為18和20，然而在大多數(shù)商業(yè)干磨乙醇加工中，糖化和發(fā)酵同時發(fā)生。在糖化步驟18中，將液化糊狀物冷卻，并添加商業(yè)化酶(如葡萄糖-淀粉酶)來將麥芽糊精和短鏈寡糖水解成單糖糖分子。在發(fā)酵步驟20中，添加常規(guī)的酵母菌株(Saccharomyces cerevisae)以將葡萄糖糖代謝為乙醇和CO₂。此步驟完成以后，發(fā)酵糊狀物(“淡酒”)將含有約17％至18％的乙醇(體積/體積基準(zhǔn))，以及來自所有殘留谷物成分中的可溶性和不溶性固體，包括例如纖維，蛋白，和油。酵母可在酵母回收步驟22中選擇性地回收。在一些實例中，CO₂也被回收，并作為一種商品產(chǎn)品出售。

在發(fā)酵步驟20后是蒸餾和脫水步驟24，在蒸餾和脫水步驟24中將淡酒泵入蒸餾塔中煮沸使乙醇蒸發(fā)。乙醇蒸汽凝結(jié)在蒸餾塔中，液體酒精(在這種情況下，乙醇)以大概95％的純度(190酒精標(biāo)準(zhǔn)強度)離開蒸餾塔的頂部。190酒精標(biāo)準(zhǔn)強度的乙醇再經(jīng)過分子篩脫水柱，將殘留的水從乙醇中脫除，最終形成本質(zhì)上100％濃度的乙醇(199.5酒精標(biāo)準(zhǔn)強度)。

最后，離心步驟26涉及通過沉降式離心機將蒸餾殘余的殘渣或全酒糟離心，以將不溶性固體部分或“濕餅”(含有纖維)與液體部分或“稀酒糟”(包括蛋白質(zhì)、油等)分離。然后，在蒸發(fā)步驟28中，稀酒糟部分進入蒸發(fā)器中煮去水分，從而留下濃糖漿，所述濃糖漿含有可溶性(溶解性的)固體以及蛋白質(zhì)和油。這種濃縮的糖漿通常被稱為玉米濃縮蒸餾可溶物，同離心過的濕餅混合，然后作為帶可溶物的濕酒糟(DWGS)出售給牛肉和乳制品飼養(yǎng)場。濕餅和濃縮糖漿的混合物可以在干燥步驟30中進一步干燥，并作為帶可溶物的干酒糟(DDGS)出售給牛肉和乳制品飼養(yǎng)場。帶有可溶性共產(chǎn)品的酒糟提供了一個重要的二次收入來源，抵消了整個乙醇生產(chǎn)成本的一部分。

根據(jù)本發(fā)明，圖2概要地說明從在如圖1所述的典型的玉米干磨加工10中產(chǎn)生的全酒糟副產(chǎn)品中生產(chǎn)高蛋白玉米粉的方法及系統(tǒng)，整體標(biāo)記為32。同樣，全酒糟副產(chǎn)品含有可溶性和不溶性固體的漿狀物，即蒸餾和脫水步驟24中的殘留谷物，其中包括蛋白質(zhì)、纖維、油和糖，全酒糟副產(chǎn)品按照本發(fā)明的實施方式加工，以生產(chǎn)出高蛋白玉米粉，并以每噸高于通常的DDGS或DWGS的成本價進行出售，例如用作豬和雞的飼料。在一種實施方式中，以干基計算，與通常在DDGS中的約29％的蛋白含量相比，得到的高蛋白玉米粉含有至少40重量％的蛋白。

進一步參考圖2，全酒糟副產(chǎn)品可從典型的玉米干磨蒸餾和脫水步驟24中用管道輸出，然后用可選的葉片式篩34處理?？蛇x的葉片式篩34位于過濾離心機40之前，過濾離心機在下文中進一步討論，以便通過從全酒糟副產(chǎn)物中初步濾出所需量的水和蛋白以及順帶的小細(xì)纖維(small fiber fines)，有助于將不溶性固體部分(即，纖維)與稀酒糟部分基本上分離。這個初步篩選可以有助于在隨后的過濾離心機40中減少負(fù)荷。從葉片式篩34中得到的底層物最終摻入從過濾離心機40中得到的稀酒糟底層物，這將在下文作更詳細(xì)的討論。

為過濾全酒糟副產(chǎn)品，可選的葉片式篩34可以包括不大于150微米左右的篩孔。在另一個示例中，葉片式篩34可以包括不大于100微米左右的孔。在另一個示例中，其中的孔不大于50微米左右。應(yīng)當(dāng)理解的是，這些數(shù)值是作為例證的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會知道如何確定孔的大小，以達到所需的過濾要求。在一個示例中，可選的葉片式篩34是如本領(lǐng)域公知的標(biāo)準(zhǔn)型葉片式篩。這種合適的葉片式篩34是俄亥俄州斯普林菲爾德Fluid-Quip有限公司(Fluid-Quip,Inc.of Springfield,Ohio)所售的FQ-PS32。應(yīng)該理解的是，可選的葉片式篩34可以被其他類型的預(yù)濃縮裝置所替換，例如，標(biāo)準(zhǔn)的壓力篩或圓錐離心機，它可以執(zhí)行所需的過濾或預(yù)濃縮功能。這種合適的壓力篩是俄亥俄州斯普林菲爾德Fluid-Quip公司(Fluid-Quip,Inc.of Springfield,Ohio)所售的PS-Triple。

參考圖3-10，這些圖說明過濾離心機40的實施方式，過濾離心機40中，全酒糟副產(chǎn)品分離為不溶性固體部分(含有纖維)和稀酒糟部分(含有蛋白、油等)。這種合適的過濾離心機描述于美國專利申請?zhí)?2/435,451中，題為“用于從液體介質(zhì)中過濾材料的裝置和方法(Apparatus and Method for Filtering a Material from a Liquid Medium)”，申請日為2009年5月5日，其內(nèi)容通過引用以其整體全部并入本文。正如圖3所示，過濾離心機40是一個單一的，自給式的設(shè)備，可配置用于進行全酒糟副產(chǎn)品的初始過濾(有時也被稱作為預(yù)濃縮)及纖維的洗滌，以清除纖維并去除蛋白以及在初始過濾或預(yù)濃縮后與纖維保持結(jié)合的其它成分。

纖維的洗滌可以包括洗滌循環(huán)，其中纖維在洗滌水里混合和漂洗，隨后是脫水循環(huán)，洗滌水與纖維在該該脫水循環(huán)分離。纖維的洗滌可包括多個漂洗/脫水循環(huán)。此外，可采用逆流洗滌技術(shù)以節(jié)省洗滌水的用量。洗滌纖維之后，但在纖維退出離心之前，纖維可經(jīng)過增強脫水階段，壓實階段，和/或空氣干燥階段來進一步脫水或干燥纖維。這可節(jié)省烘干機的能力，或整個省掉干燥機。參照圖3，在一個示例的實施方式中，過濾離心機40包括外框42，基本上設(shè)置在外框42的內(nèi)部的大體上管狀的內(nèi)框或籃44(過濾篩)，大體上共軸地設(shè)置在籃44的內(nèi)部的傳送器46，大體上共軸地設(shè)置在傳送器46中且適于接受漿狀物的多個管道線48，所述漿狀物即全酒糟副產(chǎn)品和在此經(jīng)過的洗滌水。

外框42包括第一端壁50，與第一端壁50相反并從第一端壁50分出的第二端壁52，和至少一個側(cè)壁54，側(cè)壁54連接第一端壁50和第二端壁52，以形成腔56。外框42可以有多種合適的形狀。例如，在一種實施方式中，外框42可以是包括上側(cè)壁部分54a，下側(cè)壁部分54b，和延伸于其中的兩個橫向側(cè)壁部分54c(一個如圖3所示)的大體上的矩形。對于側(cè)壁54的術(shù)語上、下和橫向等描述性詞語的使用是用來方便過濾離心機40的描述，不應(yīng)該因此而限制離心機40為任何特定的方向。如圖3所示，下側(cè)壁部分54b可以包括多個板，以便共同得到一個或多個(如圖3所示的3個)漏斗形料斗60a，60b，60c，每個料斗有相應(yīng)的排放孔62a，62b，62c。正如下面更詳細(xì)討論的，多料斗配置用于收集在預(yù)濃縮階段中的漿狀物(除去了纖維)和洗滌階段的洗滌水(如果用到增強脫水階段和壓實階段，還有來自這些階段的洗滌水)。多料斗配置還用于逆流洗滌水技術(shù)的使用。

外框42還包括一個或多個可大致將過濾離心機40劃分成多個區(qū)66的內(nèi)板64。例如，且如下面詳細(xì)解釋的，板64可以大體上形成預(yù)富集區(qū)66a和一個或多個洗滌區(qū)66b，66c(如圖3所示的2個)。雖然圖3中給出了兩個洗滌區(qū)，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解的是，洗滌區(qū)的數(shù)目可以隨使用情況而變化。例如，上面所述的玉米干磨加工，可以預(yù)期過濾離心機40包括1至6個洗滌區(qū)，優(yōu)選2至4個洗滌區(qū)。然而，本發(fā)明的范圍包括更多的區(qū)域。除了上述的板64和相應(yīng)的區(qū)66，內(nèi)部板68與外框42的第二端52相鄰，也形成包括出口72的出口溜槽70，用來接收過濾離心機40加工的過濾的和洗滌的材料。

如前所述，并在圖3和4所示，籃44設(shè)置在外框42的內(nèi)部56中，且包括由第一襯套76形成的第一端74和由第二襯套80形成的第二端78，以及至少一個延伸于第一端74和第二端78之間并連接到第一襯套76和第二襯套80的側(cè)壁82。由于籃44可以有任意合適的形狀，在一種實施方式中，籃44可以為大體上的圓柱形，并具有由籃直徑D_b定義的大體上圓形的橫截面形狀。在一種實施方式中，籃直徑D_b可以與籃44的長度一致(例如，正圓柱體)(未顯示)。

但是，在另一種實施方式中，籃直徑D_b可以隨籃44長度L_b的至少一個或多個部分而變化。作為示例，如圖4所示，籃44可以包括與籃44的第一端74相鄰的第一籃段86。第一籃段86包括以從第一端74向第二端78的方向大體上外錐形或錐形的配置。第一籃段86可以連著大體上配置為正圓柱體的第二籃段88。第一籃段86(如圓錐形部分)可以占籃44長度的0％-100％。但是，在一種實施方式中，第一籃段86占籃44長度L_b的約10％到約30％，并可以與過濾離心機40的預(yù)富集區(qū)66a的長度基本上一致?？梢愿鶕?jù)具體應(yīng)用和/或其他因素，包括，例如所需餅的厚度或纖維或通過側(cè)壁82隨水去除的成分的其它所需的方面，來選擇第一籃段86中的錐角。

籃44的側(cè)壁82可配置為篩，以使所需的材料從液體介質(zhì)中分離或過濾出來。例如，為了從最初的漿狀物或洗滌水(取決于特定區(qū)域)中分離或過濾纖維，籃44的側(cè)壁82可配置為篩，所述篩適合允許漿(除去纖維)和洗滌水(以及任何從纖維中洗掉的蛋白質(zhì)和/或的油)通過篩屏而阻止纖維從其中通過。為此，篩選側(cè)壁(screened side wall)82可以有多種配置。例如，在一種實施方式中，側(cè)壁82可以為大體上致密的，具有多個形成于其中且大小能夠達到過濾所需材料的要求的孔或窗。在另一種實施方式中，篩選側(cè)壁82可以由包裹的楔形絲形成，所述楔形絲確定了多個孔。在進一步的實施方式中，篩選側(cè)壁82可以是條狀篩，薄金屬篩(例如絲網(wǎng))，或有金屬加固設(shè)計的濾布。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知，其他類型的篩選也可以用于本發(fā)明的實施方式中。篩選側(cè)壁82的孔可以根據(jù)具體應(yīng)用和被過濾材料的類型而變化。例如，對于纖維的過濾，可以預(yù)期的是，側(cè)壁82的孔大小可以在大約35微米到1500微米之間。而在另一個示例中，可以預(yù)期的是，側(cè)壁82的孔大小可以在大約50微米到150微米之間。這些數(shù)值只是舉例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知如何確定孔的大小，以達到所需材料的過濾。

按照不同的實施方式中的一個方面，籃44適合于繞中心軸90旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動液體介質(zhì)流向籃44的側(cè)壁82。例如，籃44的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推動泥漿或纖維/洗滌水混合物(取決于過濾離心機40的階段)流向篩選外側(cè)壁82的離心力。這種力量基本上將漿狀物或纖維/洗滌水混合物壓到篩上，以便截留纖維，同時允許液體介質(zhì)(以及任何較小的成分，如蛋白和油)通過篩。連接于篩選側(cè)壁82的第一襯套76和第二襯套80，配置為方便籃44在外框42中的旋轉(zhuǎn)。為此，第一襯套76包括通過外框42的第一端壁50中的孔94(圖3)延伸的延伸部分92，以及與側(cè)壁82連接的邊緣部分96。如本領(lǐng)域所公知，第一襯套76可以包括能允許第一襯套76在外框42的端壁50中相對于孔94旋轉(zhuǎn)的各種密封件，軸承，和/或其他配件。如下面詳細(xì)討論的，第一襯套76也相對于在籃44中延伸或延伸到籃44中的傳送器46和管道線48旋轉(zhuǎn)(圖3)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知允許這種相對運動常規(guī)的組件(如密封件、軸承、配件等)。

以類似的方式，第二個襯套80包括通過外框42的第二端壁52中的孔100(圖3)延伸的延伸部分98，以及與側(cè)壁82連接的邊緣部分102。如本領(lǐng)域所公知，第二襯套80可以包括能允許第二襯套80在外框42的端壁52中相對于孔100旋轉(zhuǎn)的各種密封件、軸承，和/或其他配件。如下面詳細(xì)討論的，第二襯套80也相對于在籃44中延伸的傳送器46旋轉(zhuǎn)(圖3)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知允許這種相對運動常規(guī)的組件(如密封件、軸承、配件等)。如圖4所示，第二襯套80的邊緣部分102包括側(cè)壁82和第二襯套80之間的連接器，所述連接器具有多個圓周排列的在其間形成孔的腿106(未顯示)。所述孔允許過濾材料離開最后的清洗階段，如圖3中的洗滌區(qū)66c(或增強脫水階段，壓實階段，空氣干燥階段，或臨近溜槽70的其他階段)，以流動到溜槽70，通過出口72，此處可以收集材料用于進一步加工。

參照圖3，籃44的旋轉(zhuǎn)可以通過合適的發(fā)動機或其他動力發(fā)生裝置來實現(xiàn)。作為示例，第二襯套80可以與發(fā)動機機械地連接，如圖解110所示，從而促使第二襯套80以及籃44繞中軸90旋轉(zhuǎn)。例如，合適的皮帶(未顯示)可以在過濾離心機40中將發(fā)動機110與皮帶輪111連接，以旋轉(zhuǎn)籃44。在一種實施方式中，發(fā)動機110可與控制器(如計算機)連接，如圖解112所示，來控制籃44的轉(zhuǎn)速。這種控制器是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的。因此，籃44的轉(zhuǎn)速可根據(jù)具體應(yīng)用不同而選擇性地不同。在一種實施方式中，籃44可以以產(chǎn)生了G力的速度旋轉(zhuǎn)(例如，轉(zhuǎn)每分鐘)，所述G力在籃44的側(cè)壁82處大概在100G至4000G之間(可以取決于籃子直徑，過濾材料的類型等)。在一種實施方式中，如玉米的干磨加工，籃44可以一定的速度旋轉(zhuǎn)以在側(cè)壁82處產(chǎn)生大概300G到1200G的力。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知，這些數(shù)值只是范例，可以選擇并優(yōu)化速度，以滿足特定應(yīng)用的需求。

在多種實施方式的其他方面，過濾離心機40可以包括預(yù)富集區(qū)，一個或多個洗滌區(qū)，以及可能的其他區(qū)域(例如脫水、壓實、空氣等)，其具有大于2的L/D比值。在一種實施方式中，過濾離心機40具有大概在2到10之間的L/D比值，更優(yōu)選在4至6之間。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知其他的比例以適合特定的應(yīng)用。

相對較大的L/D比值可以通過使用相對較小的籃的直徑D_b(例如，如沿著第二個籃截面88的最大值)和一個比較大的籃的長度L_b來得到。作為示例，籃直徑D_b的最大值可在大概100毫米到1,500毫米之間，優(yōu)選在大概200毫米到1000毫米之間。過濾離心機40的相對小的籃直徑D_b在篩選側(cè)壁82處對液體介質(zhì)(例如漿狀物或纖維/洗滌水混合物)提供了較高的G力，這樣允許從過濾材料中除去更多的液體，從而得到更干燥的產(chǎn)品。例如，可以預(yù)料，通過出口溜槽70離開過濾離心機40的纖維材料大概含水55％到75％之間。過濾離心機40相對較大的籃的長度L_b降低了單位過濾面積的成本。

這些實施方式的另一個方面，過濾離心機40還包括了輸送器46，用來將液體介質(zhì)中的材料從籃44的第一端74移動或卷動到第二端78，并保持篩選側(cè)壁82過濾面積的清潔。如圖3和5中的描述，在一種實施方式中，籃44中輸送器46可被配置為常規(guī)的空心螺旋或螺旋鉆114。螺旋鉆114包括第一襯套118形成的第一端116，第二襯套122形成的第二端120，和至少一個側(cè)壁124，所述側(cè)壁124在第一端116和第二端120之間延伸，并連接到第一襯套118和第二襯套122。螺旋鉆114的第一襯套118和第二襯套122可以與籃44的第一襯套76和第二襯套80連接。作為示例，籃44的第一襯套76和第二襯套80可分別包括腔126，128(圖4)，用以接收螺旋鉆114的第一襯套118和第二襯套122。然而螺旋鉆114可以為任意的合適的形狀，在一種實施方式中，螺旋鉆114為大體上的圓柱形，并有螺旋直徑D_a定義的圓形截面形狀。在一種實施方式中，螺旋直徑D_a相對于螺旋鉆114的長度基本上是不變的。而在另一種實施方式中，螺旋直徑D_a可以相對于螺旋鉆114的長度是變化的，比如具有大體上圓錐形的形狀(未顯示)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知，其他配置也是可以的。

為了方便所需的過濾材料(如纖維)隨過濾離心機40的運動，螺旋鉆114可包括至少一個從螺旋鉆114的側(cè)壁124突出的大體上放射延伸的螺旋的螺紋130。螺紋130包括配置在位于接近籃44側(cè)壁82的內(nèi)表面的外緣132(圖3)。例如，在螺紋130的外緣132與籃44的側(cè)壁82之間可以存在一個小的缺口(0.3毫米到2.0毫米)，以此(例如調(diào)節(jié)它們之間的相對運動)有效地保持篩選側(cè)壁82過濾面積的清潔。如下面更詳細(xì)的解釋，在螺旋鉆114和籃44之間形成的且由螺紋130占用的大體上環(huán)形空間134(圖3)，在材料(如纖維)的過濾中為液體介質(zhì)提供流動通道(例如，漿狀物或洗滌水)。因此，環(huán)形空間134的大小必須適應(yīng)過濾離心機40的設(shè)計生產(chǎn)能力。在一種典型的實施方式中，例如，螺旋鉆114可以具有大概0.4D_b到0.8D_b之間的螺旋直徑D_a，螺旋鉆114和籃44(幾乎等于螺紋130的高度)之間的距離為大約0.01D_b和0.4D_b之間。這些數(shù)值只是范例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以很容易地確定螺旋直徑D_a和/或螺旋鉆114和籃44之間的半徑，以用于特定的應(yīng)用。

在一種實施方式中，如圖5和6所示，螺旋鉆114可以具有多個條板的配置(例如具有多個沿其長度的至少一部分延伸的螺旋線)。例如，螺旋鉆114沿螺旋長度的至少一部分，可包括2到6個條板(flights)，更優(yōu)選3至4個條板(圖4所示)。雖然每個條板130a，130b，130c，130d可能會延伸螺旋鉆114的全長，在一種實施方式中，一個或多個條板，可以延伸少于螺旋鉆114的全長。更特別的是，在一種示例的實施方式中，條板130a，130b，130c，130d的多條板配置可以對應(yīng)預(yù)富集區(qū)66a的長度沿螺旋鉆114的長度延伸，且只有一個螺旋線，例如130a可以隨后沿洗滌區(qū)66b，66c延伸。對此，可以認(rèn)為，當(dāng)阻止籃44堵塞時，螺紋130的多條板配置在預(yù)富集區(qū)66a至少部分有效地提高液體介質(zhì)中材料的過濾。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會運用螺旋線130的其他配置，從應(yīng)用過濾離心機40到滿足特定應(yīng)用的要求。本發(fā)明不局限于圖6所示的特定的配置。例如，螺旋鉆114可以有單一的條板配置，如圖10所示。

除了螺旋鉆114上的螺紋130的多條板配置，另一個設(shè)計變化是沿螺旋鉆114長度處螺紋130的螺距P，其允許螺旋鉆114由于特定應(yīng)用而配置(圖5所示)。在一種實施方式中，例如，螺距P可隨螺旋鉆114的長度而變化。更具體地說，在一種實施方式中，在預(yù)富集區(qū)66a處螺紋130的螺距P可以是相對大的，比如在0.1D_b和0.6D_b之間，而在洗滌區(qū)66b，66c處減小。例如，在洗滌區(qū)66b，66c螺距可在0.1D_b和0.4D_b之間。對此，可以確定，預(yù)富集區(qū)66a處螺紋130相對大的螺距配置至少部分有效地提高液體介質(zhì)材料的過濾，同時防止籃44阻塞。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會運用螺紋130的其他配置，以應(yīng)用過濾離心機40到滿足特定應(yīng)用的要求。本發(fā)明不局限于圖5，6所示的特定的配置。例如，螺距P可沿螺旋鉆114的長度而相對恒定。

在多種實施方式的其他方面中，螺旋鉆114適應(yīng)于繞中軸90旋轉(zhuǎn)。螺旋鉆114的旋轉(zhuǎn)引發(fā)螺紋130旋轉(zhuǎn)，從而使過濾材料(如纖維)在過濾離心機40中向下移動。第一襯套118和第二襯套122與螺旋鉆114的側(cè)壁124連接，并配置適應(yīng)于螺旋鉆114在籃44內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。對此，第一襯套118包括伸入籃44的第一襯套76的腔126中的延伸部分136，和與側(cè)壁124連接的邊緣部分138。如本領(lǐng)域所周知，第一襯套118可包括能使第一襯套118相對于籃44的第一襯套76旋轉(zhuǎn)的各種密封件，軸承，和/或其他配件。螺旋鉆114的第一襯套118也相對于在螺旋鉆114的內(nèi)部延伸的管道線48旋轉(zhuǎn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知允許這種相對運動的發(fā)生的常規(guī)組件(如密封件、軸承、配件等)。

以類似的方式，第二襯套122包括伸入籃44的第一襯套20的腔128中的延伸部分140，和與側(cè)壁124連接的邊緣部分142。如本領(lǐng)域所周知，第二襯套122可包括能使第二襯套122相對于籃44的第二襯套80旋轉(zhuǎn)的各種密封件、軸承，和/或其他配件。由于可能沒有管道線延伸通過第二襯套122，該襯套可具有封閉的配置(圖5)。

螺旋鉆114的旋轉(zhuǎn)可通過一個合適的發(fā)動機或其他動力發(fā)生裝置實現(xiàn)。例如，第一襯套118或第二襯套122之中的一個可以被機械地連接到發(fā)動機上，從而促使螺旋鉆114繞中軸90旋轉(zhuǎn)(未顯示)。雖然旋轉(zhuǎn)螺旋鉆114的發(fā)動機可同旋轉(zhuǎn)籃44的發(fā)動機110分開，但在一種示例的實施方式中，如圖3所示，發(fā)動機110也可用于旋轉(zhuǎn)螺旋鉆114。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知，如果用不同的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)籃44和螺旋鉆114，這些發(fā)動機可用同一個控制器控制(例如控制器112)，也可以用不同的控制器控制(未顯示)。

在圖3所示的實施方式中，同一發(fā)動機110和控制器112提供并控制籃44和螺旋鉆114的速度。雖然過濾離心機40可配置成使籃44和螺旋以相同的速度旋轉(zhuǎn)，但在一種示例的實施方式中，籃44和螺旋鉆114也可配置成以不同的速度旋轉(zhuǎn)。對此，過濾離心機40可包括齒輪箱，如圖解144所示，以給籃44和螺旋鉆114提供不同的轉(zhuǎn)速。這種齒輪箱144和其內(nèi)部組件是本領(lǐng)域公知的，所以在此不再詳細(xì)描述。例如，在一種實施方式中，相對于籃44，齒輪箱144可以被配置成降低螺旋鉆114的轉(zhuǎn)速。當(dāng)然，相對于籃44，齒輪箱144也可以被配置成升高螺旋鉆114的轉(zhuǎn)速。

齒輪箱144可以被機械地連接到控制器112，以控制不同的轉(zhuǎn)速(如圖3所示)。例如，可將齒輪箱144連接到小發(fā)動機上(未顯示)，小發(fā)動機同控制器112連接，控制器控制籃44和螺旋鉆114不同的轉(zhuǎn)速。在一種實施方式中，齒輪箱144配置為使籃44和螺旋鉆114之間的轉(zhuǎn)速差為0到約200rpm之間。這個范圍只是示例，且依賴于齒輪箱144的配置。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知此范圍為了滿足特定的應(yīng)用程序是可調(diào)節(jié)的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也公知其它已知的設(shè)備用以在籃44和螺旋鉆114之間產(chǎn)生不同的速度，包括，例如各種齒輪減速設(shè)計和液壓驅(qū)動。

過濾離心機40包括多個大體上同軸的管道線48，其大體上同軸地配置在螺旋鉆114中用以給離心機40供應(yīng)液體介質(zhì)(如漿狀物和洗滌水)。管道線48的數(shù)量一般同過濾離心機40的區(qū)66數(shù)量相一致。作為示例，如圖3和5所示，過濾離心機40包括一個預(yù)富集區(qū)66a區(qū)和兩個洗滌區(qū)66b，66c。這樣，流體的管道線48包括一個漿狀物供應(yīng)線48a和兩個洗滌水供應(yīng)線48b，48c。漿狀物供應(yīng)線48a包括用以接收全酒糟副產(chǎn)品的入口146，和位于過濾離心機40的預(yù)富集區(qū)66a和螺旋鉆114內(nèi)部的排放孔148。以類似的方式，第一水供應(yīng)線48b包括用以接收洗滌水的入口150(圖1和6)，和位于第一洗滌區(qū)66b和螺旋鉆114內(nèi)部的排放孔152。第二供水線48c包括用以接收洗滌水的入口154(圖1和6)，和位于第二個洗滌區(qū)66c和螺旋鉆114內(nèi)部的排放孔156。

現(xiàn)在描述過濾離心機40的操作。為了便于了解本發(fā)明的多個方面，過濾離心機40的操作會在玉米干磨加工中纖維過濾的內(nèi)容中描述。但是，應(yīng)該認(rèn)識到，過濾離心機40可在更廣泛的范圍內(nèi)應(yīng)用，而不僅僅局限于這里所述的玉米干磨加工。如上所述，開動發(fā)動機110，以此啟動籃44和螺旋鉆114以它們設(shè)定的速度旋轉(zhuǎn)。如圖7所示，將全酒糟副產(chǎn)品或漿狀物供應(yīng)給漿狀物管道48a的入口146，以通過出口148流入螺旋鉆114內(nèi)部并大體上同預(yù)富集區(qū)66a相關(guān)聯(lián)的腔158。腔158包括大體上錐形的引導(dǎo)160，其使?jié){狀物進入到位于螺旋鉆114和籃44之間的環(huán)形空間134。對此，螺旋鉆114可包括至少一個在腔158和環(huán)形空間134之間提供流體連通的孔162(這里示出了2個)。由于螺旋鉆114的旋轉(zhuǎn)和由此產(chǎn)生的螺紋130的運動，漿狀物沿著預(yù)富集區(qū)66a的長度移動，纖維從液體中過濾出來，使水、蛋白質(zhì)、油和漿狀物中的其它小成分通過篩選側(cè)壁82和籃44并排入料斗60a，而纖維和漿狀物中的可能比較大的成分保留在籃44中。

由于管道線48和螺旋鉆114之間的相對旋轉(zhuǎn)，纖錐可能會通過螺旋鉆114內(nèi)的圓錐形引導(dǎo)進入洗滌區(qū)66b，66c，為了防止或減少此類事件的可能性，過濾離心機40可以包括放置在引導(dǎo)160末尾的泄漏腔室164。腔室164由一端的擋板168和對應(yīng)的另一端的網(wǎng)170所包圍形成，并在引導(dǎo)160和螺旋鉆114之間延伸。螺旋鉆114可以包括至少一個在泄漏腔室164和環(huán)形空間134之間提供流體連通的孔172(圖中示出2個)。因此，如果纖維能夠從引導(dǎo)160末端進入泄漏腔室164，纖維將從孔172流過進入環(huán)形空間134。通過這種方式，纖維穿過擋板168的可能性顯著降低。如下面所詳細(xì)解釋的，由于這些區(qū)域中使用的噴嘴可能被堵塞因此不希望在洗滌區(qū)66b，66c出現(xiàn)纖維。

在預(yù)富集區(qū)66a的末端，纖維已經(jīng)被充分濃縮，從而便于沖洗纖維。例如，在一種實施方式中，認(rèn)為纖維在預(yù)富集區(qū)66a的端部含水在約55％和約75％之間。在這樣的濃度水平下，可有效地洗滌纖維以去掉額外的蛋白質(zhì)，例如，在最初的預(yù)富集區(qū)66a之后仍然保持和纖維結(jié)合的蛋白(例如，利用位移洗滌技術(shù))。為此，螺旋鉆114的螺紋130將纖維沿著纖維過濾離心機40的長軸進入第一洗滌區(qū)66b(圖1)。參考圖3，7和8，向第一水管道線48b的入口150提供洗滌水，以通過出口152并流入腔室174，該腔室174大體上和第一洗滌區(qū)66b結(jié)合。腔室174的一側(cè)通過擋板168固定，對應(yīng)的另一側(cè)通過圓錐形組件176固定，該組件包括與管道線48相連接的末端。腔室174可進一步包括支持部件180以支持在腔室174中的水管道線48b，48c。

第一洗滌區(qū)66b至少包括一個漂洗階段181a和至少一個脫水階段181b。例如，如圖8所示，第一個洗滌區(qū)66b包括兩個漂洗/脫水循環(huán)。這是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，漂洗/脫水循環(huán)的次數(shù)根據(jù)具體應(yīng)用可有所變化。在漂洗階段181a，向纖維中加入洗滌水，以去除與纖維相關(guān)的額外的蛋白質(zhì)、油等。在脫水階段181b通過去除洗滌水以分離纖維和任何從纖維中洗出的蛋白質(zhì)。

對此，在漂洗階段181a，洗滌水從管道線48b流入腔室174然后通過至少一個最好是多個噴嘴182注入環(huán)形空間134。例如，在一種實施方式中，噴嘴182在固定的軸向位置上(例如，在環(huán)形配置中)繞螺旋鉆114圓周分隔。噴嘴182可能會受到纖維堵塞，至少因為這個原因，不希望纖維出現(xiàn)在腔室174中。注入洗滌區(qū)66b中的134環(huán)形空間的洗滌水有效地洗滌纖維。此外，通過在脫水階段181b中移動纖維/洗滌水的混合物，將纖維從洗滌水中過濾出來。這使得洗滌水和任何額外的蛋白質(zhì)、油等通過籃44的篩選側(cè)壁82而排入進料斗60b，而纖維保留在籃44中。如上所述，纖維在第一洗滌區(qū)66b中進入第二次漂洗/脫水循環(huán)181a,181b。在第一次洗滌區(qū)66b的末端，纖維已被清洗和過濾(如兩次)，這樣它可能會和預(yù)富集區(qū)66a末端的水濃度大致相同(例如，在大約55％和大約75％之間的水)。根據(jù)第一洗滌區(qū)66b加入的水量和過濾離心機40特定配置，它可能會進一步降低纖維的水含量，同時還提供了有效的洗滌。

在第一個洗滌區(qū)66b之后，螺旋鉆114的螺紋130繼續(xù)將纖維沿著過濾離心機40的長度移動，并進入具有漂洗/脫水階段189a，189b的第二洗滌區(qū)66c。參考圖3和圖7-9，洗滌水提供給第二水管道線48c的入口154，以便通過出口156并進入大體上與第二洗滌區(qū)66c相連的腔室184。腔室184的一側(cè)通過圓錐形組件176固定，另一側(cè)通過平板186固定。洗滌水從管道線48c流入腔室184，然后通過至少一個最好是多個與噴嘴182類似的噴嘴188注入環(huán)形空間134。注入洗滌區(qū)66c的環(huán)形空間134的洗滌水有效地洗滌纖維。此外，通過在脫水階段189b中移動纖維/洗滌水的混合物，將纖維從洗滌水中過濾出來。這使得洗滌水和其他任何額外的蛋白、油等通過籃44的篩選側(cè)壁82并排入料斗60c而纖維保留在籃44下。如上所述，纖維被置于第二洗滌區(qū)66c的第二漂洗/脫水周期189a，189b。在第二洗滌區(qū)66c末端，纖維被洗滌和過濾，它的水濃度可以大致和預(yù)濃縮區(qū)的末端66a的相同。然而，如上所述，可以降低第二洗滌區(qū)66c的水含量。

洗滌后和過濾后的纖維出口和籃44的第二末端78相接，然后進入出口溜槽70和出口72。纖維出溜槽70時，纖維可以得到進一步的加工，下文將進一步討論，如可以產(chǎn)生需要的產(chǎn)品如DWGS或DDGS。作為示例，纖維可以被運送到遠(yuǎn)程位置進行進一步的加工。此外，包括水、蛋白質(zhì)、油等等的漿狀物，通過預(yù)富集區(qū)66a的篩選側(cè)壁82，以及洗滌水、蛋白質(zhì)、油等通過洗滌區(qū)66b，66c的篩選側(cè)壁82后被收集得到稀酒糟，然后被運輸并進一步進行如下所述的加工。另外，在洗滌區(qū)66a，66b，和/或66c收集的一部分的漿狀物和/或洗滌水可以通過管道輸送回道可選的葉片式篩34進一步加工處理。

根據(jù)多種實施方式的一個方面，用于洗滌區(qū)66b，66c的洗滌水可以實施逆流洗滌方法。例如，清潔的洗滌水可以通過第二水管道線48c的入口154提供給最后的洗滌區(qū)66c。由料斗60c收集可包括水、蛋白質(zhì)、油脂等的洗滌水，然后直接通過出口62c提供給第一水管道線48b的入口150。這種使用過一次的洗滌水，然后在洗滌區(qū)66a用于洗滌纖維。由料斗60b收集的洗滌水然后可以和料斗60a收集的漿狀物(減去收集的纖維)相混合，作為稀酒糟進入到玉米干磨加工的下一步。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知，當(dāng)過濾離心機40有額外的洗滌區(qū)或其他區(qū)域時如何實施目前所述的逆流洗滌方法。

根據(jù)多種實施方式的另一個方面，過濾離心機40包括空氣吹區(qū)。這樣的空氣吹區(qū)用于通過吹熱空氣對纖維進行進一步的干燥(例如，減少纖維中水的含量)。對此，熱空氣的來源可以例如通過適當(dāng)?shù)墓艿篮突@44的第二末端78的環(huán)形空間134形成流體連通。熱空氣可通過其第二末端提供給過濾離心機40。例如，可以在最后一個洗滌區(qū)66c的脫水階段將熱空氣引入纖維。備選地，為了達到使用熱空氣或其他合適的流體干燥纖維的目的，過濾離心機40可以增加單獨的階段。

根據(jù)多種實施方式的另一個方面，過濾離心機40可包括適應(yīng)于提高濾過率和再生過濾表面的沿著籃44的側(cè)壁82的可調(diào)刷。為此，螺旋鉆114尤其是螺紋130的外緣132可包括一個刷(未顯示)，用于沿籃44的側(cè)壁82的篩面交叉掃動。例如，當(dāng)過濾材料的大小和螺紋130的外邊緣132和籃44的側(cè)壁82內(nèi)表面之間的間隙一致時，可以使用所述刷。這種情況的應(yīng)用，所述刷可以延長以跨越之間的縫隙，以便放松過濾側(cè)壁82的材料，從而防止或減少堵塞，以及方便材料沿離心機移動。

過濾離心機40的特征，包括，例如，螺旋鉆114的螺紋130的多條板設(shè)計，在預(yù)濃縮區(qū)66a中籃44的圓錐形狀，離心操作允許的地方相對大的L/D比例，和/或其他使過濾離心機40緊湊設(shè)計的特征。對此，一個或更多的特征可以使過濾離心機40成為單一的，自足的設(shè)備，它能夠進行液體介質(zhì)的初始過濾，以除去需要去除的過濾材料，以及洗滌材料除去額外的成分，如額外的蛋白質(zhì)、油等。

過濾離心機40能夠使在預(yù)濃縮區(qū)66a更有效地“干燥”(即，降低過濾材料中水的含量)，反過來，允許使用這種作為替代的洗滌技術(shù)。如果水在過濾材料中的含量過高(如傳統(tǒng)系統(tǒng))，取代的洗滌技術(shù)可能無法證明是有益的，結(jié)果實施了較低效率的稀釋洗滌技術(shù)。除上述之外，過濾離心機40可以更緊湊，因此在生產(chǎn)單位中比現(xiàn)有的系統(tǒng)更有效地利用占地空間。此外，這樣的設(shè)計也可減少設(shè)備的資金成本、勞動、維護設(shè)備及經(jīng)營相關(guān)的成本(例如，使用較少的水，等)。

此外，與現(xiàn)有的過濾系統(tǒng)相比，過濾離心機40的一個或多個功能，能夠使過濾材料以“較干”的狀態(tài)離開離心機。迄今為止，這種過濾通常由沉降式離心機實現(xiàn)。例如，過濾離心機40能夠使過濾的材料的水含量在大約55％和75％之間，相比傳統(tǒng)的過濾系統(tǒng)顯著減少。提供干燥的產(chǎn)品，可以產(chǎn)生其他的益處。此外，和烘干相關(guān)的能量消耗也很昂貴。材料中水濃度相對較小的變化，可以取得顯著的節(jié)能效果。另外，根據(jù)應(yīng)用，烘干步驟可以在纖維后加工中省略。因此，過濾離心機40提供干燥材料的能力，可允許制造商免去或減少與這些后處理步驟相關(guān)的成本。

此外，過濾離心機40的一個或多個特點是使用中的靈活性和穩(wěn)定性。例如，可以認(rèn)為過濾離心機40能夠在很寬的參數(shù)范圍內(nèi)有效的運作。例如，過濾離心機40能夠有效地適應(yīng)寬范圍的過濾材料(例如，纖維)，寬范圍的材料尺寸，以及可以尖銳的材料或以其他方式難以處理的材料。此外，過濾離心機40能夠在較寬的濃度范圍內(nèi)適應(yīng)輸入的懸浮液或飼料(即過濾離心機40對輸入處理的濃度大體上不敏感)。

此外，過濾離心機40，包括一些設(shè)計變量可用來選擇和/或更改，以實現(xiàn)某一個特定的應(yīng)用所需的結(jié)果。如上面示例所做的解釋，螺旋鉆114包括多個設(shè)計變量，包括所選螺紋130的傾斜變化和/或數(shù)量和/或各自長度。根據(jù)特定的應(yīng)用，這些可以是多種多樣的。充分體現(xiàn)離心機40的靈活性的另一個特征是籃44和螺旋鉆114之間螺旋轉(zhuǎn)速的差別的設(shè)置和控制的能力。例如，在一種實施方式中，離心機40可以包括一個測量螺旋鉆114扭矩的傳感器(未顯示)。這些信息可能會指向控制器112，并用于控制差速(和/或吞吐量或進料速度)，從而提高過濾離心機40的性能。例如，可以通過自動化的方式進行這種優(yōu)化。此外，通常認(rèn)為，沿著籃44長度方向上不同位置上的過濾材料的濾餅厚度能夠通過一個或多個螺旋鉆的條板、螺距、和/或籃44和螺旋鉆114之間的速度差進行控制。

過濾離心機的另一種實施方式如圖10所示，過濾離心機200的結(jié)構(gòu)和操作與上面描述的過濾離心機40類似。因此，對過濾離心機200的詳細(xì)描述就不是必要的。相反，將會對過濾離心機40，200之間的改進詳細(xì)描述。圖10中的附圖標(biāo)記將參考圖3-9中所示的附圖標(biāo)記。過濾離心機200包括外框202，內(nèi)框或者籃204，大體上同軸設(shè)置于籃204中的輸送器206，大體上同軸安置在輸送器206中的多個管道線208。輸送器206可以像類似上面所述螺旋鉆210一樣配置。

一個改進是針對過濾離心機200中功能區(qū)的數(shù)量和/或類型。例如，且如下面更詳細(xì)的解釋，過濾離心機200可以包括預(yù)濃縮區(qū)212a，洗滌區(qū)212b，脫水區(qū)212c，和壓實區(qū)212d。預(yù)濃縮區(qū)212a類似于前文所述，且管道線208、螺旋鉆210、籃204和沿管預(yù)富集區(qū)212a的框202的配置和操作，在此不再說明。但是，洗滌區(qū)212b已得到改進。關(guān)于過濾離心機40，每個洗滌階段66b，66c，包括兩個漂洗/脫水循環(huán)，它們在過濾離心機的中軸90上隔開。如圖10所示，預(yù)濃縮區(qū)212a后，只有一個洗滌區(qū)212b。此外，不同于過濾離心機的軸線90的軸向上的一個或多個漂洗/脫水循環(huán)，螺旋鉆210包括多個噴嘴214，它們沿洗滌區(qū)212b軸向上和圓周方向上一致的隔開。這樣的布置使得洗滌水能夠一致均勻的注入到洗滌區(qū)212b。本質(zhì)上講，洗滌區(qū)212b成為沒有相應(yīng)脫水周期的漂洗周期。本領(lǐng)域普通的技術(shù)人員公知，由于對材料的離心力作用，液體(例如水、蛋白質(zhì)、油等)將從籃204射出。但是，這發(fā)生在其中相對大量的洗滌水被引入的地方(通過噴嘴214)。與此相反，當(dāng)沒有洗滌水或者相對少量的洗滌水引入時發(fā)生脫水。

在操作中，洗滌水供給第一水管道線208b，以便通過其排放口進入大體上與洗滌區(qū)212b相聯(lián)系的螺旋鉆210內(nèi)的腔室216。腔室216的一側(cè)通過擋板168固定，另一側(cè)被通過圓錐形組件218固定。圓錐形組件218包括有空隙或者網(wǎng)狀的支撐組件220，從而能夠使得洗滌水流過。腔室216內(nèi)的洗滌水通過噴嘴214注入環(huán)形空間134，以洗滌纖維并去除任意的與最初的預(yù)富集區(qū)212a之后纖維保持結(jié)合的蛋白質(zhì)、油等料。在洗滌區(qū)212b，注入含有第一濃度的成分(如蛋白質(zhì))的洗滌水，然后從籃204的側(cè)壁82射出含有第二濃度的成分的洗滌水，第二濃度比第一濃度高。所述流體被排到一個或者多個料斗222b,222c中，并且流經(jīng)它們各自的排水口224b,224c。雖然兩個料斗222b，222c可以與洗滌區(qū)212b相連，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知，只有一個漏斗可用于洗滌區(qū)212b。當(dāng)洗滌區(qū)比較長時，在洗滌區(qū)中含有多個料斗會有一定的好處。例如，對于逆流洗滌技術(shù)，使用多個料斗可能更有效。本發(fā)明不應(yīng)該只限于每個洗滌區(qū)有一個漏斗，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，料斗的數(shù)量(和/或車廂壁板64定義)根據(jù)特定的應(yīng)用可以有所不同。

在洗滌區(qū)的212b之后，螺旋鉆210的螺紋130將纖維沿著過濾離心機200移動到脫水區(qū)212c。脫水區(qū)212c設(shè)置成去除纖維中的洗滌水和任何額外的蛋白質(zhì)、油等，但是，幾乎沒有增加更多的洗滌水(如，沒有洗滌水通過噴嘴沿脫水區(qū)212c注入環(huán)形空間134)。順著脫水區(qū)212c，水、蛋白質(zhì)、油等通過籃204的篩選側(cè)壁82排入料斗222d，而纖維卻留在了籃204中。因此，水在過濾材料中的含量可以在脫水區(qū)212c降低。

在此實施方式中的另一個改進是過濾裝置200包括壓實區(qū)212d。對此，籃直徑D_b沿著相鄰的第二端的籃204可能會有所不同。例如，籃204可以包括與該籃的第二端78連接的第三籃部分226。第三籃部分226可以包括大體上內(nèi)心錐形或沿著從第一端74向第二端78方向的錐形的配置。在一種實施方式中，第三籃部分226可以延伸為籃204長度的10％-30％，并可以和過濾離心機200的壓實區(qū)212d長度基本上一致。通常認(rèn)為，籃204沿著這部分的圓錐形狀，由于沿著該區(qū)域的截面積(以及相關(guān)的體積)的減少，因此本質(zhì)上起到了壓縮過濾材料(如纖維)的作用。水、蛋白質(zhì)、油等，通過壓實區(qū)212d的籃204的篩選側(cè)壁82進入料斗222d并通過出口224d。此壓縮進一步降低了過濾材料中水的含量，從而產(chǎn)生從過濾離心機200生產(chǎn)的更干燥的纖維。第三籃部分226的錐角可以根據(jù)具體應(yīng)用和/或其他因素進行選擇，例如，所需的濾餅厚度，或者纖維或隨著通過側(cè)壁82的水去除的成分的其他所需的方面。

在一種實施方式中，作為過濾材料擠壓的結(jié)果，可以在壓實區(qū)212d中提供排出水的額外通路。對此，螺旋鉆210還可以具有設(shè)置成隔板228的側(cè)壁124，隔板的長度至少為壓實區(qū)域212d長度的一部分。通過這種方式，流體可以不僅通過籃204篩選側(cè)壁82，也沿著至少一部分的螺旋鉆210的側(cè)壁124區(qū)域通過。如下面詳細(xì)討論的，液體通過篩板228可以直接到達脫水區(qū)212c中的環(huán)形空間134。備選地，可通過其他手段將流體從螺旋鉆210移走，如通過過濾離心機200第二端的排出導(dǎo)管。

在更進一步的實施方式中，返回參考圖1，為了釋放淀粉、胚芽(油)、蛋白質(zhì)、纖維等成分，將玉米進行了研磨加工。這種研磨加工，可以得到一定量的被研磨成相對的細(xì)顆粒物的某些特定的成分(例如，小于50微米左右)。例如，比較小的纖維，在行業(yè)內(nèi)指細(xì)纖維，通常由此產(chǎn)生。因此，一些比例較高的纖維沒有磨成非常小的顆粒，一些比例較小的纖維可以被磨成小顆粒。足夠小的組成顆粒可以仍然留在全酒糟副產(chǎn)品中。纖維大小小于過濾離心機篩子40，可以通過篩子進入到玉米干磨過程中的后續(xù)步驟。對此，按照本發(fā)明的某一方面，在籃204中收集的纖維可以基本上作為細(xì)纖維過濾介質(zhì)。更具體地，在第二端78附近的籃204中的纖維因此相對比較濃(例如，在約55％和約75％之間的水)，從而有效地形成了相對緊密的纖維網(wǎng)狀物，在本質(zhì)上，它們共同形成了一個互相交錯的材料。在籃204中收集形成的互相交錯的纖維網(wǎng)狀物可以用來作為“過濾器”，用于分離獨立于液體介質(zhì)中的細(xì)纖維。為此，可以認(rèn)為纖維的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以包括小的空隙或孔，它們比細(xì)纖維還要細(xì)小，因此能夠捕獲籃204已收集的纖維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的細(xì)纖維。

為了達到裝配過濾離心機200的目的，攜帶細(xì)纖維的漿狀物(例如，從預(yù)富集區(qū)212a的輸出物)，可提供給第二水管道線208c，其出口是在腔230的內(nèi)部，大體上與脫水區(qū)212c相聯(lián)系。腔室230的一側(cè)通過圓錐形組件固定，而另一端通過板232固定。螺旋鉆210包括一個或多個能夠在環(huán)形空間134和腔室230之間提供流體連通的孔234。帶有細(xì)纖維的漿狀物從管道線208c流入腔室230，然后通過孔234流入環(huán)形空間134。由于籃204和/或螺旋鉆210的旋轉(zhuǎn)所施加的力量，攜帶有細(xì)纖維的液體介質(zhì)流經(jīng)已經(jīng)收集在籃204中收集的交錯的纖維，流過籃204側(cè)壁82，排入料斗222d。可以認(rèn)為，料斗222d中收集到的液體，其中的細(xì)纖維量顯著減少。此外，細(xì)纖維，可使用進行最初大片的過濾和纖維的洗滌相同的裝置從液體介質(zhì)中過濾出來。這樣可以顯著的降低用于過濾細(xì)纖維的常規(guī)儀器成本和維修的費用。隨著細(xì)纖維從液體介質(zhì)中分離，稀酒糟可轉(zhuǎn)移至玉米干磨加工的進一步加工。

對本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，更多的優(yōu)勢和修改是顯而易見的。例如，在此描述的過濾離心機40，200是大體上水平方向的，其他方向也是可以的，包括有大體上垂直方向的離心機。此外，離心機40，200可以是開放式系統(tǒng)或封閉運行的裝置。過濾離心機40，200也可以是專為加壓運行而設(shè)計。更進一步，過濾離心機40，200可連續(xù)運行或裝配為批處理模式操作。如圖3和10所示，過濾離心機40，200可以包括籃清洗系統(tǒng)192，包括例如分別各自沿外框42，202的上壁54A設(shè)置的多個噴嘴194?；@清洗系統(tǒng)192提供反沖洗用于清洗籃44，204。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知，區(qū)的數(shù)量和類型可以依據(jù)具體的應(yīng)用選擇。例如，和一種實施方式配合的過濾式離心機可以包括沒有任何洗滌區(qū)的預(yù)富集區(qū)。這種實施方式可以進一步包括脫水區(qū)，和/或壓實區(qū)，和/或空氣吹區(qū)。因此，區(qū)的數(shù)量和類型，可以根據(jù)某一個特定的應(yīng)用程序加以選擇。

進一步參考圖2，雖然描述了單一的過濾離心機40，應(yīng)理解的是多個過濾離心機40可以呈線性設(shè)置，用以將全酒糟副產(chǎn)品分離成不溶性固體物部分(纖維)和稀酒糟部分。在另一種備選的實施方式中，可以預(yù)期的是過濾離心機40可以用標(biāo)準(zhǔn)的壓力篩，沉降式離心機，葉片式篩，或其他在工業(yè)中熟知的類似的設(shè)備替代，以將全酒糟副產(chǎn)品分離成不溶性固體部分和稀酒糟，接下來的步驟下文會進一步討論。這樣一個合適的壓力篩是俄亥俄州斯普林菲爾德公司所售的PS-Triple。這樣一個合適的沉降式離心機是NX-944HS，產(chǎn)自瑞典阿爾法，隆德拉瓦爾。而這樣一個合適的葉片式篩是FQ-PS32，產(chǎn)自俄亥俄州斯普林菲爾德的公司。

如圖2進一步所示，將過濾離心機40的稀酒糟底層物通過管道輸送，和通過葉片狀篩34的底層物相混合。之后，如本領(lǐng)域中眾所周知的，稀酒糟部分可以有選擇地通過準(zhǔn)壓力篩250處理，以幫助從稀酒糟部分中進一步分離細(xì)纖維。如上所述，大小小于過濾離心機40篩和/或可選葉片式篩34的纖維可以通過篩子進行玉米干磨加工的后續(xù)步驟。在壓力篩250中，細(xì)纖維可以從稀酒糟分離出來，并可以通過管道返回到過濾離心機40，在那里可以過濾出細(xì)纖維。舉一個示例，籃204(圖10)收集的纖維纏結(jié)的網(wǎng)狀物可以被用來作為“過濾器”，以從液體介質(zhì)中分出細(xì)纖維，接下來的步驟如下文所討論。合適的壓力篩250是俄亥俄州斯普林菲爾德公司出售的PS-Tirple。在另一種實施方式中，可選壓力篩250可用上文提到的標(biāo)準(zhǔn)的葉片式篩或沉降式離心機或其他設(shè)備取代，以幫助從稀酒糟分離細(xì)纖維部分。

在可選壓力篩250后，如本領(lǐng)域公知，底層物或者剩余的稀酒糟部分通過管道輸送并用噴嘴離心機252處理。噴嘴離心機252可以提供洗滌能力，以便將新鮮的水和稀酒糟提供給噴嘴離心機252。多余的新鮮的水可以使稀酒糟的蛋白部分和水可溶性固體部分更容易地分離。較重的蛋白部分與水溶性固體部分分開，以底層物去除，而較輕的水可溶性固體部分，其中包括油，可以作為上層物去除。合適的噴嘴離心機252是俄亥俄州斯普林菲爾德公司出售的FQC-950。在另一種實施方式中，本領(lǐng)域公知的是，噴嘴離心機252可以用標(biāo)準(zhǔn)的氣旋裝置或其他類似設(shè)備替換，以將稀酒糟分離成底層物的蛋白部分和上層物的水溶性固體部分。合適的氣旋裝置是俄亥俄州斯普林菲爾德公司出售的RM-12-688。

從噴嘴離心機252出來的底層物蛋白部分進一步經(jīng)管道輸送，并用沉降式離心機254對蛋白部分脫水。沉降式離心機254是本領(lǐng)域公知的。合適的沉降式離心機254是瑞典阿爾法隆德拉瓦爾出售的NX-944HS。其他類似設(shè)備也是預(yù)期的。分離出的水部分或沉降式離心機254的濾物可循環(huán)回用，例如，返回到液化步驟16或發(fā)酵步驟20，以重新用于干磨加工中。然后如本領(lǐng)域公知的，對脫水蛋白部分進行干燥，如送到干燥器256。在備選的實施方式中，如本領(lǐng)域公知的，脫水蛋白部分可以進行真空過濾或其他干燥方法。最后干蛋白產(chǎn)品即為高蛋白玉米粉，以干基計算，含有至少40重量％的蛋白質(zhì)，例如，可作為豬或雞飼料出售。在另一種實施方式中，以干基計算，高蛋白玉米粉含有至少45重量％的蛋白質(zhì)。在另一種實施方式中，以干基計算，高蛋白玉米粉含有至少50重量％的蛋白質(zhì)。另外在另一種實施方式中，以干基計算，含有至少60重量％的蛋白質(zhì)。另外在另一種實施方式中，以干基計算，含有至少約56重量％的蛋白質(zhì)。由此產(chǎn)生的高蛋白玉米粉，在出售時每噸的價格遠(yuǎn)高于DDGS或DWGS的價格。

繼續(xù)參照附圖2，上層的水溶性固體部分，其中包括油以及礦物質(zhì)和可溶性蛋白，如本領(lǐng)域所公知，從噴嘴離心機252用管道輸送，并且將用三個蒸發(fā)器，260a，260b和260c進行處理，開始從水溶性固體部分分離可溶性固體。260a–c蒸發(fā)器蒸發(fā)水溶性固體部分的液體部分。此后，如本領(lǐng)域所公知，水溶性固體部分可以通過管道輸送并用可選的回收油離心機261處理，以便可以從中移走油。合適的油回收離心機261是瑞典生產(chǎn)的阿爾法隆德拉瓦爾ORPX 617。作為示例，最終獲得的回收油產(chǎn)品約占玉米中玉米油總重量40重量％到60重量％。與標(biāo)準(zhǔn)的干磨加工比較典型的油采收率，油回收離心機261可以達到更高的能力，這是因為用可選的回收油離心機261處理的水溶性固體部分包括更少的液體和更少的蛋白。

水可溶性固體物部分的其余部分可以通過管道運輸，并用另一套三個蒸發(fā)器260d，260e，260f，在那里液體部分進一步從可溶性固體部分蒸發(fā)，最終產(chǎn)生可溶性固體部分。雖然水溶性固體部分是置于兩套三個蒸發(fā)器260a-c，260d-f，但是應(yīng)當(dāng)知道蒸發(fā)器的數(shù)量及組是可以改變的，即可以或多或少，這取決于特定的應(yīng)用和所需的結(jié)果。

如本領(lǐng)域所公知，由此產(chǎn)生的可溶性固體部分可以和不溶性固體部分，例如，從過濾離心機40收到的纖維混合，以提供帶可溶物的濕酒糟(DWGS)，這些可以通過干燥機262進一步干燥，以提供帶可溶物的干酒糟(DDGS)，這兩種都能售給肉牛和奶牛飼養(yǎng)場。在另一個示例中，可溶性固體物部分可以用來作為天然肥料。

因此，在所述干磨加工中，既不是DDGS也不是DWGS收到從蒸發(fā)器260典型的濃縮糖漿。然而這個典型的干磨方法10的變化導(dǎo)致了DDGS和DWGS中較低的粗蛋白質(zhì)含量，這種下降是沒有實質(zhì)內(nèi)容的，尤其是，當(dāng)生產(chǎn)的高蛋白玉米粉的經(jīng)濟優(yōu)勢被認(rèn)識到時。而且，盡管蛋白質(zhì)含量較低，DDGS和DWGS仍可以出售給肉牛和奶牛飼養(yǎng)場，作為牛飼料。

雖然本發(fā)明已通過各種實施方式加以說明，并且這些實施方式也給出了相當(dāng)詳細(xì)地描述，申請人沒有意愿將所附的權(quán)利要求的范圍限制到如此詳細(xì)。額外的優(yōu)勢和改進對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。因此，本發(fā)明的技術(shù)特征較寬，不限于具體細(xì)節(jié)、有代表性的儀器和方法和具體的說明性的示例和描述。因此，這些細(xì)節(jié)可以會有偏差，但是沒有偏離本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容和發(fā)明的實際構(gòu)思。