油組合物及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及從用于發(fā)酵制作醇類（例如乙醇）的植物材料制作油產(chǎn)品的方法。所述方法在將發(fā)酵后的植物材料暴露在蒸餾溫度下之前，從所述植物材料中提取油（例如，從玉米提取玉米油），以降低所述油暴露在蒸餾溫度下可能產(chǎn)生的自由脂肪酸和/或醇酯類含量。本發(fā)明還涉及所述方法制得的油產(chǎn)品。
【專利說明】油組合物及其生產(chǎn)方法
[0001]優(yōu)先權(quán)
本申請(qǐng)根據(jù)35 U.S.C.§ 119(e)要求2012年2月22日提交的名稱為“Oilcomposit1ns and methods of product1n”的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/601659 的優(yōu)先權(quán),該在先申請(qǐng)?jiān)诖艘砸玫姆绞饺牟⑷氡疚摹?br>
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本申請(qǐng)涉及用于制備油組合物的方法，尤其是用于乙醇生產(chǎn)環(huán)境中的該方法，及其所制得的獨(dú)特油組合物。

【背景技術(shù)】
[0003]本公開涉及一種或多種油組合物，其在醇類(例如乙醇)生產(chǎn)中作為副產(chǎn)品產(chǎn)出。乙醇可以用例如基于谷物的原料(例如，玉米、高粱/蜀黍、大麥、小麥、大豆等)、糖(例如甘蔗、甜菜等)以及其他源于植物的材料進(jìn)行生產(chǎn)。從例如原料的碳水化合物材料除了可以生產(chǎn)醇類以外，還能夠生產(chǎn)出若干副產(chǎn)品，為生產(chǎn)者帶來額外的收入。這些副產(chǎn)品包括，例如，工業(yè)和食品業(yè)用途的二氧化碳?xì)怏w，蛋白質(zhì)豐富的動(dòng)物飼料產(chǎn)品，以及油。
[0004]在一座典型的乙醇工廠中，使用玉米、甘蔗、其他谷物、甜菜或其他植物作為原料，以玉米或其他植物原料所含淀粉生產(chǎn)乙醇。在采用玉米的設(shè)施中，可使用玉米粒來準(zhǔn)備含淀粉材料并進(jìn)行處理。根據(jù)原料類型，原料的初始處理可以不同。但是，一般來說，使用機(jī)械方法和化學(xué)方法的組合來提取包含在植物材料中的淀粉和糖。
[0005]例如，可以將含淀粉材料與水混合制漿，并進(jìn)行熱處理，以將淀粉轉(zhuǎn)化為糖(例如，葡萄糖)。許多乙醇生產(chǎn)設(shè)施通過高熱噴射式蒸煮器步驟來將谷物淀粉轉(zhuǎn)化為糖。淀粉轉(zhuǎn)化為糖后，可以將糖發(fā)酵，其中以產(chǎn)乙醇菌(例如酵母)將糖轉(zhuǎn)化為乙醇。該發(fā)酵產(chǎn)物稱為啤酒，其中包含液體組分(包括乙醇、水和可溶成分)和固體組分(包括未發(fā)酵的顆粒物質(zhì)等)。
[0006]在一座典型的乙醇工廠中，發(fā)酵產(chǎn)物被送入蒸餾系統(tǒng)，通過蒸餾和脫水成為乙醇。殘余物質(zhì)(例如，全酒糟)可干燥為干酒糟(DDG)并出售，例如，作為動(dòng)物飼料產(chǎn)品。此外，在蒸餾后移除酒糟中的油的方法為本領(lǐng)域所熟知。
[0007]但是，若在蒸餾后才移除酒糟中的油，則油中的自由脂肪酸含量容易高于期望值。由于自由脂肪酸百分比(％FFA)—般被看作是油達(dá)成其最終用途(例如，用作生物燃料)前可能需要的后處理量的指標(biāo)，因此，％FFA可用作油質(zhì)量的主要指標(biāo)。谷物原料中含有的油加熱后可以產(chǎn)生自由脂肪酸。許多乙醇工藝過程(例如，淀粉轉(zhuǎn)化為糖、蒸餾等等)中都涉及加熱，而這會(huì)導(dǎo)致油降解。加熱導(dǎo)致油降解的另一指標(biāo)是乙醇酯類的生成。
[0008]隨著“冷煮”乙醇生產(chǎn)的出現(xiàn)，可以使用酶來替代過量熱，將谷物材料中的淀粉轉(zhuǎn)化為糖。從所述冷煮工藝中回收油的方法在2008年9月10日提交的名稱為“OilComposit1n and Method of Recovering the Same” 的美國專利申請(qǐng) 12/208，127 中有詳細(xì)敘述，該申請(qǐng)?jiān)诖艘砸玫姆绞饺牟⑷搿乃隼渲蠊に囍兴糜偷淖杂芍舅岚俜直冗h(yuǎn)低于(例如，3-5%以下)通過噴射式蒸煮器乙醇設(shè)施生產(chǎn)的油，但是，油在例如蒸餾步驟中，仍可能承受聞溫。
[0009]因此，需要一種制作自由脂肪酸含量相對(duì)低和/或乙醇酯類含量低的油的方法，尤其是作為乙醇工業(yè)的副產(chǎn)品。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提供制作自由脂肪酸含量相對(duì)低和/或醇酯類(例如，乙醇酯類)含量低的油組合物的方法。所述方法適用于以植物材料(例如，谷物，如玉米粒)制造醇類的情況。本發(fā)明認(rèn)識(shí)到，過度接觸高溫會(huì)令植物材料(例如谷物)的油成分降解，并增加其中的一種或多種自由脂肪酸和/或一種或多種醇酯類(例如乙醇酯類)的含量。
[0011 ] 在本發(fā)明中，在至少在蒸餾之前進(jìn)行的一個(gè)或多個(gè)醇類生產(chǎn)步驟中，分離油。
[0012]其有益效果在于，油可以避免過度接觸高溫(例如，典型蒸餾溫度)；而且，與從將油暴露在一種或多種蒸餾系統(tǒng)的蒸餾溫度下的醇類產(chǎn)業(yè)所得的油相比，所述油中的一種或多種自由脂肪酸和/或一種或多種醇酯類(例如乙醇酯類)含量較低。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)方面中，一種制作油產(chǎn)品的方法，包括:提供一種包括油、一種或多種寡糖和/或一種或多種多糖植物材料；將所述一種或多種寡糖和/或一種或多種多糖至少部分轉(zhuǎn)化為一種或多種單糖；將所述一種或多種單糖的至少一部分發(fā)酵，形成包含所述油和生化成分的發(fā)酵產(chǎn)物；以及，將至少部分所述油從所述發(fā)酵產(chǎn)物中分離出來，形成油產(chǎn)品，其中所述油產(chǎn)品包括一種或多種自由脂肪酸，所述一種或多種自由脂肪酸的含量范圍為所述油重量的0.05-2%。
[0014]在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，一種制作油產(chǎn)品的方法，包括:提供一種包括油、一種或多種寡糖和/或一種或多種多糖的植物材料:將所述一種或多種寡糖和/或一種或多種多糖的至少一部分轉(zhuǎn)化為一種或多種單糖；將所述一種或多種單糖的至少一部分發(fā)酵，形成包含所述油和生化成分的發(fā)酵產(chǎn)物；以及，將至少部分所述油從所述發(fā)酵產(chǎn)物中分離出來，形成油產(chǎn)品，其中所述油產(chǎn)品至少部分在所述方法全程不承受180° F或以上的溫度。
[0015]在本發(fā)明的又一個(gè)方面中，一種油產(chǎn)品，包括:一種或多種自由脂肪酸，其中所述一種或多種自由脂肪酸的含量范圍為所述油重量的0.05-2% ；以及，一種或多種醇酯類，其中所述一種或多種醇酯類的含量為所述油重量10%或以下。
[0016]下文將結(jié)合以下附圖，在【具體實(shí)施方式】中對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是包含乙醇生產(chǎn)設(shè)施的生物精煉廠的透視圖。
[0018]圖2A和2B展示了用于在“冷煮”乙醇生產(chǎn)設(shè)施中生成乙醇的示范工藝流程圖。
[0019]圖3A至3C展示了在冷煮乙醇生產(chǎn)設(shè)施中，通過在油受到蒸餾前就將其移除來生成油產(chǎn)品的示范工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將引用若干如附圖所示的示范實(shí)施例，來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)敘述。在以下說明中，列舉了眾多具體細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的透徹理解。但是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯而易見地，這些實(shí)施例可以在缺少部分或全部所述細(xì)節(jié)的情況下實(shí)現(xiàn)。除此之夕卜，本文對(duì)眾所周知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)并未詳細(xì)描述，但這并不應(yīng)使得本發(fā)明晦澀難懂。結(jié)合所述附圖和以下說明，能夠更好地理解這些實(shí)施例的特征和有益效果。
[0021]在此公開的實(shí)施例涉及一種油產(chǎn)品的組合物和生產(chǎn)方法。該油化合物可以在例如低能耗乙醇生產(chǎn)設(shè)施中，作為谷物材料(例如玉米材料)發(fā)酵的副產(chǎn)品產(chǎn)出。優(yōu)選地，該油產(chǎn)品不像許多乙醇設(shè)施所得油那樣承受高溫，從而大大降低了自由脂肪酸的百分比。
[0022]本發(fā)明涉及在從原料(例如玉米粒材料)生產(chǎn)醇類(例如乙醇)的過程中,獨(dú)特油產(chǎn)品的生產(chǎn)及其組合物。該油產(chǎn)品(例如，玉米油產(chǎn)品)具有一種或多種應(yīng)用，僅舉幾例而言，例如動(dòng)物飼料添加劑、工業(yè)用途、生物燃料生產(chǎn)和人類品級(jí)食用油。以此方式在例如乙醇生產(chǎn)中制得的油，由于持續(xù)低處理溫度以及在蒸餾前移除，因此與乙醇生產(chǎn)者生產(chǎn)的傳統(tǒng)油相比是獨(dú)特的。
[0023]根據(jù)本發(fā)明制備油產(chǎn)品的方法包括，提供一種包含油、一種或多種寡糖和/或一種或多種多糖的植物材料。包含油、一種或多種寡糖和/或一種或多種多糖的植物材料及其用于發(fā)酵制作醇類的用途是已知的。在優(yōu)選實(shí)施例中，使用一種或多種谷物來提供包含油、一種或多種寡糖和/或一種或多種多糖的材料。例如，玉米粒包括多糖淀粉和玉米油。
[0024]應(yīng)當(dāng)注意，雖然在此特別指出可以使用玉米粒作為提供植物材料的起始原料，在其他實(shí)施例中，還可以單獨(dú)或組合地使用一種或多種其他植物材料。例如，在一些情況下，可以使用大豆，或使用谷物組合，來生成醇類(例如乙醇)和副產(chǎn)物。這可能產(chǎn)生其他新穎組合物，這些新穎組合物應(yīng)當(dāng)看作是涵蓋在本公開范圍內(nèi)。相應(yīng)地，任何在此公開的乙醇生產(chǎn)設(shè)施均可以包括用于處理除玉米粒外其他原料的改進(jìn)形式，或皆可處理的改進(jìn)形式。例如，大豆具有很高的油濃度，非常適合用于生產(chǎn)油。
[0025]為了便于公開，圖1是包含用玉米生產(chǎn)乙醇的乙醇生產(chǎn)設(shè)施的示范生物精煉廠100的透視圖。該示范生物精煉廠100包括區(qū)域102，玉米(或其他合適的材料，包括但不限于，生物質(zhì)、糖和其他淀粉產(chǎn)品)遞送至該區(qū)域102并進(jìn)行準(zhǔn)備，以向乙醇生產(chǎn)設(shè)施投料。該乙醇生產(chǎn)設(shè)施包括裝置104，用于將玉米制備和處理(例如，碾磨或分離)為適合在發(fā)酵系統(tǒng)106中發(fā)酵生成發(fā)酵產(chǎn)物的玉米粉。乙醇生產(chǎn)設(shè)施100還包括蒸餾系統(tǒng)108，發(fā)酵產(chǎn)物在該系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行蒸餾和脫水形成乙醇。在一些實(shí)施例中，生物精煉廠100還可以包括副產(chǎn)品處理系統(tǒng)(例如，離心機(jī)、干燥器和/或蒸發(fā)器)。
[0026]如下所述，生物精煉廠100可以是分離式生物精煉廠。但是，應(yīng)當(dāng)知曉，在本公開的范圍中，也可以使用整粒式生物精煉廠來生成油產(chǎn)品，下面將對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)的敘述。在一些實(shí)施例中，生物精煉廠100可稱為“分離式”乙醇生產(chǎn)設(shè)施，其中玉米粒在碾磨前分離為3個(gè)組成部分，包括主要是纖維材料且屬于纖維組分的一部分的外殼(玉米糠)、充滿淀粉的胚乳部分和富含蛋白質(zhì)的胚芽部分。在一些實(shí)施例中，僅將該胚乳部分進(jìn)一步發(fā)酵處理成乙醇。在其他一些實(shí)施例中，將胚乳和胚芽組分都進(jìn)一步發(fā)酵處理成乙醇。分離的一個(gè)益處在于，可以將一種或多種低淀粉組分吸入不同的工藝物料流，由此至少將高淀粉胚乳送入液化、發(fā)酵和蒸餾。這有助于提供一種效率更高、對(duì)酵母和酶要求更低，且每加侖乙醇產(chǎn)量能耗更低的運(yùn)作方式。在一些實(shí)施例中，可將一種或多種其他成分(例如玉米糠和胚芽部分)當(dāng)做附加的副產(chǎn)品賣給飼料工業(yè)，或可以進(jìn)一步處理來生產(chǎn)價(jià)值更高的副產(chǎn)品。優(yōu)選地，將整粒玉米粒碾磨并供給發(fā)酵系統(tǒng)。不進(jìn)行分離而碾磨整粒玉米粒的一個(gè)益處在于，胚芽部分包括淀粉和油，胚乳部分也包括淀粉和油，由此，通過提高淀粉水平而增加了總體乙醇產(chǎn)量,也通過提高了油水平而增加了總體油產(chǎn)量。
[0027]圖2A和2B都展示了示范工藝流程圖，其中展示了冷煮乙醇生產(chǎn)設(shè)施中的乙醇生成步驟。在一種乙醇生產(chǎn)工藝中，可以在準(zhǔn)備系統(tǒng)204中準(zhǔn)備玉米202(或其他合適的進(jìn)料材料)以用于進(jìn)一步處理。如圖2B所示，可選地，該準(zhǔn)備系統(tǒng)204可以包括分離系統(tǒng)206，以將玉米粒分離成如上所述的3種組分?？梢允褂媚肽テ?、尺寸排阻和密度分離來進(jìn)行有效分離?？梢砸瞥泛团哐坎糠?10用于進(jìn)一步處理或作為原材料出售。在一些情況下，可以在分離之前或之后執(zhí)行篩選過程，以移除雜質(zhì)(例如石子、灰塵、沙子、玉米棒和玉米桿的碎片)和其他無法發(fā)酵的材料(例如，被移除的成分)。
[0028]分離完成后，可以通過碾磨208來減小胚乳的粒徑，以便于進(jìn)一步處理。在省略了分離的工藝中，可選地，可以將整粒玉米粒碾磨為全玉米面粉。
[0029]如圖2A和2B中所示，在第一處理系統(tǒng)216中，一種或多種寡糖和/或一種或多種多糖的至少一部分轉(zhuǎn)化為一種或多種單糖。例如，在處理系統(tǒng)216中，可以將碾磨后的玉米(或胚乳)與水、酶和試劑218共攪拌，以將含淀粉材料液化，有助于將淀粉轉(zhuǎn)化為糖(例如，葡萄糖)。在許多“常規(guī)”玉米-乙醇設(shè)施中，該面粉漿一般在噴射式蒸煮鍋中加熱，以將淀粉轉(zhuǎn)化為糖。但是，通過使用酶催化途徑，能夠達(dá)成“冷煮”工藝，而無需任何外源加熱來將淀粉轉(zhuǎn)化為糖。優(yōu)選地，該冷煮單糖轉(zhuǎn)化在低于180° F的溫度下發(fā)生，優(yōu)選為低于150° F，更優(yōu)選為低于120° F。所述冷煮工藝的有益效果在于，降低了能耗、總體成本，并令玉米粉的淀粉和蛋白所受的熱破壞降到最低。類似地，對(duì)玉米脂肪的熱破壞也較低，從而降低了自由脂肪酸和乙醇酯類的生成。當(dāng)然，可以使用包括高溫蒸煮的常規(guī)工藝來生成玉米粉；但是，這可能會(huì)因?yàn)闊崞茐亩淖兯糜偷牡椭舅峤M成。
[0030]如圖2A和2B中所示，包含一種或多種單糖的處理后的植物材料，可以從處理系統(tǒng)216遞送至發(fā)酵系統(tǒng)222，其中所述一種或多種單糖的至少部分可以發(fā)酵形成含有至少來自該植物材料的油以及生化成分的發(fā)酵產(chǎn)物。所述由單糖發(fā)酵而形成的生化成分為人所熟知，且包括例如乙醇、丁醇等等。例如，來自處理系統(tǒng)216的糖(例如，處理后的組分)漿可以通過發(fā)酵系統(tǒng)222中的產(chǎn)乙醇菌(例如，酵母或其他試劑224)轉(zhuǎn)化為乙醇。發(fā)酵反應(yīng)的產(chǎn)物(發(fā)酵產(chǎn)物)是稱為“啤酒”的漿，一般包括液體組分(包括乙醇、油、水和可溶成分)和固體組分(包括未發(fā)酵的顆粒物質(zhì)等)。
[0031]可選地，該發(fā)酵產(chǎn)物可以在第二處理系統(tǒng)228中以試劑230進(jìn)行處理。在此階段中，低能耗設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)冷煮設(shè)備具有差別。
[0032]如圖2A和2B所示，常規(guī)乙醇工藝將完整的處理后的發(fā)酵產(chǎn)物(全部固體組分和液體組分)直接供應(yīng)給蒸餾系統(tǒng)232。在蒸餾系統(tǒng)232中，該(處理后的)發(fā)酵產(chǎn)物經(jīng)蒸餾和脫水成為乙醇234。
[0033]可選地，在一些實(shí)施例中，被移除的組分236 (例如，全酒糟)包括水、可溶成分、油和未發(fā)酵固體(例如，該啤酒在移除絕大部分乙醇后的固體成分)，其可以在油分尚系統(tǒng)238中進(jìn)一步處理來產(chǎn)生油240。從冷煮工藝生成的該油240比噴射式蒸煮器設(shè)施制得的油受到的熱破壞小(由此自由脂肪酸也較少)。但是，即使有了這些改進(jìn)，油240仍已在蒸餾系統(tǒng)232中受到一定的熱破壞。全酒糟固體可以在第三處理系統(tǒng)(未顯示)中干燥為干酒糟，其中被移除的組分可以用試劑處理并作為動(dòng)物飼料產(chǎn)品出售。還可以從該酒糟中回收其他副產(chǎn)品，例如糖漿。
[0034]在本發(fā)明中，在蒸餾前至少將部分油從發(fā)酵產(chǎn)物中分離出來，以避免該油過度暴露在蒸餾系統(tǒng)354中。一般而言，蒸餾溫度為約190° F或以上。例如，在真空操作中，可采用195° F的蒸餾溫度。在又一個(gè)實(shí)施例中，在加壓操作中，蒸餾溫度可以是約220-230° F。本發(fā)明制得的油產(chǎn)品，可以在不將油暴露在180° F或以上，優(yōu)選為不將油暴露在150° F或以上溫度的前提下制作而成。在許多實(shí)施例中，本發(fā)明制得的油產(chǎn)品所承受的溫度為120° F或更低，優(yōu)選為100° F或更低，更優(yōu)選為90° F或更低。
[0035]圖3A-3C展示了本發(fā)明的示范實(shí)施例的工藝流程圖，圖中描述了可用于在冷煮乙醇生產(chǎn)設(shè)施中生成油的步驟，其中油未受到蒸餾。所述生產(chǎn)過程的初始階段類似于上文如圖2A和2B所述的已知冷煮工廠。如上所述，整粒玉米302遞送至準(zhǔn)備系統(tǒng)304，可以碾磨來產(chǎn)生面粉，或可選地，可以使用可選的分離系統(tǒng)306 (在分離工廠中)來分離玉米302。玉米糠(纖維)和胚芽310組分可被移除(有時(shí)稱為“完全分離”)，而胚乳可送至碾磨系統(tǒng)308以粉碎為面粉?？蛇x地，僅移除纖維，而將胚芽組分和胚乳組分送至碾磨系統(tǒng)308以粉碎成為面粉(有時(shí)稱為“部分分離”)。
[0036]如圖3A-3C所示，含淀粉的玉米材料在處理系統(tǒng)316中可用水、酶以及可選地使用一種或多種試劑318來制漿，生成含有糖的處理后組分326?？梢詫⒔湍负推渌噭?24加入發(fā)酵系統(tǒng)322中，以將糖轉(zhuǎn)化為醇類(例如乙醇)和二氧化碳。二氧化碳一般收集起來出售，用作工業(yè)和飲料用途。
[0037]但是，發(fā)酵后，如圖3A-3C中所示的示范過程和以圖2A和2B為例的乙醇生產(chǎn)實(shí)踐有顯著不同。由于熱量可能產(chǎn)生過量的一種或多種脂肪酸和/或一種或多種乙醇酯類而破壞油，因此，在進(jìn)行任何蒸餾之前，將所得發(fā)酵啤酒326送入油提取系統(tǒng)(例如系統(tǒng)328)，從而可以提取出油而其不會(huì)承受蒸餾溫度。如圖3A和3C中所示，油提取系統(tǒng)328優(yōu)選為包括:首先將啤酒326提供給固體分離器330，以從啤酒326中分離固體346。該固體移除步驟可能包括任何固體分離器，例如螺旋壓力機(jī)、離心系統(tǒng)、過濾器/膜系統(tǒng)和/或任何其他已知固體分離器裝置。所述固體分離器是眾所周知的。
[0038]從所述固體組分中分離出至少部分啤酒液體組分，然后從該液體組分中分離出至少部分油，以形成本發(fā)明所述油產(chǎn)品。該油可以通過油分離器(例如油分離器342)從液體中分離。所述油分離器是眾所周知的，且包括例如離心系統(tǒng)、基于膜的分離和/或任何其他以此為目的的已知分離方法。
[0039]可選地，來自固體分離器330的液體組分可在分離油前進(jìn)行濃縮和/或去乳化。將固體去液化(Deliquefying)可獲得包括水、乙醇、可溶物和油或乳化油的液體部分334。可以在噴射式蒸煮乙醇生產(chǎn)設(shè)施中，借由高溫將該油從乳化液中分離。但是，在冷煮設(shè)備中，若發(fā)酵后不經(jīng)過所述蒸煮步驟，油可能會(huì)被鎖在油/蛋白乳化液層中。
[0040]如圖3A-3C中所示，液體組分334可通過濃縮器336進(jìn)行濃縮，例如離心系統(tǒng)(如潷析離心機(jī))、過濾器/膜系統(tǒng)和/或其他已知濃縮技術(shù)。
[0041]如圖3B所示，啤酒326的固體由分離器330移除，液體334則在濃縮器336中濃縮，油則使用油分離器342從濃縮液338中分離出來。濃縮器336能夠濃縮液體組分334并形成濃縮液338。例如，液體334可以加壓過膜，所述膜的孔允許乙醇、水和細(xì)微顆粒通過，但截留較大的油或乳化油部分(亦稱為“濃縮液”)。去油后的液體被供應(yīng)給蒸餾系統(tǒng)354，以蒸餾獲取乙醇。最后，可使用分離器342將油從濃縮液中分離出來，從而生成潔凈油產(chǎn)品
344。
[0042]如圖3B所示的油提取系統(tǒng)328在天然不存在乳化油的情況下，或在發(fā)酵期間和/或之前能夠破壞乳化液的情況下，可以是有用的。例如，發(fā)酵后可以立即對(duì)啤酒進(jìn)行處理，以通過添加表面活性劑破壞乳化液。類似地，若油分離器342以足夠的物理力運(yùn)行，破壞乳化液的表面性質(zhì)，則可以在無需單獨(dú)的去乳化步驟(如下所述)的前提下進(jìn)行分離。此外，在特定的原料或處理?xiàng)l件下，可能不存在乳化液?？蛇x地，固體分離器330、濃縮器336和油分離器342可以合并成為單一裝置，例如三相離心機(jī)。
[0043]在一些實(shí)施例中，所述濃縮液包括乳化液，則可能需要在油分離前“打破”該乳化液。去乳化可以通過使用表面活性劑、電荷或PH調(diào)節(jié)來進(jìn)行。如圖3A-3C中所示，將油/乳化液濃縮液338送入去乳化器340中，該去乳化器340可以采用pH調(diào)節(jié)、靜電力(即令該乳化液通過兩個(gè)荷電板)、物理剪切、添加表面活性劑和改變?nèi)榛罕砻嫘再|(zhì)的其他處理。破壞乳化液后，可以將該濃縮液送至最終的油分離器342，生成潔凈油產(chǎn)品344。該分離器也可以包括離心系統(tǒng)或基于膜的分離方法。與從噴射式蒸煮器乙醇設(shè)施相比，或甚至與在蒸餾之后收集油的冷煮乙醇設(shè)施相比，通過本發(fā)明方法所得的油產(chǎn)品的自由脂肪酸水平可以低得多。
[0044]本發(fā)明的油產(chǎn)品的自由脂肪酸水平可以低于該油產(chǎn)品重量的10%，優(yōu)選為2%或以下，更優(yōu)選為1.8%或以下，甚至更優(yōu)選為該油產(chǎn)品重量的1.6%或以下。通常，該油產(chǎn)品的自由脂肪酸水平大于該油產(chǎn)品重量的0.05%,甚至0.1%或以上，或甚至0.4%或以上。
[0045]眾所周知，源自植物材料的油可以加熱生成自由脂肪酸，包括例如己酸、癸酸、辛酸、月桂酸、肉豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞麻酸、亞油酸、花生酸及其混合物。
[0046]本發(fā)明油產(chǎn)品的乙醇酯類水平可以低于該油產(chǎn)品重量的20%，優(yōu)選為10%或以下，甚至優(yōu)選為7%或以下，更甚至為該油產(chǎn)品重量的5%或以下。通常，該油產(chǎn)品的自由脂肪酸水平大于該油產(chǎn)品重量的0.05%，甚至0.1%或以上，或甚至0.5%或以上。
[0047]眾所周知，源自植物材料的油可以加熱生成乙醇酯類，例如包括，此述任何脂肪酸與乙醇的酯化反應(yīng)。
[0048]可選地，油提取系統(tǒng)328可與其他使用于蒸餾前的低能耗方案合并，以提高效率。例如,可選地,從啤酒326分離的固體346可以送至溶劑交換系統(tǒng)348，以將固體中所含的水置換成易揮發(fā)溶劑。
[0049]水的沸點(diǎn)、熱容和汽化熱都很高。由于這些特性的存在，通常需要大量能量來將水加熱到足以令水蒸發(fā)的溫度，然后進(jìn)行蒸發(fā)。溶劑交換器348的設(shè)計(jì)目的在于，使用汽化熱低、熱容低、沸點(diǎn)低，或具備該三種特性的某種組合的溶劑來洗滌或提取濕潤固體中的水。在從濕潤固體提取部分水之后，使用較少量能量就在干燥器350中干燥此時(shí)含有若干溶劑的濕潤固體。由于乙醇工廠中有大量乙醇可用，乙醇是一種特別適用于本發(fā)明中的該洗滌或水提過程的溶劑。已知乙醇的熱容為約0.58 Btu/lb-F，約為水的熱容的一半。乙醇的沸點(diǎn)為約173°F，與之相比，水的沸點(diǎn)為約212°F。最后，乙醇的汽化熱約為362 Btu/lb，與之相比，水的汽化熱約為980 Btu/lb。
[0050]濕潤固體中的乙醇濃度取決于發(fā)酵工藝，但一般在11-20%之間，不過，本申請(qǐng)中所公開的實(shí)施例中也涵蓋低于該范圍和高于該范圍的含量濃度。從發(fā)酵啤酒中分離出的濕潤固體，其典型乙醇濃度范圍與其水濃度相比相對(duì)較低。從發(fā)酵后的啤酒中分離出的濕潤固體，水含量相對(duì)較高，而乙醇含量相對(duì)較低。
[0051]對(duì)于溶劑交換，可以用一定量液體洗滌該固體而令洗滌期間的固體中液體濃度保持不變?？蛇x地，該固體可以在溶劑中稀釋然后再次去液?；诖笸暗南到y(tǒng)、濾帶系統(tǒng)、單一溶劑交換系統(tǒng)、多溶劑交流和逆流洗滌系統(tǒng)均應(yīng)該看作涵蓋在溶劑交換348的范圍內(nèi)。
[0052]經(jīng)過該溶劑交換的固體輸送至干燥器350以生成玉米粉352，這有助于充分利用預(yù)蒸懼處理。該溶劑交換將固體中的殘余水置換為汽化熱較低的溶劑(一般為乙醇)。由此，與許多常規(guī)工廠中所用的干燥器相比，該干燥器可以具有較低的操作溫度。在一些實(shí)施例中，干燥器350可以約150°F或以下的溫度運(yùn)作。
[0053]通過僅將發(fā)酵后的液體混合物導(dǎo)入蒸餾系統(tǒng)354，蒸餾系統(tǒng)354較不容易沾污，因?yàn)槲酃钢饕且驗(yàn)榘l(fā)酵后的啤酒直接蒸餾形成的固體引起的。易沾污程度降低后，則無需復(fù)雜的蒸餾系統(tǒng)抗污規(guī)定，由此降低了蒸餾系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。由于已發(fā)酵液體混合物在用蒸餾系統(tǒng)處理時(shí)可以基本不含固體組分和油，由此蒸餾系統(tǒng)所使用的熱能一般只需對(duì)溶解或以其他形式存在于該已發(fā)酵液體混合物中的極少量固體進(jìn)行加熱。與必須同時(shí)加熱已發(fā)酵啤酒中的固體和液體組分的蒸餾系統(tǒng)相比，這可以降低蒸餾系統(tǒng)的熱能需求。
[0054]在一些特定實(shí)施例中，僅執(zhí)行一輪稀釋和去液化。在可選實(shí)施例中，可能需要進(jìn)行多重稀釋和去液步驟，以在成本允許的前提下盡可能多地用乙醇(或其他溶劑)置換固體中的水。在這些多重溶劑交換循環(huán)中，可以采用對(duì)流方法，從在后階段回收液體，用作在前循環(huán)中的稀釋液，以更有效率地將水置換為溶劑。此外，在一些實(shí)施例中，需要在溶劑交換前去除某些蛋白組分。在這些實(shí)施例中，在第一次稀釋期間，可以使用特定溶劑類型和濃度，來溶解所需蛋白。然后，可以通過改變濃度或溫度，從溶劑中回收這些蛋白。玉米中可回收的所述蛋白之一為玉米蛋白。雖然玉米蛋白是一種蛋白，但許多動(dòng)物很難消化它，因此將其移除對(duì)所得玉米粉有好處。此外，玉米蛋白具有若干工業(yè)和人類消費(fèi)終端用途，使其本身成為一種有價(jià)值的副產(chǎn)品。
[0055]注意，圖3A和圖3B均受益于將啤酒分離為液體流和固體流系統(tǒng)，該系統(tǒng)的目的在于降低干燥固體所需能量。該協(xié)同作用充分利用了初始分離步驟。但是，如圖3C所示，在一些實(shí)施例的范圍中，也包含不帶低能耗干燥步驟地從啤酒中分離油。在所示實(shí)施例中，在蒸餾期間或之前，將從啤酒326分離的固體346重新并入濃縮器336流出的液體流，得到全酒糟358，其與眾多常規(guī)全酒糟非常相似，但其顯著不同點(diǎn)在于油含量降低。
[0056]本申請(qǐng)中公開和描述的實(shí)施方式(包括附圖和實(shí)施例)的目的在于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明和解釋。在此公開的實(shí)施方式可以存在改進(jìn)方式和變形方式，例如其使用(或?qū)⑹褂?的裝置和過程，以及所用的組合物和處理；所有此類改進(jìn)和變形方式均應(yīng)當(dāng)理解為包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0057]詞語“示范”指的是用作示例、實(shí)例或例證。任何被稱為“示范”的實(shí)施方式或設(shè)計(jì)均不應(yīng)被理解為相對(duì)于其他實(shí)施方式或設(shè)計(jì)的優(yōu)選或優(yōu)勢(shì)實(shí)施例，也不意味著排除本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的等同示范結(jié)構(gòu)和技術(shù)。與之相比，詞語“示范”用于介紹概念的具體形式，而在此公開的主題并不受到此類示例的限制。
[0058]術(shù)語“或”用于指代包含性的“或”，而非排除性的“或”。在詳細(xì)說明書或權(quán)利要求書中使用的術(shù)語“包括(compri ses ) ”、“具有(has ) ”、“包含(contains) ”和其他類似詞語，其目的在于用作與術(shù)語“包括(comprising)”類似的包含性意思的開放性承接詞，而并不排除任何額外或其他元素。
[0059]注意，本發(fā)明的上述各種特征可以單獨(dú)或組合實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種制作油產(chǎn)品的方法，包括: 提供一種植物材料，所述植物材料包括: 油；以及 一種或多種寡糖和/或一種或多種多糖； 將所述一種或多種寡糖和/或一種或多種多糖的至少一部分轉(zhuǎn)化為一種或多種單糖； 將所述一種或多種單糖的至少一部分發(fā)酵形成包含所述油和生化成分的發(fā)酵產(chǎn)物；以及 將所述油的至少一部分從所述發(fā)酵產(chǎn)物中分離出來，以形成油產(chǎn)品，其中所述油產(chǎn)品包括一種或多種自由脂肪酸，且所述一種或多種自由脂肪酸的含量范圍為占所述油的重量的 0.05-2%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括:在所述分離步驟后，蒸餾至少部分所述發(fā)酵產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述油的所述至少一部分在所述方法全程中未承受150° F或以上的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述油的所述至少一部分在所述方法全程中未承受180° F或以上的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述油的所述至少一部分在所述方法全程中未承受用于從所述發(fā)酵產(chǎn)物中蒸餾乙醇的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物材料包括谷物材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生化成分包括醇類。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述醇類包括乙醇。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，提供一種谷物材料包括研磨多個(gè)玉米粒。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，提供一種植物材料包括分離多個(gè)玉米粒以提供谷物材料，其中所述多個(gè)玉米粒包括纖維組分、胚乳組分和胚芽組分，且所述谷物材料至少包括所述胚乳組分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述谷物材料至少包括所述胚乳部分和所述胚芽部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)化至少部分發(fā)生于180°F以下的溫度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)化包括:令所述一種或多種寡糖和/或一種或多種多糖的至少一部分接觸一種或多種酶，以將所述一種或多種寡糖和/或一種或多種多糖轉(zhuǎn)化為一種或多種單糖。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物材料包括含有淀粉的玉米粒材料，且其中將所述一種或多種寡糖和/或一種或多種多糖的至少一部分轉(zhuǎn)化為一種或多種單糖包括:將所述淀粉的至少一部分轉(zhuǎn)化為糖。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)酵形成含有固體組分和液體組分的發(fā)酵產(chǎn)物，其中所述液體組分包括所述油的至少一部分；且所述發(fā)酵進(jìn)一步包括從所述固體組分分離出所述液體組分的至少一部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括:將所述液體組分的至少一部分濃縮為含有所述油的濃縮液，并從所述濃縮液中分離出所述油的至少一部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括:在從所述濃縮液中分離出所述油的至少一部分之前，對(duì)所述濃縮液進(jìn)行去乳化。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述去乳化包括對(duì)所述濃縮液施加電荷。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述去乳化包括對(duì)所述濃縮液施加一種或多種表面活性劑。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述去乳化包括對(duì)所述濃縮液進(jìn)行pH變換。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述油產(chǎn)品包括一種或多種醇酯類，其中所述一種或多種醇酯類的含量為所述油產(chǎn)品重量的10%或以下。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述油產(chǎn)品包括一種或多種醇酯類，其中所述一種或多種醇酯類的含量為所述油產(chǎn)品重量的5%或以下。
23.—種制作油產(chǎn)品的方法，包括: 提供一種植物材料，所述植物材料包括: 油；以及 一種或多種寡糖和/或一種或多種多糖； 將所述一種或多種寡糖和/或一種或多種多糖的至少一部分轉(zhuǎn)化為一種或多種單糖； 將所述一種或多種單糖的至少一部分發(fā)酵，形成包含所述油和生化成分的發(fā)酵產(chǎn)物；以及 將所述油的至少一部分從所述發(fā)酵產(chǎn)物中分離出來，形成油產(chǎn)品，其中所述油的所述至少一部分在所述方法全程不承受180° F或以上的溫度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述油的所述至少一部分在所述方法全程不承受150° F或以上的溫度。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述油產(chǎn)品包括一種或多種自由脂肪酸和/或一種或多種醇酯類，所述一種或多種自由脂肪酸和一種或多種醇酯類的含量為所述油重量12%或以下。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述油產(chǎn)品包括一種或多種自由脂肪酸和/或一種或多種醇酯類，所述一種或多種自由脂肪酸和一種或多種醇酯類的含量為所述油重量10%或以下。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述油產(chǎn)品包括一種或多種自由脂肪酸和/或一種或多種醇酯類，所述一種或多種自由脂肪酸和一種或多種醇酯類的含量為所述油重量8%或以下。
28.一種油產(chǎn)品，包括: 一種或多種自由脂肪酸，其中所述一種或多種自由脂肪酸的含量范圍為所述油重量的0.05-2% ；以及 一種或多種醇酯類，其中所述一種或多種醇酯類的含量為所述油重量10%或以下。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的油產(chǎn)品，其特征在于，所述一種或多種醇酯類的含量為所述油重量7%或以下。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的油產(chǎn)品，其特征在于，所述一種或多種醇酯類的含量為所述油重量5%或以下。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的油產(chǎn)品，其特征在于，所述一種或多種醇酯類包括一種或多種乙醇酯類。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的油產(chǎn)品，其特征在于，所述一種或多種自由脂肪酸的含量范圍為所述油重量的0.1-1.8%。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的油產(chǎn)品，其特征在于，所述一種或多種自由脂肪酸的含量范圍為所述油重量的0.4-1.6%。
【文檔編號(hào)】C11B1/02GK104428403SQ201380021088
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月22日
【發(fā)明者】史蒂文·G.·雷德福 申請(qǐng)人:波特研究公司