多區(qū)篩選設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及將物料從液體介質(zhì)中分離，以及更具體地涉及用于將纖維從漿料或其它液體介質(zhì)分離的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]廣泛的工業(yè)應(yīng)用需要例如通過使用液體介質(zhì)的某些類型的過濾工藝來將總的物料分離或隔離成幾種組成部分。一旦被過濾，分離出的組分，和/或總的物料以及液體介質(zhì)的剩余部分，可被進(jìn)一步處理以便得到一種或多種期望的產(chǎn)品。通過示例的方式，從谷物生產(chǎn)醇的各種方法會(huì)需要將谷物的纖維組分從谷物的淀粉和/或其它組分分離出來。例如，玉米濕磨工藝將纖維從玉米中的淀粉分離出來并隨后使用淀粉來生產(chǎn)乙醇，其可在汽車或其它機(jī)動(dòng)車輛中使用。例如干磨工藝也將其纖維或不溶性固體(“濕餅”)從來自蒸餾生產(chǎn)的殘余物(即“酒糟”)的液體或“酒精廢液”中分離出來。這種纖維隨后被用于生產(chǎn)具有含可溶物濕酒糟(Distillers Wet Grain with Soluble, DWGS)或含可溶物干酒糟(Distillers Dried Grain with Soluble，DDGS)。將組分從液體介質(zhì)分離的過濾工藝也包括在其它工業(yè)應(yīng)用中的步驟中。在該方面，紙漿和造紙工業(yè)往往需要將纖維從纖維總物料中分離。這種過濾工藝也存在于紡織制造行業(yè)，化工行業(yè)(例如晶體形成應(yīng)用)等領(lǐng)域。
[0003]在玉米濕磨工藝中，例如，為了促進(jìn)玉米的各種組分的分離，將玉米與水混合以便形成具有相對(duì)高百分比(例如，80%或更高)的水的漿料。然后將纖維從漿料過濾出來，所述漿料除了水之外，還包含例如玉米的淀粉和麩質(zhì)組分，以及將漿料進(jìn)一步處理以生產(chǎn)乙醇。在玉米濕磨工藝中，用于將纖維從包含淀粉的漿料中過濾出來的常規(guī)裝置可包括壓力篩選裝置和槳葉篩選裝置。
[0004]壓力篩選裝置在相對(duì)低的流體壓力下引導(dǎo)漿料流動(dòng)通過固定篩網(wǎng)。篩網(wǎng)包括開孔，所述開孔具有足夠的大小以便允許水、淀粉和麩質(zhì)(小于開口的任何其它組分)流動(dòng)通過篩網(wǎng)，但防止纖維流動(dòng)通過篩網(wǎng)，從而基本上將纖維從漿料過濾出來。槳葉篩選裝置包括具有固定轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)槳葉，所述轉(zhuǎn)鼓包括配置成篩網(wǎng)的外壁。槳葉的旋轉(zhuǎn)將漿料朝向篩網(wǎng)外壁引導(dǎo)，并且實(shí)質(zhì)上壓榨漿料以便迫使水、淀粉和麩質(zhì)通過篩網(wǎng)，同時(shí)防止纖維通過。槳葉相對(duì)于轉(zhuǎn)鼓的運(yùn)動(dòng)使得纖維從外壁松開并減少篩網(wǎng)開口的堵塞。此外，由旋轉(zhuǎn)槳葉產(chǎn)生的離心力提供與壓力篩選相比的更高過濾壓力。這種更高的壓力賦予每單位篩網(wǎng)表面更高的生產(chǎn)能力，但在槳葉篩選裝置中尺寸更大的顆粒會(huì)被迫通過篩網(wǎng)。
[0005]在將纖維從漿料最初過濾出來之后，一些淀粉和/或麩質(zhì)會(huì)仍然與纖維結(jié)合在一起。因此，有望洗滌纖維并將額外量的淀粉和/或麩質(zhì)從其中移除。在該方面，纖維通常與液體介質(zhì)(諸如洗滌用水)混合，并向回引導(dǎo)通過壓力篩選或槳葉篩選裝置，以便將纖維從洗滌用水分離，所述洗滌用水包含從纖維洗滌掉的額外的淀粉和/或麩質(zhì)。常規(guī)的系統(tǒng)可包括多個(gè)洗滌階段以便將淀粉和/或麩質(zhì)從纖維中移除。例如，利用壓力或槳葉篩選裝置的處理系統(tǒng)通常包括六個(gè)或七個(gè)這樣的階段。這些不同的階段通常包括獨(dú)立的專用裝置以促進(jìn)用洗滌用水洗滌纖維，洗滌用水接著被引導(dǎo)到壓力篩選或槳葉篩選裝置，以便將纖維從其中過濾掉。此外，在緊跟洗滌之后，纖維可以或者需要脫水，這還會(huì)需要另一種裝置。
[0006]雖然這樣的系統(tǒng)運(yùn)行以達(dá)到其預(yù)期目的，但是這些系統(tǒng)具有若干缺陷。例如，纖維在這些系統(tǒng)中的洗滌通常是低效的，因此需要相對(duì)大量的階段。這由于需要大量的裝置(即，洗滌裝置和/或用于過濾的壓力/槳葉篩選裝置)和相關(guān)聯(lián)的儲(chǔ)槽、泵和控制回路反過來增加了系統(tǒng)的成本。這些大的、多步驟系統(tǒng)代表顯著資本和/或操作成本，以及對(duì)于這些裝置而言的高維護(hù)成本。此外，相對(duì)大量的階段在制造設(shè)施中也需要顯著量的占地面積，這在各種工業(yè)應(yīng)用中也是一項(xiàng)額外的費(fèi)用。此外，上述系統(tǒng)容易導(dǎo)致篩網(wǎng)堵塞和顯著的停機(jī)時(shí)間。例如，壓力篩選系統(tǒng)通常大約每運(yùn)行八個(gè)小時(shí)就需要高壓洗滌，以便充分發(fā)揮作用。
[0007]因此，對(duì)于用于以更有效的方式將物料(諸如纖維)從漿料或其它液體介質(zhì)分離的改進(jìn)的裝置和方法存在需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明涉及用于例如在谷物濕磨或干磨工藝中將纖維從漿料或其它液體介質(zhì)分離的設(shè)備和方法。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，多區(qū)篩選設(shè)備包括細(xì)長(zhǎng)殼體，其沿著殼體的長(zhǎng)度具有彼此相鄰設(shè)置的至少第一區(qū)和第二區(qū)。具有多個(gè)開孔的縱向設(shè)置于殼體內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)圓筒篩網(wǎng)，以便大體與第一和第二區(qū)相對(duì)應(yīng)。第一和第二區(qū)的每一個(gè)配置成收集通過所述多個(gè)開孔的液體介質(zhì)。輸送機(jī)縱向設(shè)置于所述篩網(wǎng)內(nèi)，并且包括細(xì)長(zhǎng)軸，細(xì)長(zhǎng)軸具有沿著輸送機(jī)長(zhǎng)度的大體分別對(duì)應(yīng)于殼體的第一和第二區(qū)的至少第一輸送機(jī)段和第二輸送機(jī)段。每個(gè)輸送機(jī)段配置成在沿著篩網(wǎng)長(zhǎng)度的方向上移動(dòng)物料。液體入口與篩網(wǎng)內(nèi)部流體連通以便任選地將洗滌用水供應(yīng)到多區(qū)篩選設(shè)備。至少一個(gè)進(jìn)料口與對(duì)應(yīng)于殼體第一區(qū)的篩網(wǎng)的內(nèi)部流體連通，以便將液體介質(zhì)和物料供應(yīng)到多區(qū)篩選設(shè)備。該設(shè)備還包括從多區(qū)篩選設(shè)備收集過濾后物料的排出溜槽。
[0010]在另一個(gè)實(shí)施例中，多區(qū)篩選設(shè)備包括細(xì)長(zhǎng)殼體，其具有沿著殼體長(zhǎng)度具有彼此相鄰設(shè)置的至少第一區(qū)和第二區(qū)。具有多個(gè)開孔的縱向設(shè)置于殼體內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)圓筒篩網(wǎng)，以便大體與第一和第二區(qū)相對(duì)應(yīng)。第一和第二區(qū)的每一個(gè)配置成收集通過所述多個(gè)開孔的液體介質(zhì)。輸送機(jī)縱向設(shè)置于所述篩網(wǎng)內(nèi)，并且包括細(xì)長(zhǎng)軸，細(xì)長(zhǎng)軸具有沿著輸送機(jī)長(zhǎng)度的大體分別對(duì)應(yīng)于殼體的第一和第二區(qū)的至少第一輸送機(jī)段和第二輸送機(jī)段。第一輸送機(jī)段不同于第二輸送機(jī)段，并且每個(gè)輸送機(jī)段配置成在沿著篩網(wǎng)長(zhǎng)度的方向上移動(dòng)物料。至少一個(gè)進(jìn)料口與對(duì)應(yīng)于殼體第一區(qū)的篩網(wǎng)內(nèi)部流體連通，以便將液體介質(zhì)和物料供應(yīng)到多區(qū)篩選設(shè)備。該設(shè)備還包括從多區(qū)篩選設(shè)備收集過濾后物料的排出溜槽。
[0011 ] 在一個(gè)示例中，細(xì)長(zhǎng)軸的第一輸送機(jī)段包括多個(gè)葉片和在葉片外表面長(zhǎng)度周圍螺旋纏繞的帶式刮板，以及細(xì)長(zhǎng)軸的第二輸送機(jī)段包括多個(gè)槳葉。在另一示例中，細(xì)長(zhǎng)軸的第一輸送機(jī)段包括多個(gè)槳葉，以及細(xì)長(zhǎng)軸的第二輸送機(jī)段包括多個(gè)葉片和葉片外表面長(zhǎng)度周圍螺旋纏繞的帶式刮板。在另一示例中，細(xì)長(zhǎng)軸的第一輸送機(jī)段和第二輸送機(jī)段的每一個(gè)包括多個(gè)槳葉。在又一個(gè)示例中，細(xì)長(zhǎng)軸的第一輸送機(jī)段和第二輸送機(jī)段的每一個(gè)包括多個(gè)葉片以及葉片外表面長(zhǎng)度周圍螺旋纏繞的帶式刮板。
【附圖說明】
[0012]并入并構(gòu)成本說明書一部分的附圖示出本發(fā)明的實(shí)施例，并結(jié)合下面給出的實(shí)施例的詳細(xì)描述用于解釋說明本發(fā)明的原理。
[0013]圖1是示出用于生產(chǎn)乙醇的玉米濕磨工藝的流程圖；
[0014]圖2是示出用于生產(chǎn)乙醇的干磨工藝的流程圖；
[0015]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多區(qū)篩選設(shè)備的橫截面視圖；
[0016]圖4是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的多區(qū)篩選設(shè)備的橫截面視圖；
[0017]圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的多區(qū)篩選設(shè)備的橫截面視圖；以及
[0018]圖6是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的多區(qū)篩選設(shè)備的橫截面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)際上在美國(guó)所有的燃料乙醇都是從濕磨工藝或干磨乙醇工藝生產(chǎn)的。雖然通常而言任何類型和品質(zhì)的谷物都可被用來生產(chǎn)乙醇，但是適于這些工藝的原料可以是被稱為“2號(hào)黃色臼齒形玉米(N0.2Yellow Dent Corn) ”的玉米。“2號(hào)(N0.2) ”是指玉米具有如由國(guó)家糧食檢驗(yàn)協(xié)會(huì)所限定的某些特征的品質(zhì)，如本領(lǐng)域內(nèi)已知的那樣?！包S色臼齒形(Yellow Dent)”是指如本領(lǐng)域內(nèi)已知的特定類型的玉米。在非常小的程度上可以使用高粱。通常而言，對(duì)于干磨和濕磨設(shè)備兩者而言目前的工業(yè)平均乙醇產(chǎn)率是每25.4千克2號(hào)黃色臼齒形玉米(一(I)等的(one (I) bushed))生產(chǎn)約10.2升(約2.7加侖)的乙醇。
[0020]玉米濕磨加工設(shè)備將玉米粒轉(zhuǎn)化成幾種不同的聯(lián)產(chǎn)品，諸如胚芽(用于油萃取)，麩質(zhì)飼料(高纖維動(dòng)物飼料)，麩質(zhì)粗粉(高蛋白質(zhì)動(dòng)物飼料)和基于淀粉的產(chǎn)物(諸如乙醇，高果糖玉米糖漿，或食品和工業(yè)淀粉)。圖1是濕磨乙醇生產(chǎn)工藝10的流程圖。工藝10以浸漬步驟12開始，在該步驟中玉米在水和二氧化硫的溶液中浸泡24至48小時(shí)，以軟化玉米仁用于研磨，將可溶性成分萃取到浸漬用水中，并松弛具有胚乳的蛋白質(zhì)基質(zhì)。經(jīng)浸漬的玉米和水的混合物然后被供給到去胚芽研磨步驟(第一次研磨)14，在該步驟中以撕開玉米仁并釋放胚芽的方式對(duì)玉米進(jìn)行研磨。這之后是胚芽分離步驟16，通過浮選和使用水力旋流器來進(jìn)行該步驟。
[0021]然后對(duì)目前不含胚芽但含有纖維、麩質(zhì)(即，蛋白質(zhì))和淀粉的剩余漿料進(jìn)行精細(xì)研磨步驟(第二次研磨)18，在該步驟中對(duì)胚乳進(jìn)行完全破壞并從纖維中釋放胚乳成分，即麩質(zhì)和淀粉。這之后是纖維分離步驟20，在該步驟中漿料通過一系列篩網(wǎng)以便將纖維從淀粉和麩質(zhì)中分離，并且以便洗滌纖維清除麩質(zhì)和淀粉。這之后是麩質(zhì)分離步驟22，在該步驟中通過離心和/或水力旋流器將淀粉從麩質(zhì)中分離。
[0022]然后將所得的純化的淀粉聯(lián)產(chǎn)品進(jìn)行噴射蒸煮步驟24以便將淀粉糊化(溶解)。噴射蒸煮是指在升高的溫度和壓力下進(jìn)行的蒸煮過程，但是具體的溫度和壓力可以廣泛變化。在通常情況下，噴射蒸煮在約120至150°C (約248至302° F)的溫度以及約8.4至10.5kg/cm2 (約120至1501bs/in2)的壓力下進(jìn)行，但是當(dāng)使用約8.4kg/cm2 (約1201bs/in2)的壓力時(shí)，溫度可低至約104至107°C (約220至225 0F )。這與非噴射蒸煮工藝大不相同，非噴射蒸煮工藝