将植物生物质连续分离为液体相和稠浆状含固体相的方法技术

本发明专利技术中，湿植物生物质（２１）被送（２２、２４）至调整容器（２５）中装配了搅拌设备（２７）的混合区（２６）。由后续步骤（３９）循环（４０）的含水汁液（３０）被输送（２９）至混合区（２６）。该混合物被输送（３２）至处理设备（３３），在这里的操作包括在流动悬浮液内部产生一定流速梯度，该流速梯度打开植物生物质的细胞并将所含物质释放到含水汁液中。制备的浆料（３４）被送至分离器（３５）以分离为含水汁液（３６）和糊状物（３７）。所述糊状物被移走（３８）。所述含水汁液被分离（３９）为主要部分（４０）和次要部分（４１），其比例使得进入该系统的水和离开该系统的水保持平衡，所述主要部分（４０）再循环至混合区（２６）及次要部分（４１）被移走。优选地，其比例大于约４∶１。优选地，所述处理设备（３３）具有一个有效切割隙，其宽度大于１毫米。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。所述液体相和含果肉相的固体都可再利用，即它们都具有工业上的价值。该方法的起始原料是处于湿润状态的植物生物质。本专利技术方法使用的植物生物质或者为自然湿润状态，或者为工业加工的湿润状态。一种采用工业加工湿润状态的植物生物质的例子是废谷物，更具体地说是用于制造啤酒、威士忌等的废谷物。一种采用自然湿润状态的植物生物质的例子是从中可产出饲料的新鲜起始原料，更具体地说是来自牧场的草。通常，人们考虑处于自然湿润状态的植物生物质的例子是具有高蛋白质含量和/或糖含量的新鲜植物或植物成分或它们的新鲜渣。这具体地包括三叶草、苜蓿草和草(上面提到的)，但是还可以是豆类植物、大豆、高梁、芥菜、羽衣甘蓝草、芜菁、香蕉叶、甘蔗渣、葡萄皮、外壳/皮、果渣如柑橘类水果和无核水果的渣，以及富水植物(ranking water plants)如浮萍属和风眼蓝，及几种其他的植物。从美国专利US3684520A和/或FR2294647A和/或FR2294648A中已知加工新鲜的碎叶绿植物或其他碎植物生物质，所述植物处于自然湿润状态，首先在一个混合机中与目标添加剂相结合，然后在一个压榨机中产生压榨的汁液，蛋白质和/或叶绿素从所述汁液中分离出来，及压榨饼可以被经济地干燥。在美国专利US3684520A中更具体地描述了压榨促使自然植物的结构被破坏，使不同的物质(所述物质一般通过植物的结构组织作用被分离出来)相互接触，这会使这些物质中的一些被降解。在FR2294647A和/或FR2294648A中更具体地描述了用来自压榨机的循环的榨出汁向混合机进料，从而将循环的榨出汁与待压榨的物质相混合，其目的是利用循环汁液的热量及其包含的化学物质(如果存在的话)。从公开的内容看出，循环的榨出汁的重量约为处理的生物质干重的3倍，及小于用于产品分离的榨出汁输出量之重量。还公开了在进行混合操作之前对生物质进行机械裂解处理，如在锤式粉碎机进行撕裂或粉碎处理。另外，一种类似于现有技术提到的方法如EP0213605A公开的方法，在该专利中来自甘蔗(非甘蔗渣)的生物质被进行干馏以生产纤维和非纤维部分；与厚壁组织细胞相对应的纤维部分包括外壳和维管束，及与软组织细胞相对应的非纤维部分。甘蔗块首先被刀片切碎以得到剁碎的物料，粒径为2-6cm，然后干燥，然后分馏。非纤维部分是高糖含量的固体物料，适宜用作动物的饲料或制糖的起始原料。纤维的制备不是本专利技术的目的。在GB1377438A中更具体地公开了输入自然湿润状态的植物生物质至装配有旋转刀片的容器中，及将从所述植物生物质中分离出的含水汁液的一部分再循环，从而减少悬浮于绿色汁液中起始原料的尺寸；从所述绿色汁液中分离叶绿体核蛋白质，留下清汁液的残留物；从清汁液中分离胞浆蛋白留下以棕色汁液为特征的残留物；所述棕色汁液的浓缩物或者用于生产糖浆，或者再循环到所述第一操作。再循环液的重量是所述植物生物质(是紫花苜蓿)重量的1-3倍。据说该方法能产生有价值的汁液并留下适宜用作动物饲料的干燥蛋白质。纤维的制备不是该方法的目的。在US4468463A中更具体的公开了输入肥料到粉碎机及再循环从所述肥料中分离出的一部分含水汁液。为了处理植物生物质在含水汁液中的流动悬浮物以制备纤维，及由于生物质的纤维形成细胞壁(该细胞壁封住了有价值的有机物如蛋白质和其他位于细胞中的目标产品)，需要对所述细胞壁进行粉碎操作，从而释放并回收有价值的有机物。在前面所提到的现有技术中，该粉碎操作是通过冲压、碾压和/或切碎完成的，上述操作会使纤维散乱地变短。此外，这种处理不能将纤维相互地分离开来和挑选出来。另外，当运用该方法处理包含适宜百分比的完整细胞(该细胞具有不可破碎的细胞壁)的植物原料时，冲压是一种相当低效的干燥方法。一种已知类型的粉碎机用于分裂细胞壁并将小直径的纤维挑选出来，同时维持纤维的长度，至少达到适宜的程度。这种特别类型的粉碎机例如被公开在各自的公报专利或专利申请或技术文献DE2338964A、DE3231168B、DE3533255A、EP0134697B、DE7819825B和DE7808695U中，所述粉碎机例如可以从Siefer Maschinen-fabrikGmbH 3 Co.KG，D-42551 Velbert(Germany)购得，cf.例如(其中)它们的工业实例为TRIGONAL(R)type SM 290。重要的是，这种特别类型的粉碎机是具有至少一个粉碎段的旋转粉碎机，所述粉碎段包括相互联系的定子和转子部件，它们具有各自的操作表面并被所述粉碎段的相联操作隙间隔开，所述表面通过相联操作隙相对设置，所述表面的每个都装配了切割部件，所述切割部件直接进入所述相联操作隙并止于切割缘，粉碎段的有效保护隙被定义为如下位置的最小距离当所述粉碎机运转时在各段的相联操作隙中其中一个切割缘与另一个操作面之间的距离。传统上，这种特别类型的粉碎机被给入产品悬浮液，该悬浮液由所述产品被切碎后置入载体流或介质中形成。当使用植物生物质时，需要加入一些含水液体，因为植物生物质的自然湿度不足以提供所需要的悬浮液，及粉碎操作会产生易于堵塞所述粉碎机的浆料。然而，基于经济的原因通常加入含水液体的量被保持在尽可能低的水平以有利于粉碎机的操作，即不高于适宜处理所述物质所需要的量，这意味着植物生物质在含水液体中以相当浓的悬浮液形式被输入粉碎机；cf.例如根据上面提到的GB1377438A的教导，其中循环液的重量是植物生物质重量的1-3倍。然后，所述粉碎机制造悬浮在含水汁液中的粉碎生物质物料的浆料。该浆料最终被分离为含水汁液和糊状物，然后它们都被最大程度地使用。令人惊奇地是，已经发现上面所提到的粉碎机类型的惯用操作模式被改变，从而使得含水液体的加入量多于完全处理该物料所需要的量，即所述粉碎机的正确操作，这种改变(即使用更多的添加含水液体)提高了粉碎机挑选小直径纤维的处理能力，同时维持了纤维在所得到的浆液中的长度，及还会对所述植物生物质的细胞起作用以打开它们，使它们所含的物质释放到含水汁液中。为了达到上面所述效果，优选地，所述粉碎机的最后粉碎段具有一个有效的剪切隙，其宽度10倍于所产生的预定最大纤维厚度并在含固体相中结束。所述惊人效果是由流动悬浮物内部一定流速梯度产生，该成分足以产生一种剪切效应，作用于植物生物质的细胞以打开它们并使其所含的物质释放到含水汁液中，留下的残渣主要由纤维组成。相信所述剪切效应促使所述纤维与流动方向相一致，及因此防止它们在粉碎机通过纵向被切断。然而，在切割设备中类似的惊人效果是没有使用任何切割部件。这样一种切割设备至少有一个切割段，由相互连接在一起的定子和转子部件组成，通过所述级一个相连的有效切割隙将各自切割面分隔开，所述切割面通过相连的有效切割隙面对面设置。因此，所述惊人效果不仅由于通过处理设备的载体流的流速提高，还由于所述浆料一同被稀释；象上面所说的，所述惊人效果主要是由于悬浮流通过处理设备时产生了一定流速梯度，该梯度产生的切割效应作用于所述植物生物质的细胞。相信所述强切割效应还破坏了生物质中细胞的结构，这是从该处理设备的含水汁液中以高百分比回收有价值产品的原因，所述产品如蛋白质和/或叶绿素及其他有机产物(如用于制造发酵产品和/或生物气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将植物生物质连续分离为由基本上含水汁液组成的液体相和稠浆状含固体相的方法，液体相和固体相都可被进一步地使用，其中所提供的植物生物质处于自然湿润状态并与所述含水汁液的循环液相混合而形成悬浮液，其中在含水汁液中的植物生物质流动悬浮物被处理以制备纤维，其特征在于所述处理包括在流动悬浮物内部制造一定的流速梯度，该流速梯度足以作用于所述植物生物质的细胞，打开所述细胞并将其中所含物质释放到含水汁液内，而主要由纤维组成的残留物被留下来并最终成为含固体相。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：格雷姆汉森，斯蒂芬格拉斯，
申请(专利权)人：二B公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]