生物原料的处理工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种连续处理湿生物材料的方法及其装置。所述的方法包括在一个压力容器内，采用膨胀剂处理生物材料，然后将材料转到压力比第一个容器低的容器内，生物纤维可以断裂。至少使膨胀剂分开，湿气可以循环使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生物原料的处理工艺相关申请的交叉引用本专利技术要求按照(35U.S.C. § 119(e)的)美国临时专利申请序列号 No. 60/627, 259 (申请日为2004年11月12日)的优先权，上述申请的内容 已经合并入本申请中。政府利益声明本专利技术是在美国农业部农业研究所特别合作协议第 No. 58-5447-2-315资助下由政府支持完成的，政府对该项专利技术有一定的权 力。
技术介绍
生物材料如玉米秸秆、小麦秸秆、苜蓿、草类、稻秸、玉米纤维、固 体干粮食酒茅曹(distiller's dried grains with solids)、白羊草、蔗渣以 及其他包含可以通过发酵过程处理的纤维质材料和蛋白质，可以作为动物饲 料及其他目的。然而，这些生物材料在处于未处理的状态时，利用率是很低 的。现已报道的有各种生物材料的处理工艺及预处理用以增加有用生物材料 的利用率。这些加工工艺包括干磨法、湿磨法、蒸汽爆破法、和化学预处理 如氨纤维爆裂(AFEX)工艺。这些工艺有几点不足。干磨法相对于其他技术而言，在提高生物材料 中纤维材料和蛋白质的利用率上效率较低。湿磨法，比干磨法效率高，但是 却需要更多的能量成本，这就限制了湿磨法工艺的经济可行性。连续蒸汽爆 破法也是耗能比较多，并且需要额外分离步骤以回收可挥发性有机物，(否则 蒸汽会将可挥发性有机物带走)而氨纤维爆裂工艺是一种独特的化学预处理 过程。到目前为止，氨纤维爆裂工艺主要用于批量生产，这就限制了该项工 艺的商业应用能力。在氨纤维爆裂处理工艺中，生物材料在高压下与液体氨相接触足够的时间，保证液体氨可以将生物材料膨胀。生物纤维被液体氨膨 胀以后，压力很快下降到低于氮的蒸汽压力的水平，这样氨挥发，同时将生 物纤维断裂。这就使更多的纤维材料和蛋白质可以用于下游蒸汽工艺或者用 于动物饲料。己有技术表明，为创造连续的氮纤维爆裂工艺，膨胀过程可以在挤出 反应器中进行。然而，这些措施并不能高效的回收再利用用于生物纤维膨胀 的氨。在一些工艺中，断裂的生物材料被干燥，包含膨胀剂和水的蒸汽被凝 结，并经蒸馏处理，这样纯化的膨胀剂才可以循环在反应器中使用。无论是 投资费用还是成本费用，该蒸馏工艺的耗费都比较高。因此，需要将连续的氨纤维爆裂工艺改进得更具有商业可行性。而且，对于连续的氨纤维爆裂工艺而言，需要提供一种高效的回收、纯化氨气的方 法。需要为连续的氨纤维爆裂工艺提供一种高效的回收快速降压后残留在生 物材料中的部分氨的方法。因此，提供一个具有更多的优点的系统或者方法提到日程，其他的优 点显然将从本说明书中得到。本专利技术此处公开的方法和实施例可以实现前述 的一种或多种目的。
技术实现思路
本专利技术涉及一种增加生物材料中纤维物质及其他物质利用率的工艺方 法。特别是，本专利技术涉及使用一种膨胀剂断裂纤维质生物材料，以增加纤维 及其他材料的利用率的方法。—个实施例涉及一种连续处理生物材料的方法。该方法包括使生物材 料与膨胀剂混合于第一个容器中，压力至少与膨胀剂的蒸汽压一样大，并保 证足够的时间以使膨胀剂膨胀生物材料中的纤维。该生物材料可能被转移到 第二个容器中，第二个容器有一个出口，其压力至少不比第一个容器内的压 力大，以确保膨胀剂蒸汽化，并从第二个容器的出口处逸出，引起生物材料 纤维断裂。断裂的生物材料可以进行干燥处理，以产生蒸汽流和干燥的生物 材料。该蒸汽流被凝结，用于生物材料进入第一个容器前处理生物材料。 —个实施例涉及一种连续处理生物材料的方法。该方法包括将生物材 料和膨胀剂混合在第一个容器内，其压力至少和膨胀剂蒸汽压一样大，并保证足够的时间以使膨胀剂膨胀生物材料中的纤维。该生物材料可能被转移到 第二个容器中，其压力至少不比第一个容器内的压力大，以确保膨胀剂快速 蒸汽化，引起生物材料纤维断裂。含有膨胀剂的第一个容器调节到足够的压 力，以阻止第一个容器内的液体膨胀剂蒸发。—个实施例涉及采用膨胀剂连续处理湿生物材料的装置。该装置包括 第一个容器，该容器可以在比环境压力大的压力下工作，在其内生物材料与 液体形式的膨胀剂混合足够长的时间，以使生物材料膨胀。该装置还包括与 第一个容器耦联的第二个容器，该容器可以在比第一个容器的压力足够低的 压力下工作，以使膨胀剂蒸发。该装置还包括一个含有干燥器的干燥部分， 至少残留的湿气和膨胀剂可以从生物材料中分离出来，凝结，再利用。 —个实施例涉及采用膨胀剂连续处理生物材料的装置。该装置包括第 一个容器，该容器可以在比环境压力大的压力下工作，在其内生物材料与液 体形式的膨胀剂混合足够长的时间，以使生物材料膨胀。该装置还包括与第 一个容器耦联的第二个容器，该容器可以在比第一个容器的压力足够低的压 力下工作，以使膨胀剂蒸发。第一个容器可以通过蒸汽化的膨胀剂调节压力。可以理解的是，本专利技术前述的
技术实现思路
和下述的具体详细说明是示 意性的实施例，而不是对本专利技术或其它实施例的限制。附图说明 FIG. 1为生物材料连续处理工艺的一个实施例的示意图。 FIG. 2为FIG. 1中部分工艺过程的示意图，包括一个氨气回收系统。 FIG. 3为FIG. 1中部分工艺过程的示意图，包括一个干燥器和一个相关的膨胀剂/水回收系统。 FIG.4为FIG. 1所示工艺的可选部分的示意图，包括一个氨气回收 系统。 FIG. 5为生物材料连续处理工艺的一个实施例的示意图。 具体实施例本专利技术所涉及的工艺方法可以包括一个压力反应器，在该压力反应器 内，生物材料可以与膨胀剂相接触。该反应器一般包括至少一个入口和一个出口。入口接受湿生物材料和液体膨胀剂的混合物。该反应器也可以包括接 受湿生物材料和液体膨胀剂的各自分开的入口。也可以包含另一个入口，用 来为含有膨胀剂的反应容器加压，至少达到膨胀剂的蒸汽压，在这种操作温 度下，可以阻止液体膨胀剂蒸汽化。也可以减少入口蒸汽所需要的液体膨胀 剂的量，这样可以相应的减少材料成本。反应容器最好可以提供足够的驻留时间，以保证液体膨胀剂胺i胀生物材料。生物材料被从反应器转移到比反应器压力低的第二个容器内，第二个 容器可以是一个闪蒸槽，该闪蒸槽有一个入口，允许反应器蒸汽进入， 一个 蒸汽出口，和一个为生物材料、剩余液体准备的底部出口。闪蒸槽的压力至 少不能大于反应器的压力和膨胀剂的蒸汽压，这样就保证已使生物材料膨胀 的膨胀剂快速蒸汽化，生物纤维断裂。闪蒸槽也可以在这样的压力和温度下 工作，即蒸汽流主要由膨胀剂组成，有些实施例中，是由相对纯化的膨胀剂 蒸汽组成。这种结构和使反应器出口卸压到环境压力不同，它允许相对纯化 的膨胀剂流回收，可以进一步凝结和再利用。—般来讲，接下来就是断裂的生物材料被干燥。从断裂生物材料中挥发出来的蒸汽中， 一般含有膨胀剂和水。该蒸汽可以被凝结，再利用。如该 循环蒸汽可以用于在生物材料进入反应器前进行预浸。图1一3和图5显示了本专利技术所涉及的工艺的一个实施例。FIGS1， 2， 3和5中，系统10包括入口部分12，处理部分14，干燥部分16，和回收部 分18。入口部分12包括传输器20，料仓(storage bin)22，预浸传输器24， 和给料机26。传输器20将生物材料运送到料仓22，在料仓22中生物材料被 积累，以为系统10的其他部分提供连续的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续处理湿生物材料的方法，其特征在于，所述的方法包括：通过膨胀剂的蒸汽化断裂生物材料，并产生第一个蒸汽流；干燥断裂的生物材料，并产生第二个蒸汽流和干燥的生物材料；凝结第二个蒸汽流；在生物材料断裂前，用凝结 的第二个蒸汽流处理生物材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯里尼瓦斯拉奥拉贾戈帕兰，东尼亚帝德耶，达罗麦卡勒，
申请(专利权)人：密歇根生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：US[美国]