用于生物油收取的方法和系統(tǒng)以及為此的分離助劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C. § 119(e)要求2012年12月19日提交的在先的美國(guó)臨時(shí)專 利申請(qǐng)No. 61/739, 218的權(quán)益，將其通過(guò)參考全部引入本文中。
[0002] 本發(fā)明設(shè)及用于生物油收?。ɑ厥?，recover)的方法和系統(tǒng)。還提供可用于些方 法和系統(tǒng)中的分離助劑、W及包含其的產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0003] 由生物質(zhì)生產(chǎn)乙醇在近年來(lái)已經(jīng)作為替代性燃料或生物燃料的來(lái)源受到了相當(dāng) 大的關(guān)注。乙醇比化石燃料更清潔地燃燒，且可使用可再生資源例如谷物或其它包含可再 生淀粉的生物質(zhì)生產(chǎn)。廣泛使用的由谷物生產(chǎn)乙醇的方法被稱作"干研磨"，且在美國(guó)經(jīng)常 使用玉米實(shí)踐。干研磨工藝經(jīng)常使用玉米或其它可再生生物質(zhì)中的淀粉通過(guò)發(fā)酵生產(chǎn)乙 醇，其產(chǎn)生由稱作"全酒糟（蓋饋物，stillage)"的副產(chǎn)品構(gòu)成的廢棄物流。全酒糟可通過(guò) 離屯、機(jī)進(jìn)一步分離成稱作"濕谷物酒糟"（wetdistillersgrains,WDG)和"稀酒糟（thin stillage)"的產(chǎn)品。盡管包含有價(jià)值的油，但全酒糟和稀酒糟經(jīng)常被作為廢棄物處理或 主要用于補(bǔ)充動(dòng)物飼料，大部分W干谷物酒糟及可溶物（distillers化iedgrainswith solubles,孤G巧的形式。DDGS典型地通過(guò)如下產(chǎn)生：將稀酒糟蒸發(fā)，和將所得濃縮物或漿 (syrup)與濕谷物酒糟重組，和將產(chǎn)物干燥W具有低的水分含量。
[0004] 從酒糟收取有價(jià)值的油的努力已遭遇相當(dāng)大的障礙。例如，先前使用閃點(diǎn)控溶劑、 醇或多元醇作為用于生物油的萃取溶劑具有缺點(diǎn)。運(yùn)些化合物盡管是有效的，但對(duì)于生物 油分離而言需要高的濃度，運(yùn)導(dǎo)致潛在的安全問(wèn)題。對(duì)于動(dòng)物飼料的規(guī)章要求還已阻礙運(yùn) 些化合物在生物油分離中、尤其是在玉米發(fā)酵中的使用。另一途徑包括嘗試在蒸發(fā)階段之 前直接從稀酒糟分離油，例如使用離屯、機(jī)。然而，在該階段使稀酒糟旋轉(zhuǎn)不產(chǎn)生有用的油， 而是僅產(chǎn)生需要進(jìn)一步加工的不合乎需要的乳液相。美國(guó)專利No. 5, 250, 182展示了使用 多個(gè)過(guò)濾器來(lái)從稀酒糟除去固體物和收取乳酸和甘油而沒(méi)有對(duì)于蒸發(fā)的需要。在'182專 利中提出使用的過(guò)濾器、且尤其是微濾和超濾型容易阻塞且因此出于該原因而需要監(jiān)控和 維護(hù)。美國(guó)專利申請(qǐng)公布No. 2007/0238891展示了釋放存在于全酒糟和稀酒糟中的結(jié)合油 的方法，其包括將所述酒糟加熱到據(jù)稱足W從其至少部分地分離油從而從所述酒糟進(jìn)行收 取的溫度。在一個(gè)實(shí)施方式中，'891公布展示了如下的進(jìn)一步步驟：將經(jīng)加熱的酒糟加壓 W防止作為煮制酒糟的壓力的形式的沸騰。
[0005] 藻類為具有作為生物油來(lái)源的大的潛力的另一形式的生物質(zhì)。與發(fā)酵的谷物例如 玉米一樣，先前在從藻類原料收取在數(shù)量和品質(zhì)方面有用的油方面已存在許多挑戰(zhàn)。一個(gè) 挑戰(zhàn)是從藻類收取期望的控分子。用于從藻類收取控產(chǎn)品的選擇可為使用基于溶劑萃取的 方法。不幸地，一些基于溶劑的方法要求使用包含少量水或不包含水的藻類來(lái)源。藻類來(lái)源 脫水到足W容許該類型的溶劑萃取的程度可要求高成本的操作。替代性的溶劑萃取方法可 容許從包含水的藻類樣品的萃取。然而，高成本步驟經(jīng)常保留，因?yàn)楸仨殞⑷軇┡c水分離， 例如通過(guò)蒸饋。
[0006] 本發(fā)明人已認(rèn)識(shí)到，存在對(duì)于用于從生物質(zhì)例如酒糟或藻類或其它生物質(zhì)收取生 物油的較安全和較高效率的、多用途的和經(jīng)濟(jì)的工藝的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的一個(gè)特征是提供用于從生物質(zhì)例如酒糟或藻類收取生物油的方法。
[0008] 本發(fā)明的額外的特征是提供運(yùn)樣的方法：用于從生物質(zhì)發(fā)酵工藝的酒糟副產(chǎn)品進(jìn) 行生物油收取的方法，其中可將分離助劑添加到包含生物油的酒糟W形成經(jīng)處理的酒糟， 之后將所述酒糟離屯、，w在將經(jīng)處理的酒糟離屯、時(shí)提供有效的油分離和收取。
[0009] 本發(fā)明的另一特征是提供包括卵憐脂和控油的組合物，其對(duì)于從酒糟或其它生物 質(zhì)分離油是有用的。
[0010] 本發(fā)明的進(jìn)一步特征是提供具有如下的系統(tǒng)：用于供應(yīng)和施加對(duì)于從酒糟或其它 生物質(zhì)分離油有用的指明的分離助劑的能共同操作的設(shè)備，和用于從經(jīng)處理的生物質(zhì)收取 油的分離單元。
[0011] 本發(fā)明的額外的特征和優(yōu)點(diǎn)將部分地在隨后的描述中闡明，和部分地將從所述描 述明晰，或者可通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐獲悉。本發(fā)明的目標(biāo)和其它優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)本描述和所附權(quán) 利要求中特別指出的要素和組合實(shí)現(xiàn)和達(dá)到。
[0012] 為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)些和其它優(yōu)點(diǎn)，和根據(jù)如本文中體現(xiàn)和廣泛地描述的本發(fā)明的目的， 本發(fā)明部分地設(shè)及從發(fā)酵工藝進(jìn)行生物油收取的方法，包括：將至少一種分離助劑添加到 包含油的酒糟，W形成經(jīng)處理的酒糟，之后將所述酒糟離屯、，和將經(jīng)處理的酒糟在至少一個(gè) 離屯、機(jī)中離屯、W從經(jīng)處理的酒糟分離所述油的至少一部分。所述分離助劑包括至少一種卵 憐脂和至少一種油W及任選的至少一種具有至少6的HLB值的表面活性劑。
[0013] 本發(fā)明還設(shè)及分離助劑組合物，其包括：a) 20重量％ -50重量％的至少一種卵憐 脂；b)20重量％ -50重量％的至少一種油；和c)0重量％ -20重量％的至少一種具有至少 9的HLB值的表面活性劑。
[0014] 本發(fā)明還設(shè)及經(jīng)處理的酒糟，其包括所述分離助劑組合物和酒糟，其中所述分離 助劑W至少50ppm的量存在。
[0015] 本發(fā)明還設(shè)及從藻類進(jìn)行油收取的方法，其包括：將指示的至少一種分離助劑添 加到包含油的藻類，W形成經(jīng)處理的藻類，之后將所述藻類離屯、，和將所述經(jīng)處理的藻類在 至少一個(gè)離屯、機(jī)中離屯、W從所述經(jīng)處理的藻類分離所述油的至少一部分。
[0016] 本發(fā)明還設(shè)及生物油收取系統(tǒng)，包括：包含酒糟或藻類的生物質(zhì)的供給源；指明 的分離助劑的供給源；用于將所述分離助劑與所述生物質(zhì)組合W形成經(jīng)處理的生物質(zhì)的處 理單元；和用于將所述經(jīng)處理的生物質(zhì)脫水W產(chǎn)生濃縮的生物油的離屯、機(jī)。
[0017] 如本文中使用的，"生物油"指的是得自植物和/或動(dòng)物的食品級(jí)和非食品級(jí)的油 和脂肪（例如，植物油和動(dòng)物脂肪），其主要包含甘油=酸醋，但還可包含脂肪酸、甘油二醋 和甘油一酸醋。如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)"脂肪"理解為包括"脂質(zhì)"。得自植物的生物油的實(shí) 例包括，但不限于，玉米油、甘薦油、向日葵油、亞麻巧油、芥花油（canolaoil)等。其它生 物油包括藻產(chǎn)業(yè)（algacul化re)生物油（來(lái)自藻類）。
[0018] 如本文中使用的，"生物燃料"指的是生物學(xué)上生產(chǎn)的任何可再生的固體、液體或 氣體燃料，例如生物油，包括例如得自生物質(zhì)的生物油。生物燃料還包括，但不限于，生物柴 油、生物乙醇（即，乙醇）、生物汽油、生物甲醇、生物下醇等。
[0019] 如本文中使用的，"生物質(zhì)"通常指的是從作為能量來(lái)源的可再生生物資源收獲或 收集的有機(jī)物質(zhì)。所述可再生的生物資源可包括生物學(xué)上生產(chǎn)的植物材料（例如，植物生 物質(zhì)）、動(dòng)物材料、和/或材料。不認(rèn)為術(shù)語(yǔ)"生物質(zhì)"包括不可再生的化石燃料例如煤、石 油和天然氣，其通常不包括甘油醋（例如，甘油=酸醋、甘油二醋、甘油一酸醋）。
[0020] 如本文中使用的，"酒糟"指的是在生物燃料的生產(chǎn)期間產(chǎn)生的聯(lián)產(chǎn)品 (co-pro化ct)或副產(chǎn)品。當(dāng)在沒(méi)有限定的情況下使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)"酒糟"可指的是全酒糟、稀 酒糟、或濃縮酒糟例如濃縮蒸饋可溶物（condenseddistillerssoluble)即漿（syrup),其 可由生物燃料工藝物流例如生物乙醇生產(chǎn)工藝物流產(chǎn)生。運(yùn)些不同形式的酒糟之間的差異 可參照在本文中的圖1中提供的其實(shí)例被進(jìn)一步理解。
[0021] 如本文中使用的，"離屯、機(jī)"是一件設(shè)備，通常通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)可使混 合物、共混物或漿料圍繞固定的軸旋轉(zhuǎn)，施加垂直于所述軸的力。在離屯、機(jī)中產(chǎn)生的向屯、加 速度導(dǎo)致所述混合物、共混物或漿料的較密實(shí)的和較輕的物質(zhì)分離開(kāi)。離屯、機(jī)可水平地、垂 直地或在其它方向上定向。
[0022] 如本文中使用的，"蒸發(fā)器"是用于使混合物、共混物或漿料中的一種或多種化學(xué) 品的液體形式蒸發(fā)或揮發(fā)成氣體或蒸氣形式的裝置。蒸發(fā)器中的混合物、共混物或漿料的 較易揮發(fā)的組分的蒸發(fā)可使所述裝置中的剩余的較不易揮發(fā)的液體組分濃縮。
[0023] 如本文中使用的，"表面活性劑"指的是可降低液體的表面張力、兩種液體之間的 界面張力、或液體與固體之間的界面張力的化合物。
[0024] 如本文中使用的，"非離子型表面活性劑"為兩親性的且在其任一末端端基處不具 有帶電基團(tuán)的有機(jī)化合物，其中所述有機(jī)化合物可降低液體的表面張力、兩種液體之間的 界面張力、或液體與固體之間的界面張力。
[00巧]將理解，前面的總體描述和W下的詳細(xì)描述僅是示例性的和說(shuō)明性的且意圖提供 對(duì)如所要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明。
[00%] 被引入且構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的特征的一些且與說(shuō)明書(shū)一起 用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1為從玉米（或其它可發(fā)酵的包含淀粉的生物質(zhì)）進(jìn)行乙醇生物燃料和副產(chǎn) 品生產(chǎn)的工藝流程圖，其包括從用根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)例的分離助劑處理的酒糟進(jìn)行生物油收 取。
[0028] 圖2為顯示用于從用根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)例的分離助劑處理的酒糟進(jìn)行生物油收取 的方法的工藝流程圖。
[0029] 圖3顯示用于在從用根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)例的分離助劑處理的酒糟進(jìn)行生物油收取 中使用的包括多級(jí)蒸發(fā)器和離屯、機(jī)構(gòu)造的子系統(tǒng)。
[0030] 圖4為從玉米（或其它可發(fā)酵的生物質(zhì)）進(jìn)行乙醇生物燃料和副產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝 流程圖，其包括從用根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)例的分離助劑處理的酒糟進(jìn)行生物油收取。
[0031] 圖5為顯示用于從用根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)例的分離助劑處理的包含油的藻類進(jìn)行生 物油收取的方法的工藝流程圖。
[0032] 圖6為顯示根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)例的玉米油測(cè)試的照片，其中在200ppm、30化pm和4(K)ppm的變化劑量下將已經(jīng)用本申請(qǐng)的實(shí)例的分離助劑處理的產(chǎn)品（13864)與用對(duì)比配 方處理的基線產(chǎn)品化aselinepro化ct)進(jìn)行對(duì)比。
[003引圖7為如圖6中所示的在4(K)ppm劑量下的產(chǎn)品（13864)的放大的照片，所述產(chǎn)品 (13864)經(jīng)本申請(qǐng)的實(shí)例的分離助劑處理并且所得產(chǎn)品與基線產(chǎn)品的所得產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 本發(fā)明提供用于進(jìn)行生物油收取的方法，其中用分離助劑處理包含油的生物質(zhì)， 所