[发明专利]生物原料的处理工艺

说明书

相关申请的交叉引用

[0001]本发明要求按照(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

[0002]本发明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，政府对该项发明有一定的权 力。

背景技术

[0003]生物材料如玉米秸秆、小麦秸秆、苜蓿、草类、稻秸、玉米纤维、固 体干粮食酒糟(distillers 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。

[0004]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。

[0005]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氨的蒸汽压力的水平，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。

[0006]已有技术表明，为创造连续的氨纤维爆裂工艺，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。

[0007]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。

[0008]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。本发明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。

发明内容

[0009]本发明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，本发明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。

[0010]一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。

[0011]一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。