专利名称：：用于改善的玉米麸质脱水的添加剂的制作方法
技术领域：
：本发明涉及在麸质脱水操作中增强从湿的麸质中除水的工艺。本发明通过在脱水步骤前向湿的麸质流中加入诸如聚丙烯酸钠的阴离子型聚合物而允许麸质固体改善的脱水性。本发明在使用真空过滤和加压过滤单元的情况下也是有效的。背景在玉米的湿磨中，干燥的玉米仁在一系列的单元操作中处理，目的是分离玉米仁的4种主要组分，淀粉、胚芽、麸质和纤维。该工艺中的第一步是检查并清洁玉米，其中损坏的或破损的仁以及可能在运输或收获期间进来的异物被除去。下一步是浸渍(stepping)，其中将仁在含有0.1%S02的水中浸泡30小时至50小时，目的是使仁水合并使仁软化。在浸渍过程中，淀粉-麸质键被破坏，目的是制备仁用于进一步的处理。然后，浸渍的仁被送至研磨机，在研磨机中它们基本上被破开而暴露胚芽。在许多不同的单元操作中通过机械装置将胚芽除去、洗涤并干燥，然后送至玉米油精炼工序用于进一步处理。然后将包含淀粉、纤维和麸质的过程流送至第二研磨过程，在第二研磨过程中进行更细的研磨。在许多机械单元操作中，通过过滤从流中分离纤维部分(fraction)、洗涤并干燥。还包含壳的纤维部分被送至饲料房(feedhouse)以并入被称为玉米麸质饲料的动物饲料联产品之一。余下的含有淀粉、麸质和水的过程流被送至一系列的碗形或碟式喷嘴离心机。在这些离心机中，淀粉和麸质基于两种物质的密度差而互相分离。然后将含有被称为碾磨淀粉的淀粉部分的过程流送至一系列机械操作中，在所述机械操作中淀粉将被洗涤、浓縮然后干燥。然后可将淀粉转移至处理厂的另一部分，用于诸如转化为果糖或右旋糖的许多不同过程或产品的原料。在离心机中处理余下的流，所述流包含此时被称为轻麸质(lightgluten)的麸质，在离心机中固体被浓縮至引入的流的固体的大约2倍并且被称为重麸质(heavygluten)。然后使用转鼓式真空过滤机将含有按重量计12%至16%的固体的重麸质脱水以产生通常包含35%至40%固体的麸质滤饼。通过螺旋输送机将麸质转移至饲料房操作，在螺旋输送机中该物质将被干燥至88%固体，并且该物质将用作被称为玉米麸质粉的高价值饲料联产品的主要组分。浸渍水通常通过蒸发而浓縮，目的是将浸渍过程中提取的可溶性蛋白回收。一旦浓縮，浸渍水将与先前在湿磨过程中提取的纤维和壳合并干燥至88%固体以产生玉米麸质饲料。在玉米湿磨过程中，玉米仁的分级是能源密集型的过程。存在许多涉及各种清洁步骤、分离步骤和干燥步骤的机械单元操作，所述步骤必须出现，目的是制备用于下游加工操作的主要组分中的每一种。麸质的脱水和干燥过程占第二大能量使用或占用于玉米湿磨操作的总能量的约28%。麸质的脱水和干燥过程开始于离心机，正好在除去淀粉部分并将轻麸质转移至存储槽之后。轻麸质流包含湿磨过程中回收的大部分不溶性蛋白。来自存储槽的轻麸质被泵送至麸质浓縮离心机，该浓縮离心机是碗形离心机，其用于将麸质固体从按重量计7%的固体浓縮至按重量计约14%的固体。将重麸质送至存储槽用于进一步处理。然后将重麸质泵送至转鼓式真空过滤机，该过滤机通常并行连接并且用于使重麸质脱水。该过滤机通常产生具有按重量计35%至40%固体的固体含量范围的麸质滤饼。取决于尺寸和通过量，典型的湿磨可在操作中具有多达5个或10个大转鼓式真空过滤机。某些工厂可能使用水平带式真空过滤机如LaroxPannevis过滤机，而其他的可能使用加压过滤设备如Pneumapress加压过滤机或Larox加压过滤机。过滤机的运行参数已由过滤机生产商和工厂的操作人员优化以获得在固体通过量与麸质滤饼含湿量之间的平衡。当本行业已逐渐改善了在湿磨过程中的某些前端处理技术(upfrontendprocessingtechnique)的通过量和效率时，对于某些工厂而言，麸质脱水过程已成为生产瓶颈。在某些工厂中，该生产瓶颈可限制或降低在工厂前端中获得的某些生产效率。在玉米湿磨过程中使用表面活性剂类型的化学来进行麸质脱水是公知的并且在以下专利中讨论。美国专利5，283，322公开了使用所选的非离子型表面活性剂用于增强麸质脱水。要求保护的非离子型表面活性剂是烷氧基化的山梨糖醇酐脂肪酯族的表面活性剂，其在脱水设备中被应用于麸质流中然后被处理。美国专利5，840，850公开了使用所选的阴离子型表面活性剂用于增强麸质脱水。要求保护的阴离子型表面活性剂特别是硫酸盐和磺酸盐的表面活性剂，其在脱水设备中被应用于麸质流中然后被处理。美国专利3，362，829公开了采用非离子型亲水脂质涂覆活性小麦麸质(粉末状)的工艺，所述非离子型亲水脂质选自由甘油一酸酯、脂肪酸乳酰酯的盐、聚氧乙烯硬脂酸酯和柠檬酸硬脂酰单甘油酯组成的类别，由此使得麸质颗粒的特征为对抗中性含水分散体中的颗粒内聚力的稳定性。还公开了聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯与亲水脂质相结合的用途。还讨论了使用表面活性剂帮助活性小麦麸质最初的分散。在玉米湿磨过程中使用其他加压过滤装备来进行麸质脱水是公知的并且在以下专利中讨论。美国专利4，774，009公开了用于将由玉米湿磨过程产生的浆料流脱水的工艺，并且更特别地，公开了使用自动加压过滤机将包含麸质、淀粉和麸皮的浆料产物流脱水的方法。概述本发明描述了以下关键方面1.本发明的一个优势是帮助麸质的脱水。2.本发明的一个优势是提供生产方法由此获得产物更稳定的形式。3.本发明的一个优势是允许过程逻辑(processlogic)，所述过程逻辑允许麸质的连续生产或半连续生产。4.提供用于不间断生产的方法。5.提供用于改善的生产和通过量的方法。详细描述本发明者发现在脱水步骤前将阴离子型聚合物聚丙烯酸钠加入湿的麸质流改善了麸质在真空过滤装备和加压过滤装备上的脱水性。典型的麸质生产过程是多步骤过程，其中麸质脱水过程是固体通过量和回收中的限速步骤。用于麸质脱水的常规实践是由离心机浓縮为12%_14%悬浮的固体、在真空鼓式过滤机上脱水为40%固体然后将麸质干燥为大于88%固体(或小于12%湿度)以储存和处理。特别地，已发现在过滤设备中脱水前以10ppm至2000卯m的浓度加入阴离子型聚合物聚丙烯酸钠显著改善过滤装备的脱水能力。参考用量基于产物活性和所处理的麸质流的组成和干燥固体含量。活性聚合物的组成可以是丙烯酸钠的均聚物或是具有以下单体中任一种的共聚物(甲基)丙烯酸钠、丙烯酰氨基-丙基磺酸钠盐、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N，^二甲基丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮、^乙烯基甲酰胺、丙烯酸羟乙酯。实验室试验和中试试验均显示麸质的脱水性在真空过滤装备和加压过滤装备中可改善5%至30%。改善的程度可取决于加工助剂的用量和特定麸质流的组成与特性。实施例使用由大型美国玉米湿磨设施提供的加工样品(processsample)进行所有试验。用于试验的样品从麸质浓縮过程和脱水过程中若干不同取样点获得。轻麸质的样品从淀粉/麸质分离离心机与麸质脱水离心机之间的取样点收集。重麸质的样品从淀粉/麸质分离离心机与转鼓式真空过滤机之间的取样点收集。改良的布氏漏斗技术用作实验室试验仪器。该试验仪器配有与具有数据记录能力的监测器连接的真空感应仪(vac皿msensinga卯aratus)。使用合适的纸滤器代替标准滤布作为用于实验室试验的过滤介质，目的是消除来自连续试验运转的残余物质的可能影响。使用可更换的滤纸还降低了由于蛋白质物质在滤器的表面和孔隙中积聚而引起的过滤织物的阻塞作用。使用滤纸还允许在试验中产生的全部麸质滤饼样品的固体测定(soliddetermination)。实验室实验是由获得试验所需的麸质浆料的适合量样品组成的。将该样品连续混合以维持样品的均匀性。使用循环水浴以将麸质维持在试验所需的温度。分析麸质浆料的总固体、所有溶解的固体和所有悬浮的固体，目的是确定试验所需的样品量。然后将所需试样在天平上称量并用适当用量的加工助剂使其达到要求。将样品置于可编程的一组搅拌器(programmablegangstirrer)上以便每个样品接受均匀的混合。可对特定的样品处理或加工助剂处理优化快混与慢混以及静置时间与混合速度rpm。然后将样品转移至布氏漏斗仪器，在该布氏漏斗仪器中已放置了预先称重的滤纸。使用数据采集系统收集来自样品的真空脱水概况(profile)的数据。在整个试验期间，真空源维持在20英寸汞柱。试验完成时，将样品从真空仪器中取出并且测定麸质滤饼的湿重。然后将麸质滤饼样品在烘箱中干燥至恒重，目的是允许测定麸质滤饼的含湿量。然后，将来自真空概况的原始数据制图并分析以便描绘出不同处理程序、方案(scenario)和试验参数之间的比较结果。在大多数情况下，每个样品进行多次运行以建立基线并消除试验方法和样品一致性中的某些固有偏差。6对单次运行和来自多次运行的数据平均值进行数据分析和比较。在以下的每个实施例中测试不同的麸质样品。表1至表11提供了对于来自每一系列试验的结果的汇总表。表12描述了在试验中评价的加工助剂。实施例1本实施例说明了由于用所选的加工助剂处理而改善的对重麸质的脱水能力。进行多次试验以消除试验中的某些偏差。在本试验中评价了200g的麸质样品。来自试验的数据显示，在脱水前用NalcoTX-13368处理的样品上观察到脱水率(rateofdewaterability)平均改善18.6%。数据还显示有效用量在所处理产物的200ppm至400ppm范围内。试验还显示TX-12621在改善脱水率上没有效果。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实施例2本实施例说明了由于用所选的加工助剂处理而改善的对重麸质的脱水能力。进行多次试验以消除试验中的某些偏差。在本试验中评价了200g的麸质样品。来自试验的数据显示，在脱水前用NalcoTX-13368处理的样品上观察到脱水率(rateofdewaterability)平均改善22.7%。数据还显示有效用量在所处理产物的400ppm至500ppm范围内。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>实施例3本实施例说明了由于用所选的加工助剂处理而改善的对重麸质的脱水能力。进行多次试验以消除试验中的某些偏差。在本试验中评价了200g的麸质样品。来自试验的数据显示，在脱水前用NalcoTX-13368处理的样品上观察到脱水率平均改善4.8%至23.5%。数据还显示有效用量在所处理产物的200ppm至500ppm范围内。表3至真空破坏的时间(min)%改善(平均未处理的)样品未处理的4.753.06未处理的4.831.43未处理的4.92-0.41未处理的4.753.06未处理的5.25-7.14乎均4.900.00200ppmN-TX133684.429.80200ppmN-TX133684.3311.63200ppmN-TX133685.08-3.67200ppmNTX133684-831.43乎均《674.80300ppmN"TX133684.1714.90300ppmN-TX133684.33".63300ppmN-TX13368"29加300ppmN"TX133684.753.06乎均"2S.85400ppmN-TX133684.3311.63400ppmN-TX133684.0816.73400ppmN-TX133684.3311.63400ppmN-TX133684.1714.90乎均4.2313.72500ppmN-TX133683.9220.00500ppmN-TX133683.5826.94平均3.7523.47实施例4本实施例说明了由于用所选的加工助剂处理而改善的对重麸质的脱水能力。进行多次试验以消除试验中的某些偏差。在本试验中评价了200g的麸质样品。来自试验的数据显示，在脱水前用NalcoTX-13368处理的样品上观察到脱水率平均改善14.5%。数据还显示有效用量在所处理产物的400ppm范围内。数据还显示Tween80N在重麸质的脱水中没有效果。数据还显示Nalco8681在改善重麸质的脱水能力上没有效果。表49<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>实施例5本实施例说明了由于用所选的加工助剂处理而改善的对重麸质的脱水能力。进行多次试验以消除试验中的某些偏差。在本试验中评价了200g的麸质样品。来自试验的数据显示，在脱水前用NalcoTX-13368处理的样品上观察到脱水率平均改善35.8X。数据还显示有效用量在所处理产物的400ppm范围内。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>实施例6本实施例说明了由于用所选的加工助剂处理而改善的对重麸质的脱水能力。进行多次试验以消除试验中的某些偏差。在本试验中评价了100g和200g的麸质样品。来自采用lOOg样品的试验的数据显示，在脱水前用NalcoTX-13368处理的样品上观察到脱水率平均改善12.4%。来自采用200g样品的试验的数据显示，在脱水前用NalcoTX-13368处理的样品上观察到脱水率平均改善7.5%。数据还显示有效用量在所处理产物的400ppm范围内。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>乎均3.330.00400叩mN-TX133682.8315.10邻OppmN-TX133683.0010.00400ppmN-TX133683.42-2.60平均3,087.50实施例7本实施例说明了由于用所选的加工助剂处理而改善的对重麸质的脱水能力。进行多次试验以消除试验中的某些偏差。在本试验中评价了100g的麸质样品。来自试验的数据显示，在脱水前用NalcoTX-13368处理的样品上观察到脱水率平均改善19.4%至27.7%。数据还显示有效用量在所处理产物的200ppm至400ppm范围内。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>实施例8本实施例说明了由于用所选的加工助剂处理而改善的对重麸质的脱水能力。进行多次试验以消除试验中的某些偏差。在本试验中评价了100g的麸质样品。来自试验的数据显示，在脱水前用NalcoTX-13368处理的样品上观察到脱水率平均改善35.6X。数据还显示有效用量在所处理产物的200ppm至400ppm范围内。表8<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>实施例9本实施例说明了由于用所选的加工助剂处理而改善的对重麸质的脱水能力。进行多次试验以消除试验中的某些偏差。在本试验中评价了100g的麸质样品。来自试验的数据显示，在脱水前用NalcoTX-13368处理的样品上观察到脱水率平均改善7.1%至26.5%。数据还显示有效用量在所处理产物的200ppm至500ppm范围内。表9<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>实施例10本实施例说明了由于用所选的加工助剂处理而改善的对重麸质的脱水能力。进行多次试验以消除试验中的某些偏差。在本试验中评价了100g的麸质样品。来自试验的数据显示，在脱水前用NalcoTX-13711处理的样品上观察到脱水率平均改善13.4%至17.4%。数据还显示有效用量在所处理产物的200ppm至500ppm范围内。表10<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>实施例11本实施例说明了由于用所选的加工助剂处理而改善的对重麸质的脱水能力。进行多次试验以消除试验中的某些偏差。在本试验中评价了200g的麸质样品。来自试验的数据显示，在脱水前用NalcoTX-13368处理的样品上观察到脱水率平均改善18.8%。数据还显示有效用量在所处理产物的200ppm至500ppm范围内。表ll<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>通过参考以下实施例可更好地理解前述内容，所述实施例意图说明实施本发明的方法而不意图限制本发明的范围。应当理解，对本文所述的当前优选的实施方案的多种改变和修改对本领域技术人员是明显的。可以在不偏离本发明的精神和范围内以及在不减少其意图的优势的情况下做出这样的改变和修改。因此，意图这样的改变和修改被所附权利要求书所涵盖。1权利要求一种使玉米麸质流脱水的方法，其包括(i)将有效量的一种或多种阴离子型聚合物凝结剂加入玉米湿磨过程的玉米麸质流，所述阴离子型聚合物包含一种或多种阴离子单体；和(ii)使用固体/液体过滤设备从所述麸质中分离水。2.如权利要求1所述的方法，其中所述阴离子型聚合物是丙烯酸钠的均聚物。3.如权利要求1所述的方法，其中所述阴离子型聚合物是具有一种或多种选自以下的单体的共聚物(甲基)丙烯酸钠、丙烯酰氨基_丙基磺酸钠盐、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N，^二甲基丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮、^乙烯基甲酰胺、丙烯酸羟乙酯。4.如权利要求1所述的方法，其中所述阴离子型聚合物选自由聚丙烯酸、聚丙烯酸和聚丙烯酰胺组成的组。5.如权利要求1所述的方法，其中所述阴离子单体是至少一种由丙烯酸、丙烯酸和丙烯酰胺组成的单体。6.如权利要求1所述的方法，其中所述阴离子型聚合物具有约70摩尔百分比至100摩尔百分比的阴离子电荷。7.如权利要求1所述的方法，其中所述阴离子型聚合物具有约95摩尔百分比至100摩尔百分比的阴离子电荷。8.如权利要求1所述的方法，其中所述阴离子型聚合物具有约0.2至5.0的特性粘数。9.如权利要求4所述的方法，其中所述阴离子型聚合物由一种或多种丙烯酸、丙烯酸和丙烯酰胺单体组成。10.如权利要求4所述的方法，其中阴离子凝结剂还包括一种或多种交联剂。11.如权利要求io所述的方法，其中所述交联剂包括亚甲基-双丙烯酰胺、二縮水甘油醚和二丙烯酸酯中的一种或任意组合。12.如权利要求5所述的方法，其中阴离子凝结剂的单体选自由以下组成的组丙烯酸、丙烯酸和丙烯酰胺。13.如权利要求8所述的方法，其中阴离子凝结剂聚合物选自由聚丙烯酸、聚丙烯酸和丙烯酰胺聚合物组成的组。14.如权利要求13所述的方法，其中所述阴离子凝结剂聚合物具有约0.2至6.0的降低的比粘度。15.如权利要求1所述的方法，其中约50ppm至1000ppm的阴离子凝结剂被加入所述玉米湿磨过程的所述玉米麸质流。16.如权利要求1所述的方法，其包括在所述玉米湿磨过程的所述玉米麸质流被送至过滤单元时，将所述凝结剂同时加入到所述玉米湿磨过程的所述玉米麸质流中。17.如权利要求16所述的方法，其中所述凝结剂是阴离子凝结剂。18.如权利要求17所述的方法，其中在所述玉米湿磨过程的所述玉米麸质流加入过滤系统之前加入所述凝结剂。19.如权利要求1所述的方法，其中加压过滤系统使用所述系统中的气压。20.如权利要求1所述的方法，其中加压过滤系统使用所述系统中的水压。21.如权利要求1所述的方法，其中加压过滤系统用于处理所述玉米湿磨过程的所述玉米麸质流的重麸质。22.如权利要求1所述的方法，其中所述固体/液体过滤设备是转鼓式真空过滤机。23.如权利要求1所述的方法，其中所述固体/液体过滤设备是真空台式过滤机。24.如权利要求1所述的方法，其中所述固体/液体过滤设备是加压过滤系统。25.如权利要求24所述的方法，其中所述加压过滤系统是凹室压滤机。26.如权利要求24所述的方法，其中所述加压过滤系统是板框压滤机。全文摘要本发明涉及使玉米麸质流脱水的方法，其中凝结剂被加入玉米湿磨过程的玉米麸质流。使玉米麸质脱水的方法使用有效量的一种或多种阴离子型聚合物凝结剂，所述阴离子型聚合物包含一种或多种阴离子单体。所述方法还包括使用固体/液体过滤设备从所述麸质中分离水的过程。文档编号A23J3/14GK101711110SQ200880020638公开日2010年5月19日申请日期2008年6月27日优先权日2007年6月29日发明者大卫·W·史切曼,安吉拉·S·科瓦尔斯基申请人:纳尔科公司