[发明专利]有机材料的诸如切割、浸泡和/或清洗的处理

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理材料的设备和方法，该处理包括：如切割、浸泡(soaking，浸湿)、清洗材料，并且如有要求，可进行化学和热处理。待处理材料为颗粒型有机材料，优选地为包括可发酵部分的有机材料，根据本发明的处理尤其涉及至少形成使材料易于在生物乙醇生产设备中进行进一步加工的过程的一部分，该进一步加工通常可以包括分解，如分解禾杆以提取木质素。

背景技术和发明目的

在适用于生产生物乙醇的发酵过程中，通常，发酵之前要求对有机材料进行初步加工。通常，这类加工都有着不同的目标，比如，有机材料的浸泡(例如，为了脱除硅酸盐、盐和诸如石块、砂砾、沙子和粘土等的矿物元素和/或为了增加水含量)、切割、氧化、脱水，并且以上处理步骤依次进行。因此，从总参考框架来看，必须使有机材料易于发酵。

关于使有机材料易于发酵的特别重要的方面为有机材料的浸泡、切割和/或清洗。此外，其他方面涉及到对材料进行化学和/或酶化处理的有机材料处理。这些方面当然可以和浸泡、切割和/或清洗等结合。

在本文中，优选地，浸泡表示，通常认为是干燥(参照所需液体含量)的有机材料需要浸透流体，优选地流体为水，如自来水。浸泡也可以用来释放和/或溶解污染物质。在某些情况中，干燥材料也可表示未浸泡材料。

在本文中，优选地，切割表示将有机材料切分成块，诸如，切成比其原有尺寸(切割前)更小的块。

在本文中，优选地，清洗表示将污染物质从有机材料中分离出来，通常，首先是通过在液体中释放和/或溶解，然后是将污染物质与液体分离开来。该污染物质可能是石块、砂砾、金属粒、硅酸盐类、盐分、普通矿物元素、沙、粘土或其混合物。通常污染物质为颗粒物，且通常处于物体表面上。

US 2008/0054108披露了一种碎浆机(pulper，成浆机)，其具有一个用于接收待切碎材料的箱。转子固定至驱动的旋转输出，且该转子包括一个环形可旋转轮毂和总体上从轮毂轴向突出的多个叶片。叶片具有面向轴向方向的侧缘，以及设在叶片的侧缘上的多个齿，以便以降低的能量需求快速地切碎材料。

US 6,234,415披露了一种碎浆机，其包括安装在有孔筛板附近的管内的转子。该转子包括螺旋叶片，其直径朝着该转子的外端减小。在筛板附近，转子叶片承载径向且向外突出的肩状件。该肩状件形成了一个压力生成和子压力生成装置(pressure-generating and sub-generating device)，当转子旋动时，该装置对浆状物产生交替效应，以此防止筛板中的孔的阻塞。

这两种装置都存在这样一个问题，箱内的流动包括箱中存在的液体的循环，这使得待成浆材料的滞留时间变得不可控制。在成浆操作中，不可控制的滞留时间并不是主要顾虑，其中切碎浆状物的粒度分布才是重要参数。因此，上述文件也公开了碎浆机，其中采用循环以确保所有离开成浆腔室的浆状物小于过滤器限定的尺寸，并且其中采用循环以避免过滤器的阻塞。

所公开的碎浆机对于实现制浆目的可能是可实行的，其流型(flow pattern)包括内部循环，因此材料会或者不会与转子发生多次接触，由此，包含在碎浆机中的液体中的材料具有多种粒度分布，这可能导致沉淀，并随之可能导致(例如)阻塞。此外，至少由于循环的原因，液体中材料的滞留时间被认为不可控制。

另一个关于这种循环的问题是液体中材料的滞留时间可能会变的不可知且不可控制。例如，由于控制浸泡过程的其中一个参数是滞留时间，如果目的是要浸泡到一定程度(材料中的水含量)，这可能会成为一个问题。特别是目的是要溶解诸如盐这样的矿物时，这可能成为一个问题。

一个特别的问题是关于将待处理的材料消解于液体中。通常，待处理的材料都有显著低于液体密度的密度，这种情况下，该材料易于像“盖子”一样浮在液体的上表面上，使得浸泡这种材料变得困难。特别是当处理非常疏水的材料时，例如谷物杆、玉米废料、锯末、稻谷废料、木条、能源甘蔗(energy cane)、高粱、芒草、柳枝稷等。

再一个问题是关于，污染颗粒(诸如石块和金属块)的破坏性特征可能存在于切割边缘上。

因此，本发明的一个目的就是提供一种设备和方法，其至少减轻关于已知设备和方法的一些或更多问题。

在很多实例中，本发明另一个重要目的是使那些原本干燥的材料变得可用泵抽吸，由此该材料可以朝着下游处理系统泵送且用作其中的液压密封。

发明内容