[发明专利]利用植物生物质的方法和实施此方法的螺旋挤压机

说明书

本发明涉及一种利用基本上处于自然湿润状态农作物生物质的方法，以及一种实行此方法的螺旋挤压机。

可以考虑的基本上处于其自然湿润状态的农作物生物质的例子是：有特别高的蛋白含量及/或糖含量的植物或者植物的部分，及其加工衍生物和残余物，尤其是三叶草、三叶草和杂草，还有豆类植物、大豆、高梁、芥子、羽衣甘蓝、饲用甜菜、香蕉叶、甜菜渣、葡萄皮、果皮、柑桔及有核果等果品的残余物，还有繁茂的水生植物，如浮萍、水风信子等不胜枚举。

已公知的与利用生物质相关联的各种加工步骤有，如粉碎、挤压、水解、冷冻、酶解、微生物分解、厌氧发酵、提取沼气、排放基本上为流体相、贫固体相、富固体相、气相的各部分物质，以及把分离出各部分物质用作饲料、肥料、用于生产酒精和二氧化碳、作为燃料等。同样公知的是在螺旋式挤压机中用所述材料构成密封塞，把各个不同的机室区分隔开。

但是已知的现有技术不是一个单独的整体系统。详细地讲：WO-82/01483公开了一种利用城市垃圾中的有机和无机材料混合物的加工方法以及一种连续进行这种加工的装置。原料以细碎的形式提供；然后用高压蒸汽对全部垃圾材料进行消毒处理；接着进行减压，减压后把蒸汽处理过的垃圾材料分离成能流动的富含有机物的液相和富含无机物的固体相；接着用酶及/或通过微生物发酵将能流动的相中有机物分解，然后把分解处理过的相分离为液体和固体；把液体蒸馏，而将残余物再分离成固体和液体；对最后的液体进行厌氧发酵，从中产生的气相根据用途加以分离；对发酵产生的液体和蒸馏残余物中的固体也加以利用。

在根据WO-82/01483的这种方法中，垃圾材料只受一次压力，从而没有加以压缩(施压及压实)，因此保持其体积并且含有水分。

还有仅在加压处理之后就分离有机和无机物。

此外，这里产生不可避免的蒸气相的膨胀，此后因为蒸汽的能量损失在冷凝水中，不能回收蒸汽的能量而再用于加工处理。

另外，紧接着的步骤是对还处在大体积的松散状态的加工物进行消毒，当把该方法用于城市垃圾处理时此步骤是有意义的，因为这些垃圾有害于环境。但是把该方法用于农作物中的生物质却不够理想，因为这些生物质不危害环境，不必要立即以大的体积状态去消毒。可是按照WO-82/01483的方法，消毒不能推延到以后的工序，因为消毒和高压蒸汽处理一起是减压工序前的必要的步骤。

一般地，根据WO-82/01483的方法，首先要把有机和无机内含物相互分离然后才开始利用，而这种分离对于农作物生物质是完全不适用的。

因此，将根据WO-82/01483的方法施用于基本上处于自然湿润状态的农作物生物质不能得到理想的经济效果。

DE-4423099公开了一种利用农作物生物质的方法以及一种实现该方法的的螺旋挤压机。细碎的生物质在螺旋挤压机中挤压然后分离为贫固体和富固体相；分离出贫固体相；然后进行文中未加详述的发酵。此法适用于产生沼气，但不适用于生产具有高经济价值的产品乙醇、蛋白浓缩物及纤维。该法没有蒸汽处理、膨胀和原料的冷却等步骤。

US-4302543公开了一种利用农作物生物质的方法。细碎的生物质不先行分为固体和液体就在挤压机中在高压高温下挤压；足够冷却后，材料用酶进行水解。此方法是为加工含大量淀粉的原料，如玉米、小麦、水稻、大麦、黑麦、燕麦等而开发的，不能用于加工主要含纤维素的原料以得到乙醇、蛋白浓缩物和纤维。此外，该方法没有挤压原料从分离固体和液体以及在加热处理后没有回收蒸汽的步骤。高温高压下的材料的减压在说明书中写成是现有技术中已知的。

US-4842877公开了一种通过把木质纤维(木纤维素)分解为饲料添加剂而对农作物生物质加工的实质上的化学方法。此法的第一工序是在较高温度下的碱性水解。将所得的液相与螯合剂混合。在另一个化学处理步骤中在一个挤出机中用过氧化氢及氧进行氧化。

JP-58-014995(参见日本专利摘要)公开了一种通过事先去掉不能发酵的纤维的改进的发酵方法。将被发酵的物质在螺旋挤压机中挤压并分离为两个相；分出富固体相；然后发酵贫固体相，分出并利用发酵产生的沼气，留下的能流动的混合物就地分为两个相，对两个相都加以利用。该法无蒸汽处理步骤，也无冷却步骤，并且不添加生产乙醇及副产品所需的酶及/或酵母。