[发明专利]处理纤维素材料的方法和设备

说明书

发明的背景

本发明涉及使用一方法和在套筒内带有一螺杆的设备，来处理纤维素材料，以使该材料膨胀，从而使它们能更有利于例如用作动物饲料和用于发酵方法。尤其是，本发明涉及一方法和螺杆在套筒内的设备，其能使用液态氨连续地处理纤维素材料，所述液态氨在从设备排出时从一液体变为一气体时能使纤维素材料膨胀。

相关技术的描述

使用加压的氨来增大含有纤维素的植物材料(紫花苜蓿)的蛋白质利用率和纤维素消化性描述在授予Hultquist的美国专利US4356196中。氨是以液态形式提供在一容器内，其浸透植物材料，并且当迅速降低容器内的压力时，就会猛然挥发和释放。所获得的处理过的材料用于乙醇生产或用作食用或产奶动物的饲料。Dale在美国专利US4600590和US5037663中描述了使用各种挥发性化学剂来处理含有纤维素的材料，特别是用氨，这就是已知的AFEX方法(Ammonia Freeze orAmmonia Fiber Explosion氨冷冻或氨纤维蓬松)。其处理压力略高于Hultquist中的。Holzapple等在美国专利US5171592中描述了一改进的AFEX方法，其中处理过的生物产品用一超加热的膨胀剂蒸汽来进行后处理，以除掉残余的膨胀剂来循环利用。设备20具有一周期地打开的混合和阶段阀21。授予Chou的美国专利US4644060其总的目的是使用超临界的氨来释放多聚糖。这些被授予专利的方法基本上是批量地完成的。

涉及AFEX工艺的其它现有技术有欧洲专利EP77287；Dale，B.E.，等，《生物技术与生物工程论文集》，No.12，31-439(1982)；Dale，B.E.，等，“工业微生物学的进展”，《工业微生物学会会刊》，Vol.26(1985)；Holtzapple，M.T.等，《应用生物化学与生物技术》，VOL.28/29，59-74(1991)；Blasig，J.D.等，《资源、节能与回收》，7：95-114(1992)；和Moniruzzaman，M.等，《应用生物化学与生物技术》，67：113-126(1997)。这些方法都是不连续的。

目的

因此本发明的一目的是提供一种改进的连续方法，其使用一膨胀剂来生产一膨胀的纤维素材料。本发明的另一目的是提供一种新型的设备，其尤其适用于该方法。通过参照下面的描述和附图，这些和其它目的将变得更明显。

附图的简要说明

图1是表示用于该方法的一螺杆设备10的一示意图；

图2是表示单个螺纹106的一单元螺纹元件100的一侧视图；

图3是沿平行的双轴21的部分相互作用的两个(2)螺纹元件100与101的一端视图；

图4和图5是搓揉块200与201在各彼此相对位置时的端视剖视图，它们沿着双轴21的部分平行地作用；

图6A～6I是图4和5的搓揉块200与201在各相对位置的端视剖视图；

图7和8表示一单个搓揉块200的剖视图和端视图；

图9是一驼形螺纹件102的一端视图，其邻近于从设备延伸的一挤压模具18，并且迫使纤维素材料进入模具块18内并且通过模具18A；

图10是图9的驼峰形螺纹件102的一侧视图，其也表示一柱塞103和用于将螺纹件102保持在一杆105(其用作图1的轴21)上的螺钉104，其中杆105沿螺杆17支承螺纹件100、101和搓揉块200与201。

图11是表示在区域1～7内的各种螺纹件100、101和搓揉块200、201的一挤压螺杆的一侧视图，其中这些区域将表示在后面的表1中；

图12是沿挤压设备10的纵轴线安装的一加热与冷却块的一侧视图，其中×为出水口，○为进水口，而+为安装在套筒16的一开口内的一电热筒。表2表示各个位置的尺寸；

图13是模具块18的一侧视图；

图14是模具18A的一顶视剖视图；

图15是模具18A的一侧视剖视图；

图16是模具18A的出口的一视图；

图17是表示谷物饲料在酶催化水解后总的糖浓度作为时间的函数的曲线图，其中对谷物饲料用本发明的方法和设备进行处理和不进行处理。未使用模具18A或模具块18。挤压设备10可有效地增大总的糖浓度；

图18是表示作为在图17的同样的方式中处理的一特定的糖的葡萄糖的一曲线图；

图19是表示由本发明的方法和设备在不同条件下对谷物饲料进行处理的总的糖浓度作为时间的函数的一曲线图；

图20是表示作为在图19的同样的方式中处理的一特定的糖的葡萄糖的一曲线图；