Aditivos químicos y su uso en operaciones de procesamiento de vinazas.

Un método para recuperar aceite de la producción de etanol procedente del maíz,

comprendiendo el método la etapa de añadir al menos un aditivo químico a una corriente de proceso, en donde el al menos un aditivo químico comprende un poliol funcionalizado derivado de un sorbitol, un sorbitano, o isosorbida.

Descripción Aditivos químicos y su uso en operaciones de procesamiento de vinazas Campo de la invención Esta invención se refiere a un método para recuperar aceite en la producción de etanol procedente del maíz.

Antecedentes de la invención Existen dos tipos de procesamientos del maíz para producir etanol, la molienda en húmedo y la molienda en seco. La principal diferencia entre los dos procesos es la manera en que éstos tratan inicialmente el grano. En la molienda en húmedo, el grano de maíz se sumerge en agua, y luego se separa para su procesamiento en la primera etapa. La molienda en seco, la cual es más común, requiere un procedimiento diferente.

El proceso de molienda en seco de maíz utilizado en la producción de etanol es bien conocido. Por ejemplo, véase, "Corn Milling, Processing and Generation of Co-Products", de Kelly S. Davis, Minnesota Nutrition Conference, Technical Symposium, 11 de Septiembre de 2001. Las plantas de etanol tratan típicamente la vinaza entera procedente de la columna de cerveza a través de centrifugación para producir una torta húmeda y una vinaza fluida, y posteriormente tratan la corriente de vinaza fluida sometiéndola a una evaporación de efecto múltiple para producir un aumento de los sólidos y recuperar el destilado para uso de retorno en este proceso (Figura 1) . A medida que aumentan los sólidos, la vinaza fluida se denomina jarabe (véase, la Figura 1) . El jarabe se combina típicamente con la torta húmeda o granos secos de destilería y se vende como alimento para animales. Estos procedimientos son bien conocidos en la industria y, en general, se emplean en el diseño de plantas en la industria.

Haciendo un esfuerzo para beneficiarse de las corrientes de coproductos, muchas plantas han añadido procesos para separar aceite en los que la vinaza fluida (jarabe) se somete a procesos, tales como centrifugación o extracción, para separar aceite de maíz del jarabe. Por ejemplo, la aplicación de centrifugación para la separación de aceite de maíz del jarabe se usa ampliamente en la industria del combustible etanol. Aunque la producción teórica de aceite por fanega de maíz procesado es de 0, 73 kg (1, 6 libras) por fanega, muchas de las instalaciones comerciales se quedan cortas. Así pues, aún existe la necesidad de mejorar el proceso para maximizar la producción de aceite de proceso.

Recientemente, se ha realizado un esfuerzo dirigido a aumentar el modelo de valor del proceso de producción de etanol procedente del maíz, extrayendo el aceite del subproducto de la vinaza fluida. Cantrell at al., en la solicitud patente de EE.UU. n.º 7.602, 858 B2 describe un método mecánico para separar el aceite de la vinaza fluida concentrada, denominado "jarabe", usando una centrífuga de discos. Randhava et al., en la solicitud patente de EE.UU. n.º 2008/0176298 A1 describe el uso de un disolvente de acetato de alquilo para la extracción de aceite de maíz en un proceso de producción de etanol. Scheimann et al., en la solicitud patente de EE.UU. n.º 2007210007 describe el uso de aditivos poliméricos en la separación de aceite, etc., a partir de las corrientes de vinaza que se derivan de residuos para la producción de etanol de una alimentación de maíz.

Aunque las referencias de la técnica anterior son eficaces, existe aún la oportunidad de mejorar el procedimiento de extracción de aceite, para así maximizar adicionalmente el valor comercial del procedimiento. De particular interés son las tecnologías que no requieren la adopción de gastos de capital para implementar una nueva solución mecánica y/o un significativo cambio de proceso, tal como el uso de un disolvente de extracción que requiere reciclado.

Compendio de la invención La presente invención describe un método que comprende la etapa de añadir un aditivo químico para mejorar la separación del aceite de las corrientes de proceso (vinaza entera y/o, vinaza fluida y/o jarabe) generadas como un subproducto de la producción de etanol procedente del maíz. El método se puede usar, bien en un proceso de molienda en húmedo o en un proceso de molienda en seco. Preferiblemente, el método se emplea en un proceso de molienda en seco. El método implica tratar cualquiera de las corrientes de proceso aguas abajo de la operación de destilación de etanol procedente del maíz, con un aditivo químico que mejora la separación mecánica del aceite de dichas corrientes.

Un aspecto de la invención es la aplicación de un aditivo químico a la vinaza fluida o jarabe, antes de la centrífuga de separación del aceite, para aumentar la producción de aceite. Esto podría comprender uno, o una combinación de, puntos de adición en el funcionamiento de la unidad de la vinaza fluida, tal como: 1) en la entrada a los tanques de pre-mezcla o de retención de calor, 2) las entradas y/o salidas de uno o más de los evaporadores, y/o 3) justo antes de la entrada a la centrífuga.

Otro aspecto de la invención, es la aplicación del aditivo químico a la corriente de vinaza entera antes de la separación de la torta húmeda de la vinaza fluida. Un buen punto de mezclamiento, tal como la entrada a la bomba, es preferido.

Preferiblemente, el aditivo químico es un material que se considera seguro puesto que no comprende el potencial uso final del grano de destilería seco resultante (DDG, del inglés dr y distiller grain) como carga de alimentación.

Algunas de las realizaciones de la invención proporcionan un beneficio de producir un aceite más limpio (de alta calidad) al minimizar los sólidos en suspensión y/o contenido en agua del aceite resultante.

Algunas de las realizaciones de la invención proporcionan un beneficio al mantenimiento de la centrífuga, en la manera de materiales depositados reducidos disminuyendo así la necesidad de interrupciones y limpiezas, así como permitiendo la extensión del tiempo entre purgas retroactivas que llevan a una producción aumentada y un menor tiempo de parada. Esto proporciona adicionalmente el valor de una limpieza más sencilla y fácil de la centrífuga durante las interrupciones.

Algunas de las realizaciones de la invención proporcionan un beneficio al mantenimiento de los evaporadores en la manera de materiales depositados reducidos, disminuyendo la frecuencia y complejidad de las limpiezas, menores tiempos de parada, reduciendo así los costes.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1: es una visión genérica parcial representativa de la producción de etanol procedente del maíz, en la que se indican los puntos de adición preferidos para el aditivo químico: a la vinaza completa antes de la separación en torta húmeda y vinaza fluida, en o cerca de la entrada de la centrífuga 1, punto 1; en o cerca de la entrada del evaporador, punto 2; directamente en el o los evaporadores, punto 3; a un punto antes o en la entrada de la centrífuga de aceite, centrífuga 2, punto 4.

Descripción detallada de la invención La presente invención se refiere a un método que se puede aplicar a la operación de procesamiento de la vinaza entera, vinaza fluida o jarabe, empleando preferiblemente un procedimiento de molienda en seco, para proporcionar un aumento de la producción de aceite.

La presente invención describe un método para recuperar aceite de la producción de etanol procedente del maíz, comprendiendo el método la etapa de añadir al menos un aditivo químico a una corriente de proceso en donde el al menos un aditivo químico comprende un poliol funcionalizado derivado de un sorbitol, un sorbitano, o isosorbida.

Un aspecto del método comprende la aplicación de aditivo químico a la corriente de proceso de vinaza fluida y/o concentrado de jarabe antes de la etapa de separación del aceite. Preferiblemente, la separación del aceite del jarabe concentrado se logra por operación mecánica, tal como una membrana o centrífuga. Lo más preferiblemente, la separación se logra usando una centrífuga, tal como una centrífuga de discos o tricanter horizontal. También se pueden usar otros separadores mecánicos en la presente invención que incluyen, pero no se limitan a, limpiadores centrífugos reversos.

Un segundo aspecto del método comprende la aplicación de un aditivo químico a la vinaza entera antes de la separación en vinaza fluida y torta húmeda.

El aditivo químico se puede añadir en diferentes puntos del sistema de separación. Los puntos de adición del aditivo químico a la vinaza entera antes de la separación en torta húmeda y vinaza fluida, incluyen, pero no se limitan a, un punto después de la bomba de alimentación centrífuga de aceite pero antes de la entrada de la centrífuga, un punto después de los evaporadores y antes de la bomba que alimenta la... [Seguir leyendo]

1. Un método para recuperar aceite de la producción de etanol procedente del maíz, comprendiendo el método la etapa de añadir al menos un aditivo químico a una corriente de proceso, en donde el al menos un aditivo químico comprende un poliol funcionalizado derivado de un sorbitol, un sorbitano, o isosorbida.

2. El método según la reivindicación 1, en donde el poliol funcionalizado se deriva de 1, 4 sorbitano o isosorbida.

3. El método según la reivindicación 1 o 2, en donde el poliol funcionalizado comprende un alquilato de sorbitano alcoxilado.

4. El método según la reivindicación 3, en donde la longitud de cadena del alquilato es de 6 a 24 átomos de carbono, preferiblemente de 8 a 18 átomos de carbono.

5. El método según la reivindicación 3 o 4, en donde el alquilato de sorbitano alcoxilado ha sido alcoxilado con 5 a 60 moles de óxido de alquilo, preferiblemente con 10 a 30 moles de óxido de alquilo.

6. El método según las reivindicaciones 3 a 5, en donde el óxido de alquilo se selecciona de óxido de etileno, óxido de propileno o mezclas de los mismos.

7. El método según las reivindicaciones 3 a 6, en donde el alquilato de sorbitano alcoxilado comprende un monolaurato o monooleato de sorbitano que ha sido alcoxilado con aproximadamente 10 a aproximadamente 30 moles de alcoxilato, en donde el alcoxilato se selecciona de óxido de etileno, óxido de propileno y mezclas de los mismos.

8. El método según las reivindicaciones 3 a 7, en donde el alquilato de sorbitano alcoxilado comprende un monolaurato de sorbitano, monooleato de sorbitano, monopalmitato de sorbitano o monoestearato de sorbitano que ha sido alcoxilado con aproximadamente 12 a aproximadamente 25 moles de alcoxilato, en donde el alcoxilato se selecciona de óxido de etileno, óxido de propileno o mezclas de los mismos.

9. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la cantidad de aditivo químico añadido es de 300 a 1.300 ppm, preferiblemente de 500 a 1.100 ppm, basado en el peso de la corriente de proceso.

10. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde aditivo químico añadido se calienta a al menos 30°C antes de añadirlo a la corriente de proceso.

11. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además la etapa de añadir un triglicérido a la corriente de proceso.

12. El método según la reivindicación 11, en donde la cantidad de triglicérido es de 1 a 100% en peso, basado en el peso del aditivo químico.

13. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el aditivo químico se calienta antes de añadirlo a la corriente de proceso, preferiblemente a una temperatura entre 25ºC y 85ºC.

14. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el punto de adición en la corriente de proceso se selecciona de la corriente de proceso de la vinaza entera antes de retirar la torta húmeda, la corriente de proceso de la vinaza fluida en la entrada y/o salida de uno o más de los evaporadores, en el evaporador, en la entrada de los depósitos de premezcla o de retención de calor, al jarabe justo antes de la centrífuga de separación del aceite o cualquier combinación de los mismos.

15. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además la etapa de añadir un aditivo de proceso adicional, en donde el aditivo de proceso adicional se selecciona del grupo que consiste en mezclas liquidas que contienen hasta 5% en peso de sílice hidrófoba y ceras de elevado punto de fusión (superior a 60° C) .