Способ и система для переработки водных организмов

Изобретение относится к способу получения множества продуктов из биомассы видов водных растений. Получают биомассу, разрушают ее, разделяют указанную биомассу с получением сока и твердой фазы, фильтруют и осветляют сок. Коагулируют белок из осветленного сока с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат. Отделяют указанный концентрат от бульона. Сушат влажный белковый концентрат с получением сухого белкового концентрата. Твердую фазу используют для получения влажного биосырья. Сушат указанное биосырье с получением по меньшей мере одного продукта, выбранного из сухого биосырья и богатой углеводами муки. Способ является экологичным и позволяет получить множество продуктов, выбранных из сухого белкового концентрата, сухого биосырья и богатой углеводами муки. По меньшей мере 50% белка во множестве продуктов присутствует в концентрации сухого белка. 34 з.п. ф-лы, 39 ил., 7 табл., 25 пр.

 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

Настоящая заявка испрашивает приоритет в соответствии с §119(e) 35 U.S.C. предварительной заявки на патент США 61/314736, поданной 17 марта 2010 года, которая настоящим полностью включена путем отсылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Морские источники белка часто используются в кормах, поскольку они являются превосходным источником незаменимых аминокислот, жирных кислот, витаминов и минералов, и поскольку они обычно улучшают вкусовые качества. Альтернативные ингредиенты могут применяться в кормовой промышленности вместо рыбной кормовой муки. По этой причине множество исследований были проведены с целью замены дорогостоящих морских белков более дешевыми ингредиентами. Значительное внимание было уделено замене рыбной муки растительным белком; ряска, в качестве природного источника белка, содержит лучший набор незаменимых аминокислот по сравнению с большинством других растительных белков и более сходна с животным белком. Свежесобранная ряска содержит 43% белка в сухой массе и может применяться без дополнительной обработки в качестве полноценного корма для рыбы. По сравнению с большинством других растений, листья ряски содержат мало волокон (5% в сухом веществе для культивируемых растений) и мало, или практически не содержат, неусваиваемого материала даже для моногастричных животных. Это отличается от составов многих сельскохозяйственных культур, таких как соевые бобы, рис и кукуруза, приблизительно 50% биомассы которых составляют остатки с высоким содержанием волокон и обладающие низкой усвояемостью.

Ряска - род свободно-плавающих водных растений из семейства ряски, также известного как семейство Рясковые (Lemnaceae). Эти быстрорастущие растения нашли применение в качестве модельной системы для исследований основ биологии растений, в экотоксикологии, в производстве биофармацевтических препаратов и в качестве источника животных кормов для сельского хозяйства и рыбоводческого хозяйства.

Виды рясок растут в виде простых свободно плавающих талломов на поверхности или немного ниже поверхности воды. Большинство представляет собой малые, не превышающие 5 мм в длине растения, за исключением ряски трехдольной (Lemna trisulca), которая является удлиненной и имеет разветвленную структуру. Талломы ряски имеют один корень. Растения главным образом размножаются вегетативно. Такая форма роста может позволять очень быструю колонизацию новой воды.

Быстрый рост ряски находит применение в биологической очистке загрязненных вод и в качестве тестовых организмов для экологических исследований. Она также применяется в качестве системы экспрессии для рентабельного производства сложных биофармацевтических средств.

Высушенная ряска может быть хорошим кормом для рогатого скота. Она может содержать 25-45% белков (в зависимости от условий роста), 4,4% жиров и 8-10% волокон при измерении относительно сухой массы.

Ряску можно выращивать органически, с применением питательных веществ, доступных из множества источников, например, навоза рогатого скота, отходов свиноводства, растительной массы для производства биогаза или других органических веществ в форме жидкой массы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют способ выделения множества продуктов из биомассы водных организмов. Способ может включать: получение биомассы; разрушение биомассы с получением разрушенной биомассы; разделение разрушенной биомассы с получением сока и первой твердой фазы; формирование влажного белкового концентрата с использованием сока; сушку влажного белкового концентрата с получением сухого белкового концентрата; производство влажного биосырья с использованием первой твердой фазы; сушку влажного биосырья с получением по меньшей мере одного продукта, выбранного из сухого биосырья и богатой углеводами кормовой муки; где множество продуктов может включать продукты, выбранные из сухого белкового концентрата, сухого биосырья и богатой углеводами кормовой муки, и где по меньшей мере 50% белка во множестве продуктов присутствует на сухом белковом концентрате. В некоторых вариантах осуществления этап получения может включать: получение биомассы водных организмов в промышленном масштабе и сбор биомассы. В некоторых вариантах осуществления этап разделения может включать прессование разрушенной биомассы. Аналогично, в некоторых вариантах осуществления, способ может включать фильтрование сока с получением фильтрованного сока и второй твердой фазы; осветление фильтрованного сока с получением осветленного сока и третьей твердой фазы; коагулирование белка из осветленного сока с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат; и выделение влажного белкового концентрата из бульона.

В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одно из: первой твердой фазы, второй твердой фазы, третьей твердой фазы и бульона, может применяться для получения биосырья и/или богатой углеводами кормовой муки. Водные организмы могут включать, например, виды Ряски. Разрушение может включать применение по меньшей мере одного из: шаровой мельницы, коллоидной мельницы, ножевой мельницы, молотковой мельницы, дробилки, пюре-машины и фильтр-пресса. Прессование может включать применение по меньшей мере одного из ленточного пресса, центробежного фильтр-пресса, роторного пресса, шнекового пресса, фильтр-пресса и финишного пресса. Сок может включать растворимый белок. Способ может включать прессование по меньшей мере одного из первой твердой фазы, второй твердой фазы или третьей твердой фазы с получением второго сока и биосырья. В некоторых вариантах осуществления второй сок может быть объединен с соком. Аналогично, в некоторых вариантах осуществления, дополнительное прессование может быть выполнено с использованием шнекового пресса. В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать сушку биосырья. Сушка может быть выполнена с использованием по меньшей мере одного из: турбулентной сушилки, распылительной сушилки, барабанной сушилки, аэрофонтанной сушилки, сушилки кипящего слоя, двухбарабанной сушилки и ротационной сушилки. Фильтрование может быть выполнено с использованием по меньшей мере одного из: вибрационного сепаратора, вибрационного сетчатого фильтра, вибрационного сепаратора кругового действия, вибрационного сита линейного/наклонного движения, декантерной центрифуги и фильтр-пресса. Вибрационный сепаратор может включать в себя по меньшей мере один вибрационный сетчатый фильтр. Осветление может включать центрифугирование и/или дополнительное фильтрование фильтрованного сока, например, с помощью по меньшей мере одного из высокоскоростной многодисковой центрифуги, микрофильтрации ультрафильтрации и т.п.

В некоторых вариантах осуществления осветленный сок может храниться в емкости для хранения, такой как, например, охлаждаемая емкость для хранения. Коагулирование может включать снижение pH осветленного сока, например, до pH ниже приблизительно 6, или ниже приблизительно 5, или приблизительно 4,5, или ниже. Снижение pH может включать использование по меньшей мере одной кислоты, выбранной из хлороводородной кислоты, азотной кислоты, серной кислоты и т.п. Коагулирование может быть выполнено с использованием осадителя, включающего по меньшей мере один теплообменник, такой как, например, по меньшей мере один пластинчатый теплообменник, или трубчатый теплообменник, или теплообменник с инжекцией пара, или подобное. Коагулирование может включать нагревание осветленного сока до первой температуры с получением бульона; и охлаждение бульона до второй температуры. В некоторых вариантах осуществления первая температура может составлять от приблизительно 40°C до приблизительно 100°C, аналогичным образом вторая температура может составлять ниже приблизительно 40°C или ниже приблизительно 30°C, например. Разделение может включать применение высокоскоростной многодисковой центрифуги. В некоторых вариантах осуществления влажный белковый концентрат может храниться в емкости для хранения, такой как, например, охлаждаемая емкость для хранения. Способ может дополнительно включать сушку влажного белкового концентрата с получением сухого белкового концентрата. Сушка может быть выполнена с использованием, например, распылительной сушилки, барабанной сушилки, турбулентной сушилки, аэрофонтанной сушилки, сушилки кипящего слоя, двухбарабанной сушилки, ротационной сушилки и т.п. В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать контакт материала, выбранный из группы, состоящей из: третьей твердой фазы и осветленного сока по меньшей мере с одним из, например, спирта, растворителя, воды и т.п., и дополнительный контакт материала с кислотным катализатором с образованием смеси, разделением смеси на жидкость и твердую фазу, в результате чего липиды и формирующие золу компоненты и т.п. в материале отделяются с жидкостью. Способ может дополнительно включать, до или непосредственно после разрушения, промывку биомассы с использованием водного растворителя или подобного.

Варианты осуществления изобретения также предоставляют системы выделения множества продуктов из биомассы водных организмов; такие системы могут включать, например: блок разрушения для разрушения биомассы с получением разрушенной биомассы; блок разделения для разделения разрушенной биомассы с получением сока и твердой фазы; блок для формирования влажного белкового концентрата с использованием сока; блок сушки белка для сушки влажного белкового концентрата с получением сухого белкового концентрата; и блок сушки влажного биосырья с получением по меньшей мере одного продукта, выбранного из сухого биосырья и богатой углеводами кормовой муки, где влажное биосырье может включать твердую фазу; и где множество продуктов может включать продукты, выбранные из, например, сухого белкового концентрата, сухого биосырьья, богатой углеводами кормовой муки и т.п., и где по меньшей мере приблизительно 50% белка во множестве продуктов присутствует на сухом белковом концентрате. Блок разрушения может включать по меньшей мере одно устройство, выбранное из коллоидной мельницы, ножевой мельницы, шаровой мельницы, молотковой мельницы, дробилки, пюре-машины и фильтр-пресса. Блок разделения может включать по меньшей мере одно устройство, выбранное из ленточного пресса, декантерной центрифуги, центробежного фильтр-пресса, роторного пресса, шнекового пресса, фильтр-пресса и финишного пресса. Блок для формирования влажного белкового концентрата с использованием сока может включать в себя по меньшей мере один блок, выбранный из, например, фильтрующего блока, осветлительного блока, блока коагуляции белка и блока сбора белка. В некоторых вариантах осуществления блок фильтрации может включать в себя по меньшей мере одно устройство, выбранное из, например, вибрационного сепаратора, вибрационного сетчатого фильтра, вибрационного сепаратора кругового действия, вибрационного сита линейного/наклонного движения, декантерной центрифуги, фильтр-пресса и т.п. Блок осветления может включать в себя по меньшей мере одно устройство или способ, выбранный из, например, высокоскоростной дисковой центрифуги, микрофильтрации, ультрафильтрации и т.п. В некоторых вариантах осуществления блок коагуляции белка может включать в себя по меньшей мере одно устройство, выбранное из, например, термоосадителя, установки для осаждения кислотой и т.п. Блок сбора белка может включать в себя по меньшей мере одно устройство, выбранное из, например, высокоскоростной многодисковой центрифуги, отстойника, осветлителя, декантерной центрифуги и т.п. Блок сушки белка может включать в себя по меньшей мере одно устройство, выбранное из, например, распылительной сушилки, двухбарабанной сушилки, аэрофонтанной сушилки и т.п. Блок для сушки биосырья может включать в себя по меньшей мере одно устройство, выбранное из, например, сушилки кипящего слоя, турбулентной сушилки, аэрофонтанной сушилки, барабанной сушилки, ротационной сушилки и т.п. Аналогичным образом, в некоторых вариантах осуществления система может дополнительно включать блок санитарной обработки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Фиг.1A - блок-схема, на которой показан пример производства рясковых в качестве исходного сырья для получения биотоплива и белкового концентрата.

Фиг.1B - блок-схема, на которой показан пример способа выращивания, сбора и переработки микро-культур.

Фиг.2 - блок-схема, на которой показан пример способа выделения белка из свежей ряски.

Фиг.3 - гистограмма, на которой показан сравнительный выход высушенного белка (сухого белкового концентрата) и сравнительный выход биосырья из шнекового пресса.

Фиг.4 - гистограмма, на которой показан пример содержания влаги во влажном белковом концентрате, полученном в способе, показанном на Фиг.2.

Фиг.5 - гистограмма, на которой показана чистота белка, произведенного в способе, показанном на Фиг.2, в зависимости от партии.

Фиг.6 - гистограмма, на которой показано содержание влаги во влажном биосырье, полученном в способе, показанном на Фиг.2.

Фиг.7 - гистограмма, на которой показаны составы сухого биосырья, полученного в способе, показанном на Фиг.2, в зависимости от партии.

Фиг.8 - гистограмма, на которой показана относительная эффективность экспериментальной фермы в различных случаях.

Фиг.9 - гистограмма, на которой показан пример относительного содержания твердой фазы после разрушения и прессования свежей ряски, как описано на Фиг.2.

Фиг.10 - гистограмма, на которой показан пример относительного содержания твердой фазы после пропускания комбинированного необработанного сока через вибрационный сепаратор, как показано на Фиг.2.

На Фиг.11 показан пример вычисления относительного содержания материалов с использованием результатов, показанных на Фиг.10 и Фиг.11.

Фиг.12 - гистограмма, на которой показан примерный тест относительного содержания твердой фазы после осветления фильтрованного сока на центрифуге, как показано на Фиг.2.

Фиг.13 - гистограмма, на которой показан пробный тест относительного содержания твердой фазы после преципитации центрифугированного фильтрованного сока с целью коагуляции белка.

Фиг.14 - гистограмма, на которой показан пример эффективности сбора продукта распылительной сушилки, как показано на Фиг.2.

Фиг.15 - гистограмма, на которой показан пример относительного содержания твердой фазы после каждой типовой операции.

На Фиг.16 показано, как вычислять выход белка (сухого белкового концентрата) на основе массового потока твердых веществ через типовые операции.

Фиг.17 - блок-схема, на которой показан пример способа выделения белка из ряски.

Фиг.18 - более подробная блок-схема способа, показанного на Фиг.17, на которой показан пример способа выделения белка из ряски.

Фиг.19 - гистограмма, на которой показано относительное содержание твердой фазы при типовых операциях в способе, показанном на Фиг.17 и Фиг.18.

На Фиг.20 показан пример вычисления содержания материалов после Экстракции Сушки #1 и Экстракции Сушки #2, показанных на Фиг.19.

На Фиг.21 показан пример того, как вычислять выход (сухого белкового концентрата) на основе массового потока твердых веществ через типовые операции.

Фиг.22 - гистограмма, на которой показано относительное извлечение белка при типовых операциях в способе, показанном на Фиг.17 и Фиг.18.

На Фиг.23 показан пример того, как вычислять выход белка на основе массового потока белка через типовые операции.

Фиг.24 - гистограмма, на которой показано относительное содержание твердой фазы после осветления необработанного сока/обработанного сока (E1 и E2) на центрифуге.

Фиг.25 - гистограмма, на которой показано относительное содержание твердой фазы после пастеризации осветленного сока с целью коагуляции белка.

Фиг.26 - гистограмма, на которой показано относительное содержание твердой фазы после прохода бульона, полученного во время коагуляции белка, через центрифугу с целью отделения белка.

Фиг.27 - гистограмма, на которой показано относительное содержание твердой фазы после сушки влажного белкового концентрата методом распылительной сушки.

На Фиг.28 показана схема пробного протокола с примерами массового потока твердой фазы, показанными на Фиг.24-27.

Фиг.29 - блок-схема, на которой показан пример способа выделения белка и других продуктов из свежей ряски.

Фиг.30 - блок-схема, на которой показан примерный способ выделения белка из свежей ряски.

Фиг 31 - блок-схема, на которой показан примерный способ выделения белка из свежей ряски.

Фиг.32 - блок-схема, на которой показан примерный способ выделения белка из свежей ряски с необязательным регулированием pH и промывкой влажного белка.

Фиг.33 - блок-схема, на которой показан примерный способ выделения белка из свежей ряски с обратным смешением и необязательной промывкой белка, а также с получением других продуктов (например, биосырья).

Фиг.34 - блок-схема, на которой показан примерный способ выделения белка из свежей ряски с обратным смешением и добавкой воды в смесительные емкости.

Фиг.35 - блок-схема, на которой показан примерный способ выделения белка и других продуктов из свежей ряски с помощью шаровой мельницы и отстойника.

Фиг.36 - блок-схема, на которой показан примерный способ выращивания и сбора свежей ряски.

Фиг.37 - блок-схема, на которой показан примерный способ выделения белка и других продуктов из свежей ряски.

Фиг.38 - блок-схема, на которой показан примерный способ выделения белка и других продуктов из свежей ряски.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

В некоторых вариантах осуществления числа, выражающие количества ингредиентов, свойства, такие как молекулярный вес, условия реакции и т.д., используемые для описания и заявления определенных вариантов применения, следует считать дополненными в некоторых случаях термином "приблизительно". Таким образом, в некоторых вариантах осуществления числовые параметры, приведенные в письменном описании и прилагаемой формуле изобретения, являются приближениями, которые могут изменяться в зависимости от требуемых свойств, которые считаются полученными в соответствии с конкретным вариантом осуществления. В некоторых вариантах осуществления числовые параметры следует рассматривать с учетом указанного количества значащих цифр и с применением стандартных методов округления. Несмотря на то, что числовые диапазоны и параметры, предполагающие широкий объем некоторых вариантов применения, являются приближениями, числовые значения, приведенные в определенных примерах, представлены настолько точно, насколько это возможно.

Любое обсуждение предшествующего уровня техники по всему тексту настоящего описания никоим образом нельзя рассматривать как признание того, что такой предшествующий уровень техники широко известен или является частью общеизвестных знаний в данной области.

Если прямо не указано иное, по всему тексту настоящего описания и формулы, слова "включает", "включающий" и т.п., следует рассматривать во включительном смысле, в противоположность исключительному или исчерпывающему смыслу; то есть в смысле "включая, помимо прочего".

Виды растений в семействе Lemnaceae (или Рясковые) широко распространены во многих районах мира и, таким образом, были широко изучены для потенциального промышленного применения, включая применения в качестве кормов. Виды в данном семействе содержат высокие уровни белка, в пределах от приблизительно 15 до 43% (от сухого веса), что представляет потенциальную ценность для применений в качестве кормов, в которых требуются концентрированные источники белка. Учитывая данную определяющую особенность, указанные виды могут подходить в качестве альтернативного источника белка для кормов в рыбоводческих хозяйствах, животных кормов, а также для других применений.

Современные условия, охватывающие изменение климата и сбалансированное использование ресурсов, подталкивают к развитию производства материалов из Рясковых в качестве исходного сырья для биотопливной промышленности и белкового концентрата. На Фиг.1A показана блок-схема примерного производства ряски для получения сырья для биотоплива и белкового концентрата. Углеводы могут быть отделены от сырьевого материала для биотопливной отрасли, тогда как белковая фракция (которая также содержит значительное количество жира) может быть использована для кормовых применений. В частности, с учетом масштаба биотопливной промышленности, коммерциализация таких способов может привести к крупномасштабной доступности этого сбалансированного белкового источника. Кроме того, может быть получен белковый концентрат, содержащий до 65-70% белков (от сухого веса) или более. В Таблице 1 представлены типичные данные по составу, содержанию незаменимых аминокислот и предварительные данные усвояемости ряски, которые могут проиллюстрировать потенциальную эффективность данного белкового источника для кормовых применений в рыбоводческом хозяйстве.

Таблица 1 Профиль незаменимых аминокислот в белковом концентрате ряски
Незаменимая аминокислота	Белок (г/100 г)
Лизин	5,9
Лейцин	9,7
Изолейцин	5,1
Метионин	2,4
Фенилаланин	6,3
Треонин	4,4
Триптофан	2,0
Валин	6,3
Гистидин	2,7
Аргинин	6,8

Как показано на Фиг.1A, водные организмы, например, сельскохозяйственные микрокультуры, такие как ряска, можно выращивать в системе выращивания. Система выращивания может включать один или более биореакторов. Биореактор(ы) может быть крупномасштабным, среднемасштабным или мелкомасштабным, или комбинацией перечисленного. Масштаб биореактора(ов) может быть выбран на основе факторов, включающих, например, пространство, доступное для создания системы выращивания и/или перерабатывающих объектов, источник водоснабжения (или других питательных сред для сельскохозяйственных микрокультур) и т.п. Биореактор(ы) может быть открытым биореактором, закрытым биореактором или полуоткрытым биореактором, или комбинацией перечисленного. Система выращивания может включать в себя систему мониторинга. Биореактор(ы) может включать встроенную систему мониторинга. Система мониторинга может регулировать рабочие условия, включающие, например, скорость подачи питательных веществ и/или CO₂ в биореактор(ы), освещенность, время и/или частоту сбора урожая, или подобное, или комбинацию перечисленного. Такое регулирование может осуществляться в режиме реального времени или периодически. Такое регулирование может оптимизировать скорости роста и/или урожайность водных организмов. Просто в качестве примера, сельскохозяйственную микрокультуру выращивают в крупномасштабных открытых биореакторах, оборудованных встроенными системами мониторинга, которые обеспечивают оптимальную освещенность и смесь питательных веществ для оптимизированных темпов роста.

После созревания водного организма его можно собирать из системы выращивания. В некоторых вариантах осуществления, как показано на Фиг.1A, водный организм, например, микрокультуру, можно собирать с помощью вакуума с поверхности биореакторов через стационарный сетчатый фильтр. В некоторых вариантах осуществления суспензия биомассы, включающая собранный водный организм с большой долей воды или любой другой среды для выращивания, может поступать на наклонный вибрационный сетчатый фильтр, где биомасса, включающая водный организм, может быть отделена от воды или среды для выращивания, благодаря тому, что вода или среда для выращивания могут проходить через сетчатый фильтр. По меньшей мере 40%, или по меньшей мере 50%, или по меньшей мере 60%, или по меньшей мере 70%, или по меньшей мере 80%, или по меньшей мере 90%, или по меньшей мере 95% воды или среды для выращивания, собранной с помощью вакуума, может быть возвращено в цикл для будущего применения. Просто в качестве примера, возвращенная в цикл вода или среда для выращивания могут поступать обратно в биореактор и использоваться повторно.

Собранная биомасса, включающая водные организмы, может быть переработана с получением двух компонентов: богатой углеводами твердой фазы и богатой белками жидкой фазы, также называемой соком. Процедура может быть выполнена с помощью шнекового пресса, ленточного пресса, ножевой мельницы, шаровой мельницы и т.п., или их комбинации. Просто в качестве примера, собранная биомасса может быть разрушена в ножевой мельнице. Используемое в настоящем описании "разрушение" биомассы охватывает механические или химические процедуры, которые нарушают организацию организма на уровне отдельных клеток или многоклеточных структур, что позволяет сделать углеводы, белки и питательные микроэлементы, присутствующие в биомассе организмов, более доступными для последующей переработки с получением очищенного белка, углеводсодержащих материалов или содержащих питательные микроэлементы жидкостей. Разрушение может включать, например, рубку, резку, раздавливание, прессование, разрывание, лизис под действием осмотического давления или химические обработки, которые расщепляют биологические структуры. Разрушенную биомассу можно прессовать в ленточном прессе с получением сока и первой твердой фазы; и первую твердую фазу можно прессовать в шнековом прессе с получением дополнительных количеств сока и влажного материала, называемого влажным "биосырьем". Влажное биосырье может включать богатую углеводами твердую фазу и может быть обработано дополнительно. Сок, получаемый в различных процедурах прессования, может быть объединен для последующей обработки.

"Биосырье" и "биосырье" используются попеременно. Влажное биосырье может быть обработано с учетом таких факторов, как, например, пригодность для последующих применений. Просто в качестве примера, биосырье может быть высушено для использования в качестве сырья для электростанций. В других вариантах осуществления биосырье может быть оптимизировано посредством гранулирования и т.п. для совместного сжигания с другим углеводородным топливом, таким как уголь. В других вариантах осуществления биосырье применяется в качестве исходного сырья для получения биотоплива. В других вариантах осуществления биосырье обрабатывают дополнительно с использованием физических или химических методов с целью дополнительной экстракции белковых компонентов. В других вариантах осуществления биосырье может быть обработано, например, посредством гранулирования, для нужд пользователей.

Как показано на Фиг.1A, в некоторых вариантах осуществления сок, включающий богатую белками жидкую фазу, обрабатывают для коагулирования и/или преципитации белка с получением твердой фазы с высоким содержанием белков, которую в некоторых вариантах осуществления дополнительно обрабатывают с получением белка более высокой чистоты. Твердая фаза с высоким содержанием белков подходит в качестве животного корма.

На Фиг.1B показана блок-схема примерного способа выращивания, сбора и обработки микрокультур. Такой примерный способ разработан для применения в качестве исходного материала больших объемов "микрокультур", например, ряски, и производства нескольких продуктов, включая белковый концентрат, сырье для получения топлива (также называемое "биосырьем") и богатый углеводами животный корм (называемый "мукой из ряски"). Количества, выходы и распределение конечных продуктов могут быть различными и определяются при выполнении определенных протоколов. На Фиг.1B это показано в базовой блок-схеме. Другие факторы, которые могут быть оптимизированы, включают идентификацию и применение, в качестве части процесса, типовых операций, которые можно масштабировать в зависимости от предполагаемого результата. Данный анализ включает, проводится ли процесс в периодическом или непрерывном режиме и может оказывать влияние на конечный продукт и/или полученные выходы.

Примерный способ включает в себя часть, проводимую вне помещения, и часть, проводимую в помещении. Примерный способ начинается с биореакторов, которые представляют собой производственные пруды, разработанные для обеспечения оптимальных условий роста для производства поверхностных микрокультур. Автоматизированная система контролирует уровни питательных веществ и регулирует заданный состав питательных веществ в прудах. Во время сбора автоматизированная уборочная система извлекает определенное количество микрокультуры с определенных территорий в прудах и подает биомассу через насосную систему в наклонный вибрационный сетчатый фильтр для отделения влажной биомассы от воды и остатков. Более чем 99% воды возвращается обратно в пруды через обратный трубопровод для обеспечения равномерного перемешивания в пруду. Влажную биомассу собирают и подают в центр переработки (находящийся в помещении перерабатывающий комплекс). При поступлении на перерабатывающий объект влажную биомассу разрушают (с помощью шаровой мельницы, молотковой мельницы или других подобных технологий) с высвобождением внутренней воды. Поток сока, получаемый в результате, богат белками и подвергается дальнейшей обработке с целью экстракции белка с получением белкового концентрата, подходящего в качестве компонента животного корма и потенциально пищевых продуктов для человека. Растворимый белок в соке коагулируют при использовании термоосадителя, осаждения кислотой или подобной технологии. Затем преципитат белка отделяют, используя высокоскоростную многодисковую центрифугу. Надосадочную жидкость возвращают обратно в пруды, тогда как влажный белковый концентрат сушат при использовании сушилки, выбранной специально для оптимизации конечного продукта (включая распылительную сушилку, барабанную сушилку и т.д.). Высушенный продукт затем упаковывают. Материал, оставшийся после экстракции сока, представляет богатую углеводами суспензию. Данную суспензию подвергают дополнительной обработке с получением одного из биосырья, используемого для сжигания, биосырья, используемого в качестве коксового сырья (для нефтеперерабатывающего завода) или кормовой муки из ряски, используемой в качестве корма для животных. Каждое применение имеет определенные (и различные) характеристики конечного продукта, которые определяют приемлемое качество. Они включают размер частиц, содержание влаги, зольность и т.д. Механизм сушки различен и подбирается для улучшения или оптимизации таких свойств в зависимости от конечного продукта. В некоторых случаях для уменьшения зольности может быть применена дополнительная обработка. Процедура для удаления золы (если используется) дополнительно описана ниже.

В некоторых вариантах осуществления, при выборе поверхностной микрокультуры, выбирают доминирующий местный вид с выбранными характеристиками состава и роста, исторически развившийся в местных природных условиях. Доминирующие местные виды могут конкурировать с другими видами в открытых прудах или биореакторах (и иногда даже в закрытых средах или биореакторах). Процедура отбора начинается с выбора нескольких видов из местных прудов и озер, и исследования их потенциалов роста и продукции (то есть, состава). Смесь доминирующих видов может изменяться в зависимости от сезона. Это позволяет идентифицировать потенциальные микрокультуры, которые растут в различные сезоны и в разных климатических условиях. Отбирают несколько местных видов. Требуемые колонии получают в результате селекции для применения в более масштабном производстве вне помещения.

В некоторых вариантах осуществления биореактор (например, пруд) представляет собой земляной бассейн с насыпями, сделанными из уплотненного грунта, извлеченного со дна биореактора. Несколько биореакторов расположены в линию и разработаны так, чтобы обеспечивать оптимальные условия для роста ряски (включая доступность питательных веществ, качество воды и т.д.). Биореактор имеет такие размеры, которые подбирают с целью оптимизации капитальных затрат и эксплуатационных расходов с получением максимального объема собираемого материала. Площадь поверхности должна вмещать обычные атмосферные осадки на определенной площади. Избыток воды отводят в емкость для сбора ливневых вод (например, бассейн для сбора ливневых вод).

В некоторых вариантах осуществления микрокультура быстро растет и формирует плавающий ковер на водной поверхности биореактора (например, пруда). Для поддержания в биореакторе постоянных уровней питательных веществ и нужной температуры, различные методики рециркуляции (двигательные установки, лопастные колеса и т.д.) используются и регулируются для создания улучшенных условий роста для ковра. Во время рециркуляции качество воды можно проверять и, если необходимо, добавлять требуемые питательные вещества, которые включают сбалансированный состав всех питательных макро- и микроэлементов, нужных микрокультуре, для поддержания состава питательных веществ на заданном уровне.

В некоторых вариантах осуществления среда для выращивания включает воду. Вода включает сбалансированный состав питательных веществ для микрокультуры. В других вариантах осуществления одно или более питательных веществ, требуемых для микрокультуры, добавляют в среду для выращивания. Просто в качестве примера, среда для выращивания включает артезианскую воду, которая обладает приемлемым качеством, а также нужное количество сбалансированных питательных веществ.

В некоторых вариантах осуществления биореакторы (то есть, пруды) меньшего размера имеют такие размеры и конструкцию, чтобы надлежащим образом исполнять функцию "подпитывающих" биореакторов для большего биореактора. Меньшие биореакторы сначала засевают и выращивают до высокой плотности, после чего их можно оптимально использовать для засевания большего биореактора таким способом, который обеспечивает более быстрый рост.

В некоторых вариантах осуществления среду для выращивания (например, воду) добавляют в биореактор (например, пруд) и поддерживают на некотором заданном уровне. Для оптимальной продуктивности микрокультуры (или биомассы) воду проверяют, чтобы поддерживать питательные вещества и составы в пределах стандартных уровней. Датчики устанавливают в биосенсор, чтобы контролировать и регистрировать уровни питательных веществ и составов, включая, например, аммиак, pH, окислительно-восстановительный потенциал (ORP) и температуру, и т.п., или их комбинацию. Сенсор аммиака используют в качестве обратной связи для контроля уровней азота в биореакторе через систему подачи питательных веществ из резервуара. В биореакторе установлен датчик уровня жидкости, гарантирующий, что уровень воды не упадет ниже требуемой глубины.

В некоторых вариантах осуществления биореактор оборудован одним или более датчиками для контроля и управления различными аспектами, включая качество воды, питательные вещества, условия окружающей среды и т.п., или их комбинацию. Такие параметры отслеживаются и регулируются посредством специализированных систем управления, включающих системы управления данными и ПЛК.

Для оптимальной продуктивности микрокультуры (или биомассы) толщину слоя микрокультуры проверяют и поддерживают на необходимом значении. Сбор культуры может осуществляться с помощью нескольких физических механизмов и в различное время в течение года (в зависимости от условий окружающей среды и соответствующего роста определенных видов).

В некоторых вариантах осуществления, при соблюдении требуемых условий сбора, слой микрокультуры пропускают над устройством для сбора и откачивают через вибрационное сито, где микрокультуру отделяют и собирают в бункер для дальнейшей переработки. Жидкую фазу собирают и возвращают обратно в пруд.

Процедурой сбора управляют с помощью программируемого логического контроллера (ПЛК) и человеко-машинного интерфейса (ЧМИ).

Дополнительное обсуждение касательно выбора вида микрокультуры, а также ее выращивания и сбора можно найти, например, в опубликованной заявке на патент США 20080096267, поданной 15 марта 2007 года и опубликованной заявке PCT WO 2007109066, поданной 15 марта 2007 года, озаглавленных "SYSTEMS AND METHODS FOR LARGE-SCALE PRODUCTION AND HARVESTING OF OIL-RICH ALGAE"; опубликованной заявке на патент США 20100151558, поданной 12 марта 2009 года и опубликованной заявке PCT WO 2008033573, поданной 13 сентября 2007 года, озаглавленных "TUBULAR MICROBIAL GROWTH SYSTEM"; предварительной заявке на патент США 61/171036, поданной 20 апреля 2009 года и опубликованной заявке PCT WO 2010123943, поданной 20 апреля 2010 года, озаглавленных "CULTIVATION, HARVESTING AND PROCESSING OF FLOATING AQUATIC SPECIES WITH HIGH GROWTH RATES"; и предварительной заявке на патент США 61/186349, поданной 11 июня 2009 года, опубликованной заявке PCT WO 2010144877, поданной 11 июня 2010 года, озаглавленных "VEGETATION INDICES FOR MEASURING MULTILAYER MICROCROP DENSITY AND GROWTH". Все предшествующие заявки на патент настоящим включены путем отсылки.

Способ и система получения множества продуктов при промышленном производстве биомассы, описанные в настоящей заявке, могут быть приспособлены для получения продукта с требуемыми характеристиками с определенным видом/смесью видов микрокультуры, используемой в качестве сырья. С целью иллюстрации, ряска (растущая во Флориде) указывается с данного момента. В некоторой части заявки ряска также указана как Ряска. Продукты, описываемые ниже, включают белковый концентрат (подходящий, например, в качестве корма для животных) и богатый углеводами поток, который может быть переработан в "биосырье" (подходящее, например, в качестве сырья для производства топлива) или кормовую добавку, которая указывается как "мука из ряски". Это предназначено исключительно в качестве примера, и не должно ограничить объем изобретения. Средний специалист в данной области техники поймет, что способ и/или система, описанные в настоящей заявке, подходят для переработки других микрокультур или организмов. Просто в качестве примера, способ и/или система переработки подходят для переработки морских водорослей, ряски, вебстерии погруженной, азоллы, сальвинии, водного салата и т.п., или определенного вида/смеси видов микрокультуры, сырьевой материал которой доступен в промышленном объеме.

Некоторые преимущества способа и системы получения множества продуктов из промышленного производства биомассы, описанной в настоящей заявке, включают, по меньшей мере, следующее. Способ и система могут обеспечивать эффективное получение коммерчески ценных продуктов (например, сухого белкового концентрата, сухого биосырья, пригодного для производства топлива, корма для животных или рыб и т.д.) из дешевого исходного сырья. Способ и система могут быть экологичными. Исходное сырье может включать вид или смесь видов, которые могут быть местными и/или быстрорастущими. Кроме того, многие отходы процесса (например, воду, жидкую фазу, получаемую в процессе, и т.п.) можно возвращать в процесс с или без обработки. Просто в качестве примера, когда биомассу, включающую водный организм, собирают для обработки, значительное количество воды (или любой другой среды для выращивания) может быть удалено из биомассы и может использоваться повторно, например, в качестве среды для выращивания, с или без обработки. Способ и система подходят для эксплуатации в промышленном масштабе.

Используемый в настоящей заявке "промышленный масштаб" указывает, что способ и система коммерчески применимы или пригодны для обработки большого количества исходного сырья. Просто в качестве примера, способ и система, описанные в настоящей заявке, позволяют обрабатывать по меньшей мере 100 кг, или по меньшей мере 500 кг, или по меньшей мере 1000 кг, или по меньшей мере 1500 кг, или по меньшей мере 2000 кг, или по меньшей мере 2500 кг, или по меньшей мере 3000 кг, или больше, исходного сырья в день, и могут осуществляться в непрерывном или периодическом режиме.

Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают способ получения множества продуктов из биомассы водного организма. Способ может включать: получение биомассы; разрушение биомассы с получением разрушенной биомассы; отделение разрушенной биомассы с получением сока и первой твердой фазы; формирование влажного белкового концентрата с использованием сока; сушку влажного белкового концентрата с получением сухого белкового концентрата; производство влажного биосырья с использованием первой твердой фазы; сушку влажного биосырья с получением по меньшей мере одного продукта, выбранного из сухого биосырья и богатой углеводами кормовой муки; где множество продуктов может включать продукты, выбранные из сухого белкового концентрата, сухого биосырья и богатой углеводами кормовой муки, и где по меньшей мере 50% белка во множестве продуктов присутствует на сухом белковом концентрате.

Исходное сырье может быть собрано из системы выращивания, как описано выше. Исходное сырье может включать биомассу и воду или среду для выращивания из системы выращивания. Биомасса может включать по меньшей мере одно из следующих свойств: быстрый рост, низкие затраты при культивировании, сборе и переработке, высокое содержание белков, экологичность или подобное. В некоторых вариантах осуществления биомасса может включать ряску, морские водоросли, вебстерию погруженную, азоллу, сальвинию, водный салат и т.п., или их комбинацию.

Исходное сырье можно транспортировать с использованием, например, наклонного вибрационного сита, из биореактора на станцию обезвоживания. Станция обезвоживания может быть расположена в главном перерабатывающем корпусе или объекте, или вблизи биореактора непосредственно, в зависимости от нужд потребителя/местных условий или размера оборудования. Вода может течь через сито, тогда как влажная биомасса может поступать в нижнюю часть сита. Отделение воды от влажной биомассы может быть усилено, например, с помощью низкоамплитудной вибрации. Вода может откачиваться обратно в биореактор. Необязательно, до откачивания воды обратно в биореактор, уровень или состав питательных веществ в нем может быть измерен и/или изменен, при необходимости. Сито может помещать влажную биомассу в систему сбора, в которой влажная биомасса затем передается и поступает на типовую операцию измельчения. Фаза обезвоживания может включать несколько проходов и/или типов методов обезвоживания помимо наклонного вибрационного сита.

В некоторых вариантах осуществления "обезвоживание" может относиться к процедуре удаления воды из исходного сырья. В некоторых вариантах осуществления "обезвоживание" может относиться к процедуре удаления сока (например, богатого белками сока) из твердой фазы.

В некоторых вариантах осуществления разрушение осуществляется механическим способом (также называемым измельчение), например, путем промалывания, измельчения или нарезки биомассы с получением разрушенной биомассы. Таким образом, промалывание может по существу разрывать, измельчать и нарезать биомассу и листецы биомассы с разрушением клеточных стенок и высвобождением воды, белка и других компонентов, которые становятся доступными. Взаимозаменяемые типовые операции включают шаровую мельницу, коллоидную мельницу, ножевую мельницу, молотковую мельницу, дробилку, пюре-машину, фильтр-пресс и т.п., или их комбинацию.

Шаровая мельница может функционировать при наличии горизонтального или вертикального цилиндра, вращаемого по своей оси, с абразивными материалами внутри. Просто в качестве примера, скорость вращения составляет 1 Гц, 10 Гц, или 20 Гц, или 30 Гц, или 40 Гц, или 50 Гц, или 60 Гц, или 70 Гц, или 80 Гц, или 90 Гц, или 100 Гц, или выше 100 Гц, или от 1 Гц до 10 Гц, или от 10 Гц до 30 Гц, или от 30 Гц до 50 Гц, или от 50 Гц до 70 Гц, от 70 Гц до 90 Гц, от 90 Гц до 120 Гц. Типичные абразивные материалы могут включать шары, которые состоят из керамики, нержавеющей стали, стекла и т.п., или их комбинации. Абразивные материалы могут вращаться при круговом движении шаровой мельницы. При подъеме абразивных материалов по внутренней стенке, они затем могут падать обратно вниз, разбивая ряску. Постоянное движение шаров, двигающихся друг против друга, может также обеспечивать эффект размола, который помогает измельчать ряску.

Коллоидная мельница может функционировать, вводя ряску во вращающиеся ряды канавок, которые обеспечивают высокую интенсивность растирания и сдвига. Такие силы могут приводить к разрыву ряски.

В ножевой мельнице может использоваться вращающийся вал, на котором установлены лезвия. Ротор может вращаться на высокой скорости, при этом материал подается через небольшой загрузочный бункер, расположенный внутри. Материал может нарезаться и удаляться через сетчатый фильтр в нижней части мельницы. Данная установка может по существу разрывать листецы ряски, обнажая внутреннюю структуру клетки, что позволяет удалять больше воды и белка.

Молотковая мельница может работать аналогично ножевой мельнице, но вместо лезвий могут использоваться большие тупые лопасти. Лопасти могут прижимать ряску к рифленому экрану, создавая высокое напряжение и сдвиг, которые могут приводить к разрыву структуры растения. Как только структура достаточно разрушается, часть или по существу все внутренние компоненты могут становиться доступными для экстракции.

Примеры устройств для измельчения или разрушения влажной биомассы, например ряски, описаны исключительно в целях иллюстрации, и не предназначены для ограничения объема изобретения. Средний специалист в данной области техники, при прочтении описания, сумеет понять, что другие устройства могут применяться для выполнения функции измельчения или разрушения.

В некоторых вариантах осуществления биомасса поступает на процедуру разрушения (или измельчения) с постоянной скоростью, тогда как в других вариантах осуществления она поступает с переменной скоростью. В некоторых вариантах осуществления биомасса поступает на процедуру разрушения (или измельчения) непрерывно, тогда как в других вариантах осуществления она поступает периодически. Скорость и/или способ подачи могут быть определены с учетом факторов, включающих заданную скорость производства, устройство(а), используемое в процессе, свойства исходного сырья и т.п., или комбинацию перечисленного. В некоторых вариантах осуществления скорость подачи составляет по меньшей мере 10 кг/час, или по меньшей мере 50 кг/час, или по меньшей мере 100 кг/час, или по меньшей мере 200 кг/час, или по меньшей мере 300 кг/час, или по меньшей мере 400 кг/час, или по меньшей мере 500 кг/час, или по меньшей мере 600 кг/час, или по меньшей мере 700 кг/час, или по меньшей мере 800 кг/час, или по меньшей мере 900 кг/час, или по меньшей мере 1000 кг/часов, или выше 1000 кг/час. В некоторых вариантах осуществления скорость подачи составляет от 10 кг/час до 200 кг/час, или от 200 кг/час до 400 кг/час, или от 400 кг/час до 600 кг/час, или от 600 кг/час до 800 кг/час, или от 800 кг/час до 1000 кг/час, или выше 1000 кг/час.

В некоторых вариантах осуществления для разрушения влажной биомассы используются химические методы. В конкретных вариантах осуществления разрушение проводят, изменяя значение pH влажной биомассы. Значение pH может быть повышено до более чем 7,0, или выше 7,5, или выше 8,0, или выше 8,5, или выше 9,0, или выше 9,5, или выше 10,0. Значение pH влажной биомассы может поддерживаться в пределах от 7,0 до 7,5, или от 7,5 до 8,0, или от 8,0 до 8,5, или от 8,5 до 9,0, или от 9,0 до 9,5, или от 9,5 до 10,0. Значение pH влажной биомассы может поддерживаться в пределах от 7,0 до 14,0, или от 7,0 до 13,0, или от 7,0 до 12,0, или от 7,0 до 11,0, или от 7,0 до 10,0, или от 7,0 до 10,5, или от 7,0 до 10,0, или от 7,0 до 9,5, или от 7,0 до 9,0, или от 7,0 до 8,5, или от 7,0 до 8,0, или от 7,0 до 7,5. Значение pH может быть понижено до pH ниже 7,0, или ниже 6,5, или ниже 6,0, или ниже 5,5, или ниже 5,0, или ниже 4,5, или ниже 4,0, или ниже 3,5, или ниже 3,0. Значение pH влажной биомассы может быть поддерживаться в пределах от 3,0 до 3,5, или от 3,5 до 4,0, или от 4,0 до 4,5, или от 4,5 до 5,0, или от 5,0 до 5,5, или от 5,5 до 6,0, или от 6,0 до 6,5, или от 6,5 до 7,0. Значение pH влажной биомассы может поддерживаться в пределах от 3,0 до 7,0, или от 3,5 до 7,0, или от 4,0 до 7,0, или от 4,5 до 7,0, или от 5,0 до 7,0, или от 5,5 до 7,0, или от 6,0 до 7,0, или от 6,5 до 7,0. В некоторых вариантах осуществления исходное сырье, включающее разрушенную биомассу и воду или среду для выращивания после процедуры разрушения, поступает непосредственно на следующую процедуру для выделения белка; в других вариантах осуществления исходное сырье нейтрализуют до подачи на следующую процедуру для выделения белка и/или другого продукта(ов).

В других вариантах осуществления разрушение проводят, используя комбинацию механических и химических методов.

В некоторых вариантах осуществления разрушение производят при комнатной температуре или при атмосферном давлении. В других вариантах осуществления разрушение производят при повышенной температуре или давлении.

В некоторых вариантах осуществления биомасса ряски проходит процедуру санитарной обработки (например, мытья) до или после процедуры разрушения, с целью удаления токсинов, находящихся на поверхности или включенных в ряску во время роста организмов. Это может быть выполнено посредством контакта биомассы ряски с раствором или растворителем, либо путем погружения в жидкость, распыления, либо с помощью других методов, известных из уровня техники. Раствор или растворитель могут быть водным раствором или растворителем. Раствор или растворитель могут иметь повышенную температуру. Раствор или растворитель могут распыляться под высоким давлением. В варианте осуществления в качестве раствора или растворителя используется вода. Возможны несколько этапов промывки. В некоторых вариантах осуществления биомасса ряски сначала подвергается контакту с раствором или растворителем, содержащим один или более компонентов, обычно используемых для мытья сельскохозяйственных культур, таких как жирные кислоты, спирты или хлор. После обработки в таком растворе или растворителе биомассу затем снова промывают водой. Такой раствор или растворитель могут действовать как дезинфицирующее средство и могут значительно уменьшать количество микроорганизмов, таких как бактерии, вирусы и плесневые грибы. Уровень снижения таких микроорганизмов зависит от некоторых факторов, включающих, например, концентрацию окислителей, продолжительность контакта и т.п., или их комбинацию.

Просто в качестве примера, после обезвоживания влажная биомасса, включающая ряску, проходит санитарную обработку. В блоке санитарной обработки отделяются макроскопические остатки и более крупные природные организмы, такие как растения и животные (если возможно или необходимо). Затем ряску промывают водой с добавкой окисляющего раствора или растворителя. Такой раствор или растворитель могут действовать в качестве дезинфицирующего средства и могут значительно уменьшать количество микроорганизмов, таких как бактерии, вирусы и плесневые грибы. Уровень снижения количества таких микроорганизмов зависит от факторов, включающих, например, концентрацию окислителей, продолжительность контакта с ряской и т.п., или их комбинации.

В некоторых вариантах осуществления измельченную или разрушенную ряску разделяют на первую твердую фазу и сок. В некоторых вариантах осуществления неразрушенную ряску (например, ряску, полученную в результате обезвоживания без процедуры измельчения или разрушения) обрабатывают для отделения первой твердой фазы и сока. В некоторых вариантах осуществления смесь измельченной или разрушенной ряски и неразрушенной ряски обрабатывают для отделения первой твердой фазы и сока. Задача состоит в том, чтобы обеспечить эффективный способ переработки больших вводимых объемов с одновременным осуществлением разделения, где максимальное количество растворимого белка может продолжать поступать с потоком сока ряски. Взаимозаменяемые типовые операции включают декантерную центрифугу, ленточный пресс, центробежный фильтр-пресс, роторный пресс, шнековый пресс, фильтр-пресс, финишный пресс и т.п., или их комбинацию.

Декантерная центрифуга может производить операцию откачивания смеси, включающей твердую фазу и сок, во вращающийся цилиндр. Когда центробежная сила прижимает твердый материал к внешней стенке, внутренний вращаемый шнек может перемещать твердый материал на стенке в направлении выпускного отверстия на одном конце. Концевая часть для выпуска твердого материала может иметь уменьшающийся радиус вдоль шнека, соответствующий уменьшающемуся размеру. По мере продвижения твердого материала по наклону, образованному уменьшающимся радиусом, твердый материал может поступать с глубины отстойника в ротор центрифуги, обеспечивая дополнительное обезвоживание. Обезвоженная твердая фаза затем может непрерывно выгружаться. Сок может выталкиваться на другой конец декантера под действием центробежной силы, и во время его перехода на другую сторону твердая фаза может удаляться под действием центробежной силы.

В ленточном прессе может использоваться механическое сжатие, при этом измельченная или разрушенная ряска помещается между двумя тугими ремнями с мелкими отверстиями микронного размера. Затем ремни могут проходить через ряд роликов, которые отжимают сок через отверстия в ремне. Спрессованный твердый материал может затем быть извлечен, когда эти два ремня разъединяются в конце типовой операции. Сок может стекать в емкости в нижней части установки, где при использовании силы тяжести он может выходить через обычное отверстие и отправляться ниже для следующей обработки.

В шнековом прессе может использоваться механическое сжатие для отжима внутреннего сока из разрушенных листецов биомассы. Шнековый пресс может производить операцию подачи материала в устройство, которое напоминает винтовой шнек. Вращающийся вал на шнековом прессе может подавать материал в оборудование, где по мере продвижения материала витки или интервал между нитками шнека уменьшаются или вал становится более широким. По мере уменьшения интервала витков общий объем между нитками уменьшается, создавая эффект сжатия. Ряска может сжиматься между такими витками, и сок может удаляться. Вращающийся вал может быть окружен сетчатым фильтром малого микронного размера, который может удерживать влажное биосырье в шнеке, но позволять соку выходить. Удаление сока может уменьшать общее содержание влаги во влажном биосырье.

Фильтр пресс может работать с использованием поршневого насоса и откачивать измельченную или разрушенную ряску в ряд фильтровальных камер. Фильтровальные камеры могут иметь мелкие отверстия микронного размера, через которые может выходить сок и вода под давлением поршневого насоса. При достаточном накоплении твердого материала в фильтре, и когда сок уже невозможно дальше извлекать, "отжим" можно производить путем подачи воды или воздуха в эластичные камеры между фильтровальными камерами, оказывая дополнительное давление на отжатый осадок. При раздувании эластичных камер на фильтровальные камеры может оказываться дополнительное давление по мере сжатия стенок внутрь. Может высвобождаться дополнительная жидкость (например, сок). Как только удалено достаточное количество сока, камеры фильтр-пресса могут быть открыты и твердый отжатый осадок может быть выгружен, затем твердый материал поступает ниже для дальнейшей переработки, например, переработки в биосырье и/или переработки в муку из ряски.

Финишный пресс может работать аналогично шнековому прессу, но вместо шнека с резьбой в нем установлен вращающийся вал с лопастями, которые могут толкать материал вдоль сита. Оставшаяся твердая фаза материала может затем извлекаться из финишного пресса.

В некоторых вариантах осуществления процедуру разделения выполняют с постоянной скоростью или с переменной скоростью. Процедуру разделения выполняют непрерывно или периодически.

В некоторых вариантах осуществления процедуру разделения выполняют при комнатной температуре или при атмосферном давлении. В других вариантах осуществления процедуру разделения выполняют при повышенных температурах или атмосферных давлениях.

В некоторых вариантах осуществления процедура разделения включает одностадийное разделение, и влажное биосырье включает первую твердую фазу. В других вариантах осуществления процедура разделения включает двухстадийное разделение, или разделение проводят в три или более стадий, при этом первую твердую фазу обрабатывают дополнительно, чтобы извлечь из нее больше сока, и твердая фаза, полученная в одной стадии, может поступать на следующую стадию разделения. Несколько стадий разделения можно выполнять при использовании одного и того же устройства для разделения. По меньшей мере одна стадия может быть выполнена с использованием устройства для разделения, отличающегося от устройства, используемого в другой стадии или стадиях. Дополнительное удаление сока из первой твердой фазы обладает одним или более преимуществами, включая снижение общего влагосодержания влажного биосырья, более низкие эксплуатационные расходы и капитальные затраты на сушилку для биосырья, повышенную эффективность выделения сока из биомассы; повышенную эффективность выделения белка из биомассы и т.п.

Просто в качестве примера, биомассу отжимают в ленточном прессе с получением сока и первой твердой фазы; и первую твердую фазу отжимают в шнековом прессе с получением дополнительного количества сока и влажного биосырья. В некоторых вариантах осуществления ленточный пресс является первичной стадией прессования (или первичной стадией отделения сока) биомассы. Биомасса, разрушенная (или измельченная) или неразрушенная, или их комбинация, подается из бункера между двумя перфорированными ленточными фильтрами. Такие ремни, удерживающие биомассу между собой, проходят через ряд роликов. По мере прохода ремней через ролики, внутренний сок удаляется из биомассы с получением сока и первой твердой фазы. Извлеченный сок включает воду, а также водорастворимые соединения, такие как растворимый белок и минералы. При проходе через пресс первая твердая фаза удаляется, например, путем соскабливания. В некоторых вариантах осуществления первая твердая фаза поступает на дополнительную стадию прессования. В некоторых вариантах осуществления в дополнительной стадии прессования используется шнековый пресс. В шнековом прессе используют механическое сжатие шнека для отжима оставшегося внутреннего сока из первой твердой фазы с получением сока и влажного биосырья. В некоторых вариантах осуществления сок, полученный на данной стадии, объединяют с соком, полученным в первичной стадии прессования и/или в любой другой стадии(ях), для дальнейшей обработки. После прохождения через шнековый пресс, отжатый твердый материал, то есть, влажное биосырье, собирают, например, в большие передвижные бункеры, для последующей обработки, например, сушки.

В качестве другого примера, биомассу, разрушенную (или измельченную) или неразрушенную, или их комбинацию, подают в декантерную центрифугу для первичного разделения, с целью получения сока и первой твердой фазы. Первая твердая фаза поступает на одну или более стадий механического прессования для дополнительного отделения сока из первой твердой фазы. Сок, полученный в центрифуге и в одной или более стадиях механического прессования, объединяют для последующей обработки. Если используют одну стадию механического прессования, при механическом прессовании получают влажное биосырье. Если используют больше одной стадии механического прессования, твердая фаза, полученная в одной стадии прессования, может поступать на следующую стадию прессования, и в последней стадии прессования получают влажное биосырье. Одна или более стадий механического прессования могут быть выполнены с использованием устройства прессования, включающего ленточный пресс, шнековый пресс, фильтр-пресс и т.п., или их комбинацию.

Примеры устройств для разделения сока и твердой фазы биомассы, например ряски, описаны исключительно в целях иллюстрации, и не должны ограничивать объем изобретения. Средний специалист в данной области техники при прочтении описания сумеет понять, что для выполнения такой функции могут использоваться другие устройства.

В некоторых вариантах осуществления сок, полученный в процедуре разделения, фильтруют с получением фильтрованного сока и второй твердой фазы. Несколько различных взаимозаменяемых типовых операций могут использоваться для фильтрования крупной твердой фракции из сока. Такие типовые операции включают использование, например, вибрационного сепаратора кругового действия, вибросита линейного/наклонного движения, декантерной центрифуги, фильтр-пресса и т.п., или их комбинации.

Вибрационный сепаратор кругового действия может функционировать и удалять избыточный твердый материал при подаче потока жидкости (например, сока) на вибрирующую круглую поверхность. Поверхность сепаратора может содержать сетчатый фильтр, через который может проходить жидкость, а твердый материал может оставаться на фильтре. Круговое движение вибрации обеспечивает проталкивание твердой фазы к внешней стенке кругового сита, при постоянной вибрации и удалении жидкости. Твердая фаза затем может удаляться через боковое отверстие, где она может возвращаться в процесс или перерабатываться с влажным биосырьем. Жидкость, которая проходит через первое сито, может подвергаться второму (или третьему) просеиванию на расположенном ниже сите с отверстиями меньшего размера. В конце процесса жидкость (например, фильтрованный сок) собирается в твердой емкости в нижней части установки и удаляется, где она может подаваться ниже для последующей обработки.

Вибрационное сито линейного (или наклонного) движения может функционировать аналогично вибрационным сепараторам кругового действия, но вместо проталкивания материала к внешней стене круга твердая фаза может непрерывно вибрировать по траектории хода линейного вибросита, пока не выгружается на другом конце. Жидкость может проходить через фильтрующие сетки так же, как и в случае вибрационных сепараторов кругового действия, с формированием фильтрованного сока, и подаваться ниже для дальнейшей обработки.

Может использоваться декантерная центрифуга. Жидкость с твердой фазой может подаваться в цилиндрический элемент, который вращается, создавая центробежную силу. Твердая фаза может прижиматься к внешней стенке, где вращающийся шнек передает твердую фазу к выпускному отверстию. Сок может выходить на другом конце, где центробежная сила продолжает отделять твердую фазу от жидкости с формированием фильтрованного сока.

Фильтр-пресс, описанный где-либо в настоящем описании, также может использоваться для удаления твердого материала из жидкости (например, сока), с формированием фильтрованного сока.

Просто в качестве примера, фильтрование может быть выполнено с использованием фильтра. В некоторых вариантах осуществления используется вибрирующий сетчатый фильтр с отверстиями 106 микрометров. Фильтр с размером отверстий, отличным от 106 микрометров, или фильтры невибрационного типа также могут использоваться. Подходящие размеры отверстий для процедуры фильтрования включают размеры меньше 1000 микрометров, или меньше 800 микрометров, или меньше 600 микрометров, или меньше 500 микрометров, или меньше 400 микрометров, или меньше 300 микрометров, или меньше 200 микрометров, или меньше 180 микрометров, или меньше 150 микрометров, или меньше 120 микрометров, или меньше 100 микрометров, или меньше 90 микрометров, или меньше 80 микрометров, или меньше 70 микрометров, или меньше 60 микрометров, или меньше 50 микрометров, или меньше 40 микрометров, или меньше 30 микрометров, или меньше 20 микрометров.

В некоторых вариантах осуществления фильтрование проводят при комнатной температуре или при атмосферном давлении. В других вариантах осуществления фильтрование проводят при повышенных или пониженных температурах или давлениях, или в вакууме.

В некоторых вариантах осуществления вторая твердая фаза поступает на процедуру разделения. В других вариантах осуществления вторую твердую фазу объединяют с влажным биосырьем, полученным в процедуре разделения, для дальнейшей обработки. В конкретных вариантах осуществления влагосодержание во влажном биосырье составляет меньше чем 90%, или меньше чем 80%, или меньше чем 70%, или меньше чем 60%, или меньше чем 50%, или меньше чем 40% по весу.

В некоторых вариантах осуществления фильтрованный сок осветляют с получением осветленного сока и третьей твердой фазы. Данная процедура осветления может быть конечным отделением более мелких частиц в фильтрованном соке, которые не были удалены в процедуре фильтрования перед очисткой белка. Указанная процедура также может называться доочисткой. Данная процедура может быть необязательной, в зависимости от определенных назначений целевого продукта. Такой остаточный твердый материал может иметь очень малый размер частиц. Фильтрованный сок может быть осветлен с использованием, например, высокоскоростной дисковой центрифуги, микрофильтрации, ультрафильтрации и т.п., или их комбинации. При использовании для осветления фильтрованного сока центрифуги, осветленный сок, полученный в процедуре осветления, также может называться как фильтрованный центрифугированием сок.

Может использоваться высокоскоростная дисковая центрифуга. Фильтрованный сок может подаваться в центрифугу, где центробежная сила может выталкивать фильтрованный сок за пределы наклонных дисков по ходу движения. Твердая фаза может выталкиваться вниз по наклону дисков, а сок выталкивается вверх по дискам к выпускному отверстию. Твердая фаза может выгружаться непрерывно или периодически. Выходящая твердая фаза формирует третью твердую фазу, а выходящий сок формирует осветленный сок.

В микрофильтрации и ультрафильтрации может использоваться пористая мембрана для отделения нежелательных частиц в зависимости от размера частиц. Размер и тип фильтрующей среды может различаться для селективного выделения различных компонентов из фильтрованного сока.

Процедура осветления может обеспечивать удаление большей части углеводов, а также волокон в третью твердую фазу. В некоторых вариантах осуществления третья твердая фаза поступает в устройство разделения, например, декантер, ленточный пресс, шнековый пресс и т.п., для дополнительного выделения белка в третьей твердой фазе, уменьшая, таким образом, потери белка. В других вариантах осуществления третья твердая фаза может быть объединена с влажным биосырьем для дальнейшей обработки.

В некоторых вариантах осуществления осветленный сок подается в емкость для хранения, например, охлаждаемую емкость для хранения, до последующей обработки. Охлаждаемая емкость для хранения поддерживается при температуре ниже комнатной температуры. В конкретных вариантах осуществления охлаждаемая емкость для хранения поддерживается при температуре ниже 50°C, или ниже 40°C, или ниже 30°C, или ниже 25°C, или ниже 20°C, или ниже 15°C, или ниже 10°C, или ниже 5°C, или ниже 2°C. Хранение осветленного сока при низкой температуре до последующей обработки может уменьшать протеолитическую активность и, таким образом, может повышать эффективность выделения белка при последующей обработке, описанной ниже. Сок, полученный в процедуре осветления, может называться "осветленным соком" или "доочищенным соком". Например, сок, полученный в процедуре осветления, называется "доочищенным соком" перед тем, как он поступит в емкость для хранения (например, емкость для сока), и называется "осветленным соком" после того, как он выходит из емкости для хранения (например, емкости для сока). См., например, Фиг.37. В других вариантах осуществления осветленный сок поступает непосредственно на последующую обработку без хранения в емкости для хранения.

Белоксодержащая жидкость может быть обработана с целью коагуляции белка из нее с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат. Данная процедура также может быть указана как осаждение белка. Осаждение белка может быть выполнено с использованием термической обработки, обработки кислотой или других различных методов. Белоксодержащая жидкость может включать осветленный (или доочищенный) сок, фильтрованный сок (если процедуру осветления не проводили) и т.п. В некоторой части заявки белоксодержащая жидкость относится к осветленному соку.

В некоторых вариантах осуществления белок в осветленном соке коагулируют с помощью обработки кислотой (также называемой осаждением кислотой), с понижением, таким образом, уровня pH осветленного сока. Значение pH может быть понижено до pH ниже 7,0, или ниже 6,5, или ниже 6,0, или ниже 5,5, или ниже 5,0, или ниже 4,5. Понижение pH осветленного сока может вызвать коагуляцию некоторых белков и их осаждение из осветленного сока с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат.

Значение pH осветленного сока может быть понижено с использованием, например, хлороводородной кислоты, серной кислоты и т.п., или их комбинации. Кислота может быть добавлена в такой форме, в которой она используется в процедуре. В альтернативе кислота может быть получена in situ. В примерах осуществления, в которых используется хлороводородная кислота, кислота может быть получена в форме безводной хлороводородной кислоты, или может быть получена in situ, путем добавления серной кислоты и хлорида натрия к осветленному соку.

Температура осветленного сока с пониженным pH может поддерживаться при комнатной температуре, или ниже комнатной температуры. Просто в качестве примера, может поддерживаться температура ниже 30°C, или ниже 25°C, или ниже 20°C, или ниже 15°C, или ниже 10°C, или ниже 5°C, или ниже 0°C.

В других вариантах осуществления белок в осветленном соке может быть коагулирован при манипуляции температурой. В настоящем описании процедура будет указана как термокоагуляция или термопреципитация. В конкретных примерах осуществления осветленный сок может подаваться с заданным расходом в термоосадитель (наподобие теплообменника), который содержит ряд теплообменников. Теплообменники могут быть пластинчатыми теплообменниками или теплообменниками типа "труба в трубе". Нагрев можно обеспечивать с помощью теплоносителя, включающего, например, мазут, воду, пар и т.п., или их комбинацию. Теплоноситель и осветленный сок могут взаимодействовать в прямотоке или в противотоке. Используемый в настоящей заявке прямоток указывает, что температурный градиент потока теплоносителя ориентирован по существу в таком же направлении, как у потока осветленного сока в термоосадителе; а противоток указывает, что температурный градиент потока теплоносителя ориентирован по существу в противоположном направлении относительно потока осветленного сока в термоосадителе. В термоосадителе осветленный сок может быть нагрет до первой температуры от 40°C до 100°C, или от 50°C до 95°C, или от 60°C до 90°C, или от 70°C до 90°C, или от 80°C до 85°C. В термоосадителе осветленный сок может быть нагрет до первой температуры выше 40°C, или выше 50°C, или выше 60°C, или выше 70°C, или выше 80°C. Горячий осветленный сок затем может быть быстро охлажден до второй температуры ниже 100°C, или ниже 90°C, или ниже 80°C, или ниже 70°C, или ниже 60°C, или ниже 50°C, или ниже 40°C, или ниже 30°C. Охлаждение может быть выполнено меньше чем через 60 минут, или меньше чем через 50 минут, или меньше чем через 40 минут, или меньше чем через 30 минут, или меньше чем через 20 минут, или меньше чем через 15 минут, или меньше чем через 10 минут, или меньше чем через 5 минут, или меньше чем через 3 минуты, или меньше чем через 2 минуты, или меньше чем через 1 минуту. Такое нагревание и охлаждение могут вызвать коагуляцию белка и его осаждение из осветленного сока с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат. Следует понимать, что нагрев и/или охлаждение могут быть выполнены в приборе, отличающемся от описанного выше.

Используемый в настоящей заявке "бульон" относится к смеси, включающей влажный белковый концентрат, который получен при коагуляции белка, например, в результате обработки кислотой или термокоагуляции (или термопреципитации), и т.п., или их комбинации.

Белок в осветленном соке может быть коагулирован посредством комбинации изменения pH и изменения температуры. В конкретных примерах осуществления белок в осветленном соке может быть коагулирован посредством манипуляции температурой с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат. Бульон, до или после частичного удаления влажного белкового концентрата, может затем пройти вторичную коагуляцию белка при понижении pH бульона с целью осаждения, по меньшей мере, части белка, остающегося в бульоне.

В некоторых вариантах осуществления бульон, включающий влажный белковый концентрат, может быть дополнительно обработан для сбора влажного белкового концентрата. Оставшаяся жидкая фаза называется "отработанной жидкостью". Это может быть достигнуто, например, с помощью фильтрования, центрифугирования или подобного, или их комбинации. Просто в качестве примера, влажный белковый концентрат собирают у бульона с помощью фильтрования при использовании мембранного фильтра.

В других примерах осуществления применяется высокоскоростная многодисковая центрифуга. Влажный белковый концентрат может быть отделен от надосадочной жидкости (называемой "отработанной жидкостью"), с помощью центрифугирования. В центрифуге отработанная жидкость проталкивается в верхнюю часть центрифуги под действием центростремительной силы и может откачиваться, тогда как более плотный влажный белковый концентрат можно собирать в нижней части и периодически или непрерывно извлекать из центрифуги. Отработанная жидкость может проходить процедуру коагуляции и/или процедуру выделения белка, описанную выше, второй раз с целью дополнительного извлечения белковых компонентов. После выполнения указанных процедур отработанная жидкость может быть утилизирована или возвращена в систему выращивания.

Влажный белковый концентрат, выделенный из бульона, может быть промыт с использованием, например, воды, для удаления примесей. Указанная процедура промывки является необязательной. Просто в качестве примера, воду добавляют к влажному белковому концентрату и перемешивают в течение некоторого времени смешивания, достаточного для достижения требуемого смешивания. Количество и/или состояние (например, температура, pH, активное чистящее средство и т.п., или их комбинация) воды могут быть выбраны для оптимизации режима работы. Вода при необходимости также может включать активное чистящее средство. Промытый влажный белковый концентрат можно собирать у смеси концентрации влажного белка и промывочной воды при использовании, например, высокоскоростной дисковой центрифуги, отстойника (или осветлителя), декантерной центрифуги и т.п., или их комбинации.

Смесь влажного белкового концентрата и промывочной воды можно подвергать другому центрифугированию с использованием, например, высокоскоростной дисковой центрифуги, в которой удаляется промывочная жидкость (или супернатант) и извлекается промытый влажный белковый концентрат.

Отстойник или осветлитель могут функционировать при подаче смеси влажного белкового концентрата и промывочной воды в резервуар, где происходит агрегация коагулированных белков. Более тяжелые частицы, содержащие белок, отделяются от промывочной жидкости при осаждении под действием силы тяжести. Отстойник или осветлитель могут включать ряд пластин и/или тарелок, разработанных для улучшения разделения. Промывочная жидкость выпускается из положения на отстойнике, что может способствовать оптимизированному выделению белка (удалению из смеси).

Промытый влажный белковый концентрат затем может быть высушен с использованием сушилки для белка.

Влажный белковый концентрат, выделенный из бульона, или промытого влажного белкового концентрата, если используется процедура промывки, может быть охлажден для хранения с целью уменьшения разложения и сохранения высокого качества до последующей обработки, включающей, например, выпаривание, сушку и т.п., или их комбинацию. Просто в качестве примера, влажный белковый концентрат (или промытый влажный белковый концентрат) хранят в охлаждаемой емкости для хранения до последующей обработки. Охлаждаемая емкость для хранения может поддерживаться при температуре ниже комнатной температуры. В конкретных вариантах осуществления охлаждаемая емкость для хранения поддерживается при температуре ниже 50°C, или ниже 40°C, или ниже 30°C, или ниже 25°C, или ниже 20°C, или ниже 15°C, или ниже 10°C, или ниже 5°C, или ниже 0°C, или ниже -5°C, или ниже -10°C.

Влажный белковый концентрат (или промытый влажный белковый концентрат) может иметь высокое влагосодержание (или содержание воды) в зависимости от комбинации предыдущих типовых операций. Высокое влагосодержание (или содержание воды) может непосредственно влиять на издержки и эксплуатационные затраты процесса, включая, например, операцию сушки белка. Различное влагосодержание (или содержание воды) также может влиять на типы белковых сушилок, которые являются подходящими. Необязательно, может быть включена процедура выпаривания для снижения влагосодержания (или содержания воды) влажного белкового концентрата (или промытого влажного белкового концентрата) перед процедурой сушки. Выпаривание может быть выполнено, например, с помощью механических средств, тепловых (выпарных) средств и т.п., или их комбинации. Просто в качестве примера, выпаривание выполняют с использованием фильтр-пресса, выпарного аппарата или подобного, или их комбинации.

Выпарной аппарат может удалять влагу и/или летучие компоненты из материального потока (например, влажного белкового концентрата или промытого влажного белкового концентрата). Выпарной аппарат может быть выбран с учетом физических и морфологических свойств влажного белкового концентрата (или промытого влажного белкового концентрата). Примерные виды или типы выпарных аппаратов включают выпарной аппарат с поднимающейся пленкой, выпарной аппарат с падающей пленкой, выпарной аппарат с естественной циркуляцией (вертикальный или горизонтальный), пленочный выпарной аппарат с мешалкой, многокорпусный выпарной аппарат и т.п. Тепло может непосредственно подводиться к выпарному аппарату или косвенно, через нагревательную рубашку. Тепло может поступать из сырьевого источника (например, сжигание природного газа, пропана и т.д. или пара из испарителя), или от отработанного теплового потока (выхлопа сушилки). При удалении влаги из влажного белкового концентрата (или промытого влажного белкового концентрата), содержание влаги (или содержание воды) может быть снижено, с уменьшением, таким образом, общего количества воды, которое необходимо удалить при операции сушки белка.

В некоторых вариантах осуществления влажный белковый концентрат сушат с получением сухого белкового концентрата. Процедура сушки может снижать содержание влаги во влажном белковом концентрате (или промытом влажном белковом концентрате, с или без процедуры выпаривания) до нужного уровня. Температура процедуры сушки может не превышать значение, которое может оказать нежелательное воздействие на существенные характеристики целевого продукта. Сухой белковый концентрат может использоваться в качестве корма для рыбы, корма для животных, исходного сырья для дальнейшей обработки (например, грануляции), или подобного, или их комбинации. Просто в качестве примера, сухой белковый концентрат применяется в качестве исходного сырья для получения белкового продукта с более высокой концентрацией белков для использования человеком. В частности, сухой белковый концентрат некоторых вариантов осуществления является эффективной заменой изолятов соевого белка, которые в настоящее время используются в большом количестве пищевых продуктов.

Процедура сушки может быть выполнена с использованием, например, распылительной сушилки, двухбарабанной сушилки, аэрофонтанной сушилки и т.п., или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления входная температура (температура на входе в сушилку) превышает 25°C, или превышает 50°C, или превышает 75°C, или превышает 100°C, или превышает 125°C, или превышает 150°C, или превышает 175°C, или превышает 200°C, или превышает 225°C, или превышает 250°C, или превышает 275°C, или превышает 300°C, или превышает 325°C, или превышает 350°C, или превышает 375°C, или превышает 400°C, или превышает 425°C, или превышает 450°C, или превышает 475°C, или превышает 500°C. В некоторых вариантах осуществления входная температура составляет от 25°C до 50°C, или от 50°C до 75°C, или от 75°C до 100°C, или от 100°C до 125°C, или от 125°C до 150°C, или от 150°C до 175°C, или от 175°C до 200°C, или от 200°C до 225°C, или от 225°C до 250°C, или от 250°C до 275°C, или от 275°C до 300°C, или от 300°C до 325°C, или от 325°C до 350°C, или от 350°C до 375°C, или от 375°C до 400°C, или от 400°C до 425°C, или от 425°C до 450°C, или от 450°C до 475°C, или от 475°C до 500°C, или превышает 500°C. В некоторых вариантах осуществления входная температура составляет от 50°C до 100°C, или от 100°C до 150°C, или от 150°C до 200°C, или от 200°C до 250°C, или от 250°C до 300°C, или от 300°C до 350°C, или от 350°C до 400°C, или от 400°C до 450°C, или от 450°C до 500°C, или превышает 500°C. В некоторых вариантах осуществления конечная температура (температура на выходе из сушилки) составляет ниже 300°C, или ниже 275°C, или ниже 250°C, или ниже 225°C, или ниже 200°C, или ниже 175°C, или ниже 150°C, или ниже 125°C, или ниже 100°C, или ниже 75°C, или ниже 50°C, или ниже 25°C. В некоторых вариантах осуществления конечная температура составляет от 300°C до 275°C, или от 275°C до 250°C, или от 250°C до 225°C, или от 225°C до 200°C, или от 200°C до 175°C, или от 175°C до 150°C, или от 150°C до 125°C, или от 125°C до 100°C, от 100°C до 75°C, или от 75°C до 50°C, или от 50°C до 25°C, или ниже 25°C. В некоторых вариантах осуществления конечная температура составляет от 300°C до 250°C, или от 250°C до 200°C, или от 200°C до 150°C, или от 150°C до 100°C, или от 100°C до 50°C, или от 50°C до 25°C, или ниже 25°C.

Распылительная сушилка может функционировать посредством подачи исходного материала через форсунку или распылитель, с целью создания мелких капель, содержащих белок, которые имеют увеличенную площадь поверхности (или увеличенное отношение площади поверхности к объему). Увеличенная площадь поверхности (или увеличенное отношение площади поверхности к объему) могут обеспечивать сушку с повышенной эффективностью. Горячий воздух, подаваемый непосредственно в сушильную камеру, может сушить капели, содержащие белок, который затем может уноситься током воздуха в сборник, такой как циклон, пылеуловительную камеру или подобное, или их комбинацию. Просто в качестве примера, влажный белковый концентрат (или промытый влажный белковый концентрат) подается из охлаждаемого хранилища или из центрифуги, или другого, расположенного на входе, аппарата в распылительную сушилку. В распылительной сушилке может использоваться скоростной центробежный распылитель для распыления мелкодисперсного тумана в горячей сушильной камере. Мелкодисперсный туман может создавать большую площадь поверхности и, таким образом, повышать эффективность сушки. Вода может испаряться при падении мелких частиц вниз. Сухой белковый концентрат, также называемый сухой белковой мукой, может затем быть собран с использованием циклонного сепаратора, пылеуловительной камеры или подобного, или их комбинации.

Двухбарабанная сушилка может функционировать при вращении двух цилиндров в противоположных направлениях. Влажный белковый концентрат (или промытый влажный белковый концентрат) могут подаваться на поверхность цилиндров или барабанов, которые могут косвенно нагреваться паром. Прямой контакт с горячей поверхностью может высушивать влажный белковый концентрат (или промытый влажный белковый концентрат). Затем хлопья (или сухой белковый концентрат) могут удаляться скребком с поверхности цилиндрических барабанов и собираться.

Аэрофонтанная сушилка может затягивать влажный белковый концентрат (или промытый влажный белковый концентрат) в систему замкнутого контура, в которой горячий воздух выходит по касательной за пределы контура. Горячий воздух может переносить влажный белковый концентрат (или промытый влажный белковый концентрат) вдоль внешнего края контура с осуществлением непрерывной сушки и уменьшением размера частиц. Как только размер частиц и содержание влаги (или содержание воды) уменьшается до необходимых уровней, продукт (сухой белковый концентрат) может пневматически подаваться в уловитель, такой как циклон, пылеуловительная камера или подобное, или их комбинацию.

В некоторых вариантах осуществления используется процедура обратного смешивания, когда, например, содержание влаги (или содержание воды) влажного белкового концентрата (или промытого влажного белкового концентрата) является более высоким, чем определенная сушилка может принимать в качестве исходного. Обратное смешивание выполняют, смешивая высушенный конечный продукт (сухой белковый концентрат) с влажным белковым концентратом (или промытым влажным белковым концентратом), для увеличения содержания сухих веществ в подаваемом в сушилку материале.

В некоторых вариантах осуществления сухой белковый концентрат, который выходит из сушилки, упаковывают и/или герметично фасуют в пакет или стальную бочку промышленного стандарта, имеющие различные размеры. Способ герметичного упаковывания, соответствующий промышленным стандартам, может использоваться для гарантии надлежащих условий хранения и транспортировки. Пакет или бочка могут включать отпечатанные инструкции или описания относительно, например, их предполагаемого применения, срока годности, рекомендуемых условий хранения, условий транспортировки, состава и т.п., или их комбинацию.

В некоторых вариантах осуществления влажный белковый концентрат (или промытый влажный белковый концентрат) подвергают процедуре сушки для уменьшения влагосодержания (или содержания воды) с получением сухого белкового концентрата. Содержание влаги (или содержание воды) в сухом белковом концентрате составляет менее 40%, или менее 30%, или менее 20%, или менее 10%, или менее 5% от веса сухого белкового концентрата. Содержание сухих веществ в сухом биосырье составляет по меньшей мере 60%, или по меньшей мере 70%, или по меньшей мере 80%, или по меньшей мере 90%, или по меньшей мере 95% от веса сухого биосырья.

В некоторых вариантах осуществления концентрация белка (или чистота) сухого белкового концентрата может составлять от 30% до 95%, или от 40% до 90%, или от 50% до 85%, или от 60% до 80%, или от 70% до 75% от веса сухого белкового концентрата. В некоторых вариантах осуществления концентрация белка (или чистота) сухого белкового концентрата превышает 30%, или превышает 40%, или превышает 50%, или превышает 60%, или превышает 70%, или превышает 75%, или превышает 80% от веса сухого белкового концентрата. Остальные компоненты сухого белкового концентрата могут включать углеводы, минералы и т.п., или их комбинацию.

В некоторых вариантах осуществления сухой белковый концентрат включает одну или более незаменимых аминокислот. В некоторых вариантах осуществления сухой белковый концентрат включает одну или более аминокислот, выбранных из лейцина, изолейцина, лизина, метионина, фенилаланина, треонина, триптофана, валина, гистидина, аргинина, аспарагиновой кислоты, серина, глутаминовой кислоты, пролина, глицина, аланина, тирозина и цистеина. В некоторых вариантах осуществления концентрация одной незаменимой аминокислоты составляет по меньшей мере 1 г/100 г сухого белкового концентрата или по меньшей мере 1,5 г/100 г сухого белкового концентрата, или по меньшей мере 2 г/100 г сухого белкового концентрата, или на по меньшей мере 2,5 г/100 г сухого белкового концентрата, или по меньшей мере 3 г/100 г сухого белкового концентрата, или по меньшей мере 4 г/100 г сухого белкового концентрата, или по меньшей мере 5 г/100 г сухого белкового концентрата, или по меньшей мере 6 г/100 г сухого белкового концентрата, или по меньшей мере 7 г/100 г сухого белкового концентрата, или по меньшей мере 8 г/100 г сухого белкового концентрата, или по меньшей мере 9 г/100 г сухого белкового концентрата, или по меньшей мере 10 г/100 г сухого белкового концентрата. В некоторых вариантах осуществления концентрацию одной незаменимой аминокислоты оценивают по проценту от веса белка, очищенного из сухого белкового концентрата, и составляет по меньшей мере 1 г/100 г белка, или по меньшей мере 1,5 г/100 г белка, или по меньшей мере 2 г/100 г белка, или по меньшей мере 2,5 г/100 г белка, или по меньшей мере 3 г/100 г белка, или по меньшей мере 4 г/100 г белка, или по меньшей мере 5 г/100 г белка, или по меньшей мере 6 г/100 г белка, или по меньшей мере 7 г/100 г белка, или по меньшей мере 8 г/100 г белка, или по меньшей мере 9 г/100 г белка, или по меньшей мере 10 г/100 г белка.

В некоторых вариантах осуществления сухой белковый концентрат включает содержание жира ниже 50%, или ниже 40%, или ниже 30%, или ниже 25%, или ниже 20%, или ниже 15%, или ниже 10%, или ниже 5%, или ниже 4%, или ниже 3%, или ниже 2%, или ниже 1% от веса сухого белкового концентрата. В некоторых вариантах осуществления сухой белковый концентрат включает содержание жира от 1% до 10%, или от 10% до 20%, или от 20% до 30%, или от 30% до 40%, или от 40% до 50% по весу сухого белкового концентрата. В некоторых вариантах осуществления сухой белковый концентрат включает содержание жира от 1% до 50%, или от 2% до 40%, или от 5% до 30%, или от 8% до 20%, или от 10% до 15% от веса сухого белкового концентрата. Сухой белковый концентрат может быть дополнительно обработан, чтобы соответствовать требуемому содержанию жира.

В некоторых вариантах осуществления сухой белковый концентрат включает зольный остаток менее 50%, или менее 40%, или менее 30%, или менее 25%, или менее 20%, или менее 15%, или менее 10%, или менее 5%, или менее 4%, или менее 3%, или менее 2%, или менее 1% от веса сухого белкового концентрата. В некоторых вариантах осуществления сухой белковый концентрат включает зольный остаток от 1% до 10%, или от 10% до 20%, или от 20% до 30%, или от 30% до 40%, или от 40% до 50% от веса сухого белкового концентрата. В некоторых вариантах осуществления сухой белковый концентрат включает зольный остаток от 1% до 50%, или от 2% до 40%, или от 3% до 30%, или от 3% до 20%, или от 3% до 15%, или от 3% до 10%, или от 5% до 10%, или от 5% до 15% от веса сухого белкового концентрата. Сухой белковый концентрат может быть дополнительно обработан, чтобы соответствовать требуемой зольности.

В некоторых вариантах осуществления сухой белковый концентрат включает содержание углеводов менее 50%, или менее 40%, или менее 30%, или менее 25%, или менее 20%, или менее 15%, или менее 10%, или менее 5%, или менее 4%, или менее 3%, или менее 2%, или менее 1% от веса сухого белкового концентрата. В некоторых вариантах осуществления сухой белковый концентрат включает содержание углеводов от 1% до 10%, или от 10% до 20%, или от 20% до 30%, или от 30% до 40%, или от 40% до 50% от веса сухого белкового концентрата. В некоторых вариантах осуществления сухой белковый концентрат включает содержание углеводов от 1% до 50%, или от 2% до 40%, или от 5% до 30%, или от 8% до 20%, или от 10% до 15% от веса сухого белкового концентрата. Сухой белковый концентрат может быть дополнительно обработан, чтобы соответствовать требуемому содержанию углеводов.

В некоторых вариантах осуществления сухой белковый концентрат включает содержание волокон менее 20%, или менее 15%, или менее 10%, или менее 8%, или менее 5%, или менее 4%, или менее 3%, или менее 2%, или менее 1% от веса сухого белкового концентрата.

Просто в качестве примера, сухой белковый концентрат, полученный способом, описанным в настоящей заявке, включает следующий состав, приведенный в Таблице 2.

Таблица 2 Примерный состав сухого белкового концентрированного продукта
	Продукт 1	Продукт 2	Продукт 3
% Твердой фазы	≥90	≥88-90	≥95
% Влаги	≤10	≤12-10	≤5
% Белков	≥50	от 60 до 80	≥65-75
% Жиров	≤20	от 5 до 20	≤5-15
% Зольности	≤15	от 1 до 10	≤2-10
% Углеводов	≤20	от 5 до 20	≤10-15
% Волокон	≤10	≤5	≤5
% Прочего	10	5-20	10-15

В некоторых вариантах осуществления другие характеристики сухого белкового концентрата, например, размер частиц, бактериальный состав и т.п., или их комбинация, являются подходящими для предполагаемой цели. В некоторых вариантах осуществления общая обсемененность бактериями составляет менее 100000 КОЕ/г, или менее 80000 КОЕ/г, или менее 60000 КОЕ/г, или менее 50000 КОЕ/г, или менее 40000 КОЕ/г, или менее 30000 КОЕ/г, или менее 25000 КОЕ/г, или менее 20000 КОЕ/г, или менее 15000 КОЕ/г. В некоторых вариантах осуществления мука не содержит обнаружимого уровня E. coli. В некоторых вариантах осуществления мука не содержит обнаружимого уровня сальмонелл. В некоторых вариантах осуществления мука включает дрожжи/плесневые грибы в количестве менее 500/г, или менее 400/г, или менее 300/г, или менее 250/г, или менее 200/г, или менее 150/г, или менее 100/г, или менее 50/г.

Влажное биосырье может быть получено с помощью какой-либо одной или комбинации следующих процедур, описанных выше: процедуры разрушения, процедуры разделения, процедуры фильтрования и процедуры осветления. Влажное биосырье может быть обработано, как описано выше, с целью дополнительного извлечения белковых компонентов. Влажное биосырье может быть дополнительно обработано, например, методом сушки, с целью достижения требуемых характеристик (например, требуемого размера частиц и/или содержания влаги) для других применений. Сухое биосырье может применяться в качестве сырья для электростанций, сырья для производства биотоплива и т.п., или их комбинации. Сухое биосырье может быть дополнительно обработано, например, методом грануляции, для хранения или применения. Сушка биосырья может быть выполнена с использованием, например, сушилки кипящего слоя, турбулентной сушилки, аэрофонтанной сушилки, барабанной сушилки, ротационной сушилки и т.п., или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления входная температура (температура на входе в сушилку) превышает 25°C, или превышает 50°C, или превышает 75°C, или превышает 100°C, или превышает 125°C, или превышает 150°C, или превышает 175°C, или превышает 200°C, или превышает 225°C, или превышает 250°C, или превышает 275°C, или превышает 300°C, или превышает 325°C, или превышает 350°C, или превышает 375°C, или превышает 400°C, или превышает 425°C, или превышает 450°C, или превышает 475°C, или превышает 500°C. В некоторых вариантах осуществления входная температура составляет от 25°C до 50°C, или от 50°C до 75°C, или от 75°C до 100°C, или от 100°C до 125°C, или от 125°C до 150°C, или от 150°C до 175°C, или от 175°C до 200°C, или от 200°C до 225°C, или от 225°C до 250°C, или от 250°C до 275°C, или от 275°C до 300°C, или от 300°C до 325°C, или от 325°C до 350°C, или от 350°C до 375°C, или от 375°C до 400°C, или от 400°C до 425°C, или от 425°C до 450°C, или от 450°C до 475°C, или от 475°C до 500°C, или превышает 500°C. В некоторых вариантах осуществления входная температура составляет от 50°C до 100°C, или от 100°C до 150°C, или от 150°C до 200°C, или от 200°C до 250°C, или от 250°C до 300°C, или от 300°C до 350°C, или от 350°C до 400°C, или от 400°C до 450°C, или от 450°C до 500°C, или превышает 500°C. В некоторых вариантах осуществления конечная температура (температура на выходе из сушилки) составляет ниже 300°C, или ниже 275°C, или ниже 250°C, или ниже 225°C, или ниже 200°C, или ниже 175°C, или ниже 150°C, или ниже 125°C, или ниже 100°C, или ниже 75°C, или ниже 50°C, или ниже 25°C. В некоторых вариантах осуществления конечная температура составляет от 300°C до 275°C, или от 275°C до 250°C, или от 250°C до 225°C, или от 225°C до 200°C, или от 200°C до 175°C, или от 175°C до 150°C, или от 150°C до 125°C, или от 125°C до 100°C, от 100°C до 75°C, или от 75°C до 50°C, или от 50°C до 25°C, или ниже 25°C. В некоторых вариантах осуществления конечная температура составляет от 300°C до 250°C, или от 250°C до 200°C, или от 200°C до 150°C, или от 150°C до 100°C, от 100°C до 50°C, или от 50°C до 25°C, или ниже 25°C.

Сушилка кипящего слоя может функционировать и сушить материал (например, влажное биосырье), подавая его на вибрирующую поверхность, при этом горячий воздух поступает прямо или косвенно к материалу. Вибрация и воздух могут создать псевдоожиженную суспензию материала, что может увеличивать площадь поверхности, подвергаемой сушке. Такой эффект может сделать сушку в кипящем слое эффективным и масштабируемым решением для сушки влажного биосырья до необходимых параметров.

Турбулентная сушилка может сушить влажное биосырье в емкости с мешалкой, в которой материал суспендируется под действием давления воздуха, которое создает эффект суспензии. Уменьшенные в размере частицы затем можно пропускать через сортировочное устройство в верхней части сушильной камеры в потоке воздуха в уловитель, такой как циклон, пылеуловительную камеру и т.п., где материал затем собирается.

Аэрофонтанная сушилка может функционировать при подаче влажного биосырья в замкнутый контур. Горячий воздух может подаваться по касательной вдоль стенок контура, что может вынуждать влажное биосырье постоянно перемещаться в контуре и подвергаться сушке вдоль стенки. При вращении материала вдоль стенки, которое создает поток воздуха, может быть создан эффект уменьшения размера частиц, и как только размер частиц становится достаточно малым, частицы могут свободно течь из воздуха и поступать по выхлопной трубе, расположенной во внутренней части контура, в уловитель, такой как циклон, пылеуловительная камера и т.п., для сбора.

Барабанная сушилка может быть большой емкостью. Она может работать в периодическом режиме, непрерывном режиме или в полунепрерывном режиме. Емкость, при включении сушилки, может поворачиваться вдоль оси, при этом тепло может поступать непосредственно в емкость или косвенно, через нагревательную рубашку на емкости. Горячий воздух может подаваться непосредственно в емкость для сушки влажного биосырья непосредственно; или нагревающее масло может подаваться в нагревательную рубашку емкости для косвенного нагрева (и/или сушки). Влажное биосырье может поворачиваться, пока влагосодержание (или содержание воды) не уменьшится в достаточной степени, а затем удаляться в периодическом режиме или в непрерывном режиме.

Ротационная сушилка представляет собой длинную цилиндрическую сушилку, в которой влажное биосырье может поступать на одном конце и, либо под действием силы тяжести, либо пневматически, подаваться на противоположный конец сушилки. Тепло может быть подведено непосредственно, с горячим воздухом, поступающим в сушилку в прямотоке или противотоке, или косвенно, с использованием нагретого масла в нагревательной рубашке, окружающей внешнюю стенку сушилки.

Просто в качестве примера, турбулентную сушилку используют для сушки влажного биосырья. Влажное биосырье может собираться в передвижных бункерах и поступать в турбулентную сушилку. В турбулентной сушилке влажное биосырье попадает в оборудованную мешалкой питающую емкость турбулентной сушилки, а затем поступает в сушильную камеру, оборудованную вращаемой мешалкой. Горячий воздух может течь через влажное биосырье, тогда как мешалка разбивает любые крупные комки влажного биосырья. Влажное, тяжелое биосырье может находиться в сушильной камере, пока содержание воды не станет достаточно низким, чтобы биосырье стало достаточно легким, чтобы поток горячего воздуха мог уносить его в циклонный сепаратор. Сухое биосырье затем может быть собрано в нижней части циклона.

В некоторых вариантах осуществления влажное биосырье подвергают процедуре сушки для уменьшения содержания влаги (или содержания воды) с получением сухого биосырья. Содержание влаги (или содержание воды) сухого биосырья составляет менее 40%, или менее 30%, или менее 20%, или менее 10%, или менее 5% от веса сухого биосырья. Содержание твердых веществ в сухом биосырье составляет по меньшей мере 60%, или по меньшей мере 70%, или по меньшей мере 80%, или по меньшей мере 90%, или по меньшей мере 95% от веса сухого биосырья.

В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает содержание белков менее 50%, или менее 40%, или менее 30%, или менее 25%, или менее 20%, или менее 15%, или менее 10%, или менее 5% от веса сухого биосырья. В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает содержание белков от 1% до 10%, или от 10% до 20%, или от 20% до 30%, или от 30% до 40%, или от 40% до 50% от веса сухого биосырья. В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает содержание белков от 1% до 50%, или от 5% до 40%, или от 5% до 30%, или от 5% до 20%, или от 5% до 15%, или от 5% до 10%, или от 10% до 50%, или от 10% до 40%, или от 10% до 30%, или от 10% до 20%, или от 10% до 15% от веса сухого биосырья. Сухое биосырье может быть дополнительно обработано, чтобы соответствовать требуемому содержанию белков.

В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает содержание волокон менее 50%, или менее 40%, или менее 30%, или менее 20%, или менее 15%, или менее 10% от веса сухого биосырья. В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает содержание волокон от 1% до 10%, или от 10% до 20%, или от 20% до 30%, или от 30% до 40%, или от 40% до 50% от веса сухого биосырья. В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает содержание волокон от 1% до 50%, или от 5% до 40%, или от 5% до 30%, или от 5% до 20%, или от 5% до 15%, или от 5% до 10%, или от 10% до 50%, или от 10% до 40%, или от 10% до 30%, или от 10% до 20%, или от 10% до 15% от веса сухого биосырья. Сухое биосырье может быть дополнительно обработано, чтобы соответствовать требуемому содержанию волокон.

В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает зольный остаток в количестве менее 50%, или менее 40%, или менее 30%, или менее 25%, или менее 20%, или менее 15%, или менее 10%, или менее 5% от веса сухого биосырья. В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает зольный остаток в количестве от 1% до 10%, или от 10% до 20%, или от 20% до 30%, или от 30% до 40%, или от 40% до 50% от веса сухого биосырья. В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает зольный остаток в количестве от 1% до 50%, или от 2% до 40%, или от 3% до 30%, или от 3% до 20%, или от 3% до 15%, или от 3% до 10%, или от 5% до 10%, или от 5% до 15%, или от 5% до 20% от веса сухого биосырья. Сухое биосырье может быть дополнительно обработано, соответствовать требуемой зольности.

В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает содержание жиров менее 50%, или менее 40%, или менее 30%, или менее 25%, или менее 20%, или менее 15%, или менее 10%, или менее 5% от веса сухого биосырья. В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает содержание жиров от 1% до 10%, или от 10% до 20%, или от 20% до 30%, или от 30% до 40%, или от 40% до 50% от веса сухого биосырья. В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает содержание жиров от 1% до 50%, или от 1% до 40%, или от 1% до 30%, или от 1% до 20%, или от 1% до 15%, или от 1% до 10%, или от 1% до 5%, или от 2% до 40%, или от 2% до 30%, или от 2% до 20%, или от 2% до 15%, или от 2% до 10%, или от 2% до 5%, или от 3% до 30%, или от 3% до 20%, или от 3% до 15%, или от 3% до 10%, или от 3% до 5%, или от 5% до 10%, или от 5% до 15%, или от 5% до 20% от веса сухого биосырья. Сухое биосырье может быть дополнительно обработано, чтобы соответствовать требуемому содержанию жиров.

В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает содержание углеводов более 30%, или более 40%, или более 50%, или более 60%, или более 65%, или более 70%, или более 75%, или более 80%, или более 85% от веса сухого биосырья. В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает содержание углеводов от 30% до 90%, или от 40% до 90%, или от 50% до 90%, или от 60% до 90%, или от 70% до 90%, или от 80% до 90%, или от 30% до 85%, или от 40% до 85%, или от 50% до 85%, или от 60% до 85%, или от 70% до 85%, или от 30% до 80%, или от 40% до 80%, или от 50% до 80%, или от 60% до 80%, или от 70% до 80% от веса сухого биосырья. Сухое биосырье может быть дополнительно обработано, чтобы соответствовать требуемому содержанию углеводов.

В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает незначительное количество летучих веществ. В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает летучее вещество в количестве менее 1%, или менее 2%, или менее 5%, или менее 10%, или менее 15%, или менее 20% от веса сухого биосырья. В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает летучее вещество в количестве от 1% до 5%, или от 1% до 10%, или от 1% до 15%, или от 1% до 20%, от 2% до 10%, или от 2% до 15%, или от 2% до 20%, от 5% до 10%, или от 5% до 15%, или от 5% до 20% от веса сухого биосырья.

В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье включает энергетическую ценность выше 3 МДж/кг, или выше 5 МДж/кг, или выше 8 МДж/кг, или выше 10 МДж/кг, или выше 12 МДж/кг, или выше 15 МДж/кг, или выше 18 МДж/кг, или выше 20 МДж/кг. Сухое биосырье может быть дополнительно обработано, чтобы соответствовать требуемой энергетической ценности.

Просто в качестве примера, сухое биосырье, полученное способом, описанным в настоящей заявке, включает следующий состав, приведенный в Таблице 3.

Таблица 3 Примерный состав продукта - сухого биосырья
	Продукт A	Продукт B	Продукт C
% Твердой фазы	≥90	≥88-92	≥95
% Влаги	≤10	≤12-10	≤5
% Белков	≤20	от 10 до 20	≤15-20
% Жиров	≤20	от 5 до 20	≤5-10
% Зольности	≤15	от 1 до 15	≤5-10
% Углеводов	≥50	от 60 до 90	≥65-70
% Волокон	≤50	≤40	≤30-35
Энергия (МДж/кг)	≥10	≥10	≥15
% Прочего	10%	5-20%	10-15%

В зависимости от конструкции сушилки, используемой в процедуре сушки биосырья, и/или требований потребителя к продукту, необязательно может быть выполнено гранулирование. Каждая сушилка может производить немного отличающийся продукт и может быть оценена с целью определения оптимальной сушилки для параметров продукта. Такие параметры также можно сравнивать с требованиями потребителя и определять, нужно ли производить гранулирование конечного продукта, или нет.

Просто в качестве примера, если осуществляют гранулирование, то тогда оптимально подобранную сушилку используют для сушки влажного биосырья до определенного диапазона влагосодержания (или содержания воды), после чего сухое биосырье вводят в небольшие отверстия в пресс-форме (или любые формы по требованию заказчика или потребителя) и уплотняют вальцами.

В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье, которое выходит из сушилки и/или гранулятора, упаковывают и/или герметично фасуют в пакет или стальную бочку промышленного стандарта, имеющие различные размеры. Способ герметичного упаковывания промышленного стандарта может использоваться для обеспечения надлежащих условий хранения и транспортировки. Пакет или бочка могут включать отпечатанные инструкции или описания относительно, например, их предполагаемого применения, срока годности, рекомендуемых условий хранения, условий транспортировки, состава и т.п., или их комбинацию.

В некоторых вариантах осуществления сухое биосырье применяется в качестве сырья для производства топлива. Сухое биосырье может применяться в качестве сырья для нефтеперерабатывающего или коксового завода. Сухое биосырье может применяться в качестве сырья для сжигания. Сухое биосырье также может применяться в качестве сырья для ферментации.

В некоторых вариантах осуществления муку (кормовую муку для животных или рыб), например, муку из ряски, если ряска применяется в качестве исходного сырья, получают из влажного биосырья посредством процедур, аналогичных используемым при получении сухого биосырья. Различия в конечных процедурах обработки муки (которая может служить кормом рогатому скоту, свиньям, рыбе и т.д.) основаны на определенных комбинациях сушилок и/или грануляторов. Такая комбинация должна гарантировать характеристики или определенные свойства продукта, которые необходимы для требуемой цели кормления, включая, например, влагосодержание (содержание воды), срок годности, хранение, размер гранул, размер частиц, текстуру и т.п., или их комбинацию. Потребность в низком влагосодержании (или содержании воды) и/или определенном гранулировании может быть выполнена посредством вариантов аппаратов, описанных выше (или их комбинации), относительно производства сухого биосырья.

В некоторых вариантах осуществления влажное биосырье подвергают процедуре сушки для уменьшения влагосодержания (или содержания воды) с получением муки. Влагосодержание (или содержание воды) муки составляет менее 40%, или менее 30%, или менее 20%, или менее 10%, или менее 5% от веса муки. Содержание сухих веществ в муке составляет по меньшей мере 60%, или по меньшей мере 70%, или по меньшей мере 80%, или по меньшей мере 90%, или по меньшей мере 95% от веса муки.

В некоторых вариантах осуществления мука включает содержание белков ниже 50%, или ниже 40%, или ниже 30%, или ниже 25%, или ниже 20%, или ниже 15%, или ниже 10%, или ниже 5% от сухого веса муки. В некоторых вариантах осуществления мука включает содержание белков от 1% до 10%, или от 10% до 20%, или от 20% до 30%, или от 30% до 40%, или от 40% до 50% от веса муки. В некоторых вариантах осуществления мука включает содержание белков от 1% до 50%, или от 5% до 40%, или от 5% до 30%, или от 5% до 20%, или от 5% до 15%, или от 5% до 10%, или от 10% до 50%, или от 10% до 40%, или от 10% до 30%, или от 10% до 20%, или от 10% до 15% от веса муки. Мука может быть дополнительно обработана, чтобы соответствовать требуемому содержанию белков.

В некоторых вариантах осуществления мука включает содержание волокон менее 50%, или менее 40%, или менее 30%, или менее 20%, или менее 15%, или менее 10% от веса муки. В некоторых вариантах осуществления мука включает содержание волокон от 1% до 10%, или от 10% до 20%, или от 20% до 30%, или от 30% до 40%, или от 40% до 50% от сухого веса муки. В некоторых вариантах осуществления мука включает содержание волокон от 1% до 50%, или от 5% до 40%, или от 5% до 30%, или от 5% до 20%, или от 5% до 15%, или от 5% до 10%, или от 10% до 50%, или от 10% до 40%, или от 10% до 30%, или от 10% до 20%, или от 10% до 15% от веса муки. Мука может быть дополнительно обработана, чтобы соответствовать требуемому содержанию волокон.

В некоторых вариантах осуществления мука включает зольный остаток в количестве менее 50%, или менее 40%, или менее 30%, или менее 25%, или менее 20%, или менее 15%, или менее 10%, или менее 5% от сухого веса муки. В некоторых вариантах осуществления мука включает зольный остаток в количестве от 1% до 10%, или от 10% до 20%, или от 20% до 30%, или от 30% до 40%, или от 40% до 50% от веса муки. В некоторых вариантах осуществления мука включает зольный остаток в количестве от 1% до 50%, или от 2% до 40%, или от 3% до 30%, или от 3% до 20%, или от 3% до 15%, или от 3% до 10%, или от 5% до 10%, или от 5% до 15%, или от 5% до 20% от веса муки. Мука может быть дополнительно обработана, чтобы соответствовать требуемой зольности.

В некоторых вариантах осуществления мука включает содержание жиров менее 50%, или менее 40%, или менее 30%, или менее 25%, или менее 20%, или менее 15%, или менее 10%, или менее 5% от сухого веса муки. В некоторых вариантах осуществления мука включает содержание жиров от 1% до 10%, или от 10% до 20%, или от 20% до 30%, или от 30% до 40%, или от 40% до 50% от веса муки. В некоторых вариантах осуществления мука включает содержание жиров от 1% до 50%, или от 1% до 40%, или от 1% до 30%, или от 1% до 20%, или от 1% до 15%, или от 1% до 10%, или от 1% до 5%, или от 2% до 40%, или от 2% до 30%, или от 2% до 20%, или от 2% до 15%, или от 2% до 10%, или от 2% до 5%, или от 3% до 30%, или от 3% до 20%, или от 3% до 15%, или от 3% до 10%, или от 3% до 5%, или от 5% до 10%, или от 5% до 15%, или от 5% до 20% от веса муки. Мука может быть дополнительно обработана, чтобы соответствовать требуемому содержанию жиров.

В некоторых вариантах осуществления мука включает содержание углеводов более 30%, или более 40%, или более 50%, или более 60%, или более 65%, или более 70%, или более 75%, или более 80%, или более 85% от веса муки. В некоторых вариантах осуществления мука включает содержание углеводов от 30% до 90%, или от 40% до 90%, или от 50% до 90%, или от 60% до 90%, или от 70% до 90%, или от 80% до 90%, или от 30% до 85%, или от 40% до 85%, или от 50% до 85%, или от 60% до 85%, или от 70% до 85%, или от 30% до 80%, или от 40% до 80%, или от 50% до 80%, или от 60% до 80%, или от 70% до 80% от веса муки. Мука может быть дополнительно обработана, чтобы соответствовать требуемому содержанию углеводов.

В некоторых вариантах осуществления другие параметры муки, например, размер частиц, текстура, бактериальный состав и т.п., или их комбинация, подходят для предполагаемой цели. В некоторых вариантах осуществления общая обсемененность бактериями сотавляет менее 100000/г, или менее 80000/г, или менее 60000/г, или менее 50000/г, или менее 40000/г, или менее 30000/г, или менее 25000/г, или менее 20000/г, или менее 15000/г. В некоторых вариантах осуществления мука не содержит обнаружимого уровня E. coli. В некоторых вариантах осуществления мука не содержит обнаружимого уровня сальмонелл. В некоторых вариантах осуществления мука включает дрожжи/плесневые грибы в количестве менее 500/г, или менее 400/г, или менее 300/г, или менее 250/г, или менее 200/г, или менее 150/г, или менее 100/г, или менее 50/г.

В некоторых вариантах осуществления способ обеспечивает получение множества продуктов в результате промышленного производства исходного сырья биомассы водного организма. Множество продуктов включают сухой белковый концентрат и по меньшей мере одно, выбранное из сухого биосырья и кормовой муки. Выход каждого продукта может быть оценен с учетом сухой массы исходного сырья. Используемая в настоящей заявке "сухая масса" относится к весу исходного сырья после его сушки, например, в сушильной камере. Такая сушильная камера может быть, например, вакуумной печью или чем-либо подобным.

В некоторых вариантах осуществления выход сухого белкового концентрата составляет по меньшей мере 5%, или по меньшей мере 10%, или по меньшей мере 15%, или по меньшей мере 20%, или по меньшей мере 25%, или по меньшей мере 30% от сухой массы исходного сырья. В некоторых вариантах осуществления выход сухого белкового концентрата составляет от 5%-50%, или от 5%-40%, или от 5%-30%, или от 5%-25%, или от 5%-20%, или от 10%-50%, или от 10%-40%, или от 10%-30%, или от 10%-25%, или от 10%-20%, или от 15%-50%, или от 15%-40%, или от 15%-30%, или от 15%-25%, или от 15%-20%, или от 20%-50%, или от 20%-40%, или от 20%-30%, или от 20%-25% от сухой массы исходного сырья.

В некоторых вариантах осуществления выход сухого биосырья составляет по меньшей мере 10%, или по меньшей мере 15%, или по меньшей мере 20%, или по меньшей мере 25%, или по меньшей мере 30%, или по меньшей мере 40% от сухой массы исходного сырья. В некоторых вариантах осуществления выход сухого биосырья составляет от 5%-60%, или 5%-50%, или от 5%-40%, или от 5%-30%, или от 5%-25%, или от 5%-20%, или от 10%-60%, или от 10%-50%, или от 10%-40%, или от 10%-30%, или от 10%-25%, или от 10%-20%, или от 15%-60%, или от 15%-50%, или от 15%-40%, или от 15%-30%, или от 15%-25%, или от 15%-20%, или от 20%-60%, или от 20%-50%, или от 20%-40%, или от 20%-30%, или от 20%-25% от сухой массы исходного сырья.

В некоторых вариантах осуществления выход муки составляет по меньшей мере 10%, или по меньшей мере 15%, или по меньшей мере 20%, или по меньшей мере 25%, или по меньшей мере 30%, или по меньшей мере 40% от сухой массы исходного сырья. В некоторых вариантах осуществления выход муки составляет от 5%-60%, или 5%-50%, или от 5%-40%, или от 5%-30%, или от 5%-25%, или от 5%-20%, или от 10%-60%, или от 10%-50%, или от 10%-40%, или от 10%-30%, или от 10%-25%, или от 10%-20%, или от 15%-60%, или от 15%-50%, или от 15%-40%, или от 15%-30%, или от 15%-25%, или от 15%-20%, или от 20%-60%, или от 20%-50%, или от 20%-40%, или от 20%-30%, или от 20%-25% от сухой массы исходного сырья.

В некоторых вариантах осуществления, относительно общего количества белка во множестве продуктов, по меньшей мере 30%, или по меньшей мере 35%, или по меньшей мере 40%, или по меньшей мере 45%, или по меньшей мере 50%, или по меньшей мере 55%, или по меньшей мере 60%, или по меньшей мере 65%, или по меньшей мере 70%, или по меньшей мере 75%, или по меньшей мере 80%, или по меньшей мере 85% присутствует в сухом белковом концентрате. В некоторых вариантах осуществления, относительно общего количества белка во множестве продуктов, менее 70%, или менее 65%, или менее 60%, или менее 55%, или менее 50%, или менее 45%, или менее 40%, или менее 35%, или менее 30%, или менее 25%, или менее 20%, или менее 15% присутствует в сухом биосырье и/или муке.

Любое из жидкой фазы (например, сока, фильтрованного сока, осветленного или доочищенного сока) или твердой фазы (например, первой твердой фазы, второй твердой фазы, третьей твердой фазы, влажного биосырья), полученных в одной процедуре, может храниться в емкости для хранения перед поступлением на одну или более последующих процедур или аппаратов. Это может способствовать получению гомогенной жидкой фазы или твердой фазы для последующей процедуры (процедур) или аппарата(ов). Это может позволить согласовать различные технологические графики или режимы, включая, например, непрерывный режим, периодический режим или множество питающих потоков в одной или нескольких последующих процедурах и/или приборах. Жидкая фаза в емкости для хранения может поддерживаться при необходимой температуре для уменьшения разложения и сохранения высокого качества до последующей обработки. Просто в качестве примера, влажный белковый концентрат (или промытый влажный белковый концентрат) хранят в охлаждаемой емкости для хранения до последующей обработки. Охлаждаемая емкость для хранения может поддерживаться при температуре ниже комнатной температуры. В конкретных вариантах осуществления охлаждаемую емкость для хранения поддерживают при температуре ниже 50°C, или ниже 40°C, или ниже 30°C, или ниже 25°C, или ниже 20°C, или ниже 15°C, или ниже 10°C, или ниже 5°C, или ниже 0°C, или ниже -5°C, или ниже -10°C.

Эффективность процесса выделения белка из биомассы, включающей водный организм, может быть дополнительно улучшена с помощью какой-либо одной или комбинации следующих процедур.

В некоторых примерах осуществления биомасса, включающая водный организм, может быть обработана с целью извлечения липидных компонентов с использованием растворителя и/или воды, например, гексана, этанола и т.п., или их комбинации, в качестве предварительной подготовки перед процессом выделения белка или последующей обработкой. В других примерах осуществления биомасса, включающая водный организм, может быть обработана с целью удаления компонентов биомассы, которые могут быть такими как липиды. Данная процедура может быть немедленно применена к влажной биомассе перед ее сушкой, или она может применяться с соком, полученным после выделения из исходной биомассы (или обезвоженной биомассы). Процедура может быть выполнена путем добавления растворителя или воды к материалу, с последующим добавлением кислоты (хлороводородной, азотной или другой). Затем материал смешивают, в некоторых вариантах осуществления в условиях повышенной температуры или давления. В других вариантах осуществления смешивание производят при комнатной температуре и атмосферном давлении. Затем смесь поступает в декантер. В указанном аппарате смесь вращают на высокой скорости, и при этом жидкость, содержащаяся в ней, продавливается через отверстия для отделения твердой массы от жидкости.

В некоторых примерах осуществления значение pH одного или более из следующего: исходного сырья, включающего разрушенную биомассу, сока, полученного в результате процедуры разделения, фильтрованного сока, полученного в результате процедуры фильтрования, или осветленного сока, полученного в результате процедуры осветления, может быть изменено. В определенных примерах осуществления значение pH исходного сырья, включающего разрушенную биомассу, может быть повышено до pH выше 7,0, или выше 7,5, или выше 8,0, или выше 8,5, или выше 9,0, или выше 9,5, или выше 10,0. Значение pH сырья может быть повышено, например, путем добавления NaOH или других веществ, известных квалифицированным специалистам. Аналогичным образом, может быть повышено значение pH фильтрованного сока. Изменение значения pH может поддерживаться во всей остальной части процесса выделения белка. Изменение значения pH может быть нейтрализовано после процедуры, в которой необходимо измененное значение pH.

Время пребывания в течение какой-либо части процесса выделения белка может быть оптимизировано для увеличения эффективности процесса. В некоторых примерах осуществления время пребывания может быть выбрано так, чтобы увеличить выделение растворимых белков в неосветленном соке после прохода через фильтр-пресс.

В других примерах осуществления процедуры, применяемые для повышения эффективности процесса, включают разбавление разрушенной биомассы водой для увеличения выделения растворимых белковых компонентов в неосветленном соке после прохода через фильтр-пресс, обработку ультразвуком разрушенной биомассы для увеличения выделения растворимых белковых компонентов в неосветленном соке после прохода через фильтр-пресс, обработку разрушенной биомассы ферментами карбогидразами, индивидуально или в комбинации, обработку любой из твердых фаз, полученных в процессах, описанных выше, ферментами протеазами, индивидуально или в комбинации, для уменьшения содержания белка и/или зольного остатка и увеличения содержания углеводов, выполнение хроматографических процессов и солюбилизацию нерастворимого в воде белка (например, посредством изменения pH) в любой из твердых фаз, полученных в процессах выделения белка, описанных выше.

Варианты осуществления изобретения также обеспечивают системы выделения множества продуктов из биомассы водного организма; такие системы могут включать, например: блок разрушения для разрушения биомассы с получением разрушенной биомассы; блок разделения для разделения разрушенной биомассы с получением сока и твердой фазы; блок формирования влажного белкового концентрата с использованием сока; блок сушки белка для сушки влажного белкового концентрата с получением сухого белкового концентрата; и блок сушки влажного биосырья с получением по меньшей мере одного продукта, выбранного из сухого биосырья и богатой углеводами муки, где влажное биосырье может включать твердую фазу; и где множество продуктов может включать продукты, выбранные, например, из сухого белкового концентрата, сухого биосырья, богатой углеводами муки и т.п., и где по меньшей мере приблизительно 50% белка во множестве продуктов присутствует на сухом белковом концентрате.

В Таблице 4 представлены примерные аппараты, которые могут быть включены в блоки, описанные выше.

Таблица 4 Примерные аппараты
	Опция
Блок разрушения	Коллоидная мельница, ножевая мельница, шаровая мельница, молотковая мельница, дробилка, пюре-машина, фильтр-пресс
Блок разделения	Ленточный пресс, декантерная центрифуга, центробежный фильтр-пресс, роторный пресс, шнековый пресс, фильтр-пресс, финишный пресс
Блок формирования влажного белкового концентрата	Вибрационный сепаратор, вибрационный сетчатый фильтр, вибрационный сепаратор кругового действия, вибросито линейного/наклонного движения, декантерная центрифуга, фильтр-пресс, высокоскоростная дисковая центрифуга, микрофильтрация, ультрафильтрация, термоосадитель, осаждение кислотой, отстойник, осветлитель
Блок сушки белка	Распылительная сушилка, барабанная сушилка, аэрофонтанная сушилка

Следует понимать, что примерные аппараты для каждого блока перечислены исключительно в целях иллюстрации, и не предназначены для ограничения объема изобретения. Определенная комбинация указанных или других аппаратов или блоков может быть включена в такую систему для предполагаемого применения на основе описаний в настоящей заявке.

ПРИМЕРЫ

Следующие неограничивающие примеры представлены в целях дополнительной иллюстрации вариантов осуществления настоящего изобретения. Квалифицированным специалистам будет очевидно, что методики, раскрытые в примерах ниже, представляют подходы, предложенные авторами изобретения, которые хорошо функционируют при практическом осуществлении изобретения, и, таким образом, как можно предполагать, составляют примеры способов его практического осуществления. Впрочем, квалифицированные специалисты в данной области техники, с учетом настоящего описания, должны понимать, что в определенные варианты осуществления, которые были раскрыты, может быть внесено много изменений, и при этом может быть получен подобный или аналогичный результат, без отступления от сущности и объема настоящего изобретения.

Пример 1 - Примерный способ переработки ряски

В настоящей заявке описан примерный способ переработки ряски. Способ был проверен экспериментально.

Во время сбора урожая автоматизированная система сбора извлекала равные количества микрокультуры, например, ряски, с определенных территорий в системе выращивания, включающей пруды (биореакторы), и суспензию, содержащую биомассу (также называемую исходным сырьем), подавали через насосную систему на наклонное вибрационное сито. Суспензию биомассы собирали ситом и подавали в молотковую мельницу ножевого типа, в которой листецы влажной биомассы разрушались с высвобождением внутренней воды и белка. Белоксодержащий сок из указанных листецов затем извлекали путем последовательного прессования в ленточном прессе и шнековом прессе. Влажное биосырье, выгруженное из шнекового пресса, собирали для сушки в турбулентной сушилке, тогда как сок фильтровали с использованием вибрационного сепаратора. Фильтрованный сок включал мелкодисперсные твердые частицы, которые удаляли центрифугированием. Затем белок в центрифугированном соке подвергали коагулированию посредством снижения значения pH центрифугированного сока или термокоагулированию при использовании теплообменника с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат. Влажный белковый концентрат затем разделяли, используя высокоскоростную многодисковую центрифугу. Надосадочную жидкость отбрасывали, тогда как влажный белковый концентрат подвергали сушке при использовании распылительной сушилки. Высушенный продукт упаковывали.

Хотя в данном примере этого не выполняли, биомасса ряски может быть обработана дополнительно для уменьшения количества золы, липидов или других нежелательных компонентов в конечном продукте.

После промывки ряску гомогенизировали, смешивали, отжимали сок, осветляли центрифугированием, фильтровали и подвергали раствор воздействию низкого pH для преципитации белков и получения бульона, включающего влажный белковый концентрат. Бульон центрифугировали с получением осадка, включающего влажный белковый концентрат. Осадок последовательно промывали и осветляли центрифугированием, а затем подвергали сушке с получением сухого белкового концентрата.

Сухой белковый концентрат, полученный таким образом, включал 50-80% белка по весу.

Суспензию биомассы, собранной из системы выращивания, подавали в производственное здание, где ее обезвоживали и прессовали в ряде стадий для извлечения ее внутреннего сока. Крупные твердые частицы (первая твердая фаза) затем удаляли из сока фильтрованием, используя вибрационный сепаратор (вибрационный сетчатый фильтр).

a. Получение

i. Наклонное вибрационное сито

Суспензию биомассы гидравлически подавали в производственное здание, закачивая биомассу с большой порцией воды в производственное здание. Биомассу отделяли от воды с помощью наклонного вибрационного сита. Вода проходила через сито и поступала обратно в пруды (биореакторы), тогда как биомасса проходила в нижнюю часть сита под действием низкоамплитудной вибрации. С сита влажная биомасса поступала в бункер наклонного шнека. В данном подающем шнеке использовался архимедов винт для подачи свежей биомассы в бункер молотковой мельницы ножевого типа (ножевой мельницы) с постоянной скоростью. Дополнительная польза при использовании подающего шнека состояла в том, что он позволял избытку воды стекать из влажной биомассы благодаря наклону шнека.

ii. Ножевая мельница

В ножевой мельнице использовался горизонтальный вращающийся вал, на котором были установлены лезвия. Ротор вращался с высокой скоростью, при этом суспензия биомассы поступала через малый загрузочный бункер, установленный внутри. Суспензию биомассы разрушали и удаляли через сито в нижней части мельницы. Данная мельница разрезала листецы биомассы с высвобождением внутренней структуры клетки, что обеспечивало удаление большего количества внутренней воды и белка.

iii. Ленточный пресс

Ленточный пресс был первичной стадией прессования для разрушенной биомассы. Разрушенную биомассу подавали насосом из бункера в пространство между двумя перфорированными ленточными фильтрами. Указанные ремни пропускали через ряд роликов. При прохождении ремней через ролики удалялся внутренний сок. Сок включал воду, а также водорастворимые соединения, такие как растворимый белок и минералы. После прессования первую твердую фазу снимали скребком и подавали на вторичную стадию прессования.

iv. Шнековый пресс

Шнековый пресс был вторичной стадией прессования для первой твердой фазы разрушенной биомассы. В нем использовалось механическое сжатие шнека для отжима, по меньшей мере, части оставшегося внутреннего сока из первой твердой фазы. После прохождения через шнековый пресс прессованный твердый материал (также называемый влажным биосырьем) собирали в большие передвижные бункеры для сушки.

v. Вибрационный сепаратор

Сок вытекал из шнекового пресса на вибрационный сетчатый фильтр с отверстиями 10-200 микронов. На нем отфильтровывали крупные частицы, которые проходили через шнековый пресс. Твердая фаза (пюре), также называемая второй твердой фазой, поступала обратно в шнековый пресс, тогда как фильтрованный сок направляли на очистку белка. Возврат в процесс второй твердой фазы позволял отжимать дополнительное количество сока из второй твердой фазы.

b. Очистка белка

После фильтрования через вибрационное сито, фильтрованный сок затем очищали для выделения концентрированного белка. В ходе указанной очистки использовали центрифугирование и коагуляцию.

i. Центрифуга (осветление)

Фильтрованный сок прокачивали через высокоскоростную многодисковую центрифугу для удаления более мелких частиц, которые не были удалены в вибрационном сепараторе. На данном этапе также удаляли большую часть углеводов, а также волокон. Третью твердую фазу, выходящую из центрифуги, отправляли обратно в шнековый пресс для уменьшения потерь белка. Затем центрифугированный сок (также называемый осветленным соком) перекачивали в охлаждаемую емкость для хранения до последующей обработки.

ii. Коагуляция белка

Белки в центрифугированном соке коагулировали путем понижения pH. Уровень pH понижали до pH ниже 5 при использовании либо хлороводородной, либо серной кислоты. Данный процесс обработки кислотой вызывал коагуляцию и преципитацию, по меньшей мере, части белка, в результате чего получали бульон, включающий влажный белковый концентрат.

В альтернативе, центрифугированный сок перекачивали с регулируемой скоростью потока в осадитель, содержащий ряд пластинчатых теплообменников. В зоне нагрева осадителя центрифугированный сок нагревали до приблизительно 40-90°C. Затем центрифугированный сок, который теперь назывался бульоном, быстро охлаждали до температуры в пределах 10-40°C. Такой нагрев и охлаждение вызывали коагуляцию и осаждение белка из центрифугированного сока с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат.

iii. Центрифуга (Отделение белка)

Влажный белковый концентрат отделяли от остальной части бульона. Бульон пропускали через высокоскоростную многодисковую центрифугу для отделения влажного белкового концентрата от надосадочной жидкости, называемой "отработанной жидкостью". В центрифуге отработанная жидкость проталкивалась в верхнюю часть центрифуги под действием центростремительной силы и откачивалась, тогда как более плотный белковый влажный концентрат собирали в нижней части и периодически выгружали из центрифуги. Влажный белковый концентрат затем промывали водой для удаления примесей и снова центрифугировали. Влажный белковый концентрат после указанного второго центрифугирования охлаждали в хранилище для уменьшения разложения и сохранения высокого качества до его сушки.

c. Сушка

Влажное биосырье и влажный белковый концентрат подавали на процесс сушки для уменьшения их содержания воды до 8-12%. Влажное биосырье сушили при использовании турбулентной сушилки, тогда как влажный белковый концентрат сушили при использовании распылительной сушилки. После сушки влажный белковый концентрат назвали сухим белковым концентратом.

i. Сушка биосырья

Влажное биосырье после шнекового пресса собирали в передвижные бункеры. Влажное биосырье затем подавали в турбулентную сушилку, сбрасывая его в питающую емкость турбулентной сушилки, оборудованную мешалкой. Влажное биосырье поступало из питающей емкости в сушильную камеру, оборудованную вращаемой мешалкой. Горячий воздух проходил через влажное биосырье, при этом мешалка разбивала любые крупные комки. Влажное, тяжелое биосырье оставалось в сушильной камере, пока содержание воды (также называемое влагосодержанием) не становилось достаточно низким, чтобы материал, став достаточно легким, мог уноситься в циклонный сепаратор потоком горячего воздуха. Затем сухое биосырье собирали в нижней части циклона.

ii. Сушка белка

Влажный белковый концентрат откачивали из охлаждаемого хранилища в распылительную сушилку. В распылительной сушилке использовался высокоскоростной центрифужный распылитель для распыления мелкодисперсного тумана в горячей сушильной камере. Мелкодисперсный туман создавал увеличенную площадь поверхности, усиливая, таким образом, эффективность сушки. Вода испарялась при падении мелких частиц на дно. Затем сухой белковый концентрат, также называемый сухой белковой мукой, собирали с использованием комбинации циклонного сепаратора и пылеуловительной камеры.

iii. Упаковывание

Сухое биосырье и сухой белковый концентрат, выходящие из сушилок, фасовали в пакеты различного размера и герметично упаковывали после анализа на влагосодержание.

Следует понимать, что некоторые этапы, описанные выше, являются необязательными, и для получения тех же или аналогичных функций могут быть использованы устройства, отличающиеся от указанных в примере. Некоторые дополнительные образцовые способы обработки описаны в другом месте в настоящей заявке.

Пример 2 - Выделение белка

В данном примере описан способ выделения белка из ряски. Способ проверяли экспериментально.

Во время сбора урожая автоматизированная система сбора периодически извлекала равные количества микрокультуры, например, ряски, с определенных территорий в системе выращивания, включающей пруды (биореакторы), и содержащую биомассу суспензию (также называемую исходным сырьем) подавали по насосной системе на наклонное вибрационное сито. Суспензию биомассы собирали и подавали в молотковую мельницу ножевого типа, в которой влажные листецы биомассы разрушали с высвобождением внутренней воды и белка. Содержащий большое количество белка сок из указанных листецов затем извлекали путем последовательного прессования в ленточном прессе и шнековом прессе. Влажное биосырье, извлеченное из шнекового пресса, собирали для сушки в турбулентной сушилке, тогда как сок фильтровали при использовании вибрационного сепаратора. Фильтрованный сок включал мелкодисперсные твердые частицы, которые удаляли центрифугированием. Белок в центрифугированном соке затем коагулировали при нагревании с использованием теплообменника, получив бульон, включающий влажный белковый концентрат. Затем влажный белковый концентрат отделяли, используя высокоскоростную многодисковую центрифугу. Надосадочную жидкость отбрасывали, а влажный белковый концентрат сушили с использованием распылительной сушилки. Высушенный продукт фасовали.

a. Получение

i. Наклонное вибрационное сито

Суспензию биомассы гидравлически подавали в производственное здание, закачивая биомассу с большой порцией воды в производственное здание. Биомассу отделяли от воды с помощью наклонного вибрационного сита. Вода проходила через сито и поступала обратно в пруды, тогда как биомасса проходила в нижнюю часть сита под действием низкоамплитудной вибрации. С сита влажную биомассу выгружали в бункер наклонного шнека. В указанном подающем шнеке использовался архимедов винт для подачи свежей биомассы в бункер молотковой мельницы ножевого типа (ножевой мельницы) с постоянной скоростью. Дополнительная польза при использовании подающего шнека состояла в том, что он позволял избытку воды стекать из влажной биомассы благодаря наклону шнека.

ii. Ножевая мельница

В ножевой мельнице использовался горизонтальный вращающийся вал, на котором были установлены лезвия. Ротор вращался с высокой скоростью, при этом суспензия биомассы поступала через малый загрузочный бункер, установленный внутри. Суспензию биомассы разрушали и удаляли через сито в нижней части мельницы. Данная мельница разрезала листецы биомассы с высвобождением внутренней структуры клетки, что обеспечивало удаление большего количества внутренней воды и белка.

iii. Ленточный пресс

Ленточный пресс был первичной стадией прессования для разрушенной биомассы. Разрушенную биомассу подавали насосом из бункера в пространство между двумя перфорированными ленточными фильтрами. Указанные ремни пропускали через ряд роликов. При прохождении ремней через ролики удалялся внутренний сок. Сок включал воду, а также водорастворимые соединения, такие как растворимый белок и минералы. После прессования первую твердую фазу снимали скребком и подавали на вторичную стадию прессования.

iv. Шнековый пресс

Шнековый пресс был вторичной стадией прессования для первой твердой фазы разрушенной биомассы. В нем использовалось механическое сжатие шнека для отжима, по меньшей мере, части оставшегося внутреннего сока из первой твердой фазы. После прохождения через шнековый пресс прессованный твердый материал (также называемый влажным биосырьем) собирали в большие передвижные бункеры для сушки.

v. Вибрационный сепаратор

Сок вытекал из шнекового пресса на вибрационный сетчатый фильтр с отверстиями 10-200 микронов. На нем отфильтровывали крупные частицы, которые проходили через шнековый пресс. Твердая фаза (пюре), также называемая второй твердой фазой, поступала обратно в шнековый пресс, тогда как фильтрованный сок направляли на очистку белка. Возврат в процесс второй твердой фазы позволял отжимать дополнительное количество сока из второй твердой фазы.

b. Очистка белка

После фильтрования через вибрационное сито, фильтрованный сок затем очищали для выделения концентрированного белка. В ходе указанной очистки использовали центрифугирование и коагуляцию.

i. Центрифуга (осветление)

Фильтрованный сок прокачивали через высокоскоростную многодисковую центрифугу для удаления более мелких частиц, которые не были удалены в вибрационном сепараторе. На данном этапе также удаляли большую часть углеводов, а также волокон. Третью твердую фазу, выходящую из центрифуги, отправляли обратно в шнековый пресс для уменьшения потерь белка. Затем центрифугированный сок (также называемый осветленным соком) перекачивали в охлаждаемую емкость для хранения до последующей обработки.

ii. Коагуляция белка

Центрифугированный сок подавали насосом с регулируемой скоростью потока в осадитель, содержащий ряд пластинчатых теплообменников. В зоне нагрева осадителя центрифугированный сок нагревали от приблизительно 80°C до 85°C. Затем центрифугированный сок, который теперь назывался бульоном, быстро охлаждали до 10-40°C. Такой нагрев и охлаждение вызывали коагуляцию и осаждение белка из центрифугированного сока с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат.

iii. Центрифуга (Отделение белка)

Влажный белковый концентрат отделяли от остальной части бульона. Бульон пропускали через высокоскоростную многодисковую центрифугу для отделения влажного белкового концентрата от надосадочной жидкости, называемой отработанной жидкостью. В центрифуге отработанная жидкость проталкивалась в верхнюю часть центрифуги под действием центростремительной силы и откачивалась, тогда как более плотный белковый влажный концентрат собирали в нижней части и периодически выгружали из центрифуги. Влажный белковый концентрат затем промывали водой для удаления примесей и снова центрифугировали. Влажный белковый концентрат после указанного второго центрифугирования охлаждали в хранилище для уменьшения разложения и сохранения высокого качества до его сушки.

c. Сушка

Влажное биосырье и влажный белковый концентрат подавали на процесс сушки для уменьшения их содержания воды до 8-12%. Влажное биосырье сушили при использовании турбулентной сушилки, тогда как влажный белковый концентрат сушили при использовании распылительной сушилки. После сушки влажный белковый концентрат назвали сухим белковым концентратом.

i. Сушка биосырья

Влажное биосырье после шнекового пресса собирали в передвижные бункеры. Влажное биосырье затем подавали в турбулентную сушилку, сбрасывая его в питающую емкость турбулентной сушилки, оборудованную мешалкой. Влажное биосырье поступало в сушильную камеру, оборудованную вращаемой мешалкой. Горячий воздух проходил через влажное биосырье, при этом мешалка разбивала любые крупные комки. Влажное, тяжелое биосырье оставалось в сушильной камере, пока содержание воды (также называемое влагосодержанием) не становилось достаточно низким, чтобы материал, став достаточно легким, мог уноситься в циклонный сепаратор потоком горячего воздуха. Затем сухое биосырье собирали в нижней части циклона.

ii. Сушка белка

Влажный белковый концентрат откачивали из охлаждаемого хранилища в распылительную сушилку. В распылительной сушилке использовался высокоскоростной центрифужный распылитель для распыления мелкодисперсного тумана в горячей сушильной камере. Мелкодисперсный туман создавал увеличенную площадь поверхности, усиливая, таким образом, эффективность сушки. Вода испарялась при падении мелких частиц на дно. Затем сухой белковый концентрат, также называемый сухой белковой мукой, собирали с использованием комбинации циклонного сепаратора и пылеуловительной камеры.

iii. Упаковывание

Сухое биосырье и сухой белковый концентрат, выходящие из сушилок, фасовали в пакеты различного размера и герметично упаковывали после анализа на влагосодержание.

Пример 3 - Блок-схема примерного способа выделения белка

На Фиг.2 показана блок-схема примерного способа выделения белка из водного организма, например, свежей ряски.

Свежую ряску (также называемая суспензией биомассы или исходным сырьем) подавали в ножевую мельницу, в которой влажные листецы биомассы разрушали с высвобождением внутренней воды и белка. Разрушенную биомассу подавали на ленточный пресс, в котором разрушенную биомассу прессовали с получением первой твердой фазы (указанной на Фигуре как "Влажное биосырье ленточного пресса") и сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок ленточного пресса"). Первую твердую фазу подавали в шнековый пресс для дополнительного прессования с получением второго сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок шнекового пресса") и влажного биосырья. Первую твердую фазу, оставшуюся в ленточном прессе, промывали водой (указанной на Фигуре как "Промывочная вода ленточного фильтра"). Промытую твердую фазу ленточного фильтра, полученную таким образом, подавали в шнековый пресс для дополнительного прессования. Влажное биосырье, извлеченное из шнекового пресса, собирали для сушки с использованием сушилки биосырья (турбулентной сушилки) с получением сухого биосырья. Необработанный сок ленточного пресса и необработанный сок шнекового пресса объединяли с получением комбинированного необработанного сока и подавали в вибрационное сито, в котором комбинированный необработанный сок фильтровали с получением пюре, включающего возвращенную в процесс твердую фазу), и фильтрованного сока. Пюре подавали в шнековый пресс для дополнительного прессования. Фильтрованный сок хранили в емкости для сока 1. Емкость для сока 1 является охлаждаемой емкостью для хранения. Фильтрованный сок из емкости для сока 1 осветляли при использовании центрифуги с получением центрифугированной твердой фазы из фильтрованного сока и фильтрованного центрифугированием сока (также называемого "осветленным соком"). Центрифугированную твердую фазу из фильтрованного сока подавали в шнековый пресс для последующего прессования. Центрифугированную твердую фазу из фильтрованного сока использовали в качестве влажного биосырья. Фильтрованный центрифугированием сок хранили в емкости для сока 2 и доводили его pH до pH ниже 7,0. Затем фильтрованный центрифугированием сок обрабатывали в осадителе с целью вызвать термоиндуцированную коагуляцию белка с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат. В других вариантах осуществления белок в фильтрованном центрифугированием соке коагулировали с помощью обработки кислотой, комбинации обработки кислотой и термообработки. Для отделения белка от остальной части бульона, бульон центрифугировали с получением отработанной жидкости и влажного белкового концентрата. Отработанную жидкость возвращали обратно в пруды для выращивания (также называемые биореакторами). В других вариантах осуществления отработанную жидкость утилизировали. Влажный белковый концентрат промывали или разбавляли, добавляя воду к влажному белковому концентрату, с формированием раствора влажного белкового концентрата. Отношение влажного белкового концентрата к воде составляет от 1:1 до 1:10 по весу. Полученный в результате раствор влажного белкового концентрата сушили при использовании сушилки для белка (распылительной сушилки) с получением сухого белкового концентрата. Сухой белковый концентрат упаковывали для последующего применения или анализа.

На Фиг.2 каждая пунктирная линия обозначает рециклизованный массовый поток, а каждая буква или комбинация букв/чисел в шестиугольнике указывает место взятия образцов или код материала.

Пример 4 - Выход сухого белкового концентрата и выход влажного биосырья

Свежую ряску перерабатывали согласно способу, показанному на Фиг.2 и описанному в Примере 2, в течение приблизительно одного месяца.

На Фиг.3 показан выход влажного биосырья (обозначенного "Биосырье"), отобранного в D3 на Фиг.2, и выход сухого белкового концентрата (обозначенного "Высушенный белок") отобранного в O1 на Фиг.2. В настоящей заявке обозначения осей, такие как D1, D2, D3 и так далее, обозначают номера партий проанализированных образцов.

Результаты выражены как отношение массы биосырья или сухого белкового концентрата к массе свежей ряски, переработанной для получения указанных продуктов. На горизонтальной оси указан код партии. Что касается каждой пары столбцов для одного и того же кода партии, в левом столбце приведен результат для биосырья, а в правом столбце - результат для высушенного белка.

Относительные данные показаны на Фиг.3. На данном графике продемонстрировано, что значительно более высокая часть твердой фазы остается в потоке биосырья по сравнению с потоком белка.

Пример 5 - Выход влажного и сухого белкового концентрата

На Фиг.4 показано влагосодержание (содержание воды) во влажном белковом концентрате в точке I1 в процессе, показанном на Фиг.2 и выполненном в Примере 4. Результаты выражены как процентное отношение массы воды к массе влажного белкового концентрата. На горизонтальной оси указаны коды партии.

На Фиг.5 показана чистота белка, полученного в одном и том же процессе, в зависимости от партии. Результаты выражены как процентное отношение массы белка к массе сухого белкового концентрата. На горизонтальной оси указаны коды партии.

На Фиг.5 показано, что чистота белка в полученном сухом белковом концентрате показала диапазон 52-67% для данного периода времени.

Пример 6 - Выход влажного и сухого биосырья

На Фиг.6 показано влагосодержание (содержание воды) во влажном биосырье, полученном из шнекового пресса и отобранного в точке D3 на Фиг.2. Результаты выражены как процентное отношение массы воды к общей массе влажного биосырья. На горизонтальной оси указаны коды партии.

На Фиг.7 показан состав сухого биосырья в зависимости от партии, полученного в процессе, показанном на Фиг.2. Результаты выражены как процентное отношение массы отдельного изделия к общей массе сухого биосырья. На горизонтальной оси указаны коды партии. В каждом столбце, соответствующем одной партии, снизу вверх, первая полоса указывает содержание влаги; вторая полоса указывает содержание белка; третья полоса указывает зольность; четвертая полоса указывает содержание жиров; пятая полоса указывает содержание сырых волокон; и шестая полоса указывает доступные углеводы.

На Фиг.7 показано, что сухое биосырье было богато углеводами, в форме доступных углеводов и сырого волокна.

Пример 7 - Выход влажного и сухого биосырья

На Фиг.8 показан объем собранного урожая ряски на экспериментальном предприятии за два месяца. Темно-серая полоса указывает вес влажной ряски, которая была обработана вскоре после сбора урожая; светло-серая полоса указывает вес влажной ряски, которую поместили на хранение для последующей обработки; и полоса средне-серого цвета указывает вес влажной ряски, которую направили для переработки на прилегающий объект.

Пример 8 - Распределение твердой фазы в типовых операциях

На Фиг.9 показан пример распределения твердой фазы после разрушения и прессования, как описано на Фиг.2, свежей ряски, полученной, как описано выше. Прессование проводили последовательно на ленточном прессе и шнековом прессе. Ремень промывали при использовании воды для промывки ленточного фильтра, и промытую твердую фазу с ленточного фильтра возвращали в шнековый пресс. Результаты выражены как процентное отношение массы твердой фазы в биосырье (соответствующем влажному биосырью (D3) Фиг.2) или в соке (соответствующем комбинированному необработанному соку (E1) Фиг.2) к массе твердой фазы в разрушенной биомассе (в C1 на Фиг.2). Указанные фигуры, и фигуры, относящиеся к распределению твердой фазы в различных потоках продуктов в последующих примерах, были получены при сушке образцов биосырья и сока с получением веса твердой фазы, содержавшейся в них. Указанные количества складывали, получая суммарное количество твердой фазы в разрушенной биомассе. На горизонтальной оси указаны коды партии. Что касается каждой пары столбцов для одного и того же кода партии, в левом столбце указано количество твердой фазы в биосырье, а в правом столбце указано количество твердой фазы в соке. Средняя масса твердой фазы в биосырье составила 23,5% от массы разрушенной биомассы, из которых 21% приходилось на влажное биосырье, тогда как 2,5% были твердой фазой, смытой с ленточного фильтра. Твердая фаза в соке составляла, в среднем, 76,5% твердой фазы в разрушенной биомассе.

На Фиг.10 показан пример распределения твердой фазы после пропускания комбинированного необработанного сока через вибрационный сепаратор, как показано на Фиг.2. Результаты выражены как процентное отношение массы твердой фазы в пюре (Q1, соответствующему "Пюре (Рециклизованной твердой фазе)" (Q1) на Фиг.2) или в соке (F1, соответствующему "Фильтрованному соку" из емкости для сока 1 на Фиг.2) к массе твердой фазы в комбинированном необработанном соке (E1) на Фиг.2. На горизонтальной оси указаны коды партии. Что касается каждой пары столбцов для одного и того же кода партии, в левом столбце указан результат для пюре (Q1), а в правом столбце указаны результаты для сока (F1).

На Фиг.10 показан примерный результат теста распределения твердой фазы для вибрационного сепаратора.

На Фиг.11 показано примерное вычисление того, как можно вычислить распределение материала на Фиг.9 и Фиг.10. Поле, ограниченное пунктирной линией и обозначенное "A", соответствует результатам, показанным на Фиг.9, а поле, ограниченное пунктирной линией и обозначенное "B", соответствует результатам, показанным на Фиг.10. В A, после разрушения и прессования на ленточном фильтр-прессе (FP) и шнековом прессе (SP), в среднем твердая фаза в биосырье (соответствующем "Влажному биосырью" (D3) Фиг.2) составляла 23,5% твердой фазы в биомассе свежей ряски, тогда как в среднем твердая фаза в соке (соответствующем "Комбинированному необработанному соку" (E1) Фиг.2), составляла 76,5% твердой фазы в биомассе свежей ряски. В B, после прохода через вибрационный сепаратор во второй стадии обезвоживания, в среднем пюре (Q1, соответствующее "Пюре (Рециклизованной твердой фазе)" на Фиг.2) составляла 28% твердой фазы в комбинированном необработанном соке, тогда как в среднем твердая фаза в фильтрованном соке (F1, соответствующем "Фильтрованному соку" из емкости для сока 1 на Фиг.2) составляла 72% твердой фазы в комбинированном необработанном соке. Таким образом, в среднем комбинированное влажное биосырье, включающее влажное биосырье, полученное после пропускания через фильтр-пресс и шнековый пресс, и рециклизованную твердую фазу, полученную после фильтрации комбинированного необработанного сока при использовании вибрационного сепаратора, составляло 44,9% твердой фазы в биомассе свежей ряски, тогда как в среднем твердая фаза в фильтрованном соке составляла 55% твердой фазы в биомассе свежей ряски.

На Фиг.12 показано распределение твердой фазы после того как фильтрованный сок подвергали осветлению на центрифуге, как показано на Фиг.2. Результаты выражены как процентное отношение массы твердой фазы в центрифугированной твердой фазе (Q2, соответствующей "Центрифугированной твердой фазе из фильтрованного сока" на Фиг.2) или в соке (F5, соответствующем "Фильтрованному центрифугированием соку" на Фиг.2) к массе твердой фазы в фильтрованном соке (F1) на Фиг.2. На горизонтальной оси указаны коды партии. Что касается каждой пары столбцов для одного и того же кода партии, в левом столбце показан результат для пюре центрифуги (центрифугированной твердой фазы, Q2), а в правом столбце показан результат для сока (F5).

На Фиг.12 показан примерный тест распределения твердой фазы осветлительной центрифуги.

На Фиг.13 показан результат примерного теста распределения твердой фазы после пропускания фильтрованного центрифугированием сока через осадитель для коагуляции белка. Результаты выражены как процентное отношение (расчетное) потерянной твердой фазы ("Потери") или массы твердой фазы в бульоне (в H1 на Фиг.2) к массе твердой фазы в фильтрованном центрифугированием соке перед осаждением (F6 на Фиг.2). На горизонтальной оси указаны коды партии. Что касается каждой пары столбцов для одного и того же кода партии, в левом столбце указана потерянная масса, а в правом столбце указана масса бульона осадителя (H1).

На Фиг.13 показано, что большая часть твердой фазы прошла через осадитель для последующей обработки.

Также оценивали распределение твердой фазы в результате отделения белка на центрифуге. В данном примере (этап 6, Фиг.15) твердая фаза в отработанной жидкости (надосадочная жидкость) составляла 70% твердой массы бульона перед центрифугированием, тогда как твердая фаза во влажном белковом концентрате, полученном из осадка, составляла 30% твердой фазы в бульоне.

На Фиг.14 показан пример выделения продукта, которое относится к эффективности сушилки белка. На Фиг.14 показано, что в среднем сухой белковый концентрат составлял 63% массы твердой фазы влажного белкового концентрата, тогда как в среднем 37% массы твердой фазы влажного белкового концентрата было потеряно в процедуре сушки.

Например, в Таблице 5 приведены результаты, показанные на Фиг.9-14.

Таблица 5 Обобщенные результаты распределения твердой фазы
Типовая операция	Этап	Масса твердых веществ в соке (поток белка)	Масса твердых веществ в твердом продукте (прочие потоки/ поток биосырья)	Всего
Ножевая мельница	Этап 1	100,0%	0,0%	100%
Ленточный + шнековый пресс + ленточный фильтр	Этап 2	76,5%	23,5%	100%
Вибрационный сепаратор	Этап 3	72,0%	28,0%	100%
Осветлительная центрифуга	Этап 4	71,0%	29,0%	100%
Осадитель белка	Этап 5	87,0%	13,0%	100%
Разделительная центрифуга	Этап 6	30,0%	70,0%	100%
Распылительная сушилка	Этап 7	63,0%	37,0%	100%

На Фиг.15 показан пример результатов, представленных в Таблице 5. Что касается каждой пары столбцов для одного и того же этапа, в левом столбце указана пропорция массы твердых веществ до обработки в полученном соке, перешедших в белок, а в правом столбце указана пропорция массы твердых веществ до обработки в полученной твердой фазе, перешедших в прочее/биосырье.

На Фиг.16 показан пример вычисления выхода белкового продукта. Этапы 1-3 в Таблице 5 и на Фиг.15 включают "Обезвоживание - экстракцию твердой фазы" на Фиг.16, тогда как Этапы 4-7 в Таблице 5 и на Фиг.15 включают "Разделение твердой фазы" на Фиг.16. В данном примере полученный сухой белковый концентрат составлял в среднем 6% массы твердых веществ в биомассе ряски. Это подтверждалось количествами высушенного белка, полученного экспериментально, как показано на Фиг.3.

Пример 9 - Блок-схема примерного способа выделения белка

На Фиг.17 показана блок-схема примерного способа выделения белка из ряски.

В общих чертах, данный способ включает разрушение и/или прессование биомассы ряски (также называемой суспензией биомассы или исходным сырьем) с получением сока и биосырья ("Биосырье большого пресса"; процесс называется "Разрушение обезвоживание #1" и "Экстракция #1"); фильтрование и/или осветление сока с получением другого сока и дополнительного биосырья ("Биосырье малого пресса"; процесс называется "Обезвоживание #2 осветление" или "Экстракция #2"); коагулирование белка из фильтрованного или осветленного сока с получением белоксодержащего бульона (называемая "Коагуляцией белка"); и разделение бульона с получением белкового продукта и отработанной жидкости (называемое "Отделением белка"). Отработанную жидкость возвращают в пруд (биореактор).

Фиг.18 содержит более подробную блок-схему, на которой показан примерный способ выделения белка из ряски, показанный на Фиг.17.

Как показано на Фиг.18, ряску культивировали в системе выращивания, как описано выше. Суспензию биомассы, включающую собранную ряску (также называемую исходным сырьем), подавали через насосную систему (например, Насосную станцию) на вибрационное сито (A0-A5), а затем в верхнюю часть наклонного шнека (B). Из верхней части наклонного шнека (B) суспензию биомассы подавали в ножевую мельницу (C), в которой влажные листецы биомассы разрушались с высвобождением внутренней воды и белка. Разрушенную биомассу подавали в большой шнековый пресс, в котором разрушенную биомассу прессовали с получением влажного биосырья (D2) и сока. Влажное биосырье (D2) сушили ("Сушка производителя") с получением высушенного биосырья (называемого "Высушенным биосырьем большого пресса") (P2), тогда как сок фильтровали при использовании вибрационного сепаратора с получением пюре (рециклизованной твердой фазы, Q1) и сока (называемого "Необработанный сок/обработанный сок") (E1 и E2). Пюре (Q1) подавали в малый шнековый пресс для дополнительного прессования с получением второго сока и дополнительного влажного биосырья (D1). Это влажное биосырье (D1) сушили с помощью турбулентной сушилки с получением высушенного биосырья (называемого "Высушенным биосырьем малого пресса") (P1), тогда как второй сок подавали в вибрационный сепаратор для фильтрования. Необработанный или обработанный сок (E1 и E2), выходящий из сита, осветляли с использованием центрифуги с получением пюре ("Пюре из центрифуги") (Q2) и осветленного сока. Данный этап также называется "Центрифуга #1." Осветленный сок помещали на хранение в охлаждаемую емкость, где он называется "Фильтрованным соком охлаждаемой емкости" (F и G). Осветленный сок затем проходит через осадитель или обработку кислотой для коагуляции белков с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат. Бульон хранили в емкости для бульона (H1 и H2). Для отделения белка от остальной части бульона, бульон центрифугировали с получением отработанной жидкости (J1 и J2) и влажного белкового концентрата (I1 и I2). Данный этап также называется "Центрифуга #2." Отработанную жидкость возвращали обратно в пруд для выращивания (биореактор) или утилизировали. Влажный белковый концентрат промывали или разбавляли водой. Влажный белковый концентрат сушили с помощью распылительной сушки с получением высушенного белкового продукта (сухого белкового концентрата, O1 и O2). Высушенный белковый продукт упаковывали для последующего применения или анализа.

Пример 10 - Распределение твердой фазы в типовых операциях

Ряску обрабатывали согласно способу, показанному на Фиг.17 и Фиг.18, и описанному в Примере 9.

На Фиг.19 показано относительное выделение твердой фазы по типовым операциям в процессе, показанном на Фиг.17 и Фиг.18. Результаты показаны как процентное отношение массы твердой фазы в соке или белковом продукте (необработанный сок или обработанный сок E1 и E2, осветленный сок или бульон), или в других продуктах (пюре, влажное биосырье, отработанная жидкость и т.д.) к массе твердой фазы в начальном исходном материале каждой отдельной типовой операции. По горизонтальной оси указаны типовые операции. "Экстракция обезвоживание #1" соответствует "Экстракции #1" на Фиг.17; "Экстракция обезвоживание #2", соответствует "Экстракции #2" на Фиг.17;" Осаждение" соответствует процессу коагуляции белка в осадителе на Фиг.18; тогда как процессы, называемые "Центрифуга #1", "Центрифуга #2" и "Сушка распылением" соответствуют тем же процессам, как показано на Фиг.18. Что касается каждой пары столбцов для одного и того же кода партии, в левом столбце показан поток биосырья, а в правом столбце показан поток белка.

На Фиг.20 показан пример распределения твердой фазы после процессов Экстракции, Обезвоживания #1 и Экстракции, Обезвоживания #2, представленных на Фиг.19. Поле, окруженное пунктирной линией и отмеченное "A", соответствует процессу Экстракции, Обезвоживания #1, а поле, окруженное пунктирной линией и отмеченное "B", соответствует процессу Экстракции, Обезвоживания #2. На Фиг.20 показано, что в данном примере, после процессов Экстракции, Обезвоживания #1 и Экстракции, Обезвоживания #2, в среднем 62% твердой фазы в биомассе ряски присутствует в биосырье, включая "Биосырье большого пресса" и "Биосырье малого пресса", тогда как 38% твердой фазы в исходной биомассе ряски присутствует в соке.

На Фиг.21 представлен пример вычисления выхода продукта сухого белкового концентрата на основе массового потока в типовых операциях. "Экстракция твердой фазы" на Фигуре включает, процессы Экстракции, Обезвоживания #1 и Экстракции, Обезвоживания #2 Фиг.19, тогда как "Разделение твердой фазы" Фигуры включает процессы "Центрифуга #1", "Осаждение", "Центрифуга #2" и "Сушка распылением" Фиг.19. В среднем сухой белковый концентрат составляет 8,5% от исходной биомассы ряски по весу.

Пример 11 - Выделение белка в типовых операциях

Биомассу ряски обрабатывали в соответствии со способами, показанными на Фиг.17 и Фиг.18, и описанными в Примере 9.

На Фиг.22 показано выделение белка в типовых операциях в способах, показанных на Фиг.17 и Фиг.18. Результаты выражены как процентное отношение массы белка или белоксодержащего сока или других продуктов, которые приводят к биосырью или другим продуктам (пюре, влажное биосырье, отработанная жидкость и т.д.) к массе состава, формирующего исходный материал соответствующей отдельной типовой операции. По горизонтальной оси указаны отдельные типовые операции. "Экстракция, Обезвоживание #1" соответствует "Экстракции #1" Фиг.17; "Экстракция, Обезвоживание #2" соответствует "Экстракции #2" Фиг.17"; "Осадитель" соответствует процессу коагуляции белка в осадителе, показанном на Фиг.18; и "Центрифуга #1", "Центрифуга #2" и "Сушка распылением" соответствуют аналогичным процессам на Фиг.18, соответственно. Для каждой пары столбцов, соответствующих одному и тому же коду партии, в левом столбце показаны результаты для биосырья и других продуктов, а в правом столбце - результаты для белка и белоксодержащего сока. Например, исходным материалом в процессе Экстракции, Обезвоживания #1 является биомасса ряски; на Фиг.22 показано, что после того, как биомасса проходит процесс Экстракции, Обезвоживания #1, биосырье ("Биосырье большого пресса") в среднем составляет 20% массы исходной биомассы, тогда как в среднем получаемый сок составлял 80% биомассы ряски.

На Фиг.23 показано, как производится вычисление выхода белка на основе массового потока в типовых операциях. На данной Фигуре "Экстракция Белка" включает процессы Экстракции, Обезвоживания #1 и Экстракции, Обезвоживания #2 Фиг.22, тогда как "Отделение белка" включает процессы Центрифуга #1, Осаждение, Центрифуга #2 и Сушка распылением данной Фигуры. Выход белка в среднем составляет 12% биомассы ряски по весу.

Пример 12 - Распределение твердой фазы в типовых операциях

Биомассу ряски обрабатывали в соответствии со способами, показанными на Фиг.17 и Фиг.18, и описанными в Примере 9.

На Фиг.24 показано распределение твердой фазы после осветления необработанного или обработанного сока (E1 и E2) на центрифуге. Указанное осветление соответствует первому процессу центрифугирования на Фиг.18, в котором получали пюре (на Фиг.18 "Выход пюре с центрифуги" (Q2)) и фильтрованный сок. "Выход пюре с центрифуги" (Q2) на Фиг.18 соответствует "Пюре центрифуги", для которого на Фиг.24 представлены данные по составу, тогда как фильтрованный сок на Фиг.18 соответствует бульону перед осаждением, для которого данные также показаны на Фиг.24. Результаты выражены как процентное отношение массы отдельного компонента пюре центрифуги или бульона перед осаждением к массе того же компонента в материале, подвергаемом процессу осветления, который в данном случае был сырым или обработанным соком (E1 и E2). На горизонтальной оси указаны компоненты. Для каждой пары столбцов одного и того же компонента, в левом столбце показаны результаты для пюре центрифуги, тогда как в правом столбце показаны результаты бульона перед осаждением.

На Фиг.25 показано распределение твердой фазы после преципитации фильтрованного сока с целью коагуляции белка. Преципитация на данной Фигуре соответствует процессу термоиндуцированной коагуляции белка в осадителе на Фиг.18. "Вычисление потерь" указывает расчетное количество твердой фазы, потерянной в процедуре осаждения, тогда как "Бульон после преципитации" обозначает бульон, полученный после процедуры осаждения. Результаты выражены как процентное отношение массы отдельного компонента в вычисленных потерях или в бульоне после преципитации к массе того же компонента в пастеризованном материале, который был бульоном перед преципитацией, состав которого показан на Фиг.24. На горизонтальной оси указаны различные компоненты. Для каждой пары столбцов одного и того же компонента, в левом столбце показаны результаты для расчетных потерь, а в правом столбце - количество компонента в бульоне после осаждения.

На Фиг.26 показано распределение твердой фазы после того как бульон, полученный в процессе коагуляции белка, центрифугировали с целью выделения белков (это соответствует процессу Центрифуга #2 на Фиг.18). "WPC" соответствует влажному белковому концентрату, полученному после удаления отработанной жидкости из бульона после преципитации. Результаты выражены как процентное отношение массы отдельного компонента в WPC или в отработанной жидкости к массе того же компонента в материале, подвергнутом процессу Центрифуга #2, который был бульоном после осаждения на Фиг.25. На горизонтальной оси указаны различные компоненты. Для каждой пары столбцов одного и того же компонента, в левом столбце показано количество компонента в WPC, тогда как в правом столбце - количество компонента в отработанной жидкости.

На Фиг.27 показано распределение твердой фазы после сушки влажного белкового концентрата распылением. Сушка распылением WPC, полученного в результате второго центрифугирования, дает сухой белковый концентрат ("Сухой белок"). Некоторое количество твердой массы потеряли ("Вода + примерные потери"). Результаты выражены как процентное отношение массы отдельного компонента в сухом белке или в потерянной массе к массе того же компонента в материале, который был высушен распылением, который был влажным белковым концентратом, полученным в результате второго центрифугирования. На горизонтальной оси указаны различные компоненты. Для каждой пары столбцов одного и того же компонента, в левом столбце показано количество компонента в Сухом белке, тогда как в правом столбце - количество компонента в потерянной массе.

На Фиг.28 показаны обобщенные результаты массового потока, связанного с результатами, показанными на Фиг.24-27. После экстракции твердой фазы из биомассы (включая Экстракцию #1 и/или Экстракцию #2, показанные на Фиг.17), 38% твердой фазы в исходной биомассе оставалось в необработанном соке. Необработанный сок в среднем содержал 38% твердой фазы в исходной биомассе ряски. Необработанный сок подвергали центрифугированию (Центрифуга #1 на Фиг.28) для осветления сока. В результате получали пюре (твердый осадок), включающее, в среднем, 31% твердой фазы в необработанном соке, и сок (супернатант), включающий, в среднем, 66% твердой фазы в необработанном соке. Сок подвергали термической или кислотной обработке для коагуляции белков, с получением бульона. В среднем, 5% твердой фазы, присутствующей в соке перед обработкой, было потеряно в процессе обработки, тогда как в среднем 95% твердой фазы, присутствующей в соке до обработки, оставалось в бульоне после обработки. Указанный обработанный бульон затем центрифугировали (Центрифуга #2) для отделения белков; в данном процессе, в среднем, потеряли 14% твердой фазы в бульоне, тогда как 86% твердой фазы в бульоне оставалось в белковом продукте (влажный белковый концентрат). Белковый продукт подвергали сушке распылением, в ходе которой, в среднем, потеряли 41% твердой фазы во влажном белковом концентрате, тогда как 59% твердой фазы во влажном белковом концентрате оставалось в конечном белковом продукте (сухой белковый концентрат). Таким образом, в среднем, 8,4% твердой фазы в ряске было превращено в конечный белковый продукт (сухой белковый концентрат). Данный результат согласуется с результатом, показанным на Фиг.21.

Пример 13 - Блок-схема процесса и места отбора образцов

На Фиг.29 показана блок-схема примерного способа выделения белка из водного организма, например, свежей ряски. Способ тестировали экспериментально.

Свежую ряску (также называемую суспензией биомассы или исходным сырьем) подавали в ножевую мельницу, в которой влажные листецы биомассы разрушали с высвобождением внутренней воды и белка. Разрушенную биомассу подавали в ленточный пресс с водой для промывки ленточного фильтра и прессовали разрушенную биомассу с получением первой твердой фазы (указанной на Фигуре как "Влажное биосырье ленточного пресса") и сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок ленточного пресса"). Первую твердую фазу подавали в шнековый пресс с получением второго сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок шнекового пресса") и влажного биосырья. Первую твердую фазу, оставшуюся в ленточном прессе, промывали водой (указанной на Фигуре как "Вода для промывки ленточного фильтра"). Промытую твердую фазу ленточного фильтра, полученную таким образом, подавали в шнековый пресс для дополнительного прессования. Влажное биосырье, извлеченное из шнекового пресса, собирали для сушки с использованием сушилки для биосырья (турбулентной сушилки) с получением сухого биосырья. Необработанный сок ленточного пресса и необработанный сок шнекового пресса объединяли с формированием комбинированного необработанного сока и подавали в вибрационный сепаратор, в котором комбинированный необработанный сок фильтровали с получением пюре, включающего рециклизованную твердую фазу, и фильтрованного сока. Пюре подавали в шнековый пресс для дополнительного прессования. Фильтрованный сок хранили в емкости для сока 1. Емкость для сока 1 представляла собой емкость для хранения, предпочтительно охлаждаемую. Фильтрованный сок из емкости для сока 1 осветляли при использовании центрифуги с получением центрифугированной твердой фазы из фильтрованного сока и фильтрованного центрифугированием сока (также называемого "осветленным соком"). Центрифугированную твердую фазу из фильтрованного сока подавали в шнековый пресс для дополнительного прессования. Центрифугированную твердую фазу из фильтрованного сока использовали в качестве влажного биосырья. Фильтрованный центрифугированием сок помещали на хранение в емкость для сока 2 и доводили до pH ниже 5 и оставляли на ночь. Температуру поддерживали на уровне ниже 35°C. Фильтрованный центрифугированием сок обрабатывали в осадителе, чтобы вызвать термоиндуцированную коагуляцию белка с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат. Бульон центрифугировали с получением отработанной жидкости и влажного белкового концентрата. Отработанную жидкость возвращали обратно в пруды для выращивания (также называемые биореакторами). В других вариантах осуществления отработанную жидкость утилизировали. Влажный белковый концентрат ("WPC") промывали три раза после разбавления, добавляя воду к влажному белковому концентрату с формированием промытого влажного белкового концентрата. Отношение влажного белкового концентрата к воде составляло от 1:1 до 1:10 по весу. Полученный в результате промытый влажный белковый концентрат сушили при использовании сушилки для белка (распылительной сушилки) с получением сухого белкового концентрата.

На Фиг.29 каждая сплошная стрелка указывает поток процесса, каждая пунктирная стрелка указывает рециклизованный массовый поток, тогда как каждая буква или комбинация буквы/числа в шестиугольнике указывает местоположение отбора образца или код материала. Отметки "pH доводили до <5 и оставляли на ночь", "Температуру поддерживали при <35°C" и "WPC (I1) промывали 3 раза с (1:1-1:10 WPC:H₂0) и повторно центрифугировали" представляют собой исправления, внесенные в способ.

Пример 14 - Блок-схема способа

На Фиг.30 показана блок-схема примерного способа выделения белка из водного организма, например, свежей ряски. Способ тестировали экспериментально.

Свежую ряску (также называемую суспензией биомассы или исходным сырьем) подавали в ножевую мельницу, в которой влажные листецы биомассы разрушали с высвобождением внутренней воды и белка. Разрушенную биомассу подавали в ленточный пресс, в котором разрушенную биомассу прессовали с получением первой твердой фазы (указанной на Фигуре как "Влажное биосырье ленточного пресса") и сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок ленточного пресса"). Первую твердую фазу подавали в шнековый пресс для дополнительного прессования с получением второго сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок шнекового пресса") и влажного биосырья. Первую твердую фазу, оставшуюся в ленточном прессе, промывали водой (указанной на Фигуре как "Вода для промывки ленточного фильтра"). Промытую твердую фазу ленточного фильтра, полученную таким образом, подавали в шнековый пресс для дополнительного прессования. Влажное биосырье, извлеченное из шнекового пресса, собирали для сушки при использовании сушилки для биосырья (турбулентной сушилки) с получением сухого биосырья. Необработанный сок ленточного пресса и необработанный сок шнекового пресса объединяли с формированием комбинированного необработанного сока и подавали в вибрационный сепаратор, в котором комбинированный необработанный сок фильтровали с получением пюре, включающего рециклизованную твердую фазу, и фильтрованного сока. Пюре подавали в шнековый пресс для дополнительного прессования. Фильтрованный сок помещали для хранения в емкость для сока 1. Фильтрованный сок из емкости для сока 1 осветляли при использовании центрифуги с получением центрифугированной твердой фазы из фильтрованного сока и фильтрованного центрифугированием сока (также называемого "осветленным соком"). Центрифугированную твердую фазу из фильтрованного сока подавали в шнековый пресс для дополнительного прессования. Центрифугированную твердую фазу из фильтрованного сока использовали в качестве влажного биосырья. Фильтрованный центрифугированием сок хранили в емкости для сока 2, при этом его pH доводили до 8,5, выдерживали на уровне 8,5 в течение одного часа, а затем доводили до конечного pH 7,0. Затем фильтрованный центрифугированием сок обрабатывали в осадителе, чтобы вызвать термоиндуцированную коагуляцию белка с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат. В других вариантах осуществления белок в фильтрованном центрифугированием соке коагулировали путем обработки кислотой, комбинации обработки кислотой и термообработки. Для отделения белка от остальной части бульона, бульон центрифугировали с получением отработанной жидкости и влажного белкового концентрата. Отработанную жидкость возвращали обратно в пруды для выращивания (также называемые биореакторами). В других вариантах осуществления отработанную жидкость утилизировали. Влажный белковый концентрат промывали или разбавляли, добавляя воду к влажному белковому концентрату с формированием промытого влажного белкового концентрата. Полученный в результате промытый влажный белковый концентрат сушили при использовании белковой сушилки (распылительной сушилки) с получением сухого белкового концентрата. Сухой белковый концентрат упаковывали для последующего применения или анализа.

На Фиг.30 каждая сплошная стрелка указывает поток процесса, каждая пунктирная стрелка указывает рециклизованный массовый поток, и каждая буква или комбинация буквы/числа в шестиугольнике указывает местоположение отбора образца или код материала. Отметка "Доведение pH (NaOH) до 8,5, выдерживание в течение одного часа, и затем доведение до конечного pH 7,0" указывает исправление способа.

Пример 15 - Блок-схема способа

На Фиг.31 показана блок-схема примерного способа выделения белка из водного организма, например, свежей ряски. Способ тестировали экспериментально.

Свежую ряску (также называемую суспензией биомассы или исходным сырьем) подавали в ножевую мельницу, в которой влажные листецы биомассы разрушали с высвобождением внутренней воды и белка. Разрушенную биомассу подавали в ленточный пресс, в котором разрушенную биомассу прессовали с получением первой твердой фазы (указанной на Фигуре как "Влажное биосырье ленточного пресса") и сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок ленточного пресса"). Первую твердую фазу подавали в шнековый пресс для дополнительного прессования с получением второго сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок шнекового пресса") и влажного биосырья. Первую твердую фазу, оставшуюся в ленточном прессе, промывали водой (указанной на Фигуре как "Вода для промывки ленточного фильтра"). Промытую твердую фазу ленточного фильтра, полученную таким образом, подавали в шнековый пресс для дополнительного прессования. Часть влажного биосырья, извлеченного из шнекового пресса, возвращали обратно в шнековый пресс. Влажное биосырье, извлеченное из шнекового пресса, собирали для сушки при использовании сушилки для биосырья (турбулентной сушилки) с получением сухого биосырья. Необработанный сок ленточного пресса и необработанный сок шнекового пресса объединяли с формированием комбинированного необработанного сока и подавали в вибрационнй сепаратор, в котором комбинированный необработанный сок фильтровали с получением пюре, включающего рециклизованную твердую фазу, и фильтрованного сока. Пюре подавали в шнековый пресс для дополнительного прессования. Фильтрованный сок хранили в емкости для сока 1. Емкость для сока 1 являлась охлаждаемой емкостью для хранения. Фильтрованный сок из емкости для сока 1 осветляли при использовании центрифуги с получением центрифугированной твердой фазы из фильтрованного сока и фильтрованного центрифугированием сока (также называемого "осветленным соком"). Центрифугированную твердую фазу из фильтрованного сока подавали в шнековый пресс для дополнительного прессования. Центрифугированную твердую фазу из фильтрованного сока использовали в качестве влажного биосырья. Фильтрованный центрифугированием сок хранили в емкости для сока 2, при этом его pH доводили до 8,5, а температуру доводили до 15°C на ночь. Затем фильтрованный центрифугированием сок обрабатывали в осадителе, чтобы вызвать термоиндуцированную коагуляцию белка с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат. В других вариантах осуществления белок в фильтрованном центрифугированием соке коагулировали путем обработкой кислотой, комбинации обработки кислотой и термообработки. Для отделения белка от остальной части бульона, бульон центрифугировали с получением отработанной жидкости и влажного белкового концентрата. Отработанную жидкость возвращали обратно в пруды для выращивания (также называемые биореакторами). В других вариантах осуществления отработанную жидкость утилизировали. Влажный белковый концентрат промывали или разбавляли, добавляя воду к влажному белковому концентрату с формированием промытого влажного белкового концентрата. Отношение влажного белкового концентрата к воде составляло 4:1 по весу. Полученный в результате промытый влажный белковый концентрат сушили при использовании сушилки для белка (распылительной сушилки) с получением сухого белкового концентрата. Сухой белковый концентрат упаковывали для последующего применения или анализа.

Ряска, вода для промывки ленточного фильтра, влажное биосырье, сухое биосырье, доведение pH и доведение температуры, влажный белковый концентрат и сухой белковый концентрат представляют собой измеренные значения. Разрушенная биомасса, влажное биосырье ленточного пресса, необработанный сок ленточного пресса, необработанный сок шнекового пресса, комбинированный необработанный сок и бульон являются вычисленными значениями. Фильтрованный сок, фильтрованный центрифугированием сок и отработанная жидкость являются материалами, для которых получен объем, а масса вычислена на основе плотности. Промытая твердая фаза ленточного фильтра и пюре (рециклизованная твердая фаза) являются повторно используемым материалом. Центрифугированная твердая фаза из фильтрованного сока является взвешенным и утилизируемым материалом.

На Фиг.31 каждая черная стрелка указывает поток процесса; каждая пунктирная стрелка указывает повторно используемый материал; каждая точечная стрелка указывает взвешенный и утилизированный материал; каждая буква или комбинация буквы/числа в шестиугольнике указывает местоположение отбора образца или код материала; Свежая ряска, Вода для промывки ленточного фильтра, Влажное биосырье, Сухое биосырье, Влажный белковый концентрат и Сухой белковый концентрат являются измеренными значениями; Разрушенная биомасса, Влажное биосырье ленточного пресса, Необработанный сок ленточного пресса, Необработанный сок шнекового пресса, Комбинированный необработанный сок и Бульон указывают вычисленные значения; Фильтрованный сок, Фильтрованный центрифугированием сок, отработанная жидкость (возвращаемая обратно в пруды для выращивания) указывают массовые значения, вычисленные из измеренного объема и известной плотности; Промытая твердая фаза ленточного фильтра и пюре (рециклизованная твердая фаза) указывают повторно используемый материал; и Центрифугированная твердая фаза из фильтрованного сока указывает взвешенный и утилизированный материал.

Пример 16 - Блок-схемы способа

На Фиг.32 показана блок-схема примерного способа выделения белка из водного организма, например, свежей ряски, с необязательным доведением pH и промывкой влажного белка. Способ тестировали экспериментально.

Свежую ряску (также называемую суспензией биомассы или исходным сырьем) подавали в ножевую мельницу, в которой влажные листецы биомассы разрушали с высвобождением внутренней воды и белка. Разрушенную биомассу подавали в ленточный пресс, в котором разрушенную биомассу прессовали с получением первой твердой фазы (указанной на Фигуре как "Влажное биосырье ленточного пресса") и сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок ленточного пресса"). Первую твердую фазу подавали в шнековый пресс для дополнительного прессования с получением второго сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок шнекового пресса") и влажного биосырья. Первую твердую фазу, оставшуюся в ленточном прессе, промывали водой (указанной на Фигуре как "Вода для промывки ленточного фильтра"). Промытую твердую фазу ленточного фильтра, полученную таким образом, подавали в шнековый пресс для дополнительного прессования. Часть влажного биосырья, извлеченного из шнекового пресса, возвращали обратно в шнековый пресс. Влажное биосырье, извлеченное из шнекового пресса, собирали для сушки при использовании сушилки для биосырья (турбулентной сушилки) с получением сухого биосырья. Необработанный сок ленточного пресса и необработанный сок шнекового пресса объединяли с формированием комбинированного необработанного сока и подавали в вибрационный сепаратор, в котором комбинированный необработанный сок фильтровали с получением пюре, включающего рециклиозованную твердую фазу и фильтрованный сок. Пюре подавали в шнековый пресс для дополнительного прессования. Фильтрованный сок хранили в емкости для сока 1. Емкость для сока 1 являлась охлаждаемой емкостью для хранения. Фильтрованный сок из емкости для сока 1 осветляли, используя центрифугу, с получением центрифугированной твердой фазы из фильтрованного сока и фильтрованного центрифугированием сока (также называемого "осветленным соком"). Центрифугированную твердую фазу из фильтрованного сока отбирали для получения образцов. Центрифугированную твердую фазу из фильтрованного сока использовали в качестве влажного биосырья. Фильтрованный центрифугированием сок хранили в емкости для сока 2, при этом его pH доводили до pH ниже 7. Затем фильтрованный центрифугированием сок обрабатывали в осадителе, чтобы вызвать термоиндуцированную коагуляцию белка с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат. В других вариантах осуществления белок в фильтрованном центрифугированием соке коагулировали посредством обработки кислотой, комбинации обработки кислотой и термообработки. Для отделения белка от остальной части бульона, бульон центрифугировали с получением отработанной жидкости и влажного белкового концентрата. Отработанную жидкость возвращали обратно в пруды для выращивания (также называемые биореакторами). В других вариантах осуществления отработанную жидкость утилизировали. Влажный белковый концентрат промывали, добавляя воду к влажному белковому концентрату, с формированием промытого влажного белкового концентрата и примесей, вымытых из конечного продукта. Отношение влажного белкового концентрата к воде составляло 4:1-10:1 по весу. Полученный в результате промытый влажный белковый концентрат сушили при использовании сушилки для белка (распылительной сушилки) с получением сухого белкового концентрата. Сухой белковый концентрат упаковывали для последующего применения или анализа.

На Фиг.32 каждая черная стрелка указывает поток процесса; каждая пунктирная стрелка указывает повторно используемый материал; отметка "Доведение pH до pH ниже 7 и обработка в осадителе", "Однодневные циклы", "Бульон", "Промытый влажный белковый концентрат", "12" и "Соотношение 4:1 воды, добавленной к белковому концентрату, и промытого конечного продукта" являются исправлениями, внесенными в способ; "Отбор образцов в день 1", "Отбор образцов в день 2" и "Температуру доводили до 15°C на ночь" являются параметрами, исключенными из способа; и каждая буква или комбинация буквы/числа в шестиугольнике указывает местоположение отбора образца или код материала.

Пример 17 - Блок-схема способа

На Фиг.33 показана блок-схема примерного способа выделения белка из водного организма, например, свежей ряски, с обратным смешением и необязательной промывкой белка. Способ тестировали экспериментально.

Свежую ряску (также называемую суспензией биомассы или исходным сырьем) подавали в ножевую мельницу, в которой влажные листецы биомассы разрушали с высвобождением внутренней воды и белка. Разрушенную биомассу подавали в смесительные емкости, в которые добавляли R/O воду. Отношение воды к биомассе составляло 1:1. Разрушенную биомассу подавали в ленточный пресс, в котором разрушенную биомассу прессовали с получением первой твердой фазы (указанной на Фигуре как "Влажное биосырье ленточного пресса"), сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок ленточного пресса") и снятой твердой фазы (указанной на Фигуре как "Фильтрованная твердая фаза ленточного пресса"). Первую твердую фазу подавали в шнековый пресс #1 с получением второго сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок шнекового пресса") и влажного биосырья. Биосырье подавали в шнековый пресс #2 для дополнительного прессования с получением сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок шнекового пресса") и влажного биосырья. Первую твердую фазу, оставшуюся в ленточном прессе, промывали водой (указанной на Фигуре как "Вода для промывки ленточного фильтра"). Промытую твердую фазу ленточного фильтра, полученную таким образом, утилизировали. Часть влажного биосырья, извлеченного из шнекового пресса #1 и шнекового пресса #2, подавали в емкость обратного смешения. Влажное биосырье, извлеченное из шнекового пресса #2, собирали для сушки при использовании сушилки для биосырья (турбулентной сушилки) с получением сухого биосырья. Необработанный сок ленточного пресса и необработанный сок шнекового пресса из шнекового пресса #1 и шнекового пресса #2 объединяли с формированием комбинированного необработанного сока и подавали в вибрационный сепаратор, в котором комбинированный необработанный сок фильтровали с получением пюре, включающего рециклизованную твердую фазу и фильтрованный сок. Пюре подавали в емкость обратного смешения. Фильтрованный сок хранили в емкости для сока 1. Емкость для сока 1 являлась охлаждаемой емкостью для хранения. Фильтрованный сок из емкости для сока 1 осветляли, используя центрифугу, с получением центрифугированной твердой фазы из фильтрованного сока и фильтрованного центрифугированием сока (также называемого "осветленным соком"). Центрифугированную твердую фазу из фильтрованного сока подавали в емкость обратного смешения. Фильтрованный центрифугированием сок хранили в емкости для сока 2. Затем фильтрованный центрифугированием сок обрабатывали в осадителе, чтобы вызвать термоиндуцированную коагуляцию белка, с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат. В других вариантах осуществления белок в фильтрованном центрифугированием соке коагулировали посредством обработки кислотой, комбинации обработки кислотой и термообработки. Для отделения белка от остальной части бульона, бульон центрифугировали с получением отработанной жидкости и влажного белкового концентрата. Отработанную жидкость возвращали обратно в пруды для выращивания (также называемые биореакторами). В других вариантах осуществления отработанную жидкость утилизировали. Влажный белковый концентрат необязательно промывали или разбавляли путем добавления воды к влажному белковому концентрату, с формированием промытого влажного белкового концентрата. Отношение влажного белкового концентрата к воде составляло 4:1 по весу. Полученный в результате промытый влажный белковый концентрат сушили, используя сушилку для белка (распылительную сушилку), с получением сухого белкового концентрата. Сухой белковый концентрат упаковывали для последующего применения или анализа.

На Фиг.33 каждая черная стрелка указывает поток процесса, каждая пунктирная линия и стрелка указывают дополнительные этапы процесса, каждая точечная стрелка указывает повторно используемый материал, и каждая буква или комбинация буквы/числа в шестиугольнике указывает местоположение отбора образца или код материала.

Пример 18 - Блок-схема способа

На Фиг.34 показана блок-схема примерного способа выделения белка из водного организма, например, свежей ряски, с обратным смешением и добавкой воды в смесительные емкости. Способ тестировали экспериментально.

Свежую ряску (также называемую суспензией биомассы или исходным сырьем) подавали в ножевую мельницу, в которой влажные листецы биомассы разрушали с высвобождением внутренней воды и белка. Разрушенную биомассу подавали в смесительные емкости, в которые добавляли R/O воду. Отношение воды к биомассе составляло 1:1-5:1. Разрушенную биомассу подавали в ленточный пресс, в котором разрушенную биомассу прессовали с получением первой твердой фазы (указанной на Фигуре как "Влажное биосырье ленточного пресса"), сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок ленточного пресса") и снятой твердой фазы (указанной на Фигуре как "Фильтрованная твердая фаза ленточного пресса"). Первую твердую фазу подавали в шнековый пресс #1 и шнековый пресс #2 для дополнительного прессования с получением второго сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок шнекового пресса") и влажного биосырья. Первую твердую фазу, оставшуюся в ленточном прессе, промывали водой (указанной на Фигуре как "Вода для промывки ленточного фильтра"). Промытую твердую фазу ленточного фильтра, полученную таким образом, подавали в емкость обратного смешения. Часть влажного биосырья, извлеченного из шнекового пресса, подавали в емкость обратного смешения. Влажное биосырье, извлеченное из шнекового пресса #2, собирали для сушки при использовании сушилки для биосырья (турбулентной сушилки) с получением сухого биосырья. Необработанный сок ленточного пресса и необработанный сок шнекового пресса из шнекового пресса #1 и шнекового пресса #2 объединяли с формированием комбинированного необработанного сока и подавали в вибрационный сепаратор, в котором комбинированный необработанный сок фильтровали с получением пюре, включающего рециклизованную твердую фазу и фильтрованный сок. Пюре подавали в емкость обратного смешения. Фильтрованный сок хранили в емкости для сока 1. Емкость для сока 1 являлась охлаждаемой емкостью для хранения. Фильтрованный сок из емкости для сока 1 осветляли, используя центрифугу, с получением центрифугированной твердой фазы из фильтрованного сока и фильтрованного центрифугированием сока (также называемого "осветленным соком"). Центрифугированную твердую фазу из фильтрованного сока подавали в емкость обратного смешения. Белок в фильтрованном центрифугированием соке коагулировали посредством обработки кислотой, комбинации добавления кислоты и/или термокоагуляции. Для отделения белка от остальной части бульона, бульон центрифугировали с получением отработанной жидкости и влажного белкового концентрата. Отработанную жидкость возвращали обратно в пруды для выращивания (также называемые биореакторами). В других вариантах осуществления отработанную жидкость утилизировали. Влажный белковый концентрат промывали или разбавляли, добавляя воду (1:1-10:1) к влажному белковому концентрату, с формированием промытого влажного белкового концентрата. Полученный в результате влажный белковый концентрат сушили при использовании сушилки для белка (распылительной сушилки) с получением сухого белкового концентрата. Сухой белковый концентрат упаковывали для последующего применения или анализа.

На Фиг.34 каждая черная стрелка указывает поток процесса, каждая пунктирная стрелка указывает повторно используемый материал, и каждая буква или комбинация буквы/числа в шестиугольнике указывает местоположение отбора образца или код материала.

Пример 19 - Блок-схема способа

На Фиг.35 показана схема примерного способа выделения белка из водного организма, например, свежей ряски, с применением шаровой мельницы и декантера. Способ тестировали экспериментально.

Свежую ряску (также называемую суспензией биомассы или исходным сырьем) подавали в шаровую мельницу, в которую добавляли R/O воду, где влажные листецы биомассы разрушали с высвобождением внутренней воды и белка. Отношение воды к биомассе составляло 1:1-5:1. Разрушенную биомассу подавали в декантер, в котором разрушенную биомассу прессовали с получением первой твердой фазы (указанной на Фигуре как "Влажное Биосырье") и сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок"). Первую твердую фазу подавали в шнековый пресс #2 для дополнительного прессования с получением второго сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок") и влажного биосырья. Влажное биосырье, извлеченное из шнекового пресса #2, собирали для сушки при использовании сушилки для биосырья (турбулентной сушилки) с получением сухого биосырья. Необработанный сок из шнекового пресса #1 и необработанный сок из шнекового пресса #2 объединяли с формированием комбинированного необработанного сока и подавали в емкости для получения кислоты (смесительные емкости для обработки), в которых белок в фильтрованном центрифугированием соке коагулировали путем добавления кислоты (H₂SO₄). Для отделения белка от остальной части бульона, бульон центрифугировали в центрифуге #1 с получением отработанной жидкости и влажного белкового концентрата. Отработанную жидкость возвращали обратно в пруды для выращивания (также называемые биореакторами). В других вариантах осуществления отработанную жидкость утилизировали. Влажный белковый концентрат промывали, добавляя известное количество воды (1:1-10:1) к влажному белковому концентрату, с формированием промытого влажного белкового концентрата. Белок отделяли в центрифуге #2 с получением промывочной жидкости, которую возвращали обратно в пруды для выращивания (также называемые биореакторами). В других вариантах осуществления промывочную жидкость утилизировали. Полученный в результате промытый влажный белковый концентрат сушили при использовании сушилки для белка (распылительной сушилки) с получением сухого белкового концентрата. Сухой белковый концентрат упаковывали для последующего применения или анализа.

На Фиг.35 каждая черная стрелка указывает поток процесса, каждая пунктирная стрелка указывает повторно используемый материал, и каждая буква или комбинация буквы/числа в шестиугольнике указывает местоположение отбора образца или код материала.

Пример 20 - Блок-схема способа выращивания и сбора ряски с применением экспериментальной промышленной установки

На Фиг.36 показана блок-схема примерного способа выращивания и сбора водного организма, например, свежей ряски. Способ тестировали экспериментально.

Биореакторы, также называемые "реакторами для выращивания", заполняли артезианской водой, которая соответствовала требованиям приемлемого качества воды, а также надлежащему сбалансированному составу питательных веществ. Пруды меньшего размера имели такую конфигурацию и размеры, чтобы они могли служить в качестве "питающих" прудов для более крупных биореакторов. Малые пруды сначала инокулировали и выращивали до высокой плотности, после чего их можно было оптимально использовать для засева больших прудов таким образом, чтобы поддерживался наиболее быстрый рост. Удобрение подавали на станцию питательных веществ, и подавали питательные вещества в реактор для выращивания ряски.

Артезианскую воду подавали на быструю фильтрацию через песок с водой из насосной станции, которая перекачивает воду в и из емкости для воды. Часть воды после быстрой фильтрации через песок и артезианской воды добавляли на станции питательных веществ. Часть воды после быстрой фильтрации через песок и артезианской воды добавляли в реактор для выращивания ряски, чтобы поддерживать уровень реактора на некотором установленном значении. Часть воды после быстрой фильтрации через песок и артезианской воды добавляли в разбрызгиватели, которые действовали в качестве системы охлаждения реактора для выращивания ряски. Для оптимальной производительности микрокультуры воду тщательно проверяли, чтобы поддерживать необходимое содержание питательных веществ и микроэлементов в воде в пределах стандартных уровней. Датчики, установленные в прудах, контролировали и регистрировали уровни аммиака, окислительно-восстановительный потенциал (ORP) и температуру. Датчик аммиака использовали для обратной связи, чтобы регулировать уровни азота в прудах через систему подачи емкости питательных веществ. Датчик уровня жидкости, установленный в каждом пруде, гарантировал, что уровень воды не упадет ниже необходимой глубины.

Для максимальной производительности биомассы толщину поверхностного слоя микрокультуры проверяли и поддерживали при необходимой толщине. Сбор урожая можно было проводить посредством нескольких физических механизмов и в различное время в течение года, в зависимости от условий окружающей среды и соответствующего росте определенных видов. Когда условия сбора урожая соответствовали требованиям, поверхностный слой микрокультуры транспортировали на устройства сбора и подавали насосом на вибрационное сито, где микрокультуру отделяли и собирали в бункере для последующей переработки. Процессом сбора управляли через программируемый логический контроллер (ПЛК) и человеко-машинный интерфейс (ЧМИ).

Дренажный слив из реактора для выращивания ряски и выходной поток после сбора культуры подавали в приемный отстойник. Воду из приемного отстойника подавали в уравнивающий резервуар, из которого воду подавали в насосную станцию и емкость для воды.

Материал из приемного отстойника подавали в механический скрепер. Влажную ряску подавали на станцию обезвоживания для получения обезвоженной ряски для последующей переработки.

На Фиг.36 каждый черный текст указывает потоки процесса; "Артезианская вода #1", "Быстрая фильтрация через песок", "Насосная станция", "Емкость для воды" и "Уравнивающий резервуар" указывают подачу воды; "Станция питательных веществ" и "Удобрение" указывают питательные вещества; "Приемный отстойник", "Механический скрепер" и "Станция обезвоживания" указывают обезвоживание урожая; и каждое число внутри ромба указывает типовую операцию.

Пример 21 - Блок-схема способа выделения белка из ряски с применением экспериментальной промышленной установки

На Фиг.37 показана схема примерного способа выделения белка из водного организма, например, свежей ряски. Способ тестировали экспериментально.

Свежую ряску (также называемую суспензией биомассы или исходным сырьем) подавали в систему санитарной обработки, верхний слив и твердые отходы из которой утилизировали. Материал подавали в обезвоживающую центрифугу или конвейерную систему вибросита, и отделенную воду возвращали обратно в систему санитарной обработки. Материал подавали на конвейер, а затем в шаровую мельницу, в которой влажные листецы биомассы разрушали с высвобождением внутренней воды и белка. Разрушенную биомассу подавали в декантерный питающий резервуар для этапа смешивания. Разрушенную биомассу подавали в декантер, в котором получали необработанный сок декантера. Твердую фазу подавали на стадию механического прессования #1 с получением второго сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок") и биосырья. Биосырье подавали на стадию механического прессования #2 для дополнительного прессования с получением сока (указанного на Фигуре как "Необработанный сок шнекового пресса") и влажного биосырья. Влажное биосырье подавали на стадию механического прессования #3. Влажное биосырье, извлеченное из шнекового пресса #3, собирали для сушки при использовании сушилки для биосырья (турбулентной сушилки) с получением сухого биосырья.

Необработанный сок декантера и необработанный сок шнекового пресса со стадии механического прессования #1 и стадии механического прессования #2 объединяли с формированием комбинированного необработанного сока и подавали в емкость для фильтрации грубой твердой фазы, в которой комбинированный необработанный сок фильтровали с получением пюре, включающего рециклизованную твердую фазу, и фильтрованного сока. Пюре подавали в емкость обратного смешения. Фильтрованный сок хранили в емкости для сока. Емкость для сока соединена с охладителем. Фильтрованный сок из емкости для сока осветляли, используя центрифугу тонкой очистки с получением центрифугированной твердой фазы из фильтрованного сока и осветленного сока. Центрифугированную твердую фазу из фильтрованного сока подавали в емкость обратного смешения. Осветленный сок подавали в термоосадитель, чтобы вызвать термоиндуцированную коагуляцию белка с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат. В других вариантах осуществления белок в фильтрованном центрифугированием соке коагулировали посредством обработки кислотой, комбинации обработки кислотой и/или термообработки. Для отделения белка от остальной части бульона, бульон центрифугировали с получением отработанной жидкости и влажного белкового концентрата. Отработанную жидкость возвращали обратно в пруды для выращивания (также называемые биореакторами). В других вариантах осуществления отработанную жидкость утилизировали. Влажный белковый концентрат промывали в резервуаре для белка, добавляя воду к влажному белковому концентрату, с формированием промытого влажного белкового концентрата. Белок отделяли в центрифуге с получением промывочной жидкости, которую возвращали обратно в пруды для выращивания (также называемые биореакторами). В других вариантах осуществления промывочную жидкость утилизировали. Полученный в результате промытый влажный белковый концентрат сушили, используя сушилку для белка (распылительную сушилку) с получением сухого белкового концентрата.

На Фиг.37 каждая черная стрелка указывает поток процесса; каждая пунктирная стрелка указывает повторно используемый поток; каждая точечная стрелка указывает применения; "Система очистки", "Обезвоживающая Центрифуга" и "Конвейер" указывают систему очистки; "Шаровая мельница", "Декантирующий питающий резервуар (смесительный)", "Отстойник", "Стадия механического прессования #1", "Стадия механического прессования #2", "Стадия механического прессования #3", "Сушилка для биосырья" и "Обратное смешение" указывают обработку биосырья; и "Грубая фильтрация твердой фазы", "Емкость для сока", "Центрифуга тонкой очистки", "Охладитель", "Емкость для сока из центрифуги", "Термоосадитель", "Отделение белка (Центрифуга)", "Резервуар для белка (Промывка белка)", "Отделение промытого белка (Центрифуга)", "Резервуар для белка" и "Сушилка для белка" указывают обработку белка.

Пример 22 - Блок-схема сертификационного цикла выделения белка из ряски

На Фиг.38 показана схема примерного сертификационного цикла выделения белка из водного организма, например, свежей ряски. Способ тестировали экспериментально.

Свежую ряску (также называемую суспензией биомассы или исходным сырьем) подавали в шаровую мельницу, в которой влажные листецы биомассы смешивали с водой и разрушали с высвобождением внутренней воды и белка. Разрушенную биомассу подавали в декантирующий питающий резервуар для этапа смешивания. Разрушенную биомассу подавали в декантер, который производит необработанный сок декантера и влажное биосырье декантера. Влажное биосырье декантера подавали на стадию механического прессования #1 с получением необработанного сока и биосырья первого пресса. Биосырье первого пресса подавали на стадию механического прессования #2 с получением необработанного сока шнекового пресса и биосырья второго пресса. Биосырье второго пресса собирали для сушки при использовании сушилки для биосырья (турбулентной сушилки) с получением сухого биосырья.

Необработанный сок декантера, необработанный сок шнекового пресса со стадии механического прессования #1 и необработанный сок шнекового пресса со стадии механического прессования #2 объединяли с формированием комбинированного необработанного сока и подавали в емкость грубой фильтрации твердой фазы, в которой комбинированный необработанный сок фильтровали с получением пюре, включающего рециклизованную твердую фазу, и фильтрованного сока. Пюре подавали на стадию механического прессования #1. Фильтрованный сок хранили в емкости для сока. Фильтрованный сок из емкости для сока осветляли, используя центрифугу тонкой очистки, и промывали водой с получением центрифугированной твердой фазы из фильтрованного сока и осветленного сока. Осветленный сок подавали в термоосадитель, чтобы вызвать термоиндуцированную коагуляцию белка с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат. Для отделения белка от остальной части бульона, бульон центрифугировали с получением отработанной жидкости и влажного белкового концентрата. Отработанную жидкость возвращали обратно в пруды для выращивания (также называемые биореакторами). В других вариантах осуществления отработанную жидкость утилизировали. Влажный белковый концентрат промывали в резервуаре для белка, добавляя воду (1:1-10:1) к влажному белковому концентрату, с формированием промытого влажного белкового концентрата. Белок отделяли в центрифуге с получением промывочной жидкости, которую возвращали обратно в пруды для выращивания (также называемые биореакторами). В других вариантах осуществления промывочную жидкость утилизировали. Полученный в результате промытый влажный белковый концентрат сушили, используя сушилку для белка (распылительную сушилку), с получением сухого белкового концентрата.

На Фиг.38 стрелка каждого блока указывает поток процесса, каждая пунктирная стрелка указывает повторно используемый поток; каждая точечная стрелка указывает утилизируемый поток; и каждая буква или комбинация буквы/числа в шестиугольнике указывает местоположение отбора образца или код материала. A0, P1 и O1-W обозначают образцы, взятые для внутреннего и внешнего анализа. C1, K2, D2, D3, F5, Q2, J1, J1-W и I1-W обозначают образцы, взятые для внутреннего анализа.

Пример 23 - Предприятие по выращиванию и переработке ряски

В данном примере описан способ выращивания и сбора ряски. Способ тестировали экспериментально.

a. Канальные биореакторы

Предприятие разработали для использования нескольких канальных биореакторов. Каждый замкнутый канал изнутри выкладывали ПЭВД (30 мил или 0,75 мм) полимером по геомембране (8 унций или 226,8 г). Ветрозащитный ПЭ материал обеспечивал защиту от ветра.

Подачу воды в канал осуществляли через возвратные насосы, отходящие из Главного пруда-накопителя. Запасная подача воды обсуждается ниже в разделе Водоснабжение и хранение. Полный поток воды в каждый канал контролировали. Поток воды в каждый канал сбора урожая контролировали автоматически.

Существовало несколько альтернатив подачи воды в канал при использовании автоматических клапанов, которыми управлял Центральный ПЛК. Подача воды может быть направлена через пару водораспылительных распределительных труб, распределительный трубопровод лопастного очистного колеса или распределительный трубопровод водяного коллектора. В водораспылителе, лопастном очистителе и водяном коллекторе скорость потока регулируется. Подача воды может быть направлена через подводный всасывающий/ирригационный распределительный трубопровод.

В некоторых вариантах осуществления поток в канале направлен через лопастное колесо. Лопастное колесо расположено снаружи поворотного конца каждого замкнутого канала, который является рабочим концом. Частоту вращения лопастного колеса контролирует частотно-регулируемый привод (ЧРП), при этом поверхностная скорость регулируется автоматически.

Ряску собирали из канала для выращивания с помощью погруженных в воду устройств для сбора. В каждом канале были установлены два уборочных модуля. Первое устройство было расположено после внешнего поворота около лопастного колеса. Второе устройство было расположено после внутреннего поворота. Устройства для сбора были изготовлены из ПХВ труб, установленных в погруженные бетонные блоки. Цикл сбора состоял из сбора ряски на каждом устройстве для сбора в канале. Во время цикла сбора ряски устройства для сбора поднимали над поверхностью пруда посредством линейного привода и механической связи. Сбор ряски производили посредством всасывания через трубопровод устройств для сбора с помощью одного из двух параллельных насосов для сбора слоя ряски. Собранную ряску перекачивали в перерабатывающий корпус для переработки в различные продукты, включая, помимо прочего, белковый концентрат, биосырье и муку (кормовую) из ряски. Поток через Насос для сбора слоя ряски регулировали посредством Клапанов потока устройств для сбора, чтобы он соответствовал заданному значению для FIC-141. Два Насоса для сбора слоя ряски обслуживали все три канала. Насосы были расположены на Станции сбора ряски на рабочем конце каналов.

Детрит биомассы собирали со дна Канала с помощью подводной системы сбора. Подводный поток биомассы обеспечивали всасыванием с помощью Подводного уборочного насоса. Детрит биомассы перекачивали в Перерабатывающий корпус для обработки вместе с урожаем, собранным с поверхности. Подводную биомассу собирали непрерывно из всех трех Каналов. Во время подводного сбора поток контролировали и суммировали с помощью функции компьютера. Подводную биомассу извлекали из Канала с использованием автоматических клапанов, которыми управлял Центральный ПЛК (программируемый логический контроллер). В альтернативе, подводная биомасса может быть направлена из подводных сетчатых фильтров биомассы в каждом Канале или из подводного всасывающего трубопровода в каждом Канале.

Анализ воды в каналах и применение технических средств выполняли путем контроля уровня и температуры воды. Уровень воды в Каналах контролировали, при этом тревожные сигналы оповещали ПЛК, если достигались высокие или низкие уровни срабатывания сигнализации. Контроль уровня воды может быть выполнен с помощью автоматики или без нее. Температуру воды в Каналах также контролировали, при этом тревожные сигналы оповещали ПЛК, если достигались высокие или низкие уровни срабатывания сигнализации. Контроль температуры воды может быть выполнен с помощью автоматики или без нее.

В Автоматизированной системе отбора образцов Насос аналитического отбора образцов может закачивать воду из любого из трех Каналов, открывая клапан отбора образцов. Выпуск Насоса отбора образцов проходит через Фильтр для образцов с целью удаления частиц определенных размеров.

Каналы защищены от перелива во время сильного дождя с помощью пассивной системы, расположенной в переливном конце каждого канала. Труба с S-образным изгибом, установленная на уровне ниже высоты стенки канала, позволяет спускать воду.

b. Водоснабжение и хранение

Вода может подаваться на предприятие насосами для подачи воды или скважинным насосом. Поверхностная или скважинная вода перекачивается через механические фильтры для удаления частиц определенного размера. Профильтрованную воду пропускают через песочные фильтры для воды и подают в систему выращивания и сбора. Вода, регенерированная из процесса, сливается самотеком из резервуаров для регенерированной воды в производственном корпусе в каналы и накопительные пруды.

В Системе возврата воды возвратные насосы подают воду из основного накопительного пруда в каналы и производственный корпус. В альтернативе, возвратные насосы могут забирать воду из вспомогательного накопительного пруда и подавать ее на предприятие или в основной накопительный пруд. Возвратную воду перекачивают через механические фильтры для удаления частиц определенного размера.

Вспомогательный накопительный пруд используют в качестве резервуара для технической воды, чтобы подпитывать основной накопительный пруд при необходимости. Вода может поступать из Основного накопительного пруда и Каналов самотеком.

c. Система питательных веществ

Система питательных веществ состоит из пары Резервуаров для питательных веществ, в которых питательный раствор смешивается порциями, которые поступают в Каналы. Смешивание питательных веществ представляет собой полуавтоматический процесс, при котором вода дозируется в Резервуары для питательных веществ. Оператор использует автоматические клапаны для наполнения Резервуара для питательных веществ. Сухую питательную смесь добавляют вручную или автоматически, в соответствии с необходимой концентрацией дозирования. При добавлении сухой питательной смеси Насосы для питательных веществ перемешивают воду в Резервуарах для питательных веществ посредством рециркуляции.

При заполнении Каналов для пуско-наладки подают начальную дозу питательного вещества. Поддержание уровня дозы питательного вещества требуется производить постоянно, чтобы сохранять необходимую концентрацию питательных веществ в воде в Каналах. Каждая доза представляет собой смесь питательных веществ в такой концентрации, которая позволяет поддерживать требуемые уровни питательных веществ. После того как питательный раствор был смешан, и Питательный Резервуар содержит готовый раствор, процесс подачи является полуавтоматическим. Любой Насос для питательных веществ может подавать дозу в любой из Каналов при помощи автоматических клапанов.

ii. Переработка ряски

a. Обезвоживание и просеивание

Ряску, собранную посредством Устройств для сбора с помощью Насосов сбора поверхностного слоя, обезвоживали с помощью Сита для собранной ряски, которое является двухъярусным ситом, отделяющим негабаритный материал и дебрис от ряски. Детрит удаляли из Каналов с помощью Подводного сборочного насоса и отсеивали с помощью Сита для подводной биомассы. Воду из каналов после сбора ряски на обоих ситах собирали в Резервуары для регенерированной воды, которые представляют собой два горизонтальных резервуара, установленных на приподнятой платформе, расположенной непосредственно под промежуточным ярусом сита. Резервуары для регенерированной воды гидравлически связаны для эффективного объединения их объема и регулирования потока регенерированной воды из обоих сит. Резервуары также обслуживают следующие меньшие выходные потоки процесса: Отработанный отжатый сок из Шнекового пресса #3, Отработанная жидкость из Центрифуги для белкового бульона, Отработанная жидкость из Центрифуги для промытого белка и Рециркуляционная охлаждающая вода из Охладителя для сока. Резервуары сливались самотеком через ПХВ трубу в Основной накопительный пруд. При достижении высокого уровня выключатель высокого уровня подает сигнал и блокируется, останавливая Насосы сбора поверхностного слоя и Подводный насос сбора. Что касается измерения скорости сбора ряски, собранная ряска из Сита для собранной ряски и детрит из Подводного сита для сбора поступает на Весовой ленточный питатель для взвешивания с помощью тензодатчика механической нагрузки, при транспортировке на переработку.

b. Импульсный бункер для обезвоженной ряски

Импульсный бункер для обезвоженной ряски представляет собой прямоугольный стальной бункер, размер которого подобран так, чтобы он обеспечивал определенное количество каналов в производстве. Импульсный бункер для обезвоженной ряски представляет собой бункер с подвижным дном, опорожняемый шнековым транспортером, который подает собранную ряску на измельчение. Частоту вращения транспортера регулирует ЧРП, чтобы она соответствовала потоку последующего процесса измельчения.

c. Измельчение ряски

Питатель шаровой мельницы принимает поток из Импульсного бункера для обезвоженной ряски и регулирует поток в Шаровую мельницу. Ряску измельчают в Шаровой мельнице в пюре и выгружают в Смесительную емкость для пюре. Требуемую общую концентрацию твердой фазы измельченного пюре оптимизируют для облегчения обработки в Декантере ряски. Питатель Шаровой мельницы может принимать поток из рециркулированного потока из Смесительной емкости для пюре, Белоксодержащего сока из приемника жидкости Декантера ряски и воду из коллектора Производственного корпуса. Измельченное пюре ряски выдерживали в Смесительной емкости для пюре - емкости с мешалкой, способной полностью вмещать ожидаемое общее количество ежедневно собираемой обезвоженной ряски из всех Каналов.

d. Декантирование ряски

Скорость подачи в Декантер ряски регулировал ЧРП Насоса для пюре. Все автоматизированные функции на платформе Декантера ряски контролировал Пульт управления платформы декантера ряски. Твердая фаза биосырья из декантера инициировала поток обработки биосырья. Биосырье подавали из выпуска декантера в Блок прессования биосырья с помощью Транспортера влажного биосырья. Жидкость, выходящая из декантера, инициировала поток обработки белка. Белоксодержащий сок стекал из декантера в Приемник сока и подавался из приемника на Сито для сока Насосом для сока. Рециркуляционные потоки, которые включают Отжатый сок из Шнекового пресса #1, Отжатый сок из Шнекового пресса #2 и пюре из Центрифуги тонкой очистки, также подавали в Приемник сока. Комбинированный Белоксодержащий сок и рециркуляционные потоки из Приемника сока, подавали в Фильтр сока Насосом для сока. Суспендированные вещества из потока Белоксодержащего сока удаляли с помощью Фильтра сока. Твердую фазу выгружали из Фильтра сока непосредственно в Транспортер влажного биосырья для подачи на Прессование биосырья. Сок выходил из Емкости для фильтрованного сока и подавался в Емкость для сока #1 Насосом для фильтрованного сока.

iii. Обработка биосырья

a. Прессование биосырья

Шнековый пресс #1

Поток биосырья из Декантера ряски обезвоживали при подготовке к сушке с помощью ряда шнековых прессов. Шнековый пресс #1 являлся первой стадией. Ожидаемая ежедневная продукция первого прессования биосырья изменяется в зависимости от количества биореакторов и размера перерабатывающего центра.

Шнековый пресс #2

Биосырье дополнительно обезвоживали после непосредственной выгрузки из Шнекового пресса #1 в Шнековый пресс #2. Ожидаемая ежедневная продукция второго прессования биосырья изменяется в зависимости от количества биореакторов и размера перерабатывающего предприятия.

Сбор отжатого сока

Комбинированный Отжатый сок из Шнекового пресса #1 и Шнекового пресса #2 подавали в Приемник отжатого сока. Собранный отжатый сок возвращали обратно в Транспортер влажного биосырья с помощью Насоса для отжатого сока.

Шнековый пресс #3

Биосырье дополнительно обезвоживали при непосредственной выгрузке из Шнекового пресса #2 в Шнековый пресс #3. Необязательные операции включают подачу пара в Шнековый пресс #3. Ожидаемая ежедневная продукция третьего прессования биосырья изменяется в зависимости от количества биореакторов и размера перерабатывающего предприятия. Прессованное биосырье выгружают из Шнекового пресса #3 в Транспортер биосырья, который подавал Прессованное биосырье в Бункер для биосырья.

Регенерация отработанного отжатого сока

Отжатый сок из Шнекового пресса #3 подавали в Приемник для отработанного сока. Отработанный сок закачивали Насосом отработанного сока в Резервуары для регенерированной воды для возвращения в Основной накопительный пруд.

b. Сушка биосырья

Бункер для прессованного биосырья обладал номинальной мощностью в 125% от ожидаемой полной ежедневной продукции Прессованного биосырья. Ежедневную продукцию держали в бункере до следующего рабочего дня, когда ее сушили и упаковывали. Прессованное биосырье подавали с помощью Транспортера для прессованного биосырья в Загрузочный бункер сушилки со скоростью, которую регулировал ЧРП, поддерживая рабочий уровень в Загрузочном бункере сушилки для биосырья.

Прессованное биосырье сушили с помощью сушилки для биосырья. В некоторых вариантах осуществления сушилка для биосырья является турбулентной сушилкой с подогревом впускного отверстия посредством Воздухонагревателя, отапливаемого природным газом. Резервуары для сжиженного природного газа (СПГ) расположены на участке для снабжения горелки. Высушенное биосырье выгружали в бункер продукта и подавали в упаковочный цех. Автоматизированные функции на Платформе сушилки биосырья управляются специализированным пультом управления.

c. Упаковывание биосырья

Упаковочный цех представляет собой помещение с контролируемой атмосферой для уменьшения влияния влажности на продукт (биосырье). Биосырье упаковывают в подходящие для конкретного продукта пакеты, картонные барабаны или другие емкости.

iv. Обработка белкового концентрата

a. Центрифугирование тонкой очистки

Осветление сока до блеска

Остаточную твердую фазу из Фильтрованного белоксодержащего сока удаляли посредством тонкой очистки.

Рециркуляция пюре

Твердую фазу, выходящую из Центрифуги тонкой очистки, подавали в Приемник декантера сока, из которого твердую фазу возвращали в Фильтр сока и Транспортер для влажной ряски.

b. Осаждение белка

Осаждение при введении пара

Жидкие белки в Осветленном до блеска соке осаждали с целью отделения, используя Паровой осадитель.

c. Центрифугирование белкового бульона

Концентрированный белковый бульон

Белковый бульон концентрировали с помощью Центрифуги для белкового бульона. Бульон подавали в Центрифугу для белкового бульона с помощью Насоса накопительной емкости для бульона.

Регенерация отработанной жидкости

Комплементарная фаза из Центрифуги для белкового бульона является отработанной жидкой фазой. Отработанную жидкость отводили в Резервуары для регенерированной воды с целью возвращения в Основной накопительный пруд.

d. Промывка белкового бульона и центрифугирование

Концентрированный белковый бульон промывали для дополнительного концентрирования осажденной твердой белковой фазы. Перед Емкостью для промывки бульона концентрированный бульон смешивали с промывочной водой. Промытый Бульон подавали в Центрифугу для промытого бульона. Бульон подавали в Промывочную центрифугу для промывки с помощью Насоса для промытого бульона. Промытый бульон отделяли от промывочной воды на Промывочной центрифуге. Промытый бульон подавали из центрифуги в Емкость для белка. Скорость потока контролировали и отправляли на Пульт управления Промывочной центрифуги. Ожидаемая ежедневная продукция промытого бульона изменяется в зависимости от количества биореакторов и размера перерабатывающего предприятия. Отработанную жидкую фазу, отделенную в Промывочной центрифуге, подавали в Резервуары для регенерированной воды для возвращения в Основной накопительный пруд.

e. Сушка белка

Емкость для белка имеет номинал в 125% от ожидаемой полной ежедневной продукции Промытого белкового концентрата. Емкость для белка снабжена охлаждаемой водяной рубашкой для поддержания температуры содержимого на необходимом уровне. Ежедневную продукцию выдерживали в емкости до ее сушки и упаковывания. Концентрированный белок сушили с помощью Сушилки для белка. В некоторых вариантах осуществления Сушилка для белка представляет собой распылительную сушилку, впускное отверстие которой нагревается Воздухонагревателем, отапливаемым природным газом. Резервуары для сжиженного природного газа (СПГ) расположены на участке для снабжения горелки. Ожидаемая ежедневная продукция Сухого белкового концентрата изменяется в зависимости от количества биореакторов и размера перерабатывающего предприятия. Высушенный белковый концентрат подавали в бункер для продукта и транспортировали в упаковочный цех.

f. Упаковывание белка

Упаковочный цех представляет собой помещение с контролируемой атмосферой для уменьшения влияния влажности на продукт (белковый концентрат). Белковый концентрат упаковывают в подходящие для конкретного продукта пакеты или картонные барабаны.

v. Охлаждение и хранение рабочей жидкости

a. Назначение и основные принципы проектирования системы

Система охлаждения и хранения рабочей жидкости разработана для хранения частично обработанного пюре, сока или бульона во время нарушений технологического процесса. Следующие блоки процесса могут передать частично обработанный продукт в или из Системы охлаждения и хранения: Фильтрованный Сок, Осветленный до блеска сок, Осажденный бульон, Концентрированный бульон и Промытый бульон.

b. Компоненты системы

Первичное охлаждение

Рабочие жидкости из Фильтрованного сока, Осветленного до блеска сока, Осажденного бульона, Концентрированного бульона и Промытого бульона проходят через Охладитель сока для установления или поддержания температуры на нужном уровне.

Быстрое охлаждение

Рабочие жидкости, выходящие из Охладителя сока, также проходят через Охлаждающий теплообменник сока для установления или поддержания температуры на нужном уровне. Подача охлаждающей жидкости осуществляется на платформе водоохладителя, который работает в замкнутом цикле. Температуру рабочей жидкости, выходящей из Охлаждающего теплообменника сока, регулируют.

Накопительная емкость

Охлаждаемая емкость для сока имеет номинальную мощность 100% от ожидаемой полной ежедневной продукции Измельченного пюре из ряски. Охлаждаемая емкость для сока оборудована охлаждаемой водяной рубашкой для поддержания температуры содержимого на необходимом установленном значении.

vi. Система очистки на месте (CIP)

a. Платформа CIP

Платформа CIP оборудована двумя емкостями, размер которых подходит для объема обрабатываемого материала. Промывочная ванна CIP обычно содержит горячую воду, используемую для промывки технологического оборудования до и после очистки раствором каустической соды, при этом раствор каустической соды используют для очистки технологического оборудования посредством рециркуляции. Насос CIP представляет собой центробежный насос, который подает раствор CIP и жидкость для промывки пользователям системы CIP. Нагреватель CIP нагревает раствор CIP до необходимой температуры. Поток может рециркулировать через нагреватель CIP и любую из двух емкостей CIP для установления требуемого значения температуры.

b. Раствор и жидкость для промывки CIP

Раствор CIP представляет собой раствор каустической соды, нагретый до требуемого значения температуры. Раствор приготавливают путем разбавления достаточным количеством воды. Жидкость для промывки CIP относится к чистой воде, нагретой до установленного значения температуры.

c. Подача и возврат CIP

Пользователи Системы CIP следующие: Емкость для смешивания пюре, Емкость для сока #1, Центрифуга тонкой очистки, Накопительная емкость для бульона, Центрифуга для белкового бульона, Емкости для промывки бульона, Промывочная центрифуга, Охладитель сока, Охлаждающий теплообменник сока, Охлаждаемая емкость для сока и Резервуар для белка.

Пример 24 - Чистота белка, выход белкового продукта и выход биосырья

Сухой белковый концентрат и сухое биосырье производили согласно Блок-схеме способа, показанной на Фиг.38 и описанной в настоящей заявке.

В Таблице 6 приведена чистота белка, выход белкового продукта и выход биосырья. Используемая в настоящей заявке и описанная где-либо в настоящем описании, чистота белка вычислена как процент от полного конечного сухого продукта, выход белка вычислен как процент от общей массы исходного сухого вещества и выход биосырья вычислен как процент от общей массы исходного сухого вещества.

Таблица 6 Выход продуктов
	День I	День II	День III
Чистота белка	67,7%	69,9%	69,1%
Выход белка	23,2%	20,3%	21,6%
Выход биосырья	43,7%	47,6%	37,6%

Сухой белковый концентрат и сухое биосырье проанализировали далее.

Пример 25 - Выходы продуктов процесса

В Таблице 7 приведены типичные диапазоны выхода белка, биосырья и муки из ряски.

Таблица 7 Выход продуктов процесса
Выходы продуктов процесса
Продукт	Типичный диапазон выхода
Белок	15-28%
Биосырье	30-52%
Мука из ряски	32-55%

Различные способы и методики, описанные выше, обеспечивают ряд способов осуществления заявки. Конечно, нужно понимать, что не обязательно все описанные цели или преимущества могут быть достигнуты в соответствии с любым конкретным вариантом осуществления, описанным в настоящей заявке. Таким образом, например, специалисты, квалифицированные в данной области техники, сумеют понять, что способы могут быть осуществлены таким образом, который обеспечивает или оптимизирует одно из преимуществ или группу преимуществ, описанных в настоящей заявке, без непременного достижения других целей или преимуществ, описанных или предложенных в настоящей заявке. В настоящей заявке указано множество альтернатив. Следует понимать, что некоторые предпочтительные варианты осуществления в прямой форме включают один, другой или несколько признаков, тогда как другие в прямой форме исключают один, другой или несколько признаков, тогда как остальные уменьшают конкретный признак включением одного, другого или нескольких выгодных признаков.

Кроме того, квалифицированному специалисту будет очевидна применимость различных признаков из различных вариантов осуществления. Аналогичным образом, различные элементы, признаки и этапы, описанные выше, а также другие известные эквиваленты каждого такого элемента, признака или этапа, могут применяться в различных комбинациях средним специалистом в данной области техники при осуществлении способов в соответствии с принципами, описанными в настоящей заявке. Среди различных элементов признаков и этапов, некоторые будут включены в прямой форме, а другие в прямой форме исключены в различных вариантах осуществления.

Хотя настоящая заявка была раскрыта в рамках некоторых вариантов осуществления и примеров, квалифицированным специалистам в данной области техники будет понято, что варианты осуществления заявки распространяются за рамками конкретно раскрытых вариантов осуществления на другие альтернативные варианты осуществления и/или их применения и модификации, и эквиваленты.

В некоторых вариантах осуществления количества, выражающие количества ингредиентов, свойства, такие как молекулярную массу, условия реакции и т.д., используемые для описания и заявления некоторых вариантов осуществления заявки, следует рассматривать как дополненные в некоторых случаях термином "приблизительно". Таким образом, в некоторых вариантах осуществления, числовые параметры, приведенные в тексте описания и прилагаемой формулы изобретения, являются приближениями, которые могут изменяться в зависимости от требуемых свойств, которые, как считается, обеспечиваются конкретным вариантом осуществления. В некоторых вариантах осуществления числовые параметры следует рассматривать с учетом количества приведенных значащих цифр и с применением стандартных методик округления. Несмотря на то, что числовые диапазоны и параметры, отражающие широкий объем некоторых вариантов осуществления заявки, являются приближениями, числовые значения, приведенные в некоторых примерах, указаны с максимально возможной практической точностью.

В некоторых вариантах осуществления артикли "a", "an" и "the" в оригинальном тексте заявки, а также подобные ссылки, используемые в рамках описания конкретного варианта осуществления заявки (в особенности в рамках некоторых пунктов следующей формулы изобретения), могут рассматриваться как охватывающие как единственное, так и множественное число. Перечисление диапазонов значений в настоящей заявке предназначено лишь в целях упрощения индивидуального указания каждого отдельного значения, попадающего в диапазон. Если в настоящем описании не указано иное, каждое отдельное значение включено в описание, как если бы оно было индивидуально перечислено в настоящей заявке. Все способы, описанные в настоящей заявке, могут быть выполнены в любом подходящем порядке, если в настоящем описании не указано иное или иное прямо не следует из контекста. Применение какого-либо и всех примеров или типовых выражений (например, "такой как"), приводимых в отношении некоторых вариантов осуществления в настоящей заявке предназначено просто для лучшего пояснения заявки и не предполагает ограничения объема заявки, заявленного иначе. Ни одно из выражений в описании не следует рассматривать как указание какого-либо не заявленного элемента, необходимого для практического осуществления заявки.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны в настоящей заявке, включая наилучший вариант, известный авторам изобретения для осуществления настоящей заявки. Изменения в таких предпочтительных вариантах осуществления будут очевидны средним специалистам в данной области техники после прочтения предшествующего описания. Предполагается, что квалифицированные специалисты сумеют применить такие изменения в соответствующих случаях, при этом заявка может быть осуществлена иным образом, нежели конкретно описано в настоящей заявке. Таким образом, многие варианты осуществления настоящей заявки включают все модификации и эквиваленты объектов, перечисленных в формуле изобретения, прилагаемой к настоящему описанию в соответствии с действующим законодательством. Кроме того, любая комбинация вышеописанных элементов во всех возможных вариациях охвачена настоящей заявкой, если не указано иное или иное прямо не следует из контекста.

Все патенты, заявки на патент, публикации заявок на патент и другие материалы, такие как статьи, книги, спецификации, публикации, документы, вещи и/или подобное, указанные в настоящей заявке, включены путем отсылки в полном объеме во всех отношениях, за исключением ведения любого дела по заявке, связанного с перечисленным, любым из перечисленного, которые не согласуются или противоречат настоящему документу, или любому из перечисленного, которое может производить ограничивающее действие в отношении наиболее широкого объема формулы, теперь или в будущем связанной с настоящим документом. В качестве примера, в случае какой-либо несогласованности или конфликта между описанием, определением и/или применением термина, связанного с любым включенным материалом и материалом, связанным с настоящим документом, описание, определение и/или применение термина в настоящем документе должно иметь преимущественную силу.

В заключение, следует понимать, что варианты осуществления изобретения, раскрытые в настоящей заявке, иллюстрируют принципы вариантов осуществления изобретения. Другие модификации, которые могут применяться, могут находиться в рамках настоящей заявки. Таким образом, в качестве примера, но не ограничения, альтернативные конфигурации вариантов осуществления изобретения могут быть использованы в соответствии с настоящим описанием. Соответственно, варианты осуществления настоящего изобретения не ограничиваются в точности тем, что показано и описано.

ИЗЛОЖЕНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Некоторые варианты осуществления изобретения раскрыты в следующих пунктах.

Пункты

1. Способ получения множества продуктов из биомассы водного организма, включающий:

получение биомассы;

разрушение биомассы с получением разрушенной биомассы;

разделение разрушенной биомассы с получением сока и первой твердой фазы;

формирование влажного белкового концентрата с использованием сока;

сушку влажного белкового концентрата с получением сухого белкового концентрата;

производство влажного биосырья с использованием первой твердой фазы,

сушку влажного биосырья с получением по меньшей мере одного продукта, выбранного из сухого биосырья и богатой углеводами муки,

где множество продуктов включает продукты, выбранные из сухого белкового концентрата, сухого биосырья и богатой углеводами муки, и

где по меньшей мере 50% белка во множестве продуктов присутствует в концентрации сухого белка.

2. Способ по пункту 1, где этап получения включает:

производство биомассы водного организма в промышленном масштабе; и

сбор биомассы.

3. Способ по пункту 1, где этап разделения включает прессование разрушенной биомассы.

4. Способ по пункту 1, дополнительно включающий:

фильтрование сока с получением фильтрованного сока и второй твердой фазы;

осветление фильтрованного сока с получением осветленного сока и третьей твердой фазы;

коагулирование белка из осветленного сока с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат; и

отделение влажного белкового концентрата от бульона.

5. Способ по пункту 4, где по меньшей мере одно из: первой твердой фазы, второй твердой фазы, третьей твердой фазы и бульона применяется для получения биосырья и богатой углеводами муки.

6. Способ по пункту 1, где водный организм включает виды Lemna.

7. Способ по пункту 1, где разрушение включает применение по меньшей мере одного из: шаровой мельницы, коллоидной мельницы, ножевой мельницы, молотковой мельницы, дробилки, пюре-машины и фильтр-пресса.

8. Способ по пункту 3, где прессование включает применение по меньшей мере одного из ленточного пресса, лопастного пресса, роторного пресса, шнекового пресса, фильтр-пресса и финишного пресса.

9. Способ по пункту 1, где сок включает растворимый белок.

10. Способ по пункту 4, включающий прессование по меньшей мере одного из первой твердой фазы, второй твердой фазы или третьей твердой фазы, с получением второго сока и биосырья.

11. Способ по пункту 10, где второй сок объединяют с соком.

12. Способ по пункту 10, где дополнительное прессование выполняют с применением шнекового пресса.

13. Способ по пункту 10, дополнительно включающий сушку биосырья.

14. Способ по пункту 13, где сушку выполняют с применением по меньшей мере одного из: турбулентной сушилки, распылительной сушилки, барабанной сушилки, аэрофонтанной сушилки, сушилки кипящего слоя, двухбарабанной сушилки и ротационной сушилки.

15. Способ по пункту 4, где фильтрование выполняют с применением по меньшей мере одного из: вибрационного сепаратора, вибрационного сетчатого фильтра, вибрационного сепаратора кругового действия, вибросита линейного/наклонного движения, декантерной центрифуги и фильтр-пресса.

16. Способ по пункту 15, где вибрационный сепаратор включает по меньшей мере один вибрационный сетчатый фильтр.

17. Способ по пункту 4, где осветление включает центрифугирование и/или дополнительную фильтрацию фильтрованного сока.

18. Способ по пункту 17, где осветление включает применение по меньшей мере одного из высокоскоростной многодисковой центрифуги, микрофильтрации и ультрафильтрации.

19. Способ по пункту 4, где осветленный сок хранят в охлаждаемой емкости для хранения.

20. Способ по пункту 4, где коагулирование включает понижение pH осветленного сока.

21. Способ по пункту 20, где pH понижают до pH ниже приблизительно 6.

22. Способ по пункту 20, где pH понижают до pH ниже приблизительно 5.

23. Способ по пункту 20, где pH понижают до pH приблизительно 4,5.

24. Способ по пункту 20, где понижение pH включает применение по меньшей мере одной кислоты, выбранной из хлороводородной кислоты, азотной кислоты и серной кислоты.

25. Способ по пункту 4, где коагулирование выполняют с применением осадителя, включающего по меньшей мере один теплообменник.

26. Способ по пункту 25, где по меньшей мере один теплообменник включает по меньшей мере один пластинчатый или трубчатый теплообменник, или теплообменник с инжекцией пара.

27. Способ по пункту 4, где коагулирование включает нагрев осветленного сока до первой температуры с получением бульона; и охлаждение бульона до второй температуры.

28. Способ по пункту 27, где первая температура составляет от приблизительно 40°C до приблизительно 100°C.

29. Способ по пункту 27, где вторая температура ниже, чем приблизительно 40°C.

30. Способ по пункту 27, где вторая температура ниже, чем приблизительно 30°C.

31. Способ по пункту 1, где отделение включает применение высокоскоростной многодисковой центрифуги.

32. Способ по пункту 1, где влажный белковый концентрат хранят в охлаждаемой емкости для хранения.

33. Способ по пункту 1, дополнительно включающий сушку влажного белкового концентрата с получением сухого белкового концентрата.

34. Способ по пункту 33, где сушку выполняют с применением распылительной сушилки, барабанной сушилки, турбулентной сушилки, аэрофонтанной сушилки, сушилки кипящего слоя, двухбарабанной сушилки и ротационной сушилки.

35. Способ по пункту 1, дополнительно включающий контакт материала, выбранного из группы, состоящей из третьей твердой фазы и осветленного сока, по меньшей мере с одним из: спирта, растворителя или воды, и с кислотным катализатором, с формированием смеси, разделением смеси на жидкую и твердую фазу, в результате чего липиды и образующие золу компоненты в материале отделяются с жидкостью.

36. Способ по пункту 1, дополнительно включающий, до или непосредственно после разрушения, промывку биомассы с использованием водного растворителя.

37. Система получения множества продуктов из биомассы водного организма, включающая:

блок разрушения для разрушения биомассы с получением разрушенной биомассы;

блок разделения для разделения разрушенной биомассы с получением сока и твердой фазы;

блок для формирования влажного белкового концентрата с использованием сока;

блок сушки белка для сушки влажного белкового концентрата с получением сухого белкового концентрата; и

блок для сушки влажного биосырья с получением по меньшей мере одного продукта, выбранного из сухого биосырья и богатой углеводами муки, где влажное биосырье включает твердую фазу;

где множество продуктов включает продукты, выбранные из сухого белкового концентрата, сухого биосырья и богатой углеводами муки, и

где по меньшей мере 50% белка во множестве продуктов присутствует в концентрации сухого белка.

38. Система по пункту 37, где блок разрушения включает по меньшей мере одно устройство, выбранное из коллоидной мельницы, ножевой мельницы, шаровой мельницы, молотковой мельницы, дробилки, пюре-машины и фильтр-пресса.

39. Система по пункту 37, где блок разделения включает по меньшей мере одно устройство, выбранное из ленточного пресса, декантерной центрифуги, лопастного пресса, роторного пресса, шнекового пресса, фильтр-пресса и финишного пресса.

40. Система по пункту 37, где блок для формирования влажного белкового концентрата с использованием сока включает по меньшей мере один блок, выбранный из блока фильтрации, блока осветления, блока коагуляции белка и блока сбора белка.

41. Система по пункту 40, где блок фильтрации включает по меньшей мере одно устройство, выбранное из вибрационного сепаратора, вибрационного сетчатого фильтра, вибрационного сепаратора кругового действия, вибросита линейного/наклонного движения, декантерной центрифуги, фильтр-пресса.

42. Система по пункту 40, где блок осветления включает по меньшей мере одно устройство, выбранное из высокоскоростной дисковой центрифуги, микрофильтрации, ультрафильтрации.

43. Система по пункту 40, где блок коагуляции белка включает по меньшей мере одно устройство, выбранное из термоосадителя и устройства для осаждения кислотой.

44. Система по пункту 40, где блок сбора белка включает по меньшей мере одно устройство, выбранное из высокоскоростной многодисковой центрифуги, отстойника, осветлителя и декантерной центрифуги.

45. Система по пункту 37, где блок сушки белка включает по меньшей мере одно устройство, выбранное из распылительной сушилки, двухбарабанной сушилки и аэрофонтанной сушилки.

46. Система по пункту 37, где блок для сушки биосырья включает по меньшей мере одно устройство, выбранное из сушилки кипящего слоя, турбулентной сушилки, аэрофонтанной сушилки, барабанной сушилки и ротационной сушилки.

47. Система по пункту 37, дополнительно включающая блок санитарной обработки.

1. Способ получения множества продуктов из биомассы видов водных растений, включающий:
получение биомассы;
разрушение биомассы с получением разрушенной биомассы;
разделение разрушенной биомассы с получением сока и первой твердой фазы;
фильтрование сока с получением фильтрованного сока и второй твердой фазы;
осветление фильтрованного сока с получением осветленного сока и третьей твердой фазы;
коагулирование белка из осветленного сока с получением бульона, включающего влажный белковый концентрат; и
отделение влажного белкового концентрата от бульона,
сушку влажного белкового концентрата с получением сухого белкового концентрата;
производство влажного биосырья с использованием первой твердой фазы,
сушку влажного биосырья с получением по меньшей мере одного продукта, выбранного из сухого биосырья и богатой углеводами муки,
где множество продуктов включает продукты, выбранные из сухого белкового концентрата, сухого биосырья и богатой углеводами муки, и
где, по меньшей мере, 50% белка во множестве продуктов присутствует в концентрации сухого белка.

2. Способ по п. 1, где этап получения включает:
производство биомассы видов водных растений в промышленном масштабе; и
сбор биомассы.

3. Способ по п. 1, где этап разделения включает прессование разрушенной биомассы.

4. Способ по п. 3, прессование включает применение, по меньшей мере, одного из ленточного пресса, лопастного пресса, роторного пресса, шнекового пресса, фильтр-пресса и финишного пресса.

5. Способ по п. 1, где по меньшей мере одно из: первой твердой фазы, второй твердой фазы, третьей твердой фазы и бульона применяется для получения биосырья и богатой углеводами муки.

6. Способ по п. 1, где виды водных растений включает виды Lemna.

7. Способ по п. 1, где разрушение включает применение, по меньшей мере, одного из: шаровой мельницы, коллоидной мельницы, ножевой мельницы, молотковой мельницы, дробилки, пюре-машины и фильтр-пресса.

8. Способ по п. 1, где сок включает растворимый белок.

9. Способ по п. 1, включающий прессование, по меньшей мере, одного из первой твердой фазы, второй твердой фазы или третьей твердой фазы, с получением второго сока и биосырья.

10. Способ по п. 9, где второй сок объединяют с соком.

11. Способ по п. 9, где дополнительное прессование выполняют с применением шнекового пресса.

12. Способ по п. 9, дополнительно включающий сушку биосырья.

13. Способ по п. 12, где сушку выполняют с применением, по меньшей мере, одного из: турбулентной сушилки, распылительной сушилки, барабанной сушилки, аэрофонтанной сушилки, сушилки кипящего слоя, двухбарабанной сушилки и ротационной сушилки.

14. Способ по п. 1, где фильтрование выполняют с применением, по меньшей мере одного из: вибрационного сепаратора, вибрационного сетчатого фильтра, вибрационного сепаратора кругового действия, вибросита линейного/наклонного движения, декантерной центрифуги и фильтр-пресса.

15. Способ по п. 14, где вибрационный сепаратор включает, по меньшей мере, один вибрационный сетчатый фильтр.

16. Способ по п. 1, где осветление включает центрифугирование и/или дополнительную фильтрацию фильтрованного сока.

17. Способ по п. 16, где осветление включает применение, по меньшей мере, одного из высокоскоростной многодисковой центрифуги, микрофильтрации и ультрафильтрации.

18. Способ по п. 1, где осветленный сок хранят в охлаждаемой емкости для хранения.

19. Способ по п. 1, где коагулирование включает понижение рН осветленного сока.

20. Способ по п. 19, где рН понижают до рН ниже приблизительно 6.

21. Способ по п. 19, где рН понижают до рН ниже приблизительно 5.

22. Способ по п. 19, где рН понижают до рН приблизительно 4,5.

23. Способ по п. 19, где понижение рН включает применение, по меньшей мере, одной кислоты, выбранной из хлороводородной кислоты, азотной кислоты и серной кислоты.

24. Способ по п. 1, где коагулирование выполняют с применением осадителя, включающего, по меньшей мере, один теплообменник.

25. Способ по п. 24, где по меньшей мере один теплообменник включает по меньшей мере один пластинчатый или трубчатый теплообменник, или теплообменник с инжекцией пара.

26. Способ по п. 1, где коагулирование включает нагрев осветленного сока до первой температуры с получением бульона; и охлаждение бульона до второй температуры.

27. Способ по п. 26, где первая температура составляет от приблизительно 40°C до приблизительно 100°C.

28. Способ по п. 26, где вторая температура ниже чем приблизительно 40°C.

29. Способ по п. 26, где вторая температура ниже чем приблизительно 30°C.

30. Способ по п. 1, где отделение включает применение высокоскоростной многодисковой центрифуги.

31. Способ по п. 1, где влажный белковый концентрат хранят в охлаждаемой емкости для хранения.

32. Способ по п. 1, дополнительно включающий сушку влажного белкового концентрата с получением сухого белкового концентрата.

33. Способ по п. 32, где сушку выполняют с применением распылительной сушилки, барабанной сушилки, турбулентной сушилки, аэрофонтанной сушилки, сушилки кипящего слоя, двухбарабанной сушилки и ротационной сушилки.

34. Способ по п. 1, дополнительно включающий контакт материала, выбранного из группы, состоящей из третьей твердой фазы и осветленного сока, по меньшей мере, с одним из: спирта, растворителя или воды, и с кислотным катализатором, для формирования смеси, разделения смеси на жидкую и твердую фазу, в результате чего липиды и образующие золу компоненты в материале отделяются с жидкостью.

35. Способ по п. 1, дополнительно включающий, до или непосредственно после разрушения, промывку биомассы с использованием водного растворителя.