用于分离、净化、促进相互作用并且改善燃烧的方法和设备 |
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| 申请号 | CN201310050009.9 | 申请日 | 2008-10-10 | 公开(公告)号 | CN103170285A | 公开(公告)日 | 2013-06-26 |
| 申请人 | 森特利工业公司; | 发明人 | 费尔南多.R.帕兹布里兹; 费尔南多.R.帕兹阿尔卡扎; | ||||
| 摘要 | 一种用于分离相结合的成分（50）、 净化 流体 、促进一个或多个成分（50）之间相互作用并且改善燃烧（10）的设备（10）和方法。该设备（10）包括 外壳 （14）、外壳（14）中的 转子 （18）、延伸自转子（18）的多个凸起（20）、与转子（18）连接的箭头（16）以及用于旋转箭头（16）的主 发动机 ；该外壳（14）中的流体随着转子（18）旋转并且凸起（20）移动穿过流体而产生 空化 作用；该空化作用使得流体中相结合的成分（50）分离、消除流体中的无益 微 生物 ，促进流体中的各个成分的相互作用并且改善 液体 燃料 的燃烧；流体和各个成分（50）也可经受 研磨 和离心以及冲击 力 ，从而分离各个成分（50）、净化流体、促进各个成分（50）的相互作用并且改善燃烧。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于净化液体的方法，所述方法包括在所述液体中引发空化作用从而杀死所述液体中的无益有机体。 |
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| 说明书全文 | 用于分离、净化、促进相互作用并且改善燃烧的方法和设备[0002] 相关申请的交叉引用 [0003] 本申请基于2007年10月10日提交的美国非临时申请序列号No.11/973,692，并要求该临时申请的优先权，该申请通过引用结合于此。 技术领域[0004] 本申请总体涉及一种用于分离、净化、促进相互作用并且改善燃烧的方法和设备，更具体地涉及一种用于将流体介质中的相结合成分分离、净化流体、促进两个或多个成分之间的相互作用并且改善液体燃料中的燃烧的方法和设备。 背景技术[0005] 长期以来，需要快速地分离相结合的成分同时不会损害单个成分。需要分离的相结合成分的实例包括颗粒成分、纯产品中的污染物，固体生命体中的汁，生物体中的淀粉和蛋白质。尤其地，玉米是一种需要在不损害成分的情况下分离为单独成分的谷物。玉米胚乳富含淀粉和蛋白质，二者作为分离的成分都是有价值的。 [0006] 分离或研磨玉米的典型过程包括在温水和二氧化硫中发酵（浸渍）谷粒大约35至50小时。发酵过程能够软化玉米从而通过机械过程更容易地进行分离，但是该发酵过程也会损害玉米的组分。玉米仁的成分其中的一些一般溶解或悬浮在酸性水中，随后被扔掉。扔掉这些成分对于玉米研磨商来说会损失利润。另外，在研磨过程的结束，由于发酵过程，玉米需要充分的干燥。 [0007] 在发酵之后，去胚器通过玉米与去胚器之间的研磨、单个玉米粒之间的 研磨以及玉米与去胚器之间的碰撞而分离胚芽、粒壳和胚乳。传统的去胚器会频繁地使得胚芽断裂并且不会不断地使得胚芽与胚乳完全分离。传统的去胚器也不分离胚乳中的蛋白质与淀粉。因此，典型的玉米研磨过程是相对昂贵、耗时和低效的。 [0008] 净化流体以移除微生物的过程一般使用下述方法其中的一个进行：通过化学处理、紫外线光处理或逆向渗透而进行的蒸馏、过滤、蒸煮、消毒。但是，所有这些过程都具有缺点，包括：成本、时间、尺寸、是否有效性和效率低下。巴氏消毒法是一种用于杀死流体诸如果汁和牛奶中的微生物的净化过程。巴氏消毒法通过加热流体一段预定量的时间而杀死微生物。但是，巴氏消毒法并不会杀死流体中的所有微生物，因为这样需要加热会改变流体的味道。 [0009] 促进两种或多种成分之间的相互作用对于促进成分之间的相互作用来说是理想的。成分之间的相互作用一般使用搅拌器或混合器来实现，它们转动叶片穿过各个组分和/或振动各个组分。 [0010] 改善液体燃料的燃烧对于改善效率以及降低有害于环境的废物排放来说是理想的。燃烧液体燃料一般通过雾化该燃料从而最大化其表面面积而得以改善。用于改善燃烧的一种传统方法是利用具有能够雾化燃料的喷嘴的燃料喷射器。 发明内容[0011] 这里要求保护的发明是一种用于分离、净化、促进相互作用并且改善燃烧的方法和设备。用于分离、净化、促进相互作用并且改善燃烧的设备包括具有内部腔的外壳、腔中的转子、延伸自转子的多个凸起、与转子连接的轴以及用于旋转轴和转子的原动机（prime mover）。该外壳具有允许流体进入和离开该腔的入口和出口。优选地，转子以足以使得腔中的流体产生空化作用并且使得流体经受离心力的速度旋转。空化、研磨和离心与撞击力优选地促成于分离流体中的相结合成分、杀死流体中的无益生物体、促进流体中的两个或多个成分之间的相互作用，和/或改善液体燃料的燃烧，上述效果都是希望得到的。 [0012] 分离相结合成分的方法包括将相结合的成分放入流体介质并且在流体中引发空化作用（cavitation）从而分离相结合的成分的步骤。所述分离方法 可用于任何类型的相结合成分，快速，具有低动力需求并且能够以相对低廉的设备实现。 [0013] 净化流体的方法包括促进流体中的空化作用从而杀死流体中的无益微生物。该净化方法杀死无益微生物，而不改变流体的口味以及其他的理想生物化学特性。 [0014] 促进两个或多个成分之间的相互作用的方法包括将各个成分放到流体介质中并且使得各个成分经受空化作用从而促进相互作用。在优选实施例中，各个成分也可经受离心力、研磨和撞击从而促进相互作用。 [0016] 本发明的其他方面以及优势和新颖特征将部分地阐述在随后的说明书中，部分地在研究下述说明书时对于本领域技术人员变得清楚明了，或者可从本发明的实践中得到。本发明的目的和优势可借助所附的权利要求中具体指出的方法和组合来实现和获得。 附图说明 [0017] 图1是根据本发明的设备的透视图； [0018] 图2是图1的设备的前视图，其中的一部分剖开； [0019] 图3是图1的设备的分解透视图； [0020] 图4是根据本发明的设备的备选实施例的局部横截面剖视图，示出具有凸起的外壳； [0021] 图5是根据本发明的设备的备选实施例的局部横截面剖视图，示出转子和反转子； [0022] 图6是具有C形凸起的转子的一部分的透视图； [0023] 图7是具有J形凸起的转子的一部分的透视图； [0024] 图8是具有布置为弧形的齿状突起的转子的一部分的透视图； [0025] 图9是具有旋转凸起的转子的一部分的透视图； [0026] 图10是根据本发明的设备的备选实施例的前视图，示出与外壳出口连接的旋液分离器； [0027] 图11A是根据本发明的分离方法的流程图； [0028] 图11B是图11A的流程图的延续； [0029] 图12是根据本发明的净化方法的流程图； [0030] 图13是根据本发明的促进相互作用的方法的流程图； [0031] 图14根据本发明的改善燃烧的方法的流程图。 具体实施方式[0032] 图1-3示出设备10，适于分离流体介质中的相结合的成分，净化流体，促进流体介质中的两个或多个成分之间的相互作用，以及改善液体燃料的燃烧。图2示出分离相结合成分的设备。所示的相结合的成分是玉米粒12的胚乳、胚芽和粒壳。虽然图2示出能够分离玉米的设备10，但是任何相结合的成分可通过该设备分离开。此外，虽然图2示出作为分离器的设备，但是该设备也能够净化流体、促进两个或多个成分之间的相互作用，并且改善液体燃料的燃烧。图1-3示出的设备具有外壳14、轴16、圆形转子18、延伸自转子18的凸起20以及与轴16连接的马达22。 [0033] 图2和3示出外壳14具有第一端壁24、第二端壁26和侧壁28，限定内部空化腔30。图1-3示出的外壳14具有第一端壁24中的入口32，适于允许流体和成分进入腔30，侧壁28中的出口34，适于允许流体和成分离开腔30。入口32可与包含成分、流体或二者的漏斗（未示出）连接。图3示出第二端壁26中的轴开口36。轴16穿过轴开口36伸入腔 30。图1-3示出延伸自侧壁28的凸缘38。图3示出凸缘38中的开口40，其与第二端壁26中的开口42对齐。图1示出螺栓44，固紧第二端壁26和凸缘38。密封件（未示出）优选地设置在凸缘38与第二端壁26之间，以及密封件46，图3所示，设置在轴16与第二端壁26之间，从而防止流体从腔30泄漏出。 [0034] 图2示出腔30中与轴16连接的转子18。转子18具有面对入口32的前表面48。圆柱凸起20从前表面48朝向入口32延伸。所有的凸起20距离转子18中心是等距，并且相邻于前表面48的外周边缘。邻近凸起20之间的间隔确定各成分保持在腔30中的时间的长度。相比较于间隔较远的凸起，相隔较近的凸起共同将各成分保持在腔中更长的时间段。各成分保持在腔中的时间越长，各成分将分离或相互作用的可能性更大，不论哪种都是优选的。优选地，凸起所间隔的距离需要足以将各成分保持在外壳或腔中，直到各成分分离或相互作用。图2示出间隔一定距离的相邻凸起20，该距离足以将玉米粒12保持在腔30中，直到胚芽、粒壳和胚乳分离开。优选地，相邻凸起 20之间的空间大概为6至12毫米。 凸起之间的间隔也会影响成分与凸起之间的撞击数。成分与凸起之间更多的撞击会随着凸起间隔得更近而产生。因此，如果想要较少的撞击，那么凸起之间的距离应当增加。虽然示出的圆柱形凸起20安装为距离转子中心等距离，所以以任何图案安装在转子上的任何类型的凸起都处于本发明的范围内。 [0035] 图2示出流体介质中的玉米粒12的胚乳、胚芽和粒壳。如图1和3所示的转子22以足以使得在流体中产生空化作用的速度旋转轴16和转子18。胚乳、胚芽和粒壳通过形成在流体中的空化气泡的快速产生和破裂、流体与玉米成分之间的研磨、玉米成分之间的研磨、玉米成分与凸起20之间的撞击和离心力的组合作用而分离开。在分离之前，谷物通过凸起20保持在外壳14中。虽然谷物由凸起20保持，但是流体高速流经谷物，使得流体在玉米表面上研磨。玉米粒12也相对于转子19旋转，使得玉米粒之间产生研磨。每个玉米粒12也碰撞凸起20。所有这些因素贡献于将谷物12分离成其各个成分。图2示出离开出口32的已分离的成分50。虽然图2示出玉米的分离，但是任何类型的相结合成分可采用设备10分离开，该设备也可用于净化流体，促进流体介质中的两个或多个组分之间的相互作用，并且改善液体燃料的燃烧。 [0036] 图4示出根据本发明的设备110的备选实施例。设备110基本上与上述结合图1-3所述的设备10相同，除了设备110具有从外壳116的第一端壁114朝向转子118延伸的凸起112。三个环状排的凸起112延伸自第一端壁114。相邻排之间存在间隙120。转子 118具有四排凸起122，它们以一距离与转子中心间隔开，使得这些排对齐间隙120。 [0037] 图5示出根据本发明的设备210的另一备选实施例。设备210基本上与上述参照图1-3所述的设备10相同，除了设备210具有管212和内腔216内部与管212连接的反转子214。反转子214的前表面面对转子218的前表面。管212容纳在入口220中并且延伸进入腔216。三个环形排的凸起222从反转子214的前表面处朝向转子218延伸。相邻的排之间存在间隙224。转子218具有四排凸起226，与转子中心间隔一定距离，使得这些排对齐间隙224。密封件228定位在管212与入口220之间，从而防止流体从腔216泄漏出。驱动机构（未示出），诸如带，可与腔216外部的管212连接，从而旋转该管212和反转子214。 虽然设备110和210示出在图4和5中并且 具有环形排的凸起，但是外壳上的排、转子和反转子可具有允许转子在外壳中旋转的任何构造。 [0038] 图6-9示出可使用在结合图1-5所述的设备10、110和210的任何一个中的凸起的实例。图6示出具有C形上部轮廓的凸起310。凸起是中空的并且在转子上布置成两排。C形凸起310优选地使用在需要在流体中引入高度空化作用的时候。图7示出具有J形侧部轮廓的凸起312。J形凸起312定位成相邻于转子的前表面的外周边缘附近。图8示出间隔开的四排齿状凸起314。这些排定位成偏移的关系，使得凸起314形成径向弯曲的形状。图9示出旋转凸起316。凸起316具有自由端318和可旋转地安装在转子的前表面上的固定端320。固定端320具有开口，该开口容纳延伸自该转子的销322。这里描述的发明并不局限于任何特定类型的凸起，或者任何特定形状的凸起。这里所示出的所有的凸起和形状都仅仅是示例性的。 [0039] 图10示出根据本发明的设备410的备选实施例。设备410基本上与参照图1-5所示的实施例描述的设备10、110和210相同，除了外壳414的出口412连接至旋液分离器416，或者离心机。旋液分离器416具有倒垂锥形的整体形状，圆柱体从锥形的基部向上延伸。旋液分离器416具有上部出口418、底部出口420和与外壳出口412连接的入口422。 入口422定位在旋液分离器416的上部附近。 [0040] 在操作中，图1-3所示的设备10的马达22开启。入口32接收流体、未净化流体中的相结合的成分、流体或液体燃料中的两个或多个成分。流体、未净化流体中的相结合的成分、流体中或者液体燃料中的两个或多个成分进入腔30。马达22旋转轴16和转子18，旋转速度足以随着凸起移动穿过流体而使得流体在腔30中产生空化作用。轴的旋转速度优选地处于500至10000转/分钟之间。 [0041] 随着凸起移动穿过流体，流体由于凸起20后面的流体压力降低而空化。当凸起20后面的流体压力降低至低于流体的蒸汽压力时，流体从液态空化变为气态。由于空化作用，多个气泡形成在流体中。这些气泡从低压形成区移动到具有更高流体压力的腔30的区域。当进入具有大于流体的蒸汽压力的流体压力的区域时，气体气泡破裂。气体气泡的这一产生和破裂或者内爆会在腔30中产生超声波。超声波的能量已经在外壳14的外部被测量，在大约40dB至大约60dB之间，采用商标为 的公知空化破裂测量装置。 超声波是分离流体介质中的相结合成分、通过杀死流体中的无益有机体而净化流体、促进两个或多个成分之间的相互作用以及通过蒸发液体燃料改善液体燃料燃烧中的主要因素。 [0042] 腔30中的额外力贡献于分离流体介质中的相结合成分、净化流体、促进流体介质中两个或多个成分之间的相互作用以及改善液体燃料的燃烧。这些力包括源自于流体中的旋转转子18的离心力、流体与成分之间的研磨、成分之间的研磨、以及成分与凸起20之间的撞击。这些因素的组合效果贡献于分离流体中的相结合成分、净化流体、促进流体中的两个或多个成分之间的相互作用并且改善液体燃料的燃烧。所分离的成分和流体、净化的液体、相互作用的成分和流体或者液体燃料通过出口34离开腔30。 [0043] 图4所示的设备110采用与上述图1-3所示的设备10相同的方式操作。图5所示的设备10以与图1-3所示的设备10基本上相同的方式操作，除了设备210具有旋转管212和反转子214。与管212连接的驱动机构（未示出）旋转管212和反转子214。管212和反转子214优选地沿与转子218的旋转方向相反的方向旋转，但是其处于本发明的转子 218和反转子214以相同方向旋转的范围内。所述成分和流体穿过管212进入腔216。 [0044] 图10所示的设备具有外壳414，该外壳的转子以与图1-5所述的设备10、110和 210中的任何一个相同的方式操作。但是，在流体和成分离开出口412之后，它们进入旋液分离器416中。离开出口412和进入旋液分离器416的流体和成分围绕旋液分离器416的内壁旋转。所进行的旋转使得流体和成分经受离心力，该离心力根据密度区分各个成分。较重的成分向外朝向旋液分离器416的内壁移动并且旋转沿壁部向下到底部出口420。较轻的成分朝向旋液分离器416的中心轴线移动并且穿过上部出口418离开。因此，旋液分离器416以不同的密度区分各个组分。旋液分离器416尤其良好地适合于将气体与液体区分开。可在上部出口418引入轻微的真空从而使得较轻的成分穿过上部出口418离开。 [0045] 图11A和11B示出分离相结合的成分的方法。如果必要，那么在分离过程的开始期间，相结合成分在510被剥离，在512被清洗和/或在514被挤压，如图11A所示。相结合的成分然后设置在流体介质中并且发送到第一分离器516。第一分离器516具有空化腔518、流体研磨器520、成分研磨器522、离心机524和撞击器526。该分离器可具有如上述设备 10、110和210 中的任何一个那样的结构，应当理解，相同的结构可同时执行步骤518-526。 [0046] 在空化腔518中，空化作用如上文结合图1-3所示的设备10所述而被引发在流体中。由流体中的空化泡的产生和破裂造成的超声波是分离相结合的成分的一个因素。分离器516中的其他步骤也是分离相结合的成分的因素。流体研磨器520引起流体与相结合成分之间的研磨，成分研磨器522引发相结合的成分之间的研磨从而分离各个成分。相结合的成分之间的研磨可以是单独成分之间的研磨，或者可以是相结合的成分的分离单元之间的研磨。离心机524使得相结合的成分经受离心力，撞击器526使得相结合的成分经受撞击力从而分离所述成分。在分离之后，各个成分位于整个流体介质中。 [0047] 已分离的成分离开分离器516并且到达将相对大的固态成分与流体介质区分开的液态-固态区分器528。精细粒度的固态成分与流体形成悬浮液，并且不被液态-固态区分器528而从流体区分开。液态-固态区分器528可以是筛子或者任何其他适当的设备，用于将固体从液体区分开。从流体介质区分开的固态成分由干燥器530干燥，该干燥器也具有进一步分离固态成分的能力。固态成分然后在研磨机532中被磨碎至理想尺寸。可选择地，离开液态-固态区分器528的固态成分位于流体介质中，并且发送到分离器534，在那里进行与分离器516相同的步骤。分离器534进一步以入上文参照分离器516所述的方式分离该固态成分。流体和已分离的固态成分到达液态-固态分配器536，在那里，相对大的固态成分与从流体区分开并且发送至收集器538。精细粒度的固态成分与流体形成悬浮液，并且不通过液态-固态分配器536而从流体区分开。离开液态-固态区分器528和536的精细颗粒的液态和固态成分的悬浮物组合在分离器540。 [0048] 分离器540执行与分离器516相同的步骤，并且进一步分离流体中的相结合成分。离开分离器540的流体和成分流入执行与分离器516相同的步骤的分离器542。分离器542进一步分离流体中的相结合成分。离开分离器542的流体和成分流入离心机544，该离心机可具有如同参照图10所述的旋液分离器的结构。离心机544使得流体和成分经受离心力从而根据密度区分各个成分。离开离心机544的较重的成分到达分离器546，同时离开离心机544的较轻的成分到达收集器548。在离开分离器546之后，较重的成分进入离心机550，该离心机550再次根据密度区分所述成分。离开离心机550的较重成分到达干燥器552，同时较轻的成分到达收集器548。较重或较轻成分 其中的任一个可经进一步地处理从而获得理想的终端产品。 [0049] 如果所得到的较重成分是淀粉或糖，那么代替进入干燥器552，它们可经受图11B所示的备选过程从而将淀粉或糖转换为乙醇。对于乙醇的生产来说，如图11A所示，离开离心机550的淀粉遵循路径B从而在工作台554经受水解作用，或者液化作用，如图11B所示。如图11A所示，离开离心机550的糖遵循路径A从而在工作台558经受发酵作用，如图11B所示。对于淀粉来说，在工作台554，其被加热并且与酶相结合从而促进水解作用。经过水解的淀粉然后与酶结合，并且在工作台556经受糖化作用，在那里，经水解的淀粉转化为糖浆。工作台554处的水解作用和工作台556处的糖化作用的每个可通过图1-5所示的设备 10、110和210其中的任何一个，根据图13所示的以及结合图13如下所述的促进相互作用的方法执行。 [0050] 离开工作台556的糖浆与酵母结合并且在工作台558经受发酵作用（糖离开离心机550的步骤开始）。糖浆的发酵作用产生液体乙醇。换热器（未示出）可与执行发酵步骤558的设备相结合从而从该设备移除热量。在发酵之后，液体乙醇到达液态-固态分配器 560。液体乙醇中保留的固体与乙醇区分开并且在步骤562经受酶处理从而水化和糖化固体，将它们转换为糖浆。该糖然后在工作台558经受发酵作用。步骤562可采用与步骤554和556基本上类似的方式执行。 [0051] 离开液态-固态分配器560的液体乙醇在分离器564开始一个蒸馏过程，其具有与分离器516基本上相同的结构。加热器（未示出）可与分离器564连接从而加热该流体。优选地，加热器将液体乙醇加热至大概80摄氏度。液态乙醇可在进入分离器564之前通过经过浸渍在由太阳能加热的水中的铜线圈而被加热。分离器564在液态乙醇中引起空化作用。在液态乙醇中快速地产生和破裂空化泡可将其转换为乙醇蒸汽，但是，一些液体可与乙醇蒸汽离开分离器564。留下的液体可以是液体乙醇和/或在先前步骤中添加的不能转换为乙醇的液体。液体和乙醇蒸汽离开分离器564并且到达离心机566，其可具有类似图10所示的旋液分离器的结构。离心机566使得液体和乙醇蒸汽经受离心力，将乙醇蒸汽与液体区分开。离开离心机566的液体被收集器572收集，在那里它们被扔掉或者送出从而经受第二次蒸馏过程，从而恢复液体中的任何其他乙醇。离开离心机566的乙醇蒸汽到达凝结器568，该凝结器将蒸汽凝结为液体。该液体乙醇被收集器570收集。 [0052] 由图11A和11B所示的过程分离的相结合成分可以是固体、液体、气体或这三种的任意组合。对于分离固体来说，固体在流体介质中的百分数优选为体积占大约10-40%。该分离过程可通过改变流体介质中的固体的百分数而被影响。流体介质中更高百分比的固体导致固体成分之间的研磨的增加，但是减小凸起与成分之间的撞击的数量。流体介质中的固体的百分数降低会导致固体成分之间的研磨降低，凸起与成分之间的撞击数量增加。固体在流体介质中的体积的百分比可以按照需要变化，从而优化地分离正被分离的成分的类型。 [0053] 可能影响图11A和1B所示的分离过程的其他外界因素包括流体介质或成分的pH水平、粘性和温度。随着pH水平从中性移动到酸性或碱性，潜在的氢允许更大程度的原子活动，这可使分离加速。分离器中产生的力（空化作用、流体研磨、成分研磨、离心力和撞击）通过促进流体介质与相结合的成分之间的接触而促进原子活动。通过限制空化气泡的形成、破裂和移动，流体介质的粘度的增加可减小流体中的空化作用。通过降低液体的分子的吸引并由此增加流体介质的蒸汽压力，温度的上升增加了流体中的空化作用的影响。当流体介质的蒸汽压力增加时，由于需要较少地减小压力从而将流体压力减小到所增加的蒸汽压力以下，空化气泡更频繁地形成。 [0054] 图11A和11B所示的分离方法可用于分离玉米粒的相结合的成分，即，胚乳、粒壳和胚芽。如果需要的话，玉米在剥离机510中被剥离，在冲洗机512中被冲洗，在压碎机514中被压碎，然后将其发送至分离器516。分离器516通过上述方法分离胚乳、胚芽和粒壳。胚乳具有精细的粒度，因此在分离之后与液体形成悬浮物。优选地，进入分离器516的流体和玉米粒的混合物包含体积上占大约10至20%的玉米粒。分离器516优选地具有如同图 1-3所示的设备10的结构。对于玉米分离，转子优选地具有一排凸起。该排的直径优选地为大约124毫米，凸起的直径为大约9.5毫米。优选地，凸起的高度为大约15毫米，转子的厚度为大约10毫米。在凸起之间具有大约10毫米的距离。优选地，转子以大约2500至 4500转/分钟之间的速度旋转，在最优选实施例中，以3600转/分的速度。分离胚乳、胚芽和粒壳的过程在大约2分钟内进行。同样，没有必要在分离之前如同其处于传统分离过程中那样将玉米粒浸渍在水或酸性溶液中。 [0055] 对于根据图11A和11B所示的方法对玉米进行分离，分离器516可由 多个连接到一起的分离器替换，每个分离器具有类似于设备10的结构。在这一结构中，序列中的每个随后分离器具有凸起之间的逐渐降低的距离。可存在八个连接的分离器代替分离器516，凸起之间的距离逐渐地从10毫米减小到7.5毫米。 [0056] 在分离胚乳、胚芽和粒壳之后，液体-固体区分器528将胚芽和粒壳从流体和胚乳悬浮液分离开。胚芽和粒壳到达干燥器530，其优选为气动类型60摄氏度热空气干燥系统，具有将粒壳从胚芽分离开的能力。粒壳和胚芽然后可在研磨器532被分离地研磨从而满足市场要求。流体和胚乳悬浮液到达分离器540。 [0057] 分离器540在流体以及胚乳悬浮液中引发空化作用从而将淀粉和蛋白质从胚芽细胞分离开。优选地，分离器540具有类似于设备10的结构，除了其转子具有两排凸起。分离器542和546的每个分离的淀粉和相结合的蛋白质。离心机544和550将已分离的淀粉和蛋白质分开。离心机优选地具有与图10所示的旋液分离器相同的结构。离心机544和550使得分离开的淀粉和蛋白质经受区分淀粉和蛋白质的离心力。比蛋白质重的淀粉围绕离心机544和550的内壁行进，并且在离心机的底部随着流体离开。蛋白质通过离心机544和550的上部离开并且到达收集器548。 [0058] 在离开离心机550之后，淀粉可到达干燥器552，或者其可根据上述的以及如图11B所示的步骤经水合作用、糖化作用、发酵和蒸馏，从而产生乙醇。这里描述的玉米分离过程比任何传统的玉米乙醇生产过程恢复多20%的乙醇，因为淀粉没有通过在分离之前浸渍玉米粒而受到损害。此外，各个成分保持它们原始的特征，因为它们没有在分离之前没有研磨机或去胚器压碎。 [0059] 图11A所示的分离的方法也可用于产生玉米粥（corn atole）。玉米放在水中，并且发送通过分离器516，该分离器分离胚芽、粒壳和胚乳。液态-固态区分器528将胚芽和粒壳从流体和胚乳悬浮液区分开。胚芽和粒壳到达干燥器530和研磨器532。胚乳被消化和干燥，产生玉米粥粉。根据传统方法产生的玉米粥包含硫磺，因为玉米浸渍在硫磺溶液中。根据这里所述的方法产生的玉米粥不包含硫磺，因为玉米没有浸渍在硫磺溶液中。因此，相比较于根据传统方法产生的玉米粥来说，根据本方法产生的玉米粥更健康，味道更好。 [0060] 根据图11A所示的方法，也可分离咖啡豆。咖啡豆的相结合的成分是表皮、果肉、粘液、外壳和豆。用于分离咖啡豆的成分的传统过程需要分离咖啡豆的果肉、使豆发酵从而松脱植物粘液、冲洗豆从而去掉粘液、使豆干燥并且去掉豆的外壳从而移除咖啡豆的外壳。 一般需要1至7天来执行这些步骤。图11A所示的方法的分离器516在仅7至10秒内分离咖啡豆的成分。另外，在咖啡豆根据图11A所示的方法被分离之后，咖啡豆需要较少的时间干燥，因为其比传统过程暴露至水的时间要少。本方法也可生产出较高质量的咖啡豆，因为它们没有经受去皮研磨机的压碎操作，也没有经受典型的发酵过程。用于处理咖啡的当前方法的花费由于效率的增加会比传统方法少大约30%。 [0061] 优选地，对于咖啡的分离，将流体混合入咖啡豆形成咖啡豆的体积占15至22%。优选地，第一分离器是图1-3所示的设备，具有如下所述的转子，凸起之间的距离比最长的咖啡豆大了大约50%，从而确保没有豆受到损害。多个不同的转子足以根据图11A所示的方法实现咖啡分离。一种类型的转子具有三排凸起，每排具有相应的20厘米、30厘米和40厘米的直径。凸起是圆柱形的，直径为大约10毫米。凸起之间的距离从第一排的大约15毫米减小至第三排的大约10毫米。第二类型的转子具有19个圆柱形凸起，每个的直径为大约.375英寸。凸起相邻于转子的外周边缘，转子直径大约124毫米。凸起之间的距离为大约9毫米。第三种类型的转子具有21个圆柱形凸起，每个凸起的直径为大约.375英寸。凸起相邻于直径大约124毫米的转子的外周边缘。凸起之间的距离为大约7.5毫米。第四种类型的转子具有C形上部轮廓的20个凸起，如图6所示，每个凸起具有大约9.5毫米的直径。凸起相邻于直径为大约124毫米的转子的外周边缘。凸起之间的距离为大约7.5毫米。第五种类型的转子具有14个凸起，具有C形的上部轮廓，如图6所示，每个具有大约.5英寸的直径。凸起相邻于直径为大约124毫米的转子的外周边缘。凸起之间的距离为大约 16毫米。第六种类型的转子具有20个锥形凸起，每个的基部直径为大约12毫米，冠部直径为大约4毫米。凸起相邻于具有大约125毫米的直径的转子的外周边缘。第七种类型的转子具有24个锥形凸起，每个的基部直径为大约9.5毫米，冠部直径为大约4毫米。凸起相邻于具有大约124毫米的直径的转子的外周边缘。 [0062] 在咖啡豆的豆、浆、粘液、皮和外壳由分离器516分离，豆通过区分器 而从浆、粘液、皮和外壳区分出来。区分器可以是筛子，或者一系列的筛子，设计成根据尺寸区分各个成分。咖啡豆然后被干燥、分级和封装进行运输。浆、粘液、皮和外壳被发送至另一分离器，优选地具有与图1-3所示的设备10相同的结构。所分离的成分然后到达区分器，该区分器将浆和粘液从皮和外壳区分出来。浆和粘液可被发酵从而生产乙醇，如上文参照图11B所述的，或者用于生产甲烷气。外壳和皮优选地经受抽取过程，从成分中抽取保健物质和/或纤维。 [0063] 图11A和11B所示的方法也可用于分离木薯根的淀粉和细胞。木薯根优选地在剥皮机510处被剥皮，在冲洗机512处被冲洗，在压碎机514处被压碎，然后放到水中。水与压碎木薯根的比值为体积上木薯根占大约25至35%。木薯根发送穿过分离器516，该分离器516优选地具有类似于图1-3所示的设备10的结构。在分离器516之后，从固体木薯生物体中分离的淀粉与水形成悬浮液。固体木薯生物体、水和淀粉到达液态-固态区分器528，其中，淀粉和水悬浮液区分自固体木薯生物体。淀粉和水悬浮液到达分离器540。固体木薯生物体放到水中，到达分离器534从而进行进一步的分离淀粉和固体木薯生物体。液体-固体区分器536从固体木薯生物体区分离开分离器534的淀粉和水悬浮液。固体木薯生物体到达收集器538，淀粉和水悬浮液到达分离器540，在那里，其结合来自于区分器528的淀粉和水悬浮液。从分离器540，该过程如上面分离玉米所述的方式继续进行。优选地，分离器具有转子，转子的凸起的直径为大约9.5毫米，凸起之间的距离为大约10毫米。对于分离木薯根来说，任何的分离器也可具有双排转子以及反转子，用于改善根的折断。 [0064] 图11A和11B所示的方法可用于从甘蔗汁分离甘蔗。用于从甘蔗中恢复甘蔗汁的传统过程包括压碎或滚压甘蔗来从甘蔗中抽取汁。然后，甘蔗被扔掉或循环利用，甘蔗中留下的甘蔗汁损失掉。图11A和11B所示的方法从固态甘蔗获取重量比大约9.5%的甘蔗汁，固态甘蔗在传统甘蔗汁抽取过程之后被扔掉。 [0065] 根据图11A所示的分离方法，首先，甘蔗在压碎机514处被压碎，压碎期间抽取的任何甘蔗汁被收集。然后，已压碎的甘蔗放到水中并被送过分离器516，分离器516的结构可以类似于图1-3所示的设备10。优选地，水和甘蔗的混合物中甘蔗的体积占大约25-35%。分离器516经由上述方式将甘 蔗汁从甘蔗分离出来。液态-固态区分器528将固体甘蔗从水和甘蔗汁中区分出来。固体甘蔗再次放置入水中，并被送过分离器534，该分离器进一步从甘蔗中分离甘蔗汁。液态-固态分离器536区分离开分离器534的甘蔗汁和甘蔗。固体甘蔗到达收集器538，在那里，其可用于聚合或者用在纸的生产中。甘蔗汁可处理成为结晶糖，或者其可被发酵并蒸馏以生产乙醇，如上文参照步骤558-572所述。制糖甜菜汁可从制糖甜菜中以与上述从甘蔗中分离甘蔗汁的相同方式分离出来。 [0066] 图11A所示的方法也可用于从液体中分离气体杂质。例如，该方法可用于从液体燃料分离二氧化硫，或者其他气体杂质。二氧化硫是燃料中存在的化合物，其在燃烧时释放入大气，对健康和环境都有害。对于根据图11A所示的方法分离燃料和二氧化硫来说，包含二氧化硫的燃料直接地发送至与离心机连接的分离器，诸如542和544。优选地，图10所示的设备410用作分离二氧化硫和燃料。该分离器在液体燃料中引发空化作用。空化作用强化了二氧化硫气体气泡在燃料中的形成。离心机使得燃料经受离心力，该离心力将二氧化硫气体从液体燃料中区分出来。优选地，二氧化硫气体离开穿过离心机的上部，净化的燃料离开穿过离心机的下部。气体和燃料二者都可收集在收集器中。 [0067] 图11A所示的方法也可用于从谷物中分离土壤和毒素。对于分离来说，由土壤和毒素覆盖的谷物放到水中，发送过分离器516。分离器分离谷物、土壤和毒素。液态-固态区分器528从土壤和毒素中区分干净的谷物，其余的仍然悬浮在水中。液态-固态区分器528可以是筛子。干净的谷物在干燥器530中被干燥并且按照需要进行处理。该方法可用于通过从污染物中分离水而使得废水得以净化。例如，该方法可用于从木薯淀粉处理废水中分离生氰化合物。 [0068] 图11A所示的方法也可用于分离蔬菜或动物组织的任何成分。蔬菜或动物组织经处理和选择，放到水中，送过分离器516从而分离组织成分。该组织成分然后优选地采用任何方法区分、冲洗、干燥和封装。 [0069] 大豆也可根据图11A所示的方法进行分离。这里描述的大豆分离方法极大地减小了传统方法所需的步骤和设备的数量。大豆的相结合的成分是壳、胚芽和胚乳。大豆放到水中，送过分离器516。分离器516分离壳、胚芽和胚乳。液态-固态区分器528可以是筛子或一系列的筛子，其尺寸适于区分 各个成分。该方法也可用于分离其他豆的相结合的成分，诸如高粱的谷物，从菠萝纤维分离菠萝汁，从马铃薯分离淀粉。 [0070] 图12示出根据本发明的净化液体的方法。如果在液体中悬浮有固体，那么液体优选地经受步骤610-614的预处理方法。如果在液体中没有悬浮固体，那么液体可以直接地到达空化腔616。根据预处理方法，液体到达旋液分离器610，有助于从固体区分液体，如上文参照图10所示的设备所述。接下来，液体经受化学处理612，优选地包括添加凝结化合物，这些化合物粘合至液体中的沉淀物并且促使沉淀物沉积。沉积箱614保持液体一段时间，时间长短足以允许化学物和沉淀物沉积在该箱的底部。沉积箱614中的液体然后到达空化腔616，在该腔中，空化作用引发于液体中从而杀死液体中的无益有机体。无益的有机体通过形成在液体中的空化气泡的快速产生和破裂而杀死。空化腔616可具有类似于上面结合图1-5所述的任何一种设备10、110和210的结构。空化作用可通过细胞溶解而杀死有机体。如果将被净化的液体是水，那么通过空化作用产生的空化和高温优选地促进水的臭氧化作用。臭氧杀死液体中的无益有机体。在液体中的无益有机体被杀死之后，液体在过滤器618处过滤，移除液体中存在的任何细小颗粒，然后液体离开管口620。 [0071] 优选地，图12所示的过程的空化腔具有类似于图1-5所示的任何设备的结构。优选地，使用在图12的过程中的设备具有的凸起采用C形上部轮廓，如图6所示，用于最大化液体中的空化作用。图1-5所示的设备可安装在家庭或办公室中从而净化从公共水管进入建筑物的水。优选地，安装用于家庭或办公室水净化的设备将具有小于.5英寸的入口和大约.75英寸的出口。如图1-5所示的设备也可安装在水分配管线，从而净化其中的水。使用图12所示的方法净化的液体可以是水、汁或任何其他需要净化的液体。例如，这一净化过程可代替或添加至巴氏消毒法从而净化汁或牛奶。这里所述的净化过程是有利的，因为液体没有被加热，因此，液体的味道不会改变。图12所示的净化过程也可用于净化废水。 [0072] 图12的净化方法可用于净化用于热传递的液体。无益的有机体可在水或用于热传递的其他液体中大量增加。理想地需要杀死这些无益的有机体从而防止个体之间的病可能接触液体。当液体用于加热目的时，空化腔和离心机可从换热器接收液体，净化液体，然后将液体发送至锅炉。液体然后从锅 炉到换热器并且返回到空化腔。当液体用于冷却目的时，空化腔可从换热器接收液体，净化液体，然后将液体送到冷却塔。液体然后从冷却塔行进到换热器，并且返回到空化腔。液体净化会通过提高液体的特定热容量而增加热传递过程的效率。 [0073] 图13示出根据本发明的促进两个或多个成分之间的相互作用的方法。这些成分放到液体介质中并且送到相互作用促进器710中。相互作用促进器710具有空化腔712、流体研磨器714、成分研磨器716、离心机718和冲击器720。相互作用促进器可具有如同参照图1-5如上所述的设备10、110和210的任何一个的结构，应当理解，单一结构可同时执行步骤712-720。空化腔712在流体中引发空化作用从而促进成分之间的相互作用。流体研磨器714引发流体与成分之间的研磨，成分研磨器716引发成分之间的研磨，从而促进成分之间进行相互作用。离心机718使得各个成分经受离心力，促使各个成分之间的相互作用，冲击器720使得各个成分经受冲击力从而促进成分之间的相互作用。当离开相互作用促进器710时，相互作用的成分收集在收集器722中。相互作用的成分可以是固体、液体、气体或者这些三种的任意组合。 [0074] 图13的方法可用于促进任何的化学或物理反应，诸如水解作用反应。例如，该方法可用于促进酶和淀粉的相互作用从而水解该淀粉。淀粉和酶放到流体介质中并且送过相互作用促进器710。产生在相互作用促进器中的空化、研磨和其他力促使淀粉和酶相互作用，导致淀粉进行水解。图13的方法可进一步用于促进水解淀粉的糖化从而产生糖浆。水解淀粉和酶放到流体介质中并且发送通过相互作用促进器710，该促进器促进酶与水解淀粉之间的相互作用。产生在相互作用促进器中的空化、研磨和其他力促进水解淀粉和酶的相互作用从而产生糖浆。糖浆然后被收集到收集器722中。 [0075] 图13的方法也可用于碱溶液处理（nixtamalize）玉米。在典型的碱溶液处理过程中，玉米在碱溶液中进行烹制，从而从玉米分离玉米皮并且在玉米胚乳中的淀粉进行糊精化（dextrinize）。经碱溶液处理的玉米更容易研磨成面粉，形成糊精化的淀粉更具有营养。为了根据本发明促进相互作用而碱液处理玉米，将玉米放到碱溶液中，优选地包括氧化钙和水。玉米和碱溶液被加热然后发送到相互作用促进器710从而促进玉米与碱溶液之间的相互作用。由于产生在促进与碱溶液的相互作用的相互作用促进器中的力的组合作 用，玉米被碱溶液处理。玉米的成分也可通过如上参照分离玉米的方法所述的空化、研磨和离心以及撞击力进行分离。在离开相互作用促进器710之后，玉米到达干燥器（未示出）。玉米可根据图13所示的方法在大约5分钟内进行碱溶液处理。使用传统的方法，玉米的碱溶液处理需要大约12小时。 [0076] 也可根据图13所示的促进相互作用的方法乳化、封装和均化物质。例如，该方法可用于从香蕉中生产香蕉浓果汁，从椰子中生产椰奶，从肉中生产肉汤。该方法可用于乳化水果汁、冰激凌、酱油、药膏、化学膏和香肠用肉。该方法可用于在封装前促进牛奶、水果汁或水果浆与额外产品的相互作用。该方法也可用于加速由于两个或多个成分相互作用而产生的化学或物理反应。例如，该方法可用于加速将木材转化为浆，用于相互作用的成分包括木材以及一个或多个化学物。 [0077] 图14示出用于通过蒸发液体燃料而改善液体燃料的燃烧的方法。蒸发液体燃料可改善燃烧，因为燃料与空气的比值在燃烧时814中被比较均匀地分布。为了根据本方法而蒸发燃料，将燃料发送通过空化腔810，由此在燃料中引发空化作用。空化气泡在燃料中的快速产生和破裂可蒸发该燃料。在离开空化腔810之后，一些液体燃料可以保留，因此离心机812使得蒸发和液体燃料的组合经受离心力，将蒸发燃料与液体燃料区分开来。离心机812可具有与图10所示的旋液分离器类似的结构。蒸发的燃料与氧气混合，然后在燃烧室814中燃烧，液体燃料循环回到空化腔810。图1-10所示的任何设备可用于根据图14所示的方法改善液体燃料的燃烧。 [0078] 从上文可知，本发明能够良好地实现上述所有结果和目的，以及其他优势，这些优势可以通过本发明而明显的得出，也是本发明的内在特点。 [0079] 由于可在不脱离本发明的范围的情况下实现本发明的许多可能的实施例，所以可以理解这里所述的或者附图所示出的所有内容都可理解为解释性的，并不具有限制的意思。 [0080] 虽然已经示出并讨论了特定实施例，但是当然可作出各种改进，并且本发明并不局限于这里所述的部件和步骤的特定形状或结构，除了这些限制已被包括在随后的权利要求中。此外，可以理解，特定的特征和子组合都是有实用性的并且可在不使用其他特征和子组合的情况下采用。这是通过权利要求的范围实现的并且处于权利要求的范围内。 |
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