提高玉米油提取产量的方法
阅读：596发布：2022-03-23
专利汇可以提供提高玉米油提取产量的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且从玉米中提取出玉米油，从而得到玉米粉。加工玉米谷粒以获得油脂、粉和其它产物物流的过程通常包括通过分级将玉米粒分类，得到高油级分和低油级分，从高油级分形成可用 溶剂 提取的结构，并从高油级分中提取油分。提取出的玉米油可用于制造营养增强的食用油或烹调油、 润滑剂 、 生物 柴油 、 燃料 ， 化妆品 和油基的或含油的化学产品。提取出的玉米粉可用于制造增强的动物 饲料 配方、小吃食品、混合食物产品、化妆品和 发酵 液添加剂。低油级分可用于一种或多种工艺例如发酵、湿磨、动物饲料生产、 甜味剂 生产、 淀粉 生产，制造增强的动物饲料配方、小吃食品、混合食物产品和化妆品中。，下面是提高玉米油提取产量的方法专利的具体信息内容。
1、一种分离高油玉米的完整玉米粒的方法，包括：将具有约8重量％到 约22重量％的含水量范围并且还具有胚乳组分和胚芽组分的高油玉米的完 整玉米粒，分级为高油级分和低油级分，其中，高油级分具有比玉米粒高的 油含量，而低油级分具有比玉米粒低的油含量。
2、权利要求1的方法，其中分级包括使完整玉米粒和研磨筛接触，从而 使玉米粒的至少一部分胚芽组分与玉米粒的至少一部分其余部分分离。
3、权利要求2的方法，其中分级包括使完整玉米粒经过Buhler L机， Satake去麸皮机或使所述玉米粒和设备接触的其它手段，从而从至少一部分 玉米粒其余部分中去除玉米粒的至少一部分胚芽组分。
4、权利要求1的方法，进一步包括将所述低油级分分离成低油级分的较 大和较小块，和将该低油级分的较大块分级成第二级高油级分和第二级低油 级分；并且，任选地，将第二级高油级分和高油级分组合；并且，任选地， 将第二级低油级分和低油级分组合。
5、一种分离高油玉米的完整玉米粒的方法，包括：
a)将高油玉米的完整玉米粒破碎成至少两种不同尺寸的碎玉米块，所述 高油玉米的完整玉米粒具有从约8重量％到约22重量％的含水量范围，并 且还具有胚乳组分和胚芽组分；且任选地，进一步将一部分碎玉米块依照其 尺寸分离成至少两种级分；和
b)将破碎的玉米或任选分离的较大的碎玉米块分级成高油级分和低油 级分，其中，所述高油级分具有比玉米粒高的油含量，而低油级分具有比玉 米粒低的油含量。
6、权利要求5的方法，进一步包括将低油级分分离成低油级分的较大和 较小的碎块，并将低油级分的较大碎块分级成第二级破碎的高油级分和第二 级破碎的低油级分；并且任选地，将第二级破碎的高油级分和高油级分组合； 和任选地，将第二级破碎的低油级分和低油级分组合。
7、权利要求1的方法，进一步包括在一定温度下将所述玉米粒调理足够 的时间，以增加胚芽组分和玉米粒的其余部分的差示硬度。
8、权利要求5的方法，进一步包括在一定温度下将所述碎玉米块调理足 够的时间，以增加胚芽组分和碎玉米块的其余部分的差示硬度。
9、权利要求1，4，5或6的方法，进一步包括从一部分高油级分、第二 级高油级分、破碎的高油级分，或第二级油级分的较大的碎块中提取油，从 而制造出提取的玉米油和提取的玉米粉。
10、权利要求9的方法，进一步包括使一部分高油级分、第二级高油级 分、破碎的高油级分，或第二级油级分的较大的碎块形成可用溶剂提取的结 构。
11、权利要求10的方法，其中所述形成包括挤压、膨胀、压榨、压丸或 酶处理中的一种或多种。
12、权利要求11的方法，进一步包括从一部分可用溶剂提取的结构中用 溶剂提取油，以生产提取的玉米油和提取的玉米粉。
13、权利要求11的方法，进一步包括将一部分提取的玉米粉或提取的玉 米油去除溶剂。
14、权利要求5的方法，进一步包括抽吸一部分较小尺寸的碎玉米块以 去除麸皮。
15、权利要求5的方法，包括将一部分较大尺寸的碎玉米块轧胚，以生 产轧胚的破碎的玉米。
16、权利要求5的方法，进一步包括将一部分较大尺寸的碎玉米块研磨， 以生产经研磨的破碎的玉米。
17、权利要求15的方法，进一步包括从一部分轧胚的破碎的玉米材料中 用溶剂提取油，以生产提取的玉米油和提取的玉米粉。
18、权利要求16的方法，进一步包括从一部分研磨的破碎的玉米材料中 用溶剂提取油，以生产提取的玉米油和提取的玉米粉。
19、权利要求16的方法，进一步包括使一部分研磨的破碎的玉米材料形 成可用溶剂提取的结构。
20、权利要求16的方法，进一步包括将一部分研磨的破碎的玉米和权利 要求5或6所述的一部分高油级分组合以形成第一组合材料，并且，任选地， 使一部分第一组合材料形成一种可用溶剂提取的结构。
21、权利要求19或20的方法，其中形成可用溶剂提取的结构包括挤压、 膨胀、压榨、压丸或酶处理中的一种或多种。
22、权利要求21的方法，进一步包括从第一组合材料的一部分可用溶剂 提取的结构中用溶剂提取油，以生产提取的玉米油和提取的玉米粉。
23、权利要求20的方法，进一步包括将一部分第一组合材料和用权利要 求15所述方法生产的一部分轧胚的玉米材料组合，以形成第二组合材料。
24、权利要求23的方法，进一步包括用溶剂从一部分第二组合材料中提 取油，以生产提取的玉米油和提取的玉米粉。
25、权利要求15的方法，进一步包括将一部分轧胚的破碎的玉米和通过 权利要求5或6生产的高油级分的部分组合，以形成第三组合材料。
26、权利要求25的方法，进一步包括用溶剂从第三组合材料中提取油， 以生产提取的玉米油和提取的玉米粉。
27、权利要求9、12、17、18、22、24或26中任一项的方法，进一步包 括从一部分提取的玉米粉中去除溶剂。
28、权利要求1，4，5或6中任一项的方法，进一步包括使用一部分低 油级分作为发酵、玉米湿磨、食品、宠物食品或其它工艺的原料。
29、权利要求27的方法，进一步包括使用一部分去除溶剂的提取的粉作 为发酵、玉米湿磨、食品、宠物食品或其它工艺的原料。
30、权利要求12的方法，其中所述溶剂包括来自发酵工艺的二氧化碳。
31、权利要求1，4，5或6中任一项的方法，进一步包括使用一部分高 油级分作为发酵、食品、宠物食品或其它工艺的原料。
32、权利要求14的方法，进一步包括使用一部分去除的麸皮作为提取的 原料。
33、权利要求32的方法，进一步包括从麸皮原料中提取一部分植物甾醇。
34、提高压丸质量或提高生产压丸的动物饲料的效率的方法，包括用本 发明的压丸的粉代替黄色#2玉米。
35、一种分离玉米粒的方法，包括：
将至少一种具有从约8重量％到约22重量％的含水量范围并且还具有胚 乳组分和胚芽组分的玉米粒，分级为高油级分和低油级分，其中，低油级分 具有比玉米粒低的油含量，而高油级分具有比玉米粒高的油含量，且其中在 高油级分中少于50％的胚芽是完整的。
36、权利要求35的方法，进一步包括将至少一部分低油级分用于选自由 发酵、湿磨、动物饲料生产、甜味剂生产和淀粉生产构成的组中的一种或多 种。
37、权利要求35的方法，进一步包括将至少一部分高油级分用于选自由 发酵、油生产、湿磨、动物饲料生产、甜味剂生产和淀粉生产构成的组中的 一种或多种。
38、根据权利要求35的方法，其中所述分级是使用机械去麸皮机完成的。
39、根据权利要求35的方法，进一步包括使一部分高油级分形成可用溶 剂提取的结构。
40、权利要求39的方法，其中形成包括挤压、膨胀、压榨、压丸或酶处 理中的一种或多种。
41、权利要求40的方法，进一步包括用溶剂从一部分可用溶剂提取的结 构中提取油，以生产提取的玉米油和提取的玉米粉。
42、权利要求41的方法，进一步包括将一部分提取的玉米粉发酵。
43、前述权利要求中任一项的提取的粉产品。
44、前述权利要求中任一项的低油或高油级分。
45、前述权利要求中任一项的可用溶剂提取的结构。
46、权利要求20的第一组合材料。
47、权利要求23的第二组合材料。
48、权利要求25的第三组合材料。
49、权利要求14的抽吸的麸皮。
50、前述权利要求中任一项的提取的玉米油。
51、前述权利要求中任一项的去除溶剂的提取的粉。
52、前述权利要求中任一项的去除溶剂的提取的玉米油。
53、人类食品或动物饲料，其含有前述权利要求中任一项的提取的粉、 提取的油或低油级分。
54、含有前述权利要求中任一项的提取的玉米油的生物柴油。
55、基于发酵的产品，其由前述权利要求中任一项的提取的粉产品、前 述权利要求中任一项的低油级分或前述权利要求中任一项的高油级分生产
56、权利要求53的动物饲料，其中所述动物饲料是猪饲料、家禽饲料、 孵蛋家禽饲料、牛饲料、马饲料、奶牛、水产饲料或宠物饲料。
57、权利要求53的动物饲料，所述动物饲料已被压丸。
58、一种含有前述权利要求中任一项的玉米油的含玉米油产品，其中所 述玉米油包括：从至少玉米胚芽和胚乳中提取的油；和至少一种从玉米的胚 乳、芽冠或果皮中的一种或多种中提取的其它组分。
59、权利要求58的含玉米油的产品，所述玉米油包括：从玉米的胚芽和 胚乳中提取的油；和至少一种选自玉米的胚乳、芽冠或果皮中的一种或多种 的组分，其中所述组分选自由胡萝卜素、色素、生育三烯酚、生育酚、抗氧 化剂、脂溶性维生素和甾醇组成的组。
60、权利要求58的含玉米油产品，进一步包括选自由常规的玉米油、大 豆油、低芥酸菜籽油、橄榄油、棕榈油、葵花籽油、红花籽油、抗氧化剂、 调味剂、氢化油、部分氢化油和动物脂肪组成的组的一种或多种物质。
61、权利要求9、12、17、18、22、24或26中任一项的方法，其中所述 方法进一步包括将玉米油包含在油精制过程的原料流中的步骤。
62、权利要求9、12、17、18、22、24或26中任一项的方法，进一步包 括精制玉米油。
63、由通过前述权利要求中任一项的方法生产的提取的玉米粉、通过前 述权利要求中任一项的方法生产的低油级分、或由如此生产的提取的玉米粉 和低油级分的组合而制成的生物可降解产品。
64、权利要求63的生物可降解产品，其中所述提取的玉米粉是用有机溶 剂处理的。
65、权利要求64的生物可降解产品，其中所述提取的玉米粉进一步用交 联剂处理。
66、含有由前述权利要求中任一项的方法生产的提取的玉米粉、通过前 述权利要求中任一项的方法得到的低油级分、或如此生产的提取的玉米粉和 低油级分的组合物的纸产品。
67、一种生产基于发酵的产品的方法，包括：
(a)将酶，水，通过前述权利要求中任一项的方法生产的提取的玉米粉， 通过前述权利要求中任一项的方法生产的低油级分，或如此生产的提取的玉 米粉和低油级分的组合进行组合；
(b)将该组合保温；并
(c)将该组合和能够发酵碳源来生产基于发酵的产品的微生物进行混 合。
68、权利要求11、17、18、22、24或26中任一项的方法，其中所述提 取是使用连续的溶剂提取过程通过提取玉米油完成的。
69、形成提取的混合粉的方法，所述的混合粉包括由玉米获得的提取的 粉和一种或多种提取的其它油籽粉，所述方法包括：
(a)将提取的粉和一种或多种提取的其它油籽粉组合，以形成混合粉， 其中所述提取的粉已通过将玉米材料分级成高油级分和低油级分而制备；
(b)将至少一部分高油级分从低油级分中分离；
(c)使高油级分形成可用溶剂提取的结构；并且，
(d)提取所述油以生产提取的粉。
70、权利要求69的方法，进一步包括将低油级分添加到提取的粉或提取 的混合粉中。
71、根据权利要求69的方法，所述一种或更多种其它油籽选自由大豆、 低芥酸菜籽、葵花籽、油菜籽和棉籽组成的组。
本发明涉及增加提取的玉米油的产量的方法。
玉米，玉蜀黍(Zea mays)，由于许多原因，包括其在食品和工业应用中的 用途而被培育。玉米油和玉米粉是得自玉米的许多有用产品中的两种。商业 商利用从常规的玉米中提取出玉米油的常规方法加工植物，将玉米种子分离 为其组成部分，例如胚乳(endosperm)、胚芽(germ)、芽冠(tip cap)和果皮 (pericarp)，随后从玉米胚芽级分中提取玉米油。由湿磨或干磨生产的玉米胚 芽可以通过压榨胚芽以去除油，或者通过将胚芽轧胚、预压榨和用溶剂提取 油来进行加工。在上述所有这些方法中，由于胚芽是从粒的其余部分中分离 出来的，因此油中缺少胚乳级分的多种或全部有价值的组分。
与分离的玉米胚芽的传统的湿磨或干磨相比，其它方法包括完整玉米粒， 导致来自胚乳的组分中油的增加。美国专利No.6,313,328和6,388,110描述了 一种商业规模的方法用来加工具有至少约8重量％的总油含量的整粒玉米谷 粒，该方法包括将玉米谷粒轧胚和从轧胚的玉米谷粒中提取玉米油的步骤。 此方法可以通过使用通常用于加工大豆和其它类似的含油种子种类的方法和 设备加工玉米谷粒而得以实现。美国专利No.6,610,867描述了一种提取玉米 油以形成玉米粉的方法。此方法基本包括将总含油量为约3重量％到约30重 量％的整粒玉米破碎，并从破碎的玉米谷粒中提取玉米油的步骤。玉米不经 过轧胚。美国专利No.6,648,930公开了含有从完整高油玉米中获得的提取的 玉米油和玉米粉的产品。美国专利公开No.2002/0151733A1公开了通过将总 含油量为约3重量％到约6重量％的完整玉米谷粒轧胚，并从轧胚玉米谷粒 中提取玉米油来制造和加工玉米油和玉米粉的方法。
发明内容
本发明包括一种分离高油玉米(high oil corn)的完整玉米粒的方法，其包 括将具有约8重量％到约22重量％的含水量范围并且还具有胚乳组分和胚芽 组分的高油玉米的完整玉米粒，分级为高油级分和低油级分，其中，高油级 分具有比玉米粒高的油含量(oil concentration)，而低油级分具有比玉米粒低的 油含量。在一实施方案中，分级包括使完整玉米粒和研磨筛接触，以从玉米 粒的至少一部分其余部分中分离玉米粒的至少一部分胚芽组分。在一实施方 案中，分级包括使完整玉米粒通过Buhler L机，Satake去麸皮机或使所述玉 米粒和设备接触的其它方法，从而从至少一部分玉米粒其余部分中去除玉米 粒的至少一部分胚芽组分。在一实施方案中，此方法进一步包括将低油级分 分离成低油级分的较大块和较小块(larger and smaller peices)，并将低油级分的 较大块分级成第二级(second stage)高油级分和第二级低油级分。任选地，将 第二级高油级分和高油级分组合。任选地，将第二级低油级分和低油级分组 合。
本发明的另一实施方案包括将玉米粒破碎成至少两种不同尺寸的碎玉米 块，然后再将破碎的玉米分级。在一实施方案中，破碎包括将玉米材料的胚 乳组分切割成尺寸上主要为约2540微米到约4270微米的碎块，并产生尺寸 上主要为大于约4750微米的胚芽组分。在另一实施方案中，破碎步骤包括使 用波纹滚筒碾粉机(corrugated roller mill)。
在一个实施方案中，经破碎的玉米块的第一尺寸主要包括小尺寸的碎玉 米块，所述小尺寸的碎玉米块含有小于约10重量％的碎玉米块。在一实施方 案中，小尺寸的碎玉米块尺寸上小于约1080微米。在一实施方案中，碎玉米 块的第二尺寸包括碎玉米的中等尺寸的块，其包含约70重量％的碎玉米块。 在一实施方案中，第二尺寸的碎玉米块在尺寸上为约2540到4270微米。在 一实施方案中，碎玉米块的第三尺寸包括破碎玉米的大块，所述破碎玉米含 有约20重量％的碎玉米块。在一实施方案中，第三尺寸的碎玉米块尺寸上基 本大于约4750微米。在一实施方案中，第三尺寸的碎玉米块包含约30重量 ％到约40重量％的胚芽组分。在另一实施方案中，生产出至少三个尺寸的碎 玉米块，且大尺寸的碎玉米块含有约11重量％到约22重量％的油，并且小 和中等尺寸的破碎玉米块含有约4.5重量％到约8重量％的油。在另一实施 方案中，大尺寸的碎玉米块含有约16重量％的油。
在一可选择的实施方案中，将一部分碎玉米块依照其尺寸分离成至少两 种级分。适宜的分离技术包括颗粒离析(size separation)或重力分离(gravity separtation)。一种颗粒离析技术包括筛分。
在一实施方案中，此方法包括将一部分碎玉米材料的小尺寸的块分级成 高油级分和低油级分，其中所述高油级分具有比碎玉米材料的小尺寸的块更 大的含油量，而所述低油级分具有比碎玉米材料的小尺寸块更小的含油量。 在一实施方案中，将一部分小尺寸的碎玉米块进行抽吸(aspirate)以去除麸皮 (bran)。在一实施方案中，将一部分大尺寸的碎玉米块轧胚(flake)或磨碎。
在进一步的实施方案中，在一定温度下将玉米粒、碎玉米块、和/或碎玉 米块的高油级分调理(temper)足够的时间，从而提高玉米粒的胚芽组分和其余 部分之间的差示硬度(differential hardness)。在一实施方案中，将玉米粒或碎 玉米块调理至约1％额外含水量(additional moisture)、约2％额外含水量，或 约3％额外含水量的最大值。在一实施方案中，调理包括直接或间接地加热 玉米材料，并通过喷射水、含水溶液和/或沸水蒸汽(sparging steam)来为玉米 材料增加含水量。
在本发明的可选择的实施方案中，从一部分高油级分、组合玉米材料、 经轧胚和破碎的玉米、或经磨碎和破碎的玉米，从包含一部分磨碎破碎的玉 米和一部分高油级分的第一组合材料，从包含一部分第一组合材料和一部分 经轧胚的玉米材料的第二组合材料，从包含一部分经轧胚的破碎的玉米和一 部分高油级分的第三组合材料中提取油，以生产提取的玉米油和提取的玉米 粉。本领域的技术人员将理解，也可将其它玉米材料，或其它含油玉米材料 添加到本发明生产的产品，和提取出的油中。
在一实施方案中，使一部分高油级分、组合材料、或磨碎的破碎的玉米、 或第一组合材料形成可用溶剂提取的结构。用于形成可用溶剂提取的结构的 方法包括挤压(extruding)、膨胀(expanding)、压榨(expelling)、压丸(pelleting) 或酶处理(enzymatic treatment)中的一种或多种。溶剂提取是一种从一部分可 用溶剂提取的结构中提取油以生产提取的玉米油和提取的玉米粉的方法。用 于溶剂提取的有用的溶剂包括，例如碳氢化合物(hydrocarbons)、链烷醇 (alkanols)、含链烷醇的含水溶液，和超临界二氧化碳。这些溶剂的实例包括 但不限于C2-C8碳氢化合物、C1-C4链烷醇，包括甲醇、乙醇和异丙醇。可以 使用溶剂的混合物。己烷(hexanes)是优选的溶剂。在一个实施方案中，溶剂 包括来自发酵过程的二氧化碳。
在一个实施方案中，去除一部分提取的玉米粉或提取的玉米油的溶剂 (desolventize)。
完整的高油玉米粒含有至少约3.5重量％、至少约4重量％、至少约4.5 ％、至少约5％、至少约5.5％、至少约6％、至少约6.5％、至少约7％、至 少约7.5％、至少约8％、至少约8.5％、至少约9％、至少约9.5％、至少约 10％、至少约10.5％、至少约11％、至少约11.5％、至少约12％、至少约12.5 ％、至少约13％、至少约13.5％、至少约14％、至少约14.5％、至少约15 ％、至少约15.5％、至少约16％、至少约16.5％、至少约17％、至少约17.5 ％、至少约18％、至少约18.5％、至少约19％、至少约19.5％、至少约20 ％、至少约20.5％、至少约21％、至少约21.5％、至约22重量％的基于干 物质(on a dry matter basis)的油。在一个实施方案中，玉米粒含有至少约3.5 重量％的基于干物质的油。
在一个实施方案中，低油级分包括小于约3重量％的基于干物质的油。 高油玉米的完整玉米粒中含水量的范围为约8％到18％。
本发明进一步包括使用一部分低油级分作为发酵、玉米湿磨、食品、宠 物食品或其它工艺的原料。在另一实施方案中，本发明进一步包括使用一部 分去除溶剂的提取的粉作为发酵、玉米湿磨、食品、宠物食品或其它工艺的 原料。
在一个实施方案中，本发明包括使用一部分高油级分作为发酵、食品、 宠物食品或其它工艺的原料。在一可选的实施方案中，本发明包括使用一部 分去除的麸皮作为提取的原料，在另一实施方案中，本发明包括从麸皮原料 中提取一部分植物甾醇(phytosterol)。
在本发明的另一实施方案中，通过用本发明的强化粉(Enhanced Meal)代 替黄色#2玉米来提高饲料丸(feed pellet)的质量。在一个实施方案中，用强化 粉代替黄色#2玉米在饲料磨粉时提供减少的能量使用。
本发明的另一方面是提供了使用去胚器(degerminator)将整粒玉米分离成 高油级分的方法，所述方法提供了一种高油级分，其中所述高油级分胚芽的 不到50％、60％、70％、80％或90％是完整的。代表性的去胚器包括Buhler-L 设备(Buhler GmbH，德国)、Satake VCW去麸皮机(Satake USA，休斯顿， 德克萨斯)、或其它设备，其中进入的玉米材料和研磨设备例如筛网接触，以 从玉米材料的一部分其余部分(胚乳组分)中去除玉米材料的壳(hull)和胚芽 组分。由利用研磨力的机器，例如本文所提到的那些，得到的低油级分产生 可用作发酵原料和/或可被引入玉米湿磨工艺的物料流的低油级分及高油级 分。当低油级分和/或高油级分被用作发酵原料或用作被引入玉米湿磨工艺的 物料流时，起始材料可以是任何种类的整粒玉米，包括黄色#2凹粒(dent)， 以及高油玉米。
本发明涉及源自按照本发明的方法从玉米中提取的油和粉的产品，和所 述产品的用途，其包括但不限于，通过本发明的任何方法提取的玉米油、通 过本发明的任何方法提取的玉米粉(无论是否脱除溶剂)、含有所述粉的动物 饲料、通过本发明的任何方法生产的低油级分、包含所述低油级分的动物饲 料、和包含所述提取的玉米粉和低油级分的组合的动物饲料。此外，本发明 涉及所述产品的用途，包括所述产品在食品中和本文更充分描述的其它产品 中的用途。
附图说明
图1是本发明的一个实施方案的流程示意图。
图2是本发明的二级分级方法的一个实施方案的流程示意图。
图3是具有六边形(six-sided)筛网的分级设备的主视图(front elevational view)。
图4是分级设备的多边形筛网的横截面图。
图5，5A和5B是本发明的一个可选择实施方案的流程示意图。
图6是本发明的一个可选择实施方案的流程示意图。
发明的具体描述
从植物学上讲，玉米粒为认为是颖果(caryopsis)，一种干燥的、单种子的 (one-seeded)、坚果样的浆果，其中果皮和种子融合以形成单个谷粒。成熟的 种粒由四个主要部分组成：果皮(pericarp)(外壳或麸皮)、胚芽(germ)(胚 (embryo))、胚乳(endosperm)和芽冠(tip cap)。
盾片(scutellum)和胚轴(embryonic axis)是胚芽的两个主要组分。盾片构成 了约90％的胚芽并且贮存了在萌芽期间动用的营养物。在萌芽期间，胚轴长 成幼苗(seedling)。胚芽的特征在于其高的脂肪油含量。其也富含粗蛋白质、 糖类和灰份组份。盾片含有富含油的薄壁组织(parenchyma)细胞，所述薄壁组 织细胞具有凹痕的细胞壁。
胚乳包含淀粉，而蛋白质则比胚芽和麸皮中低。其粗脂肪和灰分组成也 低。玉米胚乳包括一些有价值的组分例如类胡萝卜素、叶黄素(lutein)和玉米 黄素(zeaxanthin)。谷粒中的类胡萝卜素被分成两种常规组—胡萝卜素和叶黄 素(xanthophylls)。胡萝卜素因其是维生素A的前体而很重要。Blessin等(Cereal Chemistry，40，582，586(1963))发现超过90％的胡萝卜素(其主要为β-胡 萝卜素)位于黄色凹陷玉米的胚乳中，而不到5％位于胚芽内。维生素A主要 是源自β-胡萝卜素。胚乳中发现的另一组有价值的组分包括生育三烯酚 (tocotrienol)。Grams等(1970)发现在玉米中，生育三烯酚仅发现于胚乳中， 而胚芽中则包含绝大部分生育酚(tocopherol)。可以利用各种溶剂从植物材料 中提取生育三烯酚。从植物材料中回收生育三烯酚的方法由Lane等在美国专 利No.5,908,940中描述，其全部公开内容均并入本文作为参考。因此，本文 描述的方法提供了具有富含叶黄素、玉米黄素和/或β-胡萝卜素和任选一种或 多种其它营养组分的营养强化的玉米油。与用通过传统方法生产的玉米油制 成的类似产品相比，本文描述的用通过本发明的方法获得的玉米油制成的油 基(oil-based)产品可以包含更高水平的重要营养物。通过本文描述的提取方法 获得的玉米油既包括来自胚芽组分的玉米油，也包括来自胚乳组分的玉米油， 还可以包括从粒的其它部分提取的一种或多种其它组分。所述一种或多种其 它组分可以是来自胚乳的油、生育三烯酚、生育酚、类胡萝卜素、胡萝卜素、 叶黄素，和甾醇。生育酚(维生素E)和维生素A是抗氧化剂和脂溶性维生 素。当膳食中含有它们时，均显示出健康益处。为达到β-胡萝卜素、维生素 E和生育三烯酚的适当水平，将本发明的油和其它油或物质混合，也被视作 在本发明的范围之内。在一些实施方案中，如本文所描述而制备的提取的玉 米油包含约0.1重量％到约0.5重量％的生育酚。与以传统方式生产的粗玉米 油相比较，按照本发明生产的油也可包括大约200％到300％的生育三烯酚含 量的增加。使用本发明的方法，准备所述玉米、提取玉米油，并分析生育三 烯酚含量。生育三烯酚含量的实际最小和最大值将取决于所使用的特定高油 玉米。
Blessin(Cereal Chemistry，39，236-242(1962)，其完整公开并入本文 作为参考)详细描述了胡萝卜素和叶黄素以及其它色素的提取。可以使用溶 剂(主要是乙醇和己烷)的组合来从玉米中提取胡萝卜素和叶黄素。乙醇、己烷、 其它溶剂组合，和其比例，可用于以商业规模生产本发明的油。
按照本文描述的提取方法获得的粗油的代表性实施方案通常具有表1中 列出的部分组合物分布。
表1
组分 代表性的提取的高 油玉米 提取的高油玉米 (范围) FFA(％) C16:0 C18:0 C18:1，顺式 C18:1，反式 C18:2，顺式 C18:2，反式 C18:3 1.45 11.4 2.1 33 50 0.8 0.7-3.00 10-14 1.5-3.5 26-50 42-60 0.6-1.6 磷(ppm) 190 100-400 总生育酚(％) 0.13 0.1-.50
在玉米油中常见的脂肪酸通常包括棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚 麻酸。
玉米粒被不透水的表皮(cuticle)包覆。果皮是成熟的子房壁，其位于表皮 之下，并包括通到种籽外皮的所有的外部细胞层。其富含非淀粉多糖，例如 纤维素、戊聚糖(pentosan)和半纤维素。因为其纤维含量高，所以果皮很坚硬。 芽冠(玉米种粒和玉米棒连接的部位)，是果皮的延续，通常在去皮(shelling) 时才显现。其包含松散的海绵状的薄壁组织。
本发明可以使用从任何不同类型的玉米植物中收获的整粒玉米种籽或谷 粒。这些玉米植物的类型是，例如杂交体、自交体、转基因植物、基因修饰 植物或植物的特定种群。有用的玉米谷粒类型包括，例如硬质玉米(flint corn)、 爆裂种玉米(popcorn)、粉质玉米(flour corn)、马齿玉米(dent corn)、白玉米和 甜玉米。本文使用的术语“整粒”或“完整玉米”指的是未被分离成其各组 成成分，例如外壳、胚乳、芽冠、果皮和胚芽还未被有目的地相互分离的种 粒。一种玉米组分与其它组分的有目的的分离不包括在贮藏、处理、运输、 碾碎、压成薄片、破碎、磨碎或研磨过程中可能发生的随机分离。所述组成 部分的有目的的分离是将一种组分例如胚芽的至少50％，从残留组分中分离 出来。本文所使用的术语“玉米材料”指的是无论是否处理或调理过的完整 玉米、经破碎的玉米、经筛分的玉米，和经抽吸的玉米。
用于本发明的加工方法的玉米谷粒具有至少约3.5重量％到至少约22重 量％的干物质基的含油量。适用于本发明的玉米谷粒的总含油量可以是，例 如具有至少约3.5重量％、至少约5重量％、至少约6重量％、至少约7重 量％、至少约8重量％、至少约9重量％、至少约11重量％、至少约12重 量％、至少约15重量％、至少约18重量％、至少约20重量％、至少约22 重量％，从至少约3.5重量％到约22重量％，从约10重量％到约22重量％， 或从约14重量％到约22重量％，和在这些范围之内的值的含油量的谷粒。
尽管可以在任何含水量下测定含油量，可接受的是将含油量归一化到约 15.5％的含水量。
优选地，本发明的方法中所使用的玉米谷粒是高油玉米。如本文使用的 表述“高油玉米”指的是包含至少约6重量％或更多、优选至少约7重量％ 或更多、优选至少约8重量％或更多的油的玉米谷粒。与传统的黄色马齿玉 米相比，高油玉米具有提高的油水平，其具有约3重量％到约5重量％的油 含量。用于本文描述的制油和制粉的高油玉米可从Pfister Hybrid Corn Co.(El Paso IL)、Wyffels Hybrids Inc.(Geneseo IL)、Galilee Seeds Research & Development(Rosh Pina，以色列)，或DuPont Specialty Grains(Johnston IA) 获得。其它适宜的高油玉米包括称为伊利诺斯高油(IHO)和亚历山大高油 (Alexo)的玉米种群，其样品可以从或通过伊利诺斯大学玉米遗传合作保存 中心(University of Illinois Maize Genetics Cooperation Stock Center)(Urbana IL)获得。开发产生玉米植物的玉米自交体、杂交体、转基因品种和种群的 方法是已知的并描述于Lambert(Specialty Corn，CRC出版公司，Boca Raton， 佛罗里达，pp.123-145(1994)和美国专利公开No.2003/0182697，其并入本 文作为参考，所述玉米植物生产具有提高的含油量的谷粒。
通过本领域技术人员公知的许多方法中的任一种来鉴定具有提高的总含 油量的玉米谷粒。谷粒的含油量，包括从谷粒中提取的粉的脂肪含量，可以 利用美国油脂和化学学会法定方法(American Oil and Chemical Society Official Method)，第5版，1998年3月(“AOCS方法Ba 3-38”)来测定。 AOCS方法Ba 3-38定量了在测试条件下通过石油醚提取的物质。油含量或 浓度是油相对于种籽样品总重的重量百分比。可以在任何所需的含水量的基 础上归一化及报道所述油含量。其它适宜的鉴定高油玉米谷粒的方法包括使 用近红外(NIR)油检测器来选择具有提高的油含量的玉米粒的玉米穗(corn ear)。同样，NIR检测器也可以用于选择单独的具有提高的玉米油水平的玉米 粒。然而，在确定适于使用本文所述方法加工的高油玉米粒时，选择单独的 具有提高的油含量的玉米穗和/或玉米粒可能不节省成本。通常，利用已知的 农业方法种植并收获产生玉米种籽的玉米植物，所述玉米植物产生具有提高 的总油含量的谷粒。
通常，本发明中使用的商业玉米谷粒通过Quaker硬度测试测得的硬度范 围在约46到约60重量％的范围内；但也可以使用硬度不在此范围内的玉米 谷粒。优选的谷粒硬度为55重量％。谷粒硬度的改变会引起获得最好结果的 操作条件的变化。例如，谷粒越硬，用于调理谷粒的温度就越高。更硬的谷 粒给破碎和筛分工艺提供了更好的进料。然而，较软的谷粒则在分级装置中 提高了处理量特性。
参考图1，在本发明的工艺的一个实施方案中，将通入的完整玉米粒(1) 运输到分级装置(2)中，适宜的分级设备包括Buhler-L设备(Buhler GmbH， 德国)、Satake VCW脱皮机(Satake USA，休斯顿，TX)，或其它装置，其 中将通入的玉米材料和研磨设备例如筛网(screen)接触以从玉米材料的一部 分其余部分(胚乳组分)中去除玉米材料的外皮和胚芽组分。此处所使用的 “胚芽组分”指的是包含玉米胚芽、玉米胚芽的级分、胚芽的组分、或油体 (oil body)的一部分玉米材料。通过以筛网挤推和摩擦种粒，从玉米粒中去除 一些胚芽组分和外皮。去除的胚芽组分和麸皮通过筛网并形成高油级分 (“HOF”)(3)。筛网上留下的物质(胚乳组分)是低油级分(“LOF”)(4)， 但会包含一部分胚芽组分。HOF具有比玉米粒高的含油量，而LOF具有比玉 米粒低的含油量。此处所使用的“胚乳组分”指的是含有胚乳、或胚乳的组 分(胚芽之外的淀粉和蛋白质)的一部分玉米材料。HOF基本上小于US# 18网筛的尺寸，所述筛网具有如在ASTME-11说明书中定义的1.00mm的开 孔(opening)。通过维持Buhler L机的外部尘笼(outer screen cage)上的负压可增 强HOF的分离。
优选的实施方案包括一个第二分级步骤。参考图2，将通入的完整玉米 粒(1)运输到分级装置(2)中。得到的LOF(4)利用振动筛和摇动装置(44)， 例如由Rotex(Rotex，Inc.，Cincinati，OH，#201GP型)或Buhler“MPAD Pansifter”)制造的装置进行筛分。优选6000微米筛网。然后将尺寸A5-30或 更大的LOF的颗粒(45)转移到第二级分级装置(47)中，在一个实施方案 中，所述第二分级装置是第一分级装置的复制物。可将得到的第二级LOF物 流(48)与小于尺寸A5-30的LOF筛分颗粒物流(46)组合而形成组合的 LOF(51)。类似地，可将第二级HOF物流(49)与HOF物流(3)合并形 成组合的HOF(50)。
在下文中，除非另外详明，均用到第二级分级步骤，可以通过组合的HOF (50)或第二级HOF流(49)来全部或部分代替HOF(3)。可以调理(condition) HOF(3)。当HOF的残留油水平超过约6％时，可以使用调理。可以使用本 领域的那些普通技术人员公知的方法来调理HOF(5)。此处所使用的术语“调 理”指的是一种方法，通过该方法在膨胀之前加热玉米材料以提高膨胀物 (expandette)的塑性。此处所使用的“膨胀物”是通过使HOF(3)或经调理的 HOF(6)经过膨胀机所产生的。膨胀物在此也被称为“膨胀的、成型的HOF”。 此处所使用的“塑性”指的是膨胀物的性质的组合：它在结构上结合在一起 的程度如何、包含少量细粉(fines)、具有高水平的结构完整性、具有高的多孔 性(良好的排水力)、在油和淀粉之间具有低的络合作用。此处所使用的“细粉” 指的是通过US#18网筛的颗粒，所述网筛具有如ASTME-11说明书中所限 定的1.00mm开孔。细粉的量可通过筛分(sifting)测定。细粉的量应小于约20 重量％并且优选小于约10重量％。多孔性、络合程度、和可提取性可如 Aguilera等“Laboratory and Pilot Solvent Extraction of Extruded High-Oil Corn”，JAOCS，63(2)：239-243(1986)中所述来测定。可通过在Model 2 Crown 中试提取器(pilot extracter)中的测试来测定结构的完整性。可接受的结果是重 复循环泵不堵塞，并且对于工作的操作设备来说排水是可接受的，且粉中残 留的油小于约2.0重量％。优选的粉中残留油水平是小于约1.5重量％。含水 量在约10％到约14％，产生最佳的膨胀物质量。
调理可包括向玉米中加入物料流(饱和的和/或过热的)和/或水。调制温 度范围在约25℃到约95℃之间，而含水量可以提高到大约10％的额外含水 量。优选使用不需要调理的玉米材料。一种可以使用的调理器是Buhler均质 机(Model DPSD，Buhler Gmbh德国)。将HOF(3)或经调理的HOF(6) 运送到膨胀机(7)中和/或压丸机(8)中。使经膨胀的和/或经压丸的HOF (9)经过提取(10)以回收提取的油(11)和提取的粉(14)。相比将HOF 压丸来说，优选将HOF膨胀，因为丸通过不像膨胀物那样可提取。
有用的膨胀器(7)是配有30狭缝8mm模头(30 slot 8mm die head)的 Buhler Condex膨胀器DEFA-220(Buhler Gmbh，德国)以形成成型的膨胀的 HOF(9)。将成型的膨胀的HOF(9)通过膨胀机切割成所需的长度。将物 流喷射进膨胀器的料桶内以赋予玉米材料塑性，从而产生成型的膨胀的HOF (9)。可以使用其它膨胀器。本领域技术人员熟知为了给膨胀物提供所需的 塑性而调整膨胀器的操作条件。使用膨胀器或压丸机以可用溶剂提取的结构 提供HOF而不需要采用轧胚。
可以通过使用任何提取方法的一个或多个提取步骤从HOF(9)中提取 玉米油(11)。通常，基本上，或大约所有油在单个提取过程中提取。至少提 取约5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80， 85，90，或95％的油。有用的提取方法包括溶剂提取、连续溶剂提取、液压 挤压、压榨器挤压、水和/或酶提取。用于溶剂提取的有用的溶剂包括，例如， 碳氢化合物、链烷醇、含链烷醇的含水溶液、和超临界二氧化碳。这些溶剂 的实例包括，但不限于C2-C8碳氢化合物、C1-C4的链烷醇、包括甲醇、乙醇 和异丙醇。可以使用溶剂的混合物。己烷是一种优选的溶剂。例如，可使用 己烷基溶剂提取器从HOF(9)提取玉米油。溶剂提取器可以包括渗滤 (percolation)和浸渍(immersion)两种类型的提取器。在一个优选的实施方案中， 连续的溶剂提取过程允许HOF(9)保持和溶剂接触至少10分钟，或至少30 分钟、或至少45分钟。HOF和溶剂接触时间越少，提取过程越经济。用于 从油料种籽例如大豆和芸苔(canola)中中提取油的设备可用于制备本文所述 的提取的玉米油和提取的玉米粉。
从基于溶剂的提取器中去除的物质包括提取的玉米粉(14)和以油水混 合物(miscella)形式存在的提取的玉米油(11)。油水混合物是包含提取的油和 溶剂的混合物。所提取的玉米粉包含一些或所有溶于溶剂的物质被提取之后 保留的物质。提取的玉米粉(14)也包含一些溶剂。使用例如升膜蒸发(rising film evaporation)、或干燥，以及使用例如闪蒸槽(flash tank)和/或去溶剂器 (de-solventizer)/烤炉(toaster)(12，15)的装置来提高温度的方法从油水混合 物和提取的玉米粉中回收溶剂。例如，在大气压力下、在高压下、或在真空 下对提取的玉米粉或油水混合物施加热量以使溶剂蒸发。所蒸发的溶剂而后 在单独的回收系统中冷凝(condense)，并任选地脱水和回收到提取器中。可选 择地，在使用链烷醇或其溶液作为提取剂的情况下，从油水混合物中分离油 可以通过向所述油水混合物中加水而完成。所述添加导致油水混合物分成两 相。第一相是仅包含少量的链烷醇的油相，所述的链烷醇可通过蒸馏而去除。 另一相是链烷醇的含水溶液，如果需要，其可被重新浓缩。在包含乙醇生产 作业的工厂中，如果将乙醇用作油提取剂，重新浓缩可以和从发酵液中分离 乙醇进行组合。
去除了溶剂的油水混合物(13)通常被称为粗油(crude oil)，其可被贮存 和/或进行进一步加工。可以将粗油精炼以生产最终的油产品。精炼粗油以获 得最终的油的方法对本领域的那些普通技术人员来说是公知的。Hui(1996) 提供了油和油料种籽全面的论述(Bailey’s Instustrial Oil And Fat Products，5th Ed.，Vol.2，Wiley and Sons，Inc.，New York，1996)。Hui在第三章(第125-158 页)，其公开的内容在此并入本文作为参考，具体描述了玉米油组合物和加工 方法。使用本文所述的方法分离的粗油是高质量的，但需要时可以使用传统 油精炼方法进一步纯化。精炼可以包括将油漂白(bleaching)和/或除臭 (deodorizing)或将油与苛性溶液混合足够长的时间以形成混合物，并将该混合 物离心以分离油。
LOF，其包含胚乳组分，与黄色#2玉米谷粒相比，是淀粉含量更高的物 料流。此物料流可用于食品、化学品和工业品工业中的许多应用。由于其与 黄色#2玉米相比的高淀粉含量和较低的油和纤维含量，此物料流是许多发 酵过程，包括但不限于乙醇和丁醇生产的理想的给料来源。其它用途包括使 用它作为原料物质以生产羧酸、氨基酸、蛋白质，和塑料以及化妆品和食品 应用。
在下文中，本领域技术人员将理解，除非另外详明，当使用所述第二级 分级步骤时，可分别用组合的LOF(51)或第二级LOF物流(48)来全部或 部分地代替LOF(4)。
在一个实施方案中，将HOF(3)和其它含油的玉米材料组合以被提取 (例如玉米胚芽)并在提取之前形成可用溶剂提取的结构。在一个实施方案 中，将膨胀的HOF(9)作为用于提取的原料和已经处于可用溶剂提取的结 构中的其它含油玉米材料组合。
在一个实施方案中，使用LOF(4)作为发酵、玉米湿磨、宠物食品、动 物饲料、食品应用，和/或其它工艺的原料。在另一实施方案中，将LOF和经 提取的、去除溶剂的粉(16)组合，并用作发酵、玉米湿磨、宠物食品、动 物饲料、食品应用，和/或其它工艺的原料。在本发明的一个方面，经提取的、 去除溶剂的粉(16)可以用作发酵、玉米湿磨、宠物食品、动物饲料、食品 应用，和/或其它工艺的原料。
代表性的LOF(仅包括(4))样品的组分分析提供如下：
Run1 Run2 Ave DB CV
灰分％ 0.62 0.62 0.62 0.75 0.0％ 含水量％ 17.71 17.70 17.71 0.00 0.0％ 脂肪％ 1.34 1.42 1.38 1.68 4.1％ 蛋白质％ 6.31 6.27 6.29 7.64 0.4％ 酸性洗涤剂纤 维“ADF”％ 2.20 2.10 2.15 2.61 3.3％ 中性洗涤剂纤 维“NDF”％ 5.60 5.20 5.40 6.56 5.2％ 淀粉％ 68.42 68.79 68.61 83.36
DB＝干基
图3是图1所示的分级装置(2)的纵向剖视图。在一个实施方案中，通 过圆柱形进料管(204)将玉米材料(例如玉米粒)(202)运送进装置中，所 述进料管通过管道将玉米材料移动到具有转动螺杆(rotating screw)(206)的 水平管道中。所述转动螺杆具有绕其长度和螺旋斜轨(spiral flight)(208)旋 转的纵向杆(其横截面可见于图4的308)，从而将玉米材料运送进具有扁平 多边形的圆柱体粉碎机(212)中。空气(201)推动进入水平圆柱体粉碎机 中。通过飞行将玉米材料推进到管道中，并和形成圆柱体粉碎机(212)的边 的扁平多边形筛网摩擦。玉米材料和所述筛网的研磨作用使得HOF(3)得 以去除，所述HOF通过筛网，并在管道(conduit)(216)排出粉碎机，所述管 道中在粉碎机的出口上，该处有弹性地设置压板(未示出)，例如带有弹簧， 以覆盖粉碎机的出口，并部分控制施加到玉米材料上的压力，所述玉米材料 被推向粉碎机的狭缝(参见图4中的307)。LOF(4)停留在圆柱体粉碎机(212) 中，而后通过螺杆被传送到出口(214)。
图4显示了以筛网围边的圆柱体粉碎机(212)的横截面视图。多边形圆 柱体粉碎机(300)具有扁平的边(302)，其为筛网。旋转或转动滚筒(306) 围绕轴(304)旋转。夹钳(nip)(308)在筛网内旋转，并使玉米材料与筛网 摩擦以去除HOF(3)。
在一个实施方案中，形成圆筒的多边形边的筛网具有尺寸为宽1到3mm 长20到25mm的矩形孔或狭缝(307)(正对着圆形孔)。随着玉米材料被圆 柱形粉碎机内部的圆柱形旋转转子(306)推动，玉米材料从多边形边的圆柱 体粉碎机(212)的内部被推出。粉碎机从粉碎机的进口移动到出口不具有减 小的直径。具有狭缝(307)的圆柱体粉碎机(212)是固定的，而玉米材料 则被水平地沿着圆筒的长度方向推动，通过旋转的圆柱形转子的作用，由圆 柱的纵向轴向外到圆柱形开缝的或开槽的多边形边。优选使用带矩形狭缝和 圆柱形转子的具有六个扁平的多边形边的Buhler-L设备来完成分级。参见例 如WO 04/041434。
图5描述了本发明的一种替代的实施方案。在进入分级装置(2)之前将 玉米粒(1)运送到一个破碎设备(18)中。可通过使玉米粒通过两个带波纹 齿滚筒之间，所述滚筒彼此间隔设定的间隙相对旋转，和/或通过一个磨碎机， 所述磨碎机中旋转的带齿圆盘在与固定圆盘相距可调理的距离处旋转，来破 碎玉米粒。破碎玉米或高油种籽的方法在Waston，S.A.和P.E.Ramstad，ed. (1987，Corn：Chemistry and Technology，第11章，American Association of Cereal Chemist，Inc.，St.Paul，MN)中描述，其公开内容在此处被全文并入作 为参考。“破碎的”玉米是经过上述破碎过程的玉米。
优选的破碎设备是具有波纹状滚筒的Roskamp系列900破碎机滚筒 (Roskamp，Waterloo，IA)，所述滚筒在圆底部的V形设计中每英寸具有六 个齿。也可以用其它切割机(cut)，包括但不限于经改装的Dawson切割机， 或LePage切割机。滚筒的滚筒间隙可基于进入谷物的特性来调理。
玉米粒被破碎成至少两种尺寸的碎玉米块。优选地，有三种尺寸的碎玉 米块：大尺寸的碎玉米块(19)、中尺寸的碎玉米块(19A)和小尺寸的碎玉 米块(20)。优选地，小尺寸的碎玉米块包含小于约10重量％的碎玉米块。 小尺寸的碎玉米块尺寸小于约1080微米。优选地，中尺寸的碎玉米块(19A) 包含大约70重量％的破碎的玉米。优选地，中尺寸的碎玉米块主要包含胚乳 组份。此处所使用的“主要”指的是大约90％或更多。优选地，中尺寸的玉 米块尺寸为约2540微米到约4270微米。大尺寸的碎玉米块包含约20重量％ 的破碎的玉米。优选地，大尺寸的碎玉米块(19)包含大约30重量％到40 重量％的胚芽组分。优选地，大尺寸的碎玉米块的尺寸大约比US#4网筛更 大(4750微米)。
在一个实施方案中，将大尺寸的、中尺寸的和小尺寸的碎玉米块进料到 分级装置(2)中，并对其余部分进行上述联合图1、3和4的过程。
在上述的任何实施方案中，并如图5A和图5B所示，在破碎或分级步骤 之前任选地对玉米粒或碎玉米块进行调理。调理是指直接或间接加热玉米材 料和/或增加玉米材料的含水量。调理是一种在玉米材料中均匀分布增加的水 分和/或热量的手段。调理给玉米材料增加了约1％、2％或3％的额外含水量 的最大值。进行调理以增加胚芽组分和玉米材料的残余物之间的差示硬度。 优选的调理方法是间接加热玉米。
可接受任何本领域的已知的调理方法，包括但不限于喷射水或沸水蒸汽。 优选的调理方法是使用堆叠蒸煮器(stacked cooker)或旋转蒸发管状加热器 (rotary steamed tube heater)。可选择地，可以使用蒸汽夹套混合器。通常，在 适量水中将玉米调理任意长度的时间，例如至少约15秒、30秒、45秒、1 分钟、以约15秒的增加幅度直到约至少30分钟。假如应用调理，优选的调 理时间是约2分钟。
图6显示了本发明的一个可选择的实施方案。将玉米粒(1)运送进如上 文所述的破碎设备(18)中。在破碎后，通过例如筛分(24)，将大尺寸的碎 玉米块(19)和中尺寸的碎玉米块(19A)与小尺寸的碎玉米块(20)分离 开来。可用于本发明的一种筛网是具有4筛目磨碎级别(mesh mill grade)、 5.46mm孔径的Rotex筛网(Rotex公司，Cincinnati，OH，Model#201GP)。其 它分离方法包括但不限于，本领域的那些技术人员公知的尺寸分离或重力分 离方法的其它方法，例如，但不限于，抽吸和旋风分离(cyclonic separation)。
通过筛网(24)，保留了中尺寸和大尺寸的碎玉米块(25)。将保留的中 尺寸和大尺寸的碎玉米块在粉碎机(21)中磨碎或在轧胚机(29)中轧胚。 一种有用的磨碎机(27)是安装有一个1/4英寸筛网的Fitzmill粉碎器 (comminutor)(Fitzpatrick公司，Elmhurst，IL)。可以从French Oil Mill Machinery Company，Pique，OH；Roskamp Champion，Waterloo，IA；Buhler AG， 德国；Bauermeister，Inc.，Memphis TN；Consolidated Process Machinery Roskamp Company，在万维网上的 http://www.cpmroskamp.com和Crown Iron Works，Minneapolis，MN获得有用的商业规模的油料种籽轧胚机(29)。
对于高油玉米，优选地，大尺寸的碎玉米块(19)包含约11重量％到约 22重量％的油。对于高油玉米，优选中尺寸和小尺寸的碎玉米块(19A，20) 包含约4.5重量％到约8重量％的油。
在粉碎机中被磨碎之后，将磨碎的破碎的玉米(28)加入进料到膨胀机 (7)或压丸机(8)的物料流中。在经轧胚之后，将轧胚的破碎的玉米(30) 加入从膨胀机(7)中或压丸机(8)中出来的物料流中。
任选地，可以抽吸(31)经筛分的小尺寸的碎玉米块(27)以除去细粉 (麸皮)(32)。在一个实施方案中，将麸皮加入到提取器的进料中。在一个 实施方案中，将麸皮与其它玉米组分分离开来单独提取。在一个实施方案中， 将麸皮用作提取一种或多种麸皮的组分例如植物甾醇的原料。在一个实施方 案中，将麸皮用作发酵原料。在又一实施方案中，将麸皮用于牛饲料。在可 选择的实施方案中，直到分级步骤之后才进行麸皮的抽吸。在此实施方案中， 抽吸HOF(3)以除去麸皮。
在任意一种抽吸实施方案中，产生单独的麸皮(纤维)物流。和黄色#2 玉米相比，此物流含有高水平的果皮碳水化合物。与纤维或果皮关联的糖通 常是戊糖，其为5碳糖，例如阿拉伯糖和木糖。这些碳水化合物在食品、工 业化学品和燃料市场上有许多用途。因为此物流含有高浓度的这些关键糖类， 因此此物流可以被用作原料，以分离所感兴趣的碳水化合物糖。另外，可将 此物流直接进料到乙醇发酵过程，以利用糖类产生乙醇。麸皮(纤维)物流 也包含有价值的组分例如植物甾醇。
不含麸皮的HOF是不含(或含少量)纤维物流的高油级分。与黄色#2 玉米谷粒相比，所述物流包含提高的油和蛋白质含量，而且是潜在的工业应 用原料，并具有独特的食品用途。由于其高蛋白水平，此物流是一种良好的 原料来源用于水、含水溶液、盐、pH、膜、和/或乙醇蛋白提取。这可产生用 于食品和工业化学工业的蛋白浓缩物。此外，此物流还可以通过用溶剂提取 和/或对于蛋白、氨基酸、油或新化合物例如neutraceuticals和类胡萝卜素使 用水和超声波来进一步处理。依照代表性的实施方案，乙醇和乙醇溶液是合 适的提取剂。根据优选的实施方案，乙醇是通过发酵种粒部分产生的。提取 的组分可以从在提取，例如通过溶剂蒸馏中形成的提取物中分离。所述的蒸 馏和工厂的乙醇生产部分中的蒸馏组合。带有麸皮的HOF可以用作动物饲料 来源或作为食品添加剂。
将筛分的小尺寸的碎玉米块(26)和/或筛分并抽吸的小尺寸的碎玉米块 (33)供料到分级装置(2)中，所述分级装置将它们分离成破碎的高油级分 (higher oil cracked fraction)(35)和破碎的低油级分(34)。在一个实施方案 中，将破碎的低油级分用作发酵、玉米湿磨、宠物食品、动物饲料、食品应 用和/或其它工艺的原料。在一个实施方案中，将破碎的低油级分和提取的玉 米粉(16)组合。该组合可用作发酵、玉米湿磨、宠物食品、动物饲料、食 品应用和/或其它工艺的原料。
任选地调理(5)破碎的高油级分(35)然后传送到膨胀器(7)或压丸机(8) 中。然后单独地从膨胀的破碎的高油级分(39)中，或连同轧胚的破碎的玉 米(30)和/或磨碎的破碎的玉米(28)中提取(10)油。
在提取膨胀的HOF(9)、膨胀的破碎的HOF(39)、轧胚的破碎的玉米 (30)、和磨碎的破碎的玉米(28)之后保留的是提取的玉米粉，其为一种蛋 白质高于黄色#2玉米的物流。因为此物流包含非常少的油，因而可以用于 通过乙醇和/或水提取过程生产蛋白浓缩物以及蛋白分离物。此物流的另外的 用途包括从与此物流相关的蛋白生产用于氨基酸或新化合物分离的塑料前体 以及本文所述的其它用途。
代表性的从高油玉米中提取的HOF样品的组分分析提供如下：
Run1 Run2 Ave CV
灰分％ 2.66 2.68 2.67 0.5％ 含水量％ 8.71 8.66 8.69 0.4％ 脂肪％ 2.18 2.23 2.21 1.6％ 蛋白质％ 11.35 11.29 11.32 0.4％ ADF％ 4.30 4.50 4.40 3.2％ NDF％ 14.60 14.90 14.75 1.4％
在一个实施方案中，HOF(3)、膨胀的HOF(9)、破碎的高油级分(35)、 膨胀/压丸的破碎的高油级分(39)中的一种或多种，本身(as such)，或在提 取之后，用作发酵原料。
美国专利No.6,313,328描述了每天足以从至少约1吨玉米中提取玉米油 的商业规模的方法和设备。在一些实施方案中，商业规模操作的生产量范围 是约每天100吨玉米到约每天3000吨玉米，或生产量范围为每天约700吨玉 米到每天约1700吨玉米。每天处理大于约3000吨玉米的商业规模的操作也 是足够的。与之对比，本发明的方法允许加工多至每天10,000吨。
本发明提取的玉米油和/或提取的玉米粉和/或LOF可以和多种其它成分 组合。包含在产品中的具体成分将根据所述产品的最终用途来决定。代表性 的产品包括动物饲料、用于化学修饰的原材料、生物可降解塑料、混合食物 产品、食用油、烹调油、润滑剂、生物柴油、小吃食品、化妆品和发酵过程 原料。本文描述的掺入粉的产品也包括完整的或部分完整的猪、禽类和牛饲 料，宠物食品和人类食品例如挤压的小吃食品、面包、如食品粘合剂、水产 饲料、可发酵混合物、食物补充剂、运动饮料、营养食品棒、复合维生素补 充剂、限定饮食的饮料(diet drink)，和谷物食品。
当制备根据本发明的油基产品时，所述产品可包含常规的玉米油、大豆 油、低芥酸菜籽油(canola oil)、橄榄油、棕榈油、葵花籽油、红花籽油、抗氧 化剂、调味剂(flavoring)、氢化油、部分氢化油，和/或动物脂肪。通过将本文 的玉米油和一种或多种其它油混合，制得混合油产品。基于玉米油的产品也 可以包括如下物质：例如食品添加剂，盐，脂肪，食品色素，β-胡萝卜素， 胭脂树红(胭脂树橙)提取物(annatto extract)，姜黄(curcumin)或姜黄(tumeric)， β-apo-8’-胡萝卜素醛及其甲基和乙基酯，天然或合成的调味剂，抗氧化剂， 没食子酸丙酯(propyl gallate)，丁羟甲苯(butylated hydroxytoluene)，丁羟基茴 香醚(butylated hydroxyanisole)，天然或合成的生育酚，抗坏血酸棕榈酸酯， 硫代二丙酸二月桂酯(dilauryl thiodiproprionate)，抗氧化剂增效剂(antioxidant synergist)，柠檬酸，柠檬酸钠，柠檬酸异丙酯，磷酸，柠檬酸单酸甘油酯 (monoglyceride citrate)，消泡剂，二甲基聚硅氧烷，结晶抑制剂，羟硬脂精 (oxystearin)，氨基酸，维生素，矿物质，碳水化合物，糖，草药，香料(spices)， 酸度调节剂，固化剂，酶制剂，面粉处理剂，粘度控制剂，酶，脂质，和/或 植物或动物蛋白。另外，这些可食用产品可以用含有可利用的蛋白的蛋白补 充物来增强或富集(enrich)。一种代表性的食物产品例如早餐谷物可以包含如 下成分：例如本发明的粉、小麦和燕麦面粉、糖、盐、淀粉糖浆(corn syrup)、 磨碎的玉米、干燥的水果、维生素C、B族维生素、叶酸、发面苏打(baking soda) 和调味剂。其它可包含本文制备的油的其它代表性油基产品包括食品油(food oil)、烹调油(cooking oil)、食用油(edible oil)和混合油(blended oil)。
可将按照本文所述方法制备的粗油充分地部分或完全氢化。部分或完全 氢化油的合适方法在D.R.Erickson，Practical Handbook of Soybean Processing Utilization(1995，AOAS Press)中描述，其全部公开内容并入本文作为参考。
提取出的玉米油可以用作化学修饰的原料、可生物降解塑料的组分、混 合食品产品的组分、食用油或烹调油的组分、润滑剂或其组分、生物柴油或 其组分、小吃食品的组分、发酵过程原料，或化妆品的组分。当用提取的油 制备混合油时，可在提取过程之前、之中或之后进行混合。
可用本发明的提取的玉米油来生产生物柴油。生物柴油是用于多种酯基 的(ester-based)氧化燃料(oxygenated fuel)的通称。目前制造的生物柴油是通过 将精炼植物油甲基化产生的脂肪酸甲基酯的混合物。与粗油或废煎炸油(spent fryer oil)相比，精炼的油是优选的，主要是由于甘油副产品的质量。前述的生 物柴油产品和相关的植物油润滑剂的主要缺点是较低的温度特性和对氧化及 聚合的反应性。优选的生物柴油产品包括低的浊点(cloud point)、减小的硬脂 酸和多不饱和脂肪酸含量，和高的油酸含量。倾点(pour point)和低温特性相 关，并受油中的饱和脂肪酸含量影响。多不饱和脂肪酸对于氧化和聚合反应 更敏感。
与大豆相比，通过本发明的方法生产的提取的玉米油(“ECO”)显示出 提高的浊点性能，同时显示类似的化学稳定性。
通过本发明生产的提取的玉米油可被进一步加工以形成润滑剂，例如通 过最近在工业上所使用的公开的方法(参见例如美国专利No.6,174,501)。
本发明的一个方面提供了含有提取的玉米粉和/或本发明生产的LOF的 营养动物饲料。动物饲料可以包含其它营养产品，例如维生素、矿物质、从 高油种籽得到的粉、肉和骨粉、盐、氨基酸、羽毛粉、脂肪、油籽粉、谷物(玉 米)(corn)、高粱、小麦副产品、磨碎小麦的副产品(wheat-milled by-product)、 大麦、木薯、玉米麸质粉(corn gluten meal)、玉米麸质饲料、面包房副产品、 全脂肪稻麸皮、稻壳，和许多其它用于本领域的饲料补充物。可将动物饲料 组合物加工用于特定用途例如用于禽类饲料、产卵禽类饲料、猪饲料、牛饲 料、马饲料、水产饲料、宠物食品，并可被进一步加工成动物生长阶段饲料。 动物饲料的具体实施方案包括生长雏鸡饲料、猪的精饲料，和产卵禽类精饲 料。可用提取的玉米粉制备饲料产品，所述提取的玉米粉与用普通玉米制备 的类似产品相比，具有更高的蛋白质相对百分比和更低的油相对百分比。
本发明的另一方面提供了基于玉米油的产品，其包含通过提取高油玉米 的至少某些胚乳组分和某些胚芽组分而获得的玉米油。所述基于玉米油的产 品可包括其它组分例如醋、香料、维生素、盐、氢(为了形成氢化的产品)和水。 与用以常规方法从普通玉米中提取的玉米油制备的类似产品相比，本发明的 产品中所使用的玉米油通常包含较高比例的β-胡萝卜素、叶黄素，或生育三 烯酚。这种来自本发明的方法的玉米油，通常是通过使胚乳组分和胚芽组分 都进行提取而生产的。因而，将由胚乳组分提供的可用溶剂提取的营养物提 取入已从胚乳和胚芽组分中提取的玉米油中。可由这种油制备的产品包括， 但不限于，沙拉调料(salad dressing)、烹饪油、人造黄油(margarine)、喷涂的 (spray-coated)食品或饲料产品、面包、饼干、小吃食品、润滑剂和燃料。
本发明的另一方面提供了在动物饲料配料(ration)中使用提取的玉米粉和 /或低油级分的方法，其包括如下步骤：1)提供通过本发明制备的提取的玉 米粉和/或低油级分；和2)将提取的玉米粉和/或低油级分包括到动物饲料配 料中。本领域技术人员将会理解，产品中提取的玉米粉和LOF的优选比例大 约是每种在玉米粒中的量，油更少。
本发明的另一方面提供了在食品产品中使用提取的玉米油的方法，其包 括如下步骤：1)提供通过本发明的方法获得的提取的玉米油；和2)将提取 的玉米油包括到食品产品中。
本发明的另一方面提供了使用提取的玉米油作为油精炼过程的原料的方 法。此方法包括如下步骤：1)提供通过本发明的方法获得的提取的粗玉米油； 和2)将提取的粗玉米油包括到油精炼过程的原料物流中。
本发明的另一方面提供了使用由本发明的方法提取的玉米油作为化妆品 应用的成分的方法。此方法包括如下步骤：1)提供通过本发明的方法获得的 提取的粗玉米油；和2)将提取的粗玉米油包括到化妆品产品中。这些类型 的化妆品包括但不限于口红和眼线。本发明的另一方面提供了提取的玉米粉 和/或低油级分在动物饲料或人类食品中的用途，其中提取的玉米粉是通过本 发明的方法获得的。而本发明的又一方面提供了玉米油在动物饲料或人类食 品中的用途，其中所述玉米油是通过本发明的方法获得的。
可通过评价一种或多种质量参数例如油产量、含磷量、游离脂肪酸百分 比、中性淀粉百分比、蛋白质含量、含水量等来确定玉米油或玉米粉的质量。 为评价油或粉的质量，可使用任何方法来计算一个或多个所述的质量参数。
可提供所述低油级分(4)和提取的玉米粉(16)作为松散产品或压丸产品， 任选地和其它组分组合。例如，压丸的产品可包括经压丸并充分涂覆玉米蛋 白(zein protein)的提取的玉米粉(其自身或和其它组分组合)。玉米粉可以包含 在混合粉产品中，可以以松散或压丸的形式提供。将由本文所述的过程生产 的粉用于制造饲料产品。混合粉可以以大致的量包括下述成分；0.5-12％脂肪、 5-45％水分、5-60％蛋白质、2-4％粗纤维，和40-80％碳水化合物。
与主要包含普通玉米谷物的饲料产品相比，主要包含通过提取生产的玉 米粉的饲料产品需要更少的来自其它来源的蛋白质例如大豆蛋白的补充。所 述粉，依靠由此加工方法所得的组合物，提供了饲料制造者的适应性，以生 产不能用其它方式制备的饲料。通过包含本发明的提取的玉米粉作为所述配 方的组分，可产生具有独特的物理性质的动物饲料配方，所述物理性质例如 本体密度(bulk density)、组织结构(texture)、可压丸性，和持水性(moistrue holding capacity)和/或独特的营养特性。使用如本文所述的方法分离的提取的 玉米粉，其本身来说，是低脂肪的玉米粉。可选择地，其可以和通过本发明 生产的低油级分，和/或其它玉米粉或营养组分组合，以制备饲料配方和食品 产品。也可以将提取的玉米粉和/或低油级分与从农作物例如大豆、低芥酸菜 籽油菜(canola)、向日葵、油籽油菜、棉花和其它农作物中制得的粉组合。提 取的玉米粉和/或低油级分也可以由遗传修饰的玉米制备和/或与由转基因的 油籽谷物制备的粉组合，以形成强化粉或强化产品。
用提取的玉米粉和/或低油级分制备的饲料配方通常都符合在CODEX ALIMENTARIOUS中列出的或由National Research Council(国家研究委员会) 提出的膳食和质量标准。本发明的玉米粉通常以下表2中所示的大致量包含 如下组分。
表2
组分 样品A量(％) 样品B量(％) 样品C量(％) 水份 5-45 5-25 5-45 淀粉 40-70 40-80 40-70 蛋白质 8-20 7-20 8-20 脂肪(油) 0.75-6 0.75-6.0 0.75-12
粗纤维 2-4 2-4 灰分 1.5-3 0.5-2.0 果糖 0.15-0.3 葡萄糖 0.3-0.5 蔗糖 1.5-2.5 赖氨酸 0.15-2.0 色氨酸 0.03-2.0
上述的玉米粉也可以进一步包含未详细说明含量的组分，所述组分的量 未予指明。在一个实施方案中，提取的玉米粉以大致的量包含如下组分：约 0.5-12重量％脂肪、5-45重量％水分、7-20重量％蛋白质、4-11重量％粗纤维、 40-80重量％碳水化合物。
低油级分通常以这样大致的量包含这些组分：水分5-25％、油1-3.5％、 蛋白质9-12％、淀粉40-80％、纤维2-6％、以及灰分0.5-2％。低油级分还可 以进一步包含其它组分。
不同动物需要不同水平营养物，这取决于其种类、年龄和品种(breed)。 通过将高油玉米进行不同程度的提取，即，通过将其进行更高程度的提取从 玉米中去除更多的油，来制备包含不同的营养物水平的饲料配方。因此，通 过控制高油玉米被提取的程度，可制备包含本发明的提取的玉米粉的饲料配 方以包含不同量的脂肪、蛋白质和碳水化合物。表3具体给出了所述的量， 其中显示的组分存在于包含提取的玉米粉的动物饲料配方中，具体的包含范 围作为典型的配方表示，其中，提取的玉米粉是主要成分，而通常的含量范 围作为配方表示，其中可包括一种或多种其它成分，例如，基于碳水化合物 的能量来源例如高粱、小麦、和/或其它谷粒或它们的副产品，或非谷粒成分。
表3
组分 一般包含范围 代表性的包含范围 本文所述的玉米粉 2-95％ 50-90％ 油籽粉1 3-35％ 10-30％ 肉和骨粉 0-12％ 0-7％ 羽毛粉 0-6％ 0-4％ 脂肪 0-10％ 1-6％ 盐 0.1-0.5％ 0.1-0.5％
赖氨酸 0-0.4％ 0-0.4％ 甲硫氨酸 0-0.3％ 0-0.3％ 营养预混物 0.01％-1.0％ 0.01％-1.0％
1油籽粉可以包括(consist of)，但不限于，大豆、葵花、低芥酸菜籽油菜、棉籽，和其它基于植物 的粉，它们自身可以或不可进行油提取处理。
肉和骨粉从供应商例如Darling International，Inc.(Irving TX)获得。油籽 粉从供应商例如Cargill Oilseeds(Cedar Rapids IA)获得。羽毛粉可以从供应 商例如Agri Trading Corp.，(Hetchinson，MN)获得。氨基酸可以从供应商例 如DuCoa(Highland，IL)获得。
通过将各种材料例如谷物、种子粉、维生素，和/或纯化的氨基酸混合在 一起以形成符合蛋白质、能量、脂肪、维生素、矿物质和其它营养物的膳食 需要的组合物，来制备饲料配方。混合过程可以包括将组分研磨和混合以产 生相对均质的营养物混合物。饲料原料和复合饲料的物理性质影响产品的营 养质量、可储存性，和总体价值。制造饲料配方的合适的方法在Feed Manufacturing Technology IV(1994，American Feed Industry Association(美国 饲料工业协会))中公开，并在此处被全文引入。
如本文所讨论的，可以通过改变加工条件而在提取的粉中实现特定的油 水平。本文提取的粉的蛋白质、氨基酸和油水平不能在蒸汽轧胚的普通玉米 中达到，且蒸汽轧胚的高油玉米可具有过多的油，这可能对反刍动物的健康 有负面影响。
使用本类型的提取的玉米粉可以开发许多类型的动物饲料配方。使用提 取的玉米粉得到的动物饲料配方的种类在美国专利No.6,648,930，第15栏中 描述；此处被引入作为参考。使用这种类型的提取的玉米粉也可以研发出人 类食品。
可将本发明的组合的LOF和提取的玉米粉用作水产饲料产品的成分。
与玉米干磨的玉米产品相比，本发明的组合的LOF和提取的玉米粉的一 个优点就是提高了蛋白质含量和质量，因为来自种粒的油已被基本去除，得 到其中蛋白质已浓缩的粉产品。这种产品可用于禽类饲料。因为粉获自种粒 的所有部分，包括胚芽(embryo)，所以该蛋白质的质量和数量通常比提取的 玉米粗渣中存在的蛋白质的质量和数量都更高。
通过本发明的方法生产的组合的提取的玉米粉和低油级分也可以用于基 于发酵生产化合物，例如丁醇、乙醇、乳酸、柠檬酸和维生素。可以将溶剂 提取的玉米粉和/或低油级分水解以提供可溶性糖。所述粉/低油级分充当细 菌、真菌或酵母培养物的碳源和氮源。通过培养微生物可以生产生物素和其 它维生素。生物体可以包括可变假单胞菌(Pseudomonas mutabilis)(ATCC 31014)、Corynebacterium primorioxydans(ATCC 31015)、节杆菌属(Arthrobacter) 菌种、赤霉属(Gibberella)菌种、青霉属(Penicillium)菌种，或其组合。
在这些和其它微生物的培养中使用的营养物包括，例如，淀粉、葡萄糖、 醇类、酮类、和作为氮源的蛋白胨、玉米浆(corn steep liquor)、大豆粉、氯化 铵、硫酸铵、硝酸铵、提取的玉米粉或尿素。在微生物培养的培养基中还可 以包含各种盐和痕量元素。培养基的pH是大约4到大约9，优选约6到约8， 对于细菌菌种更优选大约7。对于霉菌或酵母，pH为大约5到大约7。在培 养期间，将温度保持在10℃到100℃，优选20℃到80℃，更优选约20℃到 40℃，并且最优选大约25℃。
生物素生产在美国专利No.3,859,167中描述，在此处被引入作为参考。 将顺-四氢-2-氧-4-n-戊基-噻吩并[3，4-d]咪唑啉(cis-tetrahydro-2-oxo-4-n-pentyl- thieno[3，4-d]imidazoline)加入含有溶剂提取的玉米粉和其它适合的确定成分 连同能够形成生物素的微生物菌种的培养基中。通常，将微生物培养1到10 天，优选1到8天，更优选2到7天，之后将生物素分离并纯化。在一个实 施方案中，为了纯化生物素，从培养基中去除细胞，将滤液在活性炭上吸收， 并用离子交换柱纯化。也使用可选的纯化方法例如通过将包含生物素的溶液 的pH调节到其等电点附近而结晶。
本发明生产的提取的玉米粉和/或低油级分，或其组合，也可以被进一步 加工以生产可生物降解的材料。例如，可将本发明的粉或低油级分掺入作为 热塑剂(thermoplasticising agent)。可将本发明的粉或低油级分包含在美国专利 No.5,320,669描述的方法中，所述美国专利在此处被引入作为参考。使用溶 剂提取的玉米粉，或由本文描述的方法获得的低油级分来制备热塑性材料。 在一个实施方案中，将使用本发明的粉或低油级分制备的生物可降解的热塑 性组合物用有机溶剂，和任选的交联剂处理以将提取的玉米谷物中的淀粉和 蛋白质连接在一起。此处所指的交联剂可为任何能够连接淀粉和蛋白质的化 合物，例如醛、酸酐，或环氧化物(epoxide)。使用本发明的粉和/或低油级分 如此形成的组合物可以用来制备可生物降解的、耐水的且/或具有高水平的物 理强度的挤压或成型的(molded)物品。纸类产品也可以含有通过本发明生产的 提取的玉米粉、通过本发明生产的低油级分，或其组合。
通过将提取的玉米粉与提取的或非提取的其它油籽粉组合以形成混合粉 来制备含有提取的玉米粉和一种或多种其它油籽粉的混合产品。在所述过程 中任何时刻，可以向混合粉中加入额外的组分以形成混合产品。
提取的玉米粉也可以用于食品例如小吃食品、炸马铃薯条(chips)、食品 粘合剂、食品补充物、营养食品棒、复合维生素补充物、混合食物产品、面 包、发酵原料、早餐谷物、增稠的食物产品例如罐装水果馅、膨胀或挤出的 食品和粥。
当用于可供人类或动物食用的产品中时，提取的玉米粉和/或低油级分可 以与其它组分组合，所述其它组分诸如其它粉、其它油籽粉、谷物、其它谷 物(玉米)、高粱、小麦、小麦磨粉副产品、大麦、木薯、玉米麸质粉、玉米麸 质饲料、面包房副产品、全脂肪稻麸皮和稻壳。
提取的玉米粉和/或低油级分也可以用作原料用于生产玉米蛋白分离物、 用于发酵、用于进一步化学加工，此外，可将酶，例如淀粉酶和蛋白酶，加 入到粉中以帮助促进淀粉和蛋白质的分解。
提取的玉米粉任选地经过分离淀粉和蛋白质组分的常规方法。所述方法 包括，例如干磨、湿磨、高压泵吸(pumping)，或冷冻过程。这些和其它适宜 的方法在Waston，S.A.& P.E.Ramstad，ed.(1987，Corn：Chemistry and Technology，第11、12章，American Association of Cereal Chemist，Inc.，St.Paul， MN)公开，其公开内容在此引入作为参考。由于在前从玉米粉中去除了油， 与未提取玉米油的情况相比，提取的玉米粉中的淀粉和蛋白质组分更容易与 其它组分分离。
对于提取的粉和低油级分来说，几个重要的质量参数包括脂肪、淀粉、 蛋白质和水分含量。评价油籽粉的质量参数的方法在AOAS的方法中公开， 起相关的公开内容被引入本文作为参考。这些方法也可以施用于如本文所述 制备的提取的玉米粉和低油级分。
从一种单独的玉米类型(例如12重量％油和9重量％蛋白质)开始，可 以制备一种以上的玉米粉类型来满足特定的营养需求。这种适应性的显著程 度与饲料产品中的营养密度和动物的饮食需求相关。使用这种类型的高油玉 米和提取方法的一个显著的优势在于，可依赖于油提取的程度来制备提取的 玉米粉以具有特定的油水平。一旦油被去除，残留的玉米粉具有的蛋白质、 氨基酸和通过此方法未去除的其它营养物的营养密度要大于或不同于普通的 玉米谷物，并且大于开始的玉米，例如12重量％油和9重量％蛋白质的玉米。
通过将所述粉标准化到一个常规的含水量，比较了使用不同方法得到的 或在不同时间内分离的玉米粉。使用AOCS方法Ba 2b-82来测定油籽蛋白浓 缩物(例如玉米粉或完整玉米)的水分含量。使用AOCS方法Ba 6-84来测定玉 米粉的粗纤维含量。AOCS方法Ba 6-84对于谷粒、粉(meal)、面粉(flour)、 饲料和从中可提取脂肪保留可用的残余物的所有纤维轴承材料(fiber bearing material)。使用AOCS方法Ba 4e-93测定玉米粉的粗蛋白含量。使用AOCS 方法Ba 4e-93测定玉米粉的淀粉含量。使用Standard Analytical Methods of the Member Companies of the Corn Refiners Association Incorporated，第2版，1986 年4月15日，方法A-20(“Corn Refiner的方法A-20”)测定玉米粉的淀粉含量。
可将如本文所述制备的提取的玉米粉有益地制成包含特定的油水平，尤 其是油比蛋白质，油比碳水化合物，或油比蛋白质比碳水化合物的特定比例。 例如，含有8重量％蛋白质和4重量％油的普通玉米具有2.0的蛋白质∶油比 例，含有9重量％蛋白质和12重量％油的高油玉米具有0.75的蛋白质∶油比 例。通过提取生产的具有10.5重量％蛋白质和1.5重量％油的粉具有7.0的 蛋白质∶油比例。此较高的比例使这种粉的类型和由其制备的产品理想地用于 特定的应用，一个实例是猪精饲料配方(swine-finishing ration)。
可以理解，本文提供的分析方法是计算本文中描述的油和粉的各种质量 参数的有用的方法的说明性的实例。其它合适的方法是公知的，而且可用于 计算本文公开的并要求保护的质量参数。
包括下列实施例，用于示例说明本发明的具体实施方案。本领域技术人 员应该理解的是，实施例中公开的技术所遵循的是发明人发现的为充分实现 本发明的代表技术，从而可以被考虑以构成其实施的示范性模式。然而，根 据本发明公开内容，本领域的那些技术人员将会理解在不背离本发明的精神 和范围的情况下，可以在公开的具体实施方案中作出许多变化并仍然获得同 样或类似的结果。
实施例1
美国专利No.6,313,328和6,388,110描述了商业规模的方法用于加工具有 至少约8重量％的总油含量的整粒玉米谷粒，该方法包括将玉米谷粒轧胚并 从轧胚的玉米谷粒提取玉米油的步骤。美国专利No.6,610,867描述了一种提 取玉米油以形成玉米粉的方法。此方法通常包括将具有约3重量％到约30重 量％的总含油量的整粒玉米破碎，并从破碎的玉米谷粒提取玉米油的步骤(在 此方法中未使用轧胚)。将整粒(无论什么形式)的所有组分包括低油的那些 组分进行提取步骤。与之对比，在本方法中，分级产生高油级分和低油级分。 低油级分绕过提取过程，可以直接转到饲料或其它用途。只有高油级分被制 备用于提取并被提取。此方法以最小的投资使工厂生产量加倍。
实施例2
将来自贮存的高油玉米谷粒1(LH310(近交(inbred)，Holdens Foundation Seeds)×HOI001，参见美国专利公开No.2003/018269和2003/0172416，并 入本文作为参考)和高油玉米谷粒2(Top Cross Blend种子玉米，购于2003 年春，谷物收获于2003年秋季，Indiana)计量进入蒸汽夹套搅拌混合器中， 停留时间为约7分钟。使玉米在90进行热调理(heat temper)。然后将调理的 玉米运送到Buhler-L设备(Buhler GmbH，德国)，其中外壳和较软的组织摩 擦以变成低油级分(“LOF”)并与高油级分(“HOF”)分离。谷粒、HOF和 LOF的分析结果显示于表4。
表4
水分 油 分离(split)(重量％) 谷粒1 12％ 8.6％ HOF1 14.5％ 52％ LOF1 2.3％ 48％ 谷粒2 16％ 6.7％ HOF2 13.5％ 43％ LOF2 1.7％ 57％
这些结果显示在超过一半的玉米材料中油水平减少到小于LOF的2.5重 量％，从而允许此级分绕过昂贵的提取步骤。
实施例3
将来自实施例2的高油玉米谷粒1如实施例1进行调理，然后进料稻 Roskamp系列900破碎粉碎机滚筒(Roskamp，Waterloo，IA)。所述滚筒在 圆底V形设计中每英寸具有六个齿。上滚筒的间隙设置为2.5mm，下滚筒的 间隙设置为2.5mm。然后将破碎的调理玉米材料抽吸以去除皮麸。随后将破 碎的调理的去除麸皮的玉米材料运送到实施例1中描述的Buhler-L设备用于 分级。谷粒、麸皮、HOF和LOF的分析结果显示在表5中。
表5
水分 油 分离(重量％) 谷粒 12％ 8.6％ 麸皮 8.9％ 13％ HOF 20.5％ 34％ LOF 3.5％ 53％
实施例4
将来自实施例2的高油玉米不经过调理进料到实施例3中描述的具有设 置的Roskamp破碎滚磨机中。从滚磨机中，将破碎的玉米材料运送到实施例 2中描述的Buhler-L设备用于分级。与实施例3相比，这得到较低的生产能 力(throughput capacity)和HOF中较低的油水平。
实施例5
将来自实施例1的高油玉米谷粒1直接进料到实施例3中描述的Roskamp 破碎滚磨机中，但所述滚磨机中上滚筒间隙设置为3mm而下滚筒间距设置为 2.5mm。得到的颗粒尺寸分布为20％大于4目(大尺寸的块)(19)、75％介 于4目和12目之间(中尺寸的块)(19A)，及5％小于12目(小尺寸的块) (20)。然后将碎玉米块在Rotex筛分机(Rotex，Inc.，Cincinnati，OH，Model #201GP)上，用具有5.46mm孔径的4目磨碎级别筛网筛分。收集保留在筛 子顶部的块。将通过Rotex筛分机的材料运送到实施例1中描述的Buhler-L 设备用于分级。谷粒、未通过Rotex筛分机的破碎材料、HOF和LOF的分析 结果显示于表6。大尺寸的颗粒未经分级，从而降低了成本。
表6
水分 油 分离(重量％)
谷粒 11％ 9.6％ Rotex保留的 16.9％ 20％ HOF 17.16％ 31％ LOF 2.5％ 49％
实施例6
通过5将来自实施例2的HOF收集到一个缓冲仓(surge bin)中，并通过 Buhler进料器DPSA(Buhler Group，address)计量进入到Buhler均质机(Buhler GmbH，德国)，所述均质机将蒸汽或水加到HOF中以调理HOF。然后将调 理的HOF进料到装有30狭缝8mm模头的Buhler Condex膨胀机DFEA-220 (Buhler GmbH，德国)中以形成成型的膨胀的HOF。将成型的膨胀的切割长度 的HOF冷却并随后在己烷提取系统中进行溶剂提取，例如在美国专利No. 6,388,110和6,313,328中所描述的，该专利引入本文作为参考。调理器的操 作参数、蒸汽喷射速度、膨胀器模具压力，和膨胀器管(expander barrel)压力 如下：
调理器排放温度 25℃
向膨胀器管喷射蒸汽 膨胀器进料速率的4％
膨胀机模具压力 36bar
膨胀器管温度 143℃
在实验室提取实验中来自HOF的油的93％是可以提取的。对于本领域 普通技术人员来说，通过在提取器的提取台(bed)下进行肉眼观测，渗漏和排 放也是可以接受的。排放出的液体不搅拌(puddle)，且排除物的强度很高。
实施例7
将未通过实施例4中描述的Rotex筛网的碎玉米块材料在安装有一个1/4 英寸筛的Fitzmill粉碎器(Fitzpatrick Company，Elmhurst，IL)中碾磨。将 磨碎的材料与来自Buhler-L的HOF材料混合。然后将此组合的碾磨的破碎的 玉米和HOF进料到实施例5中所述的Buhler Condex膨胀机中。形成提取性 可接受的膨胀物。如Aguilara等“Laboratory and Pilot Solvent Extraction of Extruded High-Oil Corn”，JAOCS，63(2)：239-243(1986)中所述来测量提取性。 残留油的可接受的水平是小于起初油(original oil)的约15％。
实施例8
将未通过实施例4中描述的Rotex筛网的大尺寸的碎玉米块材料加热到 70℃。然后将加热的破碎的玉米材料在Roskamp(Waterloo，IA)型号2862 的轧胚磨碎机中压成一个4mm厚的薄片。然后将该薄片加入实施例5的冷却 的成型的膨胀的HOF中。
实施例9
将经膨胀的高油级分(9)进行超临界二氧化碳萃取过程以从此物流中去 除油。可以通过乙醇发酵过程而局部地产生CO2，所述乙醇发酵过程中，供 给发酵罐的原料是一种或多种低油级分(LOF(4)，(破碎的低油级分(34))。 在乙醇发酵过程中，对于每一摩尔产生的乙醇，相应产生一摩尔的CO2。通 常地，将CO2排出到空气中并且不进行回收。在这个实施例中，从LOF(4) 和/或破碎的低油级分(34)的乙醇发酵产生的CO2被捕获并使用碳过滤器 (carbon filter)来清洁以去除有机杂质。然后将CO2压缩并贮存。然后可在超临 界条件下使用CO2以从膨胀的HOF(9)中提取油。然后可将过量的CO2在 已将油从CO2/油混合物中分离之后，排出到空气中或再次压缩并贮存。使用 此系统，用于提取油的CO2在一个工厂位置生产，从而减少了运输费用。
实施例10
带有固体的干燥的蒸馏器的谷粒(“DDGS”)是在干燥研磨乙醇发酵过 程中生产的常见的副产品。DDGS趋于具有高纤维和蛋白，并且是反刍动物 饲料工业中良好的饲料来源。DDGS的非-消化性磷较高，主要由于肌醇六磷 酸盐(phytate)的存在。由于来自动物生产设备的废磷一直是动物饲料工业面临 的主要问题，正在研究各种减少加载到环境的磷的方法。相对于其来源的起 始玉米材料，由于DDGS因通常的干燥研磨乙醇过程而含有约3倍的磷水平， 所以DDGS是特别引起争论的，例如，如Davis，Chippewa Valley Ethanol Company，Benson，MN(62nd Minnesota Nuturion Conference and Minnesota Corn Growers Association Technical Symposium，Bloomington MN，2001年9月) 所述。所述干燥研磨乙醇过程包括(consist of)利用整粒玉米作为原料用于乙醇 发酵。将完整谷粒碾碎并将淀粉部分转化成糖，然后将糖发酵以产生乙醇和 CO2。将保留的材料(例如油、纤维、蛋白)干燥并将得到的粉称作DDGS。 由于玉米中最初的肌醇六磷酸盐和磷的水平在乙醇发酵过程中并未去除，这 些组分在保留材料，即DDGS中被浓缩。
LOF(4)、和破碎的低油级分(34)与完整玉米粒相比，包含更少量的 胚芽和纤维。胚芽和纤维是大部分肌醇六磷酸盐和磷位于玉米谷粒中的位置。 使用LOF(4)和/或破碎的低油级分(34)作为乙醇发酵原料提供了低磷DDGS。
实施例11
本实施例具体对比了两种不同饲料配方：第一饲料配方包含未经溶剂提 取的普通玉米，第二饲料配方包含通过本发明生产的提取的玉米粉。当瘦肉 型的猪肉是预期的终产品时使用含有提取的玉米粉的饲料配方。猪精饲料配 方(hog finishing feed ration)包括含有小于或大约1.5重量％油的提取的玉米 粉，其通过以表7中所示的量提供下列成分来制备。饲料配方通常通过配料、 混合和将所述成分压丸来生产饲料配方；然而，可以在制备饲料配方的过程 中省去一个或多个所述步骤。表7显示了使用普通玉米(不是高油玉米)和 得自含有12重量％油、9重量％蛋白质的高油玉米的提取的玉米粉制备的猪 饲料配方的对比，其中提取的玉米粉具有约1.5重量％或更少的油(脂肪)。 根据“按原样(as is)”或“按进料(as fed)”含水量水平表示数量。
表7
猪精饲料 成分 普通玉米(％) 提取的玉米粉(％) 玉米 79.98 - 提取的玉米粉(约1.5重量％油) - 83.55 大豆粉 12.45 6.60 肉和骨粉 6.59 7.22 羽毛粉 - - 脂肪 0.10 1.50 盐 0.40 0.70 赖氨酸 0.08 0.15 甲硫氨酸 - - 预混物 0.15 0.15 营养物
粗蛋白，％ 15.44 15.78 ME，kcal/kg 3200 3200 粗纤维，％ 1.96 2.12 钙，％ 0.85 0.85 磷，％ 0.58 0.58 氨基酸，％ 精氨酸 0.96 0.93 胱氨酸 0.28 0.29 组氨酸 0.40 0.42 异亮氨酸 0.57 0.58 亮氨酸 1.39 1.49 赖氨酸 0.81 0.81 甲硫氨酸 0.26 0.34 苯丙氨酸 0.70 0.72 苏氨酸 0.56 0.58 色氨酸 0.14 0.14 酪氨酸 0.47 0.48 缬氨酸 0.72 0.75
在表7中，给出了成分百分比的绝对数值，然而，实际上，所述成分可 以包括使用本文其它表中显示的包含比例。
实施例12
本实施例的饲料配方用于满足饲养禽类例如仔鸡的高能量的需要。通过 以表8中所示的量提供如下成分来制备禽类仔鸡精饲料配方，其包括含有小 于或约为4重量％油(脂肪)的提取的玉米粉。通常通过配料、混合和将所 述成分压丸来生产饲料产品；然而，可以在制备饲料配方的过程中省去一个 或多个所述步骤。
表8显示了使用普通玉米(非高油玉米)和获自含有12重量％油，9重 量％蛋白质的高油玉米的提取的玉米粉制备的禽类饲料配方的比较，其中所 述提取的玉米粉具有约4重量％或更少的油(脂肪)。根据“按原样(as is)” 或“按进料(as fed)”含水量水平表示数量，并给出了成分百分比的绝对数值， 然而，实际上，所述成分可以包括使用本文其它表中显示的包含比例。
饲养雏禽 成分 普通玉米(％) 提取的玉米粉(％) 普通玉米 66.85 - 提取的玉米粉(约4％油) - 70.86 大豆粉 20.96 16.42 肉和骨粉 5.00 5.00 羽毛粉 2.00 2.00 脂肪 3.29 3.76 盐 0.37 0.37 添加的赖氨酸 0.13 0.19 添加的甲硫氨酸 0.15 0.09 预混物 0.10 0.10 营养物 粗蛋白，％ 19.48 19.52 ME，kcal/kg 3100 3100 粗纤维，％ 1.97 2.12 钙，％ 0.94 0.94 磷，％ 0.63 0.62 氨基酸，％ 精氨酸 1.27 1.23 胱氨酸 0.38 0.39 组氨酸 0.47 0.48 异亮氨酸 0.78 0.79 亮氨酸 1.68 1.74 赖氨酸 1.06 1.06 甲硫氨酸 0.44 0.44 苯丙氨酸 0.92 0.92 苏氨酸 0.74 0.75 色氨酸 0.19 0.20 酪氨酸 0.61 0.62 缬氨酸 0.95 0.96
实施例13
在此实施例中，描述了与常规生产的粗玉米油相比，具有增加的水平的 生育三烯酚含量的油。玉米油是从高油级分中提取出来的溶剂。然后分析玉 米油的生育三烯酚含量。通常，提高提取温度导致提取的玉米油中生育三烯 酚含量的增加。生育三烯酚含量的实际的最小和最大值将取决于所使用特定 的高油玉米。
实施例14
这一实施例阐明了一种饲料成分，其包含通过本发明的方法生产的玉米 粉和另一种植物基的粉例如油籽粉的混合物。混合材料可以是简单的两种粉 类的松散聚集混合物，或者是压丸产品的形式。可以接近地生产两种粉并在 运送给消费者之前将它们混合。这种方法的优点在于可以在单独的粉中产生 变化的蛋白质和能量水平。附加组分任选地在将粉混合阶段或在稍后的时间 添加。例如，饲料制造中的能量强化步骤涉及将玉米谷粒研磨，并将其和其 它成分在饲料磨碎机中混合。与常规的混合粉相比，本发明的混合粉通常需 要更少的能量以产生最终饲料产品。
表9显示了大豆粉(SBM)、提取的玉米粉(ECM)、20％SBM和80％ECM 的混合物(S20-C80)、10％SBM和90％ECM的混合物(S10-C90)的营养组 成，以及禽类和猪的饮食的营养需求。禽类和猪的营养需求是依照National Research Council(NRC)准则显示的。ECM是依照本发明的方法制备的。
表9
参数 SBM ECM 20％SBM 和80％ ECM 禽类饮食 营养需要 10％SBM和 90％ECM 猪饮食 营养需 要 粗蛋白(CP) 47.5 10.2 17.66 18 13.93 13.2 猪ME， kcal/kg 3380 3301 3316.8 3308.90 3265 禽类ME， kcal/kg 2440 3133 2994.4 3200 3063.70 粗脂肪，％ 3 4 3.8 3.90 中性洗涤剂 纤维，％ 8.9 11.3 10.82 11.06 酸性洗涤剂 纤维，％ 5.4 2.8 3.32 3.06
精氨酸 3.48 0.45 1.06 1.00 0.75 0.19 组氨酸 1.28 0.27 0.47 0.27 0.37 0.19 异亮氨酸 2.16 0.34 0.70 0.62 0.52 0.33 亮氨酸 3.66 1.03 1.56 0.93 1.29 0.54 赖氨酸 3.02 0.33 0.87 0.85 0.60 0.60 甲硫氨酸 0.67 0.25 0.33 0.32 0.29 0.16 胱氨酸 0.74 0.21 0.32 0.28 0.26 0.35 苯丙氨酸 2.39 0.44 0.83 0.56 0.64 0.34 酪氨酸 1.82 0.29 0.60 0.48 0.44 0.55 苏氨酸 1.85 0.34 0.64 0.68 0.49 0.41 色氨酸 0.65 0.09 0.20 0.16 0.15 0.11 缬氨酸 2.27 0.45 0.81 0.70 0.63 0.40 总必需氨基 酸(EAA) 23.99 4.49 8.39 6.85 6.44 4.17 EAA/CP 0.505 0.440 0.45 0.381 0.45 0.316
实施例15
将提取的油回收，并分析维生素、脂肪酸和微量营养物。作为对照，将 800 Ibs.的黄色#2玉米用相同方式提取，并分析回收的油的相同组分。使用 专利方法通过合同实验室分析维生素A和β-胡萝卜素。可选的已公开的方法 包括Bate等，Proc.Fla.State Hort Soc.，88：266-271(1975)。使用CP88 cyanopopyl 柱(100m×0.265mm，0.5mm膜厚)通过气相色谱(GC)，以及如Amerian Oil Chemist Society(AOCS)的方法Ce 1c-82、Ce 2-65、Cd 3a-94和Cd 1c-85中 所述的火焰离子化检测器来分析游离脂肪酸。
以己烷-异丙醇作为流动相，使用普通相的硅柱，通过高效液相色谱 (HPLC，Waters型号2590)来分析生育酚和生育三烯酚，并使用荧光检测 (Waters型号2690)，根据AOCS Ce 8-89所述的方法来检测。以水-乙腈为流 动相，使用C30反相柱通过HPLC来分析叶黄素，通过UV检测器检测。
表10列出如下，给出了将由高油玉米中获得的预期的油组合物和黄色# 2玉米的比较。为了比较，也给出了来自在玉米湿磨过程中提取的黄色#2玉 米的油组合物。
表10
组分 高油玉米 黄色#2 Y#2，玉米湿磨
棕榈酸％ 11.4 10.7 10.7 硬脂酸％ 2.2 1.9 2.0 油酸％ 35.6 25.5 27.5 亚油酸％ 48 58.4 57.1 亚麻酸％ 0.7 1.2 1.1 α-生育三烯酚(ppm) 184 48 12 α-生育酚(ppm) 237 231 136 维生素B1，mg/100g 0.390 NA 0.260 维生素B2，mg/100g 0.090 NA 0.080 维生素B6，mg/100g 0.82 NA 0.4 维生素B12，mg/100g 0.5 NA 0.5
实施例16
本实施例说明了使用本发明提取的玉米粉生产具有提高的抗拉强度 (tensile strength)的生物可降解材料。
将本发明提取的玉米粉悬浮于密封容器内的己烷中，玉米粉和溶剂的重 量比为2∶3。该混合物可以在室温下无混合地放置约18小时。从提取的玉米 粉中去除有机溶剂，并在过滤过程中，以其余部分和溶剂重量比1∶1用己烷 的等分试样洗涤提取的玉米粉残余物。在对流加热炉中在50℃将残余物干燥 16小时。用水喷洒干燥的残余物同时混合直到残余物的含水量为10.7％到 11.3％。在5000psi下，140℃到160℃保持10分钟，使用压缩模压机(Wabash Metal Products，Inc.Wabash，IN)将溶剂处理的提取的玉米粉组合物成型为 ASTM标准八字试块(dogbone)物品。未经处理的玉米粉组合物同样与水组合 至10.7％到11.3％的含水量，并成型为ASTM标准八字试块物品。与未经溶 剂处理的提取的玉米粉相比，用通过本发明的方法生产的溶剂处理的提取的 玉米粉生产的物品将显示显著提高的抗拉性能。
可选择地，将本发明的玉米粉以1∶3的粉比油的重量比分别地悬浮于含 水乙醇(95％)中，并煮沸2小时，同时带有回流和机械搅拌。将粉过滤， 用乙醇(1∶1 残余物∶乙醇)洗涤残余物。将该残余物按照上述步骤干燥，再 润湿，并成型。用乙醇在沸腾温度下处理短的2小时时间的粉的抗拉性能和 吸水性与在室温下伸长18小时时间处理的粉是类似的。
实施例17
本实施例阐明了使用由高油玉米得到的油作为生物柴油燃料的来源。
在一个连续的过程中，将从通过本发明生产的高油级分中提取并依照公 知的工业过程精炼的大约62kg/hr(137lbs/hr)的油，在搅拌槽反应单元中与 18kg/hr(40lbs/hr)的甲醇混合。同时将0.08kg/hr(0.1775lbs/hr)的氢氧化 钠加入同一个搅拌槽反应单元，其在20psig和大约80℃操作。这些条件提供 了加入的甘油三酸酯向脂肪酸和甲基酯的基本上100％的转化。使反应混合 物的两相放置并分离以在上层相提供甲基酯，并在下层相中提供甘油和大约 10-15重量％残留的甲基酯、甲醇和碱的混合物。将大约6.4kg/hr(14lbs/hr) 的甘油相中和，闪蒸存在的甲醇，并将残余物送至一个连续搅拌反应单元中， 在80℃，320psig操作。该反应单元也包括大约4重量％停留时间为2小时 的Amberlyst-15催化剂，并向该反应单元中加入大约7.9kg/hr(17.5lbs/hr) 的异丁烯。从而以大约66kg/hr(145lbs/hr)生产生物柴油燃料，而且与没有 甘油醚存在的生物柴油相比，具有更高的运动粘度和浊点。
实施例18
(A)淀粉水解
依照本文所述而制备的本发明的溶剂提取的玉米粉是用于发酵的淀粉的 丰富的来源。本发明的低油级分，或此低油级分连同本发明的提取的玉米粉 也可以用作用于发酵的淀粉的来源。一种提供适宜于发酵的可溶性糖的方法 是水解淀粉分子。可用于将淀粉转化为单糖的几种类型的酶是淀粉酶(类)、 蛋白酶、纤维素酶(类)(例如xylonase)、酯酶(类)(例如ferulase、乙酰 酯酶)和木质酶(类)。这些酶类可以单独或组合使用。
使用Retsch磨碎机将5种样品(即：一种黄色马齿玉米谷粒样品、两种 高油玉米谷粒样品和两种通过本发明的方法制备的提取的高油玉米粉样品) 研磨以通过1mm的筛网。如表16所示，高油玉米粉样品号1和2，获得自 POS Pilot Plant Corporation(Saskatoon，Saskachewan，加拿大)。将三百克(300 g)的每种样品与700ml、99℃-100℃含有0.5mlα-淀粉酶的水组合，并置于密 闭容器内。用碱将每种混合物的pH值调节到5.9。将每种混合物搅拌45min， 并加入额外的α-淀粉酶。
在经过另外一个45分钟的保温后，用酸将每种混合物的pH值调节到4.5。 将一毫升的二分之一(0.5ml)的葡萄糖淀粉酶(Optimax 7525)和0.5g蛋 白酶(真菌蛋白酶5000)添加到样品混合物中，两种酶都在62℃下保温22-24 h。在此过程中，使用有机酸柱(Aminex HPX-87H离子排阻柱，300mm×7.8 mm，Bio Rad)，通过HPLC(Waters 2690 Separations模块)监测淀粉水解的 程度。通过Leco 2000 CN来测定每种样品的总氮含量。通过AOAC的方法 (15th Ed.，1990，p.735)测定游离的氨基氮(FAN)。
(B)发酵
在重量基础上将发酵的培养基标准化。每种样品包括四十五克(45g)的 酶处理的和溶剂提取的玉米粉(得到起始葡萄糖浓度为133-233g/L)。将每 种样品都加入到一个125ml烧瓶中。加入1g/L酵母抽提物以确保氮不会受到 限制。用来自过夜酵母培养物(酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的代表性 的Altech乙醇酵母)的10％接种物来接种培养物，并在30℃于旋转振荡器 125rpm培养42h。通过HPLC监测葡萄糖消耗量和乙醇生产量。
实施例19
这一实施例阐明了使用来自本发明的溶剂提取的玉米粉作为用于发酵生 产柠檬酸的淀粉的丰富来源。从脱脂玉米粉生产柠檬酸涉及包括淀粉水解、 发酵和柠檬酸回收的几个步骤。
(A)淀粉水解
如本文所述制备的本发明的溶剂提取的玉米粉和低油级分是用于发酵的 淀粉的丰富来源。一种提供适于发酵的可溶性糖的方法是水解淀粉分子。可 用于将玉米粉的淀粉和蛋白基质转化为适于发酵的单糖的酶的类型包括淀粉 酶(类)、蛋白酶、纤维素酶(类)(例如xylonase)、酯酶(类)(例如ferulase、 乙酰酯酶)和木质酶(类)。
用Retsch磨碎机将六种样品(即：一个黄色马齿玉米谷粒样品、一个黄 色马齿玉米粉样品、两个高油玉米谷粒样品和两个提取的高油玉米粉样品) 研磨以通过1mm的筛网。将三百克(300g)的每种样品与700ml、99℃-100 ℃含有0.5mlα-淀粉酶的水组合，并置于一个密闭容器内。用碱将每种混合 物的pH调节到5.9。将每种混合物搅拌45min，并加入额外的α-淀粉酶。
经过另外一个45分钟的保温，用酸将每种混合物pH调节至4.5。将一 毫升的二分之一(0.5ml)葡萄糖淀粉酶(Optimax 7525)和0.5g蛋白酶(真 菌蛋白酶5000)加入样品混合物，两种酶都在62℃保温或22-24小时。在整 个过程中，使用有机酸柱(Aminex HPX-87H离子排阻柱，300mm×7.8mm， Bio Rad)，通过HPLC(Waters 2690 Separations模块)监测淀粉水解的程度。 通过Leco 2000 CN测定每种样品的总氮含量。通过AOAC方法(15th Ed.，1990， p.735)测定游离的氨基氮(FAN)。
(B)发酵和柠檬酸生产
一旦通过酶处理从溶剂提取的玉米粉合适地制备淀粉后，按照通常公知 的实践来过滤溶液并脱去矿物质。在深层发酵罐中用去矿物质水，使得到的 糖类达到约120mg/l的固形物含量。深层发酵方法也称为浸没过程。在此方 法中，向罐供应无菌空气，营养物和碳源(水解淀粉)，并用黑曲霉(Aspergillus niger)孢子接种。向营养溶液中加入真菌孢子，加入的真菌孢子浓度为每毫升 培养液约100个孢子，其对应于每立方米(m3)中孢子量为10到15g，并通 过真菌进行柠檬酸生产。黑曲霉菌株的实例为美国专利No.2,492,667中描述 描述的ATCC 1015，和美国专利No.5,081,025中描述的DSM5484。
由此接种的培养液的保温在通常公知和描述的用于柠檬酸生产的条件下 进行，例如连续通气和温度控制。在发酵过程中，温度保持在约32℃(90)， pH用柠檬酸钠维持在约2到3，加入灭菌空气以保持约50％的溶解氧含量。 进行发酵直至发酵液达到约1g/L的减少的糖含量，这可需要几天来达到。在 柠檬酸回收中可使用两种主要的分离方法，石灰-硫酸(Lime-Sulfuric Acid)方 法和液体提取(Liquid extraction)方法。所述石灰硫酸方法是通常使用的且对于 柠檬酸生产领域的技术人员来说是熟悉的。
实施例20
本实施例描述了从黄色马齿#2玉米(商品饲料玉米)中提取油。
使用型号DFEA-220膨胀机(Buhler GmbH，德国)将由黄色马齿#2玉 米生产的HOF膨胀以产生套层(collet)。水分以蒸汽的形式引入膨胀机的桶内。 蒸汽增加的速率从6.0到6.8％。膨胀的HOF在水平的环境空气冷却器中冷 却，所述的冷却器将含水量减少到10和13％含水量之间。将HOF膨胀以使 其适宜于引入实物大小的(full-scale)溶剂提取器。
将两车装载量的膨胀的HOF计量进入完全的提取过程，所述提取过程含 有23-32％的HOF。剩余物为湿磨得到的胚芽油饼(expeller cake)。在超过3.5 小时时间内，将车卸载进入湿磨胚芽流中。所述组合于一个薄层床Crown Model III提取器中进行提取。该提取器规模为1000T/天。表11显示了在试 验中不同样品点(sample points)的结果。
表11
脂肪％ 蛋白质％ 含水量％ FFA％ 提取器进料 16.0-17.2 -- 4.96-7.06 2.0-3.4 提取器出料 0.98-1.33 -- 7.80-8.95 -- DC/DT出料 2.77-4.92 19.02-20.21 10.99-12.18 -- 待贮藏的最终的油 -- -- -- 1.4-1.7
FFA＝游离脂肪酸，
DC＝干燥器/冷却器
DT＝除溶剂器烘炉
类似地，由黄色#2玉米生产HOF。它被制成可用溶剂提取的结构，溶 剂提取的和提取的玉米粉用作发酵的原料。
实施例21
本实施例阐明了将湿磨和干磨技术组合的一种实施方案。
干磨玉米提供了种粒组分的粗分离。当不需要高纯淀粉和其它产品时通 常被使用。它通常在乙醇生产设备中用于生产发酵原料，因为酵母不需要高 纯原料。与湿磨相比，干磨耗费资金更少且使用能量也较少。相反，湿磨提 供高纯淀粉、蛋白质和油。在使用一个或多个湿磨工艺之前，使用机械分离 步骤，例如分级步骤，可以不需要使用象湿磨一样的耗费能量和资金的方法 而生产高纯度的产品。
在玉米湿磨方法中，谷粒的浸泡被称为“浸渍”。玉米的浸渍过程，通常 包括加入二氧化硫(从约0.1到约0.3％)，浸渍时间从约24到约48小时， 温度约45到约60℃之间。在浸渍之后，获得了轻的(light)浸渍水，其包含高 百分含量的玉米粒的可溶性部分。得到的浸渍的玉米粒与浸渍之前相比相对 更软，在浸渍过程的最后，可以将其分离成胚芽、纤维、淀粉和蛋白质。
浸渍的玉米在粗磨机中通过两个步骤进行粗磨，以从种粒中释放出胚芽。 在每个粗磨步骤之后分离胚芽。胚芽具有大约45-55％的油含量。所述的油通 常是在随后的精炼步骤提取的。
将保留的去除胚芽的粗种粒在粗磨机中进行第三次磨制，以破坏胚乳基 质并释放出淀粉。通过使浆液经过一系列筛而从淀粉和胚乳蛋白中去除纤维。
接着将分离的纤维脱水并干燥。在一些情况下，将纤维和已在蒸发器中 被浓缩直到达到约45-约50％干燥固形物含量的浸渍水组合。纤维和浸渍水 的干燥混合物称为玉米麸质饲料(corn gluten feed)。
将保留的淀粉蛋白质混合物增稠并使用一系列离心机分离。在磨-流增稠 器(MST)离心中，饲料密度得到增加，从而提高了淀粉和胚乳蛋白(麸质) 的分离。来自MST的溢流被送到浸渍室内用作浸渍水。来自MST的底流 (underflow)被送去初步离心(初步分离步骤)。在初步分离步骤中，麸质蛋白 从淀粉中部分分离。来自初步离心步骤的溢流是轻的麸质流。初步的底流被 送到淀粉洗涤以纯化淀粉。来自淀粉洗涤步骤的溢流在净化离心机中进行增 稠。净化器底流返回到初步离心原料罐中。净化器溢流用于初步离心的洗涤 水和纤维洗涤水。
轻的麸质流，其含有约5％的干燥固形物，在麸质增稠离心机中被浓缩。 溢流被用于纤维和胚芽的洗涤。底流，指的是含有约10到约20％的干物质 的重的麸质，主要是不可溶的蛋白(约为干基的64％)和约10到约25％的 淀粉(干基)。用旋转真空过滤器从此处理水中分离出重的麸质中悬浮的固体。 由过滤器卸出的麸质饼含有约55到约65％的水。将从麸质饼中分离出来的 处理水(有时指的是麸质过滤液)返回到麸质增稠进料罐中。将麸质饼干燥 到含水量为约10到约12％，其被称为玉米麸质粉。在图1和2中显示的分 级步骤产生的HOF和LOF可以用在湿磨过程中，然而，它们将在不同的点 进入湿磨过程中。
LOF已经具有在分级步骤中去除的大量胚芽。从而，可以在浸渍步骤(浸 渍可为分批的或连续的)的过程中，使LOF进入湿磨过程，但预期的是LOF 需要更短的浸渍时间和更少的SO2并可能消除对SO2的需要。浸渍时间可以 通过将超声、混合等的使用并入此过程中而额外地变短。
在另一实施方案中，可通过干磨LOF并将磨碎的LOF引入第三个磨或 纤维洗涤中来省去浸渍过程。在已将磨碎LOF整合入已存在的正在进行的湿 磨中的实施方案中，预期SO2在第三个磨的浓度足够促使蛋白质与淀粉分离。
在一些实施方案中，期望加入有机酸以促进LOF的分离。可用于此过程 中的有用的有机酸包括例如乳酸、柠檬酸等。
将HOF，例如膨胀之后的，与从湿磨中回收的胚芽如实施例20中一样 混合，并将所得产品在提取之前组合。
本领域普通技术人员会理解，通过将HOF或LOF的使用并入此过程的 磨制，可以制得传统湿磨的任何产品。例如，这些产品包括粗油、发酵原料、 高果玉米糖浆、玉米糖浆、甜味剂、玉米麸质饲料、玉米麸质粉、淀粉、提 取的粉、动物饲料、肥料等。
实施例22
本实施例比较了使用一级和两级分级之间油的回收情况。
将两批次、每批大约3吨的MaveraTM高价玉米(Renessen S.R.L.， Argentina)进料到Buhler-L设备中，一批是用1.6％水调理之后的，而一批不 经过调理，以形成HOF和LOF。使从Buhler-L卸下的LOF的较大块进行筛 分通过6000微米的筛网孔的MPAD Pansifter。通过筛网的材料成为小的LOF。 保留在筛网上的材料(残留LOF)被加入Buhler-L设备进行加工。将从此步骤 得到的第二级HOF加入到从第一级分级得到的HOF中。同样地，从第二级 分级步骤得到的LOF则和小的LOF物流组合。通过加入第二级分级，与单 级分级相比，从谷粒的HOF级分回收的油的百分含量增加。表12比较了一 级分级(不调理)、两级分级(不调理)和两级分级并用1.6％水进行调理的结果。
表12
％脂肪 -LOF ％LOF/ 原料 ％脂肪 -HOF ％HOF/ 原料 油的回 收 1级(无调理) 3.4％ 80％ 17.8％ 20％ 56％ 2级(无调理) 1.4％ 64％ 16％ 36％ 89％ 2级—用1.6％水调理 1.0％ 60％ 14％ 40％ 87％
实施例22
本实施例阐明了在使用含有本发明的溶剂提取的HOF和LOF的组合的 粉(所述“强化粉”)生产压丸的饲料时磨碎效率的提高。
使用强化粉生产为雏禽饮食配制的饲料丸，与使用标准黄色#2玉米为 相同饮食配制的丸相比，添加的脂肪水平得到增加。对于所有饮食，用同样 重量基础的强化粉来代替磨碎的黄色#2玉米。表13中具体描述了上述处理 的配方。
表13
处理 对照 强化粉 强化粉 强化粉 强化粉 成分 Y#2玉 米 添加0％ 脂肪 添加1.5 ％脂肪 添加2.0 ％脂肪 添加2.5 ％脂肪 玉米/强化粉 65.00％ 65.00％ 65.00％ 65.00％ 65.00％ 大豆粉 31.50 31.50 31.50 31.50 31.50 大豆油 1.50 0.00 1.50 2.00 2.50 石灰石 1.34 1.34 1.34 1.34 1.34 盐 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 DL-甲硫氨酸 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 禽饲料预混物 ** 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
**预混物包含如National Research Council Poultry NRC，1994中概述的满足或超过禽类正常生长 所需的那些维生素和痕量矿物质补充物。
另外，使用强化玉米粉或标准黄色#2玉米生产用于陪伴动物(companion animal)和水产饲料的丸。表14-15中显示了这些配方的实例。
表14
成分 ％ 黄色#2玉米/强化粉 17 稻麸皮 4.5 大豆粉 32 盐 0.5 碳酸钙 0.74 鱼粉 10 磷酸一-二钙 (Mono-Dical Phosphate) 2 DL-甲硫氨酸 0.26 脂肪 1.5 小麦粗粉(wheat middling) 25 家禽粉 1.8 羽毛粉 4 维生素预混物** 0.3 痕量矿物质预混物** 0.4 总量 100
**预混物包含如National Research Council Poultry NRC，1994中概述的满足或超过禽类正常生长所 需的那些维生素和痕量矿物质补充物。
表15
成分 ％ 黄色#2玉米/强化粉 56.12 小麦粗粉 5 肉粉和骨粉 15 盐 0.5 一-二钙(Mono-di cal) 2.4 玉米麸质粉 9.1 胆碱CHL-60 0.08 酿造大米(Brewer’s Rice) 10 维生素预混物** 0.2 微量元素预混物** 0.1 脂肪 1.5 总量 100
**预混物包含如National Research Council Poultry NRC，1994中概述的满足或超过禽类正常生长 所需的那些维生素和痕量矿物质补充物。
通过将溶剂提取的HOF和LOF的组合压丸来制备强化粉。得到大量1/4 英寸的丸，其具有松散的54Kg/hl的体密度(bulk density)而且32％的细粉通 过#14的筛网。对此产品的近似分析显示于表16。结果显示强化粉与同样重 量的黄色#2玉米相比，在脂肪含量上要低2.0％。
表16
灰分，％ 1.80 含水量，％ 11.51 脂肪酸水解，％ 3.21 醚提取物脂肪，％ 1.55 蛋白质，％ 8.68 ADF，％ 2.43 NDF，％ 9.73 粗纤维，％ 2.00
在压丸之前，使用装有新的锤子和8/64”筛网的Jacobson型号P-240 30 hp 锤磨机，对黄色#2玉米谷粒和强化粉进行研磨。结果显示在同样的电动机 负载下，强化粉得到42％的增加的生产量(lbs/hr)，并且在处理每吨物料时 减小大约30％的能量消耗(Kwh/T)。这些结果表明与黄色#2玉米相比，在磨 碎中使用强化粉可以显著地节省费用。
使用本领域众所周知的方法生产含有强化粉或黄色#2玉米谷粒的饲料 丸(参见例如Gilpin等，Applied Engineering in Agriculture 18(3)：331-338 (2002))。使用CPM Master HD型(California Pellet Mill Company， Crawfordsville，Indiana)压丸磨碎机形成丸，所述机器装有5/32”×1.25”的 模具。调理温度保持恒定在180(80℃)。原料旋动速率(feed screw rate)保 持恒定在每分钟8.8转(rpm)。记录的伏特/安培计附加在压丸磨碎驱动马达 上，并在处理运行中记录电压和安培负荷并计算其平均值(averaged)。
如Feed Manufacturing Technology IV，American Feed Industry Association， (1994)的附录E(第551-552页)和附录F(第558页)中所述来测定压丸 质量。通过使滚筒的罐包含有51/2”六角螺母而实现比前述的标准PDI测试改 进的，更精确的版本(改进的PDI)。
结果显示所有的压丸配方，不管其含油水平，与对照相比，均产生基本 上提高的压丸质量。例如，改进的PDI测试的结果显示与对照的黄色#2玉 米的83％相比，所有的强化粉处理具有大于90％的值(表17)。之前的试验已 经显示具有相等水平的油的丸，例如带壳玉米(shell corn)，具有不大于85％ 的改进的PDI率。
表17
对照(Y# 2) 添加0％脂 肪的强化 粉 添加1.5％ 脂肪的强 化粉 添加2.0％ 脂肪的强 化粉 添加2.5％ 脂肪的强 化粉 标准PDI 87.55 97.40 95.44 94.72 92.88 改进PDI 83.26 96.80 94.52 93.30 90.80
就产率(lb/hr)来说，结果显示在处理中没有统计学差异(表18)。然而， 在没有添加脂肪的强化粉和所有其它饮食之间的相对能量使用(Kwh/T)中， 具有显著差异(表19)。由此结果可以预料，由于强化粉的低油含量而缺乏 润滑效果，将导致模具和滚筒的摩擦加剧。
这些研究的结果显示，就产率、能量消耗和丸质量而言，添加了2.5％脂 肪水平的强化粉将是雏禽饲料丸的最佳配方。对于水产和陪伴动物 (companion animal)饲料，也可以看到类似的结果。
表18
处理
对照(黄色#2玉米) 强化粉
lbs/hr 3760 5326 T/hr 1.88 2.66 Kwh/T 4.90 3.41 T/Kwh 408 586 粒度(微米) 606 638 颗粒(标准偏差) 2.12 2.08
表19
处理
添加0％脂 添加1.5％ 添加2.0％ 添加2.5％
反应 #2YC 肪的强化 脂肪的强 脂肪的强 脂肪的强
玉米粉 化玉米粉 化玉米粉 化玉米粉
产率 (lb/hr) 1889.59 1848.42 1853.93 1823.33 1890.16 Kwh/T 11.3 13.0 11.8 11.83 11.37 浓度 (Kg/hL) 52.2 55.4 54.9 53.09 52.31
除非另外限定，本文所使用的所有技术和科学术语和缩略语与本发明所 属的技术领域的普通技术人员通常的理解具有同样的含义。虽然与本文所述 相似或等同的方法和材料可用于本发明的实践中，但下面描述了合适的方法 和材料，其并不意味着任何所述的方法和材料限制了本文描述的发明。本文 中提及的所有专利公开和官方分析方法在此全文并入作为参考。从本发明的 说明性的实施方案的说明书以及从权利要求书中可以明显地看出本发明的附 加的特征和优点。
所有本文引用的参考文献，包括公开出版物、专利申请和专利在这里被 引入作为参考，其引用程度如同每篇参考文献单独地和明确地显示以被引入 作为参考，并将其全文列出。
在描述发明的上下文中使用的术语“a”和“an”以及“the”和类似的对 象(尤其是在接下来的权利要求书中)，可以解释为包括单数和复数，除非在 本文中另外指明，或明显与上下文抵触。除非在本文中另外指明，本文列举 的数值范围仅仅是为了作为单独指代落在此范围内的每个单独的数值的简写 方式，并且每个单独的数值都被引入说明书，如同在本文中单独的列举。所 有可以以任何合适的顺序来实现本文描述的方法，除非本文另外指明或以其 它方式明显与上下文抵触。本文使用的任何和所有实施例，或例示性语言(例 如“诸如”)，都仅仅是为了更好地阐明本发明，并不构成对本发明范围的限 制，除非另有要求。不能把说明书中的语言解释成和本发明的实施实质一样 而指示任何非权利要求要素。
本文描述了本发明优选的实施方案，包括发明人已知的实施本发明的最 佳模式。当然，这些优选实施方案对于本领域普通技术人员来说，在阅读上 述说明书的基础上，显而易见地可以进行变化。发明人希望熟练技术人员理 解以实施这些变化形式，而且发明人试图在本文描述的特定形式之外以其它 形式实施本发明。因此，在可适用法律的允许下，本发明包括所附的权利要 求叙述的主题的所有改进和等同方式。而且，上文描述的要素以其所有可能 的变化方式的任意组合，都涵盖在本发明的范围内，除非本文另外指明，或 另外与上下文明显抵触。
相关申请的交叉参考
本申请要求2004年4月21目提交的美国临时申请No.60/564,202和2004 年11月15日提交的美国临时申请No.60/628,069的权益，这里将它们并入 本文作为参考。
本发明的另一实施方案包括将玉米粒破碎成至少两种不同尺寸的碎玉米 块，然后再将破碎的玉米分级。在一实施方案中，破碎包括将玉米材料的胚 乳组分切割成尺寸上主要为约2540微米到约4270微米的碎块，并产生尺寸 上主要为大于约4750微米的胚芽组分。在另一实施方案中，破碎步骤包括使 用波纹滚筒碾粉机(corrugated roller mill)。
在一个实施方案中，经破碎的玉米块的第一尺寸主要包括小尺寸的碎玉 米块，所述小尺寸的碎玉米块含有小于约10重量％的碎玉米块。在一实施方 案中，小尺寸的碎玉米块尺寸上小于约1080微米。在一实施方案中，碎玉米 块的第二尺寸包括碎玉米的中等尺寸的块，其包含约70重量％的碎玉米块。 在一实施方案中，第二尺寸的碎玉米块在尺寸上为约2540到4270微米。在 一实施方案中，碎玉米块的第三尺寸包括破碎玉米的大块，所述破碎玉米含 有约20重量％的碎玉米块。在一实施方案中，第三尺寸的碎玉米块尺寸上基 本大于约4750微米。在一实施方案中，第三尺寸的碎玉米块包含约30重量 ％到约40重量％的胚芽组分。在另一实施方案中，生产出至少三个尺寸的碎 玉米块，且大尺寸的碎玉米块含有约11重量％到约22重量％的油，并且小 和中等尺寸的破碎玉米块含有约4.5重量％到约8重量％的油。在另一实施 方案中，大尺寸的碎玉米块含有约16重量％的油。
在一可选择的实施方案中，将一部分碎玉米块依照其尺寸分离成至少两 种级分。适宜的分离技术包括颗粒离析(size separation)或重力分离(gravity separtation)。一种颗粒离析技术包括筛分。
在一实施方案中，此方法包括将一部分碎玉米材料的小尺寸的块分级成 高油级分和低油级分，其中所述高油级分具有比碎玉米材料的小尺寸的块更 大的含油量，而所述低油级分具有比碎玉米材料的小尺寸块更小的含油量。 在一实施方案中，将一部分小尺寸的碎玉米块进行抽吸(aspirate)以去除麸皮 (bran)。在一实施方案中，将一部分大尺寸的碎玉米块轧胚(flake)或磨碎。
在进一步的实施方案中，在一定温度下将玉米粒、碎玉米块、和/或碎玉 米块的高油级分调理(temper)足够的时间，从而提高玉米粒的胚芽组分和其余 部分之间的差示硬度(differential hardness)。在一实施方案中，将玉米粒或碎 玉米块调理至约1％额外含水量(additional moisture)、约2％额外含水量，或 约3％额外含水量的最大值。在一实施方案中，调理包括直接或间接地加热 玉米材料，并通过喷射水、含水溶液和/或沸水蒸汽(sparging steam)来为玉米 材料增加含水量。
在本发明的可选择的实施方案中，从一部分高油级分、组合玉米材料、 经轧胚和破碎的玉米、或经磨碎和破碎的玉米，从包含一部分磨碎破碎的玉 米和一部分高油级分的第一组合材料，从包含一部分第一组合材料和一部分 经轧胚的玉米材料的第二组合材料，从包含一部分经轧胚的破碎的玉米和一 部分高油级分的第三组合材料中提取油，以生产提取的玉米油和提取的玉米 粉。本领域的技术人员将理解，也可将其它玉米材料，或其它含油玉米材料 添加到本发明生产的产品，和提取出的油中。
在一实施方案中，使一部分高油级分、组合材料、或磨碎的破碎的玉米、 或第一组合材料形成可用溶剂提取的结构。用于形成可用溶剂提取的结构的 方法包括挤压(extruding)、膨胀(expanding)、压榨(expelling)、压丸(pelleting) 或酶处理(enzymatic treatment)中的一种或多种。溶剂提取是一种从一部分可 用溶剂提取的结构中提取油以生产提取的玉米油和提取的玉米粉的方法。用 于溶剂提取的有用的溶剂包括，例如碳氢化合物(hydrocarbons)、链烷醇 (alkanols)、含链烷醇的含水溶液，和超临界二氧化碳。这些溶剂的实例包括 但不限于C2-C8碳氢化合物、C1-C4链烷醇，包括甲醇、乙醇和异丙醇。可以 使用溶剂的混合物。己烷(hexanes)是优选的溶剂。在一个实施方案中，溶剂 包括来自发酵过程的二氧化碳。
在一个实施方案中，去除一部分提取的玉米粉或提取的玉米油的溶剂 (desolventize)。
完整的高油玉米粒含有至少约3.5重量％、至少约4重量％、至少约4.5 ％、至少约5％、至少约5.5％、至少约6％、至少约6.5％、至少约7％、至 少约7.5％、至少约8％、至少约8.5％、至少约9％、至少约9.5％、至少约 10％、至少约10.5％、至少约11％、至少约11.5％、至少约12％、至少约12.5 ％、至少约13％、至少约13.5％、至少约14％、至少约14.5％、至少约15 ％、至少约15.5％、至少约16％、至少约16.5％、至少约17％、至少约17.5 ％、至少约18％、至少约18.5％、至少约19％、至少约19.5％、至少约20 ％、至少约20.5％、至少约21％、至少约21.5％、至约22重量％的基于干 物质(on a dry matter basis)的油。在一个实施方案中，玉米粒含有至少约3.5 重量％的基于干物质的油。
在一个实施方案中，低油级分包括小于约3重量％的基于干物质的油。 高油玉米的完整玉米粒中含水量的范围为约8％到18％。
本发明进一步包括使用一部分低油级分作为发酵、玉米湿磨、食品、宠 物食品或其它工艺的原料。在另一实施方案中，本发明进一步包括使用一部 分去除溶剂的提取的粉作为发酵、玉米湿磨、食品、宠物食品或其它工艺的 原料。
在一个实施方案中，本发明包括使用一部分高油级分作为发酵、食品、 宠物食品或其它工艺的原料。在一可选的实施方案中，本发明包括使用一部 分去除的麸皮作为提取的原料，在另一实施方案中，本发明包括从麸皮原料 中提取一部分植物甾醇(phytosterol)。
在本发明的另一实施方案中，通过用本发明的强化粉(Enhanced Meal)代 替黄色#2玉米来提高饲料丸(feed pellet)的质量。在一个实施方案中，用强化 粉代替黄色#2玉米在饲料磨粉时提供减少的能量使用。
本发明的另一方面是提供了使用去胚器(degerminator)将整粒玉米分离成 高油级分的方法，所述方法提供了一种高油级分，其中所述高油级分胚芽的 不到50％、60％、70％、80％或90％是完整的。代表性的去胚器包括Buhler-L 设备(Buhler GmbH，德国)、Satake VCW去麸皮机(Satake USA，休斯顿， 德克萨斯)、或其它设备，其中进入的玉米材料和研磨设备例如筛网接触，以 从玉米材料的一部分其余部分(胚乳组分)中去除玉米材料的壳(hull)和胚芽 组分。由利用研磨力的机器，例如本文所提到的那些，得到的低油级分产生 可用作发酵原料和/或可被引入玉米湿磨工艺的物料流的低油级分及高油级 分。当低油级分和/或高油级分被用作发酵原料或用作被引入玉米湿磨工艺的 物料流时，起始材料可以是任何种类的整粒玉米，包括黄色#2凹粒(dent)， 以及高油玉米。
本发明涉及源自按照本发明的方法从玉米中提取的油和粉的产品，和所 述产品的用途，其包括但不限于，通过本发明的任何方法提取的玉米油、通 过本发明的任何方法提取的玉米粉(无论是否脱除溶剂)、含有所述粉的动物 饲料、通过本发明的任何方法生产的低油级分、包含所述低油级分的动物饲 料、和包含所述提取的玉米粉和低油级分的组合的动物饲料。此外，本发明 涉及所述产品的用途，包括所述产品在食品中和本文更充分描述的其它产品 中的用途。
附图说明
图1是本发明的一个实施方案的流程示意图。
图2是本发明的二级分级方法的一个实施方案的流程示意图。
图3是具有六边形(six-sided)筛网的分级设备的主视图(front elevational view)。
图4是分级设备的多边形筛网的横截面图。
图5，5A和5B是本发明的一个可选择实施方案的流程示意图。
图6是本发明的一个可选择实施方案的流程示意图。
发明的具体描述
从植物学上讲，玉米粒为认为是颖果(caryopsis)，一种干燥的、单种子的 (one-seeded)、坚果样的浆果，其中果皮和种子融合以形成单个谷粒。成熟的 种粒由四个主要部分组成：果皮(pericarp)(外壳或麸皮)、胚芽(germ)(胚 (embryo))、胚乳(endosperm)和芽冠(tip cap)。
盾片(scutellum)和胚轴(embryonic axis)是胚芽的两个主要组分。盾片构成 了约90％的胚芽并且贮存了在萌芽期间动用的营养物。在萌芽期间，胚轴长 成幼苗(seedling)。胚芽的特征在于其高的脂肪油含量。其也富含粗蛋白质、 糖类和灰份组份。盾片含有富含油的薄壁组织(parenchyma)细胞，所述薄壁组 织细胞具有凹痕的细胞壁。
胚乳包含淀粉，而蛋白质则比胚芽和麸皮中低。其粗脂肪和灰分组成也 低。玉米胚乳包括一些有价值的组分例如类胡萝卜素、叶黄素(lutein)和玉米 黄素(zeaxanthin)。谷粒中的类胡萝卜素被分成两种常规组—胡萝卜素和叶黄 素(xanthophylls)。胡萝卜素因其是维生素A的前体而很重要。Blessin等(Cereal Chemistry，40，582，586(1963))发现超过90％的胡萝卜素(其主要为β-胡 萝卜素)位于黄色凹陷玉米的胚乳中，而不到5％位于胚芽内。维生素A主要 是源自β-胡萝卜素。胚乳中发现的另一组有价值的组分包括生育三烯酚 (tocotrienol)。Grams等(1970)发现在玉米中，生育三烯酚仅发现于胚乳中， 而胚芽中则包含绝大部分生育酚(tocopherol)。可以利用各种溶剂从植物材料 中提取生育三烯酚。从植物材料中回收生育三烯酚的方法由Lane等在美国专 利No.5,908,940中描述，其全部公开内容均并入本文作为参考。因此，本文 描述的方法提供了具有富含叶黄素、玉米黄素和/或β-胡萝卜素和任选一种或 多种其它营养组分的营养强化的玉米油。与用通过传统方法生产的玉米油制 成的类似产品相比，本文描述的用通过本发明的方法获得的玉米油制成的油 基(oil-based)产品可以包含更高水平的重要营养物。通过本文描述的提取方法 获得的玉米油既包括来自胚芽组分的玉米油，也包括来自胚乳组分的玉米油， 还可以包括从粒的其它部分提取的一种或多种其它组分。所述一种或多种其 它组分可以是来自胚乳的油、生育三烯酚、生育酚、类胡萝卜素、胡萝卜素、 叶黄素，和甾醇。生育酚(维生素E)和维生素A是抗氧化剂和脂溶性维生 素。当膳食中含有它们时，均显示出健康益处。为达到β-胡萝卜素、维生素 E和生育三烯酚的适当水平，将本发明的油和其它油或物质混合，也被视作 在本发明的范围之内。在一些实施方案中，如本文所描述而制备的提取的玉 米油包含约0.1重量％到约0.5重量％的生育酚。与以传统方式生产的粗玉米 油相比较，按照本发明生产的油也可包括大约200％到300％的生育三烯酚含 量的增加。使用本发明的方法，准备所述玉米、提取玉米油，并分析生育三 烯酚含量。生育三烯酚含量的实际最小和最大值将取决于所使用的特定高油 玉米。
Blessin(Cereal Chemistry，39，236-242(1962)，其完整公开并入本文 作为参考)详细描述了胡萝卜素和叶黄素以及其它色素的提取。可以使用溶 剂(主要是乙醇和己烷)的组合来从玉米中提取胡萝卜素和叶黄素。乙醇、己烷、 其它溶剂组合，和其比例，可用于以商业规模生产本发明的油。
按照本文描述的提取方法获得的粗油的代表性实施方案通常具有表1中 列出的部分组合物分布。
表1
组分 代表性的提取的高 油玉米 提取的高油玉米 (范围) FFA(％) C16:0 C18:0 C18:1，顺式 C18:1，反式 C18:2，顺式 C18:2，反式 C18:3 1.45 11.4 2.1 33 50 0.8 0.7-3.00 10-14 1.5-3.5 26-50 42-60 0.6-1.6 磷(ppm) 190 100-400 总生育酚(％) 0.13 0.1-.50
在玉米油中常见的脂肪酸通常包括棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚 麻酸。
玉米粒被不透水的表皮(cuticle)包覆。果皮是成熟的子房壁，其位于表皮 之下，并包括通到种籽外皮的所有的外部细胞层。其富含非淀粉多糖，例如 纤维素、戊聚糖(pentosan)和半纤维素。因为其纤维含量高，所以果皮很坚硬。 芽冠(玉米种粒和玉米棒连接的部位)，是果皮的延续，通常在去皮(shelling) 时才显现。其包含松散的海绵状的薄壁组织。
本发明可以使用从任何不同类型的玉米植物中收获的整粒玉米种籽或谷 粒。这些玉米植物的类型是，例如杂交体、自交体、转基因植物、基因修饰 植物或植物的特定种群。有用的玉米谷粒类型包括，例如硬质玉米(flint corn)、 爆裂种玉米(popcorn)、粉质玉米(flour corn)、马齿玉米(dent corn)、白玉米和 甜玉米。本文使用的术语“整粒”或“完整玉米”指的是未被分离成其各组 成成分，例如外壳、胚乳、芽冠、果皮和胚芽还未被有目的地相互分离的种 粒。一种玉米组分与其它组分的有目的的分离不包括在贮藏、处理、运输、 碾碎、压成薄片、破碎、磨碎或研磨过程中可能发生的随机分离。所述组成 部分的有目的的分离是将一种组分例如胚芽的至少50％，从残留组分中分离 出来。本文所使用的术语“玉米材料”指的是无论是否处理或调理过的完整 玉米、经破碎的玉米、经筛分的玉米，和经抽吸的玉米。
用于本发明的加工方法的玉米谷粒具有至少约3.5重量％到至少约22重 量％的干物质基的含油量。适用于本发明的玉米谷粒的总含油量可以是，例 如具有至少约3.5重量％、至少约5重量％、至少约6重量％、至少约7重 量％、至少约8重量％、至少约9重量％、至少约11重量％、至少约12重 量％、至少约15重量％、至少约18重量％、至少约20重量％、至少约22 重量％，从至少约3.5重量％到约22重量％，从约10重量％到约22重量％， 或从约14重量％到约22重量％，和在这些范围之内的值的含油量的谷粒。
尽管可以在任何含水量下测定含油量，可接受的是将含油量归一化到约 15.5％的含水量。
优选地，本发明的方法中所使用的玉米谷粒是高油玉米。如本文使用的 表述“高油玉米”指的是包含至少约6重量％或更多、优选至少约7重量％ 或更多、优选至少约8重量％或更多的油的玉米谷粒。与传统的黄色马齿玉 米相比，高油玉米具有提高的油水平，其具有约3重量％到约5重量％的油 含量。用于本文描述的制油和制粉的高油玉米可从Pfister Hybrid Corn Co.(El Paso IL)、Wyffels Hybrids Inc.(Geneseo IL)、Galilee Seeds Research & Development(Rosh Pina，以色列)，或DuPont Specialty Grains(Johnston IA) 获得。其它适宜的高油玉米包括称为伊利诺斯高油(IHO)和亚历山大高油 (Alexo)的玉米种群，其样品可以从或通过伊利诺斯大学玉米遗传合作保存 中心(University of Illinois Maize Genetics Cooperation Stock Center)(Urbana IL)获得。开发产生玉米植物的玉米自交体、杂交体、转基因品种和种群的 方法是已知的并描述于Lambert(Specialty Corn，CRC出版公司，Boca Raton， 佛罗里达，pp.123-145(1994)和美国专利公开No.2003/0182697，其并入本 文作为参考，所述玉米植物生产具有提高的含油量的谷粒。
通过本领域技术人员公知的许多方法中的任一种来鉴定具有提高的总含 油量的玉米谷粒。谷粒的含油量，包括从谷粒中提取的粉的脂肪含量，可以 利用美国油脂和化学学会法定方法(American Oil and Chemical Society Official Method)，第5版，1998年3月(“AOCS方法Ba 3-38”)来测定。 AOCS方法Ba 3-38定量了在测试条件下通过石油醚提取的物质。油含量或 浓度是油相对于种籽样品总重的重量百分比。可以在任何所需的含水量的基 础上归一化及报道所述油含量。其它适宜的鉴定高油玉米谷粒的方法包括使 用近红外(NIR)油检测器来选择具有提高的油含量的玉米粒的玉米穗(corn ear)。同样，NIR检测器也可以用于选择单独的具有提高的玉米油水平的玉米 粒。然而，在确定适于使用本文所述方法加工的高油玉米粒时，选择单独的 具有提高的油含量的玉米穗和/或玉米粒可能不节省成本。通常，利用已知的 农业方法种植并收获产生玉米种籽的玉米植物，所述玉米植物产生具有提高 的总油含量的谷粒。
通常，本发明中使用的商业玉米谷粒通过Quaker硬度测试测得的硬度范 围在约46到约60重量％的范围内；但也可以使用硬度不在此范围内的玉米 谷粒。优选的谷粒硬度为55重量％。谷粒硬度的改变会引起获得最好结果的 操作条件的变化。例如，谷粒越硬，用于调理谷粒的温度就越高。更硬的谷 粒给破碎和筛分工艺提供了更好的进料。然而，较软的谷粒则在分级装置中 提高了处理量特性。
参考图1，在本发明的工艺的一个实施方案中，将通入的完整玉米粒(1) 运输到分级装置(2)中，适宜的分级设备包括Buhler-L设备(Buhler GmbH， 德国)、Satake VCW脱皮机(Satake USA，休斯顿，TX)，或其它装置，其 中将通入的玉米材料和研磨设备例如筛网(screen)接触以从玉米材料的一部 分其余部分(胚乳组分)中去除玉米材料的外皮和胚芽组分。此处所使用的 “胚芽组分”指的是包含玉米胚芽、玉米胚芽的级分、胚芽的组分、或油体 (oil body)的一部分玉米材料。通过以筛网挤推和摩擦种粒，从玉米粒中去除 一些胚芽组分和外皮。去除的胚芽组分和麸皮通过筛网并形成高油级分 (“HOF”)(3)。筛网上留下的物质(胚乳组分)是低油级分(“LOF”)(4)， 但会包含一部分胚芽组分。HOF具有比玉米粒高的含油量，而LOF具有比玉 米粒低的含油量。此处所使用的“胚乳组分”指的是含有胚乳、或胚乳的组 分(胚芽之外的淀粉和蛋白质)的一部分玉米材料。HOF基本上小于US# 18网筛的尺寸，所述筛网具有如在ASTME-11说明书中定义的1.00mm的开 孔(opening)。通过维持Buhler L机的外部尘笼(outer screen cage)上的负压可增 强HOF的分离。
优选的实施方案包括一个第二分级步骤。参考图2，将通入的完整玉米 粒(1)运输到分级装置(2)中。得到的LOF(4)利用振动筛和摇动装置(44)， 例如由Rotex(Rotex，Inc.，Cincinati，OH，#201GP型)或Buhler“MPAD Pansifter”)制造的装置进行筛分。优选6000微米筛网。然后将尺寸A5-30或 更大的LOF的颗粒(45)转移到第二级分级装置(47)中，在一个实施方案 中，所述第二分级装置是第一分级装置的复制物。可将得到的第二级LOF物 流(48)与小于尺寸A5-30的LOF筛分颗粒物流(46)组合而形成组合的 LOF(51)。类似地，可将第二级HOF物流(49)与HOF物流(3)合并形 成组合的HOF(50)。
在下文中，除非另外详明，均用到第二级分级步骤，可以通过组合的HOF (50)或第二级HOF流(49)来全部或部分代替HOF(3)。可以调理(condition) HOF(3)。当HOF的残留油水平超过约6％时，可以使用调理。可以使用本 领域的那些普通技术人员公知的方法来调理HOF(5)。此处所使用的术语“调 理”指的是一种方法，通过该方法在膨胀之前加热玉米材料以提高膨胀物 (expandette)的塑性。此处所使用的“膨胀物”是通过使HOF(3)或经调理的 HOF(6)经过膨胀机所产生的。膨胀物在此也被称为“膨胀的、成型的HOF”。 此处所使用的“塑性”指的是膨胀物的性质的组合：它在结构上结合在一起 的程度如何、包含少量细粉(fines)、具有高水平的结构完整性、具有高的多孔 性(良好的排水力)、在油和淀粉之间具有低的络合作用。此处所使用的“细粉” 指的是通过US#18网筛的颗粒，所述网筛具有如ASTME-11说明书中所限 定的1.00mm开孔。细粉的量可通过筛分(sifting)测定。细粉的量应小于约20 重量％并且优选小于约10重量％。多孔性、络合程度、和可提取性可如 Aguilera等“Laboratory and Pilot Solvent Extraction of Extruded High-Oil Corn”，JAOCS，63(2)：239-243(1986)中所述来测定。可通过在Model 2 Crown 中试提取器(pilot extracter)中的测试来测定结构的完整性。可接受的结果是重 复循环泵不堵塞，并且对于工作的操作设备来说排水是可接受的，且粉中残 留的油小于约2.0重量％。优选的粉中残留油水平是小于约1.5重量％。含水 量在约10％到约14％，产生最佳的膨胀物质量。
调理可包括向玉米中加入物料流(饱和的和/或过热的)和/或水。调制温 度范围在约25℃到约95℃之间，而含水量可以提高到大约10％的额外含水 量。优选使用不需要调理的玉米材料。一种可以使用的调理器是Buhler均质 机(Model DPSD，Buhler Gmbh德国)。将HOF(3)或经调理的HOF(6) 运送到膨胀机(7)中和/或压丸机(8)中。使经膨胀的和/或经压丸的HOF (9)经过提取(10)以回收提取的油(11)和提取的粉(14)。相比将HOF 压丸来说，优选将HOF膨胀，因为丸通过不像膨胀物那样可提取。
有用的膨胀器(7)是配有30狭缝8mm模头(30 slot 8mm die head)的 Buhler Condex膨胀器DEFA-220(Buhler Gmbh，德国)以形成成型的膨胀的 HOF(9)。将成型的膨胀的HOF(9)通过膨胀机切割成所需的长度。将物 流喷射进膨胀器的料桶内以赋予玉米材料塑性，从而产生成型的膨胀的HOF (9)。可以使用其它膨胀器。本领域技术人员熟知为了给膨胀物提供所需的 塑性而调整膨胀器的操作条件。使用膨胀器或压丸机以可用溶剂提取的结构 提供HOF而不需要采用轧胚。
可以通过使用任何提取方法的一个或多个提取步骤从HOF(9)中提取 玉米油(11)。通常，基本上，或大约所有油在单个提取过程中提取。至少提 取约5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80， 85，90，或95％的油。有用的提取方法包括溶剂提取、连续溶剂提取、液压 挤压、压榨器挤压、水和/或酶提取。用于溶剂提取的有用的溶剂包括，例如， 碳氢化合物、链烷醇、含链烷醇的含水溶液、和超临界二氧化碳。这些溶剂 的实例包括，但不限于C2-C8碳氢化合物、C1-C4的链烷醇、包括甲醇、乙醇 和异丙醇。可以使用溶剂的混合物。己烷是一种优选的溶剂。例如，可使用 己烷基溶剂提取器从HOF(9)提取玉米油。溶剂提取器可以包括渗滤 (percolation)和浸渍(immersion)两种类型的提取器。在一个优选的实施方案中， 连续的溶剂提取过程允许HOF(9)保持和溶剂接触至少10分钟，或至少30 分钟、或至少45分钟。HOF和溶剂接触时间越少，提取过程越经济。用于 从油料种籽例如大豆和芸苔(canola)中中提取油的设备可用于制备本文所述 的提取的玉米油和提取的玉米粉。
从基于溶剂的提取器中去除的物质包括提取的玉米粉(14)和以油水混 合物(miscella)形式存在的提取的玉米油(11)。油水混合物是包含提取的油和 溶剂的混合物。所提取的玉米粉包含一些或所有溶于溶剂的物质被提取之后 保留的物质。提取的玉米粉(14)也包含一些溶剂。使用例如升膜蒸发(rising film evaporation)、或干燥，以及使用例如闪蒸槽(flash tank)和/或去溶剂器 (de-solventizer)/烤炉(toaster)(12，15)的装置来提高温度的方法从油水混合 物和提取的玉米粉中回收溶剂。例如，在大气压力下、在高压下、或在真空 下对提取的玉米粉或油水混合物施加热量以使溶剂蒸发。所蒸发的溶剂而后 在单独的回收系统中冷凝(condense)，并任选地脱水和回收到提取器中。可选 择地，在使用链烷醇或其溶液作为提取剂的情况下，从油水混合物中分离油 可以通过向所述油水混合物中加水而完成。所述添加导致油水混合物分成两 相。第一相是仅包含少量的链烷醇的油相，所述的链烷醇可通过蒸馏而去除。 另一相是链烷醇的含水溶液，如果需要，其可被重新浓缩。在包含乙醇生产 作业的工厂中，如果将乙醇用作油提取剂，重新浓缩可以和从发酵液中分离 乙醇进行组合。
去除了溶剂的油水混合物(13)通常被称为粗油(crude oil)，其可被贮存 和/或进行进一步加工。可以将粗油精炼以生产最终的油产品。精炼粗油以获 得最终的油的方法对本领域的那些普通技术人员来说是公知的。Hui(1996) 提供了油和油料种籽全面的论述(Bailey’s Instustrial Oil And Fat Products，5th Ed.，Vol.2，Wiley and Sons，Inc.，New York，1996)。Hui在第三章(第125-158 页)，其公开的内容在此并入本文作为参考，具体描述了玉米油组合物和加工 方法。使用本文所述的方法分离的粗油是高质量的，但需要时可以使用传统 油精炼方法进一步纯化。精炼可以包括将油漂白(bleaching)和/或除臭 (deodorizing)或将油与苛性溶液混合足够长的时间以形成混合物，并将该混合 物离心以分离油。
LOF，其包含胚乳组分，与黄色#2玉米谷粒相比，是淀粉含量更高的物 料流。此物料流可用于食品、化学品和工业品工业中的许多应用。由于其与 黄色#2玉米相比的高淀粉含量和较低的油和纤维含量，此物料流是许多发 酵过程，包括但不限于乙醇和丁醇生产的理想的给料来源。其它用途包括使 用它作为原料物质以生产羧酸、氨基酸、蛋白质，和塑料以及化妆品和食品 应用。
在下文中，本领域技术人员将理解，除非另外详明，当使用所述第二级 分级步骤时，可分别用组合的LOF(51)或第二级LOF物流(48)来全部或 部分地代替LOF(4)。
在一个实施方案中，将HOF(3)和其它含油的玉米材料组合以被提取 (例如玉米胚芽)并在提取之前形成可用溶剂提取的结构。在一个实施方案 中，将膨胀的HOF(9)作为用于提取的原料和已经处于可用溶剂提取的结 构中的其它含油玉米材料组合。
在一个实施方案中，使用LOF(4)作为发酵、玉米湿磨、宠物食品、动 物饲料、食品应用，和/或其它工艺的原料。在另一实施方案中，将LOF和经 提取的、去除溶剂的粉(16)组合，并用作发酵、玉米湿磨、宠物食品、动 物饲料、食品应用，和/或其它工艺的原料。在本发明的一个方面，经提取的、 去除溶剂的粉(16)可以用作发酵、玉米湿磨、宠物食品、动物饲料、食品 应用，和/或其它工艺的原料。
代表性的LOF(仅包括(4))样品的组分分析提供如下：
Run1 Run2 Ave DB CV
灰分％ 0.62 0.62 0.62 0.75 0.0％ 含水量％ 17.71 17.70 17.71 0.00 0.0％ 脂肪％ 1.34 1.42 1.38 1.68 4.1％ 蛋白质％ 6.31 6.27 6.29 7.64 0.4％ 酸性洗涤剂纤 维“ADF”％ 2.20 2.10 2.15 2.61 3.3％ 中性洗涤剂纤 维“NDF”％ 5.60 5.20 5.40 6.56 5.2％ 淀粉％ 68.42 68.79 68.61 83.36
DB＝干基
图3是图1所示的分级装置(2)的纵向剖视图。在一个实施方案中，通 过圆柱形进料管(204)将玉米材料(例如玉米粒)(202)运送进装置中，所 述进料管通过管道将玉米材料移动到具有转动螺杆(rotating screw)(206)的 水平管道中。所述转动螺杆具有绕其长度和螺旋斜轨(spiral flight)(208)旋 转的纵向杆(其横截面可见于图4的308)，从而将玉米材料运送进具有扁平 多边形的圆柱体粉碎机(212)中。空气(201)推动进入水平圆柱体粉碎机 中。通过飞行将玉米材料推进到管道中，并和形成圆柱体粉碎机(212)的边 的扁平多边形筛网摩擦。玉米材料和所述筛网的研磨作用使得HOF(3)得 以去除，所述HOF通过筛网，并在管道(conduit)(216)排出粉碎机，所述管 道中在粉碎机的出口上，该处有弹性地设置压板(未示出)，例如带有弹簧， 以覆盖粉碎机的出口，并部分控制施加到玉米材料上的压力，所述玉米材料 被推向粉碎机的狭缝(参见图4中的307)。LOF(4)停留在圆柱体粉碎机(212) 中，而后通过螺杆被传送到出口(214)。
图4显示了以筛网围边的圆柱体粉碎机(212)的横截面视图。多边形圆 柱体粉碎机(300)具有扁平的边(302)，其为筛网。旋转或转动滚筒(306) 围绕轴(304)旋转。夹钳(nip)(308)在筛网内旋转，并使玉米材料与筛网 摩擦以去除HOF(3)。
在一个实施方案中，形成圆筒的多边形边的筛网具有尺寸为宽1到3mm 长20到25mm的矩形孔或狭缝(307)(正对着圆形孔)。随着玉米材料被圆 柱形粉碎机内部的圆柱形旋转转子(306)推动，玉米材料从多边形边的圆柱 体粉碎机(212)的内部被推出。粉碎机从粉碎机的进口移动到出口不具有减 小的直径。具有狭缝(307)的圆柱体粉碎机(212)是固定的，而玉米材料 则被水平地沿着圆筒的长度方向推动，通过旋转的圆柱形转子的作用，由圆 柱的纵向轴向外到圆柱形开缝的或开槽的多边形边。优选使用带矩形狭缝和 圆柱形转子的具有六个扁平的多边形边的Buhler-L设备来完成分级。参见例 如WO 04/041434。
图5描述了本发明的一种替代的实施方案。在进入分级装置(2)之前将 玉米粒(1)运送到一个破碎设备(18)中。可通过使玉米粒通过两个带波纹 齿滚筒之间，所述滚筒彼此间隔设定的间隙相对旋转，和/或通过一个磨碎机， 所述磨碎机中旋转的带齿圆盘在与固定圆盘相距可调理的距离处旋转，来破 碎玉米粒。破碎玉米或高油种籽的方法在Waston，S.A.和P.E.Ramstad，ed. (1987，Corn：Chemistry and Technology，第11章，American Association of Cereal Chemist，Inc.，St.Paul，MN)中描述，其公开内容在此处被全文并入作 为参考。“破碎的”玉米是经过上述破碎过程的玉米。
优选的破碎设备是具有波纹状滚筒的Roskamp系列900破碎机滚筒 (Roskamp，Waterloo，IA)，所述滚筒在圆底部的V形设计中每英寸具有六 个齿。也可以用其它切割机(cut)，包括但不限于经改装的Dawson切割机， 或LePage切割机。滚筒的滚筒间隙可基于进入谷物的特性来调理。
玉米粒被破碎成至少两种尺寸的碎玉米块。优选地，有三种尺寸的碎玉 米块：大尺寸的碎玉米块(19)、中尺寸的碎玉米块(19A)和小尺寸的碎玉 米块(20)。优选地，小尺寸的碎玉米块包含小于约10重量％的碎玉米块。 小尺寸的碎玉米块尺寸小于约1080微米。优选地，中尺寸的碎玉米块(19A) 包含大约70重量％的破碎的玉米。优选地，中尺寸的碎玉米块主要包含胚乳 组份。此处所使用的“主要”指的是大约90％或更多。优选地，中尺寸的玉 米块尺寸为约2540微米到约4270微米。大尺寸的碎玉米块包含约20重量％ 的破碎的玉米。优选地，大尺寸的碎玉米块(19)包含大约30重量％到40 重量％的胚芽组分。优选地，大尺寸的碎玉米块的尺寸大约比US#4网筛更 大(4750微米)。
在一个实施方案中，将大尺寸的、中尺寸的和小尺寸的碎玉米块进料到 分级装置(2)中，并对其余部分进行上述联合图1、3和4的过程。
在上述的任何实施方案中，并如图5A和图5B所示，在破碎或分级步骤 之前任选地对玉米粒或碎玉米块进行调理。调理是指直接或间接加热玉米材 料和/或增加玉米材料的含水量。调理是一种在玉米材料中均匀分布增加的水 分和/或热量的手段。调理给玉米材料增加了约1％、2％或3％的额外含水量 的最大值。进行调理以增加胚芽组分和玉米材料的残余物之间的差示硬度。 优选的调理方法是间接加热玉米。
可接受任何本领域的已知的调理方法，包括但不限于喷射水或沸水蒸汽。 优选的调理方法是使用堆叠蒸煮器(stacked cooker)或旋转蒸发管状加热器 (rotary steamed tube heater)。可选择地，可以使用蒸汽夹套混合器。通常，在 适量水中将玉米调理任意长度的时间，例如至少约15秒、30秒、45秒、1 分钟、以约15秒的增加幅度直到约至少30分钟。假如应用调理，优选的调 理时间是约2分钟。
图6显示了本发明的一个可选择的实施方案。将玉米粒(1)运送进如上 文所述的破碎设备(18)中。在破碎后，通过例如筛分(24)，将大尺寸的碎 玉米块(19)和中尺寸的碎玉米块(19A)与小尺寸的碎玉米块(20)分离 开来。可用于本发明的一种筛网是具有4筛目磨碎级别(mesh mill grade)、 5.46mm孔径的Rotex筛网(Rotex公司，Cincinnati，OH，Model#201GP)。其 它分离方法包括但不限于，本领域的那些技术人员公知的尺寸分离或重力分 离方法的其它方法，例如，但不限于，抽吸和旋风分离(cyclonic separation)。
通过筛网(24)，保留了中尺寸和大尺寸的碎玉米块(25)。将保留的中 尺寸和大尺寸的碎玉米块在粉碎机(21)中磨碎或在轧胚机(29)中轧胚。 一种有用的磨碎机(27)是安装有一个1/4英寸筛网的Fitzmill粉碎器 (comminutor)(Fitzpatrick公司，Elmhurst，IL)。可以从French Oil Mill Machinery Company，Pique，OH；Roskamp Champion，Waterloo，IA；Buhler AG， 德国；Bauermeister，Inc.，Memphis TN；Consolidated Process Machinery Roskamp Company，在万维网上的 http://www.cpmroskamp.com和Crown Iron Works，Minneapolis，MN获得有用的商业规模的油料种籽轧胚机(29)。
对于高油玉米，优选地，大尺寸的碎玉米块(19)包含约11重量％到约 22重量％的油。对于高油玉米，优选中尺寸和小尺寸的碎玉米块(19A，20) 包含约4.5重量％到约8重量％的油。
在粉碎机中被磨碎之后，将磨碎的破碎的玉米(28)加入进料到膨胀机 (7)或压丸机(8)的物料流中。在经轧胚之后，将轧胚的破碎的玉米(30) 加入从膨胀机(7)中或压丸机(8)中出来的物料流中。
任选地，可以抽吸(31)经筛分的小尺寸的碎玉米块(27)以除去细粉 (麸皮)(32)。在一个实施方案中，将麸皮加入到提取器的进料中。在一个 实施方案中，将麸皮与其它玉米组分分离开来单独提取。在一个实施方案中， 将麸皮用作提取一种或多种麸皮的组分例如植物甾醇的原料。在一个实施方 案中，将麸皮用作发酵原料。在又一实施方案中，将麸皮用于牛饲料。在可 选择的实施方案中，直到分级步骤之后才进行麸皮的抽吸。在此实施方案中， 抽吸HOF(3)以除去麸皮。
在任意一种抽吸实施方案中，产生单独的麸皮(纤维)物流。和黄色#2 玉米相比，此物流含有高水平的果皮碳水化合物。与纤维或果皮关联的糖通 常是戊糖，其为5碳糖，例如阿拉伯糖和木糖。这些碳水化合物在食品、工 业化学品和燃料市场上有许多用途。因为此物流含有高浓度的这些关键糖类， 因此此物流可以被用作原料，以分离所感兴趣的碳水化合物糖。另外，可将 此物流直接进料到乙醇发酵过程，以利用糖类产生乙醇。麸皮(纤维)物流 也包含有价值的组分例如植物甾醇。
不含麸皮的HOF是不含(或含少量)纤维物流的高油级分。与黄色#2 玉米谷粒相比，所述物流包含提高的油和蛋白质含量，而且是潜在的工业应 用原料，并具有独特的食品用途。由于其高蛋白水平，此物流是一种良好的 原料来源用于水、含水溶液、盐、pH、膜、和/或乙醇蛋白提取。这可产生用 于食品和工业化学工业的蛋白浓缩物。此外，此物流还可以通过用溶剂提取 和/或对于蛋白、氨基酸、油或新化合物例如neutraceuticals和类胡萝卜素使 用水和超声波来进一步处理。依照代表性的实施方案，乙醇和乙醇溶液是合 适的提取剂。根据优选的实施方案，乙醇是通过发酵种粒部分产生的。提取 的组分可以从在提取，例如通过溶剂蒸馏中形成的提取物中分离。所述的蒸 馏和工厂的乙醇生产部分中的蒸馏组合。带有麸皮的HOF可以用作动物饲料 来源或作为食品添加剂。
将筛分的小尺寸的碎玉米块(26)和/或筛分并抽吸的小尺寸的碎玉米块 (33)供料到分级装置(2)中，所述分级装置将它们分离成破碎的高油级分 (higher oil cracked fraction)(35)和破碎的低油级分(34)。在一个实施方案 中，将破碎的低油级分用作发酵、玉米湿磨、宠物食品、动物饲料、食品应 用和/或其它工艺的原料。在一个实施方案中，将破碎的低油级分和提取的玉 米粉(16)组合。该组合可用作发酵、玉米湿磨、宠物食品、动物饲料、食 品应用和/或其它工艺的原料。
任选地调理(5)破碎的高油级分(35)然后传送到膨胀器(7)或压丸机(8) 中。然后单独地从膨胀的破碎的高油级分(39)中，或连同轧胚的破碎的玉 米(30)和/或磨碎的破碎的玉米(28)中提取(10)油。
在提取膨胀的HOF(9)、膨胀的破碎的HOF(39)、轧胚的破碎的玉米 (30)、和磨碎的破碎的玉米(28)之后保留的是提取的玉米粉，其为一种蛋 白质高于黄色#2玉米的物流。因为此物流包含非常少的油，因而可以用于 通过乙醇和/或水提取过程生产蛋白浓缩物以及蛋白分离物。此物流的另外的 用途包括从与此物流相关的蛋白生产用于氨基酸或新化合物分离的塑料前体 以及本文所述的其它用途。
代表性的从高油玉米中提取的HOF样品的组分分析提供如下：
Run1 Run2 Ave CV
灰分％ 2.66 2.68 2.67 0.5％ 含水量％ 8.71 8.66 8.69 0.4％ 脂肪％ 2.18 2.23 2.21 1.6％ 蛋白质％ 11.35 11.29 11.32 0.4％ ADF％ 4.30 4.50 4.40 3.2％ NDF％ 14.60 14.90 14.75 1.4％
在一个实施方案中，HOF(3)、膨胀的HOF(9)、破碎的高油级分(35)、 膨胀/压丸的破碎的高油级分(39)中的一种或多种，本身(as such)，或在提 取之后，用作发酵原料。
美国专利No.6,313,328描述了每天足以从至少约1吨玉米中提取玉米油 的商业规模的方法和设备。在一些实施方案中，商业规模操作的生产量范围 是约每天100吨玉米到约每天3000吨玉米，或生产量范围为每天约700吨玉 米到每天约1700吨玉米。每天处理大于约3000吨玉米的商业规模的操作也 是足够的。与之对比，本发明的方法允许加工多至每天10,000吨。
本发明提取的玉米油和/或提取的玉米粉和/或LOF可以和多种其它成分 组合。包含在产品中的具体成分将根据所述产品的最终用途来决定。代表性 的产品包括动物饲料、用于化学修饰的原材料、生物可降解塑料、混合食物 产品、食用油、烹调油、润滑剂、生物柴油、小吃食品、化妆品和发酵过程 原料。本文描述的掺入粉的产品也包括完整的或部分完整的猪、禽类和牛饲 料，宠物食品和人类食品例如挤压的小吃食品、面包、如食品粘合剂、水产 饲料、可发酵混合物、食物补充剂、运动饮料、营养食品棒、复合维生素补 充剂、限定饮食的饮料(diet drink)，和谷物食品。
当制备根据本发明的油基产品时，所述产品可包含常规的玉米油、大豆 油、低芥酸菜籽油(canola oil)、橄榄油、棕榈油、葵花籽油、红花籽油、抗氧 化剂、调味剂(flavoring)、氢化油、部分氢化油，和/或动物脂肪。通过将本文 的玉米油和一种或多种其它油混合，制得混合油产品。基于玉米油的产品也 可以包括如下物质：例如食品添加剂，盐，脂肪，食品色素，β-胡萝卜素， 胭脂树红(胭脂树橙)提取物(annatto extract)，姜黄(curcumin)或姜黄(tumeric)， β-apo-8’-胡萝卜素醛及其甲基和乙基酯，天然或合成的调味剂，抗氧化剂， 没食子酸丙酯(propyl gallate)，丁羟甲苯(butylated hydroxytoluene)，丁羟基茴 香醚(butylated hydroxyanisole)，天然或合成的生育酚，抗坏血酸棕榈酸酯， 硫代二丙酸二月桂酯(dilauryl thiodiproprionate)，抗氧化剂增效剂(antioxidant synergist)，柠檬酸，柠檬酸钠，柠檬酸异丙酯，磷酸，柠檬酸单酸甘油酯 (monoglyceride citrate)，消泡剂，二甲基聚硅氧烷，结晶抑制剂，羟硬脂精 (oxystearin)，氨基酸，维生素，矿物质，碳水化合物，糖，草药，香料(spices)， 酸度调节剂，固化剂，酶制剂，面粉处理剂，粘度控制剂，酶，脂质，和/或 植物或动物蛋白。另外，这些可食用产品可以用含有可利用的蛋白的蛋白补 充物来增强或富集(enrich)。一种代表性的食物产品例如早餐谷物可以包含如 下成分：例如本发明的粉、小麦和燕麦面粉、糖、盐、淀粉糖浆(corn syrup)、 磨碎的玉米、干燥的水果、维生素C、B族维生素、叶酸、发面苏打(baking soda) 和调味剂。其它可包含本文制备的油的其它代表性油基产品包括食品油(food oil)、烹调油(cooking oil)、食用油(edible oil)和混合油(blended oil)。
可将按照本文所述方法制备的粗油充分地部分或完全氢化。部分或完全 氢化油的合适方法在D.R.Erickson，Practical Handbook of Soybean Processing Utilization(1995，AOAS Press)中描述，其全部公开内容并入本文作为参考。
提取出的玉米油可以用作化学修饰的原料、可生物降解塑料的组分、混 合食品产品的组分、食用油或烹调油的组分、润滑剂或其组分、生物柴油或 其组分、小吃食品的组分、发酵过程原料，或化妆品的组分。当用提取的油 制备混合油时，可在提取过程之前、之中或之后进行混合。
可用本发明的提取的玉米油来生产生物柴油。生物柴油是用于多种酯基 的(ester-based)氧化燃料(oxygenated fuel)的通称。目前制造的生物柴油是通过 将精炼植物油甲基化产生的脂肪酸甲基酯的混合物。与粗油或废煎炸油(spent fryer oil)相比，精炼的油是优选的，主要是由于甘油副产品的质量。前述的生 物柴油产品和相关的植物油润滑剂的主要缺点是较低的温度特性和对氧化及 聚合的反应性。优选的生物柴油产品包括低的浊点(cloud point)、减小的硬脂 酸和多不饱和脂肪酸含量，和高的油酸含量。倾点(pour point)和低温特性相 关，并受油中的饱和脂肪酸含量影响。多不饱和脂肪酸对于氧化和聚合反应 更敏感。
与大豆相比，通过本发明的方法生产的提取的玉米油(“ECO”)显示出 提高的浊点性能，同时显示类似的化学稳定性。
通过本发明生产的提取的玉米油可被进一步加工以形成润滑剂，例如通 过最近在工业上所使用的公开的方法(参见例如美国专利No.6,174,501)。
本发明的一个方面提供了含有提取的玉米粉和/或本发明生产的LOF的 营养动物饲料。动物饲料可以包含其它营养产品，例如维生素、矿物质、从 高油种籽得到的粉、肉和骨粉、盐、氨基酸、羽毛粉、脂肪、油籽粉、谷物(玉 米)(corn)、高粱、小麦副产品、磨碎小麦的副产品(wheat-milled by-product)、 大麦、木薯、玉米麸质粉(corn gluten meal)、玉米麸质饲料、面包房副产品、 全脂肪稻麸皮、稻壳，和许多其它用于本领域的饲料补充物。可将动物饲料 组合物加工用于特定用途例如用于禽类饲料、产卵禽类饲料、猪饲料、牛饲 料、马饲料、水产饲料、宠物食品，并可被进一步加工成动物生长阶段饲料。 动物饲料的具体实施方案包括生长雏鸡饲料、猪的精饲料，和产卵禽类精饲 料。可用提取的玉米粉制备饲料产品，所述提取的玉米粉与用普通玉米制备 的类似产品相比，具有更高的蛋白质相对百分比和更低的油相对百分比。
本发明的另一方面提供了基于玉米油的产品，其包含通过提取高油玉米 的至少某些胚乳组分和某些胚芽组分而获得的玉米油。所述基于玉米油的产 品可包括其它组分例如醋、香料、维生素、盐、氢(为了形成氢化的产品)和水。 与用以常规方法从普通玉米中提取的玉米油制备的类似产品相比，本发明的 产品中所使用的玉米油通常包含较高比例的β-胡萝卜素、叶黄素，或生育三 烯酚。这种来自本发明的方法的玉米油，通常是通过使胚乳组分和胚芽组分 都进行提取而生产的。因而，将由胚乳组分提供的可用溶剂提取的营养物提 取入已从胚乳和胚芽组分中提取的玉米油中。可由这种油制备的产品包括， 但不限于，沙拉调料(salad dressing)、烹饪油、人造黄油(margarine)、喷涂的 (spray-coated)食品或饲料产品、面包、饼干、小吃食品、润滑剂和燃料。
本发明的另一方面提供了在动物饲料配料(ration)中使用提取的玉米粉和 /或低油级分的方法，其包括如下步骤：1)提供通过本发明制备的提取的玉 米粉和/或低油级分；和2)将提取的玉米粉和/或低油级分包括到动物饲料配 料中。本领域技术人员将会理解，产品中提取的玉米粉和LOF的优选比例大 约是每种在玉米粒中的量，油更少。
本发明的另一方面提供了在食品产品中使用提取的玉米油的方法，其包 括如下步骤：1)提供通过本发明的方法获得的提取的玉米油；和2)将提取 的玉米油包括到食品产品中。
本发明的另一方面提供了使用提取的玉米油作为油精炼过程的原料的方 法。此方法包括如下步骤：1)提供通过本发明的方法获得的提取的粗玉米油； 和2)将提取的粗玉米油包括到油精炼过程的原料物流中。
本发明的另一方面提供了使用由本发明的方法提取的玉米油作为化妆品 应用的成分的方法。此方法包括如下步骤：1)提供通过本发明的方法获得的 提取的粗玉米油；和2)将提取的粗玉米油包括到化妆品产品中。这些类型 的化妆品包括但不限于口红和眼线。本发明的另一方面提供了提取的玉米粉 和/或低油级分在动物饲料或人类食品中的用途，其中提取的玉米粉是通过本 发明的方法获得的。而本发明的又一方面提供了玉米油在动物饲料或人类食 品中的用途，其中所述玉米油是通过本发明的方法获得的。
可通过评价一种或多种质量参数例如油产量、含磷量、游离脂肪酸百分 比、中性淀粉百分比、蛋白质含量、含水量等来确定玉米油或玉米粉的质量。 为评价油或粉的质量，可使用任何方法来计算一个或多个所述的质量参数。
可提供所述低油级分(4)和提取的玉米粉(16)作为松散产品或压丸产品， 任选地和其它组分组合。例如，压丸的产品可包括经压丸并充分涂覆玉米蛋 白(zein protein)的提取的玉米粉(其自身或和其它组分组合)。玉米粉可以包含 在混合粉产品中，可以以松散或压丸的形式提供。将由本文所述的过程生产 的粉用于制造饲料产品。混合粉可以以大致的量包括下述成分；0.5-12％脂肪、 5-45％水分、5-60％蛋白质、2-4％粗纤维，和40-80％碳水化合物。
与主要包含普通玉米谷物的饲料产品相比，主要包含通过提取生产的玉 米粉的饲料产品需要更少的来自其它来源的蛋白质例如大豆蛋白的补充。所 述粉，依靠由此加工方法所得的组合物，提供了饲料制造者的适应性，以生 产不能用其它方式制备的饲料。通过包含本发明的提取的玉米粉作为所述配 方的组分，可产生具有独特的物理性质的动物饲料配方，所述物理性质例如 本体密度(bulk density)、组织结构(texture)、可压丸性，和持水性(moistrue holding capacity)和/或独特的营养特性。使用如本文所述的方法分离的提取的 玉米粉，其本身来说，是低脂肪的玉米粉。可选择地，其可以和通过本发明 生产的低油级分，和/或其它玉米粉或营养组分组合，以制备饲料配方和食品 产品。也可以将提取的玉米粉和/或低油级分与从农作物例如大豆、低芥酸菜 籽油菜(canola)、向日葵、油籽油菜、棉花和其它农作物中制得的粉组合。提 取的玉米粉和/或低油级分也可以由遗传修饰的玉米制备和/或与由转基因的 油籽谷物制备的粉组合，以形成强化粉或强化产品。
用提取的玉米粉和/或低油级分制备的饲料配方通常都符合在CODEX ALIMENTARIOUS中列出的或由National Research Council(国家研究委员会) 提出的膳食和质量标准。本发明的玉米粉通常以下表2中所示的大致量包含 如下组分。
表2
组分 样品A量(％) 样品B量(％) 样品C量(％) 水份 5-45 5-25 5-45 淀粉 40-70 40-80 40-70 蛋白质 8-20 7-20 8-20 脂肪(油) 0.75-6 0.75-6.0 0.75-12
粗纤维 2-4 2-4 灰分 1.5-3 0.5-2.0 果糖 0.15-0.3 葡萄糖 0.3-0.5 蔗糖 1.5-2.5 赖氨酸 0.15-2.0 色氨酸 0.03-2.0
上述的玉米粉也可以进一步包含未详细说明含量的组分，所述组分的量 未予指明。在一个实施方案中，提取的玉米粉以大致的量包含如下组分：约 0.5-12重量％脂肪、5-45重量％水分、7-20重量％蛋白质、4-11重量％粗纤维、 40-80重量％碳水化合物。
低油级分通常以这样大致的量包含这些组分：水分5-25％、油1-3.5％、 蛋白质9-12％、淀粉40-80％、纤维2-6％、以及灰分0.5-2％。低油级分还可 以进一步包含其它组分。
不同动物需要不同水平营养物，这取决于其种类、年龄和品种(breed)。 通过将高油玉米进行不同程度的提取，即，通过将其进行更高程度的提取从 玉米中去除更多的油，来制备包含不同的营养物水平的饲料配方。因此，通 过控制高油玉米被提取的程度，可制备包含本发明的提取的玉米粉的饲料配 方以包含不同量的脂肪、蛋白质和碳水化合物。表3具体给出了所述的量， 其中显示的组分存在于包含提取的玉米粉的动物饲料配方中，具体的包含范 围作为典型的配方表示，其中，提取的玉米粉是主要成分，而通常的含量范 围作为配方表示，其中可包括一种或多种其它成分，例如，基于碳水化合物 的能量来源例如高粱、小麦、和/或其它谷粒或它们的副产品，或非谷粒成分。
表3
组分 一般包含范围 代表性的包含范围 本文所述的玉米粉 2-95％ 50-90％ 油籽粉1 3-35％ 10-30％ 肉和骨粉 0-12％ 0-7％ 羽毛粉 0-6％ 0-4％ 脂肪 0-10％ 1-6％ 盐 0.1-0.5％ 0.1-0.5％
赖氨酸 0-0.4％ 0-0.4％ 甲硫氨酸 0-0.3％ 0-0.3％ 营养预混物 0.01％-1.0％ 0.01％-1.0％
1油籽粉可以包括(consist of)，但不限于，大豆、葵花、低芥酸菜籽油菜、棉籽，和其它基于植物 的粉，它们自身可以或不可进行油提取处理。
肉和骨粉从供应商例如Darling International，Inc.(Irving TX)获得。油籽 粉从供应商例如Cargill Oilseeds(Cedar Rapids IA)获得。羽毛粉可以从供应 商例如Agri Trading Corp.，(Hetchinson，MN)获得。氨基酸可以从供应商例 如DuCoa(Highland，IL)获得。
通过将各种材料例如谷物、种子粉、维生素，和/或纯化的氨基酸混合在 一起以形成符合蛋白质、能量、脂肪、维生素、矿物质和其它营养物的膳食 需要的组合物，来制备饲料配方。混合过程可以包括将组分研磨和混合以产 生相对均质的营养物混合物。饲料原料和复合饲料的物理性质影响产品的营 养质量、可储存性，和总体价值。制造饲料配方的合适的方法在Feed Manufacturing Technology IV(1994，American Feed Industry Association(美国 饲料工业协会))中公开，并在此处被全文引入。
如本文所讨论的，可以通过改变加工条件而在提取的粉中实现特定的油 水平。本文提取的粉的蛋白质、氨基酸和油水平不能在蒸汽轧胚的普通玉米 中达到，且蒸汽轧胚的高油玉米可具有过多的油，这可能对反刍动物的健康 有负面影响。
使用本类型的提取的玉米粉可以开发许多类型的动物饲料配方。使用提 取的玉米粉得到的动物饲料配方的种类在美国专利No.6,648,930，第15栏中 描述；此处被引入作为参考。使用这种类型的提取的玉米粉也可以研发出人 类食品。
可将本发明的组合的LOF和提取的玉米粉用作水产饲料产品的成分。
与玉米干磨的玉米产品相比，本发明的组合的LOF和提取的玉米粉的一 个优点就是提高了蛋白质含量和质量，因为来自种粒的油已被基本去除，得 到其中蛋白质已浓缩的粉产品。这种产品可用于禽类饲料。因为粉获自种粒 的所有部分，包括胚芽(embryo)，所以该蛋白质的质量和数量通常比提取的 玉米粗渣中存在的蛋白质的质量和数量都更高。
通过本发明的方法生产的组合的提取的玉米粉和低油级分也可以用于基 于发酵生产化合物，例如丁醇、乙醇、乳酸、柠檬酸和维生素。可以将溶剂 提取的玉米粉和/或低油级分水解以提供可溶性糖。所述粉/低油级分充当细 菌、真菌或酵母培养物的碳源和氮源。通过培养微生物可以生产生物素和其 它维生素。生物体可以包括可变假单胞菌(Pseudomonas mutabilis)(ATCC 31014)、Corynebacterium primorioxydans(ATCC 31015)、节杆菌属(Arthrobacter) 菌种、赤霉属(Gibberella)菌种、青霉属(Penicillium)菌种，或其组合。
在这些和其它微生物的培养中使用的营养物包括，例如，淀粉、葡萄糖、 醇类、酮类、和作为氮源的蛋白胨、玉米浆(corn steep liquor)、大豆粉、氯化 铵、硫酸铵、硝酸铵、提取的玉米粉或尿素。在微生物培养的培养基中还可 以包含各种盐和痕量元素。培养基的pH是大约4到大约9，优选约6到约8， 对于细菌菌种更优选大约7。对于霉菌或酵母，pH为大约5到大约7。在培 养期间，将温度保持在10℃到100℃，优选20℃到80℃，更优选约20℃到 40℃，并且最优选大约25℃。
生物素生产在美国专利No.3,859,167中描述，在此处被引入作为参考。 将顺-四氢-2-氧-4-n-戊基-噻吩并[3，4-d]咪唑啉(cis-tetrahydro-2-oxo-4-n-pentyl- thieno[3，4-d]imidazoline)加入含有溶剂提取的玉米粉和其它适合的确定成分 连同能够形成生物素的微生物菌种的培养基中。通常，将微生物培养1到10 天，优选1到8天，更优选2到7天，之后将生物素分离并纯化。在一个实 施方案中，为了纯化生物素，从培养基中去除细胞，将滤液在活性炭上吸收， 并用离子交换柱纯化。也使用可选的纯化方法例如通过将包含生物素的溶液 的pH调节到其等电点附近而结晶。
本发明生产的提取的玉米粉和/或低油级分，或其组合，也可以被进一步 加工以生产可生物降解的材料。例如，可将本发明的粉或低油级分掺入作为 热塑剂(thermoplasticising agent)。可将本发明的粉或低油级分包含在美国专利 No.5,320,669描述的方法中，所述美国专利在此处被引入作为参考。使用溶 剂提取的玉米粉，或由本文描述的方法获得的低油级分来制备热塑性材料。 在一个实施方案中，将使用本发明的粉或低油级分制备的生物可降解的热塑 性组合物用有机溶剂，和任选的交联剂处理以将提取的玉米谷物中的淀粉和 蛋白质连接在一起。此处所指的交联剂可为任何能够连接淀粉和蛋白质的化 合物，例如醛、酸酐，或环氧化物(epoxide)。使用本发明的粉和/或低油级分 如此形成的组合物可以用来制备可生物降解的、耐水的且/或具有高水平的物 理强度的挤压或成型的(molded)物品。纸类产品也可以含有通过本发明生产的 提取的玉米粉、通过本发明生产的低油级分，或其组合。
通过将提取的玉米粉与提取的或非提取的其它油籽粉组合以形成混合粉 来制备含有提取的玉米粉和一种或多种其它油籽粉的混合产品。在所述过程 中任何时刻，可以向混合粉中加入额外的组分以形成混合产品。
提取的玉米粉也可以用于食品例如小吃食品、炸马铃薯条(chips)、食品 粘合剂、食品补充物、营养食品棒、复合维生素补充物、混合食物产品、面 包、发酵原料、早餐谷物、增稠的食物产品例如罐装水果馅、膨胀或挤出的 食品和粥。
当用于可供人类或动物食用的产品中时，提取的玉米粉和/或低油级分可 以与其它组分组合，所述其它组分诸如其它粉、其它油籽粉、谷物、其它谷 物(玉米)、高粱、小麦、小麦磨粉副产品、大麦、木薯、玉米麸质粉、玉米麸 质饲料、面包房副产品、全脂肪稻麸皮和稻壳。
提取的玉米粉和/或低油级分也可以用作原料用于生产玉米蛋白分离物、 用于发酵、用于进一步化学加工，此外，可将酶，例如淀粉酶和蛋白酶，加 入到粉中以帮助促进淀粉和蛋白质的分解。
提取的玉米粉任选地经过分离淀粉和蛋白质组分的常规方法。所述方法 包括，例如干磨、湿磨、高压泵吸(pumping)，或冷冻过程。这些和其它适宜 的方法在Waston，S.A.& P.E.Ramstad，ed.(1987，Corn：Chemistry and Technology，第11、12章，American Association of Cereal Chemist，Inc.，St.Paul， MN)公开，其公开内容在此引入作为参考。由于在前从玉米粉中去除了油， 与未提取玉米油的情况相比，提取的玉米粉中的淀粉和蛋白质组分更容易与 其它组分分离。
对于提取的粉和低油级分来说，几个重要的质量参数包括脂肪、淀粉、 蛋白质和水分含量。评价油籽粉的质量参数的方法在AOAS的方法中公开， 起相关的公开内容被引入本文作为参考。这些方法也可以施用于如本文所述 制备的提取的玉米粉和低油级分。
从一种单独的玉米类型(例如12重量％油和9重量％蛋白质)开始，可 以制备一种以上的玉米粉类型来满足特定的营养需求。这种适应性的显著程 度与饲料产品中的营养密度和动物的饮食需求相关。使用这种类型的高油玉 米和提取方法的一个显著的优势在于，可依赖于油提取的程度来制备提取的 玉米粉以具有特定的油水平。一旦油被去除，残留的玉米粉具有的蛋白质、 氨基酸和通过此方法未去除的其它营养物的营养密度要大于或不同于普通的 玉米谷物，并且大于开始的玉米，例如12重量％油和9重量％蛋白质的玉米。
通过将所述粉标准化到一个常规的含水量，比较了使用不同方法得到的 或在不同时间内分离的玉米粉。使用AOCS方法Ba 2b-82来测定油籽蛋白浓 缩物(例如玉米粉或完整玉米)的水分含量。使用AOCS方法Ba 6-84来测定玉 米粉的粗纤维含量。AOCS方法Ba 6-84对于谷粒、粉(meal)、面粉(flour)、 饲料和从中可提取脂肪保留可用的残余物的所有纤维轴承材料(fiber bearing material)。使用AOCS方法Ba 4e-93测定玉米粉的粗蛋白含量。使用AOCS 方法Ba 4e-93测定玉米粉的淀粉含量。使用Standard Analytical Methods of the Member Companies of the Corn Refiners Association Incorporated，第2版，1986 年4月15日，方法A-20(“Corn Refiner的方法A-20”)测定玉米粉的淀粉含量。
可将如本文所述制备的提取的玉米粉有益地制成包含特定的油水平，尤 其是油比蛋白质，油比碳水化合物，或油比蛋白质比碳水化合物的特定比例。 例如，含有8重量％蛋白质和4重量％油的普通玉米具有2.0的蛋白质∶油比 例，含有9重量％蛋白质和12重量％油的高油玉米具有0.75的蛋白质∶油比 例。通过提取生产的具有10.5重量％蛋白质和1.5重量％油的粉具有7.0的 蛋白质∶油比例。此较高的比例使这种粉的类型和由其制备的产品理想地用于 特定的应用，一个实例是猪精饲料配方(swine-finishing ration)。
可以理解，本文提供的分析方法是计算本文中描述的油和粉的各种质量 参数的有用的方法的说明性的实例。其它合适的方法是公知的，而且可用于 计算本文公开的并要求保护的质量参数。
包括下列实施例，用于示例说明本发明的具体实施方案。本领域技术人 员应该理解的是，实施例中公开的技术所遵循的是发明人发现的为充分实现 本发明的代表技术，从而可以被考虑以构成其实施的示范性模式。然而，根 据本发明公开内容，本领域的那些技术人员将会理解在不背离本发明的精神 和范围的情况下，可以在公开的具体实施方案中作出许多变化并仍然获得同 样或类似的结果。
实施例1
美国专利No.6,313,328和6,388,110描述了商业规模的方法用于加工具有 至少约8重量％的总油含量的整粒玉米谷粒，该方法包括将玉米谷粒轧胚并 从轧胚的玉米谷粒提取玉米油的步骤。美国专利No.6,610,867描述了一种提 取玉米油以形成玉米粉的方法。此方法通常包括将具有约3重量％到约30重 量％的总含油量的整粒玉米破碎，并从破碎的玉米谷粒提取玉米油的步骤(在 此方法中未使用轧胚)。将整粒(无论什么形式)的所有组分包括低油的那些 组分进行提取步骤。与之对比，在本方法中，分级产生高油级分和低油级分。 低油级分绕过提取过程，可以直接转到饲料或其它用途。只有高油级分被制 备用于提取并被提取。此方法以最小的投资使工厂生产量加倍。
实施例2
将来自贮存的高油玉米谷粒1(LH310(近交(inbred)，Holdens Foundation Seeds)×HOI001，参见美国专利公开No.2003/018269和2003/0172416，并 入本文作为参考)和高油玉米谷粒2(Top Cross Blend种子玉米，购于2003 年春，谷物收获于2003年秋季，Indiana)计量进入蒸汽夹套搅拌混合器中， 停留时间为约7分钟。使玉米在90进行热调理(heat temper)。然后将调理的 玉米运送到Buhler-L设备(Buhler GmbH，德国)，其中外壳和较软的组织摩 擦以变成低油级分(“LOF”)并与高油级分(“HOF”)分离。谷粒、HOF和 LOF的分析结果显示于表4。
表4
水分 油 分离(split)(重量％) 谷粒1 12％ 8.6％ HOF1 14.5％ 52％ LOF1 2.3％ 48％ 谷粒2 16％ 6.7％ HOF2 13.5％ 43％ LOF2 1.7％ 57％
这些结果显示在超过一半的玉米材料中油水平减少到小于LOF的2.5重 量％，从而允许此级分绕过昂贵的提取步骤。
实施例3
将来自实施例2的高油玉米谷粒1如实施例1进行调理，然后进料稻 Roskamp系列900破碎粉碎机滚筒(Roskamp，Waterloo，IA)。所述滚筒在 圆底V形设计中每英寸具有六个齿。上滚筒的间隙设置为2.5mm，下滚筒的 间隙设置为2.5mm。然后将破碎的调理玉米材料抽吸以去除皮麸。随后将破 碎的调理的去除麸皮的玉米材料运送到实施例1中描述的Buhler-L设备用于 分级。谷粒、麸皮、HOF和LOF的分析结果显示在表5中。
表5
水分 油 分离(重量％) 谷粒 12％ 8.6％ 麸皮 8.9％ 13％ HOF 20.5％ 34％ LOF 3.5％ 53％
实施例4
将来自实施例2的高油玉米不经过调理进料到实施例3中描述的具有设 置的Roskamp破碎滚磨机中。从滚磨机中，将破碎的玉米材料运送到实施例 2中描述的Buhler-L设备用于分级。与实施例3相比，这得到较低的生产能 力(throughput capacity)和HOF中较低的油水平。
实施例5
将来自实施例1的高油玉米谷粒1直接进料到实施例3中描述的Roskamp 破碎滚磨机中，但所述滚磨机中上滚筒间隙设置为3mm而下滚筒间距设置为 2.5mm。得到的颗粒尺寸分布为20％大于4目(大尺寸的块)(19)、75％介 于4目和12目之间(中尺寸的块)(19A)，及5％小于12目(小尺寸的块) (20)。然后将碎玉米块在Rotex筛分机(Rotex，Inc.，Cincinnati，OH，Model #201GP)上，用具有5.46mm孔径的4目磨碎级别筛网筛分。收集保留在筛 子顶部的块。将通过Rotex筛分机的材料运送到实施例1中描述的Buhler-L 设备用于分级。谷粒、未通过Rotex筛分机的破碎材料、HOF和LOF的分析 结果显示于表6。大尺寸的颗粒未经分级，从而降低了成本。
表6
水分 油 分离(重量％)
谷粒 11％ 9.6％ Rotex保留的 16.9％ 20％ HOF 17.16％ 31％ LOF 2.5％ 49％
实施例6
通过5将来自实施例2的HOF收集到一个缓冲仓(surge bin)中，并通过 Buhler进料器DPSA(Buhler Group，address)计量进入到Buhler均质机(Buhler GmbH，德国)，所述均质机将蒸汽或水加到HOF中以调理HOF。然后将调 理的HOF进料到装有30狭缝8mm模头的Buhler Condex膨胀机DFEA-220 (Buhler GmbH，德国)中以形成成型的膨胀的HOF。将成型的膨胀的切割长度 的HOF冷却并随后在己烷提取系统中进行溶剂提取，例如在美国专利No. 6,388,110和6,313,328中所描述的，该专利引入本文作为参考。调理器的操 作参数、蒸汽喷射速度、膨胀器模具压力，和膨胀器管(expander barrel)压力 如下：
调理器排放温度 25℃
向膨胀器管喷射蒸汽 膨胀器进料速率的4％
膨胀机模具压力 36bar
膨胀器管温度 143℃
在实验室提取实验中来自HOF的油的93％是可以提取的。对于本领域 普通技术人员来说，通过在提取器的提取台(bed)下进行肉眼观测，渗漏和排 放也是可以接受的。排放出的液体不搅拌(puddle)，且排除物的强度很高。
实施例7
将未通过实施例4中描述的Rotex筛网的碎玉米块材料在安装有一个1/4 英寸筛的Fitzmill粉碎器(Fitzpatrick Company，Elmhurst，IL)中碾磨。将 磨碎的材料与来自Buhler-L的HOF材料混合。然后将此组合的碾磨的破碎的 玉米和HOF进料到实施例5中所述的Buhler Condex膨胀机中。形成提取性 可接受的膨胀物。如Aguilara等“Laboratory and Pilot Solvent Extraction of Extruded High-Oil Corn”，JAOCS，63(2)：239-243(1986)中所述来测量提取性。 残留油的可接受的水平是小于起初油(original oil)的约15％。
实施例8
将未通过实施例4中描述的Rotex筛网的大尺寸的碎玉米块材料加热到 70℃。然后将加热的破碎的玉米材料在Roskamp(Waterloo，IA)型号2862 的轧胚磨碎机中压成一个4mm厚的薄片。然后将该薄片加入实施例5的冷却 的成型的膨胀的HOF中。
实施例9
将经膨胀的高油级分(9)进行超临界二氧化碳萃取过程以从此物流中去 除油。可以通过乙醇发酵过程而局部地产生CO2，所述乙醇发酵过程中，供 给发酵罐的原料是一种或多种低油级分(LOF(4)，(破碎的低油级分(34))。 在乙醇发酵过程中，对于每一摩尔产生的乙醇，相应产生一摩尔的CO2。通 常地，将CO2排出到空气中并且不进行回收。在这个实施例中，从LOF(4) 和/或破碎的低油级分(34)的乙醇发酵产生的CO2被捕获并使用碳过滤器 (carbon filter)来清洁以去除有机杂质。然后将CO2压缩并贮存。然后可在超临 界条件下使用CO2以从膨胀的HOF(9)中提取油。然后可将过量的CO2在 已将油从CO2/油混合物中分离之后，排出到空气中或再次压缩并贮存。使用 此系统，用于提取油的CO2在一个工厂位置生产，从而减少了运输费用。
实施例10
带有固体的干燥的蒸馏器的谷粒(“DDGS”)是在干燥研磨乙醇发酵过 程中生产的常见的副产品。DDGS趋于具有高纤维和蛋白，并且是反刍动物 饲料工业中良好的饲料来源。DDGS的非-消化性磷较高，主要由于肌醇六磷 酸盐(phytate)的存在。由于来自动物生产设备的废磷一直是动物饲料工业面临 的主要问题，正在研究各种减少加载到环境的磷的方法。相对于其来源的起 始玉米材料，由于DDGS因通常的干燥研磨乙醇过程而含有约3倍的磷水平， 所以DDGS是特别引起争论的，例如，如Davis，Chippewa Valley Ethanol Company，Benson，MN(62nd Minnesota Nuturion Conference and Minnesota Corn Growers Association Technical Symposium，Bloomington MN，2001年9月) 所述。所述干燥研磨乙醇过程包括(consist of)利用整粒玉米作为原料用于乙醇 发酵。将完整谷粒碾碎并将淀粉部分转化成糖，然后将糖发酵以产生乙醇和 CO2。将保留的材料(例如油、纤维、蛋白)干燥并将得到的粉称作DDGS。 由于玉米中最初的肌醇六磷酸盐和磷的水平在乙醇发酵过程中并未去除，这 些组分在保留材料，即DDGS中被浓缩。
LOF(4)、和破碎的低油级分(34)与完整玉米粒相比，包含更少量的 胚芽和纤维。胚芽和纤维是大部分肌醇六磷酸盐和磷位于玉米谷粒中的位置。 使用LOF(4)和/或破碎的低油级分(34)作为乙醇发酵原料提供了低磷DDGS。
实施例11
本实施例具体对比了两种不同饲料配方：第一饲料配方包含未经溶剂提 取的普通玉米，第二饲料配方包含通过本发明生产的提取的玉米粉。当瘦肉 型的猪肉是预期的终产品时使用含有提取的玉米粉的饲料配方。猪精饲料配 方(hog finishing feed ration)包括含有小于或大约1.5重量％油的提取的玉米 粉，其通过以表7中所示的量提供下列成分来制备。饲料配方通常通过配料、 混合和将所述成分压丸来生产饲料配方；然而，可以在制备饲料配方的过程 中省去一个或多个所述步骤。表7显示了使用普通玉米(不是高油玉米)和 得自含有12重量％油、9重量％蛋白质的高油玉米的提取的玉米粉制备的猪 饲料配方的对比，其中提取的玉米粉具有约1.5重量％或更少的油(脂肪)。 根据“按原样(as is)”或“按进料(as fed)”含水量水平表示数量。
表7
猪精饲料 成分 普通玉米(％) 提取的玉米粉(％) 玉米 79.98 - 提取的玉米粉(约1.5重量％油) - 83.55 大豆粉 12.45 6.60 肉和骨粉 6.59 7.22 羽毛粉 - - 脂肪 0.10 1.50 盐 0.40 0.70 赖氨酸 0.08 0.15 甲硫氨酸 - - 预混物 0.15 0.15 营养物
粗蛋白，％ 15.44 15.78 ME，kcal/kg 3200 3200 粗纤维，％ 1.96 2.12 钙，％ 0.85 0.85 磷，％ 0.58 0.58 氨基酸，％ 精氨酸 0.96 0.93 胱氨酸 0.28 0.29 组氨酸 0.40 0.42 异亮氨酸 0.57 0.58 亮氨酸 1.39 1.49 赖氨酸 0.81 0.81 甲硫氨酸 0.26 0.34 苯丙氨酸 0.70 0.72 苏氨酸 0.56 0.58 色氨酸 0.14 0.14 酪氨酸 0.47 0.48 缬氨酸 0.72 0.75
在表7中，给出了成分百分比的绝对数值，然而，实际上，所述成分可 以包括使用本文其它表中显示的包含比例。
实施例12
本实施例的饲料配方用于满足饲养禽类例如仔鸡的高能量的需要。通过 以表8中所示的量提供如下成分来制备禽类仔鸡精饲料配方，其包括含有小 于或约为4重量％油(脂肪)的提取的玉米粉。通常通过配料、混合和将所 述成分压丸来生产饲料产品；然而，可以在制备饲料配方的过程中省去一个 或多个所述步骤。
表8显示了使用普通玉米(非高油玉米)和获自含有12重量％油，9重 量％蛋白质的高油玉米的提取的玉米粉制备的禽类饲料配方的比较，其中所 述提取的玉米粉具有约4重量％或更少的油(脂肪)。根据“按原样(as is)” 或“按进料(as fed)”含水量水平表示数量，并给出了成分百分比的绝对数值， 然而，实际上，所述成分可以包括使用本文其它表中显示的包含比例。
饲养雏禽 成分 普通玉米(％) 提取的玉米粉(％) 普通玉米 66.85 - 提取的玉米粉(约4％油) - 70.86 大豆粉 20.96 16.42 肉和骨粉 5.00 5.00 羽毛粉 2.00 2.00 脂肪 3.29 3.76 盐 0.37 0.37 添加的赖氨酸 0.13 0.19 添加的甲硫氨酸 0.15 0.09 预混物 0.10 0.10 营养物 粗蛋白，％ 19.48 19.52 ME，kcal/kg 3100 3100 粗纤维，％ 1.97 2.12 钙，％ 0.94 0.94 磷，％ 0.63 0.62 氨基酸，％ 精氨酸 1.27 1.23 胱氨酸 0.38 0.39 组氨酸 0.47 0.48 异亮氨酸 0.78 0.79 亮氨酸 1.68 1.74 赖氨酸 1.06 1.06 甲硫氨酸 0.44 0.44 苯丙氨酸 0.92 0.92 苏氨酸 0.74 0.75 色氨酸 0.19 0.20 酪氨酸 0.61 0.62 缬氨酸 0.95 0.96
实施例13
在此实施例中，描述了与常规生产的粗玉米油相比，具有增加的水平的 生育三烯酚含量的油。玉米油是从高油级分中提取出来的溶剂。然后分析玉 米油的生育三烯酚含量。通常，提高提取温度导致提取的玉米油中生育三烯 酚含量的增加。生育三烯酚含量的实际的最小和最大值将取决于所使用特定 的高油玉米。
实施例14
这一实施例阐明了一种饲料成分，其包含通过本发明的方法生产的玉米 粉和另一种植物基的粉例如油籽粉的混合物。混合材料可以是简单的两种粉 类的松散聚集混合物，或者是压丸产品的形式。可以接近地生产两种粉并在 运送给消费者之前将它们混合。这种方法的优点在于可以在单独的粉中产生 变化的蛋白质和能量水平。附加组分任选地在将粉混合阶段或在稍后的时间 添加。例如，饲料制造中的能量强化步骤涉及将玉米谷粒研磨，并将其和其 它成分在饲料磨碎机中混合。与常规的混合粉相比，本发明的混合粉通常需 要更少的能量以产生最终饲料产品。
表9显示了大豆粉(SBM)、提取的玉米粉(ECM)、20％SBM和80％ECM 的混合物(S20-C80)、10％SBM和90％ECM的混合物(S10-C90)的营养组 成，以及禽类和猪的饮食的营养需求。禽类和猪的营养需求是依照National Research Council(NRC)准则显示的。ECM是依照本发明的方法制备的。
表9
参数 SBM ECM 20％SBM 和80％ ECM 禽类饮食 营养需要 10％SBM和 90％ECM 猪饮食 营养需 要 粗蛋白(CP) 47.5 10.2 17.66 18 13.93 13.2 猪ME， kcal/kg 3380 3301 3316.8 3308.90 3265 禽类ME， kcal/kg 2440 3133 2994.4 3200 3063.70 粗脂肪，％ 3 4 3.8 3.90 中性洗涤剂 纤维，％ 8.9 11.3 10.82 11.06 酸性洗涤剂 纤维，％ 5.4 2.8 3.32 3.06
精氨酸 3.48 0.45 1.06 1.00 0.75 0.19 组氨酸 1.28 0.27 0.47 0.27 0.37 0.19 异亮氨酸 2.16 0.34 0.70 0.62 0.52 0.33 亮氨酸 3.66 1.03 1.56 0.93 1.29 0.54 赖氨酸 3.02 0.33 0.87 0.85 0.60 0.60 甲硫氨酸 0.67 0.25 0.33 0.32 0.29 0.16 胱氨酸 0.74 0.21 0.32 0.28 0.26 0.35 苯丙氨酸 2.39 0.44 0.83 0.56 0.64 0.34 酪氨酸 1.82 0.29 0.60 0.48 0.44 0.55 苏氨酸 1.85 0.34 0.64 0.68 0.49 0.41 色氨酸 0.65 0.09 0.20 0.16 0.15 0.11 缬氨酸 2.27 0.45 0.81 0.70 0.63 0.40 总必需氨基 酸(EAA) 23.99 4.49 8.39 6.85 6.44 4.17 EAA/CP 0.505 0.440 0.45 0.381 0.45 0.316
实施例15
将提取的油回收，并分析维生素、脂肪酸和微量营养物。作为对照，将 800 Ibs.的黄色#2玉米用相同方式提取，并分析回收的油的相同组分。使用 专利方法通过合同实验室分析维生素A和β-胡萝卜素。可选的已公开的方法 包括Bate等，Proc.Fla.State Hort Soc.，88：266-271(1975)。使用CP88 cyanopopyl 柱(100m×0.265mm，0.5mm膜厚)通过气相色谱(GC)，以及如Amerian Oil Chemist Society(AOCS)的方法Ce 1c-82、Ce 2-65、Cd 3a-94和Cd 1c-85中 所述的火焰离子化检测器来分析游离脂肪酸。
以己烷-异丙醇作为流动相，使用普通相的硅柱，通过高效液相色谱 (HPLC，Waters型号2590)来分析生育酚和生育三烯酚，并使用荧光检测 (Waters型号2690)，根据AOCS Ce 8-89所述的方法来检测。以水-乙腈为流 动相，使用C30反相柱通过HPLC来分析叶黄素，通过UV检测器检测。
表10列出如下，给出了将由高油玉米中获得的预期的油组合物和黄色# 2玉米的比较。为了比较，也给出了来自在玉米湿磨过程中提取的黄色#2玉 米的油组合物。
表10
组分 高油玉米 黄色#2 Y#2，玉米湿磨
棕榈酸％ 11.4 10.7 10.7 硬脂酸％ 2.2 1.9 2.0 油酸％ 35.6 25.5 27.5 亚油酸％ 48 58.4 57.1 亚麻酸％ 0.7 1.2 1.1 α-生育三烯酚(ppm) 184 48 12 α-生育酚(ppm) 237 231 136 维生素B1，mg/100g 0.390 NA 0.260 维生素B2，mg/100g 0.090 NA 0.080 维生素B6，mg/100g 0.82 NA 0.4 维生素B12，mg/100g 0.5 NA 0.5
实施例16
本实施例说明了使用本发明提取的玉米粉生产具有提高的抗拉强度 (tensile strength)的生物可降解材料。
将本发明提取的玉米粉悬浮于密封容器内的己烷中，玉米粉和溶剂的重 量比为2∶3。该混合物可以在室温下无混合地放置约18小时。从提取的玉米 粉中去除有机溶剂，并在过滤过程中，以其余部分和溶剂重量比1∶1用己烷 的等分试样洗涤提取的玉米粉残余物。在对流加热炉中在50℃将残余物干燥 16小时。用水喷洒干燥的残余物同时混合直到残余物的含水量为10.7％到 11.3％。在5000psi下，140℃到160℃保持10分钟，使用压缩模压机(Wabash Metal Products，Inc.Wabash，IN)将溶剂处理的提取的玉米粉组合物成型为 ASTM标准八字试块(dogbone)物品。未经处理的玉米粉组合物同样与水组合 至10.7％到11.3％的含水量，并成型为ASTM标准八字试块物品。与未经溶 剂处理的提取的玉米粉相比，用通过本发明的方法生产的溶剂处理的提取的 玉米粉生产的物品将显示显著提高的抗拉性能。
可选择地，将本发明的玉米粉以1∶3的粉比油的重量比分别地悬浮于含 水乙醇(95％)中，并煮沸2小时，同时带有回流和机械搅拌。将粉过滤， 用乙醇(1∶1 残余物∶乙醇)洗涤残余物。将该残余物按照上述步骤干燥，再 润湿，并成型。用乙醇在沸腾温度下处理短的2小时时间的粉的抗拉性能和 吸水性与在室温下伸长18小时时间处理的粉是类似的。
实施例17
本实施例阐明了使用由高油玉米得到的油作为生物柴油燃料的来源。
在一个连续的过程中，将从通过本发明生产的高油级分中提取并依照公 知的工业过程精炼的大约62kg/hr(137lbs/hr)的油，在搅拌槽反应单元中与 18kg/hr(40lbs/hr)的甲醇混合。同时将0.08kg/hr(0.1775lbs/hr)的氢氧化 钠加入同一个搅拌槽反应单元，其在20psig和大约80℃操作。这些条件提供 了加入的甘油三酸酯向脂肪酸和甲基酯的基本上100％的转化。使反应混合 物的两相放置并分离以在上层相提供甲基酯，并在下层相中提供甘油和大约 10-15重量％残留的甲基酯、甲醇和碱的混合物。将大约6.4kg/hr(14lbs/hr) 的甘油相中和，闪蒸存在的甲醇，并将残余物送至一个连续搅拌反应单元中， 在80℃，320psig操作。该反应单元也包括大约4重量％停留时间为2小时 的Amberlyst-15催化剂，并向该反应单元中加入大约7.9kg/hr(17.5lbs/hr) 的异丁烯。从而以大约66kg/hr(145lbs/hr)生产生物柴油燃料，而且与没有 甘油醚存在的生物柴油相比，具有更高的运动粘度和浊点。
实施例18
(A)淀粉水解
依照本文所述而制备的本发明的溶剂提取的玉米粉是用于发酵的淀粉的 丰富的来源。本发明的低油级分，或此低油级分连同本发明的提取的玉米粉 也可以用作用于发酵的淀粉的来源。一种提供适宜于发酵的可溶性糖的方法 是水解淀粉分子。可用于将淀粉转化为单糖的几种类型的酶是淀粉酶(类)、 蛋白酶、纤维素酶(类)(例如xylonase)、酯酶(类)(例如ferulase、乙酰 酯酶)和木质酶(类)。这些酶类可以单独或组合使用。
使用Retsch磨碎机将5种样品(即：一种黄色马齿玉米谷粒样品、两种 高油玉米谷粒样品和两种通过本发明的方法制备的提取的高油玉米粉样品) 研磨以通过1mm的筛网。如表16所示，高油玉米粉样品号1和2，获得自 POS Pilot Plant Corporation(Saskatoon，Saskachewan，加拿大)。将三百克(300 g)的每种样品与700ml、99℃-100℃含有0.5mlα-淀粉酶的水组合，并置于密 闭容器内。用碱将每种混合物的pH值调节到5.9。将每种混合物搅拌45min， 并加入额外的α-淀粉酶。
在经过另外一个45分钟的保温后，用酸将每种混合物的pH值调节到4.5。 将一毫升的二分之一(0.5ml)的葡萄糖淀粉酶(Optimax 7525)和0.5g蛋 白酶(真菌蛋白酶5000)添加到样品混合物中，两种酶都在62℃下保温22-24 h。在此过程中，使用有机酸柱(Aminex HPX-87H离子排阻柱，300mm×7.8 mm，Bio Rad)，通过HPLC(Waters 2690 Separations模块)监测淀粉水解的 程度。通过Leco 2000 CN来测定每种样品的总氮含量。通过AOAC的方法 (15th Ed.，1990，p.735)测定游离的氨基氮(FAN)。
(B)发酵
在重量基础上将发酵的培养基标准化。每种样品包括四十五克(45g)的 酶处理的和溶剂提取的玉米粉(得到起始葡萄糖浓度为133-233g/L)。将每 种样品都加入到一个125ml烧瓶中。加入1g/L酵母抽提物以确保氮不会受到 限制。用来自过夜酵母培养物(酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的代表性 的Altech乙醇酵母)的10％接种物来接种培养物，并在30℃于旋转振荡器 125rpm培养42h。通过HPLC监测葡萄糖消耗量和乙醇生产量。
实施例19
这一实施例阐明了使用来自本发明的溶剂提取的玉米粉作为用于发酵生 产柠檬酸的淀粉的丰富来源。从脱脂玉米粉生产柠檬酸涉及包括淀粉水解、 发酵和柠檬酸回收的几个步骤。
(A)淀粉水解
如本文所述制备的本发明的溶剂提取的玉米粉和低油级分是用于发酵的 淀粉的丰富来源。一种提供适于发酵的可溶性糖的方法是水解淀粉分子。可 用于将玉米粉的淀粉和蛋白基质转化为适于发酵的单糖的酶的类型包括淀粉 酶(类)、蛋白酶、纤维素酶(类)(例如xylonase)、酯酶(类)(例如ferulase、 乙酰酯酶)和木质酶(类)。
用Retsch磨碎机将六种样品(即：一个黄色马齿玉米谷粒样品、一个黄 色马齿玉米粉样品、两个高油玉米谷粒样品和两个提取的高油玉米粉样品) 研磨以通过1mm的筛网。将三百克(300g)的每种样品与700ml、99℃-100 ℃含有0.5mlα-淀粉酶的水组合，并置于一个密闭容器内。用碱将每种混合 物的pH调节到5.9。将每种混合物搅拌45min，并加入额外的α-淀粉酶。
经过另外一个45分钟的保温，用酸将每种混合物pH调节至4.5。将一 毫升的二分之一(0.5ml)葡萄糖淀粉酶(Optimax 7525)和0.5g蛋白酶(真 菌蛋白酶5000)加入样品混合物，两种酶都在62℃保温或22-24小时。在整 个过程中，使用有机酸柱(Aminex HPX-87H离子排阻柱，300mm×7.8mm， Bio Rad)，通过HPLC(Waters 2690 Separations模块)监测淀粉水解的程度。 通过Leco 2000 CN测定每种样品的总氮含量。通过AOAC方法(15th Ed.，1990， p.735)测定游离的氨基氮(FAN)。
(B)发酵和柠檬酸生产
一旦通过酶处理从溶剂提取的玉米粉合适地制备淀粉后，按照通常公知 的实践来过滤溶液并脱去矿物质。在深层发酵罐中用去矿物质水，使得到的 糖类达到约120mg/l的固形物含量。深层发酵方法也称为浸没过程。在此方 法中，向罐供应无菌空气，营养物和碳源(水解淀粉)，并用黑曲霉(Aspergillus niger)孢子接种。向营养溶液中加入真菌孢子，加入的真菌孢子浓度为每毫升 培养液约100个孢子，其对应于每立方米(m3)中孢子量为10到15g，并通 过真菌进行柠檬酸生产。黑曲霉菌株的实例为美国专利No.2,492,667中描述 描述的ATCC 1015，和美国专利No.5,081,025中描述的DSM5484。
由此接种的培养液的保温在通常公知和描述的用于柠檬酸生产的条件下 进行，例如连续通气和温度控制。在发酵过程中，温度保持在约32℃(90)， pH用柠檬酸钠维持在约2到3，加入灭菌空气以保持约50％的溶解氧含量。 进行发酵直至发酵液达到约1g/L的减少的糖含量，这可需要几天来达到。在 柠檬酸回收中可使用两种主要的分离方法，石灰-硫酸(Lime-Sulfuric Acid)方 法和液体提取(Liquid extraction)方法。所述石灰硫酸方法是通常使用的且对于 柠檬酸生产领域的技术人员来说是熟悉的。
实施例20
本实施例描述了从黄色马齿#2玉米(商品饲料玉米)中提取油。
使用型号DFEA-220膨胀机(Buhler GmbH，德国)将由黄色马齿#2玉 米生产的HOF膨胀以产生套层(collet)。水分以蒸汽的形式引入膨胀机的桶内。 蒸汽增加的速率从6.0到6.8％。膨胀的HOF在水平的环境空气冷却器中冷 却，所述的冷却器将含水量减少到10和13％含水量之间。将HOF膨胀以使 其适宜于引入实物大小的(full-scale)溶剂提取器。
将两车装载量的膨胀的HOF计量进入完全的提取过程，所述提取过程含 有23-32％的HOF。剩余物为湿磨得到的胚芽油饼(expeller cake)。在超过3.5 小时时间内，将车卸载进入湿磨胚芽流中。所述组合于一个薄层床Crown Model III提取器中进行提取。该提取器规模为1000T/天。表11显示了在试 验中不同样品点(sample points)的结果。
表11
脂肪％ 蛋白质％ 含水量％ FFA％ 提取器进料 16.0-17.2 -- 4.96-7.06 2.0-3.4 提取器出料 0.98-1.33 -- 7.80-8.95 -- DC/DT出料 2.77-4.92 19.02-20.21 10.99-12.18 -- 待贮藏的最终的油 -- -- -- 1.4-1.7
FFA＝游离脂肪酸，
DC＝干燥器/冷却器
DT＝除溶剂器烘炉
类似地，由黄色#2玉米生产HOF。它被制成可用溶剂提取的结构，溶 剂提取的和提取的玉米粉用作发酵的原料。
实施例21
本实施例阐明了将湿磨和干磨技术组合的一种实施方案。
干磨玉米提供了种粒组分的粗分离。当不需要高纯淀粉和其它产品时通 常被使用。它通常在乙醇生产设备中用于生产发酵原料，因为酵母不需要高 纯原料。与湿磨相比，干磨耗费资金更少且使用能量也较少。相反，湿磨提 供高纯淀粉、蛋白质和油。在使用一个或多个湿磨工艺之前，使用机械分离 步骤，例如分级步骤，可以不需要使用象湿磨一样的耗费能量和资金的方法 而生产高纯度的产品。
在玉米湿磨方法中，谷粒的浸泡被称为“浸渍”。玉米的浸渍过程，通常 包括加入二氧化硫(从约0.1到约0.3％)，浸渍时间从约24到约48小时， 温度约45到约60℃之间。在浸渍之后，获得了轻的(light)浸渍水，其包含高 百分含量的玉米粒的可溶性部分。得到的浸渍的玉米粒与浸渍之前相比相对 更软，在浸渍过程的最后，可以将其分离成胚芽、纤维、淀粉和蛋白质。
浸渍的玉米在粗磨机中通过两个步骤进行粗磨，以从种粒中释放出胚芽。 在每个粗磨步骤之后分离胚芽。胚芽具有大约45-55％的油含量。所述的油通 常是在随后的精炼步骤提取的。
将保留的去除胚芽的粗种粒在粗磨机中进行第三次磨制，以破坏胚乳基 质并释放出淀粉。通过使浆液经过一系列筛而从淀粉和胚乳蛋白中去除纤维。
接着将分离的纤维脱水并干燥。在一些情况下，将纤维和已在蒸发器中 被浓缩直到达到约45-约50％干燥固形物含量的浸渍水组合。纤维和浸渍水 的干燥混合物称为玉米麸质饲料(corn gluten feed)。
将保留的淀粉蛋白质混合物增稠并使用一系列离心机分离。在磨-流增稠 器(MST)离心中，饲料密度得到增加，从而提高了淀粉和胚乳蛋白(麸质) 的分离。来自MST的溢流被送到浸渍室内用作浸渍水。来自MST的底流 (underflow)被送去初步离心(初步分离步骤)。在初步分离步骤中，麸质蛋白 从淀粉中部分分离。来自初步离心步骤的溢流是轻的麸质流。初步的底流被 送到淀粉洗涤以纯化淀粉。来自淀粉洗涤步骤的溢流在净化离心机中进行增 稠。净化器底流返回到初步离心原料罐中。净化器溢流用于初步离心的洗涤 水和纤维洗涤水。
轻的麸质流，其含有约5％的干燥固形物，在麸质增稠离心机中被浓缩。 溢流被用于纤维和胚芽的洗涤。底流，指的是含有约10到约20％的干物质 的重的麸质，主要是不可溶的蛋白(约为干基的64％)和约10到约25％的 淀粉(干基)。用旋转真空过滤器从此处理水中分离出重的麸质中悬浮的固体。 由过滤器卸出的麸质饼含有约55到约65％的水。将从麸质饼中分离出来的 处理水(有时指的是麸质过滤液)返回到麸质增稠进料罐中。将麸质饼干燥 到含水量为约10到约12％，其被称为玉米麸质粉。在图1和2中显示的分 级步骤产生的HOF和LOF可以用在湿磨过程中，然而，它们将在不同的点 进入湿磨过程中。
LOF已经具有在分级步骤中去除的大量胚芽。从而，可以在浸渍步骤(浸 渍可为分批的或连续的)的过程中，使LOF进入湿磨过程，但预期的是LOF 需要更短的浸渍时间和更少的SO2并可能消除对SO2的需要。浸渍时间可以 通过将超声、混合等的使用并入此过程中而额外地变短。
在另一实施方案中，可通过干磨LOF并将磨碎的LOF引入第三个磨或 纤维洗涤中来省去浸渍过程。在已将磨碎LOF整合入已存在的正在进行的湿 磨中的实施方案中，预期SO2在第三个磨的浓度足够促使蛋白质与淀粉分离。
在一些实施方案中，期望加入有机酸以促进LOF的分离。可用于此过程 中的有用的有机酸包括例如乳酸、柠檬酸等。
将HOF，例如膨胀之后的，与从湿磨中回收的胚芽如实施例20中一样 混合，并将所得产品在提取之前组合。
本领域普通技术人员会理解，通过将HOF或LOF的使用并入此过程的 磨制，可以制得传统湿磨的任何产品。例如，这些产品包括粗油、发酵原料、 高果玉米糖浆、玉米糖浆、甜味剂、玉米麸质饲料、玉米麸质粉、淀粉、提 取的粉、动物饲料、肥料等。
实施例22
本实施例比较了使用一级和两级分级之间油的回收情况。
将两批次、每批大约3吨的MaveraTM高价玉米(Renessen S.R.L.， Argentina)进料到Buhler-L设备中，一批是用1.6％水调理之后的，而一批不 经过调理，以形成HOF和LOF。使从Buhler-L卸下的LOF的较大块进行筛 分通过6000微米的筛网孔的MPAD Pansifter。通过筛网的材料成为小的LOF。 保留在筛网上的材料(残留LOF)被加入Buhler-L设备进行加工。将从此步骤 得到的第二级HOF加入到从第一级分级得到的HOF中。同样地，从第二级 分级步骤得到的LOF则和小的LOF物流组合。通过加入第二级分级，与单 级分级相比，从谷粒的HOF级分回收的油的百分含量增加。表12比较了一 级分级(不调理)、两级分级(不调理)和两级分级并用1.6％水进行调理的结果。
表12
％脂肪 -LOF ％LOF/ 原料 ％脂肪 -HOF ％HOF/ 原料 油的回 收 1级(无调理) 3.4％ 80％ 17.8％ 20％ 56％ 2级(无调理) 1.4％ 64％ 16％ 36％ 89％ 2级—用1.6％水调理 1.0％ 60％ 14％ 40％ 87％
实施例22
本实施例阐明了在使用含有本发明的溶剂提取的HOF和LOF的组合的 粉(所述“强化粉”)生产压丸的饲料时磨碎效率的提高。
使用强化粉生产为雏禽饮食配制的饲料丸，与使用标准黄色#2玉米为 相同饮食配制的丸相比，添加的脂肪水平得到增加。对于所有饮食，用同样 重量基础的强化粉来代替磨碎的黄色#2玉米。表13中具体描述了上述处理 的配方。
表13
处理 对照 强化粉 强化粉 强化粉 强化粉 成分 Y#2玉 米 添加0％ 脂肪 添加1.5 ％脂肪 添加2.0 ％脂肪 添加2.5 ％脂肪 玉米/强化粉 65.00％ 65.00％ 65.00％ 65.00％ 65.00％ 大豆粉 31.50 31.50 31.50 31.50 31.50 大豆油 1.50 0.00 1.50 2.00 2.50 石灰石 1.34 1.34 1.34 1.34 1.34 盐 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 DL-甲硫氨酸 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 禽饲料预混物 ** 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
**预混物包含如National Research Council Poultry NRC，1994中概述的满足或超过禽类正常生长 所需的那些维生素和痕量矿物质补充物。
另外，使用强化玉米粉或标准黄色#2玉米生产用于陪伴动物(companion animal)和水产饲料的丸。表14-15中显示了这些配方的实例。
表14
成分 ％ 黄色#2玉米/强化粉 17 稻麸皮 4.5 大豆粉 32 盐 0.5 碳酸钙 0.74 鱼粉 10 磷酸一-二钙 (Mono-Dical Phosphate) 2 DL-甲硫氨酸 0.26 脂肪 1.5 小麦粗粉(wheat middling) 25 家禽粉 1.8 羽毛粉 4 维生素预混物** 0.3 痕量矿物质预混物** 0.4 总量 100
**预混物包含如National Research Council Poultry NRC，1994中概述的满足或超过禽类正常生长所 需的那些维生素和痕量矿物质补充物。
表15
成分 ％ 黄色#2玉米/强化粉 56.12 小麦粗粉 5 肉粉和骨粉 15 盐 0.5 一-二钙(Mono-di cal) 2.4 玉米麸质粉 9.1 胆碱CHL-60 0.08 酿造大米(Brewer’s Rice) 10 维生素预混物** 0.2 微量元素预混物** 0.1 脂肪 1.5 总量 100
**预混物包含如National Research Council Poultry NRC，1994中概述的满足或超过禽类正常生长 所需的那些维生素和痕量矿物质补充物。
通过将溶剂提取的HOF和LOF的组合压丸来制备强化粉。得到大量1/4 英寸的丸，其具有松散的54Kg/hl的体密度(bulk density)而且32％的细粉通 过#14的筛网。对此产品的近似分析显示于表16。结果显示强化粉与同样重 量的黄色#2玉米相比，在脂肪含量上要低2.0％。
表16
灰分，％ 1.80 含水量，％ 11.51 脂肪酸水解，％ 3.21 醚提取物脂肪，％ 1.55 蛋白质，％ 8.68 ADF，％ 2.43 NDF，％ 9.73 粗纤维，％ 2.00
在压丸之前，使用装有新的锤子和8/64”筛网的Jacobson型号P-240 30 hp 锤磨机，对黄色#2玉米谷粒和强化粉进行研磨。结果显示在同样的电动机 负载下，强化粉得到42％的增加的生产量(lbs/hr)，并且在处理每吨物料时 减小大约30％的能量消耗(Kwh/T)。这些结果表明与黄色#2玉米相比，在磨 碎中使用强化粉可以显著地节省费用。
使用本领域众所周知的方法生产含有强化粉或黄色#2玉米谷粒的饲料 丸(参见例如Gilpin等，Applied Engineering in Agriculture 18(3)：331-338 (2002))。使用CPM Master HD型(California Pellet Mill Company， Crawfordsville，Indiana)压丸磨碎机形成丸，所述机器装有5/32”×1.25”的 模具。调理温度保持恒定在180(80℃)。原料旋动速率(feed screw rate)保 持恒定在每分钟8.8转(rpm)。记录的伏特/安培计附加在压丸磨碎驱动马达 上，并在处理运行中记录电压和安培负荷并计算其平均值(averaged)。
如Feed Manufacturing Technology IV，American Feed Industry Association， (1994)的附录E(第551-552页)和附录F(第558页)中所述来测定压丸 质量。通过使滚筒的罐包含有51/2”六角螺母而实现比前述的标准PDI测试改 进的，更精确的版本(改进的PDI)。
结果显示所有的压丸配方，不管其含油水平，与对照相比，均产生基本 上提高的压丸质量。例如，改进的PDI测试的结果显示与对照的黄色#2玉 米的83％相比，所有的强化粉处理具有大于90％的值(表17)。之前的试验已 经显示具有相等水平的油的丸，例如带壳玉米(shell corn)，具有不大于85％ 的改进的PDI率。
表17
对照(Y# 2) 添加0％脂 肪的强化 粉 添加1.5％ 脂肪的强 化粉 添加2.0％ 脂肪的强 化粉 添加2.5％ 脂肪的强 化粉 标准PDI 87.55 97.40 95.44 94.72 92.88 改进PDI 83.26 96.80 94.52 93.30 90.80
就产率(lb/hr)来说，结果显示在处理中没有统计学差异(表18)。然而， 在没有添加脂肪的强化粉和所有其它饮食之间的相对能量使用(Kwh/T)中， 具有显著差异(表19)。由此结果可以预料，由于强化粉的低油含量而缺乏 润滑效果，将导致模具和滚筒的摩擦加剧。
这些研究的结果显示，就产率、能量消耗和丸质量而言，添加了2.5％脂 肪水平的强化粉将是雏禽饲料丸的最佳配方。对于水产和陪伴动物 (companion animal)饲料，也可以看到类似的结果。
表18
处理
对照(黄色#2玉米) 强化粉
lbs/hr 3760 5326 T/hr 1.88 2.66 Kwh/T 4.90 3.41 T/Kwh 408 586 粒度(微米) 606 638 颗粒(标准偏差) 2.12 2.08
表19
处理
添加0％脂 添加1.5％ 添加2.0％ 添加2.5％
反应 #2YC 肪的强化 脂肪的强 脂肪的强 脂肪的强
玉米粉 化玉米粉 化玉米粉 化玉米粉
产率 (lb/hr) 1889.59 1848.42 1853.93 1823.33 1890.16 Kwh/T 11.3 13.0 11.8 11.83 11.37 浓度 (Kg/hL) 52.2 55.4 54.9 53.09 52.31
除非另外限定，本文所使用的所有技术和科学术语和缩略语与本发明所 属的技术领域的普通技术人员通常的理解具有同样的含义。虽然与本文所述 相似或等同的方法和材料可用于本发明的实践中，但下面描述了合适的方法 和材料，其并不意味着任何所述的方法和材料限制了本文描述的发明。本文 中提及的所有专利公开和官方分析方法在此全文并入作为参考。从本发明的 说明性的实施方案的说明书以及从权利要求书中可以明显地看出本发明的附 加的特征和优点。
所有本文引用的参考文献，包括公开出版物、专利申请和专利在这里被 引入作为参考，其引用程度如同每篇参考文献单独地和明确地显示以被引入 作为参考，并将其全文列出。
在描述发明的上下文中使用的术语“a”和“an”以及“the”和类似的对 象(尤其是在接下来的权利要求书中)，可以解释为包括单数和复数，除非在 本文中另外指明，或明显与上下文抵触。除非在本文中另外指明，本文列举 的数值范围仅仅是为了作为单独指代落在此范围内的每个单独的数值的简写 方式，并且每个单独的数值都被引入说明书，如同在本文中单独的列举。所 有可以以任何合适的顺序来实现本文描述的方法，除非本文另外指明或以其 它方式明显与上下文抵触。本文使用的任何和所有实施例，或例示性语言(例 如“诸如”)，都仅仅是为了更好地阐明本发明，并不构成对本发明范围的限 制，除非另有要求。不能把说明书中的语言解释成和本发明的实施实质一样 而指示任何非权利要求要素。
本文描述了本发明优选的实施方案，包括发明人已知的实施本发明的最 佳模式。当然，这些优选实施方案对于本领域普通技术人员来说，在阅读上 述说明书的基础上，显而易见地可以进行变化。发明人希望熟练技术人员理 解以实施这些变化形式，而且发明人试图在本文描述的特定形式之外以其它 形式实施本发明。因此，在可适用法律的允许下，本发明包括所附的权利要 求叙述的主题的所有改进和等同方式。而且，上文描述的要素以其所有可能 的变化方式的任意组合，都涵盖在本发明的范围内，除非本文另外指明，或 另外与上下文明显抵触。
相关申请的交叉参考
本申请要求2004年4月21目提交的美国临时申请No.60/564,202和2004 年11月15日提交的美国临时申请No.60/628,069的权益，这里将它们并入 本文作为参考。
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