(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トウモロコシ粒の内胚乳、胚芽及び果皮を分離する方法であって、該方法は、
前記トウモロコシ粒を流体媒体の中に入れるステップと、
前記トウモロコシ粒を内胚乳、胚芽及び果皮の劣化を生ずることなくトウモロコシ粒の内胚乳、胚芽及び果皮に分離するために、前記流体内部にキャビテーションを誘発すると同時に、前記トウモロコシ粒の内胚乳、胚芽及び果皮に遠心力を加えるステップと、
を含み、前記トウモロコシ粒は分離前にはミル又は胚芽分離機によって粉砕されないこと、
前記内胚乳、胚芽及び果皮を分離した後、前記流体及び内胚乳から前記胚芽及び果皮を分けること
を特徴とする方法。
【請求項２】
さらに、前記トウモロコシ粒の内胚乳、胚芽及び果皮を分離するために、前記流体と前記トウモロコシ粒の間のアブレージョンを誘発するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記トウモロコシ粒の内胚乳、胚芽及び果皮を分離するために、前記トウモロコシ粒間にアブレージョンを誘発するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
さらに、前記トウモロコシ粒の内胚乳、胚芽及び果皮を分離するために、前記トウモロコシ粒に衝撃力を与えるステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記トウモロコシ粒の内胚乳、胚芽及び果皮は２分以内に分離されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記トウモロコシ粒は、分離前に水又は酸性溶液に浸されないことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記流体内部にキャビテーションを誘発すると同時に、前記トウモロコシ粒に遠心力を加える前記ステップは、ローターから伸びる複数の突起物と共に実行され、前記突起物同士は約６ミリメートル以上離れて隔置されていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記内胚乳、胚芽及び果皮が、遠心力、前記流体とトウモロコシ粒との間のアブレージョン、前記トウモロコシ粒間のアブレージョン及び前記トウモロコシ粒と前記突起物との間の衝突の組合せ効果によって分離されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
さらに、
前記内胚乳の細胞から澱粉及び蛋白を分離するために前記流体及び内胚乳内部にキャビテーションを誘発するステップと、
前記澱粉及び蛋白を分離するために前記分離された澱粉及び蛋白に遠心力を与えるステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
さらに、前記澱粉を加水分解するステップと、
前記加水分解された澱粉を糖化して砂糖シロップを生成するステップと、
前記砂糖シロップを発酵させて液体エタノールを生成するステップと、
前記液体エタノールをエタノール蒸気に変換するために前記蒸気エタノール内部にキャビテーションを誘発するステップと、
前記液体から前記エタノール蒸気を分けるために前記エタノール蒸気に遠心力を与えるステップと、
前記エタノール蒸気を凝縮させるステップと、
を含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
流体媒体の中に入れられたトウモロコシ粒の内胚乳、胚芽及び果皮を分離する装置であって、
内部室と、前記流体及びトウモロコシ粒が前記内部室に入れるようにする入口と、シャフト用開口と、前記内胚乳、胚芽及び果皮が分離された後、前記流体と前記内胚乳、胚芽及び果皮が前記内部室から出られるようにする出口と、を備えるハウジングと、
前記シャフト用開口を介して前記内部室の中へ突出するシャフトと、
前記内部室内部で前記シャフトと連結されるローターと、
前記ローターから伸びる複数の突起物と、
前記突起物が前記流体を通過するとき前記内部室内部において前記流体にキャビテーションを生じさせるのに充分な速度で前記シャフト及びローターを回転させる主原動機と、を備え
前記トウモロコシ粒の内胚乳、胚芽及び果皮は、前記流体内部において形成されるキャビテーション気泡の急速な生成及び爆縮によって内胚乳、胚芽及び果皮の劣化を生ずることなく分離されると共に、前記トウモロコシ粒は分離前にはミル又は胚芽分離機によって粉砕されないこと、
前記流体、内胚乳、胚芽及び果皮を受け入れる出口に結合される、前記流体及び内胚乳から前記胚芽及び果皮を分ける液体−固体分離機を具備すること、
を特徴とする装置。
【請求項１２】
前記トウモロコシ粒が、遠心力、前記流体とトウモロコシ粒との間のアブレージョン及び前記トウモロコシ粒間のアブレージョン及び前記トウモロコシ粒と前記突起物との間の衝突の組合せ効果によって分離されることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記トウモロコシ粒の内胚乳、胚芽及び果皮は２分以内に分離されることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記トウモロコシ粒は、分離前に水又は酸性溶液に浸されないことを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記ハウジングは前記内部室を形成する第一及び第二の端壁及び１つの側壁を備え、前記入口が前記第一端壁にあり、前記シャフト用開口が前記第二端壁にあり、前記出口が前記側壁にあり、前記ローターが前記入口に面する前面を備え、前記複数の突起物が前記ローターの前記前面から前記入口に向かって伸びることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
前記ローターが円形であり、前記突起物が前記ローターの前記前面の外周縁に隣接して前記ローターの中心から等間隔であり、前記突起物が円筒形であり、かつ内胚乳、胚芽及び果皮が分離されるまで前記トウモロコシ粒を前記内部室内に保持するために隣り合う突起物間に約６〜１２ミリメートルの空間が存在することを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
さらに、前記第一端壁から前記ローターに向かって伸びる突起物を備えることを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
さらに、
前記入口によって受け入れられかつ前記内部室の中に伸びるチューブと、
前記内部室内部で前記チューブと連結されるカウンターローターであって、該カウンターローターが前記ローターの前記前面に面する前面を備える、カウンターローターと、
前記カウンターローターの前記前面から前記ローターへ向かって伸びる突起物と、
を備えることを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
さらに、前記出口に連結される遠心機を備えることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項２０】
前記突起物がＣ字形の上面輪郭を有することを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項２１】
前記突起物がＪ字形の側面輪郭を有することを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項２２】
前記突起物が前記ローターの前記前面に回転可能に取り付けられる固定端と自由端とを有することを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項２３】
流体媒体の中に入れられたトウモロコシ粒の内胚乳、胚芽及び果皮を分離する装置であって、
内部室と、前記流体及びトウモロコシ粒が前記内部室に入れるようにする入口と、シャフト用開口と、前記内胚乳、胚芽及び果皮が分離された後、前記流体と前記トウモロコシ粒の内胚乳、胚芽及び果皮が前記内部室から出られるようにする出口と、を備えるハウジングと、
前記シャフト用開口を介して前記内部室の中へ突出するシャフトと、
前記内部室内部で前記シャフトと連結されるローターと、
前記ローターから伸びる複数の突起物であって、該突起物同士は約６ミリメートル以上離れて隔置されている突起物と、
前記突起物が前記流体を通過するとき前記内部室内部において前記流体にキャビテーションを生じさせるのに充分な速度で前記シャフト及びローターを回転させる主原動機と、を備え、
前記トウモロコシ粒の内胚乳、胚芽及び果皮は、前記流体内部において形成されるキャビテーション気泡の急速な生成及び爆縮によって分離されること、
前記流体、内胚乳、胚芽及び果皮を受け入れる出口に結合される、前記流体及び内胚乳から前記胚芽及び果皮を分ける液体−固体分離機を具備すること、
を特徴とする装置。
【請求項２４】
前記トウモロコシ粒が、遠心力、前記流体と前記トウモロコシ粒との間のアブレージョン及び前記トウモロコシ粒間のアブレージョン及び前記トウモロコシ粒と前記突起物との間の衝突の組合せ効果によって分離されることを特徴とする、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記ハウジングは前記内部室を形成する第一及び第二の端壁及び１つの側壁を備え、前記入口が前記第一端壁にあり、前記シャフト用開口が前記第二端壁にあり、前記出口が前記側壁にあり、前記ローターが前記入口に面する前面を備え、前記複数の突起物が前記ローターの前記前面から前記入口に向かって伸びることを特徴とする、請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記ローターが円形であり、前記突起物が前記ローターの前記前面の外周縁に隣接して前記ローターの中心から等間隔であり、前記突起物が円筒形であり、かつ内胚乳、胚芽及び果皮が分離されるまで前記トウモロコシ粒を前記内部室内に保持するために隣り合う突起物間に約６〜１２ミリメートルの空間が存在することを特徴とする、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
さらに、前記第一端壁から前記ローターに向かって伸びる突起物を備えることを特徴とする、請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
さらに、
前記入口によって受け入れられかつ前記内部室の中に伸びるチューブと、
前記内部室内部で前記チューブと連結されるカウンターローターであって、該カウンターローターが前記ローターの前記前面に面する前面を備える、カウンターローターと、
前記カウンターローターの前記前面から前記ローターへ向かって伸びる突起物と、
を備えることを特徴とする、請求項２５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００７年１０月１０日に提出された米国特許仮出願第１１／９７３，６９２号（参照により本出願に組み込まれる）に基づくものであり、その優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、分離、精製、相互作用の促進及び燃焼の改良のための方法及び装置に関する。特に、流体媒体の中に入れられた結合した構成成分を分離するため、液体を精製するため、２つまたはそれ以上の構成成分の間の相互作用を促進するため及び液体燃料の燃焼を改良する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
長い間、個々の構成成分を劣化させることなく、結合構成成分を高速で分離することが望まれてきた。分離を必要とする結合構成成分の例は、穀物、純粋生成物の汚染物質、固体バイオマスの液汁、及びバイオマスの澱粉及び蛋白を含む。特に、トウモロコシは構成成分を劣化させることなく個々の構成成分を分離することが望ましい穀物である。トウモロコシの内胚乳は澱粉及び蛋白豊富であり、澱粉及び蛋白は、共に、分離された成分として貴重である。
【０００４】
トウモロコシを分離または製粉するための典型的工程は、約３５時間から５０時間湯及び二酸化硫黄の中でトウモロコシ粒を発酵（浸漬）させるステップを含む。発酵工程は、機械的処理による分離をより容易にするためにトウモロコシを軟らかくするが、同時にトウモロコシの構成成分を劣化させる。トウモロコシ粒のいくつかの構成成分は、一般に酸性水の中で溶解または懸濁し、その後廃棄される。これらの構成成分が廃棄される結果、トウモロコシの製粉の利益は小さくなる。さらに、発酵工程のせいで、製粉の最終工程において、トウモロコシをかなり乾燥させなければならない。
【０００５】
発酵後、胚芽分離機（degerminator）は、トウモロコシと胚芽分離機との間のアブレージョン、個々のトウモロコシ粒間のアブレージョン（abrasion：粒同士の衝突によって粒表面が磨り減ること）及びトウモロコシと胚芽分離機との間の衝突によって胚芽、果皮及び内胚乳を分離する。従来の胚芽分離機は胚芽を破壊することが多く、胚芽と内胚乳の完全な分離を確実にもたらさない。従来の胚芽分離機は、また、内胚乳内の澱粉と蛋白を分離しない。従って、典型的なトウモロコシの製粉工程は比較的コスト高で、時間が掛かり、かつ非効率的である。
【０００６】
微生物を除去するための液体の精製は、一般に、蒸留、ろ過、沸騰、化学的処理による滅菌、紫外線処理または逆浸透のいずれか１つを用いて行われる。しかし、これらの工程は全て、コスト、時間、規模、効果及び効率などの点で不都合を持つ。低温殺菌は、ジュース及び牛乳などの液体の微生物を除去するために使用される精製工程である。低温殺菌は、予め決められた時間液体を加熱することによって微生物を除去する。しかし、低温殺菌を行う際熱は液体の味を変えるので、低温殺菌は液体の中の全ての微生物を除去するわけではない。
【０００７】
２つまたはそれ以上の構成成分間の相互作用を促進することは、構成成分間の反応を促進するために望ましい。構成成分間の相互作用は、一般に、構成成分の中で羽根を回転させるまたは構成成分を振動させる攪拌機または混合機を用いて行われる。
【０００８】
液体燃料の燃焼の改良は、効率を向上させ、有害排出物の大気への放出を減少させるために望ましい。液体燃料の燃焼は、一般に、燃料を噴霧化して燃料の表面積を最大限大きくすることによって改良される。燃焼を改良するための従来の方法は、燃料を噴霧化できる口を持つ燃料インジェクタを用いる。
【発明の概要】
【０００９】
本出願において主張される発明は、分離、精製、相互作用の促進及び燃焼の改良のための方法及び装置である。分離、精製、相互作用の促進及び燃焼の改良のための装置は、内部室を持つハウジングと、内部室内のローターと、ローターから伸びる複数の突起物と、ローターと連結されるシャフトと、シャフト及びローターを回転させる主原動機とを備える。ハウジングは、流体が内部室を出入りできるようにする入口及び出口を有する。好ましくは、ローターは内部室内において流体にキャビテーションを生じさせるのに充分な速度で回転して、流体に遠心力を与える。キャビテーション、アブレージョン、遠心力及び衝撃力は流体の中に入れられた結合構成成分を分離するのに寄与して、流体内の望ましくない有機物を除去し、流体の中に入れられた２つまたはそれ以上の構成成分間の相互作用を促進し、かつ（または）液体燃料の燃焼を改良する。
【００１０】
結合構成成分を分離する方法は、流体媒体の中に結合構成成分を入れるステップと、結合構成成分を分離するために流体内部にキャビテーションを誘発するステップとを含む。分離方法は、どのようなタイプの結合構成成分にも使用でき、高速であり、必要な出力量が低く、かつ比較的安価な設備で実施できる。
【００１１】
液体を精製する方法は、液体内の望ましくない有機物を除去するために液体内部にキャビテーションを誘発するステップを含む。この精製方法は、液体の味及び他の望ましい生物化学的特徴を変えることなく望ましくない微生物を除去する。
【００１２】
２つまたはそれ以上の構成成分間の相互作用を促進する方法は、構成成分を流体媒体の中に入れるステップと、相互作用を促進するために構成成分にキャビテーションを生じさせるステップを含む。好ましい実施形態において、相互作用を促進するために、構成成分に遠心力、アブレージョン及び衝撃を与えることができる。
【００１３】
液体燃料の燃焼を改良する方法は、液体燃料を気化するために液体燃焼内部にキャビテーションを誘発するステップを含む。気化された燃料は、燃焼室内で液体燃料より完全に燃焼する。
【００１４】
本発明に属する新規の利点及び特徴と共に本発明の追加の形態は部分的に以下の説明において示され、また部分的に以下の説明を検証することによって当業者に明らかになる。または本発明の実施から習得できる。本発明の目的及び利点は、特許請求の範囲において特に記載される介在及び組合せによって実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る装置の斜視図である。
【図２】一部が取り除かれた図１の装置の前面図である。
【図３】図１の装置の分解斜視図である。
【図４】本発明に係る装置の別の実施形態の部分断面図であり、突起物を有するハウジングを示す。
【図５】本発明に係る装置の別の実施形態の部分断面図であり、ローター及びカウンターローターを示す。
【図６】Ｃ字形の突起物を持つローターの部分の斜視図である。
【図７】Ｊ字形の突起物を持つローターの部分の斜視図である。
【図８】弓状に配列された歯形の突起物を有するローターの部分の斜視図である。
【図９】回転式突起物を有するローターの部分の斜視図である。
【図１０】本発明に係る装置の別の実施形態の前面図であり、ハウジングの出口と連結されたハイドロサイクロンを示す。
【図１１Ａ】本発明に係る分離方法の流れ図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの流れ図の続きである。
【図１２】本発明に係る精製方法の流れ図である。
【図１３】本発明に係る相互作用を促進する方法の流れ図である。
【図１４】本発明に係る燃焼を改良する方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１〜３は、流体媒体の中に入れられた結合構成成分を分離するため、液体を精製するため、流体媒体の中に入れられた２つまたはそれ以上の構成成分間の相互作用を促進するため、液体燃料の燃焼を改良するための装置１０を示す。図２は結合構成成分を分離している装置を示す。図示される結合構成成分はトウモロコシ粒１２の内胚乳、胚芽及び果皮である。図２はトウモロコシを分離している装置１０を示すが、どのような結合構成成分でも装置によって分離できる。さらに、図２は分離機として機能する装置を示すが、この装置は、液体を精製し、２つまたはそれ以上の構成成分間の相互作用を促進し、液体燃料の燃焼を改良できる。図１〜３は、ハウジング１４と、シャフト１６と、円形ローター１８と、ローター１８から伸びる突起物２０と、シャフトと連結されたモータ２２とを持つ装置を示す。
【００１７】
図２及び３は、内部キャビテーション室３０を形成する第一端壁２４、第二端壁２６及び側壁２８を持つハウジング１４を示す。図１〜３は、流体及び構成成分がキャビテーション室３０に入れるようにする第一端壁２４にある入口３２、及び流体及び構成成分がキャビテーション室３０から出られるようにする側壁２８の出口３４を持つハウジング１４を示す。入口３２を、構成成分、液体またはその両方を収容するホッパー（図示せず）と連結できる。図３は第二端壁２６のシャフト用開口３６を示す。シャフト１６はシャフト用開口３６を介してキャビテーション室３０の中へ突出する。図１〜３は側面２８から伸びるフランジ３８を示す。図３は、第二端壁２６の開口４２と整列するフランジ３８の開口４０を示す。図１はフランジ３８を第二端壁２６に固定するネジ４４を示す。フランジ３８と第二端壁２６との間にはシール（図示せず）が配置されることが好ましく、図３に示すシール４６は、流体がキャビテーション室３０の外に浸透するのを防止するためにシャフト１６と第二端壁２６との間に配置される。
【００１８】
図２は、キャビテーション室３０内部においてシャフト１６と連結されるローター１８を示す。ローター１８は入口３２に面する前面４８を有する。円筒形の突起物２０が前面４８から入口３２へ向かって伸びる。全ての突起物２０は前面４８の外周縁に隣接してローター１８の中心から等間隔である。隣り合う突起物２０の間の間隔は、キャビテーション室３０内部における構成成分の保持時間の長さを決定する。突起物間の間隔が小さければ、間隔が大きい突起物より構成成分は室内に長く保持される。室内により長く構成成分が保持されれば、構成成分が分離されるまたは相互作用する可能性が大きくなり、より好ましい。好ましくは、突起物は、構成成分が分離されるまたは相互作用するまでハウジングまたはキャビテーション室内部に構成成分を保持するのに充分な間隔で配置される。図２は、胚芽、果皮及び内胚乳を分離するまでキャビテーション室３０内にトウモロコシ粒１２を保持するのに充分な間隔で配置される隣り合う突起物２０を示している。好ましくは、隣り合う突起物２０間の間隔は約６〜１２ミリメートルである。突起物間の間隔は、構成成分と突起物との間の衝突回数にも影響を与える。突起物間の間隔が狭ければ、それだけ構成成分と突起物との間に多くの衝突が生じる。従って、衝突を少なくしたい場合には、突起物間の距離を増大しなければならない。図にはローター中心から等間隔に配置された円筒形の突起物２０を示すが、どのようなパターンで取り付けられるどのような形の突起物も、本発明の範囲内にある。
【００１９】
図２は流体媒体の中に入れられたトウモロコシ粒１２の内胚乳、胚芽及び果皮の分離を示す。図１及び３に示すモータ２２は、流体内部でキャビテーションを生じさせるのに充分な速度でシャフト１６及びローター１８を回転させる。内胚乳、胚芽及び果皮は、流体内部に形成されるキャビテーション気泡の急速な生成及び爆縮（implosion）、流体とトウモロコシの構成成分との間のアブレージョン（abrasion）、トウモロコシの構成成分間のアブレージョン、トウモロコシの構成成分と突起物２０との間の衝突、及び遠心力の組合せ効果によって分離される。分離前に、トウモロコシは突起物２０によってハウジング１４内部に保持される。トウモロコシが突起物２０によって保持される間、流体はトウモロコシの中を高速で流れて、トウモロコシ表面に流体によるアブレージョンを生じさせる。トウモロコシ粒１２はローター１８に対して相対的に回転して、トウモロコシ粒間にアブレージョンを生じる。また、各トウモロコシ粒１２は突起物２０にぶつかる。これら全ての要因がトウモロコシ１２を構成成分に分離することに寄与する。図２は出口３４から出て行く分離された構成成分５０を示す。図２はトウモロコシの分離を示すが、任意のタイプの結合構成成分を装置１０において分離でき、また、液体を精製するため、流体媒体の中で２つまたはそれ以上の構成成分間の相互作用を促進するため及び液体燃料の燃焼を改良するためにもこの装置を使用できる。
【００２０】
図４は本発明に係る装置１１０の別の実施形態を示す。装置１１０は、装置１１０がハウジング１１６の第一端壁１１４からローター１１８へ向かって伸びる突起物１１２を持つ点を除いて、図１〜３に関連して前に説明した装置１０とほぼ同じである。円形に３列の突起物１１２は第一端壁１１４から伸びる。隣り合う列の間には間隔１２０が存在する。ローター１１８は４列の突起物１２２を有し、列が間隔１２０と整列するように、突起物１２２はローターの中心から一定の距離を置いて配置される。
【００２１】
図５は本発明に係る装置２１０にさらに別の実施形態を示す。装置２１０は、装置２１０がチューブ２１２及び内部室２１６内部でチューブ２１２と連結されるカウンターローター２１４を持つ点を除いて、図１〜３に関連して前に説明した装置１０とほぼ同じである。カウンターローター２１４はローター２１８の前面に面する前面を有する。チューブ２１２は入口２２０に受け入れられて、内部室の中へ伸びる。円形の３列の突起物２２２はカウンターローター２１４の前面からローター２１８へ向かって伸びる。隣り合う列の間には間隔２２４が存在する。ローター２１８は４列の突起物２２６を有し、突起物２２６は、列が間隔２２４と整列するように、ローターの中心から一定の距離を置いて配列される。流体が内部室２１６の外へ浸透するのを防止するためにチューブ２１２と入口２２０との間にシール２２８が配置される。チューブ２１２及びカウンターローター２１４を回転させるために、内部室２１６の外部でベルトなど推進機構（図示せず）をチューブ２１２と連結できる。装置１１０及び２１０は図４及び５において円形の列状の突起物を持つものとして示されているが、ハウジング、ローター及びカウンターローターの突起物の列は、ハウジング内部でローターが回転できるようにする任意の形態を持つことができる。
【００２２】
図６〜９は図１〜５に関連して説明した装置１０、１１０、２１０のいずれにも使用できる突起物の例を示す。図６はＣ字形の上面輪郭を有する突起物３１０を示す。突起物は中空であり、ローターに２列に配列される。Ｃ字形の突起物３１０は流体に高レベルのキャビテーションを誘発することが望ましい場合に使用されることが好ましい。図７はＪ字形の側面輪郭を有する突起物３１２を示す。Ｊ字形の突起物３１２はローターの前面の外周縁に隣接して配置される。図８は間隔を置いて配置される４列の歯状の突起物３１４を示す。列は、突起物３１４が放射状の湾曲パターンを形成するようにオフセット状に配置される。図９は回転可能な突起物３１６を示す。突起物３１６は自由端３１８及びローター前面に回転可能に取り付けられる固定端３２０を有する。固定端３２０は、ローターから伸びるボルト３２２を受け入れる開口を有する。本明細書において説明する発明は特定のタイプの突起物または特定のパターンの突起物に限定されない。本明細書において示される突起物及びパターンは全て単なる例示である。
【００２３】
図１０は本発明に係る装置４１０の別の実施形態を示す。装置４１０は、ハウジング４１４の出口４１２がハイドロサイクロン４１６または遠心機と連結されることを除けば、図１〜５に示す実施形態に関連して説明した装置１０、１１０及び２１０とほぼ同様である。ハイドロサイクロン４１６は、ほぼ、逆円錐形と、円錐形の底面から上へ向かって円筒形が伸びる形状を有する。ハイドロサイクロン４１６は、上部出口４１８、底部出口４２０及びハウジングの出口と連結された入口４２２を有する。入口４２２はハイドロサイクロン４１６の上部付近に配置される。
【００２４】
作動時、図１〜３に示す装置１０のモータ２２のスイッチが入れられる。入口３２は、流体の中に入れられた結合構成成分、未精製液体、流体の中に入れられた２つまたはそれ以上の構成成分または液体燃料を受け入れる。流体の中に入れられた結合構成成分、未精製液体、液体の中に入れられた２つまたはそれ以上の構成成分または液体燃料はキャビテーション室３０へ入る。モータ２２は、突起物２０が流体を通過するときキャビテーション室３０内部で流体のキャビテーションを生じるのに充分な速度でシャフト１６及びローター１８を回転させる。シャフトの回転速度は５００〜１０，０００回／分であることが好ましい。
【００２５】
流体は、突起物２０が流体を通過するときに突起物の背後の流体の圧力が減少することによってキャビテーションが生じる。流体は、突起物２０の背後の流体の圧力が液体の蒸気圧力より下に低下するとき、液体にキャビテーションが生じる。キャビテーションによって流体内部に多数の気泡が形成される。これらの気泡は、気泡形成の低圧力エリアからもっと高い流体圧力を持つキャビテーション室３０のエリア内へ移動する。液体の蒸気圧力より大きい流体圧力のエリアに入ると、気泡は圧壊する。このような気泡の生成及び圧壊あるいは爆縮はキャビテーション室３０内部に超音波を生じる。超音波のパワーは、登録商標Ｖｉｂｒｏｔｉｐとして市販される周知のキャビテーション爆縮測定機器によってハウジング１４外部で測定され、約４０ｄＢから約６０ｄＢである。超音波は、流体媒体内における結合構成成分の分離、液体の中の望ましくない有機物を除去するための液体の精製、２つまたはそれ以上構成成分間の相互作用の促進及び液体燃料の気化による液体燃料の燃焼の改良において主要な要素である。
【００２６】
キャビテーション室３０内部での付加的力は、流体媒体内における結合構成成分の分離、液体の精製、液体媒体の中の２つまたはそれ以上の構成成分間の相互作用及び液体燃料の燃焼の改良に寄与する。このような力には、流体内でのローター１８の回転の結果生じる遠心力、流体と構成成分との間のアブレージョン、構成成分間のアブレージョン及び構成成分と突起物２０との間の衝突が含まれる。これらの要因の組合せ効果は、流体の中に入れられた結合構成成分の分離、液体の精製、液体の中に入れられた２つまたはそれ以上の構成成分間の相互作用の促進及び液体燃料の燃焼の改良に寄与する。分離された構成成分及び流体、精製された液体、相互作用した構成成分及び流体または液体燃料は、出口３４を介してキャビテーション室３０から出る。
【００２７】
図４に示す装置１１０は、図１〜３に示す装置１０について前に説明したのと同様に作動する。図５に示す装置２１０は、装置２１０が回転可能なチューブ２１２及びカウンターローター２１４を持つことを除いて、図１〜３に示す装置１０とほぼ同様に作動する。チューブ２１２と連結された推進機構（図示せず）がチューブ２１２及びカウンターローター２１４を回転させる。チューブ２１２及びカウンターローター２１４はローター２１８の回転方向と反対方向に回転することが好ましいが、ローター２１８とカウンターローター２１４が同じ方向に回転することは本発明の範囲内である。構成成分及び流体はチューブ２１２を介してキャビテーション室２１６へ入る。
【００２８】
図１０に示す装置４１０は図１〜５に関連して説明した装置１０、１１０及び２１０のいずれかと同様に作動するローターを備えるハウジング４１４を有する。ただし、流体及び構成成分は、出口４１２から出た後、ハイドロサイクロン４１６へ入る。出口４１２から出てハイドロサイクロン４１６へ入る流体及び構成成分はハイドロサイクロン４１６の内壁の周りを回転する。回転は流体及び構成成分に遠心力を与え、遠心力は密度に基づいて構成成分を分離する。重い方の構成成分は外向きにハイドロサイクロン４１６の内壁に向かって移動して、底部出口４２０に向かってらせん状に壁の下方へ落下する。軽い方の構成成分はハイドロサイクロン４１６の中心軸に向かって移動して上部出口４１８から出る。従って、ハイドロサイクロン４１６は異なる密度を持つ構成成分を分離する。ハイドロサイクロン４１６は、特に、液体から気体を分離するのに適する。軽い方の構成成分が上部出口４１８から出て行くようにするために上部出口４１８をわずかに真空にすることができる。
【００２９】
図１１Ａ及び１１Ｂは結合構成成分を分離する方法を示す。必要な場合には、図１１Ａに示すように、分離工程の始めに、５１０において結合構成成分の皮をむき、５１２において洗浄し、および／または５１４において粉砕する。その後、結合構成成分を流体媒体の中に入れて、第一分離機５１６へ送る。第一分離機５１６はキャビテーション室５１８、流体アブレージョン機５２０、成分アブレージョン機５２２、遠心機５２４及び衝撃機５２６を有する。分離機は、上に説明した装置１０、１１０及び２１０のいずれの構造でも持つことができ、同じ構造が同時にステップ５１８〜５２６を実施できることが分かるはずである。
【００３０】
キャビテーション室５１８において、前に図１〜３に示す装置１０に関連して説明したように、流体にキャビテーションが誘発される。流体内におけるキャビテーション気泡の生成及び爆縮の結果生じる超音波は結合構成成分の分離の１つの要因である。分離機５１６の他のステップも結合構成成分の分離の要因である。アブレージョン流体５２０は流体と結合構成成分との間のアブレージョンを誘発し、アブレージョン構成成分５２２は結合構成成分間のアブレージョンを誘発して、構成成分を分離する。結合構成成分間のアブレージョンは個々の構成成分間のアブレージョンであるか、または結合構成成分の個々の単位間のアブレージョンである。遠心機５２４は結合構成成分に遠心力を与え、衝撃機５２６は結合構成成分に衝撃力を与えて、構成成分を分離する。分離後、構成成分は流体媒体の中に入れられる。
【００３１】
分離された構成成分は分離機５１６から出て、流体媒体から比較的大きい固体構成成分を分離する液体−固体分離機５２８に入る。微粒度の固体構成成分は流体と一緒に懸濁液を形成して、液体−固体分離機５２８によって流体から分離されない。液体−固体分離機５２８として、固体を液体から分離するための篩またはその他の適切な任意の装置が可能である。流体媒体から分離された固体構成成分は、さらに固体構成成分を分離する能力を有する乾燥機５３０によって分離される。固体構成成分は、その後製粉機５３２において所望のサイズに挽かれる。または、液体−固体分離機５２８から出た固体構成成分は流体媒体の中に入れられ、分離機５３４へ送られる。分離機５３４において分離機５１６の場合と同じステップが実施される。分離機５３４は、さらに、分離機５１６に関して前に説明したのと同様に固体構成成分を分離する。流体及び分離された固体構成成分は液体−固体分離機５３６へ送られる。ここで、比較的大きい固体構成成分は流体から分離されて、再収集機５３８へ送られる。微粒度の固体構成成分は流体と一緒に懸濁液を形成して、液体−固体分離機５３６によって流体から分割されない。液体−固体分離機５２８及び５３６から出た流体と微粒度の固体構成成分の懸濁液は分離機５４０において結合する。
【００３２】
分離機５４０は、分離機５１６と同じステップを実施して、さらに流体内の結合構成成分を分離する。分離機５４０を出た流体及び構成成分は分離機５４２へ流れ込み、分離機５４２は分離機５１６と同じステップを実施する。分離機５４２はさらに流体内の結合構成成分を分離する。分離機５４２から出た流体及び構成成分は遠心機５４４へ流れ込む。遠心機は、図１０に関連して前に説明したハイドロサイクロンと同様の構造を持つことができる。遠心機５４４は流体及び構成成分に遠心力を与えて、密度に基づいて構成成分を分割する。遠心機５４４から出る重い方の構成成分は分離機５４６へ送られ、遠心機５４４から出る軽い方の構成成分は再収集機５４８へ送られる。分離機５４６から出た後、重い方の構成成分は遠心機５５０へ入り、遠心機５５０は、再び密度に基づいて構成成分を分割する。遠心機５５０から出た重い方の構成成分は乾燥機５５２へ入り、軽い方の構成成分は再収集機５４８へ送られる。所望の最終生成物を得るために重い方の構成成分でも軽い方の構成成分でもさらに処理できる。
【００３３】
その結果得られた重い方の構成成分が澱粉または砂糖である場合、乾燥機５５２へ送る代わりに、図１１Ｂに示す別の工程へ送って、澱粉または砂糖をエタノールに変換することができる。エタノールを生成するために、図１１Ａに示す遠心機５５０から出た澱粉は、図１１Ｂに示すステーション５５４において加水分解または液化するために、行程Ｂを進む。図１１Ａに示す遠心機５５０から出た砂糖は、図１１Ｂに示すステーション５５８において発酵するために、行程Ａを進む。澱粉は、ステーション５５４において、加水分解を促進するために熱せられて、酵素と結合される。加水分解された澱粉は、その後酵素と結合されて、ステーション５５６において糖化される。ステーション５５６において、加水分解された澱粉は砂糖シロップに変換される。図１〜５に示す装置１０、１１０及び２１０のいずれによっても、図１３に示し図１３に関連して以下に説明する相互作用の促進方法に従って、ステーション５５４における加水分解及びステーション５５６における糖化を実施できる。
【００３４】
ステーション５５６から出た砂糖シロップはイーストと結合して、ステーション５５８において発酵される（遠心機５５０からの砂糖の排出が始まるステップ）。砂糖シロップの発酵は液体エタノールを生成する。装置の熱を取り除くために発酵５５８ステップを実施する装置に熱交換器（図示せず）を連結できる。発酵後、液体エタノールは液体−固体分離機５６０へ送られる。液体エタノールの中の残留固体はエタノールから分離され、固体を加水分解し糖化して砂糖シロップに変換するためにステップ５６２において酵素処理を受ける。その後、この砂糖をステーション５５８において発酵させる。ステップ５６２はステップ５５４及び５５６とほぼ同様に実施できる。
【００３５】
液体−固体分離機５６０から出た液体エタノールは分離機５６４において蒸留工程を開始する。分離機５６４は分離機５１６とほぼ同じ形態を持つ。液体を加熱するために分離機５６４に加熱機（図示せず）を連結できる。好ましくは、加熱機は液体エタノールを約摂氏８０度に加熱する。分離機５６４へ入る前に、太陽エネルギーによって加熱された水に浸漬された銅線コイルの中を通過させて、液体エタノールを加熱できる。分離機５６４は液体エタノール内部にキャビテーションを誘発する。液体エタノール内部におけるキャビテーション気泡の急速な生成及び爆縮は液体エタノールをエタノール蒸気に変換する。ただし、液体の一部はエタノール蒸気と一緒に分離機５６４から出る可能性がある。残留液体は、液体エタノール及び／または前のステップにおいて付加された液体でエタノールに変換できなかった液体である可能性がある。液体及びエタノール蒸気は分離機５６４から出て、遠心機５６６へ送られる。遠心機５６６は図１０に示すハイドロサイクロンと同様の構造を持つことができる。遠心機５６６は液体及びエタノール蒸気に遠心力を与えて、液体からエタノール蒸気を分離する。遠心機５６６から出た液体は、再収集機５７２によって収集されて、ここで廃棄されるか、または液体内の残留エタノールを全て回収するために第二の蒸留工程へ送られる。遠心機５６６から出たエタノール蒸気は蒸気を液体に凝縮させる凝縮機５６８へ送られる。液体エタノールは再収集機５７０によって収集される。
【００３６】
図１１Ａ及び１１Ｂに示す工程によって分離される結合構成成分として、固体、液体、気体またはこれらの任意の組合せが可能である。固体の分離の場合、流体媒体における固体のパーセンテージは体積で約１０〜４０％であることが好ましい。流体媒体の中に入れられる固体のパーセンテージを変化させると、分離工程に影響を与えることができる。流体媒体における固体のパーセンテージを大きくすると、結合構成成分間のアブレージョンは増大するが、突起物と構成成分との間の衝突回数は減少する。流体媒体における固体のパーセンテージを小さくすると固体構成成分間のアブレージョンは減少し、突起物と構成成分との間の衝突回数は増大する。分離される構成成分のタイプを最適に分離するために必要に応じて流体媒体における固体のパーセンテージ（体積）を変化させることができる。
【００３７】
図１１Ａ及び１１Ｂに示す分離工程に影響を与えることができるその他の外的要因は、流体媒体または構成成分のｐＨ、粘度及び温度を含む。ｐＨが中性から酸性またはアルカリ性へ動くと、水素のポテンシャルがより大きな原子活動を可能にして、分離を加速できる。分離機内部に創成される力（キャビテーション、流体のアブレージョン、構成成分のアブレージョン、遠心力及び衝撃力）は流体媒体と結合構成成分との間の接触を容易にするので、原子活動を促進する。流体媒体の粘度が増大すると、キャビテーション気泡の形成、爆縮及び移動を制限するので、流体内部のキャビテーション効果は減少する。温度の上昇は、液体の分子の引力を減少させ流体媒体の蒸気圧力を増大するので、流体内部のキャビテーション効果を増大する。流体媒体の蒸気圧力が増大すると、流体の圧力を増大した蒸気圧力より下に下げるために必要な圧力低下が小さくなるので、キャビテーション気泡がより頻繁に形成される。
【００３８】
トウモロコシ粒の構成成分すなわち内胚乳、果皮及び胚芽を分離するために図１１Ａ及び１１Ｂに示す分離方法を使用できる。トウモロコシ粒を分離機５１６へ送る前に皮むき機５１０でトウモロコシの皮をむき、洗浄機５１２で洗浄し、粉砕できる。分離機５１６は前述の方法で内胚乳、胚芽及び果皮を分離する。内胚乳は微細な粒度を持つので、分離後流体と懸濁液を形成する。好ましくは、分離機５１６の中へ入る流体とトウモロコシ粒の混合物は、体積でトウモロコシ粒を約１０〜２０％含む。分離機５１６は図１〜３に示す装置１０のような構造を持つことが好ましい。トウモロコシの分離のために、ローターは１列の突起物を持つことが好ましい。列の直径は約１２４ミリメートルであり、突起物の直径は約９．５ミリメートルであることが好ましい。好ましくは、突起物の高さは約１５ミリメートルであり、ローターの厚みは約１０ミリメートルである。突起物間には約１０ミリメートルの間隔が存在する。好ましくは、ローターは、約２５００〜４５００回転／分の速度で回転し、さらに好ましい形態においては約３６００回転／分の速度で回転する。内胚乳、胚芽及び果皮を分離する工程は約２分で行われる。また、従来の分離工程のように分離前にトウモロコシ粒を水または酸性溶液に浸す必要はない。
【００３９】
図１１Ａ及び１１Ｂに示す方法に従ってトウモロコシを分離するために、分離機５１６を、各々装置１０と同様の構造を有する連結された複数の分離機と取り替えることができる。このような形態においては、後続の分離機の突起物間の距離は徐々に小さくなる。分離機５１６の代わりに連結された８台の分離機を用いることができ、この場合、突起物間の距離は１０ミリメートルから７．５ミリメートルへ徐々に減少する。
【００４０】
液体−固体分離機は、内胚乳、胚芽及び果皮の分離後、流体及び内胚乳の懸濁液から胚芽及び果皮を分ける。胚芽及び果皮は乾燥機５３０へ送られる。乾燥機５３０は、胚芽から果皮を分離する能力を持つ空気式の摂氏６０度の熱風による乾燥システムが好ましい。その後、市場の要求を満たすために、果皮及び胚芽を製粉機５３２において別々に粉に挽くことができる。流体及び内胚乳の懸濁液は分離機５４０へ送られる。
【００４１】
分離機５４０は、流体及び内胚乳の懸濁液の内部にキャビテーションを誘発して、内胚乳の細胞から澱粉及び蛋白を分離する。好ましくは、分離機５４０は、２列の突起物を持つローターを有する以外は、装置１０と同様の構造を有する。分離機５４２及び５４６は、各々、結合している澱粉と蛋白を分離する。遠心機５４４及び５５０は分離された澱粉と蛋白を分割する。遠心機は図１０に示すハイドロサイクロンと同じ構造を持つことが好ましい。遠心機５４４及び５５０は分離された澱粉及び蛋白に遠心力を加えて、澱粉と蛋白を分ける。蛋白より重い澱粉は遠心機５４４及び５５０の内壁の周りを通って、流体と一緒に遠心機の底部へ送られる。蛋白は遠心機５４４及び５５０の上部を通って再収集機５４８へ送られる。
【００４２】
遠心機５５０から出た後、澱粉を乾燥機５５２へ送るか、または前述の図１１Ｂに示すステップに従ってエタノールを生成するために澱粉を加水分解し、糖化し、発酵させ、蒸留できる。本明細書において説明するトウモロコシの分離工程は、分離前にトウモロコシ粒を液に浸すことによって澱粉を劣化させないので、トウモロコシからエタノールを生成する従来のどのような工程よりも２０％多くトウモロコシからエタノールを回収できる。さらに、分離前に製粉機または胚芽除去機によって粉砕されないので、構成成分はその元来の特徴を保持する。
【００４３】
図１１Ａに示す分離方法は、トウモロコシのアトーレ（粥）を製造するためにも使用できる。トウモロコシは水の中に入れられて、乾燥機５１６へ送られる。乾燥機５１６は胚芽、果皮及び内胚乳を分離する。液体−固体分離機５２８は胚芽及び果皮を流体及び内胚乳の懸濁液から分離する。胚芽及び果皮は乾燥機及び製粉機５３２へ送られる。内胚乳は、アトーレパウダーを生産するために消化され、乾燥される。従来の方法においてはトウモロコシが硫黄溶液に浸されるので、従来の方法に従って生産されたアトーレは硫黄を含有する。本明細書において説明する方法に従って生産されるアトーレは、トウモロコシが硫黄溶液に浸されないので硫黄を含有しない。従って、本発明の方法に従って生産されるアトーレは、従来の方法で生産されるアトーレより健康的でありかつ味が良い。
【００４４】
図１１Ａに示す方法に従ってコーヒーの実も分離できる。コーヒーの実の結合構成成分は、外皮、果肉、粘質物、豆の皮及び豆（種子）である。コーヒーの実の構成成分を分離するための従来の工程は、果肉をつぶして、種子を発酵させて粘質物を緩め、種子を洗浄して粘質物を取り除き、種子を乾燥させ、種子の外皮を除去して豆の皮を取り除くステップを必要とする。これらのステップを実施するために一般に約１日〜７日かかる。図１１Ａに示す方法の分離機５１６はわずか７〜１０秒でコーヒーの実の構成成分を分離する。さらに、従来の工程より水にさらされる時間が短いので、図１１Ａに示す方法に従ってコーヒーの実が分離された後、コーヒー豆を乾燥させるために必要な時間が短い。本発明の方法は、また、果肉つぶしのミルによる粉砕作用も典型的な発酵工程も経ないので、より品質の良いコーヒー豆を生産する。コーヒーの加工のための本発明の方法は効率を向上させるので、従来の方法より約３０％コストが低い。
【００４５】
好ましくは、コーヒーの分離のために流体とコーヒーの実の混合物は体積で約１５〜２２％のコーヒーの実を含む。好ましくは、第一分離機は、以下に説明するようにローターを持つ図１〜３に示すような装置であり、突起物間の距離は、豆を傷つけないようにするために最も大きいコーヒー豆より約５０％大きい。図１１Ａに示す方法に従ってコーヒーを分離するのに充分な様々なローターが存在する。１つのタイプのローターは３列の突起物を有し、各列はそれぞれ２０センチメートル、３０センチメートル及び４０センチメートルの直径を有する。突起物は直径約１０ミリメートルの円筒形である。突起物間の距離は第一列の約１５ミリメートルから第三列の約１０ミリメートルまで減少する。第二のタイプのローターは、各々直径約０．９５３センチメートル（０．３７５インチ）の１９個の円筒形突起物を有する。突起物は、約１２４ミリメートルの直径を有するローターの外周縁に隣接する。突起物間には約９ミリメートルの距離が存在する。第三のタイプのローターは、各々直径約０．９５３センチメートル（０．３７５インチ）の２１個の突起物を有する。突起物は、約１２４ミリメートルの直径を有するローターの外周縁に隣接する。突起物間には約７．５ミリメートルの距離が存在する。第四のタイプのローターは、図６に示すようにＣ字形の上面輪郭を持つ２０個の突起物を有する。突起物は各々約９．５ミリメートルの直径を有する。突起物は約１２４ミリメートルの直径を有するローターの外周縁に隣接する。突起物間には約７．５ミリメートルの距離が存在する。第五のタイプのローターは図６に示すようにＣ字形の上面輪郭を持つ１４個の突起物を有する。突起物は各々約１．２７センチメートル（０．５インチ）の直径を有する。突起物は約１２４ミリメートルの直径を有するローターの外周縁に隣接する。突起物間には約１６ミリメートルの距離が存在する。第六のタイプのローターは、各々約１２ミリメートルの底面直径及び約４ミリメートルの上面直径を有する２０個の円錐形突起物を有する。突起物は約１２５ミリメートルの直径を有するローターの外周縁に隣接する。第七のタイプのローターは、各々約９．５ミリメートルの底面直径及び約４ミリメートルの上面直径を有する２４個の円錐形突起物を有する。突起物は約１２４ミリメートルの直径を有するローターの外周縁に隣接する。
【００４６】
分離機５１６によってコーヒーの実の豆、果肉、粘質物、果皮及び豆の皮が分離された後、豆は分離機によって果肉、粘質物、果皮及び豆の皮から分離される。分離機として、サイズに基づいて様々な構成成分を分離するために設計された１つの篩または一連の篩が可能である。その後、コーヒー豆を乾燥させ、選別して、出荷のために梱包する。果肉、粘質物、果皮及び豆の皮は、好ましくは図１〜３に示す装置１０と同様の構造を有する別の分離機へ送られる。分離された構成成分は分離機へ送られ、分離機は、豆の皮及び果皮から果肉及び粘質物を分離する。図１１Ｂに関連して前に説明したようにエタノールを生成するために果肉及び粘質物を発酵させるか、またはメタンガスを生成するためにこれを使用できる。豆の皮及び果皮は、構成成分から栄養素及び／または繊維を抽出する抽出工程を経る。
【００４７】
キャッサバの根から澱粉及び細胞を分離するためにも図１１Ａ及び１１Ｂに示す方法を使用できる。キャッサバの根は、水に入れる前に、皮はぎ機５１０において皮をはがれ、洗浄機５１２において洗浄され、粉砕機５１４において粉砕されることが好ましい。水と粉砕されたキャッサバの根との比率は、体積でキャッサバの根が約２５〜３５％である。キャッサバの根は、好ましくは図１〜３に示す装置１０と同様の構造を有する分離機５１６へ送られる。分離機５１６の後、キャッサバの固体バイオマスから分離された澱粉は水と一緒に懸濁液を形成する。キャッサバの固体バイオマス、水及び澱粉は液体−固体分離機５２８へ送られ、ここで、澱粉及び水の懸濁液はキャッサバの固体バイオマスから分離される。澱粉及び水の懸濁液は分離機５４０へ送られる。キャッサバの固体バイオマスは水に入れられ、さらに澱粉及びキャッサバの固体バイオマスを分離するために分離機５３４へ送られる。液体−固体分離機５３６は、分離機５３４から出てきた澱粉及び水の懸濁液をキャッサバの固体バイオマスから分割する。キャッサバの固体バイオマスは再収集機５３８へ送られ、澱粉及び水の懸濁液は分離機５４０へ送られ、ここで分割機５２８からの澱粉及び水の懸濁液と結合される。分離機５４０から、工程はトウモロコシの分離に関して前に説明したように続行する。好ましくは、分離機は、約９．５ミリメートルの直径を有する突起物及び約１０ミリメートルの突起物間の距離を持つローターを有する。キャッサバの根の分離のために、どの分離機も、根の破砕を改良するためにカウンターローターと一緒に２列のローターを持つこともできる。
【００４８】
サトウキビからサトウキビ汁を分離するために図１１Ａ及び１１Ｂに示す方法を使用できる。サトウキビからサトウキビ汁を回収するための従来の方法は、サトウキビを粉砕または圧延してサトウキビ汁を抽出する。その後、サトウキビは廃棄されるかリサイクルされる。この場合、まだサトウキビに残留するサトウキビ汁は失われる。図１１Ａ及び１１Ｂに示す方法は、従来のサトウキビ汁の抽出工程後廃棄される固体サトウキビから重量で約９．５％のサトウキビ汁を回収する。
【００４９】
図１１Ａの分離方法に従って、まずサトウキビは粉砕機５１４において粉砕され、粉砕時に抽出されたサトウキビ汁が収集される。その後、粉砕されたサトウキビを水の中に入れて、分離機５１６へ送る。分離機５１６は図１〜３に示す装置１０と同様の構造を持つことができる。好ましくは、水及びサトウキビの混合物は体積でサトウキビ約２５％〜３５％である。分離機５１６は上述の要素を介してサトウキビからサトウキビ汁を分離する。液体−固体分離機５２８は水及びサトウキビ汁から固体サトウキビを分割する。固体サトウキビは再び水の中に入れられて、分離機５３４へ送られる。分離機はさらにサトウキビからサトウキビ汁を分離する。液体−固体分離機５３６は分離機５３４から出たサトウキビ汁とサトウキビを分割する。固体サトウキビは再収集機５３８へ送られて、ここで骨材としてまたは紙の生産に使用される。サトウキビ汁を結晶糖に加工するか、またはステップ５５８〜５７２に関連して前に説明したようにサトウキビ汁を発酵させ蒸留してエタノールを生成できる。サトウキビからサトウキビ汁を分離するために前に説明したのと同様に、サトウダイコンからサトウダイコン汁を分離できる。
【００５０】
液体から気体不純物を分離するためにも図１１Ａに示す方法を使用できる。例えば、二酸化硫黄またはその他の気体不純物を液体燃料から分離するためにこの方法を使用できる。二酸化硫黄は燃料に存在する化合物であり、燃焼によって大気に放出され、健康にも環境にも有害である。図１１Ａに示す方法に従って燃料と二酸化硫黄を分離するために、二酸化硫黄を含有する燃料は、直接、５４２及び５４４など遠心機と連結される分離機へ送られる。好ましくは、二酸化硫黄と燃料を分離するために図１０に示すような装置４１０が使用される。分離機は液体燃料内部にキャビテーションを誘発する。キャビテーションは燃料内部における二酸化硫黄の気泡の形成を増大する。遠心機は燃料に遠心力を与えて、液体燃料から気体の二酸化硫黄を分離する。好ましくは、気体二酸化硫黄は遠心機上部から出て行き、精製された燃料は遠心機の底部から出て行く。気体も燃料も再収集機に収集できる。
【００５１】
穀物から土及び毒素を分離するために図１１Ａに示す方法を使用できる。分離のために、土及び毒素で覆われた穀物は水に入れられて、分離機５１６へ送られる。分離機は穀物、土及び毒素を分離する。液体−固体分離機５２８は、土及び毒素からきれいな穀物を分離する。土及び毒素はそのまま水に懸濁している。液体−固体分離機５２８として篩が可能である。きれいな穀物は乾燥機５３０において乾燥されて、要望に合わせて処理される。水から汚染物質を分離して残留水を精製するためにもこの方法を使用できる。例えば、キャッサバの澱粉加工の残留水からシアン化合物を分離するためにこの方法を使用できる。
【００５２】
また、植物性または動物性織物の任意の構成成分を分離するためにも図１１Ａに示す方法を使用できる。植物性または動物性織物の構成成分を分離するために、織物を加工し、選択し、水に入れて、分離機５１６へ送る。その後、任意の方法で織物の構成成分は分割され、洗浄され、乾燥され、梱包される。
【００５３】
図１１Ａに示す方法に従って大豆を分離できる。本明細書において説明する大豆の分離方法は、伝統的な方法が必要とするステップ及び設備の数を大幅に減少する。大豆の結合構成成分は、外皮、胚芽及び内胚乳である。大豆は水の中に入れられ、分離機５１６へ送られる。分離機５１６は、外皮、胚芽及び内胚乳を分離する。液体−固体分離機５２８を用いて外皮、胚芽及び内胚乳を分離できる。液体−固体分離機５２８としては、構成成分を分離するための寸法を持つ１つの篩または一連の篩が可能である。また、他の豆類、モロコシなど穀物から結合構成成分、パイナップル繊維からパイナップルジュース及びジャガイモから澱粉を分離するためにもこの方法を使用できる。
【００５４】
図１２は本発明に従って液体を精製する方法を示す。液体に懸濁する固体が存在する場合、液体にステップ６１０〜６１４の予備処理方法を施すことが好ましい。液体に懸濁する固体がない場合、液体を直接キャビテーション室６１６へ送ることができる。予備処理方法に従って、液体はハイドロサイクロン６１０へ送られる。ハイドロサイクロンは図１０に示す装置に関連して前に述べたように固体から液体を分離するのを助ける。その後直ちに、液体は化学処理６１２を受ける。化学処理は、液体内で沈殿物と結合して沈殿物の沈降を促進する凝結剤を添加するステップを含むことが好ましい。沈殿タンク６１４は、タンクの底に凝結剤及び沈殿物を沈降させるのに充分な時間、液体を維持する。沈殿タンク６１４の中の液体は、次にキャビテーション室６１６へ送られ、ここで、液体内部にキャビテーションが誘発されて液体内の望ましくない有機物が除去される。望ましくない有機物は液体内部に形成されるキャビテーション気泡の急速な生成及び爆縮によって除去される。キャビテーション室６１６は図１〜５に関連して説明した装置１０、１１０及び２１０のいずれかと同様の構造を持つことができる。キャビテーションは細胞溶解によって有機物を除去できる。精製対象の液体が水である場合、キャビテーション及びキャビテーションによって創成される高温は、水のオゾン化を促進することが好ましい。オゾンは液体内部の望ましくない有機物を除去する。液体内部の望ましくない有機物が除去された後、液体が蛇口６２０から出る前に、液体内の残留微粒子を除去するために、液体はフィルター６１８においてろ過される。
【００５５】
好ましくは、図１２に示す工程のキャビテーション室は図１〜５に示す装置のいずれかと同様の構造を有する。好ましくは、図１２に示す工程に使用される装置は、液体内部のキャビテーションを最大限に生じさせるために、図６に示すようにＣ字形の上面輪郭を持つ突起物を有する。公共給水ラインから建物へ入る水を精製するために家庭または事務所内部に図１〜５に示すような装置を設置できる。好ましくは、家庭または事務所の水の精製のために設置される装置は１．２７センチメートル（０．５インチ）より小さい入口及び約１．９０センチメートル（０．７５インチ）の出口を有する。配水ラインにおいて水を精製するために、図１〜５に示すような装置を配水ライン内に設置することもできる。図１２に示す方法を用いて精製される液体は、例えば水、ジュースまたは精製を必要とするその他の任意の液体である。例えば、ジュースまたは牛乳を精製するために、低温殺菌の代わりにまたは低温殺菌に加えてこの精製工程を使用できる。本明細書において説明する精製工程は、液体を加熱せず、液体の味を変えないので有益である。残留水を精製するためにも図１２に示す精製工程を使用できる。
【００５６】
熱伝達のために使用される液体を精製するためにも図１２の精製方法を使用できる。熱伝達のために使用される水またはその他の液体において望ましくない有機物が繁殖する可能性がある。液体と接する可能性のある個体間の病気を防止するためにこのような望ましくない有機物を除去することが望ましい。加熱のために液体を使用する場合、キャビテーション室及び遠心機は熱交換器から液体を受け取り、この液体を精製した後、加熱機へ液体を送ることができる。その後、液体は加熱機から熱交換器へ送られ、キャビテーション室へ戻される。冷却のために液体が使用される場合、キャビテーション室は熱交換器から液体を受け取り、液体を精製した後、液体を冷却塔へ液体を送ることができる。液体はその後冷却塔から熱交換器へ送られ、キャビテーション室へ戻される。液体の精製は液体の比熱容量を増大させるので、熱交換工程の効率を向上させることができる。
【００５７】
図１３は本発明に従って２つまたはそれ以上の構成成分間の相互作用を促進する方法を示す。構成成分は流体媒体の中に入れられ、相互作用促進機７１０へ送られる。相互反応促進機７１０は、キャビテーション室７１２、アブレージョン流体７１４、アブレージョン構成成分７１６、遠心機７１２及び衝撃機７２０を有する。相互作用促進機は図１〜５に関連して前に説明した装置１０、１１０及び２１０のいずれかと同様の構造を持つことができる。単純な構造がステップ７１２〜７２０を同時に実施できることが分かるはずである。キャビテーション室７１２は流動内部にキャビテーションを誘発して構成成分間の相互作用を促進する。アブレージョン流体７１４は流体と構成成分との間のアブレージョンを誘発し、アブレージョン構成成分７１６は、構成成分間のアブレージョンを誘発して構成成分間の相互作用を促進する。遠心機７１８は構成成分に遠心力を与えて構成成分間の相互作用を促進し、衝撃機７２０は構成成分に衝撃力を与えて構成成分間の相互作用を促進する。相互作用促進機７１０から出ると、相互作用した構成成分は再収集機７２２に収集される。相互作用する構成成分として、固体、液体、気体またはこの３つの任意の組合せが可能である。
【００５８】
加水分解反応など任意の化学反応または物理反応を促進するために図１３の方法を使用できる。例えば、澱粉を加水分解する目的で酵素と澱粉の相互作用を促進するためにこの方法を使用できる。澱粉と酵素は流体媒体の中に入れられて、相互作用促進機７１０へ送られる。相互作用促進機内部で創成されるキャビテーション、アブレージョン及びその他の力は、澱粉と酵素の相互作用を促進して、澱粉の加水分解を生じる。加水分解された澱粉の糖化を促進して砂糖シロップを生成するために図１３の方法を使用できる。加水分解された澱粉及び酵素は流体媒体の中に入れられて、相互作用促進機７１０へ送られる。促進機は酵素と加水分解された澱粉の相互作用を促進する。相互作用促進機内部で創成されるキャビテーション、アブレージョン及びその他の力は、加水分解された澱粉と酵素の相互作用を促進して砂糖シロップを生成する。砂糖シロップは、その後再収集機７２２において収集される。
【００５９】
トウモロコシのニクスタマリゼーション（nixtamalization−水酸化カルシウムのアルカリ溶液による調理）のために図１３の方法を使用できる。典型的なニクスタマリゼーション工程においては、トウモロコシから果皮を分離してトウモロコシの内胚乳の澱粉をデキストリン化するためにアルカリ溶液でトウモロコシを煮る。アルカリ溶液で調理されたトウモロコシは製粉がより容易であり、デキストリン化された澱粉は栄養がより高い。本発明の相互作用の促進方法に従ってトウモロコシをアルカリ溶液で調理するために、トウモロコシを、好ましくは酸化カルシウム及び水を含むアルカリ性溶液に入れる。トウモロコシとアルカリ溶液との間の相互作用を促進するために、トウモロコシ及びアルカリ溶液は加熱された後、相互作用促進機へ送る。アルカリ溶液と間の相互作用を促進する相互作用促進機内部に創成される力の組合せ効果によってトウモロコシはアルカリ溶液で調理される。トウモロコシの分離方法に関して前に述べたように、キャビテーション、アブレージョン及び遠心力及び衝撃力によってもトウモロコシの構成成分を分離できる。相互作用促進機７１０から出た後、トウモロコシは乾燥機（図示せず）へ送られる。図１３に示す方法に従えばトウモロコシを約５分間で調理することができる。従来の方法を用いると、トウモロコシのニクスタマリゼーションには約１２時間掛かる。
【００６０】
図１３に示す方法に従って物質を乳化、カプセル化（encapsular）及び均質化して相互作用を促進することも可能である。例えば、バナナからバナナのピューレを、ココナッツからココナッツクリームを、肉からブイヨンを生産するためにこの方法を使用できる。フルーツジュース、アイスクリーム、ソース、ペースト状薬剤、ペースト状化学薬品及びソーセージ用肉を乳化するためにこの方法を使用できる。梱包前に牛乳、フルーツジュース及び果肉と添加物の相互作用を促進するためにこの方法を使用できる。また、２つまたはそれ以上の構成成分の相互作用の結果として生じる化学反応または物理反応を加速するためにもこの方法を使用できる。例えば、木材をパルプに変換するためにこの方法を使用できる。この場合、相互作用する構成成分は木材及び１つまたはそれ以上の化学生成物である。
【００６１】
図１４は液体燃料の気化によって液体燃料の燃焼を改良する方法を示す。燃焼室８１４において空気と燃料の比率はより均等に分布するので、液体燃料の気化は燃焼を改良する。本発明の方法に従って燃料を気化するために、燃料はキャビテーション室８１０へ送られる。ここで、燃料の中にキャビテーションが誘発される。燃料内部におけるキャビテーション気泡の急激な生成及び爆縮は燃料を気化させる。キャビテーション室８１０から出た後、液体燃料の一部はそのまま存続する可能性があるので、遠心機８１２は気化燃料と液体燃料の組合せに遠心力を与えて、液体燃料から気化燃料を分離する。遠心機８１２は図１０に示すハイドロサイクロンと同様の構造を持つことができる。気化燃料は酸素と混合され、燃焼室８１４で燃焼され、液体燃料は再びキャビテーション室８１０へ戻される。図１４に示す方法に従って液体燃料の燃焼を改良するために図１〜１０に示すいずれの装置でも使用できる。
【００６２】
以上のことから、本発明が、自明のまた本発明に固有の他の利点と共に、本発明に明示される全ての目的を達成するために非常に適することが分かる。
【００６３】
本発明の範囲から逸脱することなく本発明の多くの実施形態を実現できるので、本明細書に記載されるまたは添付図面に図示される事項を限定的にではなく例示と解釈すべきである。
【００６４】
以上、特定の実施形態を示し、論証したが、当然様々な修正を加えることができ、本発明は、特許請求の範囲に限定が含まれない限り、本明細書において説明される部分及びステップの特定の形態または配列に限定されない。さらに、特定の特徴及び副組合せは便宜上示されており、参照なしに他の特徴及び副組合せを採用することができる。これは特許請求の範囲内に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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