CN101617855B - 一种连续微波膨胀烟丝的方法 - Google Patents
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Abstract
一种连续微波膨胀烟丝的方法,包括如下步骤:将烟丝在膨胀剂中浸渍;浸渍后将浸渍设备内的膨胀剂回收;浸渍后的烟丝利用微波干燥机进行微波膨胀,即得到膨胀烟丝;所述的膨胀剂包括4-12个碳原子的醇、4-12个碳原子的酮、2-12个碳原子的卤代醚、3-12个碳原子的烷烃或被2个以上卤原子取代的3-12个碳原子的烷烃中的一种组分或者两种以上的组分的混合物。所得膨胀烟丝的填充值达到7.5以上,整丝率为大于90%,膨胀后的水分含量为12.5±0.5%,烟丝膨胀均匀,没有水渍烟丝;整套装置低能耗、高自动化,可以进行连续封闭式大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及烟草工业的一种膨胀工艺,具体地涉及一种有机介质作为膨胀介质的烟丝膨胀工艺,更具体地涉及低沸点的有机介质作为膨胀介质的烟丝膨胀的循环工艺。
背景技术
烟丝膨胀技术是上世纪60年代末70年代初迅速发展起来的新技术。烟丝经过膨胀处理后可明显提高填充能力,因而减少了卷烟的单箱烟叶消耗,降低了烟支中尼古丁含量。卷烟中掺入膨胀烟丝,可增强其燃烧性能,进而降低烟支中的焦油含量。据测算在卷烟中掺入10%的膨胀烟丝,可节省7-8%的烟丝,每支卷烟的焦油含量可降低2mg左右,因此世界各国都在争相开发新型的烟丝膨胀技术及其配套设备。
目前在烟丝膨胀技术中现阶段在世界上常用的技术是二氧化碳烟丝膨胀技术,氟利昂烟丝膨胀技术,氮气烟丝膨胀技术,其中又以二氧化碳烟丝膨胀技术使用最为普遍,但是二氧化碳液化温度、压力和其自然状态下的气态状态,决定了其工艺的复杂化和高成本化。并且二氧化碳膨胀技术损耗大、设备修理和维护费用高、生产成本高;烟丝香气损失较大、枯焦气重、烟气干燥,填充性能虽好,但碎丝率高的问题,致使在卷制过程中的损耗也较大,其在烟支中的实际比例远远低于配方中的比例。
氟利昂CFC-11为膨胀剂的烟丝膨胀工艺中,在现有技术的浸渍过程有气体介质或液体介质。气态CFC-11浸渍烟丝,其具体的加工方法为:1、将一定量的烟丝加入已预热至60℃以上的加工罐中,当加工罐密封后,用蒸汽喷射器抽真空,直至罐内真空度达到0.01Mpa;2、冷罐内的CFC-11液体经过蒸发器气化,并注入加工罐浸渍烟丝,当加工罐内的气压达到0.5MPa后停止注入CFC-11气体;3、当加工罐内烟丝被CFC-11气体浸渍一定时间后,将CFC-11气体回收到热罐中,再冷罐中冷凝液化;4、当加工罐内CFC-11气体回收后,罐内压力降低到0.11Mpa时,向罐内注入0.35-0.4Mpa压力的干蒸气,烟丝被加热而细胞结构得到膨胀,加工罐内温度升至93-94℃;5、将CFC-11气体送入冷罐中,经13-15℃的水喷淋使其液化,直至加工罐内真空度达到0.01-0.03Mpa后停止抽真空;6、使加工罐内压力逐步恢复到常压,开启罐盖,取出膨胀烟丝,经风送使膨胀烟丝松散、冷却,并送入贮丝房贮存。
用CFC-11液体浸渍烟丝,具体的加工方法为:1、切后烟丝经定量喂料机和皮带秤计量,连续均匀地通过气锁旋转阀门,进入浸渍器;2、烟丝在浸渍器内螺旋推进,被一定温度和压力的液态CFC-11浸渍,经气锁旋转阀门送到循环热风膨胀系统内;3、浸渍后的烟丝在膨胀塔内输送过程中,烟丝内的CFC-11快速气化,淹死得到膨胀,膨胀烟丝经旋风分离器和脱气滚筒,卸入回潮滚筒;4、膨胀烟丝经过回潮处理,含水率增至卷制所要求的标准范围内;5、CFC-11的回收与供给为一循环系统,从膨胀系统和脱气滚筒回收的CFC-11与水蒸气混合气体,经过压缩与水蒸气冷凝、CFC-11被冷却成液体后,回收至贮罐循环使用。
上述的几种烟丝膨胀工艺中,是单独使用气态或液态的膨胀剂对烟丝浸渍处理,浸渍后烟丝的重量变化不理想,随着最后得到的膨胀烟丝的效果也有些欠缺,在液态膨胀剂的回收工艺中,在膨胀过程中将气化的CFC-11回收再利用,没有对加工罐内的液体进行提纯、回收,烟丝中部分杂质不能被CFC-11带出,对膨胀烟丝的质量造成影响。
另外由于氟利昂的臭氧消耗潜能值ODP指标为1.0,因而对臭氧层的破坏作用很大,目前在国际上已被禁止使用,我国烟草行业根据国际公约也已在2006年全部停止使用。
烟丝膨胀工艺主要采用热蒸汽、硫化床等膨胀烟丝的方法,例如专利申请CN200510010637利用水为介质对烟丝加温加湿处理后,高含水份的烟丝通过温度在250~360℃的高温气流进行加速去湿促使烟丝产生膨胀,得到的膨胀烟丝的填充性能较差,能耗较大等缺点。微波技术在国内外烟草行业主要集中应用于烟草干燥方面,国内主要用于烟包松散等行业,专利申请200710025714.8公开了微波膨化烟梗的工艺方法,将烟梗在水溶液中浸渍后,将其平铺放在玻璃器皿中,然后再将玻璃器皿放置在微波中膨化,整个工艺是间歇式的,没有能连续化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续微波膨胀制备烟丝的工艺,在烟丝浸渍时使用了环保性好即ODP值为零、化学性质稳定、渗透性好、毒性低以及表面张力小等优点的膨胀剂;在整个工艺流程中的工艺条件温和,对设备的要求大大降低,通过膨胀剂的充分回收利用,降低了成本,整套装置低能耗、高自动化,膨胀周期短,可以进行连续化大规模生产;得到的膨胀烟丝的具有填充性能好、整丝率高、没有水渍烟丝以及烟丝的香味物质几乎没有损失等性能。
为实现本发明的目的提供一种连续微波膨胀制备烟丝的方法,所采用的技术方案为:
(1)将含水量为15-30%的烟丝在膨胀剂中浸渍;
(2)浸渍后将浸渍罐内的膨胀剂回收;
(3)浸渍后的烟丝在微波设备中进行膨胀,功率密度为7-10KW/m2,即得到膨胀烟丝;
所述的膨胀剂包括4-12个碳原子的醇、4-12个碳原子的酮、2-12个碳原子的卤代醚、3-12个碳原子的烷烃或被2个以上卤原子取代的3-12个碳原子的烷烃中的一种组分或者两种以上的组分的混合物。
所述的膨胀剂优选4-12个碳原子的醇、2-12个碳原子的卤代醚、3-12个碳原子的烷烃或被2个以上卤原子取代的3-12个碳原子的烷烃中的一种组分或者两种以上的组分的混合物。
所述的卤原子包括氟原子、氯原子或溴原子,其优选氟原子。
所述的膨胀剂优选4-12个碳原子的醇、正戊烷、异戊烷、己烷、环己烷、庚烷、辛烷、二氟乙烷、四氟乙烷、四氟丙烷、五氟丙烷、六氟丙烷、七氟丙烷、五氟丁烷、十氟戊烷或甲氧基九氟丁烷的一种或两种以上的混合物。
所述的膨胀剂再优选二氟乙烷、四氟乙烷、四氟丙烷、五氟丙烷、六氟丙烷、七氟丙烷、五氟丁烷、十氟戊烷或甲氧基九氟丁烷一种或两种以上的混合物。
所述的膨胀剂更优选四氟乙烷、五氟丙烷、五氟丁烷、十氟戊烷或甲氧基九氟丁烷一种或两种以上的混合物。
所述的膨胀剂的沸点或共沸点的温度为20-80℃,其优选20-60℃,更优选30-40℃。
步骤(1)所述的烟丝的含水量为17%-25%。
本发明所述的浸渍包括烟丝在液态膨胀剂或/和气态膨胀剂中浸渍。
其优选烟丝在液态膨胀剂和气态膨胀剂中浸渍,采用膨胀剂气、液态结合的方式对烟丝浸渍,液态的膨胀剂将烟丝湿润,气态膨胀增加浸渍罐内的压强,使液态的膨胀剂容易渗入到烟丝内部,浸渍时间缩短了,浸渍后烟丝的重量增加的多,经膨胀后得到的烟丝的填充能力增强。
本发明所述的浸渍罐内膨胀剂的回收包括液态的膨胀剂首先回收到介质缓冲罐,再将其迅速气化,气化后的膨胀剂初步降温,然后初步降温后的气态膨胀剂在冷凝器中冷凝液化;气态的膨胀剂先初步冷却,再进入冷凝器中冷凝液化。
浸渍后的烟丝输送到微波干燥机中,微波的功率密度为优选为7-10KW/m2;温度控制在25-120℃,其优选80-115℃;在微波腔体内膨胀时间为30-120秒之内。
本发明所述的功率密度是指微波功率在微波单位面积上的辐射功率,即功率密度=微波功率/微波腔体面积。
针对现有技术其他烟丝膨胀方法而言,例如:过热蒸气或较高温度热气流等方法膨胀烟丝,本发明采用微波对烟丝进行膨胀处理,在比较低的温度下进行,对膨胀烟丝组分无不利影响,同时由于微波的非热效应作用,即烟丝细胞及其内部极性分子在微波的超高频振荡下,分子瞬间被激活,分子之间相互碰撞、摩擦的机会极大增加,产生了更多的致香物质,烟丝无焦糊味,烟香增强,杂气排除;同时微波还具有杀菌作用,从而提高了卷烟的安全性和吸食品质;浸渍后的烟丝经微波膨胀处理,水分含量11-13%,并且没有水渍、结团现象。
本发明在烟丝浸渍过程中使用非极性或弱极性且沸点较低的膨胀剂,烟丝在浸渍之前含有一定量的水分,在浸渍过程中烟丝细胞内又进入大量的膨胀剂。本发明在高功率密度的条件下对烟丝微波膨胀,功率密度为7-10KW/m2,在此功率密度下微波穿透到烟丝的深层,极性水分子在高频电磁场作用下运动,相互摩擦而产生很高热量,细胞内温度迅速上升,使低沸点膨胀剂以及气态水逐渐从内部向外部汽化,烟丝内部形成疏松多孔状,由于汽化的低沸点膨胀剂在常压下扩散速度,致使内外温度梯度相差不是很大,能够将烟丝快速、均匀的膨胀,几乎没有介质残留;由于在整个膨化过程中,烟丝内外温度变化平稳,对烟丝没有损害,无糊焦味。如果微波的功率密度低于上述的数值,无论如何增长微波辐照时间都不会是烟丝膨胀,只会产生烘干的效果,或者膨胀效果很差,介质残留量高等缺陷;反之,如果功率太高,由于内部烟丝内部升温很快,内外的温度梯度较大,水分不能很好的扩散出去,有水渍烟丝较多,同时还有湖焦味。
在现有技术中微波膨化前烟丝均利用水溶液浸渍,渗入烟丝细胞中的全部是水分子,在微波膨化过程中,由于水的量多、极性强,吸收微波能力强,产生大量的热量,使一部分水迅速气化,随着微波膨化的进行,烟丝内部逐渐形成疏松多孔状,其内部的导热性能减弱,烟丝内外温度梯度增大,并且在常温、常压的外界条件下,烟丝中的水分扩散速度慢,这就导致较外层烟丝的水分不能很好的汽化排出。得到的膨胀烟丝含有水渍、结团现象;由于烟丝内部的温度不很的导出,烟丝内部的温度比较高,会有糊焦味;并且烟丝的膨胀不很均匀。
所述微波的频率为2450MHZ。
本发明优选的烟丝浸渍的方法为:加入处理后的烟丝,再抽真空,然后注入烟丝膨胀剂,其特征在于,先注入液态的膨胀剂,然后注入气态的膨胀剂,烟丝在气、液态膨胀剂中浸渍。
向温度保持在65℃~75℃的浸渍设备内加入烟丝。
所述的抽真空为将压力降至0.05Mpa~0.005Mpa。
注入液态膨胀剂采用从烟丝上方喷淋的方式的加注,通过这种加注方式使得用量较少的液态膨胀剂逐层的将烟丝浸湿,然后利用重力膨胀剂通过整个烟丝流入浸渍设备储放膨胀剂部位,膨胀剂在经过烟丝的过程中,除了能浸湿烟丝外,可以将烟丝表层的杂质带走,提高烟丝的质量,并且减少了膨胀剂的用量,所需液态膨胀剂于烟丝的重量比为0.5-1:1。
注入气态膨胀剂使浸渍设备中的压力达到0.1Mpa~1Mpa,温度为65-120℃,其优选75-110℃。
所述的浸渍设备中的压力优选0.3-0.9Mpa,更优选0.5-0.8Mpa。
在上述压力、温度条件下烟丝浸渍5min~30min。
注入浸渍设备中的液态膨胀与气态膨胀剂的质量比1:0.5-2,其优选1:0.8-1.5。
所述的烟丝的含水率为20%±1。
在本发明中浸渍过程采用气液两种形态的膨胀剂浸渍烟丝,现有技术中例如膨胀剂CFC-11,采用气态的CFC-11浸渍或液态的CFC-11浸渍,如果仅仅使用液态的膨胀剂浸渍,液态膨胀剂气化渗入烟丝细胞,浸渍设备压力的提高完全靠浸渍设备提供热量,这样压力升高缓慢,压力平衡所需时间长,不利于生产效率的提高;同理如果仅仅采用气态膨胀剂浸渍,浸渍设备压力上升较快,膨胀剂分子能够迅速渗入烟丝细胞中,但气态膨胀剂加注的时间过长,同样不利于生产效率的提高。本发明采用气液态膨胀剂相结合的方式加注浸渍烟丝,液体湿润、气体增压,加注时间短,生产效率高。
现有技术的二氧化碳膨胀烟丝的方法中,在浸渍过程大部分涉及到加入液态二氧化碳和气态二氧化碳都需要加入。例如:《烟草科技》1997年第3期公开的“几种改的CO2膨胀烟丝工艺”,具体方法:①烟丝先装入一混合罐,抽真空排除空气。随后通入一定量液态CO2在罐中膨胀形成气、固两相混合的CO2冷雾,进行搅拌使冷雾与烟丝混合均匀,烟丝温度降至-70~-85℃,然后输入浸渍器;②向浸渍器通入压力为2.5~3.5MPa的饱和CO2气体;③浸渍器迅速减压,卸出烟丝,送去膨胀。
在二氧化碳膨胀烟丝过程中,二氧化碳常温、常压为气态,并且从二氧化碳的三相图分析,二氧化碳只有在0.5MPa以上的压力、一定的温度条件下才能以液态形式存在,“几种改的CO2膨胀烟丝工艺”中所公开的技术方案,先通入液态二氧化碳,在-70~-85℃,主要以气固形式存在,而烟丝浸渍的主要是靠液态的膨胀剂进入到烟丝细胞,然后再通过各种膨化方法将烟丝细胞中的液体汽化而是烟丝膨胀。如果不再加注气态二氧化碳,气、固态的二氧化碳不能很好的进入烟丝细胞,所以后来加入一定压力的二氧化碳,可以增压使气态二氧化碳液化或固态二氧化碳融化为液态二氧化碳而进入烟丝细胞内,所以后来加入的二氧化碳的目的是使浸渍罐中的二氧化碳液化。现有技术二氧化碳膨胀烟丝工艺中虽然在加注方式上采用气、液相结合的方式,使为了使二氧化碳液化,为了使其液化,需要的压力也高,与本发明气、液结合方法加注膨胀剂有本质的不同。本发明的烟丝浸渍工艺中,在常温、常压下膨化剂的沸点远远低于二氧化碳,性能上有本质的区别,先加注液体是湿润烟丝,而后加注气态膨胀剂主要是增压,使更多的膨胀剂分子进入烟丝细胞内,提高浸渍效果,缩短浸渍时间。
本发明的浸渍的温度控制在65-120℃,其优选75-110℃,如果温度过高烟丝有焦糊味,影响卷烟的吃味,温度过低,浸渍效果不佳;浸渍压力优选控制在0.1Mpa~1Mpa,对设备的耐压要求低,膨胀后烟丝的造碎率低,即整丝率达到90%以上。在本发明的浸渍压力、温度以及时间的工艺条件下,经膨胀后所得烟丝的填充值高于7.5。
本发明烟丝浸渍后的膨胀剂采用现有技术公开的回收液体的方法。
其优选烟丝浸渍后的膨胀剂的回收方法为:将浸渍设备中的液态膨胀剂回收并使其气化,气化后的膨胀剂经初步冷却后再进一步冷凝为液态,冷凝后的膨胀剂贮罐循环使用;浸渍设备中气态膨胀剂的回收包括将浸渍设备中的气态膨胀剂先初步冷却再进一步冷凝为液态,冷凝后的膨胀剂贮罐循环使用。
在微波膨胀过程中挥发出的气体膨胀剂经初步冷却后再进一步冷凝为液态回收利用。
所述的初步冷却包括将气态膨胀剂通入到水介质中,降低气态膨胀剂的温度,优选水的温度为65~70℃。
在初步冷却过程中不仅可以将气态膨胀剂的温度降低,并且可以起到纯化作用,利用介质水将气体夹带的杂质除去,进一步净化膨胀剂。
所述的冷凝包括经初步冷却的气态膨胀剂在立式的冷凝器中通过喷淋水介质使气态膨胀剂液化,优选水的温度为12~15℃。
在回收的液态膨胀剂时,先将其汽化,经过汽化过程将膨胀剂在浸渍过程中夹带着的杂质除去,净化了膨胀剂。
所述的浸渍设备中气态膨胀剂的回收包括高压回收、加速回收和/或引射回收。
所述的高压回收包括将浸渍设备中的气态膨胀剂回收至压力为0.35-0.8Mpa。
所述的加速回收包括:在气态膨胀剂高压回收之后,将浸渍设备中的剩余的气态膨胀剂回收至压力为0.35-0.21Mpa。
加速回收过程中刚开始回收的时候浸渍罐内压力较大,为了减少对设备冲击,要使用小口径的管路进行回收,当压力降低到一定程度时,改为大口径管路回收,加快回收过程。通过这种回收方式可以将气态膨胀剂充分冷却、冷凝,如果仅用小口的管路回收,回收时间太长,如果仅用大口径管路回收,气态膨胀剂不能充分的冷却、冷凝,导致其回收不完全。
所述的引射回收包括将加速回收之后浸渍设备内的剩余气态膨胀剂回收至压力为0.1-0.11Mpa为止。
所述的引射回收通过引射泵回收浸渍设备中气体。
高压回收、加速回收以及引射回收过程中,从浸渍设备中出来的气态膨胀剂均先通过初步冷却,然后再冷凝为液态膨胀剂,贮罐循环使用。
经冷凝后液态膨胀剂与水是不相溶的液体,静置后液体分层,上层为水,下层为液态膨胀剂,下层的液态膨胀剂再去浸渍烟丝,上层的水经冷却后再循环使用冷却、冷凝气态膨胀剂。
本发明烟丝膨胀剂的回收方法,经过回收装置,将浸渍罐内出来的液态膨胀剂很好的提纯,同时可以将烟草中的部分杂质去除,吃味改善;通过多中途径将液态和气态的膨胀剂均回收利用,同时所用的冷却水也可以循环利用,这种回收方法将膨胀剂和水的循环利用,几乎没有对环境污染,降低了工业成本,满足工业化大生产的需要。
本发明的所述的连续性微波烟丝膨胀方法,采用的膨胀剂性能稳定、低毒性、对臭氧层没有破坏等优点,浸渍后采用微波膨胀技术在常温常压下即可膨胀,对烟丝无损害,无糊焦味,由于温度不高,膨胀烟丝的有效物质损失降低;在膨胀烟丝中膨胀剂的残留量极小,膨胀均匀,没有水渍烟丝;相对于传统的膨胀设备,微波膨胀的热耗散小,可极大改善现场高温工作条件;膨胀生产可以连续进行。尤其采用本发明的优选浸渍方案,气、液膨胀剂相结合的加注方法浸渍烟丝,提高了生产效率,经微波膨胀以后所得烟丝的各项指标均很高,填充率高于7.5,整丝率大于90%,膨胀后烟丝水分含量为12.5±0.5%,水渍烟丝为零,膨胀后烟丝不收缩,满足卷烟工艺要求。
本发明在工艺参数有了很大的改进,浸渍设备的压力在0.1-1MPa之间,相对于现有技术其他的膨胀烟丝工艺的浸渍过程而言,对浸渍设备的耐压程度的要求降低了,膨胀过程在常温、常压下进行,并且从烟丝的上料、浸渍以及膨胀过程是连续封闭式进行,非常符合工业化大生产的需求。烟丝浸渍后的气、液态膨胀剂分别通过不同的方法将其充分回收循环利用,回收过程中将浸渍后的膨胀剂提纯,便于再次浸渍使用,在回收过程用到的也介质同样循环利用,这种节能、节源的循环利用方法降低了烟丝膨胀的成本,对环境污染很小,既符合环保发展的要求,又顺应了烟草系统减害降焦的发展趋势。
附图说明
图1为本发明连续微波烟丝膨胀的工艺流程图
具体实施方式
实施例1
如图1所示,将烟丝进行预处理,使其含水量为烟丝重量的15%,取200Kg处理后的烟丝加入到已预热至70℃的浸渍罐中;将浸渍罐抽真空,使其压力处于0.01Mpa;向浸渍罐中加入100Kg液态膨胀剂,所述的膨胀剂由85%的五氟丁烷(1,1,1,3,3-五氟丁烷)、15%的七氟丙烷(1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷)组成的混合物,然后将约70Kg(300Kg)液态膨胀剂汽化通入浸渍罐内,使浸渍罐中的压力增加至0.8Mpa,温度升高到110℃,在上述温度、压力的条件下浸渍30min;
烟丝浸渍后将气、液态膨胀剂分别回收重新利用,待回收完毕后,卸出烟丝,并将其送入到微波膨胀设备内,微波功率密度为10KW/m2,在温度为95-100℃、常压下膨胀处理60秒得到膨胀烟丝,所得膨胀烟丝的填充值为8.5,含水率为:12.5%,整丝率为95%。
实施例2
将烟丝进行预处理,使其含水量为烟丝重量的17%,取200Kg处理后的烟丝加入到已预热至65℃的浸渍罐中;将浸渍罐抽真空,使其压力处于0.03Mpa;向浸渍罐中加入200Kg液态膨胀剂,所述的膨胀剂为80%的五氟丁烷(1,1,1,3,3-五氟丁烷)、20%的五氟丙烷(1,1,1,3,3-五氟丙烷)组成的混合物,然后将200Kg液态膨胀剂汽化通入浸渍罐内,使浸渍罐中的压力增加至0.5Mpa,温度升高到100℃,在上述温度、压力的条件下浸渍10min;
烟丝浸渍后将气、液态膨胀剂分别回收重新利用,待回收完毕后,卸出烟丝,并将其送入到微波膨胀设备内,微波功率密度为8KW/m2,在温度为76-80℃、常压下膨胀处理100秒得到膨胀烟丝,所得膨胀烟丝的填充值为8.0,含水率为:12.7%,整丝率为96%。
实施例3
将烟丝进行预处理,使其含水量为烟丝重量的25%,取200Kg处理后的烟丝加入到已预热至75℃的浸渍罐中;将浸渍罐抽真空,使其压力处于0.005Mpa;向浸渍罐中加入130Kg液态膨胀,所述的膨胀剂为95%五氟丁烷、5%六氟丙烷组成的混合物,然后将190Kg液态膨胀剂汽化通入浸渍罐内,使浸渍罐中的压力增加至0.7Mpa,温度升高到80℃,在上述温度、压力的条件下浸渍20min;
烟丝浸渍后将气、液态膨胀剂分别回收重新利用,待回收完毕后,卸出烟丝,并将其送入到微波膨胀设备内,微波功率密度为7KW/m2,在温度为35-40℃、常压下膨胀处理40秒得到膨胀烟丝,所得膨胀烟丝的填充值为9.0,含水率为:12.2%,整丝率为94%。
实施例4
将烟丝进行预处理,使其含水量为烟丝重量的30%,取200Kg处理后的烟丝加入到已预热至65℃的浸渍罐中;将浸渍罐抽真空,使其压力处于0.009Mpa;向浸渍罐中加入160Kg液态膨胀剂,所述的膨胀剂为由80%五氟丁烷(1,1,1,3,3-五氟丁烷)、20%十氟戊烷(1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-十氟戊烷)组成的混合物,然后将96Kg液态膨胀剂汽化通入浸渍罐内,使浸渍罐中的压力增加至0.1Mpa,温度升高到75℃,在上述温度、压力的条件下浸渍15min;
烟丝浸渍后将气、液态膨胀剂分别回收重新利用,待回收完毕后,卸出烟丝,并将其送入到微波膨胀设备内,微波功率密度为9KW/m2,在温度为110-120℃、常压下膨胀处理50秒得到膨胀烟丝,所得膨胀烟丝的填充值为7.9,含水率为:12.8%,整丝率为95%。
实施例5
将烟丝进行预处理,使其含水量为烟丝重量的20%,取200Kg处理后的烟丝加入到已预热至70℃的浸渍罐中;将浸渍罐抽真空,使其压力处于0.03Mpa;向浸渍罐中加入100Kg液态膨胀剂,所述的膨胀剂为由90%五氟丁烷(1,1,1,3,3-五氟丁烷)、10%四氟乙烷(1,1,1,2-四氟乙烷)组成的混合物,然后将200Kg液态膨胀剂汽化通入浸渍罐内,使浸渍罐中的压力增加至1.0Mpa,温度升高到120℃,在上述温度、压力的条件下浸渍5min;
烟丝浸渍后将气、液态膨胀剂分别回收重新利用,待回收完毕后,卸出烟丝,并将其送入到微波膨胀设备内,微波功率密度为10KW/m2,在温度为25-30℃、常压下膨胀处理30秒得到膨胀烟丝,所得膨胀烟丝的填充值为8.8,含水率为:12.9%,整丝率为92%。
实施例6
将烟丝进行预处理,使其含水量为烟丝重量的20%,取200Kg处理后的烟丝加入到已预热至70℃的浸渍罐中;将浸渍罐抽真空,使其压力处于0.03Mpa;向浸渍罐中加入200Kg液态膨胀剂,所述的膨胀剂由85%五氟丙烷、13%五氟丁烷和2%全氟丁基甲醚组成的混合物,使浸渍罐中的温度升高到110℃,在上述条件下浸渍70min;
烟丝浸渍后将气、液态膨胀剂分别回收重新利用,待回收完毕后,卸出烟丝,并将其送入到微波膨胀设备内,微波功率密度为8KW/m2,在温度为77-80℃、常压下膨胀处理50秒得到膨胀烟丝,所得膨胀烟丝的填充值为7.6,含水率为:12.1%,整丝率为92%。
实施例7
将烟丝进行预处理,使其含水量为烟丝重量的18%,取200Kg处理后的烟丝加入到已预热至68℃的浸渍罐中;将浸渍罐抽真空,使其压力处于0.02Mpa;然后将180Kg液态膨胀剂汽化通入浸渍罐内,所述的膨胀剂为95%二氯一氟乙烷、5%全氟己烷组成的混合物,温度升高到90℃,在上述条件下浸渍70min;
烟丝浸渍后将气、液态膨胀剂分别回收重新利用,待回收完毕后,卸出烟丝,并将其送入到微波膨胀设备内,微波功率密度为9KW/m2,在温度为95-100℃、常压下膨胀处理40秒得到膨胀烟丝,所得膨胀烟丝的填充值为7.8,含水率为:12.9%,整丝率为91%。
实施例8
将烟丝进行预处理,使其含水量为烟丝重量的25%,取200Kg处理后的烟丝加入到已预热至75℃的浸渍罐中;将浸渍罐抽真空,使其压力处于0.005Mpa;向浸渍罐中加入130Kg液态膨胀,所述的膨胀剂为80%五氟丁烷(1,1,1,3,3-五氟丁烷)、20%十氟戊烷(1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-十氟戊烷)组成的混合物,然后将190Kg液态膨胀剂汽化通入浸渍罐内,使浸渍罐中的压力增加至0.7Mpa,温度升高到80℃,在上述温度、压力的条件下浸渍20min;
烟丝浸渍后,将液态膨胀剂回收到介质缓冲罐,迅速被加热、气化,初步提纯后气态膨胀剂通入装有水的热罐中,热罐中出来的气态膨胀剂通入到冷凝器冷凝,用冷水将其冷凝液化,将冷凝器中的混合液置放在介质贮罐中,水与膨胀剂分层,下层的膨胀剂最后进入到介质计量罐循环使用,上层水经冷冻机冷却后再循环使用;
液体介质回收完毕,将浸渍罐内气态膨胀剂通过管路打入到装有70℃水的热罐中,对气态膨胀剂初步冷却和提纯,然后再通入冷凝器冷凝,从冷凝器顶部喷淋的水的温度为12℃,液化后的膨胀剂和部分水流入介质贮罐贮存,在介质贮罐中水与膨胀剂分层,下层的膨胀剂最后进入到介质计量罐循环使用,上层水经冷冻机冷却后再循环使用,至浸渍罐的压力达到0.54Mpa为止;然后浸渍罐内的气态膨胀剂迅速通过先后通过小口径和大口径的两路回收路线通入装有70℃水的热罐,气态膨胀剂再回到冷凝器冷凝、介质贮罐贮存,最后进入到介质计量罐循环使用,至浸渍罐内的压力达到0.28Mpa为止;最后通过引射泵回收浸渍罐内的余量气体,使浸渍罐内压力降为一个大气压,回收到的余量气体,迅速进入到热罐,在热罐内水蒸气则冷凝积存在热罐内,气态环保介质被初步降温后,进入到冷凝器冷凝、介质贮罐贮存,最后进入到介质计量罐循环使用;
烟丝浸渍后将气、液态膨胀剂分别回收重新利用,待回收完毕后,卸出烟丝,并将其送入到微波膨胀设备内,微波功率密度为9KW/m2,在温度为40-45℃、常压下膨胀处理40秒得到膨胀烟丝,所得膨胀烟丝的填充值为8.4,含水率为:12.6%,整丝率为96%。
实施例9-12
实施例9-12除了所用的膨胀剂不同,其他参数均采用实施例1,膨胀剂的选用及最终膨胀烟丝的性能参数如下表:
实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | 实施例12 | |
膨胀剂 | 异戊烷、四氟丙烷、五氟丁烷组成的混合物 | 正戊醇、庚烷、甲氧基九氟丁烷组成的混合物 | 六氟丙烷、十氟戊烷组成的混合物 | 丁酮、二氯一氟乙烷组成的混合物 |
填充值 | 8.2 | 7.5 | 7.9 | 8.4 |
含水率 | 12.8% | 12.3% | 12.8% | 12.2% |
整丝率 | 92% | 93.4% | 94% | 92.6% |
Claims (15)
1.一种连续微波膨胀烟丝的方法,包括如下步骤:
(1)将含水量为15-30%的烟丝在膨胀剂中浸渍;
(2)浸渍后将浸渍罐内的膨胀剂回收;
(3)浸渍后的烟丝在微波设备中进行膨胀,功率密度为7-10KW/m2,即得到膨胀烟丝;
所述的膨胀剂包括4-12个碳原子的醇、4-12个碳原子的酮、2-12个碳原子的卤代醚、3-12个碳原子的烷烃或被2个以上卤原子取代的3-12个碳原子的烷烃中的一种组分或者两种以上的组分的混合物。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的浸渍包括烟丝在液态膨胀剂或/和气态膨胀剂中浸渍。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述的浸渍包括烟丝在液态膨胀剂和气态膨胀剂中浸渍。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述微波设备中的温度控制在25-120℃。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述微波设备中的温度控制在80-115℃。
6.根据权利要求1、4或5所述的方法,其特征在于,烟丝在微波设备腔体内膨胀时间为30-120秒。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述微波的频率为2450MHZ。
8.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述的烟丝在液态膨胀剂和气态膨胀剂中浸渍时,先向浸渍设备中注入液态的膨胀剂,然后注入气态的膨胀剂,烟丝在气、液态膨胀剂中浸渍。
9.根据权利要求2或8所述的方法,其特征在于,所述烟丝在浸渍的过程中浸渍设备中的温度为65-120℃。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述烟丝在浸渍的过程中浸渍设备中的温度为75-110℃。
11.根据权利要求2或8所述的方法,其特征在于,所述烟丝在浸渍的过程中浸渍设备中的压力为0.1Mpa~1Mpa。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述烟丝在浸渍的过程中浸渍设备中的压力为0.3-0.9Mpa。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述烟丝在浸渍的过程中浸渍设备中的压力为0.5-0.8Mpa。
14.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的膨胀剂的回收包括现有技术公开的回收液体的方法。
15.根据权利要求1或14所述的方法,其特征在于,所述的膨胀剂的回收包括:将浸渍设备中的液态膨胀剂回收并使其气化,气化后的膨胀剂经初步冷却后再进一步冷凝为液态,冷凝后的膨胀剂贮罐循环使用;浸渍设备中气态膨胀剂的回收包括将浸渍设备中的气态膨胀剂先初步冷却再进一步冷凝为液态,冷凝后的膨胀剂贮罐循环使用。
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