CN101822415A - 一种叶丝微波真空干燥设备 - Google Patents

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Abstract

一种叶丝微波真空干燥设备，其特征在于：包括立式筒状干燥腔体、与干燥腔体相连通的抽真空系统以及微波加热系统，在干燥腔体的顶部和底部分别设置有进料口和出料口，在干燥腔体中设置有物料分散机构，该物料分散机构由设置在干燥腔体轴心上的转轴和安装在转轴上的多层物料分散盘组成，转轴由电机驱动旋转，微波加热系统分为设置在腔体上部的连续微波加热单元和设置在腔体下部的脉冲微波加热单元，两加热单元均沿干燥腔体筒壁分层多组设置。本发明相比现有技术的优点在于：能够在真空状态下对叶丝进行分段微波干燥，降低叶丝干燥温度，保持叶丝香气，提高其感官质量，同时也能够实现叶丝的快速脱水干燥，提高叶丝的填充值。

Description

一种叶丝微波真空干燥设备
技术领域
本发明属于烟草加工技术领域，具体涉及一种叶丝微波真空干燥设备。
背景技术
叶丝干燥是烟草制丝加工过程中的一个关键工序，其工艺任务是去除叶丝的部分水分，满足叶丝贮存、卷制等要求，同时也改善叶丝感官质量，提高叶丝填充能力和耐加工性。
现有的叶丝干燥设备主要有滚筒式烘丝机、气流式干燥设备和微波干燥设备等，滚筒式烘丝机主要采用筒壁热传导和筒内热风对流方式干燥烟丝，气流式干燥设备是通过热风对流的方式进行干燥；微波干燥设备(CN 201005012Y)是通过微波辐射的方式使物料中的极性分子振动摩擦产生热量而使物料干燥。
现有的叶丝干燥设备主要存在以下不足：一是干燥温度偏高，叶丝香气损失较大。在叶丝干燥过程中，滚筒式叶丝干燥设备筒壁温度达到170℃，热风温度达到140℃；气流式干燥设备热风温度大于200℃(见《卷烟工艺规范》，38页)；微波干燥的物料温度也在100℃以上，过高的干燥温度造成叶丝中一些热敏性的致香物质分解或挥发，经试验测定，现有的设备干燥后的叶丝香气损失较大，烟草本香不突出，感官质量变差；二是提高叶丝填充值和保持其香气之间存在矛盾。经试验测定，叶丝填充值与干燥设备加工强度(热风温度、筒壁温度或微波功率等)之间存在显著的相关性，随着加工强度的增大，叶丝填充值呈逐渐增大趋势，但叶丝的香气损失也逐渐增大，感官质量逐渐变差。现有的分段式滚筒烘丝机可分段控制筒壁温度或热风温度，能够实现叶丝快速脱水干燥和防止干燥过程中致香物质的损失，但由于设备不同干燥区之间相互联通(见中国专利CN101611921)或不同温度段的加热介质都需要通过同一个旋转接头进入筒体(见中国专利CN101361589)，不同加热介质之间易相互干扰，各干燥区的温度难以独立控制。
微波真空干燥设备(见中国专利CN100424453C、CN101338968、CN200982800等)是在真空状态下对物料进行干燥，干燥温度低，干燥后的物料色香味较好。现有的微波真空干燥设备在叶丝干燥过程中存在以下不足：①叶丝松散率低。现有的微波真空干燥设备是针对特定对象设计，如：中药材、果蔬等，可满足这些物料干燥需要，但未考虑叶丝干燥的工艺需求，当用于叶丝干燥时，一些结团的叶丝在干燥过程中难以松散，影响了出口叶丝水分的均匀性，也使得后续叶丝掺配均匀性降低。②未考虑叶丝干燥脱水规律，使得连续微波真空干燥设备的能耗较大，脉冲微波真空干燥设备处理的叶丝填充值较低。叶丝干燥过程分为等速、降速和滞速三个阶段(见《烟草科技》，2004(9)：6～15页)，连续微波真空干燥的叶丝在等速干燥阶段，可实现快速脱水干燥，叶丝填充值提高，但进入降速和滞速阶段，叶丝脱水速率降低，继续采用连续微波干燥则造成了能源浪费；采用脉冲微波真空干燥叶丝可减少设备能耗，但在叶丝等速干燥阶段却不能提高其脱水速率，干燥后的叶丝填充值较低。
发明内容
本发明正是针对上述技术不足之处提供的一种叶丝微波真空干燥设备，该设备能够在真空状态下对叶丝进行分段微波干燥，降低叶丝干燥温度，保持叶丝香气，提高其感官质量，同时也能够实现叶丝的快速脱水干燥，提高叶丝的填充值。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明的叶丝微波真空干燥设备，包括立式筒状干燥腔体、与干燥腔体相连通的抽真空系统以及微波加热系统，在干燥腔体的顶部和底部分别设置有进料口和出料口，在干燥腔体中设置有物料分散机构，该物料分散机构由设置在干燥腔体轴心上的转轴和安装在转轴上的多层物料分散盘组成，转轴由电机驱动旋转，微波加热系统分为设置在腔体上部的连续微波加热单元和设置在腔体下部的脉冲微波加热单元，两加热单元均沿干燥腔体筒壁分层多组设置。
在本发明中，所述微波加热系统连接有通风冷却机构，该通风冷却机构由风机和冷却管组成。
抽真空系统包括通过真空管依次连接的冷凝器和真空泵以及控制真空度的电磁阀组成。
物料分散盘为伞状结构，等间距安装在转轴上，分散盘由多个分散片组装而成。
在干燥腔体的出料口和进料口均设置有密封机构，以保证整个装置内部的气密性和防止微波泄漏。
所述的微波加热系统分为两个单元：位于干燥腔体上部的连续微波加热单元和下部的脉冲微波加热单元。两个微波单元均由位置一一对应的磁控管、微波波导以及通风冷却系统组成，磁控管分为连续波磁控管和脉冲磁控管，相应设置在干燥腔体上、下部。
干燥腔体的形状为筒状结构，其顶部设有筒门，进料口和真空管连接口均设在筒门上，
本发明设备的工作过程如下：
叶丝微波真空干燥设备启动后，物料松散机构开始旋转，真空泵开始对整个设备抽真空，在真空电磁阀的控制下，设备内部达到稳定的真空度(可根据生产需要设定真空度)；当设备运行稳定后，叶丝通过进料系统连续不断的输送进干燥腔体中，并在松散盘的作用下，均匀、缓慢下落。当下落的叶丝进入微波干燥区域后，启动微波系统对叶丝进行干燥，微波干燥区域分为两段(连续微波干燥段和脉冲微波干燥段)，叶丝首先进入连续微波干燥段，在连续微波辐射增温和真空负压作用下快速脱水干燥；之后进入脉冲微波干燥段缓慢脱水，组织内外水分达到平衡。干燥后的叶丝落入干燥腔体下部的物料收集仓中，通过出料系统排到干燥设备出口的物料输送机构上，输送到下一个处理工序。
在叶丝干燥过程中，物料松散系统始终匀速旋转，一方面可以将结团叶丝松散，另一方面也可提高叶丝个体之间接受微波辐射的均匀性，从而使得干燥后的叶丝水分均匀；此外，为了保持叶丝干燥设备内部真空度稳定，在真空电磁阀的控制下，抽真空系统连续不断的将干燥腔体中产生的气体抽出，抽出的气体先通过抽真空管道输送到冷凝器，将可凝结成液体的气体排出，然后再输送到真空泵，排出不能凝结的气体。
本发明相比现有的叶丝技术，具有以下优点：
1、干燥温度低，叶丝感官质量较好。本发明利用真空负压条件下水的沸点降低的特性对叶丝进行干燥，干燥温度为30～100℃(可根据生产需要进行设定)，与现有的叶丝干燥设备相比，干燥温度可显著降低，避免了叶丝干燥过程中热敏性的致香物质分解和损失，保持了叶丝香气，干燥后的叶丝烟草本香突出，感官质量较好。
2、脱水速率快，叶丝填充值高。本发明在真空负压状态下干燥叶丝，叶丝组织内外蒸汽压差显著增大，与现有的叶丝干燥设备相比，脱水速率加快，叶丝膨化效果好，提高了干燥后的叶丝填充值。
3、分段干燥，叶丝水分均匀。本发明采用由多层分散盘组成的物料松散系统将干燥过程中的叶丝充分松散，并采用连续微波和脉冲微波对叶丝进行分段干燥，在干燥腔体上部，连续微波干燥的叶丝快速脱水，填充值提高；在干燥腔体下部，脉冲微波干燥的叶丝缓慢脱水，组织内外水分达到平衡，从而使得干燥设备出口叶丝水分的均匀性较高。
附图说明
图1为本发明叶丝微波真空干燥设备主视图。
图2为本发明叶丝微波真空干燥设备俯视图。
图1和图2中：1、真空泵，2、冷凝器，3、电磁阀，4、真空管，5、电机，6、转轴，7、进料口，8、进料密封机构，9、物料分散盘，10、冷却管，11、连续波磁控管，12、脉冲磁控管，13、微波波导，14、风机，15、收集仓，16、出料口，17、出料密封机构，18、干燥腔体。
图3为图1中物料分散盘俯视图。
具体实施方式
本发明以下结合附图将叶丝微波真空干燥设备做进一步描述：
如图1、2所示：本发明的叶丝微波真空干燥设备，包括立式筒状干燥腔体(18)、与干燥腔体相连通的抽真空系统以及微波加热系统，在干燥腔体的顶部和底部分别设置有进料口(7)和出料口(16)，在干燥腔体(18)中设置有物料分散机构，该物料分散机构由设置在干燥腔体轴心上的转轴(6)和安装在转轴上的多层物料分散盘(9)组成，转轴(6)由电机(5)驱动旋转，微波加热系统分为设置在腔体上部的连续微波加热单元和设置在腔体下部的脉冲微波加热单元，两加热单元均沿干燥腔体筒壁分层多组设置，连续微波加热单元主要由连续波磁控管(11)和微波波导(13)组成，脉冲微波加热单元主要由脉冲磁控管(12)和微波波导(13)组成，微波加热系统连接有通风冷却机构，该通风冷却机构由风机(14)和冷却管(10)组成。
所述抽真空系统包括通过真空管(4)依次连接的冷凝器(2)和真空泵(1)以及控制真空度的电磁阀(3)组成。
物料分散盘(9)为伞状结构，等间距安装在转轴(6)上，分散盘由多个分散片组装而成(如图3所示)。
在干燥腔体(18)的出料口(16)和进料口(7)相应设置有密封机构(17、8)，以保证整个装置内部的气密性和防止微波泄漏。
干燥腔体(18)的形状为筒状结构，其顶部设有筒门，进料口(17)和真空管(4)连接口均设在筒门上。

Claims (5)

1.一种叶丝微波真空干燥设备，其特征在于：包括立式筒状干燥腔体、与干燥腔体相连通的抽真空系统以及微波加热系统，在干燥腔体的顶部和底部分别设置有进料口和出料口，在干燥腔体中设置有物料分散机构，该物料分散机构由设置在干燥腔体轴心上的转轴和安装在转轴上的多层物料分散盘组成，转轴由电机驱动旋转，微波加热系统分为设置在腔体上部的连续微波加热单元和设置在腔体下部的脉冲微波加热单元，两加热单元均沿干燥腔体筒壁分层多组设置。
2.根据权利要求1所述的叶丝微波真空干燥设备，其特征在于：所述微波加热系统连接有通风冷却机构，该通风冷却机构由风机和冷却管组成。
3.根据权利要求1所述的叶丝微波真空干燥设备，其特征在于：抽真空系统包括通过真空管依次连接的冷凝器和真空泵以及控制真空度的电磁阀组成。
4.根据权利要求1所述的叶丝微波真空干燥设备，其特征在于：物料分散盘为伞状结构，等间距安装在转轴上。
5.根据权利要求1所述的叶丝微波真空干燥设备，其特征在于：在干燥腔体的出料口和进料口均设置有密封机构。
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