CN102613687A - 一种采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用气体热媒和微波能膨胀烟梗的方法，属烟草加工技术领域。先将加热至90~300℃的气体热媒连续送入微波加热仓中，再将去杂后的烟梗连续送入微波加热仓中，同时馈入微波能，加热30~600s后，将体积膨胀的烟梗送出微波加热仓，最后再经气体热媒继续加热10~50s，待烟梗组织纤维硬化并定形，即获得膨胀烟梗产品。本发明在利用微波加热膨胀烟梗的整个过程中，均采用气体热媒连续对烟梗表面进行加热，烟梗被气体热媒由表及里加热的同时，微波能由里及表加热烟梗，从而有效降低了微波的输出功率，防止了微波电场击穿现象的发生；由本发明方法得到的膨胀烟梗具有膨胀率高、膨胀度大、不易回缩等优点。

Description

一种采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法

技术领域

本发明涉及一种膨胀烟梗的处理方法，特别是一种采用气体热媒和微波能膨胀烟梗的方法，属烟草加工技术领域。

背景技术

烟梗占烟叶总重约20%左右，其化学成分与片叶基本相同，但含量不及叶片。烟梗制成梗丝，填充值不高、香气不足、刺激性及劲头较差、杂气木质气较重。研究及实践表明，烟梗经膨胀后可克服上述缺点，可大比例添加至卷烟制品中，丰富卷烟品种，提高卷烟产量。

目前，国内外各企业及科研院所在烟梗膨胀方面进行了大量的研究。

中国专利CN 1748586公开了一种制备烟梗膨胀的方法及所采用的设备。该方法利用高温蒸汽与文氏管的原理使烟梗膨胀，然后进行梗造粒，最终制备出填充值较高的膨胀烟梗。此方法由于工艺和设备较为复杂，工艺条件苛刻，成本高昂。高温高压蒸汽在迅速加压的过程中，损坏了烟梗细胞的晶格，破坏了烟梗表皮，降低了烟梗的等级。

中国专利CN 1698481及CN 1518906公开了一种制作膨胀烟梗的方法及制粒工艺，该方法以加热的固体介质与烟梗混合后，再以微波膨胀为核心。采用该方法虽然能够获得膨胀率较高的烟梗，但其固体介质加热系统和梗介分离装置复杂，成本高昂，并且会对烟梗及环境产生一定的污染。

中国专利CN 101214086公开了一种烟梗预处理的方法及设备，该方法采用气体热媒将烟梗预热后，再使用微波膨胀，获得膨胀烟梗。由于气体热媒与烟梗混合后再进入微波膨胀腔，此时，气体热媒温度及预热后的烟梗温度已有所降低，在微波膨化过程中，烟梗表面温度低，导致膨胀率不高；而如要保证微波膨化过程中气体热媒及烟梗表面的温度，则需要提高混合预热阶段的气体热媒温度，但高热气体又会使烟梗表面在预热阶段发生糊化，从而导致微波膨胀时打火现象的发生。

中国专利CN 1973699公开了一种用饱和或过热蒸汽连续进行烟梗膨胀处理的设备及方法。该方法采用高温蒸汽进行膨胀烟梗，由于蒸汽提供的能量有限，且加热过程是热传递的方式，能量由表及里，因而制品膨胀率不高，且烟梗表面颜色变化大。

上述烟梗膨胀方法，均存在一定的缺点，严重影响了烟梗的可用性。如何完善烟梗膨胀工艺，使制品品质提高，更好满足市场要求，成为目前烟草企业急需解决的问题。 

发明内容

本发明旨在解决现有烟梗膨胀技术中的不足，提供一种采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法。本发明在利用微波加热膨胀烟梗的整个过程中，即从膨胀开始至膨胀结束，均采用气体热媒连续对烟梗表面进行加热，在获得品质优良的膨胀烟梗的同时，还降低了微波的输出功率，从而有效防止了微波电场击穿（打火）现象的发生，在增加膨胀烟梗产量的同时，保证了烟梗的质量。由本发明方法得到的膨胀烟梗具有膨胀率高、膨胀度大、不易回缩等优点。

实现上述发明目的，本发明所采用的具体技术方案是：

一种采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法，其特征在于工艺步骤如下：

① 将气体热媒加热至90~300℃；

② 将加热后的气体热媒连续送入微波加热仓中，使微波加热仓内环境温度达到气体热媒温度；

③ 将去杂后的烟梗连续送入微波加热仓中，烟梗被气体热媒由表及里加热的同时，馈入微波能，由里及表加热烟梗；

④ 烟梗被气体热媒及微波能内外同时加热30~300s后，烟梗体积膨胀，并送出微波加热仓；

⑤ 膨胀后的烟梗再经气体热媒继续加热10~50s，待烟梗组织纤维硬化并定形，即获得膨胀烟梗产品。

所述气体热媒由氮气、二氧化碳气体或惰性气体加热至90~300℃制成，或者由过热蒸汽制成。

所述过热蒸汽的压力为0.15MPa，温度为110~200℃。

所述气体热媒经回收处理后可循环使用。

所述微波能为频率915MHz或2450MHz的微波。

所述微波加热仓的上腔壁设置有均匀分布的气体喷口，气体热媒通过气体喷口喷入微波加热仓中，且气流喷射方向与烟梗运行方向垂直。该方式可使烟梗在膨胀开始及膨胀结束的全过程中，从气体热媒获得相同的能量，从而保证了烟梗的膨胀率及膨胀度；同时，还可降低气体热媒的温度，防止烟梗表面出现焦化。

所述微波加热仓的下腔壁上均匀开有直径5~25mm的通孔，该通孔与气体回收管路相连接，保证气体可通过的同时，防止微波进入气体回收管路。

所述烟梗由输送网带连续送入/送出微波加热仓，输送网带采用无毒、耐高温、低介电特性及具有一定强度的材料制成，如聚四氟乙烯玻纤网带。

所述气体热媒经微波加热仓上腔壁进入，垂直喷向烟梗，传递热量后，经烟梗间的间隙及输送网带上的空隙进入微波加热仓底部，由微波加热仓下部的通孔，进入气体回收管路，处理后循环使用。

实现本发明方法的装置由微波加热仓1、微波漏能抑制器2、输送网带3、进料定量管4、进料斗5、进料气锁6、微波馈能天线7、气体喷口8、机底壳9、气体风罩10、气体管路11、出料斗13、出料气锁14、漏料气锁12及气体回收管路15构成；

其中，气体喷口8安装在微波加热仓1的上腔壁上，并与气体管路11相连接，同时气体喷口8自上而下与输送网带3垂直设置；微波加热仓1的下腔壁上开有与机底壳9连通的通孔16，机底壳9与气体回收管路15相连接，并在底部安装有漏料气锁12；进料斗5与进料定量管4之间安装有进料气锁6，出料斗13下部安装有出料气锁14；微波加热仓1的出料端装有微波漏能抑制器2，并连接出料斗13；微波漏能抑制器2上方开有气体喷口，通过气体风罩10与气体管路11相连接；微波馈能天线7连接频率为915MHz或2450MHz的微波源，气体管路11内通有气体热媒。

本发明突出的技术效果表现在：

1. 气体热媒不断进入腔体内，传递热量后即被迅速排出，整个微波加热仓内不产生凝水现象，整个微波加热仓内温度恒定均匀。

2. 在微波膨化的全过程中（膨胀开始至膨胀结束），烟梗都可从气体热媒中获得持续、稳定的热能，烟梗膨胀率及膨胀度显著提升。

3. 气体热媒不仅提供了一定的能量，使得烟梗膨胀时不需很高的微波功率密度，即降低了微波功率，而且所需气体热媒的温度较低，最低仅有90℃，从而避免了烟梗在加热膨胀过程中表面焦化，并有效防止了微波打火的现象，可实现大产量。

4. 烟梗在整个膨胀过程中，微波加热仓内的压力始终近于常压，设备使用更加安全。

5. 气体热媒与烟梗可自行分离，不会对烟梗和环境造成污染。

6. 膨胀后的烟梗经气体热媒继续加热，烟梗组织纤维硬化，不易回缩。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图

图2是实施本发明方法装置的结构示意图

图中： 1-微波加热仓      2-微波漏能抑制器    3-输送网带  4-定量管     5-进料斗     6-进料气锁

           7-微波馈能天线      8-气体喷口   9-机底壳  10-气体风罩     11-气体管路     12-漏料气锁    13-出料斗     14-出料气锁    15-气体回收管     16-通孔。        

具体实施方式

实施例一：将氮气加热至300℃，开启气体管路11，气体热媒由微波加热仓1上部、垂直于物料输送网带3方向进入微波加热仓1中，并通过微波加热仓1底部的通孔16进入气体回收管路11，处理后循环加热使用；微波加热仓1内温度达到气体热媒温度时，去杂后的烟梗由物料输送网带3连续送入微波加热仓1中，开启频率为2450MHz、功率为10kW的微波，烟梗被微波及气体热媒双重（内外同时）加热30秒后，体积增大而膨胀，膨胀后的烟梗由物料输送网带3连续送出微波加热仓1，微波漏能抑制器2内的气体热媒继续对膨胀烟梗加热50秒，烟梗组织纤维硬化而定形，即获得膨胀率达95%、膨胀度280%的膨胀烟梗产品。

实施例二：将二氧化碳气体加热至90℃，开启气体管路11，气体热媒由微波加热仓1上部、垂直于物料输送网带3方向进入微波加热仓1中，并通过微波加热仓1底部的通孔16进入气体回收管路11，处理后循环加热使用；微波加热仓1内温度达到气体热媒温度时，去杂后的烟梗由物料输送网带3连续送入微波加热仓1中，开启频率为915MHz、功率为400kW的微波，烟梗被微波及气体热媒双重（内外同时）加热150秒后，体积增大而膨胀，膨胀后的烟梗由物料输送网带3连续送出微波加热仓1，微波漏能抑制器2内的气体热媒继续对膨胀烟梗加热10秒，烟梗组织纤维硬化而定形，即获得膨胀率达98%、膨胀度250%的膨胀烟梗产品。

实施例三：将过热蒸汽加热至150℃，开启气体管路11，气体热媒由微波加热仓1上部、垂直于物料输送网带3方向进入微波加热仓1中，并通过微波加热仓1底部的通孔16进入气体回收管路11，处理后循环加热使用；微波加热仓1内温度达到气体热媒温度时，去杂后的烟梗由物料输送网带3连续送入微波加热仓1中，开启频率为915MHz、功率为200kW的微波，烟梗被微波及气体热媒双重（内外同时）加热600秒后，体积增大而膨胀，膨胀后的烟梗由物料输送网带11连续送出微波加热仓1，微波漏能抑制器2内的气体热媒继续对膨胀烟梗加热30秒，烟梗组织纤维硬化而定形，即获得膨胀率达98%、膨胀度280%的膨胀烟梗产品。

实施例四：将过热蒸汽加热至110℃，开启气体管路11，气体热媒由微波加热仓1上部、垂直于物料输送网带3方向进入微波加热仓1中，并通过微波加热仓1底部的通孔16进入气体回收管路11，处理后循环加热使用；微波加热仓1内温度达到气体热媒温度时，去杂后的烟梗由物料输送网带3连续送入微波加热仓1中，开启频率为2450MHz、功率为10kW的微波，烟梗被微波及气体热媒双重（内外同时）加热100秒后，体积增大而膨胀，膨胀后的烟梗由物料输送网带3连续送出微波加热仓1，微波漏能抑制器2内的气体热媒继续对膨胀烟梗加热25秒，烟梗组织纤维硬化而定形，即获得膨胀率达97%、膨胀度290%的膨胀烟梗产品。

实施例五：将过热蒸汽加热至200℃，开启气体管路11，气体热媒由微波加热仓1上部、垂直于物料输送网带3方向进入微波加热仓1中，并通过微波加热仓1底部的通孔16进入气体回收管路11，处理后循环加热使用；微波加热仓1内温度达到气体热媒温度时，去杂后的烟梗由物料输送网带3连续送入微波加热仓1中，开启频率为915MHz、功率为200kW的微波，烟梗被微波及气体热媒双重（内外同时）加热80秒后，体积增大而膨胀，膨胀后的烟梗由物料输送网带3连续送出微波加热仓1，微波漏能抑制器2内的气体热媒继续对膨胀烟梗加热25秒，烟梗组织纤维硬化而定形，即获得膨胀率达98%、膨胀度285%的膨胀烟梗产品。

实施例六：将氩气加热至130℃，开启气体管路11，气体热媒由微波加热仓1上部、垂直于物料输送网带3方向进入微波加热仓1中，并通过微波加热仓1底部的通孔16进入气体回收管路11，处理后循环加热使用；微波加热仓1内温度达到气体热媒温度时，去杂后的烟梗由物料输送网带3连续送入微波加热仓1中，开启频率为915MHz、功率为200kW的微波，烟梗被微波及气体热媒双重（内外同时）加热200秒后，体积增大而膨胀，膨胀后的烟梗由物料输送网带3连续送出微波加热仓1，微波漏能抑制器2内的气体热媒继续对膨胀烟梗加热30秒，烟梗组织纤维硬化而定形，即获得膨胀率达93%、膨胀度270%的膨胀烟梗产品。

实施例七：将氮气加热至180℃，开启气体管路11，气体热媒由微波加热仓1上部、垂直于物料输送网带3方向进入微波加热仓1中，并通过微波加热仓1底部的通孔16进入气体回收管路11，处理后循环加热使用；微波加热仓1内温度达到气体热媒温度时，去杂后的烟梗由物料输送网带3连续送入微波加热仓1中，开启频率为915MHz、功率为200kW的微波，烟梗被微波及气体热媒双重（内外同时）加热250秒后，体积增大而膨胀，膨胀后的烟梗由物料输送网带3连续送出微波加热仓1，微波漏能抑制器2内的气体热媒继续对膨胀烟梗加热35秒，烟梗组织纤维硬化而定形，即获得膨胀率达95%、膨胀度280%的膨胀烟梗产品。

实施例八：如图2所示，一种实现采用气体热媒的微波膨胀烟梗方法的装置，由微波加热仓1、微波漏能抑制器2、输送网带3、进料定量管4、进料斗5、进料气锁6、微波馈能天线7、气体喷口8、机底壳9、气体风罩10、气体管路11、出料斗13、出料气锁14、漏料气锁12及气体回收管路15构成；

其中，气体喷口8安装在微波加热仓1的上腔壁上，并与气体管路11相连接，同时气体喷口8自上而下与输送网带3垂直设置；微波加热仓1的下腔壁上开有与机底壳9连通的通孔16，机底壳9与气体回收管路15相连接，并在底部安装有漏料气锁12；进料斗5与进料定量管4之间安装有进料气锁6，出料斗13下部安装有出料气锁14；微波加热仓1的出料端装有微波漏能抑制器2，并连接出料斗13；微波漏能抑制器2上方开有气体喷口，通过气体风罩10与气体管路11相连接；微波馈能天线7连接频率为915MHz或2450MHz的微波源，气体管路11内通有气体热媒。

该装置的具体操作步骤如下：开启温度为90~300℃的气体热媒，对整个微波加热仓1及微波漏能抑制器2进行加热及排出内部潮湿空气，使气体回收管路15内气体热媒温度达到气体热媒温度后，开启输送网带3；去杂后的烟梗经进料斗5及进料气锁6进入进料定量管4中，均匀布料至输送网带3上；烟梗由输送网带3连续送入微波加热仓1内，在微波及气体热媒双重作用下，烟梗膨胀，再由输送网带3送出微波加热仓1，经过出口端微波漏能抑制器2时被持续加热保温，膨胀烟梗组织纤维硬化定型，最后经出料斗13及出料气锁14送出，获得膨胀率98%、膨胀度280%的膨胀烟梗制品，缓存后，供后序工艺使用。

在上述操作过程中，需进步说明的是：

输送网带3在送入烟梗过程中所掉落的小梗，经微波加热仓1下腔壁的通孔16，掉入机底壳9内，经漏料气锁14排出；

气体热媒经气体管路11、气体喷口8，以及气体风罩10、微波漏能抑制器2上方的气体喷口，分别进入微波加热仓1内，直接喷射在输送网带3上的烟梗上，气体热媒加热烟梗后，迅速透过输送网带3及微波加热仓1下腔壁的通孔16，进入机底壳9内，由气体回收管路15排出，加热后循环使用。

Claims (7)

1.一种采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法，其特征在于工艺步骤如下：

① 将气体热媒加热至90~300℃；

② 将加热后的气体热媒连续送入微波加热仓中，使微波加热仓内环境温度达到气体热媒温度；

③ 将去杂后的烟梗连续送入微波加热仓中，烟梗被气体热媒由表及里加热的同时，馈入微波能，由里及表加热烟梗；

④ 烟梗被气体热媒及微波能内外同时加热30~600s后，烟梗体积膨胀，并送出微波加热仓；

⑤ 膨胀后的烟梗再经气体热媒继续加热10~50s，待烟梗组织纤维硬化并定形，即获得膨胀烟梗产品。

2.如权利要求1所述采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法，其特征在于所述气体热媒由氮气、二氧化碳气体或惰性气体加热至90~300℃制成，或者由过热蒸汽制成。

3.如权利要求2所述采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法，其特征在于所述过热蒸汽的压力为0.11~1.0MPa，温度为105~300℃。

4.如权利要求1所述采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法，其特征在于实现该方法的装置由微波加热仓（1）、微波漏能抑制器（2）、输送网带（3）、进料定量管（4）、进料斗（5）、进料气锁（6）、微波馈能天线（7）、气体喷口（8）、机底壳（9）、气体风罩（10）、气体管路（11）、出料斗（13）、出料气锁（14）、漏料气锁（12）及气体回收管路（15）构成；

其中，气体喷口（8）安装在微波加热仓（1）的上腔壁上，并与气体管路（11）相连接，同时气体喷口（8）自上而下与输送网带（3）垂直设置；微波加热仓（1）的下腔壁上开有与机底壳（9）连通的通孔（16），机底壳（9）与气体回收管路（15）相连接，并在底部安装有漏料气锁（12）；进料斗（5）与进料定量管（4）之间安装有进料气锁（6），出料斗（13）下部安装有出料气锁（14）；微波加热仓（1）的出料端装有微波漏能抑制器（2），并连接出料斗（13）；微波漏能抑制器（2）上方开有气体喷口，通过气体风罩（10）与气体管路（11）相连接。

5.如权利要求1或4所述采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法，其特征在于所述微波加热仓（1）的上腔壁设置有均匀分布的气体喷口（8），气体热媒通过气体喷口（8）喷入微波加热仓（1）中，且气流喷射方向与烟梗运行方向垂直。

6.如权利要求1或4所述采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法，其特征在于所述微波加热仓（1）的下腔壁上均匀开有直径5~25mm的通孔（16），该通孔（16）与气体回收管路（15）相连接。

7.如权利要求1或2所述采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法，其特征在于所述气体热媒经微波加热仓（1）上腔壁进入，垂直喷向烟梗，传递热量后，经烟梗间的间隙及输送网带（3）上的空隙进入微波加热仓（1）底部，由微波加热仓（1）下部的通孔（16），进入气体回收管路（15），处理后循环使用。

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