CN1026551C - 烟草膨胀方法和系统 - Google Patents

Abstract

水蒸汽或含有水蒸汽的高温气体流经气流干燥管道(18)，烟草从供料口(34)送入到流经气流干燥管道(18)中的高温气体中，并在与气体一起流动的同时被加热，膨胀。水蒸汽或水从供料口(34)的下游位置的注入喷口(61a，61b，61c，61d)注入到高温气体中以改变其温度。借此，高温气体传给烟草的热量得到控制以防止烟草质量下降。

Description

本发明涉及一种烟草的膨胀方法和系统，通过将烟叶切碎，加入膨胀剂如二氧化碳，然后对浸有膨胀剂的烟草加热，膨胀及烘干而成。

更具体地说，本发明涉及防止烟草在下面的过程中其芳香及烟味变劣的方法及系统。浸有膨胀剂的烟草被连续地送到含有水蒸汽的高温气流中，并在气流中散开与气流一起流动，在与气流一起流动的同时被加热，浸入烟草中的膨胀剂膨胀使烟草的组织膨胀，烟草在加热的同时被烘干。蒸气或水被从外部注入到气体与烟草流动的通道，气体的温度被控制到使烟草膨胀并烘干。

在传统上，烟草被膨胀，减轻烟味并通过减少使用烟草的数量而降低成本。

烟草原料是通过将其浸入膨胀剂如氟利昂或二氧化碳，然后加热使渗入烟草中的膨胀剂迅速膨胀从而使烟草组织膨胀。

但是近来，为了避免影响环境，通常使用二氧化碳作为膨胀剂。当使用二氧化碳作膨胀剂时，它很容易脱离烟草。因此，就需要 对渗有二氧化碳的烟草快速加热并使二氧化碳及烟草组织快速膨胀。

对渗有膨胀剂的烟草加热而言，在传统上烘干烟草的方法是当烟草被传送网传输时，使其与热空气接触。另一个经常采用的烘干烟草的传统方法是当烟草被传送网传输时，向其提供热空气及红外线。

但是，对上述方法来讲，很难对烟草快速加热，此外，当使用二氧化碳作为膨胀剂时，因为较慢的加热速度使得在烟草膨胀之前渗入的二氧化碳即已几乎跑光。

还有一种烟草干燥方法，即将烟草送入高温气流使烟草在其中分散并随气流一起流动。因此，利用高温气体即可实现对烟草的快速加热。高温气体可使用空气与50%-95%体积的过热水蒸汽的混合气。因为由空气及过热水蒸汽组成的混合气体具有很大的比热，送入高温气流的烟草即可很快速地被加热。

因此，当膨胀剂使用二氧化碳时，将烟草送入上述高温气流的方法是适合于用于对渗有二氧化碳的烟草进行加热的。

但是，对将烟草送入高温气流的方法而言，存在着一个缺点，即由于高温气体给了烟草大量的热量，尽管烟草可被快速加热，但是送入高温气流的烟草也被烧焦而使其芳香及烟味变差。

当膨胀剂使用诸如二氧化碳时，需要将烟草送入含有大于50%体积的水蒸气温度在200-350℃的气流中以便充分地将渗有二氧化碳的烟草膨胀。但是当烟草的温度超过140℃时其组织即被烧坏， 而当温度超过180℃时，由于烟叶内含有的糖分分解，而使芳香及烟味变劣。

因此，当膨胀剂使用二氧化碳时并且将渗有二氧化碳的烟草送入高温气流使其膨胀并干燥时，需要使烟草迅速地与高温气体接触以便烟草充分地膨胀并防止其香味及烟味变劣。但是，控制送入高温气流的烟草与高温气体的接触及烟草的加热以满足上述条件是很困难的。对于控制送入高温气流的烟草的加热而言，目前已存在许多种方法。

例如，日本专利公报公开号S59-6875披露了一种将烟草送入高温蒸汽流并在烟草输入口的下游一侧装设切向分离器的方法及系统。在该案中，从输入口送入的烟草与高温气体接触并与其一起流动，并由切向分离器将烟草与高温气体分离。因此，通过控制烟草输入口与切向分离器间的距离和气流速率即可实现可靠地控制烟草与高温气体的接触时间，以及烟草的加热状态。官方公报还披露一种用于将烟草送入切向分离器使烟草与高温气体只是很短时间的接触并立即与气体分离的方法。

日本专利公报公开号S57-25149披露了一种将烟草送入高温气流流动的管道并控制烟草与高温气体的接触时间为0.2到2.0秒的方法。

在这些官方公报中披露的是用于控制烟草与高温气体的接触时间的技术。但是，为了充分地使烟草膨胀并防止质量变差，必须满足 互补的条件。因此，只通过象这些公报所披露的那样控制烟草与高温气体的接触时间并不能获得充分的效果。

过加热的烟草的香味及烟味是如何变劣的原因是复杂的并且较为难以处理。例如，将烟草送入300℃的过热水蒸汽流，若二者的接触时间为1.5秒，则烟草实际保持令人满意的质量。但是，若接触时间为1.6秒，就难以保持实际令人满意的质量。这些特性可通过在高温气体流动的管道下游装设分离器并改变烟草被送入气流侧的位置及烟草被从高温气流中分离出所需的时间的试验而得到验证。

此外，含有较多水分的经膨胀的烟草在膨胀后会产生收缩。因此，为了防止膨胀后的烟草收缩，也已弄清，膨胀后的烟草应当置于含2%-3%重量水分的近乎绝对干燥的条件。

总之，当使用二氧化碳作膨胀剂时，必须将渗有二氧化碳的烟草送入高温气流中使其迅速加热。但在此情况下，必须控制烟草与气体的接触状态，使烟草充分地膨胀并防止其质量下降。

本发明具有改善上述传统缺点的下述特征。

下面描述本发明的特征，即，通过向高温气体与烟草一起流动的通道注入水蒸汽或水及控制气体的温度，随同气体一起流动的烟草从气体接受热量，气体在流动中由于注入水蒸汽或水而使温度得以改变。

因此，当烟草随同气体一起流动时所接受的热量得以改变，并且烟草的加热状态可以可靠地并精确地控制。于是，烟草可充分地膨 胀，加热及干燥使得其香味及烟味不会劣化。

执行本发明方法的系统有一个高温气体在其中流动的气流干燥管以及用于将渗有膨胀剂的烟草送入高温气流通过气流干燥管的输入口。此外，最好在从输入口的下游有若干个位于特定位置的喷口。通过这些喷口可将水蒸汽或水注入到高温气流中而控制气体的温度。

尽管本发明的方法及系统适合于使用二氧化碳作膨胀剂，也可使用其它二氧化碳以外的物质作膨胀剂。

本发明的另外的目的及优点将在下面的描述中提出，一部分从描述中将是显而易见的或在本发明的实际应用得到理解。通过附后的权利要求所特别指出的手段及组合，本发明的目的及优点将得以实现。

结合说明书并构成说明书的一部分的附图，图示本发明的一个当前的最佳实施例，结合上面的概括性描述及下面对最佳实施例的详细描述，本附图脱离于解释本发明之原理。

图1显示了本发明的整个烟草膨胀系统的示意图;

图2显示了本发明的利用高温气流对渗有膨胀剂的烟草加热气流干燥系统的实施例的示意图;以及

图3是显示图2中所示的气流干燥管中的温度变化的曲线图。

下面根据图1所示实施例描述本发明的方法及系统。该实施例具有一个用于加热并膨胀渗有膨胀剂如二氧化碳的烟草的气流干燥 系统。

下面是根据图1的整个烟草膨胀系统轮廓。

在图1中，序号1为系统的主要部分，序号2是一个浸渍机，它包括一个高压容器和其内部装设有螺旋进料器。在浸渍机2内部保持气压为30kg/cm²温度-5℃并充入二氧化碳。烟草被送入送料部分，例如，系统顶部的第一流料槽3，并通过第一旋转供料器4。第二流料槽5和第二旋转供料器6送到浸渍机2。于是当烟草通过旋转供料器4和6后在第二阶段被加压到30kg/cm²。

然后，当烟草通过浸渍机2的同时，渗有了二氧化碳。随后，渗有二氧化碳的烟草通过第三旋转供料器11，第三流料槽12，第四旋转供料器13，第四流料槽14及旋转阀15被送到排料槽16。当烟草通过旋转供料器11和13时，在第二阶段被减压到大气压力。

然后，从排料槽16中通过旋转阀17将烟草送入气流干燥管18。由于在气流干燥管18中流动的水蒸汽的温度可达到例如200-350℃，送入的烟草可在短时间内被加热。因此，烟草中含有的二氧化碳由于被减压和加热而膨胀并且烟叶的组织因膨胀处理而膨胀。进入排料槽16的水蒸汽被从排料槽16中排出。因此防止了蒸汽进入膨胀处理系统。

用于运载烟草的运载系统20被装在膨胀系统的供料部分，即第一流料槽3处。

运载系统20具有一个空气导管21，其一端位于烟草送料位置， 另一端位于系统的供料部分，即，第一流料槽3处。

送料系统22与空气导管21的一端相连。送料系统22具有一个进料斗23和气塞24，进料斗23的烟草通过气塞24送至空气导管21的一端。

此外，鼓风系统25被连接到空气导管21的一端。鼓风系统25将运载空气送入空气导管。从送料系统22送入的烟草由鼓风系统25送出的空气运载通过空气导管。

分离系统26与空气导管21的另一端相连。分离系统26具有一个切向分离器27和空气塞28，用于将烟草从运载空气中分离出来并通过气塞28将其送入第一流料槽3。

下面描述根据图2的烟草系统中的用于烟草的气流干燥系统。在图2中，序号18为气流干燥管，其中充满了例如混有50%-95%体积过热水蒸汽的温度为200-350℃的气体。

供料口34形成于气流干燥管18之上，烟草从该处送入。在浸渍二氧化碳的过程中渗有膨胀剂如二氧化碳的烟草通过流料槽16及旋转阀17被送入供料口34。

静压调整系统37被装设在供料口34附近。静压调整系统37具有一个用于检测气流干燥管18中靠近供料口34附近的静压的静压传感器38以及在供料口34上游装设有静压调整挡板39。

静压调整挡板39由静压传感器38发出的信号控制调整流过挡板39的蒸汽的压降使得供料口34附近的静压大致等于旋转阀17 的供料侧的压强。因此，可防止高温蒸汽从旋转阀17进入烟草浸渍系统。

从供料口34供入的烟草在流经供料口34的蒸汽流中散开，被加热膨胀和干燥的同时被运载。然后经膨胀的和干燥的烟草被切向分离器41从蒸汽流中分离，通过旋转阀42被送入下一过程。

此外，含在蒸汽之中的烟末由切向分离器从烟草之中分离后由离心式除尘器43将其从蒸汽中去除，而蒸汽由循环扇44送至加热器45加热。由加热器45加热的蒸汽通过循环流率控制阀48被送回到烟草运载管道18然后在系统内循环。序号49为流率传感器。

蒸汽或水后加热前或之后通过蒸汽供给阀46与47被送至循环系统。同时，一小部分数量的在系统内循环的蒸汽被排出扇41通过循环扇44上游一侧的排出控制阀40从系统中排出。氧浓度传感器51被装设在加热器45的下游一侧用于检测系统内循环蒸汽中氧浓度或空气含量。排出控制阀40是根据氧浓度信号控制的以保持循环系统中循环的蒸汽和空气的混合气体的蒸汽成分在50-95%体积的范围之内。

气流干燥管18包括一个加速段32和一个连接在加速段32下游的减速段33。加速段32具有例如130mm的内径，和大约7m的长度。减速段3具有例如190mm的内径，比加速段32的要大，及大约15m的长度。加速段32和减速段33的每个内径都不限于上述值。换句话说，可按选择确定。蒸汽流通过加速段32的流速大约为 50m/s，通过减速段33的流速大约为25m/s。

若干个注入喷口（例如4个喷口）被装设在减速段33。第一注入喷口61a被装在减速段33的距上游端大约2m的下游端的位置。类似地，第二注入喷口61b，第三注入喷口61c及第四注入喷口61d沿着减速段33纵向每隔3m装设。

注入喷口61a至61d分别通过注入控制阀62a到62d            与注入管63连接。水蒸汽或水被从供应源（未示出）通过注入管63及注入控制阀62a到62d送到注入喷口61a到61d。蒸汽或水被从注入喷口61a到61d。蒸汽或水被从注入喷口61a到61d注入到通过减速段33循环的蒸汽中。

从注入喷口61a-61d喷入的蒸汽或水的流速由注入控制阀62a-62d控制，而且蒸汽或水可以从注入喷口61a-61d有选择地喷入。

下面描述上述系统执行的本发明的方法的实施例及该系统的操作。

渗有膨胀剂和二氧化碳的烟草从供料口34被送入气流干燥管道18。送入的烟草在蒸汽流中散开在加速段32加速到几乎达到蒸汽的流速。在该例中，由于烟草与周围的蒸汽之间有流速差，以及蒸汽比空气具有较大的比热，因此烟草被迅速加热而烟叶组织之中所含的二氧化碳迅速膨胀使烟叶组织随之膨胀。膨胀过程在加速段32即几乎结束。

膨胀的烟草的速度几乎适到蒸汽流的速度并与蒸汽一道流入减速段33。由于减速段33的内径比加速段32的内径要大，蒸汽流速下降。因此，在减速段33中截留的烟草数量就被减至最小。因此在减速段33处的流速被保持在15m/s或更大一点。并且在烟草被运载通过减速段33时从周围的水蒸汽接受更多的热量被干燥到几乎接近只含2-3%重量的水的绝对干燥状态。通过烘干，烟叶组织固化并保持膨胀的状态。

由于烟草通过减速段33    从周围的蒸汽中得到更多的热量，其质量有可能被降低。为了避免上述问题，本发明通过从注入喷口61a到61d喷入水蒸汽或水来降低流经减速段33的蒸汽的温度。因此，可以对烟草烘干面不使烟草的芳香的烟味变差。

通过从注入喷口61a到61d喷入水或水蒸汽，在注入部分的下游部分的水蒸汽的温度被降低。而且通过减速段33的烟草及气体的流速    为如前所述的15m/s。因此，当烟草通过减速段33，即可实现在很短的时间内精细地控制烟草的温度。如上所述送入高温蒸汽中的烟草的质量在极短的时间内，便能敏感地降低。因此，根据本发明的上述方法和系统，可实现烟草温度的精细的和准确的控制。从而，烟草可在最佳条件下进行处理。

此外，因为烟草是一种农业产品，不同品种的烟草的质量和特性各异。因此，要根据这种变化与差别精细地改变气流干燥过程的处理条件。在这种情况下，用本发明的上述方法和系统，即可根据烟草质 量的差别和品种的不同通过恰当地选择从注入喷口61a到61d及注入部分注入的水或水蒸汽的流速实现精确地可靠地控制处理条件，在最佳条件下处理烟草。

下面是采用本发明的方法和使用图1所示的系统的传统方法的对比试验结果。试验是以设定烟草流率为100kg/hr烟草对循环水蒸汽重量比为15%而气体中含80%的水蒸汽进行的。表1显示了在处理时水或水蒸汽如以往那样不注入减速段33和按照本发明注入的情况得到的经处理的烟草的膨胀特性芳香，烟味的评测结果。

表2显示了烟草的芳香及烟味的评价标准。该评价是由10名专家组成的小组作出的。

分数    标准

-3：由于很强烈的焦味及味道不良完全不能使用。

-2：由于强烈的焦味及味道不良，烟草不能使用。

-1：由于焦味及味道不良，烟草应避免使用。

0：烟草尽管设有强烈的焦味或不良味道而能使用，但应最好避免使用。

+1：烟草因没有焦味或不良味道，可以使用。

+2：烟草没有任何焦味及不良味道，并且香味及烟味均衡，使用没有问题。

+3：烟草不具有任何焦味及不良味道并且气味及烟味极好，可无条件使用。

如表1所示，评价结果说明使用本发明的方法也就是说从注入喷口喷水时，烟草的芳香及烟味是适合于实际使用的。尽管对本发明的方法而言容量（filling    capacity）略有下降，但具有足够的实用值。一般来说，如果达到装入容量大约2600片/公斤（pieces/kg）以上时，经膨胀的烟草是足以供实际使用的。

图3显示与上述相同的试验当烟草与水蒸汽的重量混合比增加到20%时的试验结果。

但是，如果二者的重量混合比增加到30%，经处理的烟草的容量会不均匀，质量也会出现问题。

同样在该情况下，烟划的芳香及烟味的结果是足以实际使用的，而且结论也说明容量也与传统方法相同。

图3显示了在使用传统方法以及利用本发明的实施例的系统使用本发明的方法（在该方法中水蒸汽被从注入喷口注入）的情况下气流干燥管道18内的温度的实际测量结果，结果表明当使用本发明的方法时，减速段33中的温度降低。

本发明并不局限于上述实施例。例如，也可以从注和喷口注入低温水蒸汽以代替水。

如上所述，本发明的方法可实现精细及精确地控制送入气流中烟草的温度，在最佳条件下处理烟草，从而得到足够的烟草容量及高度评价的烟草芳香及烟味。

此外，本发明的系统使得精细准确地控制流经仅包括一个气流干燥管和注入喷口的结构的蒸气及烟草的温度成为可能。

对本领域技术人员来讲，很容易取得附加的优点及改进。因此，本发明的广义方面并不局限于具体细节，代表性的装置，这里图示的及描述的实例。因此，可以不脱离附后的权利要求及其等价物所限定的总的发明构思的精神或范围下作出各种改进。

Claims (7)

1、一种方法，用于利用膨胀剂浸渍烟草，然后加热烟草使膨胀剂膨胀，从而膨胀烟草，其包括的步骤为：

用膨胀剂浸渍烟草；以及

半渗有膨胀剂的烟草送入水蒸汽或含有水蒸汽的高温气体中，并使其与气体一起流动，

其特征在于：

包括下面的步骤，在烟草送入气流干燥管的供料位置的下游的所述气流的某个位置，向气流注入水蒸汽或水，改变所述气体的温度从而控制烟草从气体得到的热量。

2、如权利要求1的方法，其特征在于所述的水蒸汽或水在所述气流的烟草在随气体流动的膨胀过程结束之前及烟草被完全干燥之前的位置上喷入。

3、如权利要求1的方法，其特征在于，所述水蒸汽或水是从多个区段注入到所述的气流中。

4、如权利要求1的方法，其特征在于，所述的膨胀剂为二氧化碳制成的。

5、一种系统，用于利用膨胀剂浸渍烟草，然后加热烟草使膨胀剂膨胀，从而膨胀烟草，该系统包括：

浸渍装置，用于利用膨胀剂浸渍烟草;以及

气流干燥管道，蒸汽或含有水蒸汽的高温气体从中流过，

一个在气流干燥管（18）上装设的供料口（34），用于将由所述的浸渍装置渗入膨胀剂的烟草送入流经所述的气流干燥管的所述高温气体;

其特征在于：

在所述的气流干燥管上在所述的供料口的下游的所述的高温气流的位置设置有注入喷口（61a、61b、61c和61d），以便向流经所述的气流干燥管道的高温气体注入水蒸汽或水。

6、如权利要求5的系统，其特征在于，所述的气流干燥管（18）具有一个加速段（32），用于增加流经所述气流干燥管道（18）的所述高温气体的流速，一个位于所述的加速段（32）下游一侧的减速段（33）以及设置在该减速段（33）上的注入喷口（61a、61b、61c、61d）。

7、如权利要求5的系统，其特征在于：若干个所述的注入喷口（61a、61b、61c、61d）是沿着流经所述的气流干燥管（18）的高温气体的方向上布置的。

Images