CN103364245B - 下行床式烟草快速热湿处理装置 - Google Patents

Abstract

一种下行床式烟草快速热湿处理装置，其特征在于：包括下行床主体单元、与下行床主体单元相连接的湿空气预处理单元、干空气加热单元和逸出气体收集单元，以及设在下行床主体单元上、下端的加料单元、出料单元，所述下行床主体单元包括不锈钢管，沿该不锈钢管等距设置有若干个气体介质进口、出口和加热炉，每台加热炉上均设有一温度传感器及高温绝对湿度检测外接构件，每个温度传感器与一台温控仪相连接。利用本发明可在一定的温湿度气体介质条件下对烟草进行快速干燥方面的定量分析与评价，以期获得烟草在快速干燥过程中含水率及质量特性方面的数据，用于相关热物理参数、干燥动力学参数的分析，同时可以对干燥逸出气进行收集并开展化学分析。

Description

下行床式烟草快速热湿处理装置

技术领域

本发明涉及烟草快速热湿处理技术领域的试验设备和方法，具体是一种下行床式烟草快速热湿处理装置，利用该装置可针对烟草快速干燥特性进行定量分析。

背景技术

当前的食品加工行业中，对于干燥和回潮的研究颇为广泛。特别是烟草加工领域，更是如此。烟草加工过程需要经过若干干燥和回潮过程，为了提高烟草加工处理生产效率，快速干燥在烟草加工领域获得了广泛的应用，所以进行烟草快速热湿处理特性分析对评价快速干燥过程中烟草质量变化特性非常必要。烟草干燥动力学的研究主要是考察样品在一定温度、湿度、干燥介质流量条件下样品的重量变化。现阶段此类研究主要针对烟草开展了对流干燥特性的研究。郑州烟草研究院申请并授权的中国专利《烟草原料热湿处理在线分析装置》（专利号：ZL200510107366.X）在宽范围、灵活可调的温度湿度条件下对干燥（脱水或脱附）及回潮（复水或吸附）过程动力学、热力学和原料加工特性进行分析评价。该技术发明的基本原理在于对在设定的温度湿度气氛中，在线采集所测样品的重量和温度随时间变化的数据，该数据可用于相关热物理参数、干燥或回潮动力学参数的分析与表征，同时剩余的样品可以作为处理后产物开展物理特性、化学成分和感官质量评价等方面分析。郑州烟草研究院利用烟草复合传热式滚筒干燥装置和固定床式烟草热湿处理装置（专利号：ZL200510107366.X、ZL200920089057.8），对烟草复合传热方式下及薄层铺料状态下的热湿处理过程动力学、热力学和原料加工特性进行分析评价。以上技术均是对烟草在分钟级的处理时间下开展的样品特性的试验与评价，而快速干燥通过通常加工处理时间为0.5秒-5秒，目前没有一种装置和方法能够对烟草在高温高湿环境下快速干燥过程进行定量分析与质量评价。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种下行床式烟草快速热湿处理装置。该分析装置能够在一定的温湿度气体介质条件下对烟草进行快速干燥方面的定量分析与评价，以期获得烟草在快速干燥过程中含水率及质量特性方面的数据，用于相关热物理参数、干燥动力学参数的分析，同时可以对干燥逸出气进行收集并开展化学分析。

本发明的目的可通过下述技术方案来实现：

一种下行床式烟草快速热湿处理装置，包括下行床主体单元、与下行床主体单元相连接的湿空气预处理单元、干空气加热理单元和逸出气体收集单元，以及设在下行床主体单元上、下端的加料单元、出料单元；

所述下行床主体单元包括不锈钢管（三根两米长不锈钢管连接），沿该不锈钢管等距设置有若干个（计15个）气体介质进口、气体介质出口和加热炉，每台加热炉上均设有一温度传感器及高温绝对湿度检测外接构件，每个温度传感器与一台温控仪相连接；气体介质进口和气体介质出口设置球阀控制气体介质流向；高温绝对湿度检测外接构件在使用时，根据检测需要，将高温绝对湿度分析仪通过高温绝对湿度外接构件相连，测试下行床内部气体介质绝对湿度。

所述湿空气预处理单元出气口与下行床主体单元上的其中一个气体介质进口通过管道连接；

所述干空气加热单元出气口与下行床主体单元上的其中一个气体介质进口通过管道连接；

所述逸出气体收集单元通过管道与下行床主体单元上的其中一个气体介质出口相连接。

所述湿空气预处理单元由柱塞式计量泵、气源、气体流量检测与控制装置（包括气源阀门和转子流量计）、湿热空气预热器（通过电炉对进入的水、气加热）、蒸汽空气混合器、温度传感器和温控仪等部分组成。

所述干空气预加热单元由气源、气体流量检测与控制装置（包括气源阀门和转子流量计）、空气预热器（通过电炉对进入的空气加热）、温度传感器和温控仪等部分组成。

所述加料单元由加料仓、缓冲仓以及设置在缓冲仓上下位置的两个球阀组成。

所述出料单元包括一个球阀、接料器和一个冷却水装置。

所述逸出气体收集单元包括气体介质出口管道、冷却装置和气体吸收装置。

该装置的工作过程可描述为：如图一所示，首先连接好试验装置，考察烟丝从下行床顶端下落到某一高度，取这一下落高度作为研究对象，考察烟丝快速干燥过程中的状态变化。

将湿空气出口管与的下行床顶端气体介质进口连接，干空气出口管连接到所考察高度处的下行床气体介质进口位置，下行床气体介质出口与气体介质出口管道相连接，同时关闭下行床其他位置的气体介质进气口与出气口，并打开下行床中相应的温控仪，高温绝对湿度分析仪，其中高温绝对湿度分析仪与高温绝对湿度检测外接构件相连接。

对于湿空气预处理单元，首先打开电炉和温控仪稳定一段时间，然后打开柱塞式计量泵的进水口和出水口调节至试验所需流量，打开气源，调节气源阀门，并观察转子流量计使气体流量达到试验要求，水通过湿空气预热器进水管道进入蒸汽空气混合室，气体通过湿空气预热器进气管道进入蒸汽空气混合室，水和气在混合室内混合并加热，加热后的水蒸汽通过湿热空气出口管道进入下行床。观察高温绝对湿度分析仪以及下行床内相应的温控仪，直到达到试验所需的温湿度条件。

下行床中温湿度稳定过程中，打开干空气加热单元中的气源、气源阀门、电炉、温控仪，热空气通过热空气出口管道进入下行床，这一路热空气目的是为了防止烟丝干燥过程中水蒸气的凝结而对试验造成影响。

以上各种试验条件稳定后，开始把试验所用烟丝放入储料仓中，打开球阀，同时打开气源、气源阀门、转子流量计并调整阀门能够使气体以恒定的气速携带烟丝通过缓冲仓，然后进入下行床进行快速干燥。烟丝没有下落之前打开出料单元中冷却水进口和出口，烟丝下落至下行床底端，打开球阀，烟丝经过落料缓冲区同时会被冷却，最后通过出料口进入接料器中。

对于逸出气体收集单元，烟丝开始下落之前，打开冷却器进水口和出口，干燥后的气体经过气体介质出口管道首先进入冷却器冷却后再通过气体采集冷却器出口管道进入吸收瓶，对吸收瓶内的物质可以做进一步的化学分析，没有被吸收的气体通过乏气出口被排出。

如果考察烟丝不同下落高度快速干燥过程中含水率的变化，只需改变气体干燥介质与下行床进气口的连接位置，同时打开高温绝对湿度分析仪和相应的温控仪。

附图说明

图1为本发明的结构原理图。

图中标号：1柱塞式计量泵，2-1泵进水口，2-2泵出水口，3-1、3-2、3-3气源，4-1、4-2、4-3气源阀门，5-1、5-2、5-3转子流量计，6湿空气预热器进水管道，7湿空气预热器进气管道，8-1、8-2电炉，9蒸汽空气混合室，10-1~10-17温度传感器，11-1~11-17温控仪，12湿空气出口管，13干空气出口管，14加料仓，15-1~15-3球阀，16缓冲仓，17-1~17-4法兰，18下行床主体单元，19-1~19-16下行床气体介质进口，20-1~20-16下行床气体介质出口，21-1~21-15加热炉，22-1~22-15高温绝对湿度检测外接构件，23高温绝对湿度分析仪，24冷却水进口，25冷却水出口，26落料缓冲区，27出料口，28接料器，29气体介质出口管道，30气体采集冷却器进气口，31冷却器，32冷却水进口，33冷却水出口，34气体采集冷却器出口管道，35吸收瓶，36乏气出口。

具体实施方式

以下结合附图将本发明的部件组成及连接关系描述如下：

一种下行床式烟草快速热湿处理装置，包括下行床主体单元18、与下行床主体单元相连接的湿空气预处理单元、干空气加热理单元和逸出气体收集单元，以及设在下行床主体单元上、下端的加料单元、出料单元；

所述下行床主体单元包括不锈钢管（三根两米长不锈钢管连接），沿该不锈钢管等距设置有若干个（计16个）气体介质进口（19-1~19-16）、气体介质出口（20-1~20-16）和加热炉（21-1~21-15），每台加热炉上均设有一温度传感器及高温绝对湿度检测外接构件，每个温度传感器与一台温控仪相连接；气体介质进口和气体介质出口设置球阀控制气体介质流向；高温绝对湿度检测外接构件在使用时，根据检测需要，将高温绝对湿度分析仪通过高温绝对湿度外接构件相连，测试下行床内部气体介质绝对湿度。

所述湿空气预处理单元由柱塞式计量泵1、气源3-1、气体流量检测与控制装置（包括气源阀门4-1和转子流量计5-1）、湿热空气预热器（通过电炉8-1对进入的水、气加热）、蒸汽空气混合器9、温度传感器10-1和温控仪11-1等部分组成。

所述干空气预加热单元由气源3-2、气体流量检测与控制装置（包括气源阀门4-2和转子流量计5-2）、空气预热器（通过电炉8-2对进入的空气加热）、温度传感器10-2和温控仪11-2等部分组成。

所述加料单元由加料仓14、缓冲仓16以及设置在缓冲仓上下位置的两个球阀15-1、15-2组成。

所述出料单元包括一个球阀15-3、接料器28和一个冷却水装置（冷却水进口24、冷却水出口25）。

所述逸出气体收集单元包括气体介质出口管道29、冷却装置（冷却水进口32、冷却水出口33）和气体吸收装置（即吸收瓶35）。

以下结合附图将利用本发明装置进行下行床式烟草快速热湿处理的试验方法描述如下：

参见图1，首先连接好试验装置，考察烟丝从下行床顶端下落四米高的位置，取这一下落高度作为研究对象，考察烟丝快速干燥过程中的状态变化。

将湿空气出口管（12）与下行床气体介质进口（19-1）连接，干空气出口管（13）连接到下行床气体介质进口（19-11）的位置，下行床气体介质出口（20-11）与气体介质出口管道（29）相连接，同时关闭下行床其他位置的气体介质进气口与出气口，并打开下行床中相应的温控仪（11-3~11-12），高温绝对湿度分析仪（23），其中高温绝对湿度分析仪与高温绝对湿度检测外接构件（22-10）相连接。

对于湿空气预处理单元，首先打开电炉（8-1）和温控仪（11-1）稳定一段时间，然后打开柱塞式计量泵（1）的进水口（2-1）和出水口（2-2）调节至试验所需流量，打开气源（3-1），调节气源阀门（4-1），并观察转子流量计（5-1）使气体流量达到试验要求，水通过湿空气预热器进水管道（6）进入蒸汽空气混合室（9），气体通过湿空气预热器进气管道（7）进入蒸汽空气混合室，水和气在混合室内混合并加热，加热后的水蒸汽通过湿空气出口管道（12）进入下行床（18）。观察高温绝对湿度分析仪（23）以及下行床内相应的温控仪（11-3~11-12），直到达到试验所需的温湿度条件。

下行床中温湿度稳定过程中，打开干空气预处理单元中的气源（3-2）、气源阀门（4-2）、电炉（8-2）、温控仪（11-2），热空气通过热空气出口管道（13）进入下行床，这一路热空气目的是为了防止烟丝干燥过程中水蒸气的凝结而对试验造成影响。

以上各种试验条件稳定后，开始把试验所用烟丝放入加料仓（14）中，打开球阀（15-1、15-2），同时打开气源（3-3）、气源阀门（4-3）、转子流量计（5-3）并调整阀门使气体携带烟丝通过缓冲仓（16）然后进入下行床进行快速干燥。烟丝没有下落之前打开冷却水进口（24）和出口（25），烟丝下落至下行床底端，打开球阀（15-3），烟丝经过落料缓冲区（26）同时会被冷却，最后通过出料口（27）进入接料器（28）中。

对于逸出气体收集单元，烟丝开始下落之前，打开冷却器进水口（32）和出口（33），干燥后的气体经过气体介质出口管道（29）首先进入冷却器冷却后再通过气体采集冷却器出口管道（34）进入吸收瓶（35），对吸收瓶内的物质可以做进一步的化学分析，没有被吸收的气体通过乏气出口（36）被排出。

如果考察烟丝不同下落高度快速干燥过程中含水率的变化，只需改变气体干燥介质与下行床进气口的连接位置，同时打开高温绝对湿度分析仪和相应的温控仪。

Claims (4)

1.一种下行床式烟草快速热湿处理装置，其特征在于：包括下行床主体单元、与下行床主体单元相连接的湿空气预处理单元、干空气加热单元和逸出气体收集单元，以及设在下行床主体单元上、下端的加料单元、出料单元；

所述下行床主体单元包括不锈钢管，沿该不锈钢管等距设置有若干个气体介质进口、气体介质出口和加热炉，每台加热炉上均设有一温度传感器及高温绝对湿度检测外接构件，每个温度传感器与一台温控仪相连接；所述下行床主体单元中的下行床由三根两米长的不锈钢管通过法兰连接而成，沿该不锈钢管等距设置有15台加热炉；

所述湿空气预处理单元出气口与下行床主体单元上的其中一个气体介质进口通过管道连接；所述湿空气预处理单元由柱塞式计量泵、气源、气体流量检测与控制装置、湿空气预热器、蒸汽空气混合器、温度传感器和温控仪部分组成；

所述干空气加热单元出气口与下行床主体单元上的其中一个气体介质进口通过管道连接；所述干空气加热单元由气源、气体流量检测与控制装置、空气预热器、温度传感器和温控仪部分组成；

所述逸出气体收集单元通过管道与下行床主体单元上的其中一个气体介质出口相连接。

2.根据权利要求1所述的下行床式烟草快速热湿处理装置，其特征在于：所述加料单元由加料仓、缓冲仓以及设置在缓冲仓上下位置的两个球阀组成。

3.根据权利要求1所述的下行床式烟草快速热湿处理装置，其特征在于：所述出料单元包括一个球阀、接料器和一个冷却水装置。

4.根据权利要求1所述的下行床式烟草快速热湿处理装置，其特征在于：所述逸出气体收集单元包括气体介质出口管道、冷却装置和气体吸收装置。