CN104968222A - 烟草原料的膨化方法及其膨化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种烟草原料的膨化方法及膨化系统，其在膨润装置(10)内使饱和水蒸气(第一水蒸气)与烟草原料接触，形成烟草原料被膨润了的膨润烟草原料，此后，在气流干燥机(46)内利用过热水蒸气(第二水蒸气)使膨润烟草原料干燥以前，利用散热装置(32)，使膨润烟草原料散热，直到膨润烟草原料的温度(TST)变成比过热水蒸气的露点温度低的膨化起始温度(Te)为止。

Description

烟草原料的膨化方法及其膨化系统
技术领域
本发明涉及利用水蒸气使烟草原料膨化的膨化方法及其膨化系统。
背景技术
通常，烟卷包括膨化烟草原料。该膨化烟草原料通过使水蒸气与烟草原料接触，而使烟草原料膨润，形成膨润烟草原料，此后，通过利用气流干燥进行快速干燥而得到膨润烟草原料(例如，专利文献1)。烟草原料的膨润使烟草原料膨化，膨润烟草原料的干燥使烟草原料进一步膨化。即，专利文献公开的膨化方法分两个阶段使烟草原料膨化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/132008号公报(WO 2012/132008A1)
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1的情况下，烟草原料的膨润处理及膨润烟草原料的干燥处理实质上是连续实施的。因此，膨润烟草原料被干燥处理直到成为高的温度状态。另外，在膨润烟草原料的干燥上，需要充分高的温度的过热水蒸气或加热空气作为加热介质。这种高温的过热水蒸气或加热空气的要求对于膨润烟草原料的干燥处理来说，成为较大的能耗。另一方面，如果降低过热水蒸气或加热空气的温度，则膨润烟草原料所含的水分的蒸发速度就慢，不能使烟草原料充分膨化。
本发明的目的在于，提供一种烟草原料的膨化方法及其膨化系统，其不会使干燥处理所需要的能耗过大，且能够使烟草原料有效地膨化。
用于解决课题的技术方案
上述的目的通过本发明的烟草原料的膨化方法来实现，该膨化方法具备：膨润工序，使烟草原料与第一水蒸气接触，形成烟草原料被膨润了的膨润烟草原料；干燥工序，通过使第二水蒸气与膨润烟草原料接触的气流干燥，使膨润烟草原料干燥；散热工序，在膨润工序和干燥工序之间，使膨润烟草原料散热。
根据这种膨化方法，膨润烟草原料的温度在实施干燥工序以前下降。因此，在开始干燥工序时，第二水蒸气的露点温度和膨润烟草原料的温度之间的温度差扩大。这种温度差在干燥工序的初期，通过第二水蒸气相对于膨润烟草原料的接触，第二水蒸气其一部分冷却到露点温度进行冷凝。因此，膨润烟草原料的组织其柔软性通过第二水蒸气的冷凝而发生的水及热量而增加。
这样，如果对膨润烟草原料赋予柔软性，则有效地实施膨润烟草原料的气流干燥即其膨化处理，从膨润烟草原料得到的膨化烟草原料的膨松性就高。
另外，本发明也提供一种实施上述的膨化方法且对应于膨化方法的烟草原料的膨化系统。
发明效果
本发明的烟草原料的膨化方法及膨化系统由于在膨润烟草原料的干燥工序(气流干燥)以前，使膨润烟草原料温度下降，因此在干燥工序的初期，如上所述，膨润烟草原料由第二水蒸气的冷凝水进行湿润，并且其温度即产品温度上升，其柔软性增加。该结果是，不会使干燥工序所需要的能耗增大，能够有效地实施膨润烟草原料的干燥工序即膨化处理，通过该干燥工序而得到的膨化烟草原料的膨松性高。
附图说明
图1是表示用于实施本发明的一个实施方式的烟草原料的膨化方法的概要膨化系统的图；
图2是表示图1的散热装置的详细的图；
图3是用于对散热装置的作用进行说明的曲线图；
图4是以膨润烟草原料的膨化起始温度为参数来表示气流干燥后的膨润烟草原料的水分含量和膨松性之间的关系的曲线图。
具体实施方式
下面，参照图1及图2对烟草原料的膨化系统进行说明，但从这里的说明也能明白一个实施方式的膨化方法。
膨化系统包括膨润装置10，该膨润装置10由例如旋风分离器形成。膨润装置10在其侧面、上面及底面分别具有入口12、排气口14及排出口16。水蒸气路径18从入口12开始延伸，该水蒸气路径18与水蒸气源20连接。
水蒸气源20能够生成作为第一水蒸气的饱和水蒸气，且将该饱和水蒸气经由水蒸气路径18供给到膨润装置10。这里，水蒸气路径18的饱和水蒸气的温度、压力及流量为例如100～105℃、大气压、110kg/h。
在水蒸气路径18上分支有投放路径22。该投放路径22向上方延伸，经由气塞26与烟草原料的投放口24连接。在本实施方式的情况下，烟草原料从烟叶的叶脉所谓骨架(mid ribs)得到。具体而言，烟草材料经过骨架的湿度调节、压延及切碎处理而得到，具有碎末状的形态。
上述的烟草原料具有36wt％的水分含量，从投放口24穿过气塞26投放到水蒸气路径18上。此后，烟草原料与饱和水蒸气一起被供给到膨润装置10。因此，烟草原料在水蒸气路径18及膨润装置10内与饱和水蒸气接触，通过从该饱和水蒸气吸收水分及热量而膨润，形成膨润烟草原料(膨润工序，第一阶段的膨化处理)。
这里，烟草原料的处理量为300kg/h，烟草原料的膨润所要求的时间例如为0.5～2秒左右，另外，膨润烟草原料具有40wt％的水分含量。
烟草原料的膨润所使用的饱和水蒸气也可以作为一次性加热介质而排气，但在考虑经济性时，如图1所示，优选从膨润装置10的排气口14经返回路径27返回到水蒸气源20进行再利用。另一方面，膨润烟草原料从膨润装置10的排出口16被排出路径28排出。该排出路径28经由气塞30与散热装置32的入口34连接。
散热装置32使从其入口34供给的膨润烟草原料散热，降低膨润烟草原料的温度(散热工序)。具体而言，在散热装置32内，膨润烟草原料的温度降低到由比饱和水蒸气或过热水蒸气的大气压下的露点温度(100℃)低的温度例如铺设有膨化系统的环境的温度或其附近的温度规定的膨化起始温度(具体而言，室温程度)。这里的散热工序只不过是使膨润烟草原料的水分含量从40wt％减少到约38wt％而已。此外，散热装置32的详细后面进行描述。
散热装置32还具有出口36，该出口36与投放路径38连接。该投放路径38经由气塞40与干燥路径42连接。因此，散热装置32将膨润烟草原料从其出口36排出，排出的膨润烟草原料穿过投放路径38及气塞40投放到干燥路径42。
干燥路径42将加热介质源44和作为干燥装置的气流干燥机46的入口47之间连接。加热介质源44生成例如作为第二水蒸气的过热水蒸气，向气流干燥机46供给该过热水蒸气。该过热水蒸气具有比在水蒸气路径18上流动的饱和水蒸气高的温度Th，例如，160～280℃的温度。另外，过热水蒸气的流速为例如30m/s。
如上所述，膨润烟草原料在具有约38wt％的水分含量、和比过热水蒸气的露点温度充分低的膨化起始温度的状态下，投放到干燥路径42内，与过热水蒸气一起向气流干燥机46供给。因此，膨润烟草原料通过在干燥路径42及气流干燥机46内与过热水蒸气接触，而通过过热水蒸气的冷凝热传导被快速加热而膨化。
详细而言，与所投放的膨润烟草原料接触的过热水蒸气其一部分通过膨润烟草原料而冷却到露点温度进行冷凝。因此，膨润烟草原料的表面因通过过热水蒸气的冷凝而产生的水(露点温度为100℃)而湿润，所以膨润烟草原料的组织其柔软性增加，另一方面，膨润烟草原料的温度迅速上升到过热水蒸气的露点温度。
此后，膨润烟草原料的温度接受来自过热水蒸气的热量的供给，从露点温度起逐渐上升，由此，膨润烟草原料被干燥。因为这种干燥工序使膨润烟草原料所含的水分快速蒸发，所以膨润烟草原料的内压上升，使膨润烟草原料再次膨化(干燥工序，第二阶段的膨化处理)。在该时点，膨化烟草原料的制造完成。
如上所述，在干燥工序的初期，膨润烟草原料的温度从膨化起始温度到达到过热水蒸气的露点温度(100℃)为止的过热水蒸气的冷凝使膨润烟草原料的柔软性增加，这里的膨润烟草的柔软性在膨润烟草原料的有效膨化方面，成为重要的因素。因此，为了进一步提高膨化烟草原料的膨松性，优选尽可能地扩大过热水蒸气的露点温度和上述的膨化起始温度之间的温度差。
在本实施例的情况下，作为气流干燥机46，也使用旋风分离器。在这种情况下，膨润烟草原料的干燥且膨化所使用的过热水蒸气从气流干燥机46的排气口48穿过返回路径50返回到加热介质源44，另一方面，膨化烟草原料从气流干燥机46的排出口52穿过气塞54被排出路径56排出。此后，膨化烟草原料作为用于烟卷的填充材料之一而用于烟卷的制造。此外，在填充材料中含有将烟草的叶部分切碎而得到的碎末烟草，这是自不待言的。
图2表示的是上述的散热装置32的实施例1。
散热装置32包括作为移送路径的振动输送带58，该振动输送带58具有起始端60及末端62。起始端60配置于散热装置32的入口34的正下方，另一方面，末端62相邻配置于散热装置32的出口36。这种振动输送带58由其起始端60收取从膨润装置10排出的膨润烟草原料，并将收取的膨润烟草原料向其末端62连续或间歇地移送，从末端62向出口36排出(移送工序)。
这里，从振动输送带58的起始端60到末端62的膨润烟草原料的移送所需要的周期与从膨润装置10排出的时点的膨润烟草原料的温度下降到上述的膨化起始温度所需要的时间一致。
在上述的实施例1的情况下，来自膨润烟草原料的散热通过膨润烟草原料和周围的大气的热交换而自然散热。因此，振动输送带58的中间部优选尽可能地远离膨润装置10或气流干燥机46等高温机械设备而铺设。
另一方面，实施例2的散热装置32可进一步包括送风器64。该送风器64具有管形状的送风头66，该送风头66例如配置于振动输送带58的上方，沿着振动输送带58而延伸。在这种情况下，送风头66具有沿其长度方向隔开间隔而配置的多个喷嘴口68，并且与例如空调器70连接。空调器70向送风头66供给作为冷却介质的调和空气，该调和空气具有比上述的膨化起始温度或该膨化起始温度低的温度。
因此，在实施例2的情况下，在膨润烟草原料在振动输送带58上被连续移送的过程中，送风头66从其喷嘴口68向振动输送带58上的膨润烟草原料吹送上述的调和空气(送风工序)，强制地使膨润烟草原料散热。该结果是，膨润烟草原料的温度迅速下降到膨化起始温度，能够大幅度地缩短振动输送带58所要求的长度。
上述的调和空气的吹送也可在暂时停止了膨润烟草原料的移送的状态下进行实施。因此，本发明可提示作为实施例3的散热装置32。
在实施例3的情况下，振动输送带58穿过散热室72内而延伸。该散热室72具备作为送风器的上述的空调器70，该空调器70向散热室72内供给膨化起始温度或比该膨化起始温度低的温度的调和空气，维持散热室72内的温度为一定。在这种情况下，振动输送带58上的膨润烟草原料暂时滞留在散热室72内，直到其温度下降到膨化起始温度为止，都在振动输送带58上待机。
进而，为了确认膨润烟草原料的温度是否下降到了膨化起始温度，上述的实施例1～实施例3的散热装置32均可进一步包括温度计74。如图1所示，温度计74配置在散热装置32和气塞40之间的投放路径38的部位，测定从散热装置32排出的膨润烟草原料的温度TST。此时的膨润烟草原料的温度Te成为膨化起始温度。
如果具备这种温度计74，则基于温度计74的测定结果，能够调节上述的振动输送带58实现的膨润烟草原料的移送速度、空调器70的能力，能够使膨润烟草原料的温度与膨化起始温度精度良好地一致。
此外，由图1可知，在干燥路径42上也装设有温度计76，该温度计76配置在气流干燥机46的入口47的附近，测定流入气流干燥机46的过热水蒸气的温度。如果具备这种温度计76，则基于温度计76的测定结果，能够调节加热介质源44的动作，能够将向气流干燥机46供给的过热水蒸气的温度维持在所期望的温度。
这里，关于膨润烟草原料的温度TST，如果用Ti表示散热装置32的入口34的膨润烟草原料的温度，用Te表示出口36的膨润烟草原料的温度，即，上述的膨化起始温度，而且用Td表示过热水蒸气的露点温度，则即使是上述的实施例1～3中的任一个散热装置32，都如图3所示，散热装置32在使在入口34收取到的膨润烟草原料散热的同时向出口36移送，在该过程中，为了尽可能地确保露点温度Td和膨化起始温度Te之间的温度差ΔT大，使膨润烟草原料的温度TST从Ti下降到Te。
因此，在膨润烟草原料经由干燥路径42被投放到气流干燥机46时，由于在过热水蒸气的露点温度Td和膨化起始温度Te之间确保有上述的温度差ΔT，因此如上所述，能够高效地实现膨润烟草原料的膨化，能够得到膨松性优异的膨化烟草原料。这种膨松性优异的膨化烟草原料大大地有助于节省烟卷的填充材料之一即碎末烟草的使用量。
进而，如上所述，通过膨润烟草原料的温度TST被控制到膨化起始温度Te，膨化烟草原料的膨松性成为恒定。这大大地有助于使烟卷的质量稳定。
反之，如果膨化烟草原料所要求的膨松性与以往相同，则能够使过热水蒸气的温度Th下降。在这种情况下，能够降低加热介质源44的能耗。
图4的曲线图表示的是以膨化起始温度Te及过热水蒸气的温度Th为参数而从膨润烟草原料的批量E1、E2、C1、C2得到的膨化烟草原料的水分含量和膨松性之间的关系。
下面的表1表示的是用于膨润烟草原料E1、E2、C1、C2的膨化起始温度Te及过热水蒸气的温度Th。
[表1]
Te(℃) Th(℃)
批量E1 27～28 190
批量E2 28～29 220
批量C1 62～64 190
批量C2 69～76 220
由表1及图4可知，在将过热水蒸气的温度Th相同的批量E1、C1进行对比时，膨化起始温度Te低的一方膨化烟草原料的膨松性高。这在过热水蒸气的温度Th相同的批量E2、C2之间，也可得到同样的结果。
本发明不受上述的一个实施方式制约，可进行种种变形。
例如，就一个实施方式的膨化系统而言，作为膨润装置10及气流干燥机46中的任一个，均使用旋风分离器方式，但也可以采用旋风分离器方式以外的机构。另外，散热装置32的移送路径可通过振动输送带58以外的移送机构来实现。进而，膨化系统分体地具备水蒸气源20及加热介质源44，但也可以将这两个水蒸气源20及加热介质源44综合成一个，从共用的加热介质源供给饱和水蒸气及过热水蒸气。
标记说明
10  膨润装置(膨润工序)
32  散热装置(散热工序)
46  气流干燥机(干燥装置、干燥工序)
58  振动输送带(移送路径，移送工序)
64  送风器(送风工序)
66  送风头
68  喷嘴口
70  空调器
72  散热室

Claims (14)

1.一种烟草原料的膨化方法，其特征在于，具备：
膨润工序，使烟草原料与第一水蒸气接触，形成烟草原料被膨润了的膨润烟草原料；
干燥工序，通过使第二水蒸气与所述膨润烟草原料接触的气流干燥，使所述膨润烟草原料干燥；
散热工序，在所述膨润工序和所述干燥工序之间，使所述膨润烟草原料散热。
2.如权利要求1所述的烟草原料的膨化方法，其特征在于，
所述散热工序使所述膨润烟草原料的温度下降到比所述第二水蒸气的露点温度低的膨化起始温度。
3.如权利要求2所述的烟草原料的膨化方法，其特征在于，
所述干燥工序使用过热水蒸气作为所述第二水蒸气。
4.如权利要求3所述的烟草原料的膨化方法，其特征在于，
所述散热工序包括移送所述膨润烟草原料的移送工序，该移送工序花费使所述膨润工序结束时点的所述膨润烟草原料的温度下降到所述膨化起始温度所需要的时间，来移送所述膨润烟草原料。
5.如权利要求4所述的烟草原料的膨化方法，其特征在于，
所述移送工序连续地移送所述膨润烟草原料。
6.如权利要求4或5所述的烟草原料的膨化方法，其特征在于，
所述散热工序在所述膨润烟草原料的移送工序中还包含送风工序，该送风工序使比所述膨化起始温度或所述膨化起始温度低的温度的冷却介质与所述膨润烟草原料接触。
7.如权利要求3所述的烟草原料的膨化方法，其特征在于，
所述散热工序包括：使所述膨润烟草原料暂时滞留在散热室内的滞留工序、向所述散热室内供给比所述膨化起始温度或所述膨化起始温度低的温度的冷却介质的送风工序。
8.一种烟草原料的膨化系统，其特征在于，具备：
膨润装置，使烟草原料与第一水蒸气接触，形成烟草原料被膨润了的膨润烟草原料；
干燥装置，通过使第二水蒸气与所述膨润烟草原料接触的气流干燥，使所述膨润烟草原料干燥；
散热装置，在所述膨润装置和所述干燥装置之间，使所述膨润烟草原料散热。
9.如权利要求8所述的烟草原料的膨化系统，其特征在于，
所述散热装置使所述膨润烟草原料的温度下降到比所述第二水蒸气的露点温度低的膨化起始温度。
10.如权利要求9所述的烟草原料的膨化系统，其特征在于，
所述干燥装置使过热水蒸气作为所述第二水蒸气与所述膨润烟草原料接触。
11.如权利要求9所述的烟草原料的膨化系统，其特征在于，
所述散热装置包括移送所述膨润烟草原料的移送路径，该移送路径花费使从所述膨润装置排出的所述膨润烟草原料的温度下降到所述膨化起始温度所需要的时间，来移送所述膨润烟草原料。
12.如权利要求9所述的烟草原料的膨化系统，其特征在于，
所述移送路径连续地移送所述膨润烟草原料。
13.如权利要求11或12所述的烟草原料的膨化系统，其特征在于，
所述散热装置还包括送风器，该送风器在所述膨润烟草原料的移送中，使所述膨化起始温度或比所述膨化起始温度低的温度的冷却介质与所述膨润烟草原料接触。
14.如权利要求9所述的烟草原料的膨化系统，其特征在于，
所述散热装置包括：使所述膨润烟草原料暂时滞留的散热室、和向该散热室内的所述膨润烟草原料供给所述膨化起始温度或比所述膨化起始温度低的温度的冷却介质的送风器。
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