CN1073836C - 用于烟草的低滞留时间再干燥的方法和装置 - Google Patents

Abstract

为了对烟草窄条进行低滞留时间的再干燥给出了一种方法和装置。该装置整个地和均匀地干燥和冷却烟草，当烟草通过该干燥器和冷却器时一致地在整个烟草床上进行干燥和冷却。该装置采用多个单独控制的流化床加热区域，用来干燥烟草。设置了一个另外的流化床冷却区域，在进行重排之前冷却烟草。一个连续的传送装置通过加热区域和冷却区域伸展。采用一个蒸汽通道把被干燥的烟草的水汽含量提高到预定的水汽水平。一个振动传送装置使烟草通过该蒸汽通道。

Description

用于烟草的低滞留时间再干燥的方法和装置

本发明涉及烟草窄条的处理，更具体地说，涉及在烟草加工工厂中烟草窄条的快速干燥，冷却和重排。

在用于香烟之前和在使用重的壳体材料之后，在烟草材料的加工中，特别是在白肋烟草(熟化的细纤维烟草)的加工中，通常要进行烟叶材料的再干燥。由于进一步的加工需要对烟叶的水汽含量率有严格的要求，所以在烟叶材料的再干燥过程中，烟草的水汽含量的控制是一个目标。烟草材料的加工包括干燥最好在高速下进行，以便使加工成本降低，并使得在制造厂中加工所需要的空间达到最小，并且，烟叶材料的加工的每一步骤要求烟草保持一个不变的水汽含量。另外，用来干燥烟草的时间，温度和湿度影响被加工的烟草的化学组成和味道。在干燥之前，烟草窄条通常有大约30％的水汽含量。在干燥之后，水汽含量可以低到5％，并且烟草非常脆，在进一步加工的过程中这可能造成烟叶的断裂。当干燥后烟叶的水汽大约为5％时，特别容易发生断裂。但是为了使烟叶的化学组成和主观上的味道保持最佳，必须把干燥后的水汽含量严格控制到理想的大约5％的含量。必须以尽可能最少的断裂和尽可能最小的水汽含量及化学组成的起伏实现这种对水汽含量的严格控制。通过在重排工序把水汽添加进烟叶材料中可以改善这种断裂，或烟叶质量的降低。对烟叶的重新加湿，或重排，使烟叶材料的水汽含量提高到大约15％，从而使烟叶可以进一步地被加工，而没有进一步的损害，并保持烟草材料有对于进一步的加工为最佳的水汽含量。通常采用水，蒸汽或二者的结合，与烟草在一个旋转的圆柱中的滚动相结合来实现重排。然而，这常常造成烟草产品的另外的损坏。因此，烟草材料的干燥，冷却和重排是非常重要的。

通常，使用一种板式干燥器实现烟草窄条的干燥。在板式干燥器中，由烟草放在其上的传送装置的下面吹空气，由烟草产品的上方把干燥空气排出。发给Franklin等人的美国专利No.3224452公布了一种采用三个区域的板式干燥器，其中目标是采用在至少两个区域中的压力传感装置使在每个区域中的压力达到平衡。在采用吹气门的区域中压力得到平衡，但是证明该设计在提供一种高速处理装置方面是无效的。再有，该装置公布了防止在区域之间压力的泄漏，以确保在每个区域中压力的平衡。没有做出努力来改变处理条件，或提出一种方法或装置用来进行快速的再干燥和重排。另外，某些干燥器可以包括几个干燥区域，空气由这些干燥区域的顶部通过烟草材料和传送装置吹入，通过干燥器的底部排出。通常在传送装置中采用扩散板使空气横截着板式传送装置均匀地流动。这种类型的干燥器的水汽变化固有地较高，因此在其中加工的烟草容易改变味道和质量。

再有，烟草的这种干燥和重排进行的速度直接影响所加工的烟草的整个成本和化学组成。通常，在香烟制作过程中使用之前烟草的干燥，冷却和重排用去20到40分钟的时间。加工材料所需要的时间较长是由于在干燥过程中烟草的处理是使烟草通过曲折的空气流路径，使烟草滚动地通过空气流，或使烟草通过空气的射流。烟草通过一个曲折的空气流路径造成卫生上的问题，阻塞的问题，以及其它空气流路径的问题，必须经常解决这些问题。使烟草通过空气射流也造成在烟草床的干燥方面的大的改变。这些不一致在下面的生产线上产生加工问题，即，烟草的某些段被保持在适当的温度，而其它一些段没有。另外，由于烟草被干燥到不同的水汽含量，而可以使烟草的化学组成不同。因此，为了适当地和均匀地干燥烟草材料，需要大量的时间。

还有一些问题也与烟草的重排有关。如果施加到烟草上的水汽只在特别的位置施加，烟草床的某些部位将比另外的部位有较高的水汽含量，这改变了烟草的特点。因此，要求烟草的干燥和重排在两个不同的样品之间没有大的区别，同时保持加工时间为最短。

特别是，烟草材料的干燥直接影响在烟草中吡嗪的产生。企图改变干燥过程的速度和干燥温度可能影响在烟草中吡嗪的含量，从而影响被加工材料的本质方面，比如味道和香味。因此，在干燥过程中的任何改变不应该改变烟草的组成，因为这与吡嗪和其它组成元素有关。

本发明提供了用来对烟草窄条进行低滞留时间的再干燥，冷却和重排的方法，同时在加工过程中对烟草的损坏最小。本发明实现了横截着被加工的烟草材料的整个床均匀分布的干燥和加湿，同时只需要有限的时间就完全完成了烟草的干燥，冷却和重排。本发明还提供了一种用来大量快速干燥和重排烟草的装置，在短的时间内和在非常小的地面空间中加工这些烟草，同时也保持对烟草的处理破坏为最少。

本发明的方法为采用流化床技术的低滞留时间干燥，同时要求非常短的加工时间，总的滞留时间为在先有的再干燥技术中所需要的干燥时间的大约10％。为了使烟草材料再干燥，在一个皮带传送装置上形成一个烟草床。该烟草床通过五个干燥区域，每个干燥区域采用由烟草的上方通过一个压力驻室吹的加热空气流来干燥烟草。在每个干燥区域中，被加热的空气指向烟草的上表面，同时也防止了小块的烟草通过该干燥器循环。随后烟草被传送到一个冷却器，在那里用向下吹到烟草材料上的周围空气冷却被加热的烟草，随后把这些烟草材料传送到一个重排器，它使烟草重新加湿到一个适当的水汽含量。

本发明的方法更具体地包括把烟草窄条由一个货舱以一个预定的床深度移到一个床传送装置上。烟草通过一个干燥器，在该干燥器中使温度在200华氏度(93.3摄氏度)到280华氏度(137.8摄氏度)之间的被加热的空气吹到烟草上。把烟草干燥到水汽含量大约为5％。随后采用周围空气把烟草冷却到大约80华氏度(26.6摄氏度)。采用在一个向上的斜面上的振动传送装置使烟草通过一个蒸汽通道，进行重排。在蒸汽通道(重排器)的出口，烟草的水汽含量大约为15％，这是用于制作香烟所要求的水汽含量。在加工过程中烟草的整个滞留时间只大约为两分钟。

最后，本发明包括在多个采用被加热的空气的流化床干燥器中干燥烟草；在一个采用周围空气的流化床冷却器中冷却所述烟草；以及，在一个蒸汽通道中对所述烟草进行重排，为的是提高所述烟草的水汽含量。

由于参考下面的与附图联系起来的描述将对本发明有更好的理解，在这些附图中相同的标号表示相同的部件，在图中有：

图1为用来进行烟草的干燥，冷却和重排的加工装置的一个示例性的图；

图2为一个方块图，示出了低滞留时间的干燥，冷却和重排所要求的加工；

图3为一个流化床的前视图，它示出了指向被加工的烟草的空气流；

图4为一个重排器的透视图；以及

图5为表示在干燥过程中在烟草中吡嗪的产生的图。

在图1中示意性地示出了本发明的用来对烟草窄条进行低滞留时间的干燥，冷却和重排的装置10的一个优选实施例。由一个货舱(未画出)把烟草窄条12送到连续的传送装置皮带14上。烟草12被放到沿着整个皮带14的截面有大约3英寸的不变宽度的皮带14上。皮带14使烟草通过干燥器38的每个干燥/加热区域，所述区域被标记为区域1，区域2，区域3，区域4和区域5，它们被分别表示为22,24,26,28和30。干燥器38由分开的独立控制的加热区域构成，从而可以精确地加工烟草，并可以精细地控制干燥。可以独立地控制每个区域，所述控制包括温度，驻室压力和排气流速的控制。干燥过程的每个区域采用已知的流化床技术干燥烟草12，一种这样的干燥器为Wolverine公司制作的射流区域流化床单元。区域22,24,26,28和30中的每一个被独立地控制，每个区域有独立的加热空气入口和出口，如图1中所示。在干燥之后，烟草12进入冷却器32，冷却器也采用流化床技术，比如前面描述的射流区域流化床单元，区别是在入口处没有采用被加热的空气。采用周围空气使烟草12冷却，为了适当地进行重排，把烟草12的温度降低。烟草12由连续皮带14从该冷却器32到蒸汽/水床36，此床接受均匀分布的被干燥和冷却的烟草12，处理的损坏达到最少。蒸汽/水床36提供了由蒸汽/水床36产生的一个带垫子的降落区域，在此区域烟草12在开始通过重排器34的过程之前向下运动。在重排器34中，干燥的烟草12的床接触到蒸汽，为的是使烟草12的水汽含量提高到大约15％的适当水平。采用有稍微向上倾斜角度的振动传送装置使烟草12通过重排器34的蒸汽通道40。这使得被干燥和重新加湿的烟草12可以没有机械处理地通过重排器34，而机械处理可能会造成干燥的烟草材料12的损坏。

如上所述，干燥器38由五个独立的干燥区域22,24,26,28和30构成，连续的皮带传送装置14通过这些区域。皮带传送装置14以大约三英寸(7.62厘米)深和七英尺(213.3厘米)宽传送烟草12。传送装置14为单一的传送装置，它通过每个干燥区域，以及冷却区域，为的是使处理损坏达到最小。

烟草12由一个货舱以大约30％的水汽含量进入干燥器38，如在图2中所示，。强迫被加热的空气50以下列的压力和温度进入每个干燥区域，进入一个压力驻室52，如在图3中所示：

区域	空气温度	驻室压力
			加热区域1	200华氏度(93.3摄氏度)到280华氏度(137.8摄氏度)，最好，220华氏度(104.4摄氏度)	2.5英寸(6.35厘米)水柱
加热区域2	200华氏度(93.3摄氏度)到280华氏度(137.8摄氏度)，最好，220华氏度(104.4摄氏度)	2.0英寸(5.08厘米)水柱
			加热区域3	200华氏度(93.3摄氏度)到280华氏度(137.8摄氏度)，最好，220华氏度(104.4摄氏度)	1.5英寸(3.81厘米)水柱
加热区域4	200华氏度(93.3撮氏度)到280华氏度(137.8摄氏度)，最好，220华氏度(104.4摄氏度)	1.0英寸(2.54厘米)水柱
			加热区域5	200华氏度(93.3撮氏度)到280华氏度(137.8摄氏度)，最好，220华氏度(104.4撮氏度)	0.5英寸(1.27厘米)水柱
却冷区域1	65华氏度(18.3摄氏度)到85华氏度(21.4摄氏度)，最好，75华氏度(23.8摄氏度)	0.5英寸(1.27厘米)水柱

随后强迫被加热的空气50通过多个射流管54，并以每分钟1000到3000英尺(304.8米到914.4米)之间的速度喷到烟草12上。与所述压力驻室52连通的射流管54是中空的，大约12英寸(30.48厘米)长。在干燥器22的区域1的压力驻室52中的被加热的空气50的温度为200华氏度(93.3摄氏度)到大约280华氏度(137.8摄氏度)，最好为大约220华氏度(104.4摄氏度)。如上所述，干燥器38的每个区域被独立地控制，有它自己的加热空气入口和出口，如在图1中所示。

连续的皮带14把烟草产品12以大约1.3英尺/秒(39.62厘米/秒)的速度传送通过整个干燥器38。由标号24,26,28和30表示的干燥区域2,3,4和5采用200华氏度(93.3摄氏度)到大约280华氏度(137.8摄氏度)，最好为大约220华氏度(104.4摄氏度)的空气温度，并强迫空气50以上面指明的压力通过压力驻室52。在每个干燥区域中采用了不同的温度，为的是壳体变硬和烟叶卷边为最少，当在高温下进行烟叶的干燥时可能出现这种卷边。烟草12在干燥器38中的总滞留时间只大约为60秒。干燥器38大约为80英尺(24.38米)长，并且如前面所描述的那样，7英尺(2.13米)宽。烟草12在干燥器38的入口的水汽含量为大约30％。当出干燥器38时，在标准的商业上可用的板式干燥器中干燥烟草所可能要用的时间的大约10％的时间内，烟草12已经被均匀地干燥到水汽含量为大约5％。

如在图3中所示，干燥区域22,24,26,28和30有多个射流管54，这些射流管与压力驻室52流体连通。射流管54强迫被加热的空气向下流到烟草床12上，对烟草12的扰动最小，但仍能使整个烟草床上的烟草均匀地干燥，并防止在整个床的深度上水汽的含量有偏差。因为吡嗪的产生，强烈的挥发性物质的除去和改善烟叶的可加工性能的原故，要求精确地干燥烟草材料。由于在这一过程之前进行的重的壳体的干燥的原故必须严密地监视烟草材料的干燥，这是因为不适当的干燥可能使壳体变硬，并使烟叶变脆。

如在图3中所示，使被强迫通过射流管54的空气50返回向上循环通过每个干燥区域22,24,26,28和30，并通过返回通道58和59通过冷却区域32。为了使被干燥的烟草材料12不会进入每个干燥器的排出返回管线58和59，要求对每个区域平衡进入风扇和排出风扇。在压力驻室52中通过来自多根射流管54的被加热的空气供应被加热的空气50。强迫空气50以高速流到移动的烟草床12上。空气50在图3中所示的排气口58和59的两侧向上返回，为的是通过独立的干燥区域循环回去。在干燥区域或冷却区域中使空气循环，产生一个闭合的系统，可以容易地通过调整进气风扇和排气风扇平衡此闭合系统。要求烟草床12在干燥器38中有非常短的滞留时间，为的是把材料适当地干燥到所要求的水平，通常在大约60秒钟内。

由于干燥过程的结果，在烟草中产生吡嗪。所产生的吡嗪的数量直接与烟草干燥的温度和总的干燥时间有关。在烟草中吡嗪的形成影响吸烟材料的味道和对吸烟材料的实质性的要求。结果，必须严格地分析烟草的干燥，确保在烟草中吡嗪的化学组成由一次加工到另一次加工保持不变。图5示出了采用不同的干燥温度吡嗪形成的图。采用空气温度大约为248华氏度(120摄氏度)的干燥器38对烟草12进行干燥使得吡嗪的总含量有非常小的差别或没有差别。总干燥时间的改变也影响吡嗪的形成，必须另外加以控制。即使把干燥时间由多于几分钟减少到90秒，用本发明的方法仍能使吡嗪的形成很好地保持不变，同时在大约为248华氏度(120摄氏度)下进行干燥。这样，采用像这里所描述的过程和装置可以减少总的干燥时间，同时仍实现均匀地把烟草再干燥到大约5％的水汽含量。在通过干燥器38之后，烟草的水汽含量大约为5％。因为烟草的水汽含量如此低，烟草容易损坏和断裂，所以必须使处理减到最少。另外，在香烟生产中使用烟草12之前，必须使烟草重新加湿，这是因为在最后的香烟产品中所要求的烟草的水汽含量大约为15％。为了实现这一任务，必须使烟草通过冷却器32，冷却器采用如在图3中所示的相同的射流管54。然而在冷却器32中使用的空气52处于周围温度，大约为75华氏度(23.8摄氏度)，把烟草床12中的烟草冷却到大约80华氏度(26.6撮氏度)。烟草12在冷却器32中的总滞留时间大约为15秒，并要求只用大约20英尺(6.1米)的加工长度把烟草降低到适当的温度。

烟草进入重排阶段是为了把烟草的水汽含量提高到适当的水平，由5％的水汽含量提高到大约15％的水汽含量。为了使烟草由传送装置14进入重排器34的蒸汽通道40，设置了转移蒸汽床36。转移站36为一个蒸汽/水床，它由传送装置14接受进入蒸汽通道40的烟草。在传送装置14与转移站36之间的高度差大约为42英寸(106.7厘米)。在重排器34的开始部位，在一个独立的压力源的下面设置了一个蒸汽垫或水垫，为下降的烟草材料12加上垫子，提供初始的高密度的加湿区域，同时也确保产品的损坏为最少。这一下降的区域/蒸汽垫34位于蒸汽通道40的入口处。蒸汽源或水源如前面所说明的那样，在一个独立的集流器的下面，并可以由蒸汽通道40独立地控制。重排器34的振动传送系统在这一部位把烟草接过来，并使烟草材料12向上行进一个稍微向上的梯度，通过蒸汽通道40。在图4中示出的蒸汽通道40由床64，侧壁64和66以及多个喷雾器62构成，这些喷雾器在床60和壁64,66中形成，与一个蒸汽源直接连通。可以采用一个蒸汽通道，比如由COMAS制作的一个蒸汽通道处理单元。保持重排器34为向上大约2.5度的角度，并采用振动传送装置使仍为大约3英寸(7.62厘米)深的烟草床移动，移到床60的下面。在蒸汽通道40中采用的多个喷雾器62提供了水汽的细雾，为的是均匀地提高烟草床的水汽，而在任何采样部位没有大的偏差。蒸汽通道40大约为20英尺长，7英尺宽，与干燥器38和冷却器32的宽度匹配。烟草12在重排器中的总滞留时间只有大约15秒。当由重排器34出去时烟草12的水汽含量整个均匀地为15％。

本发明的优选实施例的装置10，干燥器，冷却器和重排器的总长度为大约120英尺(36.6米)和7英尺(2.13米)宽。本发明的方法和装置的处理能力大约为在重排器的出口14000磅(6350.4公斤)/小时。烟草在干燥器，冷却器和重排器中的总滞留时间大约为90秒。与先有技术的干燥器和重排器相比，这是明显的改进，先有技术装置要求大约20分钟的总滞留时间，并占多于200英尺(60.96米)的长度，重排器出口能力大约为10000磅(4356公斤)/小时。

给出上面的详细描述主要是为了理解的清楚，而由这些内容不能认为有任何必然的限制，因为对于熟悉技术的人们来说在读完本文件后改变将是明显的，并可以做出改变而不偏离本发明的精神或所附的权利要求的范围。

Claims (16)

1．一种用来对烟草进行快速干燥，快速冷却和快速重排的方法，包括：

把所述烟草以一个预定的床深度装在一个连续的传送皮带上；

在所述传送皮带上传送所述烟草通过一个干燥器，并建立采用向下吹到所述烟草上的被加热的空气的一个流化床；

在所述传送皮带上传送所述烟草通过一个冷却器，并建立采用向下吹到所述烟草上的周围空气的一个流化床；

把所述烟草转移到有振动传送装置的一个蒸汽通道；

在所述蒸汽通道中对所述烟草进行重排；

其特征在于，所述把所述烟草传送通过所述干燥器还包括：

对在第一加热区域中被加热到第一预定温度的空气进行导向；

在所述第一加热区域中使所述空气循环；

对在所述第一加热区域的下游的多个加热区域中被加热到第二预定温度的空气进行导向；

在所述多个下游加热区域中使所述空气循环；

把所述烟草的水汽含量减小到大约为5％；以及

把所述烟草的温度提高到大约240华氏度(115.56摄氏度)。

2．按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烟草的所述预定的床深度为大约三英寸。

3．按照权利要求1所述的方法，其特征在于，以大约1.3英尺(39.6厘米)/秒的速度传送所述烟草通过所述干燥器和所述冷却器。

4．按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预定温度为大约220华氏度(104.4摄氏度)。

5．按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二预定温度为大约240华氏度(115.56摄氏度)。

6．按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一加热区域和所述多个下游加热区域中的所述空气被包含在一个封闭的系统中。

7．按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烟草的所述冷却还包括：

引导周围空气到所述烟草上；

使所述压缩空气在所述冷却器中循环；以及

把所述烟草的温度降低到大约80华氏度(26.6摄氏度)。

8．按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烟草的所述重排还包括：

采用一个振动传送装置把所述烟草传送通过所述蒸汽通道；

由多个源把蒸汽注入所述蒸汽通道中；以及

把所述烟草的水汽含量提高到大约15％。

9．一种用来对烟草进行快速干燥，快速冷却和快速重排的装置(10)，包括：

多个被独立控制的加热区域的烟草干燥器(38)；所述干燥器还包括：

第一加热区域(22)，它使所述烟草受到来自上方的空气的作用，所述空气被加热到大约220华氏度(104.4摄氏度)；

第二加热区域(24)，它使所述烟草受到来自上方的空气的作用，所述空气被加热到大约240华氏度(115.56摄氏度)；

第三加热区域(26)，它使所述烟草受到来自上方的空气的作用，所述空气被加热到大约240华氏度(115.56摄氏度)；

第四加热区域(28)，它使所述烟草受到来自上方的空气的作用，所述空气被加热到大约240华氏度(115.56摄氏度)；

第五加热区域(30)，它使所述烟草受到来自上方的空气的作用，所述空气被加热到大约240华氏度(115.56摄氏度)；

一个冷却区域的的烟草冷却器(32)；

通过所述烟草干燥器和所述烟草冷却器伸展的一根连续的传送皮带(14)；

在所述连续的传送装置的端部的一个蒸汽床转移区域(36)；

在其整个形成的有一个蒸汽通道的重排器(34)；以及

连接所述蒸汽床转移区域并通过所述重排器伸展的一个振动传送装置(60)。

10．按照权利要求9所述的装置，其特征在于，所述振动传送装置(60)形成一个大约2.5度向上倾斜的表面。

11．按照权利要求9所述的装置，其特征在于，所述干燥器(38)还包括烟草材料的一个流化床。

12．按照权利要求9所述的装置，其特征在于，每个所述加热区域包括循环所述被加热的空气的装置(58,59)。

13．按照权利要求9所述的装置，其特征在于，所述冷却器(32)还包括一个冷却区域，此区域包括使所述烟草(12)受到来自上方的高压周围空气作用的装置。

14．按照权利要求9所述的装置，其特征在于，所述连续的传送装置(14)以大约1.5英尺(39.6厘米)/秒的速度运行。

15．按照权利要求9所述的装置，其特征在于，所述重排器(34)还包括：

一个传送的底表面(60)；

第一和第二侧壁(64,66)；以及

与一个蒸汽源流体连通的多个喷雾器(62)，所述多个喷雾器在所述传送的底表面和所述第一和第二侧壁上形成。

16．按照权利要求9所述的装置，其特征在于，所述振动传送装置以大约1.5英尺(39.6厘米)/秒的速度使所述烟草移动。

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