CN108433166A - 一种烟草加香系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种烟草加香系统及方法，所述系统包括依次连接的气体输送设备、雾化液滴发生器和加香主体设备，所述加香主体设备还与气体输送设备相连，构成闭合回路；所述方法为：利用输送气体将香料液体雾化形成的雾化液滴输送至加香主体设备中，对烟草进行加香，离开的物料循环使用。本发明所述系统各设备相对独立，解耦了输送气体和加香液体的压力、流量关系，保证雾化液滴尺寸均匀分布，使烟草加香过程更均匀稳定，有效保障烟草产品的质量，提高了加香精度；同时，所述系统各设备便于操作与控制，封闭系统实现了加香液体和输送气体的循环利用，减少了原料浪费和环境污染。
Description
技术领域
本发明属于烟草加工技术领域，涉及一种烟草加香系统及方法。
背景技术
烟草加工过程中，烟草加香是将调配好的香料溶液均匀喷洒在烟丝中的工艺过程，是成品烟丝卷制前最后的步骤，可以有效改善、矫正和保持烟草的香气，其效果直接影响烟卷的品质，因而在烟草加工过程中尤为关键。
现有的加香技术，通常采用以滚筒和双流体喷嘴等为主要部件的翻炒喷淋工艺，具体操作为：烟丝在滚筒内壁耙钉的作用下在滚筒内翻滚，香料经双流体喷嘴雾化为液滴，喷洒在烟丝上。CN 105057136 A公开了一种适应于多种雾化介质的双流体喷嘴雾化实验装置，将压缩空气和水蒸汽作为引射介质与料液分别通过双流体喷嘴雾化后进入装置内部。但在实际生产实践中，受限于设备特性参数和控制反馈机制，加香工艺稳定性得不到保证，往往出现加香精度低、合格率低、香料浪费等问题，影响加香效果，甚至导致烟卷产品表面出现黄斑，降低烟卷品质，严重影响消费体验。
通过理论和实验分析，造成上述问题的原因主要有：(1)双流体雾化喷嘴在工作过程中，压缩空气和加香液体的压力、流量均具有相互依赖性，难以做到独立调节，因此设备运行时，尤其在非额定工况下运行时，雾化特性严重背离设计参数；(2)双流体喷嘴雾化喷淋区，速度梯度大，流场不均匀，雾滴通量剧变，影响加香均匀性，尤其是配置多喷嘴时，喷淋区易发生重叠，严重影响液滴尺寸分布；(3)喷淋区液滴在多变流场的作用下极易发生碰撞团聚，液滴尺寸发生变化，尤其高速运动的雾滴容易与滚筒壁面、耙钉等内部构件发生碰撞，形成液膜或者较大的液滴。
CN 104445036A公开了一种烟草加香系统，并通过设置可编程逻辑控制器PLC以及变频器等来控制料液的流量，但该系统是基于滚筒和双流体雾化喷嘴的传统工艺，设备结构复杂，部件参数间的非线性关系造成控制系统冗杂。同时，传统工艺中的开放式筒体容易造成雾化香料被排潮系统直接带走，造成浪费。
综上所述，为了实现烟草加香过程的稳定进行，还需将输送气体和加香料液的雾化独立开来，使之能够独立调节，同时实现系统设备的简化，便于系统的控制运行。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种烟草加香系统及方法，其目的在于将输送气体和加香液体的雾化独立开来，解耦两者之间的压力、流量关系，加上加香过程中流场的均匀性，保证雾化液滴尺寸均匀分布，实现加香工艺的稳定性和可靠性；同时，本发明所述系统通过闭合回路形成封闭系统，简化了设备操作和控制，实现加香液体和输送气体的循环利用，从而减少浪费和环境污染。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种烟草加香系统，所述系统包括依次连接的气体输送设备、雾化液滴发生器和加香主体设备，所述加香主体设备还与气体输送设备相连，构成闭合回路。
本发明中，雾化液滴发生器和加香主体设备单独设置，使得雾化液滴的形成相对整个系统而言是独立的，单位气体携带的雾化液滴量以及雾滴与烟草颗粒的相互作用时间均可以调节，从而解耦输运气体和加香液体的压力、流量关系，使烟草加香过程更均匀稳定，有效保障烟草产品的质量；所述设备连接成闭合回路构成封闭系统，实现加香液体和输送气体的循环利用，减少了原料浪费和环境污染。
本发明中，雾化液滴发生器是指将液体形成雾化液滴的装置，该装置可提供液体形成雾化液滴的操作条件。
本发明中，所述系统也可以称为装置、设备或者生产装置以及其的组合等。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述雾化液滴发生器内设置超声波激振器。
本发明中，雾化液滴是通过超声波激振器的超声激振作用产生的，而通过调节超声频率和超声功率，可以控制香料液体的雾化速率，从而控制单位气体携带的雾化液滴量，最终控制烟草的加香量。
优选地，所述雾化液滴发生器上部设置香料进液口。
作为本发明优选的技术方案，所述加香主体设备的形状为长方体或圆柱形筒体。
本发明中，加香主体设备的放置方式与其形状有关，当其形状为长方体时，放置方式为水平放置；当其形状为圆柱形筒体时，放置方式为竖直放置或水平放置。
优选地，所述加香主体设备上设置烟草进料口和烟草排料口。
优选地，所述加香主体设备的进气口位置设置布风板。
本发明中，所述布风板设置在加香主体设备内的进气口位置，使雾化液滴和输送气体进入加香主体设备时，首先流经布风板，从而起到均化加香主体设备内气流分布的作用，使得烟草可以均匀加香，同时布风板还可以承载物料，使烟草可以疏松分布，加香过程更易进行。
作为本发明优选的技术方案，所述气体输送设备还设置有补气口和排液口，所述排液口通过管道与雾化液滴发生器相连。
本发明中，气体输送设备和雾化液滴发生器之间除了通过气体输送管道相连，还设置有液体输送管道，若雾化液滴在循环过程中液化，则可以通过该液体输送管道返回雾化液滴发生器。
优选地，所述补气口设置在气体输送设备的上部。
优选地，所述排液口设置在气体输送设备的下部。
作为本发明优选的技术方案，所述系统还包括气固分离器，所述气固分离器的进口与加香主体设备的出口相连，所述气固分离器的气体出口与气体输送设备的进口相连。
优选地，所述气固分离器的固体出口与加香主体设备相连。
本发明中，气固分离器是否设置主要由烟草状态决定，当烟草状态为流化态或沸腾态时，需要设置气固分离器，可以将带出的烟草与雾化液滴、输送气体分离，分离后的烟草返回加香主体设备，避免造成浪费。
优选地，所述气固分离器包括旋风分离器。
另一方面，本发明提供了一种上述系统的加香方法，所述方法为：利用输送气体将香料液体雾化形成的雾化液滴输送至加香主体设备中，对烟草进行加香，离开的物料循环使用。
本发明中，香料液体在雾化液滴发生器内的超声激振作用下产生雾化液滴，输送气体携带雾化液滴通过烟草床层，雾化液滴与烟草颗粒相互作用，通过调节单位气体携带的雾化液滴量以及雾化液滴与烟草颗粒的相互作用时间，实现定量加香的目的。
作为本发明优选的技术方案，所述雾化过程在雾化液滴发生器内进行。
优选地，所述雾化过程中超声频率为0.8MHz～2.4MHz，例如0.8MHz、1.0MHz、1.2MHz、1.4MHz、1.6MHz、1.8MHz、2.0MHz、2.2MHz或2.4MHz等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述雾化过程中超声功率为300W～3000W，例如300W、500W、800W、1000W、1500W、2000W、2500W或3000W等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述输送气体包括空气。
作为本发明优选的技术方案，所述加香主体设备内的烟草状态为固定态、沸腾态或流化态中任意一种。
优选地，所述烟草进行加香时，加香主体设备以振动方式或滚动方式运行。
本发明中，根据加香主体设备形状的不同，其运行方式也会有所不同。当加香主体设备为长方体时，其以振动方式运行，对烟草加香；当加香主体设备为长方体时，其以振动方式或滚动方式运行，对烟草加香，优先采用滚动运行方式。
作为本发明优选的技术方案，所述烟草进行加香后，离开的物料包括雾化液滴和输送气体。
优选地，离开的物料返回气体输送设备循环使用。
优选地，离开的物料中还包括烟草。
本发明中，烟草加香后，主要从烟草排料口离开，根据烟草状态的不同，从气体出口离开的雾化液滴和输送气体也可能会携带少量烟草。
优选地，当离开的物料包括烟草时，先进行气固分离。
优选地，所述气固分离在气固分离器内进行。
优选地，所述气固分离后，分离的烟草返回加香主体设备，雾化液滴和输送气体返回气体输送设备循环使用。
本发明中，气固分离器可以使得烟草颗粒分离下来，返回加香主体设备，避免烟草的浪费，而气体携带的雾化液滴不受影响，共同回到气体输送设备继续使用。
优选地，所述循环过程中补充输送气体。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)香料液体在雾化液滴发生器内雾化，雾化过程中超声频率为0.8MHz～2.4MHz，超声功率为300W～3000W，形成雾化液滴；
(2)利用输送气体将步骤(1)形成的雾化液滴输送至加香主体设备中，对烟草进行加香；
(3)步骤(2)加香后离开的物料只包括包括雾化液滴和输送气体时，返回气体输送设备(4)循环使用；离开的物料还包括烟草时，先在气固分离器内进行气固分离，分离的烟草返回加香主体设备，雾化液滴和输送气体返回气体输送设备循环使用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述系统中各设备相对独立，解耦了输运气体和加香液体的压力、流量关系，使烟草加香过程更均匀稳定，既保障烟草产品的质量，又提高了加香精度；
(2)本发明所述系统便于操作与控制，可以实现加香液体和输送气体的循环利用，从而减少原料浪费和环境污染。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的烟草加香系统的结构示意图；
其中，1-雾化液滴发生器，2-加香主体设备，21-烟草进料口，22-烟草排料口，3-气固分离器，4-气体输送设备，5-香料进液口，6-布风板，7-补气口，8-排液口。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
实施例1：
本实施例提供了一种烟草加香系统及方法，所述系统的结构示意图如图1所示，包括依次连接的气体输送设备4、雾化液滴发生器1和加香主体设备2，所述加香主体设备2还与气体输送设备4相连，构成闭合回路。
其中，所述雾化液滴发生器1内设置超声波激振器，雾化液滴发生器1上部设置香料进液口5；所述加香主体设备2为长方体或圆柱形筒体，设置烟草进料口21和烟草排料口22，进气口位置设置布风板6；所述气体输送设备4的上部设置有补气口7，下部设置有排液口8，所述排液口8通过管道与雾化液滴发生器1相连。
所述系统还包括气固分离器3，所述气固分离器3的进口与加香主体设备2的出口相连，所述气固分离器3的气体出口与气体输送设备4的进口相连；所述气固分离器3的固体出口与加香主体设备2相连；所述气固分离器3包括旋风分离器。
所述方法包括以下步骤：
(1)香料液体在雾化液滴发生器1内雾化，雾化过程中超声频率为0.8MHz～2.4MHz，超声功率为300W～3000W，形成雾化液滴；
(2)利用输送气体将步骤(1)形成的雾化液滴输送至加香主体设备2，对烟草进行加香，所述烟草的状态为流化态或沸腾态；
(3)步骤(2)加香后离开的物料先在气固分离器3内进行气固分离，分离的烟草返回加香主体设备2，雾化液滴和输送气体返回气体输送设备4循环使用。
实施例2：
本实施例提供了一种烟草加香系统及方法，所述系统参照实施例1中的系统，区别仅在于：所述系统不包括气固分离器3。
所述方法包括以下步骤：
(1)香料液体在雾化液滴发生器1内雾化，雾化过程中超声频率为0.8MHz～2.4MHz，超声功率为300W～3000W，形成雾化液滴；
(2)利用输送气体将步骤(1)形成的雾化液滴输送至加香主体设备2，对烟草进行加香，所述烟草的状态为固定态；
(3)步骤(2)加香后离开的物料返回气体输送设备4循环使用。
实施例3：
本实施例提供了一种烟草加香方法，所述方法在实施例1中的加香系统内进行，所述方法包括以下步骤：
(1)香料液体在雾化液滴发生器1内雾化，雾化过程中超声频率为0.8MHz，超声功率为300W，形成雾化液滴，所述雾化液滴与输送气体混合，输送气体中雾化液滴携带量为10g/m3；
(2)利用输送气体将步骤(1)形成的雾化液滴输送至加香主体设备2，所述加香主体设备2内烟草加入量为25kg，对烟草进行加香，所述烟草的状态为流化态，烟草加香时间为5min；
(3)步骤(2)加香后离开的物料先在气固分离器3内进行气固分离，分离的烟草返回加香主体设备2，而雾化液滴和输送气体返回气体输送设备4循环使用。
实施例4：
本实施例提供了一种烟草加香方法，所述方法在实施例2中的加香系统内进行，所述方法包括以下步骤：
(1)香料液体在雾化液滴发生器1内雾化，雾化过程中超声频率为1.7MHz，超声功率为1500W，形成雾化液滴，所述雾化液滴与输送气体混合，输送气体中雾化液滴携带量为30g/m3；
(2)利用输送气体将步骤(1)形成的雾化液滴输送至加香主体设备2，所述加香主体设备2内烟草加入量为50kg，对烟草进行加香，所述烟草的状态为固定态，烟草加香时间为2min；
(3)步骤(2)加香后离开的物料返回气体输送设备4循环使用。
实施例5：
本实施例提供了一种烟草加香方法，所述方法在实施例1中的加香系统内进行，所述方法包括以下步骤：
(1)香料液体在雾化液滴发生器1内雾化，雾化过程中超声频率为2.4MHz，超声功率为3000W，形成雾化液滴，所述雾化液滴与输送气体混合，输送气体中雾化液滴携带量为100g/m3；
(2)利用输送气体将步骤(1)形成的雾化液滴输送至加香主体设备2，所述加香主体设备2对烟草进行连续加香，烟草加入量为20kg/min，烟草在加香主体设备2内的停留时间为1min，所述烟草的状态为流化态或沸腾态；
(3)步骤(2)加香后离开的物料先在气固分离器3内进行气固分离，分离的烟草返回加香主体设备2，而雾化液滴和输送气体返回气体输送设备4循环使用。
以上实施例中，由于本发明所述系统中雾化液滴发生器1和加香主体设备2单独设置，输送气体和加香液体的压力、流量得以单独控制，加香过程稳定，且可以连续进行，同时提高了加香后烟草产品的质量。
对比例1：
本对比例提供了一种传统烟草加香装置，所述装置包括滚筒和双流体雾化喷嘴。
本对比例中，通过双流体雾化喷嘴，利用压缩空气对香料液体进行雾化，压缩空气和加香液体的压力、流量均具有相互依赖性，难以做到独立调节；同时加香过程中，流场不均匀，加香稳定性差，影响烟草加香效果；与实施例中常压输送气体相比，对比例中压缩空气耗能高，所需成本较高。
对比例2：
本对比例提供了一种烟草加香系统及方法，所述系统参照实施例1中的系统，区别仅在于：所述加香主体设备2不与气体输送设备4相连，即所述系统不构成闭合回路。
所述方法参照实施例1中的方法，区别仅在于：步骤(3)中剩余的雾化液滴和输送气体不返回气体输送设备4。
本对比例中，由于所述系统不构成闭合回路，烟草加香后剩余的雾化液滴和输送气体不能循环利用，既造成了原料的浪费，使得成本升高，也可能会造成环境污染。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述系统将雾化液滴发生器和加香主体设备单独设置，解耦了输送气体和加香液体的压力、流量关系，保证雾化液滴尺寸均匀分布，使烟草加香过程更均匀稳定，有效保障烟草产品的质量，提高了加香精度；同时，所述系统各设备便于操作与控制，封闭系统实现了加香液体和输送气体的循环利用，减少了原料浪费和环境污染。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的系统和处理方法，但本发明并不局限于上述详细系统和方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细系统和方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明系统设备的等效替换及辅助设备的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种烟草加香系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的气体输送设备(4)、雾化液滴发生器(1)和加香主体设备(2)，所述加香主体设备(2)还与气体输送设备(4)相连，构成闭合回路。
2.根据权利要求1所述的加香系统，其特征在于，所述雾化液滴发生器(1)内设置超声波激振器；
优选地，所述雾化液滴发生器(1)上部设置香料进液口(5)。
3.根据权利要求1或2所述的加香系统，其特征在于，所述加香主体设备(2)的形状为长方体或圆柱形筒体；
优选地，所述加香主体设备(2)上设置烟草进料口(21)和烟草排料口(22)；
优选地，所述加香主体设备(2)的进气口位置设置布风板(6)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的加香系统，其特征在于，所述气体输送设备(4)还设置有补气口(7)和排液口(8)，所述排液口(8)通过管道与雾化液滴发生器(1)相连；
优选地，所述补气口(7)设置在气体输送设备(4)的上部；
优选地，所述排液口(8)设置在气体输送设备(4)的下部。
5.根据权利要求1-4任一项所述的加香系统，其特征在于，所述系统还包括气固分离器(3)，所述气固分离器(3)的进口与加香主体设备(2)的出口相连，所述气固分离器(3)的气体出口与气体输送设备(4)的进口相连；
优选地，所述气固分离器(3)的固体出口与加香主体设备(2)相连；
优选地，所述气固分离器(3)包括旋风分离器。
6.一种采用权利要求1-5任一项所述系统的加香方法，其特征在于，所述方法为：利用输送气体将香料液体雾化形成的雾化液滴输送至加香主体设备(2)中，对烟草进行加香，离开的物料循环使用。
7.根据权利要求6所述的加香方法，其特征在于，所述雾化过程在雾化液滴发生器(1)内进行；
优选地，所述雾化过程中超声频率为0.8MHz～2.4MHz；
优选地，所述雾化过程中超声功率为300W～3000W；
优选地，所述输送气体包括空气。
8.根据权利要求6或7所述的加香方法，其特征在于，所述加香主体设备(2)内的烟草状态为固定态、沸腾态或流化态中任意一种；
优选地，所述烟草进行加香时，加香主体设备(2)以振动方式或滚动方式运行。
9.根据权利要求6-8任一项所述的加香方法，其特征在于，所述烟草进行加香后，离开的物料包括雾化液滴和输送气体；
优选地，离开的物料返回气体输送设备(4)循环使用；
优选地，离开的物料还包括烟草；
优选地，当离开的物料包括烟草时，先进行气固分离；
优选地，所述气固分离在气固分离器(3)内进行；
优选地，所述气固分离后，分离的烟草返回加香主体设备(2)，雾化液滴和输送气体返回气体输送设备(4)循环使用；
优选地，所述循环过程中补充输送气体。
10.根据权利要求6-9任一项所述的加香方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)香料液体在雾化液滴发生器(1)内雾化，雾化过程中超声频率为0.8MHz～2.4MHz，超声功率为300W～3000W，形成雾化液滴；
(2)利用输送气体将步骤(1)形成的雾化液滴输送至加香主体设备(2)中，对烟草进行加香；
(3)步骤(2)加香后离开的物料只包括包括雾化液滴和输送气体时，返回气体输送设备(4)循环使用；离开的物料还包括烟草时，先在气固分离器(3)内进行气固分离，分离的烟草返回加香主体设备(2)，雾化液滴和输送气体返回气体输送设备(4)循环使用。
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