CN88101384A - 烟草膨胀方法和装置 - Google Patents

Abstract

揭示了一种用于膨胀烟草的方法及装置，其中，用一种挥发性浸渍剂浸渍后的烟草是在膨胀前在一个中间阶段中被处理。在这个阶段中，含挥发性浸渍蒸气的气相被除去并随后被回收。这样处理后的烟草然后在一个通用的膨胀区域中通过使烟草与(一股)热气流接触而膨胀。本发明的结果是更有效地使用挥发性浸渍剂及能提供保证在膨胀后的烟草中较少的残留浸渍剂并同时不降低烟草膨胀度。

Description

本发明涉及用于膨胀烟草的方法和装置。更准确地说，本发明涉及一项烟草膨胀方法和装置，其中烟草是用一种挥发性的浸渍剂浸渍的，以及所得到的润湿了的烟草是在一个保持在引起浸渍剂的迅速挥发并同时使烟草膨胀的条件下的膨胀区域中被处理的。

烟草的膨胀方法已被揭示于无数的美国和外国专利中，并在全世界工业上应用。主要的工业上烟草膨胀方法涉及用一种挥发性浸渍剂浸渍烟草并随后使浸渍过的烟草迅速受热以此挥发掉浸渍剂并使烟草膨胀。在烟草膨胀中，已应用了或建议应用了各种浸渍剂。广泛使用的一类浸渍剂是正好在膨胀之前以液态存在于烟草中的。

更详细地说，弗雷德里克森的美国专利3，524，451号和莫泽等人的美国专利3，524，452号揭示了用一种有机液体来浸渍烟草，而随后使润湿了的烟草暴露于（一股）热气流，由此液体被迅速蒸发掉，并同时使烟草粒子发生晶胀现象或膨胀。所用的浸渍液对于烟草基本是化学惰性的，并一般是属于下列各类的，如脂肪族烃类、芳香族烃类、链烷醇类、酮类、脂肪族脂类、醚类、卤代烃类及它们的混合物。后面一类有机化合物，特别是氟利昂被广泛应用于上述方法中。

在斯图尔特的美国专利3，575，178号和穆尔等人的美国专利3，693，631号中描述了上面描述过的烟草膨胀方法的改进，其中揭示了涉及以液体形式被冷凝在烟草中的气态浸渍剂的浸渍步骤。在3，575，178号专利中，烟草是被导入一个保持在超大气压力下的浸渍区域的较低部位的。位于该浸渍区域的较低部位的一个浸渍剂液槽浸渍烟草。然后，浸渍剂润湿了的烟草被转送到该区域的上部分，并随之立即通过一个含有一股快速移动的热气流的膨胀区域。在3，693，631号专利中，烟草和浸渍剂的蒸气流被导入一个浸渍区域的一端并按顺流关系移向该浸渍区域的另一端，这时，烟草成为充分地被该化合物所浸渍。然后，浸渍剂润湿了的烟草直接通过一个含有热气流的蒸气膨胀区域。

此外，揭示了各种用于回收在这样的烟草膨胀方法中用过的有机浸渍剂的方法。尼尔等人的美国专利3，788，331中揭示了一个这样的方法，其中从该热的膨胀气流中回收该有机浸渍剂是通过使一部分该气流进入一个由一填料塔构成的水洗涤塔的较低部位而实现的。该热的气体是与在该填料塔上部导入的水逆流接触的，以达到这样的效果：从该气流中除去烟草细屑，冷却该气流，冷凝存在于其中的大部分水，从导入填料塔上部的过程废水中除去有机浸渍剂。然后通过通用的工序使有机浸渍剂被冷凝和回收。

尼尔等人的美国专利3，780，744号揭示了在这样的烟草膨胀方法中蒸发了的有机液体的回收，是通过收集含有正常地从烟草中损失到环境中去的蒸气的有机浸渍剂并随之使收集得的含蒸气的有机浸渍剂通过一个分离器，然后再通过一个活性炭床。

当然希望通过在烟草膨胀方法中更有效地使用有机浸渍剂和降低其损失来改进烟草膨胀方法。

本发明提供了用于改进烟草膨胀的方法和装置。本发明的实施例及通过在第一区域中用一种挥发性浸渍剂浸渍烟草来增加烟草的装填容量，使浸渍后的烟草从第一区域移出并使之迅速通过一个独立的第二区域，在那里含有挥发性浸渍剂的气相被除去。接着在第三独立的区域中让烟草与（一股）热气流接触使烟草膨胀。在第二区域中除去的挥发性浸渍剂被回收。

本发明的装置的实施例包括：一台用于以一种挥发性浸渍剂浸渍烟草的装置;一台处于该浸渍装置下游，用于除去浸渍剂蒸气的、独立的、短停留时间（例如少于10秒）的蒸气除去装置;以及在蒸气除去装置下游，用于使烟草与热气流接触并同时使烟草膨胀的膨胀装置。

本发明的方法和装置能提供在一种烟草膨胀方法中有机浸渍剂的更有效的使用并能使膨胀后的烟草中的残留浸渍剂较少。

附图构成了原文描述的一部分，其中：

图1举例了本发明的一个较好的装置实施例，它能被用于实施本发明的增高了效率的烟草膨胀方法。

根据这里引用为参考资料的在1972年9月26日公告的尼尔等人的美国专利3，693，631中所说的，以及根据这里引用为参考资料的1971年4月20日公告的斯图尔特的美国专利3，575，178中所说的，本发明的提高了效率的烟草方法的实施例最好是利用连续的烟草膨胀方法。这样的方法被认为是连续的烟草膨胀方法。

图1以示意图形式说明了本发明的一个较好的装置实施例，本发明的方法可在其中实施。把切细的烟熏（过的）烟草或细纤维烟草装入进料斗2。烟草的水含量以10～30%（重量）为好，18%（重量）左右是合适的。在希望或必需时，可用未在图上画出的，位于进料斗2上游的各种装置来调节其含湿量。进料斗2中的烟草通过星形加料阀4或一个类似的气压加料阀进入浸渍器6，浸渍器6最好保持在超大气压力下，该浸渍器最好在其内部含有一个螺旋输送器（没有画出），该输送器也有利于使烟草如图中所示那样从左到右通过浸渍器。

同时，把浸渍用化合物的蒸气通过蒸气管道8导入浸渍器内。浸渍器也包括一个外套较好（未画出），热交换介质可通过外套循环以实现适当的温度控制。蒸气在浸渍器内与烟草进行接触，并且至少有部分蒸汽冷凝在烟草粒子之上或之中。通过管道8的浸渍剂蒸气的进料率是被浸渍器内压力所决定，而该压力又受通过阀4进入的比较冷的烟草的进入速率的影响。在根据要用的特定浸渍液选择的给定压力下，很容易控制蒸气进料速率以得到一种每100份重量的烟草（干基重）含有5到200份左右重量的浸渍剂的浸渍过的烟草。在烟草和浸渍剂顺流流过浸渍器6时，烟草被该挥发性浸渍剂充分地浸渍。

通过星形加料阀10从浸渍器卸出烟草并使之迅速通过一个浸渍剂除去区域12。当浸渍过的烟草流通过区域12时，一种含气态浸渍剂的蒸气流通过蒸气管道14被除去。蒸气管道14最好保持在大大低于浸渍器6的压力下，于是，把浸渍剂除去区域12内的压力降到大大低于浸渍区的压力，并使蒸气经管道14被除去。例如，浸渍器可在20磅/平方英寸（表压）的超大气压力下运行，而浸渍剂除去区域12内的压力可以在大约大气压，即0磅/平方英寸（表压）左右。

如果希望的话，可通过采用不同于上面讨论那样的压差装置的方案来实现从蒸气除去区域中除去蒸气。在一种这样的安排中，通过一种吹扫气体使蒸气的除去得以实现。例如，参考图1，浸渍剂除去区域12可以保持在一个接近但低于浸渍器6中的压力的压力下，并可把一种吹扫气体经一根进气管（未画出）导入区域12以把浸渍剂蒸气经管道14吹扫出区域12之外。这样的一种吹扫气体的温度较好地应低于或大约相等于烟草出浸渍器的温度，并且其组成应相对于烟草是基本惰性的，如湿空气。可以看出，采用如图1中所示的星形阀的安排，从蒸气除去区域12来的气体将经过星形阀10被连续泵回入浸渍器6中，于是在这种安排中，任何导入区域12的吹扫气体将被泵入到浸渍器中。如同本技术领域的技术人员很容易理解的那样，采用这样一种安排，吹扫气体必须不是处于高于浸渍器6的压力的压力下。

烟草在浸渍剂除去区域12中的停留时间是短的，以10秒或少于10秒为好，5秒或少于5秒更好，3秒或少于3秒（例如说1秒）最好。因此，区域12是被设计和安排成一个短停留（时间）区域。这点可通过各种途径实现。例如，如附图中所示的，区域12的体积是小的。类似地，可以改变气压加料阀10和16的相对速度来减少停留时间。

然后烟草从区域12卸出经星形阀16进入导管18中的快速移动的热气流中，随后被输送到一个通用的膨胀柱中，该膨胀柱最好与前面提到的3，693，631和3，575，178号专利中所描述的基本属同一形式。导管18中的热气的温度大大高于浸渍用化合物在常压下的沸点，这样，当烟草与热气接触时，浸渍用化合物将汽化，或者烟草中的蒸气将会膨胀以致引起烟草的同时膨胀。这种膨胀发生在一短时间内（如少于10秒），在此期间，气体和烟草流经导管18，并随后向上通过一个通用的膨胀柱（未画出）。因为浸渍剂蒸气在区域12中的除去，这种在热气流中的膨胀能允许浸渍剂从烟草中的除去比之在以前的膨胀方法中所达到的更完全。

膨胀后，烟草、加热气体和浸渍用化合物蒸气被送往一个通用的旋风分离器，膨胀后的烟草从旋风分离器出来通过一个气锁，然后进入一个通用的汽提和再整理装置，那里产品被调节至所要求的含湿量，合适的为12～14%。气体，包括蒸气和浸渍液蒸气被从旋风分离器排出，并被再循环和再加热至所要求的程度，然后经导管18反向循环。作循环用的该气体的一股支流在加热前被排出，并径蒸气管道22进入洗涤塔20。在该洗涤塔中，热气体与经未画出的装置从该填料塔上部导入的水逆向接触，以起到下列作用;从气流中除去烟草细屑，冷却气流，使存在于其中的大部分水冷凝，及从过程废水中洗提有机浸渍剂。这样处理后的蒸气经管道24进入通用的液体回收装置，那里蒸气被冷凝成液态，与水分离开并可以循环回浸渍器6。上面描述的洗涤和蒸气回收操作在特此引作参考的尼尔等人的美国专利3，788，331中有更详细的描述。

同样地，从浸渍剂除去区域12经管道14排出的蒸气（含有很大百分比的浸渍剂蒸气），也要被处理以回收浸渍剂。还有，参考图1，从区域12排出的蒸气逆流通过水洗涤塔20，这是与用于处理从膨胀柱移出来的气体同一的洗涤塔。这样处理后，该蒸气经管道24进入通用的液体回收装置以冷凝和纯化浸渍剂。在本发明的一种较好的安排中，从区域12移出的蒸气是富含浸渍剂的，即含有高百分比的浸渍剂。因此浸渍剂的回收是一个比较有效的过程，这点与已有技术系统不同，那儿，这部分浸渍剂在回收前是与膨胀区域中的气体混合的。可以看出对于上面描述的洗涤塔/冷凝过程，各种回收操作是可以替代的。

至此，已参考连续膨胀方法（在那里浸渍剂是作为一种气体供给烟草的）对本发明进行了描述。显然，浸渍器6也能以在美国专利3，575，178号中描述的方式进行操作，根据那个专利，一个挥发性浸渍剂的小槽被放在浸渍器的入口端。同样地，浸渍器6中的压力取决于浸渍剂的温度和性质可保持在大气压或低于大气压下。其它的这样改进也是显而易见的。

实施例

在一个基本上以图1所示形式的中间工厂装置上进行了一系列四个试验。所用的浸渍剂是氟利昂11而且方法的实施基本上按美国专利3，693，631号中的描述的。在四个试验的每个试验期间用基本上一样的条件，如下：

浸渍剂区域    浸渍剂区域    膨胀柱温度

压力    温度    在加热器中

20磅/平方英寸    125°F    进口    出口

（表压）    250°F    305°F

每次上述试验的进行既可以有也可以没有浸渍剂除去区域的运行。当运行时，浸渍剂除去区域中的压力保持在约大气压下，且除去的蒸气如图1中所示的那样直接进入一个洗涤塔。当浸渍剂除去区域不运行时，蒸气管道14（图1）中的阀关闭，这样便没有蒸汽从该区域中除去。在所有情况下，在浸渍剂除去区域中的停留时间都为约1秒或小于1秒。在所有的试验期间，进行如下测定以确定该蒸气除去区域的效率。

通过在膨胀区域中正好在烟草落入膨胀柱位点的上游处的气体取样来测定膨胀柱中氟利昂百分率（以体积计）。

氟利昂的用量（加仑/小时）是通过监测进入系统的氟利昂和从系统中回收的氟利昂的量来测定的。这里要指出，在这些试验中，氟利昂按照美国专利3，788，331号中所描述的方法连续地从膨胀柱回收的，但是美国专利3，780，744号中描述的膨胀后氟利昂的回收（法）是没有被采用的。

产品中残留氟利昂（重量百分比）的测定是通过在膨胀后立即回收膨胀（后）烟草的一个小量样品，并用溶剂从该膨胀（后）产品抽提氟利昂。

装填容量的测定是按照美国专利3，524，452号中所提出的程序，在所有测定中，烟草湿度均校正到11～12%。

试验中所得结果列于下表：

表Ⅰ

膨胀柱中氟利昂百分率    （按体积计）

运行    不运行

试验（1）    8.75    36.3

试验（2）    3.7    32.6

试验（3）    2.2    33.6

试验（4）    9.0    22.0

氟利昂用量    （加仑/小时）

试验（1）    53.9    74.0

试验（2）    53.0    78.0

试验（3）    54.5    70.0

试验（4）    54.0    72.0

产品中残留氟利昂（重量百分比）

试验（1）    1.98    2.88

试验（2）    2.66    3.51

试验（3）    2.62    5.78

试验（4）    3.32    4.98

装填容量    （毫升/100克-校正到11-12%湿度）

试验（1）    764    744

试验（2）    746    742

试验（3）    800    847

试验（4）    794    789

可以看到，根据本发明使用蒸气除去区域结果产生了基本上等效的烟草膨胀，而同时氟利昂的用量和产品中残留的氟利昂（量）则大大降低了。膨胀柱中氟利昂的浓度也大大下降，这样提高了氟利昂回收过程的效率。因此，与以前的烟草膨胀方法相比，本发明提供了一个相当大的（效率）提高。

至此，已经参考较好的实施例，对本发明进行了相当详细的描述。但是在如上面的说明书中所描述的和在附加的权项中限定的那样，在本发明的精神和范围内，可以实行改进和变更。

Claims (14)

1、一种增加烟草装填容量的方法，其特征在于包括下列步骤：

在第一区域中用一种挥发性浸渍剂浸渍烟草；

从第一区域中回收浸渍后烟草，并使该浸渍后烟草快速通过一个独立的第二区域，在那里一种含挥发性浸渍剂的气相被除去；

在第三独立区域中通过使烟草与热气体流接触使来自第二区域的烟草膨胀；和

回收在第二区域中除去的挥发性浸渍剂。

2、如权利要求1所说方法，其特征在于第二区域是保持在大大低于第一区域的压力的一种压力下。

3、如权利要求1或2所说的方法，其特征在于在第一区域中烟草的浸渍是借助于使烟草和气态浸渍剂同时顺流通过第一区域。

4、如权利要求1或2所说的方法，其特征在于第一区域是保持在超大气压力下。

5、如权利要求3所说的方法，其特征在于第一区域是保持在超大气压力下。

6、如权利要求1或2所说的方法，其特征在于含从第二区域移出的挥发性浸渍剂的气相是逆流通过一个水洗涤塔。

7、如权利要求6所说的方法，其特征在于膨胀区域中一部分热气体流被分出，并通过所说的水洗涤塔。

8、如权利要求1所说的方法，其特征在于烟草在所说的第二区域中的停留时间少于大约5秒钟。

9、如权利要求2所说的方法，其特征在于烟草在所说的第二区域中的停留时间少于大约3秒钟。

10、用于膨胀烟草的装置，其特征在于由以下装置的组合构成：用来以一种挥发性浸渍剂浸渍烟草的装置;处在浸渍装置下游用于从浸渍后烟草中除去浸渍剂蒸气的一个独立的、短停留时间的蒸气除去装置;和处在蒸气除去装置下游用于使烟草与（一股）热气流接触以由此使烟草膨胀的膨胀装置。

11、如权利要求10所说的装置，其特征在于还包括用于回收被所说的蒸气除去装置除去的浸渍剂蒸气的浸渍剂回收装置。

12、如权利要求10所说的装置，其特征在于所说的蒸气除去装置是被设计和安排成为所说的浸渍后烟草提供一个少于约5秒钟的停留时间。

13、如权利要求10所说的装置，其特征在于所说的蒸气除去装置包括在其进口和出口端的气压加料阀。

14、如权利要求11所说的装置，其特征在于所说的浸渍剂除去装置包括一个用来使所说浸渍剂蒸气与水逆流接触的填料塔式洗涤塔。

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