一種煙絲熱風(fēng)變溫干燥裝置及其變溫干燥試驗(yàn)方法
【專(zhuān)利摘要】一種煙絲熱風(fēng)變溫干燥裝置及其變溫干燥試驗(yàn)方法，該裝置包括煙絲干燥箱、濕熱空氣控制及輸送系統(tǒng)，特征是：煙絲干燥箱分隔成兩個(gè)干燥溫度不同的高、低溫干燥室；濕熱空氣控制及輸送系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、濕度控制系統(tǒng)以及兩組空氣加熱器構(gòu)成，兩組空氣加熱器分別與高、低溫干燥室連通以實(shí)現(xiàn)變溫加熱；在煙絲干燥箱中設(shè)置有盛料器以及溫濕度探頭。其變溫干燥試驗(yàn)方法是將煙絲干燥過(guò)程分為兩段即前段高溫干燥、后段降低干燥溫度干燥煙絲直至目標(biāo)含水率，提供該變溫干燥方法不僅可以改善煙絲的物理特性，提高煙絲的耐加工性，還可以提高被干燥煙絲的感官品質(zhì)，為企業(yè)優(yōu)化工藝過(guò)程提供一種基本的實(shí)驗(yàn)方法，為煙絲變溫干燥提供相關(guān)的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種煙絲熱風(fēng)變溫干燥裝置及其變溫干燥試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煙草(或類(lèi)似煙草的生物質(zhì))加工領(lǐng)域，具體是一種煙絲熱風(fēng)變溫干燥裝置及其變溫干燥試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]干燥通常指利用熱能降低或除去含水物料水分的過(guò)程，干燥過(guò)程是應(yīng)用普遍的單元操作，在工農(nóng)業(yè)各方面都有廣泛的應(yīng)用，涉及到化工、食品、農(nóng)業(yè)、輕工、建筑、煤炭、紡織、木材等各個(gè)領(lǐng)域。煙絲干燥是卷煙加工中的關(guān)鍵工序，切后的煙絲含水率比較高，需要通過(guò)干燥去濕，使煙絲含水率均勻一致，以適應(yīng)卷制的要求以及改善和提高葉絲的感官質(zhì)量。目前煙絲的干燥特性主要是在恒溫干燥過(guò)程中揭示的，即在干燥設(shè)備中干燥介質(zhì)的溫度基本不變。但是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)恒溫干燥存在很多的問(wèn)題:第一，在煙絲的干燥過(guò)程中由于干燥環(huán)境溫度保持不變，導(dǎo)致干燥環(huán)境不能夠適應(yīng)物料狀態(tài)的變化。在煙絲干燥后期，由于煙絲的含水率大大降低，用于蒸發(fā)水分的熱量很大一部分用于煙絲溫度的提升，導(dǎo)致煙絲外層細(xì)胞向內(nèi)部收縮，細(xì)胞間隙變得越來(lái)越小，內(nèi)部水分向外部傳遞變得更加困難，這樣就會(huì)導(dǎo)致煙絲的物理特性發(fā)生較大的變化，并最終影響到煙絲的耐加工性。第二，持續(xù)的高溫干燥會(huì)對(duì)煙絲的致香成分以及常規(guī)的化學(xué)成分產(chǎn)生不良的影響，并最終影響到卷煙的感官品質(zhì)。
[0003]變溫干燥是一種新型的干燥技術(shù)，已經(jīng)越來(lái)越廣泛的被各個(gè)行業(yè)所利用。傳統(tǒng)的干燥方法是:采用恒定的干燥介質(zhì)溫度對(duì)物料進(jìn)行干燥直至所要求的水分。變溫干燥的基本思路是:根據(jù)物料所處的不同干燥階段，采用不同的介質(zhì)溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)干燥物料的方法，也就是先用相對(duì)高的介質(zhì)溫度對(duì)物料進(jìn)行干燥，等物料含水率降低到某一適宜值時(shí)，降低干燥介質(zhì)溫度，干燥物料直至目標(biāo)含水率。采用變溫干燥的工藝不僅可以改善被干燥物料的物理特性，進(jìn)一步提高物料的耐加工性，還可以提高被干燥物料的感官品質(zhì)。
[0004]截止目前，對(duì)煙絲的變溫干燥工藝的研究很少，用于煙絲變溫干燥的裝置同樣是少之又少。因此能否設(shè)計(jì)一種適用于煙絲變溫干燥的裝置并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的變溫干燥試驗(yàn)方法已引起有關(guān)業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的正是基于上述現(xiàn)有技術(shù)狀況，提供一種用于煙絲熱風(fēng)變溫干燥裝置及變溫干燥試驗(yàn)方法。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明的煙絲熱風(fēng)變溫干燥裝置，包括煙絲干燥室以及與煙絲干燥室相連通的濕熱空氣控制及輸送系統(tǒng)，其中:煙絲干燥室通過(guò)一保溫插板分隔成兩個(gè)干燥溫度不同的高、低溫干燥室；所述濕熱空氣控制及輸送系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、濕度控制系統(tǒng)以及兩組空氣加熱器構(gòu)成，所述濕度控制系統(tǒng)由蒸汽發(fā)生器、加熱套、蒸汽輸入泵以及溫度控制儀組成，兩組空氣加熱器分別與高、低溫干燥室連通以實(shí)現(xiàn)變溫加熱；在煙絲干燥箱中設(shè)置有盛料器以及溫濕度探頭。
[0007]所述高、低溫試驗(yàn)干燥室分別由一路空氣加熱系統(tǒng)、蒸汽施加系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集顯示系統(tǒng)控制，高、低溫干燥室并排設(shè)置并通過(guò)一插板隔開(kāi)，用于盛放煙絲的盛料筐可在兩干燥試驗(yàn)箱中往復(fù)移動(dòng)。高溫、低溫干燥室均為對(duì)流傳熱的固定床式結(jié)構(gòu)，在高、低溫干燥室下部均設(shè)置有用于加熱氣體均勻分布的空氣分布板，加熱氣流由試驗(yàn)箱底部由下而上對(duì)盛料筐內(nèi)的煙絲進(jìn)行干燥。
[0008]所述盛料器為圓筒狀盛料器，盛料器底部為網(wǎng)狀透孔結(jié)構(gòu)，以保證熱氣流由盛料器底部進(jìn)入，穿過(guò)料筒內(nèi)煙絲，由干燥箱頂部排出，達(dá)到使煙絲升溫干燥的目的。
[0009]所述低溫干燥室中設(shè)置有用于將盛料器推送至高溫干燥室的推送機(jī)構(gòu)，該推送機(jī)構(gòu)由一弧形卡環(huán)和與其連接的推送桿組成。
[0010]利用上述變溫干燥裝置進(jìn)行變溫干燥的試驗(yàn)方法包括以下步驟:
(1)煙絲水分調(diào)制:用烘箱法測(cè)定試驗(yàn)煙絲的含水率，計(jì)算一定量煙絲達(dá)到預(yù)定初始含水率MO時(shí)所需要的加水量，對(duì)煙絲加水并混合均勻，用袋裝密封48h后備用；
(2)裝置預(yù)熱:設(shè)定煙絲熱風(fēng)變溫干燥裝置中高、低溫干燥室溫度和熱風(fēng)風(fēng)速，其中高溫干燥室熱風(fēng)溫度范圍設(shè)置在100-150°C,低溫干燥室熱風(fēng)溫度范圍設(shè)置在60-100°C,熱風(fēng)風(fēng)速設(shè)置在0-1.2m/s范圍；
(3)預(yù)干燥試驗(yàn):熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)速穩(wěn)定后，IOg煙絲樣品以薄層狀均勻布撒在盛料器上，盛料器置于高溫干燥室；采用減重法，在預(yù)定的試驗(yàn)條件下按5-60s的時(shí)間間隔，測(cè)定煙絲在tl、t2、t3……tn等不同干燥時(shí)間的含水率，從而得到煙絲的干燥曲線；根據(jù)干燥曲線確定煙絲干燥至某一特定含水率M所需要的干燥時(shí)間tx ；
(4)變溫干燥試驗(yàn):另將IOg煙絲在高溫干燥室內(nèi)進(jìn)行熱風(fēng)干燥，當(dāng)干燥時(shí)間達(dá)到上述步驟(3)中所確定的時(shí)間tx時(shí)，將裝有煙絲的盛料器移送至低溫干燥室內(nèi)，煙絲在低溫干燥室內(nèi)繼續(xù)干燥至12.5%水分；
(5)取樣分析:干燥結(jié)束后，將煙絲取出袋裝密封，作為煙絲填充值等物理質(zhì)量、香味成分等化學(xué)質(zhì)量以及感官質(zhì)量的檢測(cè)樣品。
[0011]本發(fā)明裝置可以實(shí)現(xiàn)煙絲的對(duì)流變溫干燥，且試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單易行，可以提高干燥后煙絲的耐加工性和感官品質(zhì)，為企業(yè)優(yōu)化干燥工藝過(guò)程提供一種基本的實(shí)驗(yàn)方法。干燥裝置的試驗(yàn)條件能夠涵蓋實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的熱風(fēng)溫度、風(fēng)速等工況條件，試驗(yàn)樣品量能夠滿(mǎn)足較全面分析測(cè)試要求。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1熱風(fēng)變溫干燥裝置主視圖。
[0013]圖2熱風(fēng)變溫干燥裝置側(cè)視圖。
[0014]圖3為濕度控制系統(tǒng)示意圖。
[0015]圖4為推送機(jī)構(gòu)示意圖。
[0016]圖1-4中:1.空氣壓縮機(jī)，2.質(zhì)量流量計(jì)，3.濕度控制系統(tǒng)，3-1.蒸汽發(fā)生器，3-2.溫度控制儀，3-3.柱塞泵，3-4.加熱套，4.加熱器，5.溫度探頭，6.溫濕度控制儀，
7.低溫干燥室，8.高溫干燥室，9.保溫插板，10.推送機(jī)構(gòu)，11.盛料器，12.空氣分布板，
13.溫濕度探頭，14.錐形管圖5是不同干燥條件下煙絲的填充值。
[0017]圖6是不同干燥條件下香味成分的總量。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明的變溫干燥裝置以下結(jié)合附圖做進(jìn)一步描述:
如圖1、2所述:一種煙絲熱風(fēng)變溫干燥裝置，包括煙絲干燥箱以及與煙絲干燥箱相連通的濕熱空氣控制及輸送系統(tǒng)，其中:煙絲干燥箱通過(guò)一保溫插板(9)分隔成兩個(gè)干燥溫度不同的高、低溫干燥室(7、8);所述濕熱空氣控制及輸送系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)(I)、濕度控制系統(tǒng)(3)以及兩組空氣加熱器構(gòu)成，所述濕度控制系統(tǒng)(3)由蒸汽發(fā)生器(3-1)、加熱套(3-4),蒸汽柱塞泵(3-3)以及溫度控制儀(3-2)組成(參見(jiàn)圖3)，兩組空氣加熱器(4)分別與高、低溫干燥室連通以實(shí)現(xiàn)變溫加熱；在煙絲干燥箱中設(shè)置有盛料器(11)以及溫濕度探頭(13)。
[0019]在低溫干燥室(8)中設(shè)置有用于將盛料器推送至高溫干燥室(7)的推送機(jī)構(gòu)
(10)，該推送機(jī)構(gòu)由一弧形卡環(huán)和與其連接的推送桿組成(參見(jiàn)圖4)。
[0020]盛料器為桶狀盛料器，盛料器底部為網(wǎng)狀透孔結(jié)構(gòu)，以保證熱氣流由盛料器底部進(jìn)入，穿過(guò)料筒內(nèi)煙絲，由干燥箱頂部排出，達(dá)到使煙絲升溫干燥的目的。
[0021]在高、低溫干燥室下部均設(shè)置有用于加熱氣體均勻分布的空氣分布板(12)。兩組空氣加熱器通過(guò)兩組輸送管道分別通入高、低溫干燥室底部。 [0022]工作過(guò)程結(jié)合附圖描述如下:空氣壓縮機(jī)將壓縮空氣輸入熱風(fēng)變溫干燥裝置，氣體可以分兩路分別進(jìn)入兩個(gè)加熱器，分別調(diào)節(jié)兩個(gè)加熱器功率使進(jìn)入干燥室的氣體的溫度符合干燥的要求(左干燥室為高溫干燥室，右干燥室為低溫干燥室)；調(diào)節(jié)濕度控制系統(tǒng)的蒸汽發(fā)生器和柱塞泵將蒸汽噴入空氣加熱器內(nèi)部，分別使進(jìn)入左右兩干燥室的氣體濕度符合干燥的要求，蒸汽管道上的加熱套和溫度控制儀來(lái)控制蒸汽的溫度以避免蒸汽冷凝；分別調(diào)節(jié)質(zhì)量流量計(jì)，從而使干燥氣體以一定的流速通過(guò)左右兩個(gè)干燥室。待通過(guò)左右兩干燥室的氣體溫度、濕度、流速都符合各自要求時(shí)，將一定質(zhì)量一定含水率的煙絲放入盛料器，將盛料器放入左干燥室(高溫干燥室)干燥煙絲，因煙絲初始含水率是已知的，所以采用減重法來(lái)測(cè)定煙絲的含水率，當(dāng)測(cè)得煙絲含水率到達(dá)某一適宜值時(shí)，抽開(kāi)連接左右干燥室的保溫插板，利用推送桿將盛料器推送至右干燥室，抽回推送桿，關(guān)閉保溫插板，讓煙絲在右干燥室(低溫干燥室)的干燥條件下進(jìn)行干燥直至目標(biāo)含水率。
[0023]利用上述變溫干燥裝置進(jìn)行變溫干燥的試驗(yàn)方法包括以下步驟:
(1)煙絲水分調(diào)制:用烘箱法測(cè)定試驗(yàn)煙絲的含水率，計(jì)算一定量煙絲達(dá)到預(yù)定初始含水率MO時(shí)所需要的加水量，對(duì)煙絲加水并混合均勻，用袋裝密封48h后備用；
(2)裝置預(yù)熱:設(shè)定煙絲熱風(fēng)變溫干燥裝置中高、低溫干燥室溫度和熱風(fēng)風(fēng)速，其中高溫干燥室熱風(fēng)溫度范圍設(shè)置在100-150°C,低溫干燥室熱風(fēng)溫度范圍設(shè)置在60-100°C,熱風(fēng)風(fēng)速設(shè)置在0-1.2m/s范圍；
(3)預(yù)干燥試驗(yàn):熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)速穩(wěn)定后，IOg煙絲樣品以薄層狀均勻布撒在盛料器上，盛料器置于高溫干燥室；采用減重法，在預(yù)定的試驗(yàn)條件下按5-60s的時(shí)間間隔，測(cè)定煙絲在tl、t2、t3……tn等不同干燥時(shí)間的含水率，從而得到煙絲的干燥曲線；根據(jù)干燥曲線確定煙絲干燥至某一特定含水率M所需要的干燥時(shí)間tx ； (4)變溫干燥試驗(yàn):另將IOg煙絲在高溫干燥室內(nèi)進(jìn)行熱風(fēng)干燥，當(dāng)干燥時(shí)間達(dá)到上述步驟(3)中所確定的時(shí)間tx時(shí)，將裝有煙絲的盛料器移送至低溫干燥室內(nèi)，煙絲在低溫干燥室內(nèi)繼續(xù)干燥至12.5%水分；
(5)取樣分析:干燥結(jié)束后，將煙絲取出袋裝密封，作為煙絲填充值等物理質(zhì)量、香味成分等化學(xué)質(zhì)量以及感官質(zhì)量的檢測(cè)樣品。
[0024]如圖5所示:對(duì)不同熱風(fēng)溫度下的恒溫干燥，煙絲填充值隨熱風(fēng)溫度的增大而增力口。這是由于干燥溫度越高，煙絲脫水速率越快，煙絲在內(nèi)部溫濕度變化所產(chǎn)的應(yīng)力作用下卷曲變形程度越高，從而使得煙絲的填充性增大。不同變溫干燥條件下，煙絲的填充值均高于后段低溫?zé)犸L(fēng)條件下恒溫干燥結(jié)果，而低于前段高溫?zé)犸L(fēng)條件下恒溫干燥結(jié)果。對(duì)于IOO0C -70°C變溫干燥條件，煙絲填充值則相對(duì)接近于100°C高溫?zé)犸L(fēng)恒溫干燥結(jié)果。
[0025]如圖6所示:分別采用100°C、70°C和前段100°C后段70°C (分界點(diǎn)為含水率19%出)，將將含水率為30%的煙絲干燥至12.5%時(shí)煙絲香味成分總量，由圖可以看出低溫干燥條件下煙絲香味成分總量高于高溫干燥條件下煙絲香味成分總量，采用前段高溫后段低溫的變溫干燥方式香味成分的總量介于高溫干燥與低溫干燥之間，明顯高于高溫干燥而與低溫干燥相接近。
【權(quán)利要求】
1.一種煙絲熱風(fēng)變溫干燥裝置，包括煙絲干燥箱以及與煙絲干燥箱相連通的濕熱空氣控制及輸送系統(tǒng)，其特征在于:煙絲干燥箱通過(guò)一保溫插板分隔成兩個(gè)干燥溫度不同的高、低溫干燥室；所述濕熱空氣控制及輸送系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、濕度控制系統(tǒng)以及兩組空氣加熱器構(gòu)成，所述濕度控制系統(tǒng)由蒸汽發(fā)生器、加熱套、蒸汽輸入泵以及溫度控制儀組成，兩組空氣加熱器分別與高、低溫干燥室連通以實(shí)現(xiàn)變溫加熱；在煙絲干燥箱中設(shè)置有盛料器以及溫濕度探頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙絲熱風(fēng)變溫干燥裝置，其特征在于:在低溫干燥室中設(shè)置有用于將盛料器推送至高溫干燥室的推送機(jī)構(gòu)，該推送機(jī)構(gòu)由一弧形卡環(huán)和與其連接的推送桿組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙絲熱風(fēng)變溫干燥裝置，其特征在于:盛料器為桶狀盛料器，盛料器底部為網(wǎng)狀透孔結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙絲熱風(fēng)變溫干燥裝置，其特征在于:在高、低溫干燥室下部均設(shè)置有用于加熱氣體均勻分布的空氣分布板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙絲熱風(fēng)變溫干燥裝置，其特征在于:兩組空氣加熱器通過(guò)兩組輸送管道分別通入高、低溫干燥室底部。
6.一種利用權(quán)利要求1所述變溫干燥裝置進(jìn)行變溫干燥的試驗(yàn)方法，其特征在于:該實(shí)驗(yàn)方法是通過(guò)將 煙絲依次放在變溫干燥裝置中的高溫、低溫干燥室中進(jìn)行干燥來(lái)實(shí)現(xiàn)的，高、低溫干燥室分別由一路空氣加熱系統(tǒng)、蒸汽施加系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集顯示系統(tǒng)控制，具體試驗(yàn)方法步驟如下: (1)煙絲水分調(diào)制:用烘箱法測(cè)定試驗(yàn)煙絲的含水率，計(jì)算一定量煙絲達(dá)到預(yù)定初始含水率MO時(shí)所需要的加水量，對(duì)煙絲加水并混合均勻，用袋裝密封48h后備用； (2)裝置預(yù)熱:設(shè)定煙絲熱風(fēng)變溫干燥裝置中高、低溫干燥室溫度和熱風(fēng)風(fēng)速，其中高溫干燥室熱風(fēng)溫度范圍設(shè)置在100-150°C,低溫干燥室熱風(fēng)溫度范圍設(shè)置在60-100°C,熱風(fēng)風(fēng)速設(shè)置在0-1.2m/s范圍； (3)預(yù)干燥試驗(yàn):熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)速穩(wěn)定后，IOg煙絲樣品以薄層狀均勻布撒在盛料器上，盛料器置于高溫干燥室；采用減重法，在預(yù)定的試驗(yàn)條件下按5-60s的時(shí)間間隔，測(cè)定煙絲在tl、t2、t3……tn等不同干燥時(shí)間的含水率，從而得到煙絲的干燥曲線；根據(jù)干燥曲線確定煙絲干燥至某一特定含水率M所需要的干燥時(shí)間tx ； (4)變溫干燥試驗(yàn):另將IOg煙絲在高溫干燥室內(nèi)進(jìn)行熱風(fēng)干燥，當(dāng)干燥時(shí)間達(dá)到上述步驟(3)中所確定的時(shí)間tx時(shí)，將裝有煙絲的盛料器移送至低溫干燥室內(nèi)，煙絲在低溫干燥室內(nèi)繼續(xù)干燥至12.5%水分； (5)取樣分析:干燥結(jié)束后，將煙絲取出袋裝密封，作為煙絲填充值等物理質(zhì)量、香味成分等化學(xué)質(zhì)量以及感官質(zhì)量的檢測(cè)樣品。
【文檔編號(hào)】A24B3/04GK104013089SQ201410206839
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】朱文魁, 段鹍, 陳良元, 常紀(jì)恒, 李斌, 劉斌, 王巖 申請(qǐng)人:中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院