专利名称：改进的用于膨化多孔材料的工艺方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于使多孔材料膨化的工艺方法和设备，即在一高压下用液化气浸渍多孔材料，从多孔材料中除去过量的液化气并使浸入的液化气蒸发，从而使多孔材料膨化。本发明尤其涉及一种在浸渍过程中能够减小液化气在其储存容器内的温度变化的方法。
在多孔材料加工过程中往往需要或希望减小材料的密度。例如，当多孔产品如烟草或其他的吸烟制品、水果、蔬菜、肉类、谷类和其他的食品被干燥时，它们一般都会收缩。人们常常希望将这些产品膨化以改变其特性，诸如燃烧特征、吸水性和外观。同样，人们也常常希望使纤维素材料之类的其他多孔材料，例如木屑、碾碎的纤维材料等膨化，以增大它们的液体吸收能力或绝缘性能。
现已知道有多种用于使多孔材料膨化的方法。通常，这些方法都是向材料的胞孔内浸入一种膨化剂，即能够进行膨化的物质，通过从液态向气态的相变，使膨化剂膨胀。一种尤其适合于膨化上述多孔材料之一的方法包括向一个装有多孔材料的密封容器内注入对这种多孔材料为惰性的液化气;将多孔材料浸泡在液化气中一段足够长的时间，以使液化气能渗入材料的胞孔;从多孔材料中除去过量的液化气;通过加热来膨化多孔材料，由此蒸发材料胞孔中的液化气。胞孔中液化气蒸发，压力增高，使多孔材料膨化。
还知道通过在一高压下用液化气膨化剂例如液化的二氧化碳浸渍多孔材料来膨化多孔材料;从多孔材料中除去过量的膨化剂;降低装有多孔材料的容器内的压力，由此使膨化剂固化;加热多孔材料，例如将其暴露于热蒸汽或空气流，使固化的膨化剂蒸发或升华。固化的膨化剂的蒸发速率大于膨化剂以气体形式可以从多孔材料中逸出的速率。由于这种处理多孔材料被迫膨胀。
美国专利4，340，073揭示了一种通过用二氧化碳浸渍烟草膨化烟草的方法和设备，与烟草接触的二氧化碳为液态，从烟草中除去过量的液化二氧化碳，降低被浸渍了的烟草的压力以使烟草结构内的二氧化碳固化，并在大气压力下迅速加热烟草，使二氧化碳蒸发和烟草膨化。
英国专利说明书1，484，536揭示了一种用液体二氧化碳膨化有机物质的特别有用的工艺方法。该专利的这种方法包括这样几个步骤用二氧化碳对装有将被膨化之物质的容器加压，使压力处于200-1070磅每平方英寸范围内，在保持容器内压力的同时，将物质浸渍于液体二氧化碳中，由此使液体二氧化碳浸入物质，从浸渍容器中除去过量的液化二氧化碳，将容器减压至接近大气压，由此使物质表面上和内部的液体二氧化碳固化，从容器中取出已浸渍了的物质，加热物质可使物质膨胀至少10%。在该专利的工艺方法中，用于增加浸渍容器压力的二氧化碳取自于这一工艺方法的用于对浸渍室提供液体二氧化碳的容器的蒸气空间。该专利进一步阐述了从浸渍室除去液体二氧化碳后，浸渍室可以通向大气或通向二氧化碳回收系统。
美国专利4，165，618揭示了一种采用液态致冷剂例如液化二氧化碳的、与英国专利1，484，536所揭示的相类似的工艺方法和系统。在该专利的方法中，在其中浸渍烟草的容器被通过将来自液态致冷剂储存容器的蒸气空间的气体输送入浸渍容器来吹扫和加压。加压后，液态致冷剂被从液体储存容器输送至浸渍容器。烟草可以浸泡在液态致冷剂内一段预定的时间，然后致冷剂回到液体储存容器。除去液态致冷剂后仍留在浸渍容器中的气态致冷剂被输送至一系列收集器，气体在这些收集器中被压缩，最后再回到液态致冷剂的主容器中。
这些专利所揭示的工艺方法都有缺点，即用于吹扫和加压浸渍容器的气体来自液化气体储存容器的蒸气空间。不利的是，从该容器的蒸气空间取去气体会降低容器内的压力，这样将破坏容器内的平衡状态，并使容器内的液体沸腾。这样又会使液体冷却。为了使容器内的压力和温度恢复到所需要的平衡值，必须经常加热储存容器内的液体。而加热储存容器中的物质以使容器内的液体和蒸气的温度和压力保持平衡会大大增加浸渍过程的成本。
在上述的如美国专利4，165，618所揭示的那种方法中，通大气的气体被回收，并在经压缩后送回到储存容器，液态致冷剂的某些热损失可由热的压缩气体回到储存器来补偿。气体由于其温度在压缩时升高所以是热的。然而，从压缩气体回到储存容器的附加热量不足以保持储存容器中所需的压力和温度平衡。因此，仍需要加热储存容器的液体，以重新建立温度和压力平衡。
美国专利3，771，533揭示了用氨和二氧化碳的混和物反应生成碳酸氨来浸渍烟草。然后，碳酸氨通过加热分解释放出气体，使被浸渍的烟草膨化。美国专利4，165，618揭示了采用各种液化惰性致冷剂，包括氮、氧、氩、氢、氦、甲烷、氟利昂、一氧化碳和二氧化碳作为烟草之类的产品的膨化浸渍剂。
为了改善液化气体浸渍方法的经济性，人们不断寻求能够降低加工成本的改进方法。本发明提供了一种能降低浸渍方法之成本的改进方法。
本发明的一个目的在于提供一种改进的用于膨化多孔材料的工艺方法和设备。
本发明的另一个目的在于提供一种用液化气体膨化多孔材料的更有效和经济的方法和改进的设备。
本发明的再一个目的在于提供一种用来吹扫和平衡一个用以液化气体浸渍一种多孔材料的腔室内的压力的改进方法。
本发明的再一个目的在于提供一种用于降低多孔材料浸渍系统的储存容器中的液化气体在整个浸渍过程中的温度变化的改进方法。
本发明的这些和其他的目的及优点将通过下面结合附图对本发明的描述变得更加明显。
本发明提供了一种用于使多孔材料膨化的改进方法。在其最主要的实施例中，该方法包括下列步骤将一种多孔材料装入可与外界隔绝的浸渍容器。浸渍容器有一位于其上部、靠近容器顶端的开口，和一靠近容器底部的开口。浸渍容器上部开口的设置要使其总是保持高于装入浸渍容器的待处理的多孔材料的顶面。在将多孔材料装入浸渍容器之后，把容器密封起来，并用低压惰性气体来吹扫。低压气体压力的高低不是要求很严的，但一般应在15至300磅每平方英寸范围内。在吹扫步骤中，空气和其他难冷凝气体被通过上部开口排出浸渍容器，且这些物质通过一通大气口排入大气中。吹扫步骤一完成，就用同样的惰性气体给浸渍室加压，但其压力要大大高于用于吹扫浸渍容器的惰性气体的压力。加压气体的压力至少应与下述液化惰性气体加工容器中的压力一样高。
加压步骤后，将处于液态的同样的惰性气体从其储存的加工容器中输送至浸渍容器，输送的液量要足以使多孔材料完全浸没在液化惰化气体中。加工容器内的液化惰性气体保持在大约300至1200磅每平方英寸的压力范围内，压力根据使用的液化气体、将被处理的多孔材料以及其他变量，如所需的膨化程度来选择。液化气体的温度将是液化惰性气体和在液化惰性气体上方的蒸气空间内的惰性气体处于平衡状态时的温度。当然，这将取决于所采用的具体惰性气体和存在于加工容器中的压力。在将液化惰性气体从加工容器输送至浸渍容器的过程中，惰性气体可以通过浸渍容器的顶部开口循环回到加工容器顶部的蒸气空间。这样可以使在输送过程中加工容器内的压力变化很小或没有变化。
应该让液化惰性气体在浸渍室内保持一段足够长的时间，以使其渗入多孔材料的胞孔内达到所需的程度。然后将液化惰性气体通过排放或抽送输送回加工容器。在该步骤中，让惰性气体从加工容器的蒸气空间通过浸渍容器的上部开口输送回浸渍容器，这样又可保证加工容器内的压力变化很小或没有变化。
在将过量的液化惰化气体从浸渍容器中除去后，让仍留在该容器内的惰性气体通大气。在通气步骤完成后，可以打开浸渍容器，从中取出多孔材料。浸渍容器内的压力一降低，多孔材料由于包含在其胞孔内的液化惰性气体的蒸发和膨胀而可能立即发生一些膨胀。在一些惰性气体蒸发的同时，其余部分将保持为液态或将固化，这取决于所用的惰性气体。膨化过程通过加热多孔材料来完成，即加热使液化或固化的惰性气体蒸发或升华，随之，使胞孔内的压力大大增加，结果使多孔材料膨胀。
本发明之工艺方法的创造性特点在于，吹扫和加压步骤用一个与加工室内所含的惰性气体完全分开的惰性气体源来进行。这样，在吹扫和加压过程中，就没有惰性气体被从加工容器中抽回。因此，加工容器内的压力和温度将不会受该工艺方法的吹扫和加压步骤的影响。加工容器中液化气体的压力和温度变化保持为最小，因为该容器中损失的惰性气体或液化惰性气体只是留在多孔材料表面上或其内的那一点儿。
在本发明的一个最佳实施例中，在浸泡步骤后从浸渍容器排出的惰性气体被回收。这是通过使从浸渍室出来的惰性气体排入一低压惰性气体储存容器来实现的。该容器可以是同作为吹扫步骤惰性气体源的一样的容器。
在本发明的另一个最佳实施例中，用于加压浸渍容器的高压惰性气体是由低压惰性气体储存容器内的惰性气体来提供的，其作法是将低压气体压缩至一所需的压力，并输送至用于储存加压气体的高压惰性气体储存容器。
在本发明的其他最佳实施例中，多孔材料可以是烟草或其他吸烟材料或是干燥食品，诸如干果、干蔬菜、干肉类或干谷类;惰性气体可以是空气、二氧化碳、氮、氧、氩、卤化碳氢化合物、氨、低碱性物质或它们的混合物。
在本发明的更佳实施例中，多孔材料为烟草，惰性气体为二氧化碳。
本发明的设备包括一在多孔材料装入后可与外界隔绝的浸渍容器，一液化惰性气体加工容器，用于将液化惰性气体在加工容器和浸渍容器之间来回输送的管道和泵送装置，使惰性气体在浸渍容器和加工容器及储存容器的上部之间来回输送的管道和阀门装置，与加工容器分开的、用于向浸渍容器提供和输送吹扫气体和加压气体的管道及阀门装置。在本发明设备方面的一最佳实施例中，设有使浸渍容器通向供吹扫浸渍容器用的低压惰性气体储存容器的装置。在本发明设备方面的另一最佳实施例中，设有用于压缩来自低压惰性气体储存容器的惰性气体，并将压缩了的惰性气体输送至供加压浸渍容器用的高压气体储存容器的装置。
本发明将以附图来详细说明，其中
图1描述了根据本发明之原理用液化气体浸渍多孔材料的一个系统的一最佳实施例;和图2描述了
图1中所示的设备的变化方案。
相同的数字和画法表示两图中相同或相对应的部分。
本发明提供了一种用液化气体浸渍多孔材料，并通过蒸发浸入的液化气体将多孔材料膨化至所需密度的方法。本发明可应用于任何可膨胀的多孔材料的膨化。本发明尤其适用于烟草和其他吸烟材料及食品，包括干果、干肉类和干谷类的膨化。本发明特别适用于烟草的膨化。
用于膨化多孔材料的膨化剂可以是任何惰性的常态下为气态的流体，即不会与多孔材料起反应或对其有不利影响而干扰其预定用途的任何流体。最佳的惰性气体是在本发明的工艺方法预定使用的温度和压力下可液化和固化的气体。本发明使用的典型的惰性流体为空气、二氧化碳、氯化碳氢化合物、如用作致冷剂的且众所周知为氟里昂的氟氯化碳氢化合物、氮、氧、氩、氢、氦、氨及低碱性物质，即含有1至6个碳原子的化合物，如甲烷等。这些气体的混合物在它们相容的情况下也可使用。最佳的惰性气体是二氧化碳，因为它是对环境安全的，容易液化和固化，容易渗入多孔材料的胞孔，且一般来说，它对被膨化的多孔材料没有不利影响。在下面的描述中，术语“惰性气体”是用来表示处于气态的特定的惰性气体，而术语“液化惰性气体”是用来描述处于液态的惰性气体。
本发明特别以其应用于用液化二氧化碳膨化烟草来描述，然而，应当理解本发明的工艺方法和设备可用于用任何液化惰性气体膨化任何多孔材料。
参见
图1，它描述了本发明的一个最佳实施例，构成本发明的主要设备元件是一液化惰性气体储存器2，一液化惰性气体加工容器12，一多孔材料浸渍室22，一低压惰性气体收集器56，和一高压惰性气体收集器62。储存器2的下部通过管路4连接于高压泵8的吸入端，管路4内的流量由阀门6控制。泵8的排除管路10连接于液化惰性气体加工容器12的底部。管路14把加工容器12的底部和高压泵16的吸入端连接起来。泵16的排出管路18连接于多孔材料浸渍室22的最低部分。管路18内的流量由阀门20控制。浸渍室22设有上关闭装置24和下关闭装置26。关闭装置24和26分别用于密封浸渍室22的顶部和底部开口。
惰性气体管路28把浸渍室22的顶部连接于分支管路30。管路30的一端通过阀门32与通气口34相连。管路30的另一端通过阀门36与管路40、52、58相连。阀门38控制着低端连接于加工容器12之顶部的管路40内的流量。阀门42也控制着管路40内的流量。管路44从阀门38和42之间的管路40上分出，并通过管路20连接于浸渍室22的下端。管路44内的流量由阀门46控制。一条液化气回流管路50把浸渍室22的底部连接于加工容器12。管路50内的流量由阀门48控制。
由阀门54控制的管52把惰性气体管路30连接于低压惰性气体收集器56，由阀门60控制的管路58把管路30连接于高压惰性气体收集器62。管路64把低压收集器56连接于压缩机66的低压侧。压缩机66的高压侧与高压惰性气体收集器62相连。加工容器12可以附设一液化气加热器68和一冷凝器70。
可以采用传统箱柜形式的储存器用于储存系统中用的液化气体。容器2设计成可承受至少300磅每平方英寸的压力。另一方面，加工容器12设计成可承受比容器2中的压力大得多的压力，例如它必须承受约1200磅每平方英寸或更高的压力。泵8和16为常规的冷剂泵，设计成可在高背压下泵送流体，例如可以1200磅每平方英寸或更高的压力供应液化惰性气体。储存器2用于在浸渍过程中根据需要给加工容器12补充液化气体。
现在以烟草作为多孔材料，以二氧化碳作为惰性气体来描述本发明的工艺方法。在一典型的系统中，惰性气体储存器2内的液化二氧化碳的压力约为275磅每平方英寸，平衡温度约为-6F(-21℃)。在加工容器12内的液化二氧化碳一般保持在压力约为400磅每平方英寸下的平衡状态。在400磅每平方英寸压力下二氧化碳的平稀温度约17°F(-99℃)。在加工过程中容器12内的液化气体的温度可能降到平衡值以下。在这种情况下，必须加热容器12内的液体，使其回升至所需的温度。加热器68可用作这一用途。
按照一最佳实施例，浸渍室22的底部关闭装置26是关闭和密封的，而顶部关闭装置24是打开的。将预定量的烟草通过关闭装置24装入浸渍室22内，随后该关闭装置关闭并密封。然后用来自收集器56的低压二氧化碳吹扫浸渍室22。在进行这一步骤时，阀门54、38、46和32都是打开的。其他的阀门保持关闭。这样低压二氧化碳就从收集器56通过管路52、30、40和44输送到浸渍室22内。二氧化碳在室22内慢慢上升，将室22内的空气和其他不冷凝气体通过管路28驱赶出去。这些气体通过通气口34排到大气中。
吹扫步骤完成后，将阀门32、38和46关闭，而阀门36打开。低压二氧化碳继续通过管路52、30和28从收集器56流进浸渍室22，直至室22内的压力与收集器56内的压力相等。然后将阀门54关闭，而打开阀门60。收集器62内二氧化碳的压力近似等于加工容器12内的压力。一打开阀门60，即可实现收集器62和浸渍室22的压力平衡。当达到压力平衡时，关闭阀门60。用收集器56来增加压力是任选的，即浸渍室22可完全只用收集器62来加压。
本工艺方法的下一阶段中，将液化二氧化碳送入室22。这一步骤通过打开阀门38、42和20并开动泵16来完成。使阀门36仍保持上一步骤中的开着状态，而所有其他阀门仍关闭。于是液态二氧化碳通过管路14和18流入室22。随着室22内液态二氧化碳液面的升高，原来室22内的气态二氧化碳被迫通过管路28流出室22，而后经过管种30和40进入加工容器12的蒸气空间。在这一操作阶段中，由于液态和气态二氧化碳是在一封闭系统内循环，且封闭系统内的压力到处相等，因此加工容器12内的压力保持基本恒定。当室22内的液态二氧化碳上升至所需的液面高度时，泵16就停止运转，阀门20关闭。于是让烟草浸泡在液态二氧化碳中一段预定的停留时间，这段预定的时间可以是1秒至1小时或更长。一般的，浸泡时间为几秒钟，即约1至10秒，就足以使足够的液化二氧化碳浸入烟草以产生预期的效果。
在浸渍阶段完成后，打开阀门48，室22中的液态二氧化碳通过管路50排放回加工容器12。可以理解到，为了能够依靠重力实现彻底的排放回流，浸渍室22必须设置在高于加工容器12的位置。如果不是这种情况，就必须在管路50内设置一泵将液态二氧化碳泵送回容器12。虽然没有画出来，但也可以理解到，管路50可以连接于泵16的吸入侧，从管路18引出一根支管加上一适当的阀门，可用于使液化二氧化碳流回容器12。同样，也可采用其他等效的装置。随着液化二氧化碳从室22排放回容器12，气态二氧化碳被迫从容器12的蒸气空间通过管路40、30和28流回浸渍室22。在这一阶段中，室22和容器12以及连接管路中的压力保持基本恒定。
完成在
图1所示的系统内所进行的这一工艺方法的浸渍阶段后，关闭阀门38、42、和48，而打开阀门54。这就使气态二氧化碳从浸渍室22流出，通过管路28、30和52进入低压收集器56。随着二氧化碳离开浸渍室，室内的压力下降，这样在烟草的胞孔上和内部的一些液化二氧化碳闪发成蒸气，而另一些则固化。由于蒸发而逸出的气态二氧化碳同样回收到收集器56内。气态二氧化碳的流动将继续，直至室22内的压力与收集器56内的压力相等。如果需要从室22回收附加的二氧化碳，可以在管路30上设一抽气泵(图中未示)，进一步抽取室22内的二氧化碳。从室22收集到的二氧化碳的量一般足够下一循环中吹扫和加压步骤之用。如果需要，可以从外部源(未示)给收集器56和62补充二氧化碳。在完成二氧化碳从室22向容器56的输送之后，关闭阀门54和36，而打开阀门32，这样使室22内的残留二氧化碳排到大气中。
当室22达到大气压，可以打开其下端门26，从室内取出烟草。从室22内取出烟草后，可以通过用热气，例如空气或蒸汽和空气的混合气来加热烟草使之膨胀。加热烟草会使其胞孔内的固化二氧化碳升华，以及胞孔内任何残留的液化二氧化碳蒸发。由于升华和蒸发，胞孔内的气体突然增加，使烟草膨胀。
用来自高压收集器62的二氧化碳气体增加室22内的压力要消耗该容器内的二氧化碳。收集器62可以通过压缩收集器56中的一部分二氧化碳并将其输送至容器62而重新充入二氧化碳。这用压缩机66来实现。
在一些情况下，可能不必或不需要回收浸泡步骤后留在室22内的残余二氧化碳。在这种情况下，包括收集器52和62以及压缩机66的回收系统可以取消，而代之以外部二氧化碳。图2描述了本发明的这个实施例。图2中的设备和
图1所示的设备相同，只是收集器56和62由容器162所代替，容器162贮存二氧化碳，其压力等于或大于加工容器12中的压力;阀60变成了阀160，且在阀160和容器162之间的管路30上设有一压力调节器172。
如图2所示的本发明的工艺方法中，与
图1中所述的方法一样，烟草装入浸渍室22后，将浸渍室22密封。打开阀门32、38、46和160，且将压力调节器172设定于足够低的压力，以便慢慢吹扫室22。这时系统中的所有其他阀门都关闭。于是二氧化碳从容器162经过管路30、40和44进入浸渍室22。二氧化碳在室22内慢慢上升，迫使空气和其他不冷凝气体从室22内排出而进入管路28。然后二氧化碳流经管路30，通过通气口34离开系统。吹扫步骤完成时，关闭阀门32、38、46，打开阀门36，且将压力调节器172的压力调整到相当于加工容器12内二氧化碳的压力。然后二氧化碳从容器162通过管路30和28进入室22。让二氧化碳继续流入室22，直至室22内的压力达到加工容器12内的压力。这时，关闭阀门160，而打开阀门20、38、42，开动泵16，使液化二氧化碳流入室22以浸渍室内的烟草。图2所示系统之方法中的浸泡步骤与
图1所示系统的方法一样。在完成烟草的浸泡步骤及随后的浸渍室22排放后，打开阀门32，室22通过管路28和30以及通气口34与大气相通，该方法中的其余步骤与针对
图1之系统所述的方法完全相同。
虽然从使用的角度来看图2所示的方法没有
图1所示的方法经济，但与
图1的系统相比，图2所示的设备资金消耗低，且操作简单。
在
图1或图2的系统中浸渍循环结束后，此工艺过程可通过重复上述的装入烟草、吹扫、压力平衡、浸渍和取出烟草等步骤不断重复。如果需要，该工艺方法可以用多个浸渍室进行。在这种情况下，一般需要以交替循环的方式使用浸渍室，即当向一个室内装入烟草时，另一个浸渍室内的烟草正在被用液态二氧化碳浸渍，第三个浸渍室腔正在被排空，等等。换句话说，在任一给定的时刻每个浸渍室都处于浸渍循环中的不同阶段。
从以上对浸渍过程的描述可清楚地发现，加工容器12内的压力在浸渍循环过程中由于除去气体而发生的变化很小，因为在吹扫和压力平衡步骤中没有从这一容器中抽除二氧化碳。相应地，为保持这一容器处于基本恒压而需要通过加热器68提供给容器12的热量明显减少了。这样，相对于现有技术的工艺方法，本发明大大降低了运行成本。
虽然本发明重点描述了特定的实施例，但可以理解，可以设想出这些实施例的许多变化。例如，如上所提到的，可同时使用多个浸渍容器，或系统可使用二氧化碳以外的液化气体，也可以采用不同于图中所示的设备布置。同样地，本发明的工艺方法可用于膨化除烟草外的多孔材料。而且，如果需要，可以将来自高压收集器62的气体冷凝成液化气并送回到储存容器2。本发明的范围仅由权利要求的广度限定。
权利要求
1.一种用于在一预定压力下用液化气体浸渍多孔材料的工艺方法，包括这样的步骤将多孔材料装入一浸渍容器，用惰性气体吹扫浸渍容器，用惰性气体给浸渍容器加压至所述的预定压力，将液化惰性气体从以所述的预定压力储存液化气体的加工容器输送至浸渍容器，将多孔材料浸泡在液化惰性气体内一段预定的时间，将未被吸收的液化气体从浸渍容器输送至加工容器，通过使其中的惰性气体通大气而使浸渍容器减压，以及从浸渍容器中取出被浸渍了的多孔材料，用于吹扫和加压浸渍容器的惰性气体来自一独立于加工容器内储存的液化惰性气体的气体源。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述惰性气体是从空气、二氧化碳、氮、氧、氩、卤化碳氢化合物、氨、低碱性物质及这些气体的混合物中选择。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多孔材料是从水果、蔬菜、肉类、谷类和烟草中选择。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多孔材料为烟草。
5.如权利要求1、3或4中之任一项所述的方法，其特征在于，所述的惰性气体为二氧化碳。
6.如权利要求1、3或4中之任一项所述的方法，其特征在于，用于吹扫所述浸渍室的气体是从一低压惰性气体储存容器中得到的。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述低压惰性气体储存容器中的压力保持低于所述加工容器中的压力。
8.如权利要求1、3或4中之任一项所述的方法，其特征在于，用于增加浸渍容器内压力的惰性气体是从一高压惰性气体储存容器中得到的。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述高压惰性气体储存容器中的压力等于或高于所述加工容器中的压力。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在减压步骤中从所述浸渍容器释放出来的惰性气体被通入所述的低压惰性气体储存容器。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述高压惰性气体储存容器中的惰性气体是通过压缩来自所述低压惰性气体储存容器内的气体，并将压缩了的气体输送至所述高压惰性气体储存容器而得到补充的。
12.一种用于膨化烟草的方法，包括(a)将烟草装入一带有一流体进口和流体出口的可密封的浸渍室;所述流体进口位于浸渍室的底部，而所述流体出口设置在高于装在所述浸渍室内的烟草的上表面的位置;(b)将浸渍室与大气隔绝;(c)用从独立于步骤(d)中所定义的加工容器的一个气体源得到的气态二氧化碳吹扫浸渍室;(d)用气态二氧化碳给吹扫干净了的浸渍室加压至基本上等于一加工容器内的压力，该加工容器内装有基本上平衡的气态二氧化碳和液化二氧化碳混和物，用于增加所述浸渍室内压力的惰性气体从一个独立于所述加工容器的气体源得到;(e)将液化二氧化碳从所述加工容器通过所述流体进口输送入所述浸渍室，而同时所述浸渍室内的气态二氧化碳通过所述流体出口输送至所述加工容器的蒸气空间;(f)将所述液化二氧化碳保留在所述浸渍容器内足够长的时间，以使液化二氧化碳渗入烟草的胞孔内;(g)将所述液化二氧化碳通过所述流体进口输送至所述加工容器，同时使所述加工容器中的(气态)二氧化碳通过所述流体出口输送至所述浸渍容器;(h)将所述浸渍容器内的压力减到足够小，以使包含在所述烟草的胞孔内的液化二氧化碳固化;和(i)充分加热烟草，以使包含在所述烟草之胞孔内的二氧化碳蒸发，由此使所述烟草膨化。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，用于吹扫所述浸渍室的气态二氧化碳是从一低压气态二氧化碳储存容器中得到的。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述低压气态二氧化碳储存容器中的压力保持低于所述加工容器中的压力。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，用于给密封了的浸渍室加压的气态二氧化碳是从一高压气态二氧化碳储存容器中得到的。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述高压气态二氧化碳储存容器内的压力等于或高于所述加工容器内的压力。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，在减压步骤中从所述浸渍室内释放出来的气态二氧化碳被通入所述的低压气态二氧化碳储存容器。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，在所述高压气态二氧化碳储存容器内的气态二氧化碳是通过压缩来自所述低压气态二氧化碳储存容器内的气态二氧化碳，并将压缩了的气态二氧化碳输送至所述高压气态二氧化碳储存容器而得到补充的。
19.一种用于膨化多孔材料的工艺方法，包括(a)将多孔材料装入一有一流体进口和流体出口的可密封的浸渍容器，所述流体出口位于所述浸渍室的上部;(b)将浸渍室与大气隔绝;(c)用惰性气体吹扫密封了的浸渍室;(d)用所述的惰性气体对吹扫干净了的浸渍容器加压至基本上等于一加工容器内的压力，该加工容器内含有基本平衡的所述气态惰性气体和液态惰性气体的混和物;(e)将液化惰性气体从所述加工容器通过所述流体进口输送至加压了的浸渍容器，同时使惰性气体从所述浸渍室通过所述的流体出口输送至所述加工容器的蒸发空间;(f)将液化惰性气体保留在所述浸渍室内足够长的时间，以使液化惰性气体渗入到所述多孔材料的胞孔内;(g)将所述液化惰性气体通过所述流体进口输送至所述加工容器，同时使所述加工容器中的惰性气体通过所述流体出口输送至所述浸渍容器;(h)降低所述浸渍容器内的压力;和(i)充分加热所述多孔材料，以使包含在所述多孔材料胞孔内的液化和固化惰性气体蒸发，由此使所述多孔材料膨化;这一改进方法还包括用一独立于所述加工容器中所含的惰性气体的惰性气体源来进行浸渍室的吹扫和加压步骤。
20.一种用于膨化烟草的方法，包括这样一些步骤将烟草装入一可密封的浸渍容器，密封该浸渍容器，用低压二氧化碳吹扫密封了的浸渍容器，用高压二氧化碳对密封了的浸渍容器加压，将足够量的液化二氧化碳从一装有气态和液态二氧化碳高压平衡混和物的加工容器输送至所述的浸渍容器以使所述的烟草基本上完全浸渍在液化二氧化碳中，将液化二氧化碳保留在所述浸渍容器内足够长的时间，以使液态二氧化碳渗入到所述烟草的胞孔内，将所述浸渍容器内的液化二氧化碳输送回所述的加工容器，使所述浸渍容器通大气以将其中的压力降低至基本上等于大气压，充分加热烟草以使包含在烟草胞孔内的液化和固化二氧化碳蒸发，由此使烟草膨化，这一改进方法还包括用来自一独立于所述储存容器的气体源的低压气态二氧化碳来吹扫密封的浸渍容器，和用来自一独立于所述储存容器的气体源的高压气态二氧化碳给密封了的浸渍容器加压，以及在所述加工容器和所述浸渍容器之间输送液化二氧化碳过程中保持浸渍容器和加工容器之间的气体连通，从而在该工艺方法的整个过程中保持所述加工容器内的压力基本恒定。
21.用于以一种液化气体浸渍多孔材料而所述液化气体的温度又基本不变的设备，包括(a)一高压浸渍容器，它有用于将多孔材料装入所述浸渍容器的密封装置和用于将多孔材料从所述浸渍容器中取出的密封装置;(b)一液化惰性气体加工容器;(c)用于在所述的液化惰性气体加工容器和所述的浸渍容器之间输送液化惰性气体的装置;(d)使所述浸渍容器的上部空间和所述液化惰性气体加工容器的上部空间之间建立流体连通，以便在所述浸渍容器和所述液化惰性气体加工容器之间输送液化惰性气体过程中保持所述液化惰性气体加工容器内的压力基本恒定的装置;(e)独立于所述液化惰性气体加工容器的用于以低压惰性气体吹扫所述浸渍容器的装置;(f)独立于所述液化惰性气体加工容器，用于以高压惰性气体将所述浸渍容器加压至压力基本上等于所述液化惰性气体加工容器中的平衡压力的装置;和(g)用于使所述浸渍容器通大气的装置。
22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述的通大气装置与所述的用于吹扫所述浸渍容器的装置流体相通。
23.如权利要求22所述的设备，进一步包括用于压缩来自所述浸渍容器中的惰性气体、并将压缩了的惰性气体输送至所述用于加压所述浸渍容器的装置。
24.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述用于吹扫所述浸渍容器的装置和所述用于加压所述浸渍容器的装置包括一高压惰性气体储存装置和一压力调节装置。
全文摘要
一种用于在一预定压力下用液化气浸渍多孔材料随后膨化浸渍过的多孔材料的工艺方法和设备包括将多孔材料装入浸渍容器，用惰性气体吹扫浸渍容器，用惰性气体把浸渍容器加压至预定压力，将以预定压力储存在一加工容器内的液化惰性气体从其中输送至浸渍容器，将多孔材料浸泡在液化惰性气体中一段预定的时间，将未被吸收的液化气体从浸渍容器输送至储存容器，通过将浸渍容器内的惰性气体通大气降低其中的压力，将浸渍了的多孔材料从浸渍容器中取出。
文档编号A23P1/14GK1063809SQ9210072
公开日1992年8月26日 申请日期1992年2月1日 优先权日1991年2月4日
发明者艾拉·斯坦伯格 申请人:波克股份有限公司