专利名称：一种采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法
技术领域：
本发明涉及一种膨胀烟梗的处理方法，特别是一种采用气体热媒和微波能膨胀烟梗的方法，属烟草加工技术领域。
背景技术：
烟梗占烟 叶总重约20%左右，其化学成分与片叶基本相同，但含量不及叶片。烟梗制成梗丝，填充值不高、香气不足、刺激性及劲头较差、杂气木质气较重。研究及实践表明，烟梗经膨胀后可克服上述缺点，可大比例添加至卷烟制品中，丰富卷烟品种，提高卷烟产量。目前，国内外各企业及科研院所在烟梗膨胀方面进行了大量的研究。中国专利CN 1748586公开了一种制备烟梗膨胀的方法及所采用的设备。该方法利用高温蒸汽与文氏管的原理使烟梗膨胀，然后进行梗造粒，最终制备出填充值较高的膨胀烟梗。此方法由于工艺和设备较为复杂，工艺条件苛刻，成本高昂。高温高压蒸汽在迅速加压的过程中，损坏了烟梗细胞的晶格，破坏了烟梗表皮，降低了烟梗的等级。中国专利CN 1698481及CN 1518906公开了一种制作膨胀烟梗的方法及制粒工艺，该方法以加热的固体介质与烟梗混合后，再以微波膨胀为核心。采用该方法虽然能够获得膨胀率较高的烟梗，但其固体介质加热系统和梗介分离装置复杂，成本高昂，并且会对烟梗及环境产生一定的污染。中国专利CN 101214086公开了一种烟梗预处理的方法及设备，该方法采用气体热媒将烟梗预热后，再使用微波膨胀，获得膨胀烟梗。由于气体热媒与烟梗混合后再进入微波膨胀腔，此时，气体热媒温度及预热后的烟梗温度已有所降低，在微波膨化过程中，烟梗表面温度低，导致膨胀率不高；而如要保证微波膨化过程中气体热媒及烟梗表面的温度，则需要提高混合预热阶段的气体热媒温度，但高热气体又会使烟梗表面在预热阶段发生糊化，从而导致微波膨胀时打火现象的发生。中国专利CN 1973699公开了一种用饱和或过热蒸汽连续进行烟梗膨胀处理的设备及方法。该方法采用高温蒸汽进行膨胀烟梗，由于蒸汽提供的能量有限，且加热过程是热传递的方式，能量由表及里，因而制品膨胀率不高，且烟梗表面颜色变化大。上述烟梗膨胀方法，均存在一定的缺点，严重影响了烟梗的可用性。如何完善烟梗膨胀工艺，使制品品质提高，更好满足市场要求，成为目前烟草企业急需解决的问题。
发明内容
本发明旨在解决现有烟梗膨胀技术中的不足，提供一种采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法。本发明在利用微波加热膨胀烟梗的整个过程中，即从膨胀开始至膨胀结束，均采用气体热媒连续对烟梗表面进行加热，在获得品质优良的膨胀烟梗的同时，还降低了微波的输出功率，从而有效防止了微波电场击穿(打火)现象的发生，在增加膨胀烟梗产量的同时，保证了烟梗的质量。由本发明方法得到的膨胀烟梗具有膨胀率高、膨胀度大、不易回缩等优点。实现上述发明目的，本发明所采用的具体技术方案是
一种采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法，其特征在于工艺步骤如下
①将气体热媒加热至9(T300°C； ②将加热后的气体热媒连续送入微波加热仓中，使微波加热仓内环境温度达到气体热媒温度；
③将去杂后的烟梗连续送入微波加热仓中，烟梗被气体热媒由表及里加热的同时，馈入微波能，由里及表加热烟梗；
④烟梗被气体热媒及微波能内外同时加热3(T300s后，烟梗体积膨胀，并送出微波加热仓；
⑤膨胀后的烟梗再经气体热媒继续加热l(T50s，待烟梗组织纤维硬化并定形，即获得膨胀烟梗产品。所述气体热媒由氮气、二氧化碳气体或惰性气体加热至9(T300°C制成，或者由过热蒸汽制成。所述过热蒸汽的压力为O. 15MPa，温度为11(T200°C。所述气体热媒经回收处理后可循环使用。所述微波能为频率915MHz或2450MHz的微波。所述微波加热仓的上腔壁设置有均匀分布的气体喷口，气体热媒通过气体喷口喷入微波加热仓中，且气流喷射方向与烟梗运行方向垂直。该方式可使烟梗在膨胀开始及膨胀结束的全过程中，从气体热媒获得相同的能量，从而保证了烟梗的膨胀率及膨胀度；同时，还可降低气体热媒的温度，防止烟梗表面出现焦化。所述微波加热仓的下腔壁上均匀开有直径5 25mm的通孔，该通孔与气体回收管路相连接，保证气体可通过的同时，防止微波进入气体回收管路。所述烟梗由输送网带连续送入/送出微波加热仓，输送网带采用无毒、耐高温、低介电特性及具有一定强度的材料制成，如聚四氟乙烯玻纤网带。所述气体热媒经微波加热仓上腔壁进入，垂直喷向烟梗，传递热量后，经烟梗间的间隙及输送网带上的空隙进入微波加热仓底部，由微波加热仓下部的通孔，进入气体回收管路，处理后循环使用。实现本发明方法的装置由微波加热仓I、微波漏能抑制器2、输送网带3、进料定量管4、进料斗5、进料气锁6、微波馈能天线7、气体喷口 8、机底壳9、气体风罩10、气体管路11、出料斗13、出料气锁14、漏料气锁12及气体回收管路15构成；
其中，气体喷口 8安装在微波加热仓I的上腔壁上，并与气体管路11相连接，同时气体喷口 8自上而下与输送网带3垂直设置；微波加热仓I的下腔壁上开有与机底壳9连通的通孔16，机底壳9与气体回收管路15相连接，并在底部安装有漏料气锁12 ;进料斗5与进料定量管4之间安装有进料气锁6，出料斗13下部安装有出料气锁14 ;微波加热仓I的出料端装有微波漏能抑制器2，并连接出料斗13 ;微波漏能抑制器2上方开有气体喷口，通过气体风罩10与气体管路11相连接；微波馈能天线7连接频率为915MHz或2450MHz的微波源，气体管路11内通有气体热媒。本发明突出的技术效果表现在I.气体热媒不断进入腔体内，传递热量后即被迅速排出，整个微波加热仓内不产生凝水现象，整个微波加热仓内温度恒定均匀。2.在微波膨化的全过程中(膨胀开始至膨胀结束)，烟梗都可从气体热媒中获得持续、稳定的热能，烟梗膨胀率及膨胀度显著提升。3.气体热媒不仅提供了一定的能量，使得烟梗膨胀时不需很高的微波功率密度，即降低了微波功率，而且所需气体热媒的温度较低，最低仅有90°C，从而避免了烟梗在加热膨胀过程中表面焦化，并有效防止了微波打火的现象，可实现大产量。4.烟梗在整个膨胀过程中，微波加热仓内的压力始终近于常压，设备使用更加安
全。 5.气体热媒与烟梗可自行分离，不会对烟梗和环境造成污染。6.膨胀后的烟梗经气体热媒继续加热，烟梗组织纤维硬化，不易回缩。
图I是本发明的工艺流程示意图
图2是实施本发明方法装置的结构示意图
图中I-微波加热仓 2-微波漏能抑制器 3-输送网带4-定量管 5-进料斗 6-进料气锁 7-微波馈能天线 8-气体喷口 9-机底壳10-气体风罩 11-气体管路 12-漏料气锁 13-出料斗 14-出料气锁 15-气体回收管 16-通孔。
具体实施例方式实施例一将氮气加热至300°C，开启气体管路11，气体热媒由微波加热仓I上部、垂直于物料输送网带3方向进入微波加热仓I中，并通过微波加热仓I底部的通孔16进入气体回收管路11，处理后循环加热使用；微波加热仓I内温度达到气体热媒温度时，去杂后的烟梗由物料输送网带3连续送入微波加热仓I中，开启频率为2450MHz、功率为IOkW的微波，烟梗被微波及气体热媒双重(内外同时)加热30秒后，体积增大而膨胀，膨胀后的烟梗由物料输送网带3连续送出微波加热仓I，微波漏能抑制器2内的气体热媒继续对膨胀烟梗加热50秒，烟梗组织纤维硬化而定形，即获得膨胀率达95%、膨胀度280%的膨胀烟梗产品。实施例二 将二氧化碳气体加热至90°C，开启气体管路11，气体热媒由微波加热仓I上部、垂直于物料输送网带3方向进入微波加热仓I中，并通过微波加热仓I底部的通孔16进入气体回收管路11，处理后循环加热使用；微波加热仓I内温度达到气体热媒温度时，去杂后的烟梗由物料输送网带3连续送入微波加热仓I中，开启频率为915MHz、功率为400kff的微波，烟梗被微波及气体热媒双重(内外同时)加热150秒后，体积增大而膨胀，膨胀后的烟梗由物料输送网带3连续送出微波加热仓1，微波漏能抑制器2内的气体热媒继续对膨胀烟梗加热10秒，烟梗组织纤维硬化而定形，即获得膨胀率达98%、膨胀度250%的膨胀烟梗产品。实施例三将过热蒸汽加热至150°C，开启气体管路11，气体热媒由微波加热仓I上部、垂直于物料输送网带3方向进入微波加热仓I中，并通过微波加热仓I底部的通孔16进入气体回收管路11，处理后循环加热使用；微波加热仓I内温度达到气体热媒温度时，去杂后的烟梗由物料输送网带3连续送入微波加热仓I中，开启频率为915MHz、功率为200kW的微波，烟梗被微波及气体热媒双重(内外同时)加热600秒后，体积增大而膨胀，膨胀后的烟梗由物料输送网带11连续送出微波加热仓1，微波漏能抑制器2内的气体热媒继续对膨胀烟梗加热30秒，烟梗组织纤维硬化而定形，即获得膨胀率达98%、膨胀度280%的膨胀烟梗实施例四将过热蒸汽加热至110°C，开启气体管路11，气体热媒由微波加热仓I上部、垂直于物料输送网带3方向进入微波加热仓I中，并通过微波加热仓I底部的通孔16进入气体回收管路11，处理后循环加热使用；微波加热仓I内温度达到气体热媒温度时，去杂后的烟梗由物料输送网带3连续送入微波加热仓I中，开启频率为2450MHz、功率为IOkW的微波，烟梗被微波及气体热媒双重(内外同时)加热100秒后，体积增大而膨胀，膨胀后的烟梗由物料输送网带3连续送出微波加热仓1，微波漏能抑制器2内的气体热媒继续对膨胀烟梗加热25秒，烟梗组织纤维硬化而定形，即获得膨胀率达97%、膨胀度290%的膨胀烟梗产品O实施例五将过热蒸汽加热至200°C，开启气体管路11，气体热媒由微波加热仓I上部、垂直于物料输送网带3方向进入微波加热仓I中，并通过微波加热仓I底部的通孔16进入气体回收管路11，处理后循环加热使用；微波加热仓I内温度达到气体热媒温度时，去杂后的烟梗由物料输送网带3连续送入微波加热仓I中，开启频率为915MHz、功率为200kW的微波，烟梗被微波及气体热媒双重(内外同时)加热80秒后，体积增大而膨胀，膨胀后的烟梗由物料输送网带3连续送出微波加热仓1，微波漏能抑制器2内的气体热媒继续对膨胀烟梗加热25秒，烟梗组织纤维硬化而定形，即获得膨胀率达98%、膨胀度285%的膨胀烟梗产品O实施例六将氩气加热至130°C，开启气体管路11，气体热媒由微波加热仓I上部、垂直于物料输送网带3方向进入微波加热仓I中，并通过微波加热仓I底部的通孔16进入气体回收管路11，处理后循环加热使用；微波加热仓I内温度达到气体热媒温度时，去杂后的烟梗由物料输送网带3连续送入微波加热仓I中，开启频率为915MHz、功率为200kW的微波，烟梗被微波及气体热媒双重(内外同时)加热200秒后，体积增大而膨胀，膨胀后的烟梗由物料输送网带3连续送出微波加热仓I，微波漏能抑制器2内的气体热媒继续对膨胀烟梗加热30秒，烟梗组织纤维硬化而定形，即获得膨胀率达93%、膨胀度270%的膨胀烟梗产品。实施例七将氮气加热至180°C，开启气体管路11，气体热媒由微波加热仓I上部、垂直于物料输送网带3方向进入微波加热仓I中，并通过微波加热仓I底部的通孔16进入气体回收管路11，处理后循环加热使用；微波加热仓I内温度达到气体热媒温度时，去杂后的烟梗由物料输送网带3连续送入微波加热仓I中，开启频率为915MHz、功率为200kW的微波，烟梗被微波及气体热媒双重(内外同时)加热250秒后，体积增大而膨胀，膨胀后的烟梗由物料输送网带3连续送出微波加热仓I，微波漏能抑制器2内的气体热媒继续对膨胀烟梗加热35秒，烟梗组织纤维硬化而定形，即获得膨胀率达95%、膨胀度280%的膨胀烟梗产品。实施例八如图2所示，一种实现采用气体热媒的微波膨胀烟梗方法的装置，由微波加热仓I、微波漏能抑制器2、输送网带3、进料定量管4、进料斗5、进料气锁6、微波馈能天线7、气体喷口 8、机底壳9、气体风罩10、气体管路11、出料斗13、出料气锁14、漏料气锁12及气体回收管路15构成；其中，气体喷口 8安装在微波加热仓I的上腔壁上，并与气体管路11相连接，同时气体喷口 8自上而下与输送网带3垂直设置；微波加热仓I的下腔壁上开有与机底壳9连通的通孔16，机底壳9与气体回收管路15相连接，并在底部安装有漏料气锁12 ;进料斗5与进料定量管4之间安装有进料气锁6，出料斗13下部安装有出料气锁14 ;微波加热仓I的出料端装有微波漏能抑制器2，并连接出料斗13 ;微波漏能抑制器2上方开有气体喷口，通过气体风罩10与气体管路11相连接；微波馈能天线7连接频率为915MHz或2450MHz的微波源，气体管路11内通有气体热媒。该装置的具体操作步骤如下开启温度为9(T300°C的气体热媒，对整个微波加热仓I及微波漏能抑制器2进行加热及排出内部潮湿空气，使气体回收管路15内气体热媒温度达到气体热媒温度后，开启输送网带3 ;去杂后的烟梗经进料斗5及进料气锁6进入进料定量管4中，均匀布料至输送网带3上；烟梗由输送网带3连续送入微波加热仓I内，在微波及气体热媒双重作用下，烟梗膨胀，再由输送网带3送出微波加热仓1，经过出口端微波漏能抑制器2时被持续加热保温，膨胀烟梗组织纤维硬化定型，最后经出料斗13及出料气锁14送出，获得膨胀率98%、膨胀度280%的膨胀烟梗制品，缓存后，供后序工艺使用。在上述操作过程中，需进步说明的是
输送网带3在送入烟梗过程中所掉落的小梗，经微波加热仓I下腔壁的通孔16，掉入机底壳9内，经漏料气锁14排出；
气体热媒经气体管路11、气体喷口 8，以 及气体风罩10、微波漏能抑制器2上方的气体喷口，分别进入微波加热仓I内，直接喷射在输送网带3上的烟梗上，气体热媒加热烟梗后，迅速透过输送网带3及微波加热仓I下腔壁的通孔16，进入机底壳9内，由气体回收管路15排出，加热后循环使用。
权利要求
1.一种采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法，其特征在于工艺步骤如下 ①将气体热媒加热至9(T300°C； ②将加热后的气体热媒连续送入微波加热仓中，使微波加热仓内环境温度达到气体热媒温度； ③将去杂后的烟梗连续送入微波加热仓中，烟梗被气体热媒由表及里加热的同时，馈入微波能，由里及表加热烟梗； ④烟梗被气体热媒及微波能内外同时加热3(T600s后，烟梗体积膨胀，并送出微波加热仓； ⑤膨胀后的烟梗再经气体热媒继续加热l(T50s，待烟梗组织纤维硬化并定形，即获得膨胀烟梗产品。
2.如权利要求I所述采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法，其特征在于所述气体热媒由氮气、二氧化碳气体或惰性气体加热至9(T3000C制成,或者由过热蒸汽制成。
3.如权利要求2所述采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法，其特征在于所述过热蒸汽的压力为0. 11 I. OMPa，温度为105 300。。。
4.如权利要求I所述采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法，其特征在于实现该方法的装置由微波加热仓(I)、微波漏能抑制器(2)、输送网带(3)、进料定量管(4)、进料斗(5)、进料气锁(6)、微波馈能天线(7)、气体喷口(8)、机底壳(9)、气体风罩(10)、气体管路(11)、出料斗(13 )、出料气锁(14)、漏料气锁(12 )及气体回收管路(15 )构成； 其中，气体喷口(8)安装在微波加热仓(I)的上腔壁上，并与气体管路(11)相连接，同时气体喷口(8)自上而下与输送网带(3)垂直设置；微波加热仓(I)的下腔壁上开有与机底壳(9)连通的通孔(16)，机底壳(9)与气体回收管路(15)相连接，并在底部安装有漏料气锁(12);进料斗(5)与进料定量管(4)之间安装有进料气锁(6)，出料斗(13)下部安装有出料气锁(14);微波加热仓(I)的出料端装有微波漏能抑制器(2)，并连接出料斗(13);微波漏能抑制器(2)上方开有气体喷口，通过气体风罩(10)与气体管路(11)相连接。
5.如权利要求I或4所述采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法，其特征在于所述微波加热仓(I)的上腔壁设置有均匀分布的气体喷口(8)，气体热媒通过气体喷口(8)喷入微波加热仓(I)中，且气流喷射方向与烟梗运行方向垂直。
6.如权利要求I或4所述采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法，其特征在于所述微波加热仓(I)的下腔壁上均匀开有直径5 25mm的通孔(16)，该通孔(16)与气体回收管路(15)相连接。
7.如权利要求I或2所述采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法，其特征在于所述气体热媒经微波加热仓(I)上腔壁进入，垂直喷向烟梗，传递热量后，经烟梗间的间隙及输送网带(3)上的空隙进入微波加热仓(I)底部，由微波加热仓(I)下部的通孔(16)，进入气体回收管路(15)，处理后循环使用。
全文摘要
本发明涉及一种采用气体热媒和微波能膨胀烟梗的方法，属烟草加工技术领域。先将加热至90~300℃的气体热媒连续送入微波加热仓中，再将去杂后的烟梗连续送入微波加热仓中，同时馈入微波能，加热30~600s后，将体积膨胀的烟梗送出微波加热仓，最后再经气体热媒继续加热10~50s，待烟梗组织纤维硬化并定形，即获得膨胀烟梗产品。本发明在利用微波加热膨胀烟梗的整个过程中，均采用气体热媒连续对烟梗表面进行加热，烟梗被气体热媒由表及里加热的同时，微波能由里及表加热烟梗，从而有效降低了微波的输出功率，防止了微波电场击穿现象的发生；由本发明方法得到的膨胀烟梗具有膨胀率高、膨胀度大、不易回缩等优点。
文档编号A24B5/16GK102613687SQ201210119828
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者刘朝辉, 刘毅, 周川, 周昆, 姚波, 康琪, 游俊 申请人:四川宏普微波科技有限公司