一种增加香气的烟梗微波膨胀系统的制作方法

本实用新型涉及一种烟梗微波膨胀系统，尤其是一种可以有效提升品质、增加香气的烟梗微波膨胀系统，属于烟草加工技术领域。

背景技术：

烟梗是烟叶上除叶片之外的粗硬叶脉，约占烟叶重量的25～30%，与叶片有着相似的组分。由于烟梗燃烧时会产生青杂、木质气味，因此会给最终产品即烟支的抽吸品质带来影响，因此烟梗在卷烟生产中的用量不能过大。这样每年都会有大量烟梗被丢弃、浪费。如何降低烟梗的青杂、木质气味，发挥烟梗焦油低、烟碱含量低、燃烧性好的特性，提升烟梗在卷烟中的使用量，一直是烟草行业的技术研究重点之一。

烟梗微波膨胀技术是近年来发展较快的新技术，它以微波作为能量源，利用微波辐射使烟梗中的水分子在高频振荡下迅速产生热量并蒸发，进而使烟梗得到膨胀，以作为烟丝中的填充物。

美国专利3409023(1968.11.5)公开过使用微波这种能源来处理烟梗的方法，该工艺可使烟梗体积增大、密度减少，最终改善烟梗品质。但其工艺要求：传送带上的烟梗纵轴要平行于能量源传递方向不能改变，且生产中容易使物料打火，失去使用价值，不利于大规模生产使用。

中国专利CN1554293公开了一种烟草制丝新工艺，其中烟梗膨化处理采用微波膨胀。中国专利CN1387802A公开了一种烟草梗丝微波膨胀工艺，提出了采用微波膨胀烟梗并制丝的工艺。中国专利CN102907759A公开了微波烟丝膨胀方法，提出在烟丝加湿至含水率18%～20%状态下进行微波膨胀的工艺。中国专利CN103054161A公开了一种烟用梗丝的制备方法，提出将烟梗除杂并调整至含水率7%～30%后，将烟梗用接受微波辐射的方式进行膨胀的方法。中国专利CN203226250U公开了烟用原料生产设备，提出了用微波膨胀设备进行烟用原料生产的设备组成。中国专利CN106108099A公开了一种微波膨胀烟梗综合利用工艺，提出对烟梗进行三级预热-微波膨胀处理。中国专利CN104082849A公开了一种两段式烟梗微波膨胀处理方法，提出对烟梗进行两次增温增湿和两次微波膨胀处理。中国专利CN10427322A公开了一种膨胀烟梗的处理工艺，提出了将膨胀后烟梗送入加入纯度为78%以上氮气的压力容器定型的方法。中国专利CN102726826A公开了一种微波膨胀烟梗的处理方法，提出了对膨胀后烟梗实施微波排湿、冷确定型等工艺处理方法。中国专利CN103734901A公开了一种减少微波膨胀后烟梗碳化现象的预处理工艺，提出在风送前将烟梗沿中心维管束导管方向切成两半，在微波膨胀前用高温蒸汽对烟梗进行增温增湿处理，使烟梗表面温度达到60℃～80℃，含水率达到14%～15%。这些专利将微波膨胀作为整个工艺中的一个步骤，没有关注微波膨胀工艺的相关细节，未提出微波膨胀的具体实现方法。

中国专利CN103734903A公开了用于微波膨胀烟梗加工生产线的装置，提出该装置由振动输送机、振动筛分机、风送设备、钢制平台、固定在钢制平台上的隧道式回潮设备及置于钢平台下方的微波膨胀设备。该专利将微波膨胀设备作为生产线的一部分装置，没有提出微波膨胀的具体工艺及微波膨胀设备的具体结构或方案。

中国专利CN2607033Y公开了多波源多溃口微波膨胀烟梗装置，提出一种在网带式送料设备基础上增加微波辐射腔体，利用微波辐射对在网带上运行的烟梗进行膨胀的设备。中国专利CN102613687A和中国专利CN105105313A公开了一种采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法，提出在网带式送料设备基础上增加微波辐射腔体，并在微波腔体内通入90℃～300℃的气体热媒，对烟梗实施气体、微波联合膨胀的方法。中国专利CN101933656A公开了一种应用蒸汽爆破与微波辐射技术相结合改善烟梗品质的方法，将烟梗在蒸汽压力0.6MPa～1.0MPa的条件下进行蒸汽爆破，爆破后的烟梗干燥至20%～30%含水率后，在输送带上以5cm～10cm的厚度接受微波辐照3min。这些专利的共同特点是将烟梗以一定厚度均匀铺放在输送网带上完成烟梗的微波膨化，采用这样的方法，烟梗接受微波辐射和散热不均匀，不能有效抑制着火现象，规模化生产实验效果不理想。

中国专利CN101862023A公开了一种烟梗膨胀的方法，提出了对烟梗浸渍回潮后在真空状态下对烟梗进行连续不同功率微波膨胀的方法。中国专利102907758A公开了真空微波烟丝膨胀方法，提出烟丝在含水率18%～20%状态下送入气压0.02MPa～0.095MPa的真空设备中，接受微波辐射实现膨胀的方法。中国专利CN101919582A公开了烟丝低温微波膨胀工艺，首先将烟丝在-35℃～-55℃温度中冻结成块，然后通过微波连续冻干系统升华膨胀。这些专利实现烟梗膨胀需要在真空或低温状态，在连续作业环境下要么很难实现、要么成本很高。

中国专利CN101617855A公开了一种连续微波膨胀烟丝的方法，提出了先用膨胀剂浸渍烟丝，然后通过微波辐射的方式得到膨胀烟丝。中国专利CN104489894A公开了一种提高微波膨胀烟梗膨胀效果的方法，提出在烟梗中加入碳酸铵或碳酸氢铵后，再进行微波膨胀的工艺方法。专利CN1518906A公开了烟梗的预处理工艺，提出一种烟梗与微波低损耗固体介质颗粒热媒混合后，用微波辐射的烟梗膨胀方法，烟梗膨胀完毕后再通过筛分等工艺将烟梗与外加的微波低损耗固体介质颗粒分离开。中国专利CN102783706A公开了一种打叶后烟梗微波复烤膨胀工艺，提出了将烟梗与砂石混合后接受微波辐射膨胀，烟梗膨胀完成后再将烟梗与砂石分离的工艺。这些专利需在烟梗膨胀前或膨胀过程中加入膨胀剂或固体颗粒做介质实现膨胀，不论是液体介质还是固体介质，膨胀前在烟梗中加入外加介质是容易的，膨胀后要将外加物与烟梗完全分离开就非常困难，外加物去除不干净会影响产品品质。

经过本申请发明者们的大量实验得出：烟梗能在微波作用下膨胀，是因为在微波辐射作用下烟梗中的极性分子高速振荡、迅速产生热量，使烟梗中的水分快速蒸发而完成膨胀，微波源频率越高，极性分子的振荡频率就越高，产生膨化的效率也越高。而烟梗中的青杂、木质气的降低以及香气的产生，主要靠高温烘烤下的梅拉德反应实现。因此为了使膨胀后的烟梗在膨化程度、颜色、香气等各方面达到更高的质量，完美的烟梗膨胀设备必须同时具备高温烘烤和微波辐射膨胀两种功能。

经过本申请发明者们的实验发现：同样温度时，烟梗因受蒸汽直接喷射加热产生的高温而获得的香气，与烟梗因容器壁传热加热而获得的香气是不同的，烟梗因容器壁传热加热获得的香气更丰富，烘烤的烟香更足。

经过本申请发明者们的实验发现：烟梗在低于140℃温度下烘烤获得的香气与烟梗在140℃～220℃温度下烘烤获得的香气也是不同的。烟梗在140℃～220℃温度下烘烤时，其青杂气、木质气的消除更为彻底，烟梗的烘烤香更纯净。但在大于220℃的更高温度下烘烤，烟梗容易产生焦枯气味。

另外，在烟梗自动化连续膨胀过程中，不可避免地会偶尔因流量不稳定或其他原因而出现烟梗超温或着火现象，当采用聚四氟乙烯作为容器时，会因高温释放有毒气体而污染烟梗，还会使滚筒材料烧坏。

因此，必须对上述现有技术的种种不足加以改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的上述不足，在大量实验的基础上，提出一种能有效去除青杂气、木质气，提升香气的烟梗微波膨胀系统及方法。

本实用新型是在现有技术以及对烟梗膨化、烟梗香气进行大量实验基础上提出的，首次明确了烟梗微波膨胀和烘烤香获得的不同机理、烟梗微波膨胀系统及用该系统进行烟梗微波膨胀处理各阶段的工艺参数。

本实用新型提供的是这样一种增加香气的烟梗微波膨胀系统，其特征在于自入料端到出料端依次设置有首尾相连的筛分机、第一输送机、计量输送秤、第二输送机、风送管道、气固分离落料器、增温加湿输送机、进料十字门落料器、微波膨胀装置、出料十字门落料器、第三输送机；以便烟梗经过筛分机、第一输送机、计量输送秤完成筛分去除杂物和定量输送后，再经第二输送机、风送管道、气固分离落料器、增温加湿输送机完成增温加湿，最后经微波膨胀装置使烟梗中的水分快速蒸发而完成膨胀，同时在微波膨胀装置中完成膨胀烟梗的烘焙，除去微波膨胀过程中产生的青杂、木质气和湿气，获得香味十足的膨胀烟梗后经第三输送机送出。

所述第一输送机为带缓存功能的输送机，包括一个存储烟梗的缓存仓，缓存仓下设置有一条水平输送带，该缓存仓及水平输送带与倾斜设置的斜输送带的输入端相连，倾斜输送带的出料端为高端，并通过下料管与计量输送秤输入端相连，斜输送带上设有耙料辊，用于控制烟梗厚度。斜输送带采用变频调速，通过第一输送机和计量输送秤的联合作用，可实现烟梗定量输送。

所述计量输送秤的输出端与水平设置的第二输送机4输入端相接，第二输送机4的输出端与风送管道6的进料口相接。

所述第二输送机上设置有强力除铁器，该强力除铁器为磁铁，用于将烟梗中的金属丝、钉等杂物吸除。

所述风送管道的进料口为低位、出料口为高位，低位的烟梗进料口与水平设置的第二输送机输出端相连，高位的出料口与气固分离落料器进料口相连，气固分离落料器的固体出料口直接与增温加湿输送机的进料口相连、气体出口通过管道与除尘器相连接。

所述增温加湿输送机包括内、中、外三个腔体，内腔体为烟梗输送腔体，该内腔体上设有烟梗进、出料口，内腔体中设置有带叶片的推料杆，该推料杆通过其一端的驱动轮、传动带或链与动力机输出轴上的主动轮相连，动力机带动推料杆旋转，使烟梗在内腔体中实现输送；中腔体为增温加热夹层空腔，中腔体上设有加热介质进、出口，通过加热介质进口向中腔体内通入蒸汽或导热油等加热介质后，对内腔体进行加热，为内腔体中的烟梗增温提供热能，完成传递热能后的加热介质又从加热介质出口排出；外腔体为保温层，隔绝设备内部与外界环境的热交换；同时设置有穿过内、中、外三个腔体的能够向内腔体直通入蒸汽的蒸汽管，以便根据需要向内腔体中的烟梗喷射蒸汽，达到提升烟梗温度和湿度的目的，在烟梗出料口上端设置有排潮空气出口，烟梗出料口同时也是排潮补风口，用于平衡设备内部的压力及排潮。

所述微波膨胀装置为卧式微波膨胀装置，或者为立式微波膨胀装置。

所述卧式微波膨胀装置包括水平或倾斜设置的柱状微波腔体，设于柱状微波腔体内的水平或倾斜设置的陶瓷筒，陶瓷筒一端设有烟梗进料口、另一端设有烟梗出料口，陶瓷筒内设有带叶片的推料杆；所述烟梗进料口上设有排潮补风口、烟梗出料口上端设有排潮出风口；所述柱状微波腔体内壁和陶瓷筒外壁之间形成夹层空腔，夹层空腔一端设有陶瓷筒壁降温空气进口、另一端设有陶瓷筒壁降温空气出口；所述柱状微波腔体上还设测温传感器；

所述立式微波膨胀装置包括垂直设置的柱状微波腔体，设于柱状微波腔体内的垂直设置的陶瓷筒，陶瓷筒上端设有烟梗进料口、下端设有烟梗出料及排潮补风口；所述烟梗出料及排潮补风口为烟梗出料及排潮补风的公共口，排潮出风口设于陶瓷筒上端，陶瓷筒内设有带叶片的推料杆；所述柱状微波腔体内壁和陶瓷筒外壁之间形成夹层空腔，该夹层空腔的下端设有陶瓷筒壁降温空气进口、上端设有陶瓷筒壁降温空气出口；所述柱状微波腔体上还设有测温传感器。

本实用新型的有益效果是：通过上述技术方案，可有效去除烟梗杂质，并实现烟梗定量输送，在对烟梗进行增温加湿处理后将烟梗送入温度为140～220℃的陶瓷筒微波膨胀装置中保持2～10min，完成烟梗的烘焙增香，从而获得高品质且香气十足的微波膨胀烟梗。本实用新型提供的系统设备合理、有效，处理方法彻底，通过本实用新型获得的微波膨胀烟梗具有较高的填充度及较佳的色、香味，能增加其在卷烟中的掺用量，节约烟草资源，降低生产成本。

附图说明

图1是本实用新型烟梗微波膨胀系统结构图；

图2是本实用新型另一烟梗微波膨胀系统结构图；

图3是图1中的增温加湿输送机结构图；

图4是图1中的微波膨胀装置结构图；

图5是图2中的微波膨胀装置结构图。

图中，1-筛分机，2-第一输送机，3-计量输送秤，4-第二输送机，5-强力除铁器，6-风送管道，7-气固分离落料器，8-增温加湿输送机，9-十字门落料器，10-卧式微波膨胀装置，11-立式微波膨胀装置，12-出料十字门落料器，13-第三输送机；

21-缓存仓，22-水平输送带，23-斜输送带，24-耙料辊，25-下料管；

801-烟梗进料口，802-烟梗输送腔体，803-带叶片的推料杆，804-增温加热夹套，805-保温层，806-蒸汽管，807-排潮口，808-推料杆驱动链轮，809-烟梗出料口，810-加热介质进口，811-加热介质出口

1001-排潮补风口，1002-烟梗进料口，1003-筒壁降温空气出口，1004-水平或倾斜设置的柱状微波腔体，1005-陶瓷筒测温传感器，1006-水平或倾斜设置的陶瓷筒，1007-带叶片的推料杆，1008-排潮出风口，1009-烟梗出料口，1010-筒壁降温空气进口，1011推料杆驱动链轮；

1101-垂直设置的柱状微波腔体，1102-垂直设置的陶瓷筒，1103-烟梗进料口，1104-推料杆驱动链轮，1105-排潮出风口，1106-筒壁降温空气出口，1107-带叶片的推料杆，1108-陶瓷筒测温传感器，1109-烟梗出料及排潮补风口，1010-筒壁降温空气进口。

具体实施方式

下面结合附图进行详细阐述。

如图1、2、3，本实用新型提供的增加香气的烟梗微波膨胀系统，自入料端到出料端依次设置有首尾相连的筛分机1、第一输送机2、计量输送秤3、第二输送机4及设置于第二输送机4上方的强力除铁器5、风送管道6、气固分离落料器7、增温加湿输送机8、进料十字门落料器9，微波膨胀装置10、11、出料十字门落料器12，第三输送机13；

所述第一输送机2为带缓存功能的输送机，包括一个可存料的缓存仓21，缓存仓21下设置有一条水平输送带22，该缓存仓21及水平输送带22与倾斜设置的斜输送带23的输入端相连，斜输送带23的出料端为高端，并通过下料管25与计量输送秤3的输入端相连，斜输送带23上设有耙料辊24；计量输送秤3的输出端与水平设置的第二输送机4输入端相接，第二输送机4上设有强力除铁器5，第二输送机4的输出端与风送管道6的进料口相接；所述风送管道6的进料口为低位、出料口为高位，低位的烟梗进料口与水平设置的第二输送机4输出端相连，高位的出料口与气固分离落料器7进料口相连，气固分离落料器7的固体出料口直接与增温加湿输送机8的进料口相连、气体出口通过管道与除尘器相连接。

所述增温加湿输送机8为包括内、中、外三个腔体，内腔体802为烟梗输送腔体，该内腔体802上设有烟梗进、出料口801和809，烟梗自烟梗进料口801进入内腔体802后，再从烟梗出料口809送出，内腔体802中设置有带叶片的推料杆803，该推料杆803通过其一端的驱动轮808、传动带或链与动力机输出轴上的主动轮相连，使烟梗在此内腔体802中实现输送；中腔体804为增温加热夹层空腔，通过从加热介质进口810通入蒸汽或导热油等加热介质对内腔体802进行加热，为烟梗增温提供热能，完成传递热能后的加热介质又从加热介质出口811排出；外腔体805为保温层，隔绝设备内部与外界环境的热交换，同时还设置有穿过内、中、外三个腔体的能够向内腔体802直通入蒸汽的蒸汽管806，以便根据需要向内腔体802中的烟梗喷射蒸汽，达到提升烟梗温度和湿度的目的，在烟梗出料口809上端设置有排潮空气出口807，烟梗出料口809同时也是排潮补风口，用于平衡设备内部的压力及排潮。

所述微波膨胀装置为卧式微波膨胀装置，或者为立式微波膨胀装置。

如图4，所述卧式微波膨胀装置10包括：水平或倾斜设置的柱状微波腔体1004，设于柱状微波腔体1004内的水平或倾斜设置的陶瓷筒1006，陶瓷筒1006左端设有烟梗进料口1002、右端设有烟梗出料口1009，陶瓷筒1006内设有带叶片的推料杆1007；所述烟梗进料口1002上设有排潮补风口1001、烟梗出料口1009上方设有排潮出风口1008；所述柱状微波腔体1004内壁与陶瓷筒1006外壁之间形成夹层空腔，夹层空腔的右下端设有陶瓷筒1006壁降温空气进口1010、左上端设有陶瓷筒1006壁降温空气出口1003，同时还设有测温传感器1005；推料杆1007两端通过轴承及轴承座固定在柱状微波腔体1004上，推料杆1007一端设有推料杆驱动链轮1011，并通过传动链条与动力电机输出轴上的主动链轮相连，以便在动力电机带动下使推料杆1007转动而完成烟梗的移动。

如图5，所述立式微波膨胀装置11包括：垂直设置的柱状微波腔体1101，设于柱状微波腔体1101内的垂直的陶瓷筒1102，陶瓷筒1102上端设有烟梗进料口1103、下端设有烟梗出料及排潮补风口1109，陶瓷筒1102内设有带叶片的推料杆1107；所述烟梗出料及排潮补风口1109为烟梗出料和排潮补风的公用口，排潮出风口1105设于陶瓷筒1102上端；所述柱状微波腔体1101内壁与陶瓷筒1102外壁之间形成夹层空腔，该夹层空腔的下端设有陶瓷筒1102壁降温空气进口1110、上端设有陶瓷筒1102壁降温空气出口1106，同时柱状微波腔体1101上还设有测温传感器1108，带叶片的推料杆1107两端通过轴承及轴承座固定在柱状微波腔体1101上，其中推料杆1107一端设有推料杆驱动链轮1104，并通过传动链条与动力电机输出轴上的主动链轮相连，以便在动力电机带动下使推料杆1107转动而完成烟梗的下落。

本实用新型工作时：将烟梗送入筛分机1中，筛分去除杂质后，送入第一输送机2的缓存仓21中缓存；将第一输送机2缓存仓21中的烟梗以500～2000kg/h的流量，经斜输送带23、耙料辊24、下料管25送入计量输送秤3上，计量输送至第二输送机4，通过强力除铁器5吸除金属杂质；烟梗经风送管道6、气固分离落料器7送入增温加湿输送机8，同时按需要向增温加湿输送机中送入蒸汽，控制烟梗含水率为9～16%，温度为70～120℃；将增温加湿后的烟梗经十字门落料器9送入微波膨胀装置10的陶瓷筒1006中，通过安装于微波腔体上的微波发生器向微波腔体内的陶瓷筒1006及陶瓷筒1006内的烟梗施加2450MHz频率的微波辐射，使陶瓷筒1006和陶瓷筒1006内的烟梗均处于微波辐射中，同时，向陶瓷筒1006内提供1000-2200m³/h的换气量，排除微波膨胀过程中产生的青杂、木质气和湿气，并使烟梗在温度为140～220℃的陶瓷筒中保持2～10min，完成烟梗的膨胀及烘焙增香；将经膨胀和烘焙增香的烟梗经第三输送机13送出，得到香味充足的膨胀烟梗。