专利名称：农产品的膨化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及了一种改进的膨化农产品(如烟草物料或食品)的膨化设备，特别涉及了一种使用二氧化碳作为膨化剂的膨化设备，它可以连续地膨化烟草物料或类似物料，可在系统中循环使用这些膨化剂，而不必向外界排放。
通常，当用烟草物料制造香烟时，要膨化烟草物料(即烟丝)的组织。
为了膨胀烟草物料，需要液化气态或液态物质膨化剂，例如，有机溶剂、二氧化碳或其它液态，或者把它们加至高压。烟草物料被保存在膨化剂中，使膨化剂浸透烟草组织，然后，把烟草组织减压并加热，使浸透的膨化剂膨胀，因此，也就膨胀了烟草物料的组织。当烟草物料以这种方式膨化时，由于膨化增加了烟草物料的体积，制造香烟所需的烟草物料的数量就减少了，而且可以制造出淡口味的香烟;以这种方式膨化烟草物料，可用来直接制成香烟或与未膨化的烟草混合制成香烟。
完成这种膨化过程的膨化设备可分为间歇式或连续式，对于间歇式膨化设备来说，一定数量的烟草物料被贮存在一个浸透容器中，供给浸透容器的高压膨化剂使烟草物料与膨化剂浸透，然后将烟草物料取出，烟草物料就膨化了。对于连续式膨化设备来说，烟草物料和高压膨化剂被连续地送入浸透容器中，高压膨化剂浸透了烟草物料，被膨化剂浸透的烟草物料可连续地取出。
尽管间歇式的膨化设备结构简单，但是它的效率低，尤其不可取的是大量的膨化剂向大气中排放，而连续式膨化设备的效率高，而且可以回收和再利用这些膨化剂，没有浪费。可是，连续式设备需要很多阀门装置，这些阀门用于在浸透容器增压时，连续地将烟草物料送入浸透容器，及在浸透容器减压时，连续地将烟草物料排出，由于空气可以通过阀门装置混入浸透容器中，这样就降低了膨化效率，所以必须回收通过阀门排放的膨化剂。
近来，因二氧化碳对环境的危害很少，所以常被用作膨化剂使用，然而，为了浸透烟草物料，必须在高压下进行操作，因此，上述阀门装置需要较好的性能。
随着使用二氧化碳数量的大量增加，这种膨化设备的尺寸也变得越来越大，此外，为了防止对环境产生不利影响和减少二氧化碳的消耗量，需要尽可能地回收二氧化碳。以减少向外界的排放量并有效地去除混在浸透容器中的空气。
如前所述，用于膨化烟草物料的二氧化碳可被压缩而再次使用，然而，二氧化碳的压缩需要能量，进一步地说，就需要能量的储备，而且，由于空气混入了二氧化碳的循环中，分离这些空气需要大量的设备和能量，因此，必须尽可能地减少混入循环二氧化碳中的空气。
所使用的膨化设备不仅仅用于膨化如前所述的烟草物料，而且可用于干燥农产品如蔬菜，该设备可用于膨化蔬菜，以制成易于食用的干蔬菜。
本发明的一个目的是提供一种用于膨化农产品的设备，例如，使用如前所述的二氧化碳膨化烟草物料，使之能连续地进行烟草物料的膨化，并尽可能地防止空气混入到二氧化碳中，及有效地去除混入的空气并减少操作膨化设备所需要的能量。
为了实现上述目的，本发明的膨化设备包括装有膨化剂的浸透容器，即向其中供入增至高压的二氧化碳，通过回转阀，烟草物料被连续地供入到浸透容器中，在浸透容器中被二氧化碳浸透了的烟草物料，通过回转阀被连续地排出，浸在烟草物料的二氧化碳在低压、高温下膨胀，烟草物料的组织也随之被膨化。
在增加或减少烟草物料中的气体如二氧化碳压力的同时，回转阀可连续输送烟草物料，例如在增压或减压的每一侧可依次地装有二个回转阀，若浸透容器中的压力为30个atm，那么每一个回转阀可将烟草物料中的气体增压或减压15个atm。
根据本发明所指出的第一个方面，供给浸透容器和回转阀的二氧化碳可以被回收并再次使用，回收的二氧化碳中混有从外界流入的空气，可以分离并去除混入的气体，因此，在这种设备中可把循环使用的二氧化碳中空气的浓度维持在一定范围内，而不会降低膨化效率。
一个PSA(压力波动吸附)设备被用作从收回的二氧化碳中分离出空气，该装置使用如活性碳或沸石类的吸附剂，通过改变压气来改变吸附二氧化碳的数量。例如，在2个atm下供给混合气体，分离出了混入的空气，当压力降至几乎真空状态时，吸附了的二氧化碳被释放出来和复回。通过使用一系列的吸附塔，这样的操作可交替并且有效地进行。
根据本发明的第二个方面，在增压回转阀的上游安装一个气密容器，烟草物料通过气密容器送入回转阀，另一个气密容器安装在减压回转阀的下游，烟草物料从减压回转阀排出，通过气密容器送入膨胀阶段，把二氧化碳送入这些气密容器中，气密容器中的空气被二氧化碳所取代，这样，就防止了空气混入二氧化碳循环系统(如，通过这些回转阀的浸透容器)中。
根据本发明的第三个方面，由于在增压侧和减压侧各安装了二个回转阀，在浸透容器的附近，通过回转阀的二氧化碳处于中间压力下，而在远离浸透容器处，通过回转阀的二氧化碳处于低压下。中压和低压二氧化碳均可由分离回收装置收回，再通过分离加压器或类似的装置加至高压，然后送回到浸透容器中，因此，可以减少加压回收二氧化碳所需要的能量。
本发明其它的目的和优点可以从前面的描述及后面的叙述中明显地得出，或者通过本发明的实践来了解，本发明的优点和目的还可以借助于在权利要求书中特别指出的条款，来加以认识并从中获得启发。
附图组成并构成了说明书的一部分，与前面的一般性描述结合在一起，它图解地说明了本发明的最佳实施例，下面将详细描述本发明的最佳实施例，用于解释本发明的原理。
图1是根据本发明的第一个实施例的膨化设备总体布局的示意图;
图2是第一个回转阀和气密容器的纵向剖面图;
图3是第四个回转阀和气密容气的纵向剖面图;
图4是改进的气密容器的纵向剖面图;
图5是回收/分离装置的示意图;
图6是另一个状态下的回收/分离装置的示意图。
图7是液化式分离装置的特性曲线图;
图8是吸附式分离装置的特性曲线图;
图9是根据本发明的第二个实施例的膨化设备的总体布局的示意图。
图10是根据本发明的第三个实施例的膨化设备的总体布局的示意图。
图11是根据本发明的第四个实施例的膨化设备的总体布局的示意图。
下面将参照附图详细描述本发明的最佳实施例。这些实施例举例说明了用二氧化碳作为膨化剂的连续式烟草物料膨化设备。图1至图6示出了本发明的第一个实施例。
下面将描述膨化设备的简图。图1示意地给出了烟草物料膨化设备的总体布局。参见图1，数字21是指预备浸透容器，而22指浸透容器，在大约15atm的预备浸透容器中，保存具有一定压力的二氧化碳，然后把二氧化碳送入大约30个atm的浸透容器22中，这时浸透容器22的内部实质上已经充满了气态二氧化碳。
烟草物料连续地送入预备浸透容器21，然后再从容器21中连续地送入浸透容器22，在浸透容器22中的烟草物料的组织被二氧化碳浸透。
被二氧化碳浸透的烟草物料被连续地送入加热装置23，并与过热水蒸汽接触，这样，浸透在烟草物料中的二氧化碳膨胀，烟草物料的组织也就随之膨胀。
下面将描述膨化设备的相关部分，烟草物料在传输管道31中与空气一起被输送，烟草物料通过一个切向分离器从空气中分离出来，然后，通过空气锁止阀33和34进入了将在后面描述的气密容器35中，气密容器中的压力大约为一个大气压。
送入气密容气35中的烟草物料通过第一个增压回转阀36，被连续地送至预备浸透容器中。当烟草物料通过一个增压的第一个回转阀被输送时，其压力从一个基本大气压增至预备浸透容器21的15个atm左右，在预备浸透容器21中装有一个螺旋杆37，用于输送烟草物料。
然后，预备浸透容器21中的烟草物料，通过一个增压的第二个回转阀41，送至浸透容器22中。当烟草物料通过第二个回转阀被输送时，其压力从预备浸透容器21的15个atm增至浸透容器22中的30个atm。
送入浸透容器22中的烟草物料由装在其中的螺旋杆42输送，同时，把二氧化碳也送至保持在约30个atm高压的浸透容器22中，这样烟草物料的组织就被二氧化碳所浸透。
从浸透容器22中排出的二氧化碳，通过一个减压的第三个回转阀43送至气密容器44中。在气密容器44内，二氧化碳的压力维持在15个atm下。当烟草物料通过第三个回转阀43时，其周围气体的压力从浸透容器22的30个atm减至气密容器44的15个atm。
进一步地，从气密容器44中排出的烟草物料，通过一个减压的第四个回转阀45输送至气密室46中，气密容气46内，二氧化碳的压力只有一个大气压。当烟草物料通过第四个回转阀45时，其压力从气密容器44中的15个atm减至气密容器46中的一个基本大气压。
气密容器46中的烟草物料，通过一个空气锁止阀47，被连续地送至前述加热装置的一个膨胀柱管51中，空气和过热的水蒸汽的混合气体流经膨胀柱管51，混合气体通过加热器52被加热至预定的温度，并由风扇53输送到膨胀柱管51中。
膨胀柱管51中的烟草物料与被加热的混合气体相接触，这样，由于浸透在烟草物料中的二氧化碳的膨胀，这些烟草物料的组织也就随着膨胀。膨化了的烟草物料通过切向分离器54被分离，再经过一个空气锁止阀55排出，空气锁止阀47的作用是防止膨胀柱管51中的气体流入气密容器46中。
第一至第四个回转阀36，41，43，45具有基本上相同的结构，图2示出了这种结构，即第一个回转阀36的结构，参见附图2，数字1表示这种回转阀36的壳体，在壳体1上开有进料口2和排料口3，一个旋转件4可转动地并气密地装在壳体1内，在转动件4的外侧表面上开有一系列槽5，在壳体1上开有一系列增压口6和减压口7，增压口6之中的末级高压口，通过二氧化碳输送管路9与预备浸透容器21相连通，以使高压二氧化碳被送入其中。减压口7之中的末级低压口与二氧化碳的回收管10a相连通，以使压力降低的二氧化碳被回收。其余的增压口6和减压口7通过相应的连接管8彼此连通。
进料口2内的压力为大气压，排料口3内的压力为二氧化碳的中间压力，烟草物料通过一个给料斗和类似装置被输送到进料口2，并贮存在转动件4相应的槽5中，然后，随着转动件4的旋转被输送至排料口3。
由于排料口3内的压力为二氧化碳的中间压力，与排放烟草物料的排料口3相应的槽的压力也为二氧化碳的中间压力，当槽5转到减压口7时，每一个槽5中的高压二氧化碳连续地向低压开口7排放，并被减压，即每个口排放5个atm。由于减压开口7与增压开口6之间通过连接管道8相连，二氧化碳从相应的减压口7排入相应的增压开口6，这样，当每个存放烟草物料的槽5转到每个增压开口6时，槽5中的二氧化碳就被增压，即每个口增加5个atm，当每个槽5转到末级增压口6时，槽5中的二氧化碳的压力增加到了与排料口3内的压力相同。这样，当该槽5转到排料口3时，就可以向其中排放烟草物料。
当空槽5转到末级减压开口7时，保留在槽5中的低压二氧化碳，通过减压口7，流经二氧化碳回收管10a被回收，而槽5内的压力仍为一个大气压力。
在排料口3内，装有喷嘴壁12，为了打通喷嘴壁12和排料口3的内表面之间的间隙，开有一个喷射口，由它供给高压二氧化碳，并从喷嘴壁12和排料口3的内表面所限定的缝隙中喷出，进入已经排放了烟草物料的空槽5中，因此，通过喷射流，将仍存留在槽5中的烟草物料带走。
上面描述了增压回转阀在增压情况下，连续输送烟草物料的一个例子，当然，在减压的情况下，用于连续输送烟草物料的减压回转阀具有和上述回转阀相同的结构，减压和增压操作具有相反的方式。
例如，图3给出了包括第四个回转阀45和气密容器46在内的部分结构，由于第四个回转阀45是在降低其压力下输送烟草物料，其转动件4相对于增压开口6和减压开口7的旋转方向，与第一回转阀36的旋转方向正好正反，这样，通过进料口2存放在每个槽5中的烟草物料，随着向低压开口7的连续转动，被输送至排料口3，每个槽5中的压力在输送过程中每个口减少5个atm。
下面将描述膨化设备的二氧化碳供给系统和回收系统。参见图1，数字61是一个气体贮存罐。其中的二氧化碳由二氧化碳供给源62补充。气体贮存罐61中的二氧化碳被压缩机69加压至30个atm这样高的压力，经过脱水器60将水份从二氧化碳中去除，再经交换器63和阀门64，送至浸透容器22中，通过阀门65和66，高压二氧化碳被送至第一回转阀36和第二回转阀41的喷射口，喷入回转阀36和41的槽中，以去除剩余的烟草物料。
从第二个回转阀41的末级减压口排放的二氧化碳被送到预备浸透容器21中，把从第三回转阀43的末级减压口排放的二氧化碳送入气密容器44中。通过压力控制阀120，把预备浸透容器21和气密容器44中的压力调整到15个atm。维持这一压力的过量的二氧化碳被减至大气压力并被回收。
把从这些元件中最后被回收的低压二氧化碳回收到气体贮存罐中，并以下述的方式供给，值得注意的是，数字67是指冷冻循环二氧化碳的冷冻机。
为了防止外界的空气与按上述方式循环的二氧化碳混合，该膨化设备的气密容器35和46分别装在增压的第一个回转阀36的上游和减压的第四个回转阀45的下游。
图2给出了包括了增压的第一个回转阀36和气密容器35在内的一部分，气密容器35与回转阀36的进料口相连，气密容器实际上是一个倒置的圆锥形，并用作滑槽，在气密容器35的上表面，设有烟草物料的进料口71，通过回转阀33和34，烟草物料被连续地送入进料口71中。
在气密容器35的上表面，还装有二氧化碳的回流进口72和排放口73，回流进口72通过分支管10a与回转阀36的末级减压口7相连，排放口73通过管路74与气体贮存器61相连。
因为第一个回转阀36具有上述的结构，所以，当回转阀36的转动件4的每一个槽5转过末级减压口时，槽5中剩余的压力将被排入出口7，由于这个出口7与气密容器35通过分支管10a和回流进口72连通，出口7的压力就被排到了气密容器35中。这样，槽5内的压力与气密容器5内部的压力相等。当槽5再经过进料口2时，就不会有剩余的压力排出，因此也就保证了烟草物料平稳地流动。
当每个槽5依次转过末级减压口7时，二氧化碳就会通过分支管10a和回流进口72流入气密容器35中。空气会随着进料的烟草物料一起流入气密容器35，可是，如上所述由于把二氧化碳输送到了气密容器35中，气密容器35内实际上已充满了二氧化碳气体，这样，二氧化碳实质上取代了含在烟草物料中的空气，并且烟草物料通过回转阀36送入了预备浸透容器21中，因此就阻止了进入预备浸透容器21中的空气流或其它气流。
当每一个槽5转过末级减压口7时，残留在槽5中的烟草物料与喷射的二氧化碳一起送至气密容器35中，在气密容器35中，该烟料物料从二氧化碳中分离出来，然后再与被输送的烟草物料一起，通过回转阀36送至预备浸透容器21中，这样，烟草物料就不会被浪费，并且在该装置中也没有安装引起堵塞的元件或类似的元件。
图3给出了包括减压的第四个回转阀和气密容器46在内的一部分。气密容器46实质上为一个倒置的圆锥，并用作滑槽。在气密容器46的上表面上开有进料口81，并且它与第四个转阀45的排料口3连通。在气密容器46的上表面还开有一个回流进口82和一个排放口83，通过分支管10b，回流进口82与末级减压口7相连，而排放口83通过管路84与气体贮存器61相连。
与图2所示的气密容器35的方式相同，图3所示的气密容器46可防止空气、水蒸汽或类似的气流流进二氧化碳循环系统。这样，虽然供给气密容器46的烟草物料中不含空气，但是，由于空气锁止阀47内部的泄漏，膨胀柱管51中的空气水蒸汽会或多或少地进入到气密容器46中，即使在这种情况下，由于输入其中的二氧化碳取代了流入气密容器46中的气体，空气和水蒸汽就不会流至气密容器46的上游。
上述的烟草物料膨化设备还包括能有效地回收膨化剂即二氧化碳，并能有效地维持系统中二氧化碳浓度的装置。将装置将在下面进行描述。
如上所述，在包括第一个回转阀36和气密容器35及第四个回转阀45和气密容器46的一部分内，供给气密容器35和46中的二氧化碳取代了外界流入的空气，因此，从气密容器35和46中排出的二氧化碳含有空气或者类似的气体。如果把二氧化碳直接从气密容器35和46中回收到气体贮存罐61中，空气就会在膨化设备的二氧化碳循环系统中累积，并且会降低设备的效率。
为了防止这一缺陷，从气密容器35和46中回收来的二氧化碳可以放在系统以外，但是，这就必须从二氧化碳气源62中补充大量的二氧化碳，其缺点是增加了成本，并且，向大气中排放二氧化碳也是不可取的。当膨化设备的尺寸增大时，这种缺陷就变得非常典型。
为了克服上述的缺点，本发明的膨化设备装有回收和分离装置91，它可以有效地回收二氧化碳并分离混入其中的空气，从而有效地控制系统中二氧化碳的浓度。
图1、图5和图6给出了这种回收/分离装置91，在管路74和84的中间分别装有分配阀75和85，它们分别用于回收从气密容器35和46的排放口73和83所排出的二氧化碳，从分配阀75和85的上游分支出回收管路92和93，回收管92和93与回收/分离装置91相连。这样，当关闭分配阀75或85时，从气密容器35或46中排放的含有空气的二氧化氧不是送入气体贮存罐61内，而是送入了回收/分离装置91。
回收/分离装置91是一个吸附型的二氧化碳分离装置，更特殊的是，如图5和图6所示，这种回收/分离装置91中装有多个吸附塔，例如两个吸附塔94a和94b，在吸附塔94a和94b中装有活性碳或沸石类吸附剂，这些吸附剂的每一种均可以从含有空气和二氧化碳的混合气体中有选择地吸附二氧化碳，并且压力越高，吸附量就越大，压力越低，吸附量就越少。
回收/分离装置91还装有压力泵95和真空泵96，每台泵通过阀门98a，98b或99a，99b与吸附塔94a和94b的一端相连，每个吸附塔94a和94b的另一端通过相应的阀门97a和97b与排放管相通。
如图5所示，在回收/分离装置91中，吸附塔94a的阀门98a和97a是打开的 ，从气密容器35和46中排出的空气和二氧化碳的混合气体，通过压力泵95送入吸附塔94a，使二氧化碳被吸附塔94a吸附，剩余的气体，即从二氧代碳中分离出来的空气则通过排放管路101排向大气，与此同时，关阀另一个吸附塔94b的阀门98b和97b而打开阀门99b，由真空泵96在另一个吸附泵94b的内部造成较低的压力，因此，排出了在吸附塔94b中所吸附的二氧化碳，二氧化碳被复回并重新回到上述的膨化设备的系统中。
如图6所示，关闭吸附塔94a的阀门98a和97a，而打开另一个吸附塔94b的阀门98b和97b，按上述完全相反的方式，使吸附塔94a内处于低压，排出并回收由其中吸附剂吸附的二氧化碳，同时，另一个吸附塔94b开始吸附二氧化碳，这一交替重复的操作，使得吸附塔94a和94b完成了对二氧化碳的吸附，进而分离和回收了二氧化碳，这个循环每次在很短的周期内重复一次，例如，90至180秒。
具有上述结构的回收/分离装置91能回收含有空气的二氧化碳气体，通过分离作用，可以有效地除去空气，只有二氧化碳可以重新回到膨化设备的系统中去，这样，二氧化碳不会因排放到外界而浪费，并且还可以精确地控制系统中二氧化碳的浓度。
由于回收/分离装置91是通过吸附作用来分离二氧化碳的，因此，它甚至可以分离浓度较低的二氧化碳。另外，由于该回收/分离装置91具有较好的灵敏性，所以，它可以稳定地控制在这种膨化设备的二氧化碳循环系统中的二氧化碳的浓度。
更进一步地说，图7给出了一种普通液化型二氧化碳分离装置的特性，该装置利用液化的方式来压缩气体混合物并从中分离出二氧化碳，从图7中很容易看出，对这种普通液化型分离装置来说，当要处理的气体中空气的浓度较高时，二氧化碳的分离效率就会变得很低，就不能有效地分离或回收二氧化碳，对于这种液态型分离装置来说，由于启动和改变操作需要花费很长的时间，所以，系统中的二氧化碳的浓度是不稳定的。
与此相对照，前述的回收/分离装置91可以保持非常高的分离效率。如图8所示，即使当二氧化碳的浓度很低时也是如此，另外，由于回收/分离装置91可以在非常短的周期内进行操作，并且，如前所述，它可以很快地启动并改变操作，因此，它可以很容易地应付膨化设备的二氧化碳循环系统中二氧化碳浓度的改变，进而可以准确地控制二氧化碳循环系统中二氧化碳的浓度。
为了在回收/分离装置91中，更有效地分离和回收二氧化碳，气密容器35和46也可具有如图4所示的结构，图4的结构中具有一个类似于前述的气密容器106，进料口102安装在气密容器的上部，在气密容器106的上部还装有一个旋风分离器103，从回转阀末级减压口排出的二氧化碳经分流管送入旋风分离器103中，然后，把二氧化碳和包含在其中的烟草物料分开。从烟草物料中分离出来的二氧化碳，经过管路107被回收到气体贮存罐61中。分离出来的烟草物料与少量的二氧化碳一起，通过回转阀105，从进料口104送至气密容器106内。这些烟草物料与从进料口102送入的烟草物料一起被输送到下游。供入气密容器106中的二氧化碳取代了从气密容器外部流入的空气，与空气混合的二氧化碳通过回收管路108，从回收口110送入上述的回收/分离装置91。
当使用这种气密容器时，从回转阀来的大多数二氧化碳被直接回收到气体贮存器61中，就减小了送入回收/分离装置91的混有空气的二氧化碳的数量，相应地，回收/分离装置91上的负荷也就减少了，这样，尽管送入回收/分离装置91的混合气体中二氧化碳的浓度减少了，因为，如上所述，吸附式回收/分离装置91能有效地分离低浓度的二氧化碳气体，所以，也不会造成太大的麻烦。
系统中膨化剂的空气浓度最好很小，空气的浓度必须控制在约5%的体积浓度的范围内，甚至更低，为了控制空气的浓度，要用一个空气浓度指示器100来测定送入浸透容器22中的膨化剂的空气浓度，送入回收/分离装置91的回收气体的数量，可以通过自动地调整流量控制阀75和85的阀门开度来改变，流量控制阀75和85分别与从气密容器35和46中延伸出来的回收管路74和84连接，由于测量阀可以预先测定空气的浓度，因此也就可以控制空气的浓度。
若测量阀不能预先测定空气的浓度的话，即使从气密容器35和46排出的全部回收气体均送入回收/分离装置91中，那么，也可将从预备浸透容器21和气密容器44的全部或部分回收气体送入回收/分离装置91中。
在前面所述的第一个实施例中，作为一个阀装置的回转阀，在增压或减压的同时，可以连续地输送烟草物料。然而，也可使用一种球阀来替代回转阀，图9给出了根据本发明第二个实施例的膨化设备，其中使用了球阀。在第二个实施例中，省掉了预备浸透容器，而仅仅安装了一个浸透容器。除此之外，第二个实施例与前面所述的第一个实施例具有相同的布局，如图9所示，与第一个实施例中相应的部分采用了相同的指示数字，以此省去了对它们的详细描述。
参见图9，数字36a，41a，43a和45a分别表示第一、第二、第三和第四个球阀。这些球阀分别通过旋转球形元件输送烟草物料，并且在上述的旋转阀中没有增压或减压口。因此，通过管路121，131和141及阀门123，133和144将二氧化碳送入气密容器35，35a和44中，以维持气密容器中的二氧化碳的压力。
通过第四个球阀45a将二氧化碳与烟草物料一起，送入气密容器46中，以维持气密容器46内的二氧化碳的压力。
由于从气密容器35a和44排放出来的二氧化碳没有与空气混合，所以通过管路132和142及阀门134和144，可以直接把这些二氧化碳回收到气体贮存器61中，又因为来自于气密容器35的最上游和气密容器46最下游的二氧化碳已经与空气混合了，因此，从此处来的二氧化碳将通过管路122和152及阀124和154，传输到与前面所述相同的回收/分离装置中。
同样，以前面所述的方式，需要能量来压缩回收的二氧化碳，为了减少因压缩回收的二氧化碳所需要的能量，设计出了如图10中第三个实施例所示的二氧化碳回收系统，在第三个实施例的回收系统回收二氧化碳时，将被回收的二氧化碳送至低压和中压系统中。第三个实施例的烟草膨胀设备与前面所述的第一个实施例相同的部分在这里就不进行详细地描述了。
下面将描述第三个实施例的二氧化碳供给系统和回收系统，从前述的供给和排放系统中回收的二氧化碳最后被加压至稍高于30个 atm的浸透压力，然后送入高底箱，同前面所述的内容一样，高压箱中的二氧化碳通过热交换器63和阀门64供给到浸透容器22中，该高压二氧化碳还分别通过阀门65和66供给到第一和第二回转阀36和41的喷射口，并喷射到旋转阀36和41的槽中，以去除留在槽中的烟草物料。
从第一个回转阀41的末级减压口排放出来的二氧化碳被送入预备浸透容器21，从第三个回转阀43的末级减压口排放出来的二氧化碳被送入了气密容器44，预备浸透容器21和气密容器44内的压力通过压力调节阀193调整到15个atm左右，超过维持这一压力的二氧化碳则被回收。
从上述烟草物料的供给和排放系统中回收的二氧化碳，通过低压和中压系统分别回收，并且最终回到了上述的高压箱中。
下面将描述低压回收系统的结构，在上述的供给系统末端的气密容器35内维持一个低气压，实质上是一个大气压，从气密容器35中回收的二氧化碳也处于这个低气压下，这时，在气密容器35中，在所供给的烟草物料中含有空气，在烟草物料排放系统的末端的气密容器46内实际上也维持在大气压力这样一个很低的压力下，从气密容器46回收的二氧化碳也处于这个低压力，而且其中包含着从外界流入的空气或水份。
从气密容器35和46中回收的低压二氧化碳被收集进低压回收管171，然后由泵173加压，通过低压分离管路172将收集在低压回收管171中的二氧化碳送入与前面所述相同的分离装置91。
通过分离装置91，从空气中分离出来的二氧化碳由泵176加压，再通过低压回流管177供给到低压箱，低压箱在较低的压力下贮存二氧化碳。
低压旁路管181独立于低压回收管171，低压旁路管181通过阀门182和183与低压回收管171相连，并通过泵184与低压箱178相连通，于是打开阀门182和183，要回收的低压二氧化碳通过旁路并流过前面所说的分离装置91供给到低压箱178。
中间增压器185使回收至低压箱178中的二氧化碳增压，即从大约5个atm的低压增至15个atm的中压，然后供给到后面将要描述的中压回收系统的中压箱194中，在膨化设备的二氧化碳的循环系统中，把来自二氧化碳气源62中的二氧化碳重新补充到低压箱178中。
下面将描述中压回收系统，通过压力调节阀193，使预备浸透容器和气密容器44的压力维持在15个atm左右的中等压力下，从预备浸透容器21和气密容器44回收的二氧化碳也处于这种中等压力下，从预备浸透容器21和气密容器44回收的二氧化碳含有少量杂质，例如空气，从预备浸透容器21和气密容器44中回收的二氧化碳被收集在中压回收管191中，然后经中压管192和193送至中压箱194，中压箱在大约5至10个atm的中压下贮存二氧化碳。
在中压管192和193的中间，分支出一个中压旁路管196，它与低压箱178相连，在中压旁路管196的中间装有一个阀门197，这样，当打开阀门197后，全部或一部分中压二氧化碳将不再供给中压箱194，而是供给低压箱178。
在第三个实施例中，由于中压系统收回中等压力的二氧化碳，因此，中压回收系统的高压增压器195仅需将二氧化碳从中间压力增至高压，所以增压器195的功率可以消耗很少，在这个实施例中，由于从低压回收系统中收回的低压二氧化碳被加压至中等压力，然后供给中压箱194，中压箱194可作为两个增压器的缓冲箱，这样可以简化这些增压箱的操作控制。
在这个实施例中，由于只把混有空气的低压二氧化碳送往分离装置91，以分离出混入二氧化碳中的空气或类似气体，所以分离装置91的容积可以很小。
具有两个二氧化碳回收系统的设备不仅限于前面所述的第三个实施例。图11给出了本发明的第四个实施例，第四个实施例的膨化设备具有一个高压增压器185a，它可以将回收到低压箱178中的二氧化碳从低压快速增至高压，低压箱178中的二氧化碳可以直接供给至高压箱161，而中压箱194中的二氧化碳可通过第二高压增压器195a增压，从中压至高压的增压方式与第三个实施例相同，然后把它们供至高压箱161中。除此之外，第四个实施例与前面所述的第三个实施例具有完全相同的布局，在附图11中，与第三个实施例相同的部分用相同的数字表示，在这里就省略了对它们的详细描述。
在第四个实施例中，由于第一个增压器185a和第二个增压器195a彼此平行布置，并且它们的操作是相互独立的，这样就简化了增压器185a和195a的操作控制。
本领域的普通技术人员可以很容易地发现本发明的其它优点和变型，在本发明扩展的方面并不限于说明书的细节以及在此所展示并描述的有代表性的装置，在不脱离本发明的精神或由从属权利要求和其等同的权利要求所限定的本发明的普通概念的范围内，可作各种改进。
权利要求
1.一种用膨化剂来浸透农产品如烟草物料的膨化设备，通过加热使被浸透在物料中的膨化剂膨胀，因此也就膨化了物料本身，物料的供给和膨胀均是连续进行的，其特征在于，它还包括一个浸透容器，所述的膨化剂被输入其中，并保持着浸透压力，被膨化的物料是连续供给的供给阀门装置，用于连续地向所述的浸透容器中输送物料，并且在物料周围所述的膨化剂增压的同时，向所述的浸透容器中供给膨化剂；排放阀门装置，用于连续地从所述的浸透容器中排放物料，并且在物料周围所述的膨化剂减压的同时，从所述的浸透容器中排放出所述的膨化剂；膨化剂回收/分离装置，用于从所述的浸透容器和阀门装置中回收所述的膨化剂，分离出混在所述膨化剂中的空气，并回收所述的膨化剂，然后把从空气中分离出来的膨化剂再次供给所述的浸透容器中。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述的膨化剂是气态二氧化碳。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述的阀门装置包括一个具有内表面的壳体，一个具有外表面的旋转件可转动地安装在所述的壳体内，所述的旋转件的外表面与所述壳体的内表面可气密地滑动接触，在所述壳体的内表面上开有物料进料口和排料口，并在所述壳体的内表面的进料口和排料口之间开有一系列增压口和减压口，在所述的旋转件外表面上开有许多凹槽，通过进料口送来的物料贮存在所述的槽中，当所述的槽连续地转到所述的增压口时，其内的压力被连续地增加，当所述的增压后的槽转到了所述的排料口时，其内的物料排到了所述的排料口中，接着已经排放完了物料的空槽转到了减压口，其内的压力被连续地降低，然后空槽再转到了进料口的位置。
4.一种用膨化剂来浸透农产品如烟草物料的膨化设备，通过加热使被浸透在物料中的膨化剂膨胀，因此就膨化了物料本身，物料的供给和膨胀是连续进行的，其特征在于，它还包括一个浸透容器，所述的膨化剂被输入其中，并保持着浸透压力，被膨化的物料是连续供给的;供给阀门装置，用于连续地向所述的浸透容器中输送物料，并且在物料周围所述的膨化剂增压的同时，向所述的浸透容器中供给膨化剂;排放阀门装置，用于连续地从所述的浸透容器中排放物料，并且在物料周围所述的膨化剂减压的同时，从所述的浸透容器中排放出所述的膨化剂;膨化剂回收/分离装置，用于从所述的浸透容器和阀门装置中回收所述的膨化剂，所述的回收/分离装置包括用于吸附所述膨化剂的吸附剂，通过分离作用去除混入膨化剂中的空气和气体杂质。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于所述的膨化剂是气态的二氧化碳。
6.如权利要求4所述的设备，其特征在于所述的回收/分离装置含有吸附剂，通过改变回收/分离装置的压力来改变二氧化碳的吸附量，及重复吸附二氧化碳并排放所吸附的气体，这样就可以从二氧化碳中分离出空气和杂质。
7.如权利要求4所述的设备，其特征在于所述的回收/分离装置包括许多充满吸附剂的吸附容器，所述的吸附容器分别与装有阀门的管路相连，把回收的膨化剂供给所述的吸附容器，以吸附二氧化碳，当所述的吸附容器减压时，从所述的吸附剂中排放出所吸附的二氧化碳，以上模式通过选择阀门的启/闭可以重复地进行。
8.一种用于膨化剂来浸透农产品如烟草物料的膨化设备，通过加热使被浸透物料中的膨化剂膨胀，因此，也就膨化了物料的本身，物料的供给和膨胀均是连续的，其特征在于，它还包括一个浸透容器，所述的膨化剂被输入其中，并保持着浸透压力，被膨化的物料是连续供给的;供给阀门装置，用于连续地用所述的浸透容器中输送物料，并且在物料周围所述的膨化剂增压的同时，向所述的浸透容器中供给膨化剂;排放阀门装置，用于连续地从所述的浸透容器中排放物料，并且在物料周围所述的膨化剂减压的同时，从所述的浸透容器中排放出所述的膨化剂;气密容器安装在进料阀门的上游和排料阀门的上游，把低压膨化剂送入气密容器，物料经过所述的气密容器，并通过所述的进料阀送至浸透容器中，从所述的浸透容器中排出的物料通过所述的排料阀进入并经过气密容器，然后排放到外界。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于所述的膨化剂是气态二氧化碳。
10.如权利要求8所述的设备，其特征在于所述的阀门装置包括一个具有内表面的壳体，一个具有外表面的旋转件可转动地安装在所述的壳体内，所述的旋转件的外表面与所述的壳体的内表面可气密地滑动接触，在所述壳体的内表面上开有物料进料口和排料口，并在所述壳体的内表面的进料口和排料口之间开有一系列增压口和减压口，在所述的旋转件外表面上开有许多凹槽，通过进料口送来的物料贮存在所述的槽中，当所述的槽连续地转到所述的增压口时，其内的压力被连续地增加，当所述的增压后的槽转到所述的排料口时，其内的物料排到了所述的排料口中，接着已经排放完了物料的空槽转到减压口，其内的压力被连续地降低，然后空槽再转到了进料口的位置;与所述的阀门装置末级减压口连接的一个分支管路和气密容器彼此连通，这样，从阀门末级减压口排放的膨化剂，通过所述的分支管路供给所述的气密容器。
11.如权利要求8所述的设备，其特征在于在所述的气密容器上装有空气锁止阀，物料通过所述的空气锁止阀从气密容器中供给和排放。
12.一种用膨化剂来浸透农产品如烟草物料的膨化设备，通过加热使被浸透在物料中的膨化剂膨胀，因此就膨化了物料本身，物料的供给和膨胀是连续进行的，其特征在于，它还包括一个浸透容器，所述的膨化剂被转入其中，并保持着浸透压力，被膨化的物料是连续供给的;供给阀门装置，用于连续地向所述的浸透容器中输送物料，并且在物料周围的所述膨化剂增压的同时，向所述的浸透容器中供给膨化剂;排放阀门装置，用于连续地从所述的浸透容器中排放物料，并且在物料周围的所述膨化剂减压的同时，从所述的浸透容器中排放出所述的膨化剂;膨化剂回收/分离装置包括一个低压回收系统，用于将所述的低压膨化剂回收到低压箱中，一个中压回收系统，用于将所述的中压膨化剂回收到中压箱中，一个加压装置，用于将低压和中压箱中回收的膨化剂加至高压，然后将膨化剂供给高压箱。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于所述的膨化剂是气态二氧化碳。
14.如权利要求12所述的设备，其特征在于所述的增压装置包括一个中压增压器，用于将低压箱中的所述低压膨化剂加至中压并输送至中压箱中，一个高压增压器，用于将中压箱中的所述中压膨化剂加至高压并输送至高压箱中。
15.如权利要求12所述的设备，其特征在于所述的增压装置包括一个第一增压器，用于将低压箱中的所述的低压膨化剂加至高压并输送至高压箱中，一个第二增压器，用于将中压箱中的所述的中压膨化剂加至高压并输送至高压箱中。
全文摘要
一种膨化设备将膨化剂供给浸透容器中，并通过阀门装置从浸透容器中连续地供给和排放出物料，如烟草物料，同时，对这些物料增压或减压，进而连续地膨胀了这些物料。回收供给浸透容器、阀门装置或其它装置中的膨化剂，并除去混入其中的空气、杂质气体或者其它物质，然后，这些膨化剂被加至高压，再次供给浸透容器和阀门装置中。
文档编号A24B3/18GK1068941SQ9210456
公开日1993年2月17日 申请日期1992年5月19日 优先权日1991年5月20日
发明者吉本一男, 小川高志, 植松宏海, 竹内学, 内山研辅 申请人:日本烟草产业株式会社