一种多功能烟草烘丝模拟装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及卷烟生产制造技术领域，尤其涉及一种多功能烟草烘丝模拟装置及其使用方法。


背景技术：

2.烘丝工序是卷烟生产制造过程中的一个重要环节，目前烟草行业常用的有气流干燥和薄板干燥两种烘丝工艺。气流干燥工艺的主要技术特征为：利用干燥气流透过烟丝，把烟丝水分带走，达到干燥效果；薄板干燥工艺的主要技术特征为：通过筒壁薄板加热把烟丝烘干。不同的干燥方式及工艺参数条件对烟草的化学成分和感观风格具有重要影响，进而会影响卷烟产品的品质。通过研究烘丝过程，可以进一步明晰不同干燥方式、不同参数对烟草化学成分及感官品质的影响规律，从而支撑不同卷烟产品的烘丝工艺选择与参数优化。因烟草生产用烘丝设备产能较大，每小时需投入烟草原料数吨，直接用于试验研究会导致较高的原料消耗成本，且影响卷烟厂的正常生产安排，故一般会在实验室或产能较小的试验线开展此类研究。
3.在实验室开展相关的烘丝研究时，能够模拟正常生产设备烘丝条件的试验设备是必不可少的。常用的实验室模拟烘丝机功能单一，仅能模拟一种烘丝工艺，无法满足实验室灵活多变的实验工艺需求，具有很大的局限性。目前亟需一种适用于实验室、可以针对少量烟丝样品进行薄板干燥与气流干燥的设备。


技术实现要素：

4.针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种兼备气流干燥和薄板干燥功能的烟草烘丝模拟装置。
5.本发明提供了一种多功能烟草烘丝模拟装置，包括：烘丝滚筒，包括风道组件、驱动轮和密封组件，所述风道组件包括中空的外壳体以及与所述外壳体相连通的风管接口；所述外壳体的第一端与加热组件密封连接；所述驱动轮的第一端与所述外壳体的第二端转动连接，并在第一驱动源的驱动下转动；所述密封组件包括连接部，所述驱动轮的第二端与所述连接部的第二端相连接，并套设在所述连接部的外侧，所述连接部的第一端连接有过滤组件，所述过滤组件位于所述外壳体的内部空腔中；所述连接部内还可拆卸连接有密封盖，所述密封盖将所述过滤组件密封在所述外壳体中；所述风管接口的数量为两个，其中一个风管接口通过入口三通风阀分别与风源、预热风管的第一端相连通，另一个风管接口则通过出口三通风阀分别与排潮风阀、预热风管的第二端相连通，所述排潮风阀与风源通过管路相连通；所述风源包括独立设置并相互连通的新风风阀和循环风机，在所述入口三通风阀与风源连通的管路上还设有热风加热器；所述预热风管与蒸汽发生器相连通。
6.优选地，所述风管接口的轴向垂直于所述外壳体的轴向。
7.优选地，所述加热组件包括设置在安装板上的若干个棒式加热器和温度传感器。
8.优选地，所述驱动轮上开设有第一凹槽，所述第一驱动源为旋转电机，所述旋转电
机通过设置在所述第一凹槽中的皮带驱动所述驱动轮转动。
9.优选地，在所述外壳体的第二端上还设有多个定位支撑轮，所述驱动轮上开设有第二凹槽，所述定位支撑轮设置在所述第二凹槽中。
10.优选地，所述过滤组件包括滚筒骨架、外衬网、滤网和内衬网，所述滚筒骨架包括底板、环形板以及间隔分布在所述底板和环形板之间的多个抄板，所述外衬网、滤网和内衬网由外向内依次设置在所述多个抄板外侧，所述环形板与连接部的第一端固定连接。
11.优选地，所述密封盖采用耐热玻璃制成，便于操作人员直接观察所述外壳体中的物料状态。
12.优选地，所述密封盖磁性吸附在所述连接部中。
13.本发明还提供了一种前述的多功能烟草烘丝模拟装置的使用方法，包括：
14.气流干燥模式：关闭加热组件、新风风阀和排潮风阀，控制入口三通风阀和出口三通风阀，将气流流通路径切换至预热风管，此时打开热风加热器和循环风机，待气流的风速稳定后，打开蒸汽发生器和排潮风阀，排出管内氧气，确保气流温度、速度和含氧量达到设定条件，然后关闭蒸汽发生器和排潮风阀，热风加热器和循环风机继续工作，完成预热工作；接着，将需要干燥的烟草物料放入过滤组件中，第一驱动源驱动过滤组件转动，控制入口三通风阀和出口三通风阀，将气流流通路径切换至烘丝滚筒，气流经过过滤组件，烟草物料与气流充分接触，完成快速干燥，同时打开排潮风阀，排出湿气，待达到预设时间后，控制入口三通风阀和出口三通风阀，将气流流通路径再次切换至预热风管，切断烟草物料与气流的接触，气流干燥完成；
15.薄板干燥模式：打开加热组件和新风风阀，关闭排潮风阀，控制入口三通风阀和出口三通风阀，将气流流通路径切换至预热风管，此时打开热风加热器和循环风机，待气流的风速稳定后，打开排潮风阀，确保外壳体的温度、气流温度和速度均达到设定条件，完成预热工作；接着，将需要干燥的烟草物料放入过滤组件中，第一驱动源驱动过滤组件转动，控制入口三通风阀和出口三通风阀，将气流流通路径切换至烘丝滚筒，气流经过过滤组件，烟草物料在高温外壳体和气流的作用下缓慢干燥，湿气则由排潮风阀排出，待达到预设时间后，控制入口三通风阀和出口三通风阀，将气流流通路径再次切换至预热风管，切断烟草物料与气流的接触，薄板干燥完成。
16.优选地，在气流干燥模式下，经过过滤组件的气流的含氧量低于5％，温度范围为160-250℃。
17.本发明的有益之处在于，提供了一种新型的多功能烘丝滚筒，其适用于在实验室开展针对少量烟丝样品的干燥工艺模拟，且实现了仅采用一台设备同时实现烟丝的薄板干燥与气流干燥两种工艺模拟，此外还可以根据工艺要求，编排薄板干燥与气流干燥交替执行的复杂工艺，满足了实验项目灵活多变的使用需求。
附图说明
18.图1是本发明多功能烘丝模拟装置的正视图；
19.图2是本发明多功能烘丝模拟装置的左视图；
20.图3是烘丝滚筒的立体图；
21.图4是烘丝滚筒的爆炸图；
22.图5是烘丝滚筒的主视图；
23.图6是气流干燥模式下预热阶段的气流路线示意图；
24.图7是气流干燥模式下烘丝阶段的气流路线示意图；
25.图8是薄板干燥模式下预热阶段的气流路线示意图；
26.图9是薄板干燥模式下烘丝阶段的气流路线示意图。
27.元件标号说明：
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触控屏
[0029]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
新风风阀
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入口三通风阀
[0031]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
预热风管
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蒸气发生器
[0033]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
烘丝滚筒
[0034]
61
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加热组件
[0035]
62
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风道组件
[0036]
621
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风管接口
[0037]
622
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外壳体
[0038]
63
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滚筒骨架
[0039]
631
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抄板
[0040]
632
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底板
[0041]
633
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环形板
[0042]
641
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外衬网
[0043]
642
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滤网
[0044]
643
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内衬网
[0045]
65
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基座
[0046]
66
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定位支撑轮
[0047]
67
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驱动轮
[0048]
68
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密封组件
[0049]
681
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连接部
[0050]
682
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把手
[0051]
69
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密封盖
[0052]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
出口三通风阀
[0053]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一驱动源
[0054]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
排潮风阀
[0055]
10
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加热器
[0056]
11
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循环风机
[0057]
12
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第二驱动源
[0058]
13
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散热风扇
具体实施方式
[0059]
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
[0060]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0061]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0062]
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0063]
如图1所示，本发明提供了一种多功能烟草烘丝模拟装置，其中的核心部件为烘丝滚筒6。如图3和图4所示，烘丝滚筒6包括风道组件62、驱动轮67和密封组件68。其中，风道组件62包括中空的外壳体622以及与外壳体622相连通的风管接口621。风管接口621的数量为两个，供模拟所需气流进出外壳体622。优选地，风管接口621采用快速卡盘，便于装卸外部管道，且其轴向垂直于外壳体622的轴向，这样既降低了气流直喷外壳体622进料方向带来的安全风险，更换物料时又无需停止气流供应，保证了进出气流的热度，实现了实验批次间的快速衔接，提高了工作效率。进一步地，两个风管接口21的轴线位于同一直线上。
[0064]
如图3和图4所示，外壳体622包括沿自身轴向分布的第一端和第二端，其第一端与加热组件61密封连接，加热组件61用于加热外壳体622。在具体实施中，加热组件61包括安装板，以及沿安装板周向间隔设置的若干个棒式加热器和温度传感器。这样设置一是可以减小加热组件61的占用空间，二是可以确保外壳体622的内部空腔受热均匀，温度稳定，从而提供良好的实验环境。
[0065]
如图3-5所示，驱动轮67内部中空，包括沿自身轴向分布的第一端和第二端，其第一端与外壳体622的第二端转动连接，并在第一驱动源8的驱动下转动。优选地，在驱动轮67上开设有平行的第一凹槽和第二凹槽，两个凹槽均呈弧形或环形，第一驱动源8具体地为旋转电机。旋转电机通过设置在第一凹槽中的弹性圆皮带驱动驱动轮67转动。采用旋转电机和弹性圆皮带来驱动驱动轮67，相较于现有技术的机械结构硬驱动方式，这样设置可以保证在驱动轮67遇到外界阻碍时自动打滑停转，提高了安全性，同时也便于维护保养。进一步地，为了良好支撑驱动轮67的转动过程，避免驱动轮67在转动过程发生偏移，最终脱离外壳体622，在外壳体622的第二端上还设有多个基座65，每个基座65上安装有一个定位支撑轮66，多个定位支撑轮66沿驱动轮67的周向间隔分布。每个定位支撑轮66设置在第二凹槽中，可以对驱动轮67起到顶紧限位作用，同时也方便后续装配、调整和维护密封组件68。
[0066]
如图3-5所示，密封组件68包括内部中空的连接部681，其包括沿自身轴向分布的第一端和第二端，驱动轮67的第二端与连接部681的第二端相连接，并套设在连接部681的外侧。在连接部681的第一端固定安装有过滤组件，过滤组件位于外壳体622的内部空腔中。
具体地，过滤组件包括滚筒骨架63、外衬网641、滤网642和内衬网643，滚筒骨架63包括底板632、环形板633以及间隔分布在底板632和环形板633之间的多个抄板631，外衬网641、滤网642和内衬网643由外向内依次设置在多个抄板631外侧，并由抄板631对其进行支撑，环形板633与连接部681的第一端之间通过螺丝固定连接。工作时，操作人员可以穿过环形板633将烟草物料置于过滤组件内部，被滤网642筛除掉的碎末会直接掉入外壳体622的内部空腔中，不会影响后续的进料过滤过程。抄板631对烟草物料起到提升作用，烟草物料在抄板631和离心力的双重作用下爬升到高点后自由掉落，或在风管接口621处被热风吹落，如此反复循环，更有利于烟草物料的松散，保证烟草受热均匀。相较于传统的机械搅拌抄板，这样设置可以有效降低破碎烟草物料的占比。
[0067]
在本发明的一个具体实施例中，外衬网641和内衬网643由两块相同的5-10目的不锈钢孔板卷制而成，两者将滤网642夹在中间，确保滤网642平整，滤网642可以起到良好的过滤作用。滤网642具体地采用50目的不锈钢钢丝网，本领域技术人员也可基于使用需求更换不同目数、不同孔径的钢丝网，如大孔径钢丝网可以直接用于烟叶烘烤，去除碎末。同时，气流可以从外衬网641、滤网642和内衬网643中穿过，对烟草物料起到干燥作用。优选地，在连接部681上还设有把手682，操作人员可以很方便地通过把手682调整密封组件68的安装位置。
[0068]
为保证外壳体622的内部空腔的密封性，在连接部681内还可拆卸连接有密封盖69，密封盖69将过滤组件密封在外壳体622的内部空腔中。密封盖69与连接部681之间的连接方式可以是常规的锁扣、螺丝固定等方式，也可以如本发明的一个优选实施例，采用磁性吸附的连接方式，同时在密封盖69的外周间隔设有若干个弹簧顶珠，在连接部681的内壁上开有若干个与前述弹簧顶珠一一对应的凹槽，实现对密封盖69的限位，确保密封盖69的安装稳定性。这种连接方式既稳固可靠，又便于操作人员使用。
[0069]
此外，本发明的密封盖69采用外周包裹有金属边框的耐热玻璃制成，密封盖69中心安装有手柄，这样既便于操作人员直接观察外壳体622中的物料状态，又易于装卸。
[0070]
工作时，先将过滤组件固定在连接部681的第一端上，然后将连接部681与驱动轮67螺纹连接，此时过滤组件位于外壳体622内。向过滤组件中放入烟草物料，然后安装密封盖69，确认烟草物料处于密封状态。接着，第一驱动源8工作，驱动驱动轮67转动，进而带动过滤组件在外壳体622的内部空腔中高速转动。烟草物料随过滤组件转动，抄板631反复提升、分散烟草物料使其干燥均匀，同时过滤组件筛除物料碎末，提高烘丝成品品质。烟草物料的薄板干燥与气流干燥工艺模拟均在烘丝滚筒6中进行，在第一驱动源8的驱动下，过滤组件的最快转速可达120rmp。在加热组件1的作用下，外壳体622筒壁温度调节范围为80-170℃。
[0071]
如图1、图2和图3所示，两个风管接口621，其中一个风管接口621通过入口三通风阀3分别与风源、预热风管4的第一端相连通，另一个风管接口621则通过出口三通风阀7分别与排潮风阀9、预热风管4的第二端相连通。同时，排潮风阀9与风源通过管路相连通，装置内部形成环路。其中，风源包括独立设置且相互连通的新风风阀2和循环风机11，新风风阀2与外部环境相连通，循环风机11则在第二驱动源12的驱动下根据所需转速转动，输出不同风速的气流。在入口三通风阀3与风源连通的管路上还设有热风加热器10，热风加热器10可对管路中的气流进行加热。预热风管4与蒸汽发生器5相连通。优选地，本发明还包括多个设
置在装置顶部的散热风扇13，其可以对装置进行降温，避免过热导致的零部件损坏或安全风险。
[0072]
为便于控制，本发明还包括控制系统、与控制系统相连接的触控屏1以及设置在管路中的风速传感器、温度传感器、湿度传感器等，入口三通风阀3、出口三通风阀7、第一驱动源8和第二驱动源12均与控制系统相连接。操作人员可以通过触控屏1设置相应参数，传感器将采集到的信息反馈给控制系统，控制系统在触控屏1上进行显示，便于操作人员整理数据及进行控制。
[0073]
本发明采用全闭环实时温度检测和控制，所有加热部件和管道均采用隔热防护措施，保障设备和操作人员安全。在气流温度达到预设温度前，气流不流经烘丝滚筒6，而是先流经预热风管4，在气流温度达到预设温度后，气流方才完全流经烘丝滚筒6，对烟草物料进行干燥。
[0074]
本发明还提供了前述多功能烟草烘丝模拟装置的使用方法，其中，实现气流干燥模式需要的是含氧量在5％以下、温度在160-250℃的过热蒸汽气流，因此包括以下步骤：
[0075]
s1、预热阶段：如图6所示，关闭加热组件61、新风风阀2和排潮风阀9，控制入口三通风阀3和出口三通风阀7，将气流流通路径切换至预热风管4，此时打开热风加热器10和循环风机11，气流在封闭管路中流动，待风速传感器检测到气流风速稳定后，打开蒸汽发生器5和排潮风阀9，蒸汽发生器5产生的饱和蒸汽向预热风管4内喷射，排潮风阀9排出管内氧气，确保管路中的气流含氧量在5％以下，气流温度和速度达到设定条件，然后关闭蒸汽发生器5和排潮风阀9，热风加热器10和循环风机11继续工作，完成预热工作。
[0076]
s2、烘丝阶段：如图7所示，将需要干燥的烟草物料(每批次的放入量为20-100g)放入过滤组件中，第一驱动源8驱动过滤组件按照设定转速转动，控制入口三通风阀3和出口三通风阀7，将气流流通路径切换至烘丝滚筒6，气流经过过滤组件，烟草物料与气流充分接触，在10秒以内完成快速干燥，同时打开排潮风阀9，排出干燥过程中产生的湿气，待达到预设时间后，控制入口三通风阀3和出口三通风阀7，将气流流通路径再次切换至预热风管4，切断烟草物料与气流的接触，气流干燥完成。
[0077]
薄板干燥模式是以外壳体622高温加热干燥为主，气流辅助干燥为辅，因此包括以下步骤：
[0078]
s1、预热阶段：如图8所示，打开加热组件61和新风风阀2，关闭排潮风阀9，控制入口三通风阀3和出口三通风阀7，将气流流通路径切换至预热风管4，此时打开热风加热器10和循环风机11，气流在封闭管路中流动，待气流的风速稳定后，打开排潮风阀9，确保外壳体622的温度、气流温度和速度均达到设定条件，完成预热工作。在此过程中，外壳体622的最高温度可达170℃，气流的最高温度可达140℃。
[0079]
s2、烘丝阶段：将需要干燥的烟草物料(每批次的放入量为20-100g)放入过滤组件中，第一驱动源8驱动过滤组件按照设定转速转动，控制入口三通风阀3和出口三通风阀7，将气流流通路径切换至烘丝滚筒6，气流经过过滤组件，烟草物料在高温外壳体622和气流的作用下在4-7分钟内实现缓慢干燥，干燥过程中产生的湿气由排潮风阀9排出，待达到预设时间后，控制入口三通风阀3和出口三通风阀7，将气流流通路径再次切换至预热风管4，切断烟草物料与气流的接触，薄板干燥完成。
[0080]
表1为一组可用的工艺参数组合：
[0081]
干燥形式薄板干燥气流干燥干燥前烟草物料湿基含水率(％)2020单次干燥烟丝重量(g)7530工艺气温度设定(℃)130200热风风门比例设定(％)9090排潮风门比例设定(％)205蒸汽注入时间设定(s)——8筒壁温度设定(℃)150105筒体转速设定(rpm)2055干燥时间设定(s)26010干燥后烟丝含水率(％)13.013.1
[0082]
表1
[0083]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。