专利名称：烟草热湿处理特性在线分析装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对烟草(类似烟草的生物质)热加工特性分析的试验设备，具体说是涉及对一定量的卷烟原料重量和表面温度数据进行在线采集的烟草热湿处理特性在线分析装置。
背景技术：
当前的食品加工行业中，对于干燥和回潮的研究颇为广泛，尤其在烟草加工领域，更是如此。烟草加工过程需要经过若干干燥和回潮过程，所以研究干燥和回潮过程中烟草加工特性非常必要。烟草或类似烟草的生物质的干燥或回潮动力学和加工过程中品质的变化特性，现阶段此类研究可在热重分析仪和现场加工设备中进行，烟草样品干燥回潮动力学的研究主要是把烟草样品制备成已知规格的样品放入热重分析仪的试样篮中，考察样品在一定的温度、气体组成、气速等条件下样品的重量变化。现有的热重分析仪在做此类分析时样品量相对较少，通常一次试验样品量在10mg～100mg左右，由于烟草堆密度较小，可以试验的样品量更少，对烟草干燥和回潮过程的研究不具有代表性，且多数干燥和回潮气氛条件无法保证，尤其是在中低温、高湿度的条件难以保证，且样品表面温度变化无法在线采集。同时在现场实际工艺设备中试验时，目的是为了考察在一个特定的加工过程中烟草品质的变化情况，即需要对烟草加工前后化学成分和感官质量的评价，试验消耗的样品量大，通常会造成较大浪费。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述技术中的的不足之处，而研究开发一种适用于研究烟草(或是其它类似烟草的生物质或食品物质)加工特性的烟草热湿处理特性在线分析装置。该分析装置能够在一定温度湿度条件下进行干燥及回潮等方面的性质研究，采集重量和表面温度随处理时间的在线数据，用于相关热物理参数、干燥或回潮动力学参数的分析，同时剩余一定量的样品可以做化学分析和感官评价。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现本发明的烟草热湿处理特性在线分析装置包括液压升降机构，依此设置在液压升降机构上的由饱和蒸汽发生器、预热器、混和器组成的气氛预处理装置和由反应器、表面温度传感器和重量传感器组成的测量装置；所述饱和蒸汽发生器、预热器通过连接管路以及设置在管路上的质量流量计分别与压缩气源相连接；为预热器提供定量水源的计量泵通过连接管路与预热器相结合；设置在饱和蒸汽发生器、预热器、混和器和反应器内的热电偶分别与智能温控仪、多路控温仪相连接，表面温度传感器和重量传感器分别通过数据接口接入计算机数据采集系统；表面温度传感器和重量传感器部位的保护气体进气管口通过连接管路以及设置在管路上的质量流量计与压缩气源相连接。
本发明中所采用的表面温度传感器为在线红外测温仪。所述混和器的出口为多孔板式结构。
本发明中的反应器是由加热炉、以及设置在加热炉中心部分的中空反应腔、与设置在中空反应腔恒温区内的热电偶相连接的智能控温仪组成，反应器的底部与气体混和器的出口相结合，顶部为用于承载测试样品的吊篮式天平进出口。
本发明的工作原理如下本发明中所述气氛预处理装置主要功能是能够创造气氛温度范围为0℃～300℃和气氛中的水蒸气分压范围为0％～100％任意混和气氛，用此来处理卷烟原料样品。气氛预处理装置主要包括干空气进气及控制、进水及控制、预热器及温度控制、饱和水蒸汽发生器及温度控制和气体混和器等五部分。干空气气源(来源为高压气瓶或空气压缩机)分为两路，分别通过质量流量计进入预热器和饱和蒸汽发生器(通常是根据需要单路或双路使用)，与蒸馏水(预热后成为蒸汽)或饱和蒸汽(低于100℃)定量配比经混和器进入反应器中；蒸馏水是通过注塞式计量泵精确控制水的流量后进入预热器；预热器的作用是将进入此部分的空气和水增温气化至设定温度(常压下温度高于100℃)，在经过预热器后进入混和器；预热器为一加热炉，通过热电偶与智能控温仪连接，用于控制混合器中气氛温度；饱和蒸汽发生器的作用是为了产生低温高湿环境气氛，由饱和蒸汽发生器产生的饱和蒸汽通过输送管路与一定比例的经过预热器预热后的空气进入混和器内，经混和器将一定比例的空气和水蒸气或饱和蒸汽均匀混和后(形成低温高湿环境气氛)再进入反应器。
所述测量装置包括反应器部分、表面温度传感器和重量传感器以及数据采集系统组成。反应器部分是由加热炉和反应器及智能控温仪组成，加热炉和反应器呈现一体化设计，反应器为不锈钢材料，具有较长的恒温区，智能控温仪的温度控制是通过测试反应器恒温区的温度实现的，反应器的下方与气体混和器的出口相结合，上方为反应器的出口；表面温度传感器采用在线红外测温仪，红外信号通过数据接口传输到计算机中，使用范围为0℃～200℃；在线重量传感器是称量样品的重量变化，经数据接口传输到计算机中，天平精度为0.1mg，最大载重为200g；表面温度传感器和重量传感器部位的保护气体进入量通过设置在管路上的质量流量计来控制；数据采集系统是将表面温度和重量通过接口与计算机连接，从而实现数据的实时传输，系统可以对数据采集，分析和处理。另外反应器和预处理部分的总体升降是通过液压设备完成。
本发明具有如下优点1.可以在线测量烟草样品在一定温度(0～300℃)和湿度(0～100％)下烟草表面温度和重量随时间的变化数据。
2.烟草样品称重范围广0.0001g～100g，可以选择有代表性的样品。
3.处理后样品可作为化学分析和感官评价使用。
图1为本发明结构原理图。
图2为图1中饱和蒸汽发生器、预热器、混和器之间的连接关系图。
图中1是压缩气瓶，2、2-1、2-2是质量流量计，3是计量泵，4是饱和蒸汽发生器，5是预热器，6是混和器，7是反应器，8是表面温度传感器和重量传感器，9是计算机数据采集系统，10是智能温控仪，11是多路控温仪，12是液压升降机构，13是表面温度传感器和重量传感器部位的保护气体出口，14是液位计，15是热电偶，16是预热器的电加热炉，17是混和器的多孔板。
具体实施例方式
本发明以下将结合实施例(附图)作进一步描述如图1、2所示，本发明的装置包括液压升降机构12，依此设置在液压升降机构上的由饱和蒸汽发生器4、预热器5、混和器6组成的气氛预处理装置和由反应器7、表面温度传感器和重量传感器8组成的测量装置；所述饱和蒸汽发生器4、预热器5通过连接管路以及设置在管路上的质量流量计2和2-1分别与压缩气瓶1相连接；为预热器5提供定量水源的计量泵3通过连接管路与预热器5相结合；设置在饱和蒸汽发生器4、预热器5、混和器6和反应器7内的热电偶分别与智能温控仪10、多路控温仪11相连接，表面温度传感器和重量传感器8分别通过数据接口接入计算机数据采集系统9；表面温度传感器和重量传感器8部位的保护气体进气管口通过连接管路以及设置在管路上的质量流量计2-2与压缩气瓶1相连接；混和器6的出口为多孔板式结构。
本发明通过对不同气氛条件的分析需要采取不同的实验过程处理气氛温度在100℃以上可以通过质量流量计2控制一定量的空气进入预热器5，同时用计量泵控制一定量的水进入预热器5，预热至一定温度后(温度的控制是通过热电偶以及与其相连接的智能控温仪10来实现的)，进入混和器6(混和器的温度控制是通过热电偶以及与其相连接的多路控温仪11来实现的)，而后从反应器的底部进入反应器7；处理气氛温度在100℃以下的可分别通过质量流量计2和2-1控制一定量的空气进入预热器5和饱和蒸汽发生器4，通过计算调整混和条件下的温湿度后(饱和蒸汽发生器4的温度控制是通过热电偶以及与其相连接的多路控温仪11来实现的)，进入混和器6进行混合后即为设定的温湿度气氛，而后从反应器的底部进入反应器7。
本发明中反应器部分中的管式炉和反应器为一体化设计，反应器7内的温度是通过对设置在恒温区的热电偶信号检测和传输来控制反应器的温度；表面温度和重量传感器8是在实验过程中将样品表面温度和重量变化的信号通过接口传输至计算机，表面温度测试点设置在炉内距离样品20mm的斜上方；计算机数据采集装置9可实现实时的数据传输。反应器可采用程序升温和快速升温两种模式操作。整个炉体在操作的过程中的升降采用液压升降器实现12；反应器7是由加热炉、以及设置在加热炉中心部分的中空反应腔、与设置在中空反应腔恒温区内的热电偶相连接的智能控温仪组成，反应器的底部与气体混和器的出口相结合，顶部为用于承载测试样品的吊篮式天平进出口。。
本发明的主要工作过程如下首先对卷烟原料做100℃以上温湿度的热处理。气瓶1中装有压缩空气，通过质量流量计2控制空气流量进入预热器5。经过计算得到所用的蒸馏水的量，通过计量泵控制水流量进入预热器5，预热器温度控制应略高于气氛所要求的温度，一定量的空气和水经过预热器5进入混和器6，混和器6中出口温度控制在设定的气氛温度上，出口直接进入反应器7，反应器的温度应控制在设定的范围内，等此过程稳定后，把已知质量的样品放入天平篮子(天平采用吊篮式)中等待进入反应区。天平稳定后，整个反应器通过液压升降器12将反应器部分升至如图1位置处，此时样品处于反应器中部恒温区，反应开始计时，计算机数据采集系统实时记录过程中样品重量和表面温度的数据，经设定时间后，通过液压升降器12将反应器7从如图1位置降下，调整相应参数或关电关气结束本次实验，将计算机中数据保存以便整理分析。
权利要求
1.一种烟草热湿处理特性在线分析装置，其特征在于所述分析装置包括液压升降机构(12)，依此设置在液压升降机构上的由饱和蒸汽发生器(4)、预热器(5)、混和器(6)组成的气氛预处理装置和由反应器(7)、表面温度传感器和重量传感器(8)组成的测量装置；所述饱和蒸汽发生器(4)、预热器(5)通过连接管路以及设置在管路上的质量流量计(2)和(2-1)分别与压缩气源(1)相连接；为预热器(5)提供定量水源的计量泵通过连接管路与预热器(5)相结合；设置在饱和蒸汽发生器(4)、预热器(5)、混和器(6)和反应器(7)内的热电偶分别与智能温控仪(10)、多路控温仪(11)相连接，表面温度传感器和重量传感器(8)分别通过数据接口接入计算机数据采集系统(9)；表面温度传感器和重量传感器(8)部位的保护气体进气管口通过连接管路以及设置在管路上的质量流量计(2-2)与压缩气源(1)相连接。
2.根据权利要求1所述的烟草热湿处理特性在线分析装置，其特征在于表面温度传感器采用在线红外测温仪。
3.根据权利要求1所述的烟草热湿处理特性在线分析装置，其特征在于反应器(7)是由加热炉、以及设置在加热炉中心部分的中空反应腔、与设置在中空反应腔恒温区内的热电偶相连接的智能控温仪组成，反应器的底部与气体混和器的出口相结合，顶部为用于承载测试样品的吊篮式天平进出口。
4.根据权利要求1所述的烟草热湿处理特性在线分析装置，其特征在于所述混和器(6)的出口为多孔板式结构。
全文摘要
一种烟草热湿处理特性在线分析装置，包括液压升降机构(12)，依此设置在液压升降机构上的由饱和蒸汽发生器(4)、预热器(5)、混和器(6)组成的气氛预处理装置和由反应器(7)、表面温度传感器和重量传感器(8)组成的测量装置；所述饱和蒸汽发生器、预热器通过连接管路以及设置在管路上的质量流量计(2)和(2－1)分别与压缩气源(1)相连接；为预热器提供定量水源的计量泵通过连接管路与预热器相结合；设置在饱和蒸汽发生器、预热器、混和器和反应器内的热电偶分别与智能温控仪(10)、多路控温仪(11)相连接，表面温度传感器和重量传感器分别通过数据接口接入计算机数据采集系统(9)；表面温度传感器和重量传感器部位的保护气体进气管口通过连接管路以及设置在管路上的质量流量计(2－2)与压缩气源(1)相连接。
文档编号G01K11/00GK1793831SQ20051010736
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月31日 优先权日2005年12月31日
发明者刘朝贤, 房倚天, 李斌, 王宏生, 夏立森, 罗登山, 王兵 申请人:中国烟草总公司郑州烟草研究院