專利名稱：煙草料等農(nóng)產(chǎn)品膨化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于膨化農(nóng)產(chǎn)品，如煙草或食物等的膨化裝置。本發(fā)明尤其涉及一種以二氧化碳?xì)怏w為膨化劑的連續(xù)型膨化裝置，該裝置包括一種冷卻裝置，這種冷卻裝置能可靠地將從浸透容器送至原料排出系統(tǒng)的原料控制在低溫下，并有效地膨化這些原料。
根據(jù)一些常規(guī)的膨化裝置，是在高壓下將作為膨化劑的二氧化碳浸入原料，如煙草料中，對(duì)煙草料減壓和加熱，使浸入的二氧化碳膨脹，從而使煙草料膨化。
這種膨化裝置分為間歇式和連續(xù)式。在間歇式膨化裝置中，先將預(yù)定量的煙草料存于浸透容器中，然后向浸透容器供入高壓二氧化碳，使二氧化碳浸入煙草料，再排出煙草料，從而使其膨化。在連續(xù)式膨化裝置中，是將煙草料和二氧化碳連續(xù)不斷地送入浸透容器。
盡管間歇式膨化裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但效率低，并浪費(fèi)大量的二氧化碳。而連續(xù)式膨化裝置則效率高，并能回收和重新利用二氧化碳。
為普遍增加煙草料或類似原料的膨化程度，須在低溫和高壓的條件下，使煙草料與二氧化碳相接觸，以便將最大量的二氧化碳浸入煙草料中。必須在保持盡可能的低溫條件下，將浸透著二氧化碳的煙草料從浸透容器中取出，這樣也防止損失浸入的二氧化碳，應(yīng)對(duì)煙草料瞬時(shí)加熱，從而使浸入的二氧化碳有效地膨化。
然而，在上述連續(xù)式膨化裝置中，向浸透容器提供的煙草料的溫度和煙草料的供給量、作用于膨化裝置的外部熱量、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)閥時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱量以及其它類似的熱量均在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。因此，由于這些條件的變化，就增加供入浸透容器的煙草溫度，并減少二氧化碳的浸透量，或當(dāng)從浸透容器中取出的煙草料通過(guò)轉(zhuǎn)閥時(shí)對(duì)其加熱，這將損失部分浸入的二氧化碳，從而降低膨化程度。
為防止這些弊端，為了吸收在原料中或在浸透容器的下端零件中由于二氧化碳產(chǎn)生的潛熱和顯熱所形成的熱量，以便將原料保持在低溫條件下，通常認(rèn)為需要冷卻浸透容器，且如有必要的話，應(yīng)向浸透容器供入部分液態(tài)二氧化碳。然而，若二氧化碳的冷卻量即吸收的熱量太小，則煙草料或浸透容器下端零件便得不到充分冷卻，這樣就不能產(chǎn)生好的效果。相反，若二氧化碳的冷卻量太大，則在降低煙草料的壓力并將其從排出系統(tǒng)排出時(shí)，二氧化碳便固化成干冰。在以這種方式形成干冰時(shí)，煙草料也被固化，這將在加熱/膨化步驟中產(chǎn)生問(wèn)題。另外，也增加了隨原料排到系統(tǒng)之外的二氧化碳的量，進(jìn)而增加二氧化碳的損失。從經(jīng)濟(jì)和質(zhì)量方面來(lái)看，有干冰形成的加工方式是不可取的。因此，必須以氣態(tài)的方式將二氧化碳浸入浸透容器中。為此，必須適當(dāng)控制供入浸透容器的二氧化碳冷卻量(熱交換量)。
然而，煙草料的溫度，輸入量、作用于膨化裝置的外部熱量，轉(zhuǎn)閥的熱量以及類似的熱量均不穩(wěn)定，并在很寬的范圍中變化。因此，在浸透容器中，很難在較好的條件下將二氧化碳?xì)怏w浸入煙草下料中。
另外，一般認(rèn)為可通過(guò)對(duì)供入的二氧化碳的溫度或數(shù)量的控制來(lái)完成對(duì)上述二氧化碳冷卻量(熱交換量)的控制。但是，由于要將浸透容器中的浸透壓力保持在預(yù)定值上，則二氧化碳的量是固定的，因此上述控制不能實(shí)現(xiàn)。然而就溫度來(lái)看，二氧化碳必須經(jīng)過(guò)由溫度和壓力決定的相變，因此可不能以溫度作為控制參數(shù)。這樣就不能以二氧化碳的溫度或數(shù)量控制二氧化碳的冷卻量。
本發(fā)明的目的在于提供一種膨化裝置，該裝置能夠在更好的條件下，于浸透容器中將氣態(tài)二氧化碳浸入一種原料，如煙草料中。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一個(gè)熱交換器，該交換器設(shè)在膨化劑供給系統(tǒng)管道中，以便在保持預(yù)定浸透壓力的同時(shí)，提供作為膨化劑的氣態(tài)二氧化碳;將冷卻劑從冷卻機(jī)構(gòu)供入熱交換器，并根據(jù)本發(fā)明裝置不同的加工量，如原料排出系統(tǒng)的溫度(在這種溫度下，不存在液體二氧化碳)，通過(guò)控制裝置來(lái)控制向浸透容器供入的二氧化碳的熱交換量，從而在較好的條件下完成二氧化碳?xì)怏w的浸透。
在本發(fā)明裝置中，由于以加工量，如以輸送原料的排出系統(tǒng)的溫度來(lái)控制向浸透容器輸入二氧化碳的狀況，因而即使用于膨化裝置的外部熱量，轉(zhuǎn)閥產(chǎn)生的熱量以及類似熱量都發(fā)生變化，本膨化裝置也能快速適應(yīng)這些變化。
將煙草料從浸透容器排出時(shí)的溫度或與煙草料一起排出的二氧化碳?xì)怏w的溫度作為加工量。排出的煙草料和二氧化碳?xì)怏w可散發(fā)出光或輻射，可通過(guò)光的反射或輻射或傳導(dǎo)譜來(lái)測(cè)定其溫度。向浸透容器供給的二氧化碳熱交換量自動(dòng)地以加工量為基礎(chǔ)，從而使浸透容器中的二氧化碳和煙草料的溫度及其它因素處于最佳值。當(dāng)然也可以不是自動(dòng)完成的，即根據(jù)浸透容器排出煙草料的氣溫或與之同時(shí)排出的二氧化碳的氣溫，操作者手動(dòng)調(diào)整向浸透容器供給二氧化碳的熱交換量。
以下描述將闡明本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)以下的描述，部分優(yōu)點(diǎn)及目的是明顯的，并可由本發(fā)明的實(shí)踐所教導(dǎo)。通過(guò)在權(quán)利要求書(shū)中強(qiáng)調(diào)指出的裝置及其組合，可在了解和獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。
與說(shuō)明書(shū)結(jié)合并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)一部分的相應(yīng)的附圖，表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并與上述綜述和如下對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)描述一起用以解釋本發(fā)明的原理。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的膨化裝置的總體布置示意圖;
圖2是圖1中轉(zhuǎn)閥和漏斗部分的剖視圖;
圖3是二氧化碳回收/分離裝置的示意圖;
圖4是二氧化碳回收/分離裝置的示意圖;
圖5是加工量檢測(cè)裝置的示意圖;
圖6是另一種變形的加工量檢測(cè)裝置示意圖;
圖7仍是另一種變形的加工量檢測(cè)裝置示意圖;
圖8表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例膨化裝置總體布置示意圖。
下面將參照相應(yīng)附圖來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。圖1至5展示的是本發(fā)明第一實(shí)施例圖，其中表示以二氧化碳作為膨化劑的連續(xù)型煙草料膨化裝置。如圖1，圖中數(shù)字11表示的是浸透容器，為保持預(yù)定的壓力，向該容器中供入膨化劑，如供入二氧化碳以保持約30個(gè)大氣壓的浸透壓力。從原料供給系統(tǒng)12向浸透容器11不斷地供入煙草料，連續(xù)不斷的煙草料的組織與二氧化碳一起被注入浸透容器11。
注入二氧化碳的煙草料不斷地通過(guò)原料排放系統(tǒng)13被輸送到加熱裝置(未標(biāo)明)，并在加熱裝置中與高溫空氣或高溫水蒸汽或兩者的混合氣接觸，然后注入煙草料的二氧化碳被膨脹，從而膨化了不斷輸入的煙草料的組織。
上述的原料供給系統(tǒng)12如下設(shè)置通過(guò)空氣鎖止閥14向第一漏斗15供入煙草料，如圖2所示，在空氣鎖閥14中，在殼14a中設(shè)有一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子14b，轉(zhuǎn)子14b的外表面上設(shè)有許多葉片。通過(guò)殼14的入口供入的煙草料儲(chǔ)存在相鄰葉片之間，并隨著轉(zhuǎn)子14b的轉(zhuǎn)動(dòng)，將其送至殼14的出口，這些葉片末端面和殼14的內(nèi)表面相互密封地滑動(dòng)接觸。因此，為維持其間的壓力差，需對(duì)空氣鎖閥止14的入口側(cè)和出口側(cè)予以密封，以保證當(dāng)增加或減少壓力時(shí)，能連續(xù)輸送煙草料。向第一漏斗15供入約一個(gè)大氣壓力的低壓二氧化碳，以此來(lái)代替煙草料中含的空氣。
其后，當(dāng)壓力增加到中間值為15個(gè)大氣壓時(shí)，通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)閥16將煙草料從第一漏斗15送入第二漏斗17。第二漏斗17中的壓力保持在約為15個(gè)大氣壓的中間壓力。
旋轉(zhuǎn)閥16和第一漏斗15的設(shè)置如圖2所示。參見(jiàn)圖2，圖中數(shù)字1表示旋轉(zhuǎn)閥16的外殼，外殼1中設(shè)有供料口2和排料口3，旋轉(zhuǎn)部件4可轉(zhuǎn)動(dòng)地密封于外殼1中。在旋轉(zhuǎn)部件的外表面上有許多槽5，在殼1上有許多增壓口6和減壓口7。增壓口6之中的末級(jí)高壓口與二氧化碳輸入管9相聯(lián)接，并從第二漏斗17供入約為15個(gè)大氣壓的二氧化碳。減壓口7之中的末級(jí)低壓口與二氧化碳回收管44相聯(lián)，以便回收已減壓的二氧化碳。其余的壓力增減口6和7通過(guò)相應(yīng)的連接管道8相互連通。
供料口2內(nèi)側(cè)配有例如一個(gè)大氣壓，則排料口3內(nèi)側(cè)配有約為15個(gè)大氣壓力的二氧化碳?xì)怏w。充入供料口2的煙草料，通過(guò)一個(gè)給料斗或類似的裝置儲(chǔ)存在旋轉(zhuǎn)部件4的相應(yīng)的槽5中，并隨旋轉(zhuǎn)部件4的旋轉(zhuǎn)，依次送至排料口3。
由于排料口3內(nèi)側(cè)處在中間壓力的二氧化碳下，所以，對(duì)著排料口3的已排出煙草料的空槽5的內(nèi)部也處于中間壓力的二氧化碳?xì)怏w下。當(dāng)槽5依次與減壓口7相對(duì)時(shí)，各槽5中的高壓二氧化碳依次由相對(duì)的減壓口7排出并減壓，如每個(gè)口約減5個(gè)大氣壓。由于減壓口7與增壓口6通過(guò)相應(yīng)的管子8連接，由相應(yīng)的減壓側(cè)口7排出的二氧化碳又被送至相應(yīng)的增壓口6中，所以當(dāng)每個(gè)存有煙草料的槽5依次與各增壓口6相對(duì)時(shí)，則槽5中的二氧化碳增壓，如每個(gè)口增加5個(gè)大氣壓。當(dāng)每個(gè)槽5對(duì)著末級(jí)增壓口6時(shí)，則該槽5中的二氧化碳被增壓到與排料口3內(nèi)側(cè)同樣的壓力，而后這個(gè)槽5對(duì)著排料口3，以便通過(guò)排料口3排出該槽中的煙草料。
當(dāng)空槽5對(duì)著末級(jí)減壓側(cè)口7時(shí)，留在槽5中的低壓二氧化碳自減壓側(cè)口7通過(guò)二氧化碳回收管44回收，并使槽5里面恢復(fù)成大氣壓力。
在排出管3中裝有一個(gè)噴嘴壁3b，并設(shè)置噴射口3a，該口與噴嘴壁3b和排料口3內(nèi)表面的間隙連通。經(jīng)由噴嘴壁3b與排料口3所形成的間隙，將由噴射口3a供入的高壓二氧化碳射到已排出煙草料的空槽5中，由此用射流清除遺留在槽5中的煙草料。
上述說(shuō)明了一個(gè)旋轉(zhuǎn)閥，該閥在壓力增加時(shí)，用以連續(xù)供入煙草料。然而，用以在壓力減少時(shí)排出煙草料的減壓旋轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)與上述旋轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)一樣。并以相反的方式完成壓力增加和減少的操作。
第一漏斗15是由一個(gè)密封容器構(gòu)成的，并通過(guò)空氣鎖閥止14從密封容器的上部將煙草料送入其中。二氧化碳回收管44與旋轉(zhuǎn)閥16的末級(jí)減壓口相聯(lián)接，管子44還通過(guò)旋流器45與第一漏斗15相聯(lián)接。因此，當(dāng)二氧化碳從末級(jí)減壓口7排出時(shí)，即可用旋流器45除去其中所含有的少量煙草料，然后由管子46將其回收。
通過(guò)管子44供入的部分二氧化碳與分離出的煙草料一起被送至第一漏斗15中。因此，第一漏斗15的里面被保持在二氧化碳?xì)夥罩?，而通過(guò)空氣鎖閥14供給的煙草料中所含有的空氣被二氧化碳取代，且少量的空氣流到浸透容器11的一側(cè)，注意通過(guò)管子51回收供入第一漏斗15并摻雜著空氣的二氧化碳。
通過(guò)第二漏斗17和第二旋轉(zhuǎn)閥18，煙草料的壓力增加到約30個(gè)大氣壓的高壓，并將煙草料供入浸透容器11。如上所述，向浸透容器11中供入二氧化碳，以便將其內(nèi)部的壓力維持在30個(gè)大氣壓左右。浸透容器11是圓筒形狀。在浸透容器11中安裝有螺旋傳送機(jī)(未標(biāo)明)，用以將煙草料送至其出口。
排料系統(tǒng)13的結(jié)構(gòu)如下從浸透容器11的出口24排出的煙草料，通過(guò)第三旋轉(zhuǎn)閥19被減壓到約為15個(gè)大氣壓的中間壓力，并把煙草料供入第三漏斗20。第三漏斗20內(nèi)保持約為15個(gè)大氣壓的中間壓力。
然后，煙草料通過(guò)第三漏斗20和第四旋轉(zhuǎn)閥21減壓至低壓，并供入第四漏斗22。第四漏斗22內(nèi)部保持在低壓狀態(tài)即一個(gè)大氣壓力。將煙草料從第四漏斗22通過(guò)空氣鎖閥24送入加熱裝置(上面談到的)，以便對(duì)其加熱和膨脹。
加熱裝置有一個(gè)膨脹管柱110，并具有預(yù)定溫度的空氣和過(guò)熱水蒸汽的混合氣流過(guò)膨脹管柱110，當(dāng)送入膨脹塔110中的煙草料在混合氣流漂流并與空氣混合氣一起輸送，煙草料被高溫混合氣加熱并膨脹，膨脹后的煙草料被從混合氣體中分離出來(lái)并回收，分離是通過(guò)公知的切向分離器或類似的分離器進(jìn)行的。
在第四漏斗22和膨脹管柱110之間裝有一個(gè)中間容器111，中間容器111被堅(jiān)固地、水平地設(shè)置。其一端通過(guò)空氣鎖止閥23與第四漏斗22相聯(lián)接，中間容器111的另一端通過(guò)空氣鎖閥112與膨脹管柱110相聯(lián)接，在橫臥的中間容器111的水平方向中配備了一臺(tái)運(yùn)輸機(jī)113。
從第四漏斗22排出的煙草料通過(guò)空氣鎖閥23落入中間容器111的一端，經(jīng)運(yùn)輸機(jī)113水平輸送后，再?gòu)闹虚g容器111的另一端經(jīng)空氣鎖閥112落入膨脹管柱110。由于在中間容器111一端的空氣鎖閥23和在其另一端的空氣鎖閥112在水平方向上是關(guān)閉的，所以由膨脹管柱110來(lái)的高溫混合氣不會(huì)直接上升到第四漏斗22的底部，這就避免了混合氣流入第四漏斗22。
下面將描述這種膨化裝置的膨化劑即二氧化碳的回收和供給系統(tǒng)。參照?qǐng)D1，圖中數(shù)字30表示一個(gè)低壓罐，回收的低壓二氧化碳最終收入該罐中。圖中數(shù)字31表示一個(gè)二氧化碳供給源，如一個(gè)盛有液態(tài)二氧化碳的罐，通過(guò)蒸發(fā)器32來(lái)汽化罐31中的二氧化碳，再將其供入低壓罐30。
低壓罐30中的二氧化碳由低壓升壓器33升壓到約5至15個(gè)大氣壓的中間壓力后，送入中間壓力罐34。中間壓力罐34中的二氧化碳由高壓升壓器36升壓到稍高于浸透的壓力后，用干燥器37除去其中的水分，再經(jīng)供給管道35將其輸入浸透容器11。
從第二漏斗17和第三漏斗20回收的中間壓力的二氧化碳又通過(guò)管子41、42和一個(gè)袋狀過(guò)濾器43回收到中間壓力罐34。從第一旋轉(zhuǎn)閥16排出的低壓二氧化碳通過(guò)管子44送入分離器45，在混入這種二氧化碳的煙草粉末被分離出以后，通過(guò)管子46和袋狀過(guò)濾器47將二氧化碳回收到低壓罐中。從第四旋轉(zhuǎn)閥21排出的低壓二氧化碳被送入分離器49，在此將煙草料粉末從中分離出來(lái)，再經(jīng)袋狀過(guò)濾器47把二氧化碳回收到低壓罐30中。
由于從處于初始位置的第一漏斗15和處于終端位置的第四漏斗22中回收的低壓二氧化碳中混有空氣，因而經(jīng)管51、52和袋狀過(guò)濾器53和54將這種二氧化碳送入分離/回收罐55中。再將收入分離/回收罐55中的二氧化碳送入分離裝置56。將混入的空氣分離后，即可通過(guò)分發(fā)離嗶嘰罐57將這種二氧化碳回收到低壓罐30中。
圖3和圖4表示這種收/分離裝置56，回收/分離裝置56是一種吸附型二氧化碳分離裝置，尤其如圖3和圖4所示，在回收/分離裝置56中設(shè)置許多吸附塔，如設(shè)置了兩個(gè)吸附塔94a和94b。在吸附塔94a和94b中裝有諸如活性碳或沸石等的吸附劑。這些吸附劑的每一種都可以從含有空氣和二氧化碳的氣體混合物中選擇性地吸收二氧化碳，并且壓力越高，吸附數(shù)量越大;壓力越低吸附數(shù)量越小。
回收/分離裝置56還設(shè)有一個(gè)壓力泵95和一個(gè)真空泵96。壓力泵通過(guò)閥98a和閥98b分別與吸附塔塔94a和94b的一端相聯(lián)接、真空泵通過(guò)閥99a和閥99b分別與吸附塔94a和94b的一端相連。吸附塔94a或94b的另一端通過(guò)相應(yīng)的閥97a或閥97b為排出管101相連。
在回收/分離裝置56中，打開(kāi)一個(gè)吸附塔94a上的閥98a和97a，從密封容器15和22供給的含有二氧化碳和空氣的混合氣，通過(guò)壓力泵95輸送到吸附塔94a，這樣通過(guò)吸附塔94a吸收二氧化碳。剩余氣體(例如從二氧化碳中分離出的空氣)通過(guò)排出管101排出。這時(shí)，另一吸附塔96b的閥98b和97b與塔94a的閥99a是關(guān)閉的，而閥99b是開(kāi)著的，用真空泵96將另一吸附塔94b的內(nèi)部抽成低壓狀態(tài)。這樣，在另一吸附塔94b的吸附劑中所吸附的二氧化碳被釋放、回收并返回到前述膨化裝置的系統(tǒng)中。
如圖4所示，吸附塔94a的閥98a和97a被關(guān)閉，而另一吸附塔94b的閥98b和97b被打開(kāi)，用與上述相反的方式，使吸附塔94a的內(nèi)部處于低壓狀態(tài)，從而當(dāng)在另一吸附塔94b內(nèi)吸附二氧化碳的時(shí)候，吸附塔94a的吸附劑中所吸附的二氧化碳被釋放并回收。重復(fù)這個(gè)操作，使吸附塔94a和94b交替地進(jìn)行吸附，同時(shí)分離和回收二氧化碳。用較短的周期，例如90到180秒。
用具有上述結(jié)構(gòu)的回收/分離裝置56，重復(fù)這個(gè)循環(huán)可以回收含有空氣的二氧化碳，有效地除去空氣，并僅將二氧化碳分離、回收和返回到膨化裝置的系統(tǒng)中。因此，二氧化碳不會(huì)被排出和浪費(fèi)到外面去，并能精確地控制系統(tǒng)內(nèi)的二氧化碳濃度。
由于回收/分離裝置56是通過(guò)吸附來(lái)分離二氧化碳，所以可用來(lái)分離低濃度二氧化碳。另外，回收/分離裝置56有很好的靈敏性，并能穩(wěn)定地控制膨化裝置的二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的二氧化碳的濃度。
下面將描述用于控制向浸透容器11供給二氧化碳的熱交換量的裝置。沿供給管35設(shè)置熱交換器61，以便向浸透容器11供入帶壓的二氧化碳，其壓力通過(guò)高壓升壓器36升壓后比浸透壓力稍高。一臺(tái)冷卻機(jī)62是由一個(gè)冷卻器和一個(gè)熱交換器(未標(biāo)出)組成，該冷卻機(jī)62用于供應(yīng)一種低溫鹽水。這種鹽水通過(guò)鹽水管63和64在熱交換器中循環(huán)，達(dá)到冷卻供給系統(tǒng)使用的二氧化碳的目的。
為了控制二氧化碳的熱交換量，安裝了一個(gè)控制裝置72，這個(gè)控制裝置72檢測(cè)膨化裝置的加工量。例如，用溫度檢測(cè)儀73檢測(cè)第三漏斗20中的溫度，并根據(jù)溫度檢測(cè)儀73的溫度信號(hào)，決定向浸透容器11供入二氧化碳的熱交換量。將一個(gè)程序存在控制裝置72中，該程序以在預(yù)先的試驗(yàn)中對(duì)膨化裝置的特性進(jìn)行分析而得出的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)?？刂蒲b置72依據(jù)這個(gè)程序決定二氧化碳的熱交換量，控制裝置72向連在鹽水管63的管路中的控制閥74發(fā)出控制信號(hào)，從而控制向浸透容器11供入二氧化碳的熱交換量。
例如，當(dāng)浸透壓力約為30個(gè)大氣壓時(shí)，第三漏斗20內(nèi)部保持約為15個(gè)大氣壓，控制向浸透容器11供入的二氧化碳的熱交換量(冷卻量)，使漏斗20中溫度處于高于飽和溫度(約為-28℃)的值上，在-10℃至-25℃更好，最好是在-18℃至-23℃。
在上述的控制狀態(tài)中，在一個(gè)大氣壓力下，從浸透過(guò)程排出的原料的二氧化碳的浸透量是1-3% DB(干基)。這時(shí)，原料的溫度在-20℃至-40℃，沒(méi)有干冰形成，二氧化碳的損失最少，而且在下列膨脹過(guò)程中，原料的懸浮對(duì)獲得充分膨化效果是有益的。
為了減少和穩(wěn)定作用于膨化裝置外部的熱量，浸透容器11裝有隔熱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由環(huán)繞在浸透容器11外表面83上的真空隔熱器81構(gòu)成，真空隔熱器81有外壁82，外壁82構(gòu)成一個(gè)密封結(jié)構(gòu)，并且壁82之間的間隙被抽成真空狀態(tài)。
下面將描述上述膨化裝置的功能，在熱交換器61中，用比二氧化碳的飽和溫度低的鹽水來(lái)冷卻向浸透容器11供應(yīng)的二氧化碳，冷卻后的二氧化碳與浸透容器11中運(yùn)動(dòng)的煙草料接觸，并冷卻煙草料，從而形成有效的二氧化碳灌輸。
向浸透容器11供入的煙草料的溫度和供入量、作用于浸透容器11的外部熱量、旋轉(zhuǎn)閥產(chǎn)生的熱量和其他類似熱量在相當(dāng)大的范圍上變化。在這種情況下，上述相應(yīng)的熱交換量將由于這些因素的變化而變化。然而，當(dāng)這樣一種熱量變化時(shí)，膨化裝置的加工量，即第三漏斗20中的溫度也改變。通過(guò)溫度檢測(cè)儀73檢測(cè)溫度的變化，隨著這種溫度變化，控制裝置72根據(jù)設(shè)定的程序控制控制閥74，從而控制了向浸透容器11供給氧化碳熱交換量。因此，二氧化碳的冷卻量總是被控制在一個(gè)與熱量變化相適應(yīng)的值上。從而，為氣態(tài)二氧化碳建立了更好的浸透條件。
圖6所示的是檢測(cè)加工量的另一變型。在這個(gè)變型中，在第三漏斗20的壁上安裝了一個(gè)透光窗120，在漏斗20內(nèi)，由煙草料所放射的光通過(guò)窗120由光電探測(cè)器121來(lái)探測(cè)，光電探測(cè)器121根據(jù)煙草料所放射的光的光譜分布來(lái)檢測(cè)煙草料的溫度，表示煙草料的溫度的信號(hào)被傳給控制裝置72。
圖7所示的是檢測(cè)和控制加工量的另一變型。在這個(gè)變型中，在漏斗20上安裝了一個(gè)直觀的溫度計(jì)126，操作者根據(jù)溫度計(jì)126的數(shù)值手工操作操縱盤127來(lái)控制向浸透容器11供入的二氧化碳熱交換量。
圖8所示的是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的膨化裝置。在第二實(shí)施例中，用隔熱材料84包覆浸透容器11。在這種情況下，盡管隔熱效果比真空容器稍差，但制造成本低。當(dāng)使用這種浸透容器11時(shí)，如果有膨化裝置運(yùn)行前，循環(huán)二氧化碳，便將浸透容器11穩(wěn)定在預(yù)定溫度上，并且運(yùn)行中不會(huì)發(fā)生問(wèn)題。除此以外，第二實(shí)施例與前述第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)相同。在圖8中，相應(yīng)的部分都用同樣的序號(hào)表示，但省略了詳細(xì)描述。
對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，很容易想到附加優(yōu)點(diǎn)和改變型。然而，在更多方面，本發(fā)明不局限于具體的細(xì)節(jié)以及在此所展示并描述的有代表性的裝置。鑒于此，在沒(méi)有違背由附加權(quán)利要求和它們的等同物所確定的本發(fā)明基本概念的精神和范圍的情況下，可以作各種改變型。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)膨化一種原料如煙草料的膨化裝置包括一個(gè)浸透容器，通過(guò)膨化劑供入裝置向所述的浸透容器供入作為膨化劑的二氧化碳，以保持預(yù)定的浸透壓力，在增加原料壓力的同時(shí)，將其通過(guò)原料供入裝置連續(xù)送入浸透容器；在減少原料壓力的同時(shí)，將其通過(guò)原料排出裝置從浸透容器中不斷地排出，其特征在于所述膨化劑供入裝置包括一臺(tái)熱交換器，用于通過(guò)向浸透容器供入的二氧化碳與冷卻劑之間進(jìn)行熱交換來(lái)冷卻二氧化碳；冷卻裝置，用于冷卻所述的熱交換器的冷卻劑；控制裝置，用于控制向所述的浸透容器供入二氧化碳的熱交換量。
2.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于控制裝置檢測(cè)二氧化碳?xì)怏w的溫度或原料排出裝置內(nèi)原料的溫度，并根據(jù)檢測(cè)溫度來(lái)控制向所述的浸透容器供入的二氧化碳的熱交換量，從而控制熱交換量。
3.如權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括用于從回收的二氧化碳中分離空氣和混合氣的二氧化碳回收/分離裝置，其中的二氧化碳是從原料供入裝置和排出裝置中回收來(lái)的。
4.如權(quán)利要求1設(shè)備，還包括用于分別回收低壓二氧化碳和來(lái)自于所述的原料供入裝置及所述的原料排出裝置的中壓二氧化碳，并增加低壓二氧化碳的壓力和使中壓二氧化碳增為高壓的二氧化碳的回收/系統(tǒng)。
全文摘要
膨化裝置不斷地膨化一種原料如煙草料，并通過(guò)膨化劑供給裝置向浸透容器11供入作為膨化劑的二氧化碳?xì)怏w，以保持預(yù)定的浸透壓力，當(dāng)增加原料的壓力時(shí)，由原料供給裝置向浸透容器不斷地供入原料；當(dāng)減少原料的壓力時(shí)，由原料排出裝置從浸透容器連續(xù)地排出料，膨化劑供給裝置有一熱交換器在向浸透容器供入的二氧化碳和冷卻劑之間進(jìn)行熱交換，從而冷卻了二氧化碳。根據(jù)溫度或從浸透容器中排出的煙草料的溫度來(lái)控制供入浸透容器的二氧化碳的狀態(tài)，從而有效地充入二氧化碳，并且在原料排出裝置或類似裝置中不形成干冰。
文檔編號(hào)B05B7/00GK1069638SQ92104880
公開(kāi)日1993年3月10日 申請(qǐng)日期1992年5月19日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月20日
發(fā)明者吉本一男, 小川高志, 植松宏海, 竹內(nèi)學(xué), 內(nèi)山研輔 申請(qǐng)人:日本煙草產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社