專利名稱：煙草熱濕處理特性在線分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及對煙草(類似煙草的生物質(zhì))熱加工特性分析的試驗(yàn)設(shè)備，具體說是涉及對一定量的卷煙原料重量和表面溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行在線采集的煙草熱濕處理特性在線分析裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前的食品加工行業(yè)中，對于干燥和回潮的研究頗為廣泛，尤其在煙草加工領(lǐng)域，更是如此。煙草加工過程需要經(jīng)過若干干燥和回潮過程，所以研究干燥和回潮過程中煙草加工特性非常必要。煙草或類似煙草的生物質(zhì)的干燥或回潮動力學(xué)和加工過程中品質(zhì)的變化特性，現(xiàn)階段此類研究可在熱重分析儀和現(xiàn)場加工設(shè)備中進(jìn)行，煙草樣品干燥回潮動力學(xué)的研究主要是把煙草樣品制備成已知規(guī)格的樣品放入熱重分析儀的試樣籃中，考察樣品在一定的溫度、氣體組成、氣速等條件下樣品的重量變化?，F(xiàn)有的熱重分析儀在做此類分析時(shí)樣品量相對較少，通常一次試驗(yàn)樣品量在10mg～100mg左右，由于煙草堆密度較小，可以試驗(yàn)的樣品量更少，對煙草干燥和回潮過程的研究不具有代表性，且多數(shù)干燥和回潮氣氛條件無法保證，尤其是在中低溫、高濕度的條件難以保證，且樣品表面溫度變化無法在線采集。同時(shí)在現(xiàn)場實(shí)際工藝設(shè)備中試驗(yàn)時(shí)，目的是為了考察在一個特定的加工過程中煙草品質(zhì)的變化情況，即需要對煙草加工前后化學(xué)成分和感官質(zhì)量的評價(jià)，試驗(yàn)消耗的樣品量大，通常會造成較大浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的正是為了克服上述技術(shù)中的的不足之處，而研究開發(fā)一種適用于研究煙草(或是其它類似煙草的生物質(zhì)或食品物質(zhì))加工特性的煙草熱濕處理特性在線分析裝置。該分析裝置能夠在一定溫度濕度條件下進(jìn)行干燥及回潮等方面的性質(zhì)研究，采集重量和表面溫度隨處理時(shí)間的在線數(shù)據(jù)，用于相關(guān)熱物理參數(shù)、干燥或回潮動力學(xué)參數(shù)的分析，同時(shí)剩余一定量的樣品可以做化學(xué)分析和感官評價(jià)。
本實(shí)用新型的目的可通過下述技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的煙草熱濕處理特性在線分析裝置包括液壓升降機(jī)構(gòu)，依此設(shè)置在液壓升降機(jī)構(gòu)上的由飽和蒸汽發(fā)生器、預(yù)熱器、混和器組成的氣氛預(yù)處理裝置和由反應(yīng)器、表面溫度傳感器和重量傳感器組成的測量裝置；所述飽和蒸汽發(fā)生器、預(yù)熱器通過連接管路以及設(shè)置在管路上的質(zhì)量流量計(jì)分別與壓縮氣源相連接；為預(yù)熱器提供定量水源的計(jì)量泵通過連接管路與預(yù)熱器相結(jié)合；設(shè)置在飽和蒸汽發(fā)生器、預(yù)熱器、混和器和反應(yīng)器內(nèi)的熱電偶分別與智能溫控儀、多路控溫儀相連接，表面溫度傳感器和重量傳感器分別通過數(shù)據(jù)接口接入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；表面溫度傳感器和重量傳感器部位的保護(hù)氣體進(jìn)氣管口通過連接管路以及設(shè)置在管路上的質(zhì)量流量計(jì)與壓縮氣源相連接。
本實(shí)用新型中所采用的表面溫度傳感器為在線紅外測溫儀。所述混和器的出口為多孔板式結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型中的反應(yīng)器是由加熱爐、以及設(shè)置在加熱爐中心部分的中空反應(yīng)腔、與設(shè)置在中空反應(yīng)腔恒溫區(qū)內(nèi)的熱電偶相連接的智能控溫儀組成，反應(yīng)器的底部與氣體混和器的出口相結(jié)合，頂部為用于承載測試樣品的吊籃式天平進(jìn)出口。
本實(shí)用新型的工作原理如下本實(shí)用新型中所述氣氛預(yù)處理裝置主要功能是能夠創(chuàng)造氣氛溫度范圍為0℃～300℃和氣氛中的水蒸氣分壓范圍為0％～100％任意混和氣氛，用此來處理卷煙原料樣品。氣氛預(yù)處理裝置主要包括干空氣進(jìn)氣及控制、進(jìn)水及控制、預(yù)熱器及溫度控制、飽和水蒸汽發(fā)生器及溫度控制和氣體混和器等五部分。干空氣氣源(來源為高壓氣瓶或空氣壓縮機(jī))分為兩路，分別通過質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)入預(yù)熱器和飽和蒸汽發(fā)生器(通常是根據(jù)需要單路或雙路使用)，與蒸餾水(預(yù)熱后成為蒸汽)或飽和蒸汽(低于100℃)定量配比經(jīng)混和器進(jìn)入反應(yīng)器中；蒸餾水是通過注塞式計(jì)量泵精確控制水的流量后進(jìn)入預(yù)熱器；預(yù)熱器的作用是將進(jìn)入此部分的空氣和水增溫氣化至設(shè)定溫度(常壓下溫度高于100℃)，在經(jīng)過預(yù)熱器后進(jìn)入混和器；預(yù)熱器為一加熱爐，通過熱電偶與智能控溫儀連接，用于控制混合器中氣氛溫度；飽和蒸汽發(fā)生器的作用是為了產(chǎn)生低溫高濕環(huán)境氣氛，由飽和蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的飽和蒸汽通過輸送管路與一定比例的經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱后的空氣進(jìn)入混和器內(nèi)，經(jīng)混和器將一定比例的空氣和水蒸氣或飽和蒸汽均勻混和后(形成低溫高濕環(huán)境氣氛)再進(jìn)入反應(yīng)器。
所述測量裝置包括反應(yīng)器部分、表面溫度傳感器和重量傳感器以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。反應(yīng)器部分是由加熱爐和反應(yīng)器及智能控溫儀組成，加熱爐和反應(yīng)器呈現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)，反應(yīng)器為不銹鋼材料，具有較長的恒溫區(qū)，智能控溫儀的溫度控制是通過測試反應(yīng)器恒溫區(qū)的溫度實(shí)現(xiàn)的，反應(yīng)器的下方與氣體混和器的出口相結(jié)合，上方為反應(yīng)器的出口；表面溫度傳感器采用在線紅外測溫儀，紅外信號通過數(shù)據(jù)接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，使用范圍為0℃～200℃；在線重量傳感器是稱量樣品的重量變化，經(jīng)數(shù)據(jù)接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，天平精度為0.1mg，最大載重為200g；表面溫度傳感器和重量傳感器部位的保護(hù)氣體進(jìn)入量通過設(shè)置在管路上的質(zhì)量流量計(jì)來控制；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是將表面溫度和重量通過接口與計(jì)算機(jī)連接，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，系統(tǒng)可以對數(shù)據(jù)采集，分析和處理。另外反應(yīng)器和預(yù)處理部分的總體升降是通過液壓設(shè)備完成。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.可以在線測量煙草樣品在一定溫度(0～300℃)和濕度(0～100％)下煙草表面溫度和重量隨時(shí)間的變化數(shù)據(jù)。
2.煙草樣品稱重范圍廣0.0001g～100g，可以選擇有代表性的樣品。
3.處理后樣品可作為化學(xué)分析和感官評價(jià)使用。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2為圖1中飽和蒸汽發(fā)生器、預(yù)熱器、混和器之間的連接關(guān)系圖。
圖中1是壓縮氣瓶，2、2-1、2-2是質(zhì)量流量計(jì)，3是計(jì)量泵，4是飽和蒸汽發(fā)生器，5是預(yù)熱器，6是混和器，7是反應(yīng)器，8是表面溫度傳感器和重量傳感器，9是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，10是智能溫控儀，11是多路控溫儀，12是液壓升降機(jī)構(gòu)，13是表面溫度傳感器和重量傳感器部位的保護(hù)氣體出口，14是液位計(jì)，15是熱電偶，16是預(yù)熱器的電加熱爐，17是混和器的多孔板。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型以下將結(jié)合實(shí)施例(附圖)作進(jìn)一步描述如圖1、2所示，本實(shí)用新型的裝置包括液壓升降機(jī)構(gòu)12，依此設(shè)置在液壓升降機(jī)構(gòu)上的由飽和蒸汽發(fā)生器4、預(yù)熱器5、混和器6組成的氣氛預(yù)處理裝置和由反應(yīng)器7、表面溫度傳感器和重量傳感器8組成的測量裝置；所述飽和蒸汽發(fā)生器4、預(yù)熱器5通過連接管路以及設(shè)置在管路上的質(zhì)量流量計(jì)2和2-1分別與壓縮氣瓶1相連接；為預(yù)熱器5提供定量水源的計(jì)量泵3通過連接管路與預(yù)熱器5相結(jié)合；設(shè)置在飽和蒸汽發(fā)生器4、預(yù)熱器5、混和器6和反應(yīng)器7內(nèi)的熱電偶分別與智能溫控儀10、多路控溫儀11相連接，表面溫度傳感器和重量傳感器8分別通過數(shù)據(jù)接口接入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9；表面溫度傳感器和重量傳感器8部位的保護(hù)氣體進(jìn)氣管口通過連接管路以及設(shè)置在管路上的質(zhì)量流量計(jì)2-2與壓縮氣瓶1相連接；混和器6的出口為多孔板式結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型通過對不同氣氛條件的分析需要采取不同的實(shí)驗(yàn)過程處理氣氛溫度在100℃以上可以通過質(zhì)量流量計(jì)2控制一定量的空氣進(jìn)入預(yù)熱器5，同時(shí)用計(jì)量泵控制一定量的水進(jìn)入預(yù)熱器5，預(yù)熱至一定溫度后(溫度的控制是通過熱電偶以及與其相連接的智能控溫儀10來實(shí)現(xiàn)的)，進(jìn)入混和器6(混和器的溫度控制是通過熱電偶以及與其相連接的多路控溫儀11來實(shí)現(xiàn)的)，而后從反應(yīng)器的底部進(jìn)入反應(yīng)器7；處理氣氛溫度在100℃以下的可分別通過質(zhì)量流量計(jì)2和2-1控制一定量的空氣進(jìn)入預(yù)熱器5和飽和蒸汽發(fā)生器4，通過計(jì)算調(diào)整混和條件下的溫濕度后(飽和蒸汽發(fā)生器4的溫度控制是通過熱電偶以及與其相連接的多路控溫儀11來實(shí)現(xiàn)的)，進(jìn)入混和器6進(jìn)行混合后即為設(shè)定的溫濕度氣氛，而后從反應(yīng)器的底部進(jìn)入反應(yīng)器7。
本實(shí)用新型中反應(yīng)器部分中的管式爐和反應(yīng)器為一體化設(shè)計(jì)，反應(yīng)器7內(nèi)的溫度是通過對設(shè)置在恒溫區(qū)的熱電偶信號檢測和傳輸來控制反應(yīng)器的溫度；表面溫度和重量傳感器8是在實(shí)驗(yàn)過程中將樣品表面溫度和重量變化的信號通過接口傳輸至計(jì)算機(jī)，表面溫度測試點(diǎn)設(shè)置在爐內(nèi)距離樣品20mm的斜上方；計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集裝置9可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸。反應(yīng)器可采用程序升溫和快速升溫兩種模式操作。整個爐體在操作的過程中的升降采用液壓升降器實(shí)現(xiàn)12；反應(yīng)器7是由加熱爐、以及設(shè)置在加熱爐中心部分的中空反應(yīng)腔、與設(shè)置在中空反應(yīng)腔恒溫區(qū)內(nèi)的熱電偶相連接的智能控溫儀組成，反應(yīng)器的底部與氣體混和器的出口相結(jié)合，頂部為用于承載測試樣品的吊籃式天平進(jìn)出口。。
本實(shí)用新型的主要工作過程如下
首先對卷煙原料做100℃以上溫濕度的熱處理。氣瓶1中裝有壓縮空氣，通過質(zhì)量流量計(jì)2控制空氣流量進(jìn)入預(yù)熱器5。經(jīng)過計(jì)算得到所用的蒸餾水的量，通過計(jì)量泵控制水流量進(jìn)入預(yù)熱器5，預(yù)熱器溫度控制應(yīng)略高于氣氛所要求的溫度，一定量的空氣和水經(jīng)過預(yù)熱器5進(jìn)入混和器6，混和器6中出口溫度控制在設(shè)定的氣氛溫度上，出口直接進(jìn)入反應(yīng)器7，反應(yīng)器的溫度應(yīng)控制在設(shè)定的范圍內(nèi)，等此過程穩(wěn)定后，把已知質(zhì)量的樣品放入天平籃子(天平采用吊籃式)中等待進(jìn)入反應(yīng)區(qū)。天平穩(wěn)定后，整個反應(yīng)器通過液壓升降器12將反應(yīng)器部分升至如圖1位置處，此時(shí)樣品處于反應(yīng)器中部恒溫區(qū)，反應(yīng)開始計(jì)時(shí)，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄過程中樣品重量和表面溫度的數(shù)據(jù)，經(jīng)設(shè)定時(shí)間后，通過液壓升降器12將反應(yīng)器7從如圖1位置降下，調(diào)整相應(yīng)參數(shù)或關(guān)電關(guān)氣結(jié)束本次實(shí)驗(yàn)，將計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)保存以便整理分析。
權(quán)利要求1.一種煙草熱濕處理特性在線分析裝置，其特征在于所述分析裝置包括液壓升降機(jī)構(gòu)(12)，依此設(shè)置在液壓升降機(jī)構(gòu)上的由飽和蒸汽發(fā)生器(4)、預(yù)熱器(5)、混和器(6)組成的氣氛預(yù)處理裝置和由反應(yīng)器(7)、表面溫度傳感器和重量傳感器(8)組成的測量裝置；所述飽和蒸汽發(fā)生器(4)、預(yù)熱器(5)通過連接管路以及設(shè)置在管路上的質(zhì)量流量計(jì)(2)和(2-1)分別與壓縮氣源(1)相連接；為預(yù)熱器(5)提供定量水源的計(jì)量泵通過連接管路與預(yù)熱器(5)相結(jié)合；設(shè)置在飽和蒸汽發(fā)生器(4)、預(yù)熱器(5)、混和器(6)和反應(yīng)器(7)內(nèi)的熱電偶分別與智能溫控儀(10)、多路控溫儀(11)相連接，表面溫度傳感器和重量傳感器(8)分別通過數(shù)據(jù)接口接入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(9)；表面溫度傳感器和重量傳感器(8)部位的保護(hù)氣體進(jìn)氣管口通過連接管路以及設(shè)置在管路上的質(zhì)量流量計(jì)(2-2)與壓縮氣源(1)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙草熱濕處理特性在線分析裝置，其特征在于表面溫度傳感器采用在線紅外測溫儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙草熱濕處理特性在線分析裝置，其特征在于反應(yīng)器(7)是由加熱爐、以及設(shè)置在加熱爐中心部分的中空反應(yīng)腔、與設(shè)置在中空反應(yīng)腔恒溫區(qū)內(nèi)的熱電偶相連接的智能控溫儀組成，反應(yīng)器的底部與氣體混和器的出口相結(jié)合，頂部為用于承載測試樣品的吊籃式天平進(jìn)出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙草熱濕處理特性在線分析裝置，其特征在于所述混和器(6)的出口為多孔板式結(jié)構(gòu)。
專利摘要一種煙草熱濕處理特性在線分析裝置，包括液壓升降機(jī)構(gòu)(12)，依此設(shè)置在液壓升降機(jī)構(gòu)上的由飽和蒸汽發(fā)生器(4)、預(yù)熱器(5)、混和器(6)組成的氣氛預(yù)處理裝置和由反應(yīng)器(7)、表面溫度傳感器和重量傳感器(8)組成的測量裝置；所述飽和蒸汽發(fā)生器、預(yù)熱器通過連接管路以及設(shè)置在管路上的質(zhì)量流量計(jì)(2)和(2－1)分別與壓縮氣源(1)相連接；為預(yù)熱器提供定量水源的計(jì)量泵通過連接管路與預(yù)熱器相結(jié)合；設(shè)置在飽和蒸汽發(fā)生器、預(yù)熱器、混和器和反應(yīng)器內(nèi)的熱電偶分別與智能溫控儀(10)、多路控溫儀(11)相連接，表面溫度傳感器和重量傳感器分別通過數(shù)據(jù)接口接入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(9)；表面溫度傳感器和重量傳感器部位的保護(hù)氣體進(jìn)氣管口通過連接管路以及設(shè)置在管路上的質(zhì)量流量計(jì)(2－2)與壓縮氣源(1)相連接。
文檔編號G01N5/00GK2854569SQ20052014374
公開日2007年1月3日 申請日期2005年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月31日
發(fā)明者劉朝賢, 房倚天, 李斌, 王宏生, 夏立森, 羅登山, 王兵 申請人:中國煙草總公司鄭州煙草研究院