專利名稱:有關(guān)植物材料膨脹的改進(jìn)的制作方法
本發(fā)明介紹煙草和其他植物材料的膨脹。
在英國專利申請?zhí)?413718，說明書號2141015A中揭示了一種膨脹煙草葉片的方法，該方法包括使煙草葉片同有機(jī)膨脹劑接觸，這種有機(jī)膨脹劑在一個(gè)大氣壓力下，它的沸點(diǎn)溫度至少約為10℃;于是，在第一密封容器內(nèi)部加熱被接觸的煙草葉片，結(jié)果是，在煙草葉片中，液相試劑的溫度達(dá)到該試劑的沸點(diǎn)溫度以上，在此溫度下，釋放壓力相應(yīng)低于該第一容器內(nèi)的壓力，接著，該容器內(nèi)部急速引入與第二密封閉容器內(nèi)部連通的氣流，在上述連通建立之前的瞬間，在第二密封容器內(nèi)的壓力為釋放壓力，從而煙草葉片的裝填數(shù)量至少增加50%。在小批量煙草的情況下，這種膨脹法是容易實(shí)現(xiàn)的，然而，在較大批量煙草的情況下，碰到的困難是不能達(dá)到均勻地加熱煙草和用膨脹劑均勻地浸漬煙草。在施加煙草的試劑為汽相的情況下，由于要使該試劑冷凝在煙草上，因此上述這些問題可能更為突出。
本發(fā)明是以這樣一個(gè)認(rèn)識為基礎(chǔ)的，即當(dāng)進(jìn)行試劑同被膨脹的材料接觸時(shí)，如果該材料處于可流動(dòng)狀態(tài)，正如在這里所使用的那個(gè)術(shù)語那樣，則2141015A號說明書中的膨脹法和類似的一些膨脹法的加熱和浸漬工序可以更有效地進(jìn)行。
正如這里所采用的術(shù)語那樣，當(dāng)顆粒材料的物體處于流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，各個(gè)粒子保持在分離狀態(tài)，因此這些粒子彼此能夠自由地相對移動(dòng)。關(guān)于切割過的煙草葉片，或含有纖維顆粒的其他材料，本流動(dòng)術(shù)語進(jìn)一步意味著，使該材料全部或大體上擺脫混亂狀態(tài)，以及維持在非混亂的顆粒分離狀態(tài)。
我們設(shè)計(jì)了一種流動(dòng)作用順序，對顆粒材料的流動(dòng)作用是有效的，其中顆粒材料在一個(gè)流動(dòng)作用區(qū)域內(nèi)保持一種流動(dòng)狀態(tài)，該流動(dòng)作用區(qū)受到從垂直向上逐漸擴(kuò)展的器壁限制，由此，流動(dòng)作用區(qū)的水平橫截面的面積沿其向上的方向而增加。由于在器壁的許多部位可把流動(dòng)的氣態(tài)介質(zhì)輸送到該流動(dòng)作用區(qū)，因此在該區(qū)域得到一個(gè)環(huán)流結(jié)構(gòu)，該環(huán)流型結(jié)構(gòu)包括沿著器壁向下流動(dòng)和從該區(qū)的較低部位向上流動(dòng)。下文把這種流動(dòng)作用順序稱為“按規(guī)定的流動(dòng)作用順序”。涉及“按規(guī)定的流動(dòng)作用順序”的有關(guān)資料，可參考英國書No2170305A。
本發(fā)明提供了一種膨脹顆粒植物材料的方法，其中材料裝料根據(jù)按規(guī)定的流動(dòng)作用順序在第一容器內(nèi)流動(dòng)，因些該流動(dòng)材料與膨脹劑接觸，從而上述液相膨脹劑均勻地浸漬該材料，在關(guān)閉上述第一容器和材料中液相試劑的溫度在該試劑沸點(diǎn)溫度以上的情況下，釋放壓力相應(yīng)低于第一容器內(nèi)的壓力，所述第一容器內(nèi)部急速引入與第二密封容器內(nèi)部連通的氣流，在上述連通建立之前的瞬間，在第二密封容器中的壓力為上述的釋放壓力。
有利的是，在實(shí)施本發(fā)明方法時(shí)，按規(guī)定的流動(dòng)作用順序，進(jìn)一步包括從該流動(dòng)作用區(qū)較低部位的某個(gè)位置以向上方向，往該流動(dòng)作用區(qū)輸送氣態(tài)加速介質(zhì)。該加速流用來增強(qiáng)植物材料顆粒流動(dòng)體的循環(huán)。
用本發(fā)明的膨脹法處理的煙草可以是切割過的煙草片，或者是切割過的煙草葉和切割過的煙草莖的混合料。
當(dāng)膨脹劑施加于煙草或其他植物材料顆粒時(shí)，該膨脹劑可以為它的汽相。如果在室溫或接近室溫下，在第一容器內(nèi)放置被膨脹的材料，那么汽相膨脹劑將易于冷卻和浸漬在材料的顆粒上。在顆粒材料上冷凝時(shí)，該膨脹劑將把熱量傳給這些顆粒。
當(dāng)以汽相膨脹劑的形式，把膨脹劑施加到被膨脹的材料時(shí)，該膨脹劑可以用作流動(dòng)介質(zhì)，或可以構(gòu)成部分流動(dòng)介質(zhì)。另一方面，當(dāng)使用加速介質(zhì)流時(shí)，該汽相膨脹劑可以用作加速介質(zhì)，或可以構(gòu)成一部分加速介質(zhì)。在初始流動(dòng)階段中，除了汽相膨脹劑之外，使用一種氣體，或多種氣體作流動(dòng)和加速介質(zhì)，在該階段之后一種汽相相膨脹劑流可代替一種或二種介質(zhì)流，或部分的一種或二種介質(zhì)流。換句話說，除了這種流動(dòng)和加速介質(zhì)是由一種或多種氣體構(gòu)成，不是由汽相膨脹劑構(gòu)成的，而其后不是供給汽相膨脹劑而是供作一種或二種介質(zhì)流，因此流動(dòng)的裝料與液相膨脹劑接觸。在此情況下，可以用固定在流動(dòng)作用區(qū)上方的噴霧裝置把液相膨脹劑噴霧到流動(dòng)顆料材料的裝料上，或用伸入該流動(dòng)作用區(qū)的探頭裝置把該液相膨脹劑引入該流動(dòng)顆粒材料的裝料中。
該膨脹劑是一種單組分或多組分的有機(jī)膨脹劑。該膨脹劑具有一個(gè)合適的常壓沸點(diǎn)，至少為10℃。更合適的常壓沸點(diǎn)應(yīng)超過20℃。該膨脹劑可能與英國專利No2160408A說明書所揭示的膨脹劑一致的。
在實(shí)施本發(fā)明的膨脹方法時(shí)，被膨脹材料在第一容器內(nèi)流動(dòng)之際，可以加熱第一容器。
釋放壓力可以是大氣壓力，但較合適的是低于大氣壓力，最好大約為15千帕或更低些。
發(fā)生壓力釋放的時(shí)間應(yīng)該盡可能的短，最好不超過5秒鐘。
本發(fā)明也提供膨脹裝置，其包括第一個(gè)可密封的容器，在上述第一容器內(nèi)的流動(dòng)作用區(qū)(所述流動(dòng)作用區(qū)受器壁限制，該器壁是從垂直向上逐漸擴(kuò)展的，從而上述流動(dòng)作用區(qū)的水平橫截面的面積沿著它的向上方向而增加)、在上述器壁的許多部位上有可以供給流動(dòng)氣體介質(zhì)的流動(dòng)作用噴嘴裝置、第二個(gè)可密封容器以及可以給所述第一容器內(nèi)部急速引進(jìn)與上述第二容器連通的氣流的一些閥門。
本裝置便于包括可以從該流動(dòng)作用區(qū)的下面部位，以朝上的方向給第一容器的流動(dòng)作用區(qū)輸送氣體加速介質(zhì)的加速噴嘴裝置。
本裝置裝有可以通過密封的進(jìn)出裝置易于從第一容器插入和取出的容器裝置，該容器裝置的底壁、或部分底壁，當(dāng)該容器裝置完全插到第一容器內(nèi)，則這些器壁或它的主要部分將限制該流動(dòng)作用。
根據(jù)本發(fā)明的膨脹裝置也可以包括氣體循環(huán)裝置，該氣體循環(huán)裝置通過該流動(dòng)作用的噴嘴裝置，可以使氣體和/或蒸汽從第一容器內(nèi)流動(dòng)作用區(qū)的上方循環(huán)到該流動(dòng)作用區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的膨脹裝置易于進(jìn)一步包括可以把第二容器抽成部分真空的真空裝置。
如果企圖把液相膨脹劑引入流動(dòng)作用區(qū)，那末本裝置還可包括被固定在流動(dòng)作用區(qū)上方的噴霧裝置，或伸入該流動(dòng)作用區(qū)的探頭裝置。
本裝置可有效地包括一種加熱裝置，如果在第一容器內(nèi)操作壓力達(dá)到最大的情況下，容器裝置加熱到膨脹劑沸點(diǎn)溫度上，則該加熱裝置可以使第一容器的器壁和容器裝置部件得到保溫。如果把冷的液相膨脹劑引入該流動(dòng)作用區(qū)，則該加熱裝置很容器把熱量傳給流動(dòng)作用區(qū)。
在下面，將通過實(shí)施例，參考本文附圖，以便清楚地理解和易于實(shí)施本發(fā)明，其中圖1表示一種膨脹裝置;圖2表示圖1裝置的節(jié)點(diǎn)放大圖。
圖1所示的膨脹裝置包括第一壓力容器(1)、第二壓力容器(2)和管道(3)、當(dāng)安裝在管道(3)中的球閥(4)調(diào)到其開啟位置時(shí)，該管道就把容器(1)和容器(2)的內(nèi)部連通起來。
壓力容器(1)包括一個(gè)下圓筒體(5)，從那里向上延伸了一個(gè)較小直徑的上圓筒體(6)。在上圓筒體(6)的頂端，容器(1)裝有一個(gè)可移動(dòng)的蓋(7)。
第一根供氣管(8)通過容器(1)的下圓筒體(5)的底壁(9)垂直朝上延伸到下圓筒體(5)內(nèi)。在配置在(5)內(nèi)的管道(8)的上端處，在管道(8)內(nèi)裝有構(gòu)成加速噴嘴的孔板(10)(見圖2)。支承法蘭(11)在管道(8)的上端處向外延伸。在容器(1)的外面，管道(8)裝有閥門(12)。
裝有閥門(14)的第二供氣管道(13)打通了容器(1)下圓柱體(5)的內(nèi)部。
氣體循環(huán)管道(15)上圓柱體(6)的上部位置延伸到容器(1)的下圓柱體(5)。在管道(15)中，裝有閥門(16)和(17)、滌氣器(18)、氣泵(19)和閥門(20)。從處于閥門(16)和(17)之間的管道(15)中分支出裝有閥門(22)的排氣管(21)。
汽套(23)圍繞著容器(1)的上圓筒體(6)。蒸汽的進(jìn)、出管線(24)和(25)分別從該汽套(23)進(jìn)和出。
把一個(gè)頂部敞開的構(gòu)成容器裝置的貯存器(26)安裝在容器(1)內(nèi)，并且在移去蓋(7)時(shí)，可以把它從容器(1)中取出。例如由鋁制成的貯存器(26)包括一個(gè)上圓筒體(27)和一個(gè)下倒錐體(28)。具有的器壁限制了流動(dòng)作用區(qū)它設(shè)有上、下兩排環(huán)繞孔眼(29)和(30)，這些環(huán)繞孔眼溝通了容器(1)下圓筒體(5)和貯存器(26)的內(nèi)部，構(gòu)成了流動(dòng)作用的噴嘴裝置。
在貯存器(26)的下倒錐體(28)的底部裝有一個(gè)向內(nèi)延伸的法蘭(31)，當(dāng)貯存器(26)在容器(1)內(nèi)外于它的最低位置時(shí)，它將支撐在管(8)的支承法(11)上。我們規(guī)定法蘭(31)的孔徑略大于孔板(10)上部的出口直徑?！?”形環(huán)(32)保證法蘭(11)和(31)之間的氣密性。另一個(gè)“0”形環(huán)(33)保證在貯存器(26)的下倒錐體(28)的頂端與容器(1)下圓筒體(5)和上圓筒體(6)交界處附近的容器(1)之間的氣密。
為了便于隨時(shí)把貯存器從容器(1)插入和取出，可以在貯存器(26)的上圓筒體(27)的外表面和/或在容器(1)上圓筒體(6)的內(nèi)部裝上導(dǎo)向裝置(圖中沒有示出)。這種導(dǎo)向裝置也可用來提高汽套(23)對貯存器(26)的上圓筒體(27)器壁的傳熱效果。
容器(2)裝有一個(gè)可移動(dòng)的蓋(34)。通過裝有閥門(36)的管道(35)把真空泵(37)接到容器(2)上。
當(dāng)用該膨脹裝置來膨脹切割過的煙草葉片時(shí)，必須把煙草裝料放在貯存器(26)的下倒錐體(28)內(nèi)。當(dāng)貯存器(26)處于容器(1)內(nèi)處于它的最低位置，以及蓋(7)處于關(guān)閉位置，閥門(14)、(16)和(22)均處于開啟位置，而閥門(4)、(12)、(17)和(20處于關(guān)閉位置時(shí)，通過管道(13)把來自壓縮氮源(圖中沒有示出)的氮?dú)馔ㄈ肴萜?1)的下圓筒體(5)一段時(shí)間，以便把在容器(1)下圓筒體(5)和上圓筒體(6)內(nèi)的空氣完全清除掉。在空氣清除步驟完成的情況下，把閥門(16)和(22)關(guān)上，而為了繼續(xù)把氮輸送給容器(1)，閥門(14)繼續(xù)處于打開位置。然后，打開閥門(12)，讓來自壓縮膨脹劑源(圖中沒有示出)的汽相膨脹劑通過管道(8)。
在氣態(tài)氮和汽相膨脹劑同時(shí)分別通過孔眼(29)和管道(8)流進(jìn)貯存器(26)時(shí)，貯存器(26)中的煙草裝料得到充分的流動(dòng)。因此，促使重量百分比為80%∶20%的正-戊烷∶丙酮的膨脹劑均勻地同煙草顆粒接觸。因?yàn)闊煵菰谑覝叵轮糜谫A存器(26)，該汽相膨脹劑是在高溫下，例如100℃，所以膨脹劑冷凝在煙草顆粒上，同時(shí)冷凝物浸漬煙草顆粒，以及膨脹劑的潛熱加熱了煙草顆粒。
通過汽套(23)，把容器(1)上圓筒體(6)的器壁和貯存器(26)上圓筒體(27)的器壁溫度保持在高于汽相膨脹劑的溫度，例如高5℃。因此可以防止膨脹劑在上述器壁上冷凝。
當(dāng)容器(1)內(nèi)的壓力達(dá)到預(yù)定值時(shí)，例如每平方英寸為100磅(680千帕)的標(biāo)準(zhǔn)值，關(guān)上閥門(14)，打開閥門(16)、(17)和(20)，以便讓氮?dú)庋h(huán)和汽相膨脹劑在泵(19)的作用下，通過管道(15)從容器(1)的上端流到貯存器(26)下倒錐體(28)外部的容器(1)的下圓筒體(5)。通過孔眼(29)的氣體/蒸汽混合物和由管道(8)連續(xù)供應(yīng)的汽相膨脹劑一起用來維持貯存器(26)內(nèi)煙草的流動(dòng)狀態(tài)。
在經(jīng)由管道(15)的循環(huán)開始時(shí)，或在循環(huán)期間，從那里可以用一定數(shù)量的氮?dú)獯嬗晒艿?8)供給的膨脹劑。
在煙草經(jīng)過足夠時(shí)間的流動(dòng)后，結(jié)果在煙草中充分浸漬了液相膨脹劑，此時(shí)泵(19)停止工作及關(guān)上閥門(12)、(16)、(17)和(20)，因此容器(1)內(nèi)的煙草裝料停止流動(dòng)。
開動(dòng)真空泵(37)在容器(2)內(nèi)產(chǎn)生絕對壓力為15千帕的部分真空和關(guān)閉閥門(36)的情況下，打開閥門(4)，從而容器(1)內(nèi)的壓力立刻降低，這導(dǎo)致煙草顆粒內(nèi)的液體膨脹劑急聚蒸發(fā)，即該膨脹劑瞬時(shí)回復(fù)到它的蒸汽相。這種膨脹劑的急聚蒸發(fā)引起煙草顆粒的膨脹。在該膨脹劑蒸發(fā)的情況下，由于帶走了煙草的熱能，煙草也就被冷卻。
為了從容器(1)中取出被膨脹的煙草，首先關(guān)上閥門(4)，然后打開閥門(16)和(22)，使容器(1)達(dá)常壓。于是卸下蓋(7)或把它旋轉(zhuǎn)到開啟位置，即可從容器(1)取出貯存器(26)。
根據(jù)上述裝置作了一種改進(jìn)，即在容器(1)中不受用可卸式的貯存器，而用穿孔的類似于該貯存器(26)下倒錐體(28)的器壁作為容器(1)的部件。在這種情況下，在膨脹工序完成之后，可采用氣動(dòng)卸料裝置把被膨脹的材料從容器(1)取走(圖中沒有示出)。氣動(dòng)卸料裝置可以采取罩的形式，該罩向外延伸，使卸料管垂直延伸到容器(1)上圓筒體(6)的器壁，該罩和卸料管可移動(dòng)到流動(dòng)作用區(qū)。
權(quán)利要求
1.一種膨脹植物顆粒材料的方法，其中，在第一容器中，根據(jù)按規(guī)定的流動(dòng)作用順序使材料裝料流動(dòng)，于是該流動(dòng)的材料同一種膨脹劑接觸，從而上述以液相狀態(tài)的膨脹劑均勻地浸漬該植物材料，在上述第一容器密封的情況下，以及在植物材料中的液相試劑的溫度在該試制的沸點(diǎn)溫度以上，則在上述溫度下，釋放壓力相應(yīng)低于該第一容器內(nèi)的壓力，接著瞬時(shí)向所述的第一容器的內(nèi)部引入與第一密封容器內(nèi)部連通的氣流，在上述連通建立之前的瞬間，在第二密封容器內(nèi)的壓力為上述的釋放壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中從該流動(dòng)作用區(qū)的下面部位，朝向上的方向給流動(dòng)作用區(qū)輸送氣體加速介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的方法，其中所述的流動(dòng)材料與膨脹劑在其汽相下接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其中該流動(dòng)的介質(zhì)包括所述的膨脹劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其中所述的加速介質(zhì)包括所述的膨脹劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的方法，其中所述的流動(dòng)材料與膨脹劑在其液相下接觸。
7.根據(jù)1-6權(quán)利要求
的任何一個(gè)所述的方法，其中所述的材料是一種顆粒的煙草材料。
8.膨脹裝置包括第一個(gè)可密封的容器，在上述的第一容器內(nèi)的一個(gè)流動(dòng)作用區(qū)，該流動(dòng)作用區(qū)受器壁限制，該器壁是垂直向上逐漸擴(kuò)展的，從而所述流動(dòng)作用區(qū)的水平橫截面的面積沿著它的向上方向增加，在所述器壁的許多部位上有可以供給流動(dòng)氣體介質(zhì)流動(dòng)作用的噴嘴裝置、第二個(gè)可密封的容器以及可以給所述第一容器的內(nèi)部瞬時(shí)引進(jìn)與所述第二容器連通的氣流的一些閥門。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的裝置，其中進(jìn)一步包括可以從所述流動(dòng)作用區(qū)的下面部位，以朝上的方向給上述流動(dòng)作用區(qū)輸送氣體加速介質(zhì)的加速噴嘴裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8或9所述的裝置，其中進(jìn)一步包括可以從所述第一容器插入和取出的容器裝置、上述容器裝置的底壁、或上述部分底壁，當(dāng)所述容器裝置完全地插到所述的第一容器內(nèi)，則所述器壁，或它的主要部分將限制所述的流動(dòng)作用區(qū)。
11.根據(jù)權(quán)利要求
8、9或10所述的裝置，其中進(jìn)一步包括氣體循環(huán)裝置，該氣體循環(huán)裝置可以通過所述流動(dòng)作用的噴嘴裝置，使氣體和/或蒸汽從所述第一容器內(nèi)所述流動(dòng)作用區(qū)的上方循環(huán)到所述的流動(dòng)作用區(qū)。
12.根據(jù)權(quán)利要求
8-11的任何一項(xiàng)所述的裝置，其中進(jìn)一步包括可以加熱所述流動(dòng)作用區(qū)內(nèi)的流動(dòng)材料的加熱裝置。
13.根據(jù)上文中參考本所述的內(nèi)容，大體上是一種膨脹煙草的方法。
14.根據(jù)上文中參考本所述的內(nèi)容，大體上是一種膨脹裝置。
專利摘要
一種膨脹煙草的方法。煙草在第一容器內(nèi)與一種膨脹劑接觸，在該容器為封閉，以及在低的釋放壓力下煙草內(nèi)的液相膨脹劑的溫度在其沸點(diǎn)以上時(shí)，把第一容器連接到容器內(nèi)部為釋放壓力的第二密封容器。當(dāng)煙草在第一容器內(nèi)與膨脹劑接觸時(shí)，其維持在流動(dòng)和顆粒的分離狀態(tài)。這是由固定在向上擴(kuò)展的器壁上的噴嘴，把流動(dòng)的氣體介質(zhì)輸送到第一容器的流動(dòng)作用區(qū)所達(dá)到的。為此，最好把氣體加速介質(zhì)從流動(dòng)作用區(qū)的下面部位，朝向上的方向輸送到該流動(dòng)作用區(qū)。
文檔編號A24B3/00GK86107468SQ86107468
公開日1987年6月10日 申請日期1986年11月7日
發(fā)明者伊恩·坎貝爾·布朗, 戴維·詹姆斯·莫利紐克斯 申請人:英美煙草公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan