RU2032363C1

RU2032363C1 - Process and device for expanding volume of the cut tobacco

Info

Publication number: RU2032363C1
Authority: RU
Inventors: Игорь Иванович Москатов; Людмила Александровна Новикова; Эдуард Вячеславович Перовский; Александр Андреевич Лопатин; Валентина Николаевна Киселева; Геннадий Борисович Сутокский; Виталий Геннадиевич Сутокский
Original assignee: Игорь Иванович Москатов; Людмила Александровна Новикова; Эдуард Вячеславович Перовский; Александр Андреевич Лопатин; Валентина Николаевна Киселева; Геннадий Борисович Сутокский; Виталий Геннадиевич Сутокский
Priority date: 1991-07-05
Filing date: 1991-07-05
Publication date: 1995-04-10

Abstract

FIELD: tobacco industry. SUBSTANCE: cut tobacco having moisture content of at least 17% is introduced into chamber 1 and exposed to ultra-high frequency energy concurrently with thermal treatment. In the process the tobacco is held in a fluidized condition. The chamber is divided by resonators 2 into sections for directing microwaves onto tobacco. Each section is overlain by a magnetic tape recorder. The magnetic tape recorders are spaced apart at a distance being a multiple of λ, (l/2 - is a wave length) ranging from 1.5 to 3.5 λ. Received in the chamber is a double table, its interior communicating with ducts 10. The latter are used for supplying heated air to the chamber. The table is provided with a vibratory electric drive. EFFECT: intensified drying process. 1 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к табачной промышленности и может быть использовано для увеличения объема табака при его подготовке к производству курительных изделий. The invention relates to the tobacco industry and can be used to increase the volume of tobacco in its preparation for the production of smoking products.

Известен способ увеличения объема табака, заключающийся в пропитывании его жидкой средой с последующим воздействием СВЧ-энергией для испарения жидкости. В качестве жидкой среды используют воду, а для повышения эффективности процесса воздействие СВЧ-энергией осуществляют в среде водяного пара. A known method of increasing the volume of tobacco, which consists in impregnating it with a liquid medium, followed by exposure to microwave energy to evaporate the liquid. Water is used as a liquid medium, and to increase the efficiency of the process, microwave energy is applied in a water vapor medium.

Однако этот процесс является довольно энергоемким, поскольку СВЧ-энергия расходуется дополнительно на сушку среды и не обеспечивается равномерное распределение ее в объеме нагреваемой системы. However, this process is quite energy-intensive, since microwave energy is spent additionally on drying the medium and its uniform distribution in the volume of the heated system is not ensured.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является "Способ для увеличения объема табака", включающий обработку табака с влажностью не менее 25% СВЧ-энергией и его термообработку путем контактирования с восходящими струями нагретого воздуха для расширения табака и его высушивания. Согласно данному изобретению табак предварительно увлажняют, в результате чего он набухает. Набухший табак подвергают термообработке, образуя на его поверхности твердую корку для защиты и противодействия сжимаемого табака. The closest in technical essence and the achieved positive effect is the "Method for increasing the volume of tobacco", including treating tobacco with a moisture content of at least 25% microwave energy and heat treatment by contacting with rising jets of heated air to expand the tobacco and dry it. According to this invention, the tobacco is pre-moistened, as a result of which it swells. Swollen tobacco is subjected to heat treatment, forming a hard crust on its surface to protect and counteract compressible tobacco.

Недостатком известного способа является незначительное увеличение объема табака и недостаточно высокое качество за счет возникновения возможности растрескивания табака. The disadvantage of this method is a slight increase in the volume of tobacco and not high enough quality due to the possibility of cracking tobacco.

Целью изобретения является ускорение процесса и повышение степени увеличения объема табака. The aim of the invention is to accelerate the process and increase the degree of increase in the volume of tobacco.

Известно устройство для увеличения объема табака, содержащее горизонтальную камеру, расположенный в ней перфорированный стол с виброприводом, смонтированные под ним патрубки для подвода потока нагретого воздуха в камеру для термообработки табака и средство для обработки табака СВЧ-энергией. A device for increasing the volume of tobacco is known, comprising a horizontal chamber, a perforated table with a vibrodrive located therein, nozzles mounted underneath it for supplying a heated air stream to the tobacco heat treatment chamber, and microwave energy processing tobacco.

Вибрационный конвейер непрерывно поднимает табак над транспортером, придавая должное вибрационное движение, в результате происходит оптимальная поверхностная сушка, если горячий воздух подается через поднятый табак. The vibratory conveyor continuously raises the tobacco above the conveyor, giving proper vibratory movement, resulting in optimal surface drying if hot air is supplied through the raised tobacco.

Для этой цели вибрационный конвейер включает воздухопроницаемое дно для прохода горячего воздуха и задержки легких табачных частиц на конвейере с помощью горячего воздуха, проходящего через дно его. Боковые стенки конвейера отклоняются в сторону движения потока воздуха, так что скорость его становится меньше в промежутке над вибрационным конвейером, увеличивая поперечное сечение транспортирующего пространства. For this purpose, the vibratory conveyor includes an air-permeable bottom for the passage of hot air and the retention of light tobacco particles on the conveyor by means of hot air passing through its bottom. The side walls of the conveyor deviate in the direction of movement of the air flow, so that its speed becomes lower in the gap above the vibration conveyor, increasing the cross section of the conveying space.

Однако в данном устройстве за счет последовательности обработки табака СВЧ-энергией и термообработки процесс фиксации увеличенного объема табака растягивается во времени, что снижает производительность устройства. Кроме того, поскольку струи нагретого воздуха подают в камеру, происходит их рассредоточение по всему объему камеры, что снижает эффективность их воздействия на табак и приводит к увеличению материальных затрат. Средство для обработки табака СВЧ-энергией расположено над транспортером, перемещающим обработанный табак, однако его действие также рассеяно в пространстве, поскольку отсутствуют резонаторы, усиливающие и направляющие действие микроволн. However, in this device, due to the sequence of processing the tobacco with microwave energy and heat treatment, the process of fixing the increased volume of tobacco is stretched over time, which reduces the productivity of the device. In addition, since the jets of heated air are fed into the chamber, they are dispersed throughout the chamber, which reduces the effectiveness of their impact on tobacco and leads to an increase in material costs. The microwave energy tobacco processing agent is located above the conveyor transporting the processed tobacco, however, its action is also scattered in space, since there are no resonators amplifying and directing the action of microwaves.

Целью устройства является повышение производительности и уменьшение материальных затрат путем одновременной обработки и обеспечение направленности потоков СВЧ-энергии и горячего воздуха. The purpose of the device is to increase productivity and reduce material costs by simultaneously processing and ensuring the directivity of the flows of microwave energy and hot air.

Цель заявленного способа достигается тем, что в способе увеличения объема резаного табака, предусматривающем обработку табака с влажностью не менее 17% СВЧ-энергией и термообработку путем контактирования с восходящим потоком нагретого воздуха для расширения табака и его высушивания, обработку табака СВЧ-энергией и термообработку проводят одновременно, при этом температура подаваемого потока воздуха составляет 50-250^оС, а его скорость равна 0,1-15 м/с для обеспечения обработки табака во взвешенном состоянии.The objective of the claimed method is achieved by the fact that in the method of increasing the volume of cut tobacco, which provides for the processing of tobacco with a moisture content of at least 17% microwave energy and heat treatment by contacting with an upward flow of heated air to expand the tobacco and dry it, microwave tobacco processing and heat treatment are carried out simultaneously, the feed air stream temperature is 50-250 ^{° C,} and its velocity is 0.1-15 m / s for the processing of tobacco in a suspended state.

Цель заявленного устройства достигается тем, что устройство для увеличения объема табака включает горизонтальную камеру, расположенный в ней перфорированный стол с виброприводом; смонтированные под ним патрубки для подвода нагретого воздуха в камеру для термообработки табака во взвешенном состоянии и средство для обработки табака СВЧ-энергией. The purpose of the claimed device is achieved in that the device for increasing the volume of tobacco includes a horizontal chamber, a perforated table with a vibrodrive located in it; mounted under it pipes for supplying heated air to the chamber for heat treatment of tobacco in suspension and a means for processing tobacco microwave energy.

Согласно изобретению горизонтальная камера снабжена резонаторами в виде металлических листов, вертикально закрепленных одним концом на верхней стенке камеры над перфорированным столом и разделяющих верхнюю часть камеры на секции; средство для обработки табака СВЧ-энергией включает несколько генераторов энергии, ортогонально расположенных на одинаковом расстоянии один от другого над каждой секцией; при этом расстояние между генераторами кратно λ/2, что составляет 1,5-3,5 λ, где λ длина микроволны, вырабатываемой магнетроном; перфорированный стол выполнен полым, нижняя часть его представляет собой сплошной металлический лист, а патрубки для подвода нагретого воздуха сообщены с внутренней полостью стола, имеющей перегородки, расположенные под каждым резонатором в одной с ним плоскости. According to the invention, the horizontal chamber is provided with resonators in the form of metal sheets vertically fixed at one end on the upper wall of the chamber above the perforated table and dividing the upper part of the chamber into sections; means for processing tobacco microwave energy includes several energy generators orthogonally located at the same distance from each other above each section; the distance between the generators is a multiple of λ / 2, which is 1.5-3.5 λ, where λ is the length of the microwave generated by the magnetron; the perforated table is made hollow, its lower part is a continuous metal sheet, and the nozzles for supplying heated air are in communication with the internal cavity of the table having partitions located under each resonator in the same plane with it.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, вид спереди. The drawing shows the proposed device, front view.

Устройство содержит горизонтальную камеру 1, разделенную резонаторами 2 на секции 3, 4, 5. Резонаторы 2 направляют СВЧ-энергию на табак и выполнены в виде металлических листов, вертикально закрепленных одним концом на верхней стенке 6 камеры. Внутри камеры размещен перфорированный стол 7, выполненный полым. Верхняя часть 8 стола представляет собой металлический лист с калиброванными отверстиями для подачи на табак струй нагретого воздуха, нижняя часть 9 стола выполнена из сплошного металлического листа и соединена с патрубками 10 для подвода потока нагретого воздуха. Полость патрубков 10 сообщена с внутренней полостью стола, имеющей перегородки 11, расположенные под каждым резонатором 2 в одной с ним плоскости. The device comprises a horizontal chamber 1, divided by resonators 2 into sections 3, 4, 5. Resonators 2 direct microwave energy to tobacco and are made in the form of metal sheets vertically fixed at one end to the upper wall 6 of the chamber. Inside the chamber there is a perforated table 7 made hollow. The upper part 8 of the table is a metal sheet with calibrated holes for supplying jets of heated air to the tobacco, the lower part 9 of the table is made of a solid metal sheet and connected to the nozzles 10 for supplying a stream of heated air. The cavity of the nozzles 10 is in communication with the internal cavity of the table having partitions 11 located under each resonator 2 in the same plane with it.

Генераторы СВЧ-энергии представляют собой магнетроны 12, смонтированные на одинаковом расстоянии один от другого, кратном λ/2, где λ длина волны, и равном 1,5-3,5 λ, для создания максимальной равномерности влияния СВЧ-поля и исключения взаимного воздействия магнетронов друг от друга. Microwave energy generators are magnetrons 12 mounted at the same distance from each other, a multiple of λ / 2, where λ is the wavelength, and equal to 1.5-3.5 λ, to create maximum uniformity of the influence of the microwave field and eliminate mutual influence magnetrons apart.

На входе и выходе устройства установлены шлюзовые затворы 13, 14 для регулируемой подачи и отвода табака из камеры, а также обеспечения герметичности. At the inlet and outlet of the device, lock gates 13, 14 are installed for controlled supply and removal of tobacco from the chamber, as well as ensuring tightness.

Горизонтальная камера и шлюзовые дозаторы снабжены средствами защиты от СВЧ-облучения. The horizontal chamber and the gateway dispensers are equipped with microwave protection.

Секция 3 может служить для доувлажнения табака, в случае, если табак поступает в камеру с влажностью менее 17% для этого по патрубку 10 вместо нагретого воздуха подают пар. Секции 4,5 предназначены для одновременной СВЧ-обработки и термообработки табака. Section 3 can be used to re-moisten the tobacco, in case the tobacco enters the chamber with a humidity of less than 17% for this, steam is supplied through the pipe 10 instead of heated air. Sections 4,5 are intended for simultaneous microwave processing and heat treatment of tobacco.

Вибропривод перфорированного стола представляет собой эксцентриковый механизм, который связан с электроприводом и придает колебания перфорированному столу. The vibrator of the perforated table is an eccentric mechanism that is connected to the electric drive and gives vibrations to the perforated table.

Резаный табак с влажностью не менее 17% от резального станка поступает равномерно через шлюзовый дозатор 13 в горизонтальную камеру 1 на перфорированный стол 7. Cut tobacco with a moisture content of at least 17% of the cutting machine enters evenly through the gateway batcher 13 into the horizontal chamber 1 on the perforated table 7.

Горячий воздух, который подают направленно, проходит непрерывно через слой резаного табака и в результате взаимодействия частицы табака переходят во взвешенное состояние. Перемещение слоя резаного табака вдоль горизонтальной камеры, через секции 3, 4, 5 обеспечивается направленным действием струй горячего воздуха, а также вибрационными колебаниями перфорированного стола и регулируемым углом наклона стола в сторону движения табака. The hot air, which is directed, passes continuously through a layer of shredded tobacco and, as a result of the interaction, the tobacco particles become suspended. The movement of the cut tobacco layer along the horizontal chamber through sections 3, 4, 5 is ensured by the directed action of the jets of hot air, as well as by vibrational vibrations of the perforated table and an adjustable angle of inclination of the table in the direction of movement of the tobacco.

Одновременно в каждой секции на табак воздействует СВЧ-поле ортогонально расположенных магнетронов. В результате сочетания прогрева резаного табака в СВЧ-поле с конвективным нагревом поверхности материала значительно повышается равномерность прогрева. Влага в капиллярах табака превращается в пар под влиянием СВЧ-энергии и расширяет капилляры, а одновременное воздействие потока горячего воздуха способствует фиксированию объема наружной поверхности частиц табака и удалению пара из капилляров. At the same time, in each section, the microwave field of the orthogonally located magnetrons acts on the tobacco. As a result of the combination of heating of cut tobacco in the microwave field with convective heating of the surface of the material, the uniformity of heating is significantly increased. Moisture in tobacco capillaries turns into steam under the influence of microwave energy and expands the capillaries, while the simultaneous action of a stream of hot air helps to fix the volume of the outer surface of tobacco particles and remove vapor from the capillaries.

В табл. 1 приведены данные выполнения способа при постоянной исходной влажности табака и продолжительности его обработки. In the table. 1 shows the performance data of the method at a constant initial moisture content of tobacco and the duration of its processing.

Установленная кратность расстояния между магнетронами позволяет увеличить КПД использования СВЧ-энергии на 7,8%
Таким образом, повышение температуры подаваемого воздуха влечет резкое увеличение объема табака.The established multiplicity of the distance between the magnetrons allows to increase the efficiency of the use of microwave energy by 7.8%
Thus, an increase in the temperature of the supplied air entails a sharp increase in the volume of tobacco.

В табл. 2 приведены данные примера выполнения способа, когда температура подаваемого воздуха составляла 100^оС при постоянной продолжительности обработки 35 с, а табачное сырье подают с разной исходной влажностью.In the table. 2 shows the data of an example implementation of the method, when the temperature of the supplied air was 100 ^about With a constant processing time of 35 s, and the tobacco raw materials served with different initial humidity.

Исходный табак, обладающий меньшим содержанием влаги, дает меньший прирост объема своих частиц после обработки. The original tobacco, which has a lower moisture content, gives a smaller increase in the volume of its particles after processing.

В табл. 3 приведены данные примера обработки табачного сырья при регулируемой скорости потока воздуха. In the table. 3 shows the data of an example of processing tobacco raw materials at an adjustable air flow rate.

Увеличение скорости потока воздуха значительно сокращает продолжительность обработки, интенсифицирует съем влаги, но регламентируется физическими свойствами обрабатываемого табака. An increase in the air flow rate significantly reduces the processing time, intensifies the removal of moisture, but is regulated by the physical properties of the processed tobacco.

Claims

1. A method of increasing the volume of cut tobacco, comprising treating the microwave microwave energy of the tobacco with a moisture content of at least 17% and heat treating it by contacting with an upward flow of heated air to expand the tobacco and drying it, characterized in that the tobacco is microwave treated and the heat treated simultaneously while the temperature of the supplied air is 50 250 ^o C, and its speed is 0.1 to 15 m / s to ensure the processing of tobacco in suspension.

2. Device for increasing the volume of cut tobacco, containing a horizontal chamber, a perforated table with a vibrodrive located in it, pipes for supplying heated air to the chamber for heat treatment of tobacco in suspension, and means for processing tobacco with microwave energy mounted under it, characterized in that the chamber is equipped with resonators in the form of vertical metal sheets cantileverly mounted on the upper wall of the chamber above the perforated table and dividing the upper part of the chamber into sections, means for microwave tobacco processing includes several magnetrons located orthogonally above each section, while the generators are installed at the same distance from each other, equal to 1.5 - 3.5 λ and a multiple of l / 2, where λ is the length of the microwave emitted by the magnetron, perforated the table is made hollow, the upper part of which has calibrated holes, and the lower part is a continuous metal sheet, the nozzles for supplying jets of heated air are in communication with the internal cavity of the table having partitions located respectively od each resonator in the same plane with him.