烟草热湿处理特性

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1、3.烟草热湿处理特性在线分析装置在干燥研究中的应用李斌，王宏生，张兰晓，王兵，刘朝贤烟草行业烟草工艺重点实验室（郑州烟草研究院），郑州高新技术产业开发区枫杨街2号450001摘要：介绍已公开发明专利（公开号：CN1793831）烟草热湿处理特性在线分析装置结构原理和特性，通过相关测试结果表明，在线分析装置具有商业上类似原理的热重天平所不具备的专有特性。1．可以在线测量烟草样品在一定温度（0～300℃）和湿含量为（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～10g，可以选择有代表性的样品。关键词：烟草；热湿处理特性；

2、失重曲线；表面温度曲线；在线分析1、前言：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。在研究烟草的干燥或回潮动力学和加工过程中品质的变化特性时，需要关注烟草在加工过程中失水或吸湿以及温度的变化规律，才能对加工过程中参数的选择与调整理性的决策。现阶段国内外的研究中，热重分析研究是研究干燥动力学的主要手段，其基本原理是在处理环境程序升温或是恒温过程中，研究被测物质质量随时间的变化规律，特点是能够定量、准确的测量物质质量的变化和变化的速度。目前

3、，热重分析已应用于：无机物、有机物及聚合物的热分析；金属在高温下受各种气体的腐蚀过程；矿物的煅烧和冶炼；煤的热解气化过程；含湿量、挥发物含量的测定；反应动力学的研究；反应机制的研究等众多的物理化学过程。热重分析的实施是在热天平装置上实现，它是在加热或冷却试样时连续称量试样质量的装置，其发展过程只有短短的几十年。我国现有热天平主要由温控、称重、记录及气氛等部分组成。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天平的试样篮中，考察样品在一定的温度、气体组成、气速等条件下样品的质量变化。现有的热天平在做此类分析时样品量太少，通常一次试验样品

4、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，同时样品表面温度变化无法在线测定。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加工特性的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。本文将以干燥过程为例，探讨其在研究中的应用。2、

5、在线分析仪的结构特点、工作原理与基本操作2.1结构特点烟草热湿处理特性在线分析仪的结构特点：见图1所示，主要包括液压升降机构，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；饱和蒸汽发生器温度、预热器温度及恒温区温度分别由智能温控仪和多路控温仪控制，表面温度传感器和重量传感器与计算机数据采集系统相连接，采用的表面温度传感器为在线式红外测温仪。

6、1.压缩空气或氮气2.质量流量计3.计量泵4.饱和蒸汽发生器5.预热及蒸汽发生装置6.混和器7.管式炉8.表面温度与重量传感器9.数据采集系统10.智能控温仪11.多路控温仪12液压升降器13气体出口图1烟草热湿处理特性在线分析系统2.2工作原理工作原理是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，

7、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，通过设置在预热器和混和器中的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

8、一定比例的空气和水蒸气或饱和蒸汽均匀混