Сушилка мгновенного действия для материала в виде частиц
Изобретение относится к сушильной технике для сушки материала в виде частиц при их перемещении в потоке газа. Сушилка мгновенного действия содержит сушильный канал для соединения секции подачи резаного табака с тангенциальным сепаратором. Сушильный канал содержит участок канала, расположенный выше по потоку, проходящий прямолинейно от секции подачи под углом подъема в пределах 30-60°, и часть канала, расположенную ниже по потоку, изгибающуюся вверх в выпуклой форме. Сухой газ, который проходит по сушильному каналу, может содержать перегретый пар. Изобретение должно обеспечить равномерную сушку материала в виде частиц. 16 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.
Настоящее изобретение относится к сушилке мгновенного действия для перемещения материала в виде частиц посредством потока нагретого сухого газа и сушки материала в виде частиц с использованием потока сухого газа в процессе перемещения, более конкретно к сушилке мгновенного действия для сушки наполнителей для сигарет.
Наполнители для сигарет включают резаный табак, полученный путем резки сырья, например листового табака, из которого удалены основные прожилки основных прожилок и восстановленного табака по отдельности или в смеси. Альтернативно, наполнители включают резаный табак, подверженный процессу набухания. Оба вида резаного табака имеют заданную сортировку, т.е. заданный размер.
В таком процессе формирования резаного табака резаный табак обычно подвергают процессу добавления ароматизирующих веществ в жидком состоянии, а именно процессу добавления ароматизирующих веществ, при котором резаный табак, подвергнутый этому процессу обработки, обладает высоким влагосодержанием. Таким образом, после процесса добавления ароматизирующих веществ, резаный табак необходимо сушить до такого состояния, при котором он содержал бы требуемое количество влаги перед подачей его в сигаретную машину. Резаный табак, подвергнутый процессу набухания, содержит не только большое количество влаги, но также и пропитывающего вещества (углекислоты в жидком виде).
Для сушки резаного табака обычно используют барабанную сушилку или сушилку мгновенного действия. Сушилка мгновенного действия обеспечивает сушку в течение более коротких промежутков времени по сравнению с барабанной сушилкой, так как сушилка с мгновенным действием обладает высокой сушильной способностью и пригодна для повышения производительности при выпуске сигарет.
Сушилка мгновенного действия такого типа обычно содержит проход для потока газа, по которому пропускают поток газа, а также воздуходувку, нагреватель, секцию подачи резаного табака и секцию отделения резаного табака, расположенные последовательно вдоль прохода для потока газа по направлению потока в проходе для газа.
Резаный табак, поданный через секцию подачи в проход для потока газа, перемещается из секции подачи к секции отделения сухим потоком газа и сушится во время этого процесса перемещения. После просушивания резаный табак отделяется от потока сухого газа в секции для отделения и выводится из секции отделения.
В тех случаях, когда резаный табак подвергается процессу сушки, его необходимо сушить равномерно. Если сушку резаного табака производят неравномерно, например, если резаный табак пересушивают, то он выделяет раздражающий запах и теряет свой естественный запах и вкус. В результате качество сигарет также ухудшается.
Так как резаный табак сушится во время процесса перемещения, как сказано выше, существует потребность в том, чтобы была достаточная длина прохода для потока газа от секции подачи до секции отделения, а именно длина прохода для обеспечения процесса сушки резаного табака. Это вызывает необходимость создания прохода для потока газа для сушки большой длины. Поэтому проход для потока газа для сушки имеет по меньшей мере один изгиб, посредством которого уменьшается пространство, необходимое для монтажа канала для потока газа для сушки.
Однако если в проходе для потока газа для сушки имеется изгиб, то возникает вероятность разрыва частиц резаного табака при прохождении через этот изгиб. Кроме того, резаный табак может оседать в зоне изгиба, и наличие таких осевших масс резаного табака может приводить к неравномерности его сушки.
Известно, что дым, образующийся при горении резаного табака в сигаретах, содержит токсичные компоненты. Поэтому, если мгновенная сушка резаного табака снижает токсичные компоненты, содержащиеся в дыме, то сушилка мгновенного действия является более подходящей для сушки резаного табака.
Задачей настоящего изобретения является создание сушилки мгновенного действия, пригодной для уменьшения разрыва материала в виде частиц, который подвергается процессу сушки, и для равномерной сушки материала в виде частиц. Если материалом в виде частиц является резаный табак для сигарет, то задачей изобретения является создание сушилки мгновенного действия, посредством которой снижается содержание токсичных компонентов в дыме, образующемся при сгорании резаного табака.
Для достижения поставленных задач сушилка мгновенного действия согласно настоящему изобретению содержит проход для потока газа, воздуходувные средства для обеспечения однонаправленного потока сухого газа в проходе для потока газа, причем поток сухого газа имеет заданную температуру, секцию подачи, расположенную в проходе для потока газа и приспособленную для подачи материала в виде частиц, подвергаемому процессу сушки, в проход для потока газа посредством потока сухого газа, причем материал в виде частиц перемещается потоком сухого газа и просушивается в процессе перемещения, секцию отделения, расположенную в проходе для потока газа ниже по потоку от секции подачи, причем секция отделения предназначена для отделения просушенного материала в виде частиц от потока сухого газа и выгрузки материала из прохода для потока газа, при этом проход для потока газа содержит сушильный канал, предназначенный для соединения секции подачи с секцией отделения и для обеспечения возможности подачи материала в виде частиц от секции подачи в плавный поток по направлению к секции отбора с потоком сухого газа без осаждения в сушильном канале, причем сушильный канал изогнут вверх в выпуклой форме.
С такой сушилкой мгновенного действия благодаря тому, что в сушильном канале нет поворота, материал в виде частиц, который подается из секции подачи в поток сухого газа в канале для потока газа, легко проходит через сушильный канал с потоком газа без оседания в сушильном канале и направляется к секции отбора. Следовательно, разрыв материала в виде частиц снижается, и сыпучий материал в виде частиц сушится более равномерно.
Более конкретно, сушильный канал может включать участок канала, расположенный выше по потоку, проходящий прямолинейно вверх от секции подачи и имеющий заданный угол подъема относительно горизонтальной плоскости, и участок канала, расположенный ниже по потоку, плавно соединенный с участком канала, расположенным выше по потоку, и секцией подачи соответственно и изогнутый вверх с заданным радиусом кривизны. В этом случае угол подъема участка канала, расположенного выше по потоку, составляет в пределах 30-60°.
Благодаря сушильному каналу материл в виде частиц, подаваемый в сушильный канал, перемещается потоком сухого газа вверх под углом на участке канала, расположенном выше по потоку. Благодаря этому материал в виде частиц хорошо диспергируется в сухом газе, что обеспечивает равномерную сушку материала в виде частиц.
Секция подачи содержит трубку Вентури, расположенную наклонно под тем же углом наклона, что и участок канала, расположенный выше по потоку сушильного канала, и включающую горловину, и часть, расположенную ниже по потоку, причем посредством части, расположенной ниже по потоку, обеспечивается соединение горловины и участка канала, расположенного выше по потоку, сушильного канала и продолженной прямолинейно к участку канала, расположенного выше по потоку, роторный питатель, соединенный с трубкой Вентури, для подачи материала в виде частиц в трубку Вентури из места подачи, определенного непосредственно ниже по потоку от горловины. Предпочтительно, трубка Вентури и сушильный канал имеют прямоугольные поперечные сечения проходов для потока вдоль продольного их направления, и поперечное сечение прохода для потока трубки Вентури имеет постоянную ширину вдоль ее продольного направления.
В соответствии с приведенным выше описанием секции подачи, из-за того, что ширина поперечного сечения прохода для потока трубки Вентури является постоянной вдоль продольного направления трубки Вентури, поток сухого газа в трубке Вентури сжимается в области горловины только по высоте, и поток сухого газа расходится по высоте в направлении сушильного канала. Поэтому поток сухого газа не образует завихрения в трубке Вентури, и материал в виде частиц, подаваемый в трубку Вентури, хорошо диспергируется в расходящемся потоке сухого газа непосредственно за горловиной ниже по потоку и затем направляется в сушильный канал, без оседания материала в виде частиц.
Более конкретно, горловина определена между частью нижней стенки и частью верхней стенки трубки Вентури, причем часть верхней стенки выполнена по существу V-образной формы в продольном ее сечении. Предпочтительно в этом случае нижняя стенка трубки Вентури включает нижнюю часть, расположенную ниже по потоку от горловины, причем эта часть имеет по существу V-образную форму в ее продольном сечении и определяет углубление, благодаря которому постепенно увеличивается площадь поперечного сечения прохода для потока трубки Вентури. В альтернативном варианте нижняя стенка трубки Вентури проходит прямолинейно.
Согласно приведенному выше описанию трубки Вентури поток сухого газа, проходящий через горловину, уходит от места подачи, благодаря чему можно плавно подавать материал в виде частиц роторным питателем в трубку Вентури. Так как площадь поперечного сечения прохода для потока трубки Вентури увеличивается по направлению потока от горловины, материал в виде частиц хорошо диспергируется в трубке Вентури.
Если обеспечено углубление ниже по потоку от горловины, то могут быть достигнуты более благоприятные условия подачи и диспергирования материала в виде частиц.
Что касается площади поперечного сечения прохода для потока трубки Вентури, то степень увеличения площади поперечного сечения прохода для потока ниже по потоку от горловины ограничена пределами, при которых поток сухого газа не отрывается от внутренней стенки трубки Вентури. Отрыв потока сухого газа приводит к образованию завихрения в потоке сухого газа в трубке Вентури, и такое завихрение вызывает оседание материала в виде частиц в трубке Вентури. Однако в трубке Вентури согласно настоящему изобретению не образуется завихрение потока сухого газа, которое вызывало бы оседание материала в виде частиц.
Секция отделения снабжена тангенциальным сепаратором, имеющим горизонтальную ось, причем тангенциальный сепаратор включает цилиндрический корпус сепаратора, включающий впуск, расположенный в верхней части наружной периферии корпуса сепаратора, открытый в горизонтальном направлении, через который проходит материал в виде частиц с потоком сухого газа из сушильного канала, выпуск, расположенный в нижней части наружной периферии корпуса сепаратора, открытый вниз, через который производится выгрузка материала в виде частиц из корпуса сепаратора, отверстие для сброса, открытое в торцевой стенке корпуса сепаратора эксцентрично относительно горизонтальной оси, через которое сбрасывается сухой газ из корпуса сепаратора, и пару плоских участков стенок, образующих нижнюю часть наружной периферии корпуса сепаратора и обращенных друг к другу так, чтобы они сходились в направлении к выпуску, роторный питатель, соединенный с выпуском корпуса сепаратора, посредством которого выводится материал в виде частиц из корпуса сепаратора через выпуск.
В соответствии с приведенным выше описанием секции отделения материал в виде частиц, который перемещается из впуска корпуса сепаратора вдоль одного из плоских участков стенки по направлению к выпуску, тогда как поток сухого газа в корпусе сепаратора отклоняется в направлении отверстия сброса. Более конкретно, поток сухого газа, который перемещает материал в виде частиц к одному из плоских участков стенки, отрывается от плоского участка стенки и сталкивается с другим плоским участком стенки. Затем поток сухого газа поднимается вверх вдоль другого плоского участка стенки и подходит к отверстию для сброса. Таким образом материал в виде частиц плавно проходит от первого плоского участка стенки к выпуску и выходит из выпуска посредством роторного питателя без осаждения материала в виде частиц в корпусе сепаратора. В результате материал в виде частиц проходит через сушильный канал и тангенциальный сепаратор в течение заданного периода времени, так что материал в виде частиц подвергается равномерному процессу сушки.
Можно увеличить или уменьшить ширину участка сушильного канала вблизи впуска. В этом случае скорость сухого газа, который подается в тангенциальный сепаратор, изменяется так, что материал в виде частиц хорошо диспергируется в тангенциальном сепараторе.
Секция отделения может дополнительно включать множество ярусов желобов, установленных последовательно под роторным питателем, причем желоба расположены вдоль одной оси с заданными интервалами в вертикальном направлении, и материал в виде частиц, выводимый из роторного питателя, проходит через желоба последовательно, в то же время захватывая наружный воздух через зазоры между желобами. Благодаря такому захватыванию наружного воздуха обеспечивается охлаждение материала в виде частиц.
Если материалом, который надлежит просушить, является резаный табак для сигарет, то сухой газ может содержать перегретый пар. В этом случае, для того чтобы довести влагосодержание просушенного резаного табака до уровня 9-14 мас.%, предпочтительно, чтобы сухой газ имел температуру сушки в пределах 160-260°С, абсолютную влажность в пределах 2,4-11,8 кг/кг и скорость потока в пределах 13-40 м/с. Для приведения влагосодержания просушенного резаного табака к уровню 12-14 мас.% желательно, чтобы сухой газ, содержащий перегретый пар, имел температуру сушки в пределах 160-190°С и абсолютную влажность в пределах 2,4-11,8 кг/кг.
Если резаный табак сушится при упомянутых выше условиях сушки, то благодаря введению перегретого пара в поток сухого газа снижается содержание таких компонентов, как, например, специфические табачные нитрозамины, фенолы, пиридин, хинолин, стирол и ароматические амины, в числе компонентов, содержащихся в основной струе дыма от сигарет.
С другой стороны, если резаный табак в виде материала из частиц, пропитанный специальными составами или углекислотой в жидком виде, подвергается процессу сушки, то не обязательно требуется, чтобы сухой газ содержал перегретый пар. Если сухой газ содержит перегретый пар, то предпочтительно, чтобы сухой газ имел температуру сушки в пределах 250-380°С и абсолютную влажность в пределах 2,4-11,8 кг/кг для того, чтобы довести влагосодержание подвергаемого сушке резаного табака до уровня 2-9 мас.%. В противоположность этому, если сухой газ не содержит перегретого пара, то желательно, чтобы сухой газ обладал температурой сушки в пределах 200-300°С для того, чтобы довести влагосодержание подвергаемого сушке резаного табака до уровня 9-12 мас.%.
Кроме того, если сухой газ содержит перегретый пар, то предпочтительно, чтобы проход для потока газа был выполнен в виде контура циркуляции сухого газа и чтобы сушилка мгновенного действия дополнительно содержала средства для сброса по меньшей мере 10% расхода сухого газа из контура циркуляции. Если часть сухого газа сбрасывается во время циркуляции сухого газа, то в поток сухого газа, проходящий через сушильный канал, можно вводить свежий перегретый пар, посредством чего можно поддерживать эффект снижения содержания упомянутых выше компонентов.
На Фиг.1 изображен схематический вид сушилки мгновенного действия;
на Фиг.2 - поперечное сечение сушильного канала;
на Фиг.3 - продольное сечение секции подачи, выполненной согласно одному варианту исполнения;
на Фиг.4 - продольное сечение тангенциального сепаратора;
на Фиг.5 - продольное сечение модифицированной трубки Вентури;
на Фиг.6 - диаграмма распределения времени прохождения резаного табака при обработке резаного табака в виде материала из частиц в сушилке мгновенного действия;
на Фиг.7 - диаграмма зависимости степени разрыва частиц резаного табака от скорости потока сухого газа в сушильном канале.
На Фиг.1 схематически показана сушилка мгновенного действия, предназначенная для использования в сушильном процессе обработки резаного табака в виде материала из частиц.
Сушилка мгновенного действия содержит проход 2 для потока газа, вдоль которого последовательно установлены вентилятор 4 и нагреватель 6. Вентилятором 4 подается газ, например воздух, в нагреватель 6. В нагревателе 6 газ нагревается до заданной температуры, а более конкретно, в пределах 160-300°С, предпочтительно в пределах 180-260°С.
Паропровод 8 подведен к проходу 2 для потока газа, расположенному между вентилятором 4 и нагревателем 6. Паропровод 8 соединен с источником подачи пара. В паропроводе 8 установлен клапан 10 для регулирования подачи пара. Когда клапан 10 для регулирования подачи пара открыт, пар подается от источника подачи пара по паропроводу 8 в газ, проходящий по проходу 2 для потока газа. При этом в проходе 2 для потока газа получают поток сухого газа, содержащий перегретый пар. В этом случае температура потока сухого газа находится в пределах 160-190°С, а его абсолютная влажность находится в пределах 2,4-11,8 кг/кг.
Проход 2 для потока газа включает горизонтальный канал 12, расположенный ниже по потоку от нагревателя 6. Горизонтальный канал 12 соединен с секцией 14 подачи, и резаный табак в виде материала из частиц подается посредством секции 14 подачи в проход 2 для потока газа.
От секции подачи 14 проходит сушильный канал 16, соединенный с тангенциальным сепаратором 18, выполняющим функцию секции отделения. Сушильный канал 16 образует часть прохода 2 для потока газа или прохода для сушильного потока.
Сушильный канал 16 (см. Фиг.1) изогнут вверх в выпуклой форме при рассмотрении его в целом, и посредством сушильного канала 16 плавно соединяется секция 14 подачи с тангенциальным сепаратором 18.
Соответственно сухой газ в проходе 2 для потока газа проходит через секцию 14 подачи в сушильный канал 16, скорость сухого газа в этот момент находится в пределах 13-40 м/с.
Предусмотрен канал 20 для возвратного потока, проходящий от отверстия для сброса тангенциального сепаратора 18, причем канал 20 для возвратного потока соединен с вентилятором 4. В канале 20 для возвратного потока установлен циклон 22.
От прохода 2 для потока газа отходит труба 24 для сброса, которая расположена между вентилятором 4 и паропроводом 8. В трубе 24 для сброса последовательно установлены управляющий клапан 26 для сброса и вентилятор 28 для сброса. Посредством вентилятора 28 для сброса отбирают по трубе 24 для сброса по меньшей мере 10% расхода потока сухого газа, проходящего через проход 2 для потока газа, и сбрасывают это количество газа.
Сушильный канал 16 имеет участок 16а канала, расположенный выше по потоку, и участок 16b канала, расположенный ниже по потоку, по направлению движения потока сухого газа. Участок 16а канала, расположенный выше по потоку, присоединен к секции подачи 14, а участок 16b канала, расположенный ниже по потоку, присоединен к тангенциальному сепаратору 18.
Как показано на Фиг.2, сушильный канал 16 имеет прямоугольное поперечное сечение прохода для потока газа. Площадь поперечного сечения прохода для потока газа может быть либо постоянной вдоль продольного направления сушильного канала 16, либо переменной. Если высоту и ширину поперечного сечения прохода для потока газа обозначить соответственно буквами Н и W, то соотношение высоты Н к ширине W, а именно R=H/W, составляет 1 или меньше.
Участок 16а канала, расположенный выше по потоку, проходит по существу прямолинейно от секции подачи. Более конкретно, угол между горизонтальной плоскостью и участком канала 16, расположенным выше по потоку, или угол подъема θ, находится в пределах 30-60°. Участок 16b канала, расположенный ниже по потоку, изогнут вверх в выпуклой форме. Концы участка канала 16b, расположенного ниже по потоку, плавно или по касательной, соединены с верхним концом участка 16а канала, расположенного выше по потоку, и с входом тангенциального сепаратора соответственно. Участок 16b канала, расположенный ниже по потоку, имеет радиус кривизны R, находящийся в пределах 6-20 м, а длина сушильного канала 16 от начального его конца до выпуска тангенциального сепаратора 18 находится в пределах 8-15 м.
На Фиг.3 секция подачи 14 показана более подробно. Секция подачи 14 содержит трубку Вентури 30, посредством которой соединен горизонтальный канал 12 с сушильным каналом 16 или с участком 16а канала, расположенным выше по потоку. Поперечное сечение прохода для потока трубки Вентури 30 является прямоугольным, как и поперечное сечение прохода для потока сушильного канала 16, а ширина поперечного сечения прохода для потока трубки Вентури является постоянной вдоль его продольного направления.
Трубка Вентури 30 содержит горловину 32. Когда сухой газ проходит через горловину 32, скорость потока сухого газа повышается. Более конкретно, скорость потока сухого газа, проходящего через горловину 32, выше скорости потока сухого газа, проходящего по сушильному каналу 16.
Горловина 32 выполнена за счет наклона к нижней стенке части верхней стенки трубки Вентури 30 и содержит верхнюю часть 34, расположенную выше по потоку, и верхнюю часть 36, расположенную ниже по потоку. Верхние части 34 и 36 выполнены по существу V-образной формы в продольном сечении трубки Вентури 30. Это означает, что верхняя часть 34, расположенная выше по потоку, наклонена по направлению к нижней стенке трубки Вентури 30, тогда как верхняя часть 36, расположенная ниже по потоку, наклонена в направлении от нижней стенки трубки Вентури 30 и проходит по направлению к сушильному каналу 16.
Нижняя стенка трубки Вентури 30 включает нижнюю часть 31, расположенную выше по потоку, и нижнюю часть 33, расположенную ниже по потоку. Нижняя часть 31, расположенная выше по потоку, проходит прямо от горизонтального канала 12 к горловине 32, т.е. занимает положение, при котором площадь поперечного сечения прохода для потока трубки Вентури 30 является минимальной. Острые углы α1 и α2, образованные верхними частями 34 и 36 относительно нижней части 31, расположенной выше по потоку, составляет (каждый) в пределах 2-20°. Предпочтительно, чтобы острый угол α1 был больше острого угла α2, при этом площадь поперечного сечения прохода для потока трубки Вентури 30 резко уменьшается по направлению к горловине 32, а затем постепенно увеличивается по направлению от горловины 32.
Нижняя часть 33, расположенная ниже по потоку, трубки Вентури 30 выполнена по существу V-образной формы в продольном сечении трубки Вентури 30. Другими словами, нижняя часть 33, расположенная ниже по потоку, определяет углубление 38 ниже по потоку от горловины 32. Поэтому, после того как площадь поперечного сечения прохода для потока трубки Вентури 30 постепенно уменьшается по направлению к горловине 32, она постепенно увеличивается по направлению к углублению 38, расположенному ниже по потоку от горловины 32, и постепенно уменьшается от углубления 38 по направлению к сушильному каналу 16.
Нижняя часть 33, расположенная ниже по потоку, содержит наклонную поверхность 39, проходящую от горловины 32 к углублению 38. Острый угол β, образованный наклонной поверхностью 39 относительно нижней части 31, расположенной выше по потоку, идентичен острому углу α1, образованному верхней частью 34, расположенной выше по потоку. В соответствии с этим наклонная поверхность 39 и верхняя часть 34, расположенная выше по потоку, параллельны одна другой. Это означает, что поток сухого газа, прошедший через горловину 32, движется далее без отрыва от наклонной поверхности 39. Из этого следует, что при определении площади поперечного сечения прохода для потока трубки Вентури 30 степень увеличения площади поперечного сечения прохода для потока ниже по потоку от горловины 32 следует выбирать таким образом, чтобы не было отрыва потока сухого газа от нижней стенки трубки Вентури 30.
Верхняя часть 36 трубки Вентури 30, расположенная ниже по потоку, имеет такой же угол подъема, что и часть 16а сушильного канала 16, расположенная выше по потоку.
Кроме того, горизонтальный канал 12 может иметь либо прямоугольное поперечное сечение, такое же, как и трубка Вентури 30, либо круглое поперечное сечение.
В верхней части 36 трубки Вентури 30, расположенной ниже по потоку, выполнено окно 40 для подачи, открытое вниз, причем окно 40 для подачи расположено непосредственно за горловиной 32 ниже по потоку. Выпуск роторного питателя 42 напрямую соединен с окном 40 для подачи, и впуск роторного питателя 42 соединен с линией 44 подачи резаного табака.
Роторный питатель 42 содержит цилиндрический корпус и ротор, установленный с возможностью вращения в корпусе, причем ротор снабжен множеством отсеков 46 на его внешней периферической поверхности. Отсеки 46 расположены равномерно по окружности ротора. Когда ротор вращается, один из отсеков 46 совмещается с впуском роторного питателя 42 или его корпуса. В этот момент в отсек 46 засыпают резаный табак, подаваемый по линии 44 подачи. Затем засыпанный резаный табак перемещается при вращении ротора по направлению к выпуску корпуса вдоль отсека 46. Когда отсек 46 совмещается с выпуском, резаный табак из отсека попадает в трубку Вентури 30 через окно 40 для подачи.
Ротор роторного питателя 42 вращается против часовой стрелки, как показано на Фиг.3. Соответственно, когда каждый из отсеков 46 проходит через выпуск корпуса, направление перемещения отсека 46 совпадает с направлением движения потока сухого газа в трубке Вентури 30.
В этом случае резаный табак, подаваемый в роторный питатель 42, подвергается процессу набухания посредством мгновенной сушки, и имеет высокое влагосодержание. Более конкретно, влагосодержание резаного табака регулируют в пределах 17-35 мас.%, а предпочтительно - 18-25 мас.%.
На Фиг.4 показан тангенциальный сепаратор 18.
Тангенциальный сепаратор 18 содержит цилиндрический корпус 48 сепаратора, который имеет горизонтальную ось и впуск 50. Впуск 50 расположен в верхней части наружного кожуха корпуса 48 сепаратора и по касательной к наружной периферии корпуса 48 сепаратора, т.е. в горизонтальном направлении. Впуск 50 плавно соединен с концом, расположенным ниже по потоку, участка 16b канала, расположенного ниже по потоку, сушильного канала 16. Поэтому впуск 50 также имеет прямоугольное поперечное сечение прохода для потока, и ширина корпуса сепаратора вдоль горизонтальной оси равна ширине сушильного канала 16.
Конец, расположенный ниже по потоку, участка 16b (см. Фиг.4) канала, расположенного ниже по потоку, имеет нижнюю стенку, проходящую наклонно вверх по направлению к впуску 50.
Корпус 48 сепаратора содержит также выпуск 52, расположенный в нижней части наружной периферии корпуса 48 сепаратора. Выпуск 52 напрямую соединен с впуском роторного питателя 54, сходного с роторным питателем 42.
Корпус 48 сепаратора содержит периферийную стенку, включающую направляющую стенку 56 в форме цилиндрической арки, которая проходит от впуска 50 к выпуску 52, и направляющую стенку 58 в форме цилиндрической арки, которая проходит от выпуска 52 к впуску 50 в направлении движения потока сухого газа из впуска 50. Направляющие стенки 56 и 58 имеют плоские участки 60 и 62 стенок в нижних их частях соответственно. Плоские участки 60 и 62 стенок отдалены друг от друга в направлении вращения роторного питателя 54 и проходят по направлению к выпуску 52 соответственно. Выпуск 52 (см. Фиг.4) имеет ось, наклоненную под заданным углом γ (например, γ=0-30°) относительно вертикальной плоскости. Следовательно, роторный питатель 54 также расположен наклонно и соединен с выпуском 52.
Одна торцевая стенка корпуса 48 сепаратора имеет отверстие 64 для сброса, соединенное с каналом 20 для возвратного потока. Отверстие 64 для сброса (см. Фиг.4) расположено ближе к направляющей стенке 58, чем к направляющей стенке 56, и ближе к впуску 50, чем к выпуску 52. Корпус 48 сепаратора может быть снабжен отверстием 64 для сброса в каждой его торцевой стенке. В этом случае оба отверстия 64 для сброса соединены с каналом 20 для возвратного потока.
Под выпуском роторного питателя 54 установлено множество ярусов желобов 66 (см. Фиг.1), установленных последовательно под роторным питателем и расположенных вдоль одной оси с заданными интервалами в вертикальном направлении. Каждый из желобов 66 имеет верхний край в виде загрузочной воронки, и между каждыми двумя вертикально расположенными смежными желобами предусмотрен зазор заданной величины.
Сушилка мгновенного действия работает следующим образом.
Когда подается поток сухого газа в трубку Вентури 30, он направляется вверх по трубке Вентури 30. В это время поток сухого газа сжимается по направлению к горловине 32, затем поток сухого газа проходит через горловину 32, при этом скорость потока увеличивается.
Как было упомянуто выше, трубка Вентури 30 имеет постоянное поперечное сечение прохода для потока вдоль продольного направления, а благодаря наличию углубления 38, расположенного ниже по потоку от горловины 32, поперечное сечение прохода для потока трубки Вентури 30 постепенно увеличивается. Другими словами, верхняя часть 34 горловины 32, расположенная выше по потоку, и наклонная поверхность 39, образующая углубление 38, параллельны друг другу. Таким образом, поток сухого газа, прошедший через горловину 32, как показано стрелкой Х на Фиг.3, следует в большей степени в направлении углубления 38, а затем возвращается из углубления к центру трубки Вентури 30 и направляется в сушильный канал 16.
Соответственно после прохода через горловину 32 поток сухого газа уходит от окна 40 для подачи так, что он не препятствует подаче резаного табака из окна 40 для подачи в трубку Вентури 30. Благодаря этому резаный табак легко подается в трубку Вентури 30.
Проход для потока трубки Вентури 30, расположенный ниже по потоку от горловины 32, не содержит перегиба около углубления 38. Поэтому резаный табак, подаваемый через окно 40 для подачи, не оседает в углублении 38. После того как резаный табак хорошо диспергируется в потоке в углублении 38, он возвращается к центру трубки Вентури 30, благодаря чему предотвращается возможность направления резаного табака в сушильный канал 16 в виде массы.
Кроме того, трубка Вентури 30 содержит часть, расположенную ниже по потоку, имеющую угол подъема θ, равный углу подъема сушильного канала 16, и благодаря этому осуществляется резкий подъем потока сухого газа в трубке Вентури 30. Таким восходящим потоком сухого газа дополнительно обеспечивается диспергирование резаного табака.
Затем резаный табак направляется с сухим потоком газа из трубки Вентури 30 в сушильный канал 16. Участок 16а сушильного канала 16, расположенный выше по потоку, выполнен в виде прямолинейного участка, тогда как участок 16b канала, расположенный ниже по потоку, выполнен по дуге окружности среднего радиуса кривизны так, что сушильный канал 16 не содержит изгиба. Таким образом, резаный табак плавно перемещается через сушильный канал 16 с сухим потоком газа, при этом он равномерно диспергируется в сушильном канале 16. Это означает, что резаный табак направляется в тангенциальный сепаратор 18 без его оседания в сушильном канале 16, и что время, необходимое для того, чтобы резаный табак проходил через сушильный канал 16, является по существу постоянным.
Следовательно, если при прохождении через сушильный канал 16 резаный табак, равномерно диспергированный в сушильном канале 16, вводится в удовлетворительный контакт с сухим потоком газа по всей его поверхности, и кроме того, если время, требующееся для прохождения резаного табака через сушильный канал 16, является по существу постоянным, то резаный табак может быть равномерно просушен в сушильном канале 16. В результате этого предотвращается пересушивание или недосушивание резаного табака, что позволяет осуществлять равномерный процесс сушки резаного табака и исключать ухудшение запаха и вкуса резаного табака.
Так как площадь поперечного сечения прохода для потока сушильного канала 16 является постоянной вдоль продольного направления сушильного канала 16, как сказано выше, то при прохождении резаного табака через сушильный канал 16 его столкновение с внутренней стенкой сушильного канал 16 гасится. Таким образом, даже если материалом из частиц, который надлежит просушить, является резаный табак, частицы которого относительно легко поддаются разрыву, предотвращается их разрыв и качество подвергаемого процессу сушки резаного табака повышается. Кроме того, частицы резаного табака, подверженного набуханию в процессе сушки, и частицы резаного табака, полученного путем резки восстановленных листов табака, особенно легко поддаются разрывам.
Затем просушенный резаный табак направляется с сухим потоком газа во впуск 50 тангенциального сепаратора 18. Так как впуск 50 направлен по касательной от наружной периферии корпуса 48 сепаратора, то резаный табак может поступать в корпус 48 сепаратора через впуск 50 без препятствий. Это означает, что резаный табак перемещается к выпуску 52, плавно направляемый направляющей стенкой 56, как показано стрелками Y на Фиг.4. В результате этого резаный табак никогда сильно не соударяется с направляющей стенкой 56 корпуса 48 сепаратора.
Воздух отводится из корпуса 48 сепаратора через отверстие 64 для сброса. При сбросе воздуха в корпусе 48 сепаратора формируется спиральный поток, показанный пунктирными линиями Z на Фиг.4, в сочетании с потоком сухого газа, подаваемым через впуск 50, в результате чего спиральный поток приближается к отверстию 64 для сброса. С помощью спирального потока отделяется поток сухого газа, стремящегося двигаться вдоль направляющей стенки 56, от направляющей стенки 56. Затем поток сухого газа сталкивается с плоской частью 62 стенки, проходящей в направлении к выпуску 52, и проходит к отверстию 64 для сброса.
Когда резаный табак, проходящий вдоль направляющей стенки 56, достигает плоской части 60 стенки, проходящей по направлению к выпуску 52, резаный табак по существу отделяется от потока сухого газа. Затем резаный табак плавно движется вниз, направляемый вдоль плоской части 60 стенки, и выгружается из выпуска 52 через роторный питатель 54. Соответственно резаный табак не оседает в корпусе 48 сепаратора, и время, требующееся для того, чтобы резаный табак прошел через тангенциальный сепаратор 18, поддерживается постоянным, таким образом предотвращая перегрев резаного табака в тангенциальном сепараторе 18.
Следовательно, время, требующееся для того, чтобы резаный табак, подаваемый посредством секции подачи 14, был выведен из тангенциального сепаратора 18, а именно общее время сушки резаного табака, становится постоянным, благодаря чему осуществляется равномерный процесс сушки резаного табака.
Более конкретно, в случае применения сушилки мгновенного действия общее время сушки резаного табака находится в пределах 0,5-1,8 с. Это означает, что резаный табак не оседает в сушилке и что перегрев резаного табака предотвращается.
Влагосодержание резаного табака, выгруженного из тангенциального сепаратора 18, находится в пределах 9-14 мас.%, предпочтительно в пределах 12-14 мас.%. Влагосодержание резаного табака быстро снижается.
Когда резаный табак быстро просушивается описанным выше образом, влага, содержавшаяся в нем, быстро испаряется. Такое испарение влаги приводит к закручиванию резаного табака, что превращает резаный табак в так называемый "закрученный резаный табак". Такой закрученный резаный табак имеет большую объемность, благодаря чему можно уменьшить плотность наполнителя из резаного табака в сигарете.
Резаный табак, выгруженный из выпуска роторного питателя 54, последовательно пропускается через желоба 66, расположенные последовательно. В это время при падении резаного табака происходит засасывание наружного воздуха в зазоры между двумя вертикально расположенными смежными желобами 66 в желоб у его нижнего края так, что резаный табак удовлетворительно охлаждается наружным воздухом, что предотвращает ухудшение запаха и вкуса резаного табака.
Поток сухого газа в корпусе 48 сепаратора сбрасывается через отверстие 64 для сброса и пропускается через циклон 22. В это время в циклоне 22 происходит отделение мелкой пыли резаного табака и подобных частиц из потока сухого газа.
Из резаного табака, просушенного в сушилке мгновенного действия, были произведены сигареты А, В и С согласно изобретению. Одновременно из резаного табака, просушенного на обычной барабанной сушилке, были произведены сравнительные сигареты, соответствующие сигаретам А, В и С согласно изобретению. Производили замеры содержания компонентов, присутствующих в основной струе дыма, образующегося при выкуривании этих сигарет; полученные результаты сравнения по содержанию некоторых компонентов приведены в Таблице. Результаты сравнения, приведенные в Таблице, указывают на уменьшение степени содержания компонентов, присутствующих в дыме сигарет согласно изобретению, по сравнению с соответствующими сравнительными сигаретами.
| Таблица | ||
| Компоненты в дыме | Подробная классификация | Содержание компонентов в сигаретах согласно изобретению, % |
| А | В | С | ||
| Специфические табачные нитрозамины | NNN | -2,20 | 16,20 | 12,00 |
| NAT | 3,30 | 7,60 | 3,90 | |
| NAB | 22,40 | 12,10 | -- | |
| NNK | 22,40 | 1,20 | 7,40 | |
| Фенолы | Гидрохинон | 10,50 | 10,90 | 9,80 |
| Резорцин | 8,60 | 9,80 | 5,50 | |
| Катехин | 12,00 | 9,50 | 8,20 | |
| Фенол | 17,20 | 16,70 | 10,90 | |
| м-Крезол+п-Крезол | 13,50 | 15,20 | 10,70 | |
| о-Крезол | 10,40 | 16,10 | 11,20 | |
| Пиридин | 5,00 | 4,50 | 3,00 | |
| Хинолин | 13,00 | 8,20 | 7,20 | |
| Стирол | 0,00 | 0,60 | 0,50 | |
| Ароматические амины | 1-Аминонафталин | 9,80 | 10,30 | 18,00 |
| 2-Аминонафталин | 8,40 | 8,30 | 18,30 | |
| 3-Аминодифенил | 8,00 | 8,00 | 13,90 | |
| 4-Аминодифенил | 6,70 | 8,20 | 11,80 |
В Таблице: NNN - Нитрозонорникотин; NAT - Нитрозоанатабин; NAB - нитрозоанабазин; NNK - 4-N-нитрозометиламино-1-3-пиридил-1-бутанон.
Резаный табак сигарет А, В и С согласно изобретению обрабатывали на сушилке мгновенного действия при следующих условиях сушки:
| Температура потока сухого газа | 160-190°С |
| Скорость потока сухого газа | 17 м/с |
| Абсолютная влажность потока сухого газа | 5,6 кг/кг |
| Доля сбрасываемого газа из потока сухого газа | 50% |
| Влагосодержание резаного табака до сушки | 20 мас.% |
| Влагосодержание просушенного резаного табака | 13 мас.% |
| Подача резаного табака перед сушкой | 80 кг/ч |
Резаный табак в сигаретах А и С согласно изобретению содержал множество наполнителей, и эти наполнители были подвержены процессу сушки все вместе. Резаный табак в сигаретах В согласно изобретению также содержал множество видов наполнителей, и эти наполнители были подвержены процессу сушки каждый отдельно. Более конкретно, сигареты А и В были сигаретами "Mild Seven" (торговая марка), а сигареты С согласно изобретению - "Hi-lite" (торговая марка).
Резаный табак сравнительных сигарет подвергали процессу сушки, используя обычную барабанную сушилку. Условия сушки на барабанной сушилке были следующими:
| Температура нагрева стенки барабана | 120°С |
| Температура нагретого воздуха | 60°С |
| Абсолютная влажность нагретого воздуха | 0,1 кг/кг или менее |
| Доля сбрасываемого нагретого воздуха | 20% |
Как показано в Таблице, в резаном табаке сигарет А, В и С согласно изобретению в значительной степени сокращено содержание таких компонентов, как, например: специфические табачные нитрозамины, фенолы, пиридин, хинолин, стирол и ароматические амины, среди компонентов, содержащихся в основной струе дыма от сигарет, по сравнению с резаным табаком сравнительных сигарет. Одна возможная причина этого может заключаться в том, что резаный табак сушили не нагретым воздухом, а сухим потоком газа.
Можно еще больше снизить влагосодержание высушенного резаного табака до 9 мас.% путем повышения температуры потока сухого газа до 260°С.
На Фиг.6 сплошной линией показано распределение времени, требующегося для обработки резаного табака, который подавался посредством секции 14 подачи и выгружался из тангенциального сепаратора 18, т.е. распределение времени, требующегося для того, чтобы резаный табак прошел через сушилку мгновенного действия согласно настоящему варианту осуществления. Кроме того, штрихпунктирной линией и штрихпунктирной линией с двумя точками на Фиг.6 показано распределение времени, требующегося для обработки резаного табака, т.е. времени прохода его через обычную сушилку.
Как очевидно из Фиг.6, в случае использования сушилки мгновенного действия согласно варианту осуществления, колебания времени прохода резаного табака находятся в пределах ±0,2 с. Это подтверждает, что резаный табак просушен равномерно. Обычная сушилка, имеющая характеристику, изображенную штрихпунктирной линией, содержит сушильный канал С-образной формы, а обычная сушилка, имеющая характеристику, изображенную штрихпунктирной линией с двумя точками, содержит сушильный канал S-образной формы.
Кроме того, на Фиг.7 показана зависимость степени разрыва резаного табака от скорости потока сухого газа в сушильном канале. В этом случае степень разрыва резаного табака определяется по разбросу между исходным диаметром частиц (1,9 мм) резаного табака, подаваемого посредством секции 14 подачи, и диаметром частиц резаного табака, выгружаемого из тангенциального сепаратора 18. Как убедительно показано на Фиг.7, согласно варианту осуществления сушилки мгновенного действия, даже если скорость потока сухого газа увеличивается, отклонение диаметра частиц резаного табака не очень сильно увеличивается. В противоположность этому, в случае использования обычной сушилки с увеличением скорости потока сухого газа увеличивается отклонение диаметра частиц резаного табака.
Настоящее изобретение не ограничено описанным выше вариантом исполнения, но может быть модифицировано различными путями.
Например, секция подачи 14, изображенная на Фиг.5, или трубка Вентури 30, может не содержать углубления 38, а иметь плоскую нижнюю стенку. И в этом случае, благодаря тому, что поток сухого газа, прошедший через горловину 32, направляется так, чтобы он отделялся от окна 40 для подачи, подача резаного табака через окно 40 для подачи в трубку Вентури 30 выполняется без затруднений. Помимо этого, даже если углубление 38 отсутствует, площадь поперечного сечения прохода для потока трубки Вентури 30, расположенного ниже по потоку от горловины 32, постепенно увеличивается по направлению к сушильному каналу 16 так, чтобы резаный табак удовлетворительно диспергировался.
Кроме того, сушилка мгновенного действия согласно настоящему изобретению может быть применена для осуществления процесса сушки резаного табака, пропитанного углекислотой в жидком состоянии в виде пропитывающего состава.
Для рассмотрения технических характеристик сушилки, используемой в данном конкретном случае, ниже перечислены только отличительные технические характеристики упомянутой выше сушилки.
| Температура сухого газа | |
| (содержащего перегретый пар) | 160-400°С |
| Предпочтительно | 250-380°С |
| Острый угол β | 0° |
| Влагосодержание просушенного резаного табака | 2-9 мас.% |
| Предпочтительно | 2-7 мас.% |
Когда сухой газ содержит перегретый пар, то желательно, чтобы сухой газ имел температуру в пределах 200-300°С. В этом случае влагосодержание просушенного резаного табака регулируется так, чтобы оно было в пределах 9-12 мас.%.
Коме того, сушилка мгновенного действия может применяться не только для сушки резаного табака, но также для обработки множества других материалов в виде частиц. Таким образом, могут быть произведены модификации, касающиеся конкретных размеров, формы и подобных параметров сушильного канала 16, тангенциального сепаратора 18, трубки Вентури 30 и т.д., в зависимости от вида материала в виде частиц, который надлежит сушить.
1. Сушилка мгновенного действия для сушки материала в виде частиц, содержащая проход для потока газа, воздуходувные средства для обеспечения однонаправленного потока сухого газа в проходе для потока газа, причем поток сухого газа имеет заданную температуру, секцию подачи, расположенную в проходе для потока газа и приспособленную для подачи материала в виде частиц, который подвергается процессу сушки, в проход для потока газа посредством потока сухого газа, причем материал в виде частиц перемещается потоком сухого газа и сушится в процессе перемещения, секцию отделения, расположенную в проходе для потока газа ниже по потоку от секции подачи, причем секция отделения предназначена для отделения просушенного материала в виде частиц от потока сухого газа и выгрузки материала из прохода для потока газа, при этом проход для потока газа содержит сушильный канал, предназначенный для соединения секции подачи с секцией отделения и для обеспечения возможности подачи материала в виде частиц от секции подачи в плавный поток по направлению к секции отбора с потоком сухого газа без осаждения в сушильном канале, причем сушильный канал изогнут вверх в выпуклой форме.
2. Сушилка по п.1, в которой сушильный канал содержит участок канала, расположенный выше по потоку, проходящий прямолинейно вверх от секции подачи и имеющий заданный угол подъема относительно горизонтальной плоскости, участок канала, расположенный ниже по потоку, плавно соединенный с участком канала, расположенным выше по потоку, и с секцией подачи соответственно и изогнутый вверх с заданным радиусом кривизны.
3. Сушилка по п.2, в которой угол подъема участка канала, расположенного выше по потоку, составляет 30-60°.
4. Сушилка по п.1, в которой секция подачи содержит трубку Вентури, расположенную наклонно под тем же углом наклона, что и участок канала, расположенный выше по потоку сушильного канала, включающую горловину и часть, расположенную ниже по потоку, причем посредством части, расположенной ниже по потоку, обеспечивается соединение горловины и участка канала, расположенного выше по потоку сушильного канала, и продолженной прямолинейно к участку канала, расположенному выше по потоку, роторный питатель, соединенный с трубкой Вентури, для подачи материала в виде частиц в трубку Вентури из места подачи, определенного непосредственно ниже по потоку от горловины.
5. Сушилка по п.4, в которой трубка Вентури и сушильный канал имеют прямоугольные поперечные сечения проходов для потока вдоль их продольного направления, поперечное сечение прохода для потока трубки Вентури имеет постоянную ширину вдоль его продольного направления.
6. Сушилка по п.5, в которой горловина определена между частью нижней стенки трубки Вентури и частью верхней стенки трубки Вентури, причем часть верхней стенки выполнена по существу V-образной формы в продольном ее сечении.
7. Сушилка по п.6, в которой нижняя стенка трубки Вентури включает нижнюю часть, расположенную ниже по потоку от горловины, причем эта часть имеет по существу V-образную форму в ее продольном сечении и определяет углубление, благодаря которому постепенно увеличивается площадь поперечного сечения прохода для потока трубки Вентури.
8. Сушилка по п.6, в которой нижняя стенка трубки Вентури проходит прямолинейно.
9. Сушилка по п.1, в которой секция отделения содержит тангенциальный сепаратор, имеющий горизонтальную ось.
10. Сушилка по п.9, в которой тангенциальный сепаратор содержит цилиндрический корпус сепаратора, включающий впуск, расположенный в верхней части наружной периферии корпуса сепаратора, открытый в горизонтальном направлении, через который проходит материал в виде частиц с потоком сухого газа из сушильного канала, выпуск, расположенный в нижней части наружной периферии корпуса сепаратора, открытый вниз, через который производится выгрузка материала в виде частиц из корпуса сепаратора, отверстие для сброса, открытое в торцевой стенке корпуса сепаратора эксцентрично относительно горизонтальной оси, через которое сбрасывается сухой газ из корпуса сепаратора, пару плоских участков стенок, образующих нижнюю часть наружной периферии корпуса сепаратора и обращенных друг к другу так, чтобы они сходились по направлению к выпуску, роторный питатель, соединенный с выпуском корпуса сепаратора, посредством которого выводится материал в виде частиц из корпуса сепаратора через выпуск.
11. Сушилка по п.10, в которой секция отделения дополнительно содержит множество ярусов желобов, установленных последовательно под роторным питателем, причем желоба расположены вдоль одной оси с заданными интервалами в вертикальном направлении, и материал в виде частиц, выводимый из роторного питателя, проходит через желоба последовательно, в то же время захватывая наружный воздух через зазоры между желобами.
12. Сушилка по п.1, в которой материалом в виде частиц является резаный табак для сигарет, сухой газ содержит перегретый пар и имеет температуру сушки в пределах 160-260°С, абсолютную влажность в пределах 2,4-11,8 кг/кг, скорость потока в пределах 13-40 м/с в сушильном канале для того, чтобы довести влагосодержание просушенного резаного табака до уровня 9-14 мас.%.
13. Сушилка по п.1, в которой материалом в виде частиц является резаный табак для сигарет, сухой газ содержит перегретый пар и имеет температуру сушки в пределах 160-190°С, абсолютную влажность в пределах 2,4-11,8 кг/кг для того, чтобы довести влагосодержание просушенного резаного табака в пределах 12-14 мас.%.
14. Сушилка по п.12 или 13, в которой проход для потока газа образует контур для циркуляции сухого газа, причем сушилка дополнительно содержит средства для сброса для вывода, по меньшей мере, 10% расхода сухого газа из контура для циркуляции.
15. Сушилка по п.1, в которой материалом в виде частиц является резаный табак, пропитанный углекислотой в жидком состоянии, сухой газ содержит перегретый пар и имеет температуру сушки в пределах 250-380°С и абсолютную влажность в пределах 2,4-11,8 кг/кг для того, чтобы довести влагосодержание просушенного резаного табака в пределах 2-9 мас.%.
16. Сушилка по п.1, в которой сухой газ имеет температуру сушки в пределах 200-300°С для того, чтобы довести влагосодержание просушенного резаного табака в пределах 9-12 мас.%.
17. Сушилка по п.15 или 16, в которой проход для потока газа образует контур для циркуляции сухого газа, причем сушилка дополнительно содержит средства для сброса для вывода, по меньшей мере, 10% расхода сухого газа из контура для циркуляции.
Приоритет по пунктам:
26.11.2001 по пп.1-11;
28.06.2002 по пп.12-14, 16-17;
25.11.2002 по п.15.
