共热式固定含水率烟草样品制备装置及制备方法与流程

1.本发明涉及卷烟制造领域，尤其涉及一种共热式固定含水率烟草样品制备装置及制备方法。


背景技术：

2.在卷烟制造工业中，对烟草的水分控制是一项极其重要的指标，烟草水分含量的高低对消费者吸食的感官质量有着较大的影响。
3.在实际生产过程中，烟草水分通常以烟草含水率作为量化标准，卷烟厂在生产线上对经过各个工序处理的烟草的含水率都有着极为严格的要求，而在实验室对烟草含水率检测过程中，由于实际实验条件的限制，通常每次只能制备一种含水率的烟草样品，效率极低，同时烟草样品制备流程较为繁琐，且在制备过程中由于空气中水分的影响，对整个流程衔接的连贯性要求比较高，所以经常出现在制备完成之后，实际得到的烟草含水率与计划制备的含水率有着较大差距。


技术实现要素：

4.鉴于上述，本发明旨在提供一种共热式固定含水率烟草样品制备装置及制备方法，以解决制备具有一定范围的含水率烟草样品的过程过于繁琐，不可控因素较多且制备效率较低的问题。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.第一方面、一种共热式固定含水率烟草样品制备装置，其中包括：蒸汽产生组件、加湿组件、传送组件、称重组件、电控与显示组件以及用于放置烟草样品的样品网筛；其中，每一个加湿组件对应一个传送组件，且若干个加湿组件共用同一个蒸汽产生组件；
7.所述蒸汽产生组件包括设于所述制备装置的本体后部的注水管、与所述注水管连接的蓄水槽以及安装于所述蓄水槽中的加热管；其中，所述蓄水槽及所述加热管均位于所述制备装置的本体内；
8.所述加湿组件设于所述蒸汽产生组件的上方，包括均化网以及上升管道；其中，所述上升管道位于蒸汽产生组件的上方，且在上升管道中装有所述均化网；所述上升管道的上端口与所述制备装置的本体顶部开孔连通，用于放置所述样品网筛；
9.所述传送组件包括夹持器、支撑杆、旋转机构、升降机构以及驱动部件；其中，所述夹持器固定在所述支撑杆上且置于所述制备装置的本体顶部之上，用于夹持所述样品网筛；所述支撑杆的下端安装在所述升降机构上，所述升降机构与所述旋转机构连接，所述驱动部件用于驱动所述升降机构及所述旋转机构，其中，所述旋转机构、所述升降机构以及所述驱动部件均位于所述制备装置的本体内；
10.所述称重组件位于所述制备装置的本体顶部，用于对样品网筛及烟草样品的质量信息进行称量及传输；
11.所述电控与显示组件设于所述制备装置的本体上，且分别与所述蒸汽产生组件、
所述传送组件以及所述称重组件电信号连接。
12.在其中至少一种可能的实现方式中，所述样品网筛为圆筒形结构，在圆筒的轴向中部位置装有网眼筛片。
13.在其中至少一种可能的实现方式中，所述样品网筛的直径小于所述上升管道的上端口的直径。
14.在其中至少一种可能的实现方式中，在所述样品网筛的侧壁上设有至少两个沿径向凸出的边沿。
15.在其中至少一种可能的实现方式中，所述蒸汽产生组件还包括用于对蓄水槽中的水温进行监控的温度传感器。
16.在其中至少一种可能的实现方式中，所述样品网筛的底部设有用于与所述称重组件接触的支撑环。
17.在其中至少一种可能的实现方式中，所述称重组件包括电子天平以及屏蔽罩，所述屏蔽罩设在所述电子天平外部，用于保护所述电子天平。
18.在其中至少一种可能的实现方式中，所述电控与显示组件包括可用于对制备装置进行操控的控制区域，用于显示信息的屏幕区域，以及用于输入信息的键盘区域。
19.在其中至少一种可能的实现方式中，所述均化网至少具有两层。
20.第二方面、一种基于前述制备装置的含水烟草样品制备方法，其中包括：
21.初始化制备装置，并在加湿组件上放置空样品网筛；
22.控制蒸汽产生组件的加热管对蓄水槽中的液体水加热以持续产生蒸汽，并加湿空样品网筛；
23.启动传动组件将加湿后的样品网筛移动至称重组件的上进行第一次称重，并记录初始质量；
24.将待加湿的烟草样品置于空样品网筛中进行第二次称重，并记录加湿前质量；
25.启动传动组件将装有样品的样品网筛放置在加湿组件上，并在电控与显示组件上输入预设的烟草含水率，电控与显示组件根据预先存储的预置算法估算所需的加湿时间并开始加湿计时；
26.待加湿计时完毕后，制备得到含水烟草样品，并启动传动组件将样品网筛移动至称重组件上进行第三次称重，记录加湿后质量。
27.本发明的主要设计构思在于，将液体加热、蒸汽加湿、称重等制备环节，通过集成有蒸汽产生组件、加湿组件、传送组件、称重组件、电控与显示组件以及样品网筛的制备装置统一完成，极大降低了烟草样品的制备难度。本发明减少了人工干预并提高加湿效果的稳定性，在提升制备烟草样品便利性的同时，确保制备完成后烟草样品含水率的可控性，并可以通过对加湿组件及对应的传送组件的数量调整，实现同时制备多份具有固定含水率的烟草样品，弥补了当前在对烟草样品加湿以及测量过程中流程过多且过于繁琐的缺陷，从而凸显了本装置自动化、集成化的优势特点。
28.进一步地，通过对水蒸气均匀化处理以及缩小承载网筛的口径等方式，使得烟草样品在加湿过程中可以与水蒸气均匀接触，增加烟草样品加湿效果的均匀性。
附图说明
29.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
30.图1为本发明实施例提供的共热式固定含水率烟草样品制备装置的整体示意图；
31.图2为本发明实施例提供的蒸汽产生组件及加湿组件的示意图；
32.图3为本发明实施例提供的传送组件的示意图；
33.图4为本发明实施例提供的电控与显示组件的示意图；
34.图5为本发明实施例提供的含水烟草样品制备方法的流程图。
具体实施方式
35.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
36.本发明提出了一种共热式固定含水率烟草样品制备装置的实施例，具体来说，如图1所示，其中包括：
37.蒸汽产生组件1、加湿组件、传送组件2、称重组件3、电控与显示组件4以及样品网筛1-6。其中，所述加湿组件可依据蒸汽产生组件1的大小灵活设置数量，例如可至少设为2个，也可以是4个、6个、9个等，以实现共热式固定含水率烟草样品的同步制备，而每一个加湿组件则对应配备一个传送组件，且若干个加湿组件共用同一个蒸汽产生组件。
38.具体地，如图2所示，所述蒸汽产生组件1包括设于所述制备装置的本体后部的注水管(图中未示)、与所述注水管连接的蓄水槽1-2以及安装于所述蓄水槽1-2中的加热管1-3；其中，所述蓄水槽1-2及所述加热管1-3均位于所述制备装置的本体内。
39.在实际操作中，通过位于制备装置背部的注水管将适量液体水注入蓄水槽1-2并使安装其内的加热管1-3浸没，当制备装置通电并开始工作后，加热管1-3可将蓄水槽1-2中的液体水转化为水蒸气；其中，所述蒸汽产生组件1还可以设置温度传感器1-1，用于对蓄水槽1-2中的水温进行监控。
40.再结合图2，所述加湿组件设于所述蒸汽产生组件1的上方，具体可由均化网1-4、上升管道1-5组成；其中，所述上升管道1-5位于蒸汽产生组件1的上方，且在上升管道1-5中装有均化网1-4，用于改善蓄水槽底部产生蒸汽不均匀的问题。本领域技术人员可以理解的是，由于加热管1-3在加热过程中产生的水蒸气主要产生在加热管1-3的周围，由此会导致在加湿烟草样品过程中产生加湿不均匀的问题，因而在一些较佳实施例中，在前述均化网1-4基础上，将上升管道1-5中的均化网1-4改进为双层均化网，通过双层均化网可明显改善蓄水槽1-2底部产生蒸汽不均匀的问题。
41.所述上升管道1-5的上端口与所述制备装置的本体顶部开孔连通，用于放置所述样品网筛1-6，所述样品网筛1-6中则可放入待加湿的烟草样品。具体来说，所述样品网筛1-6可优选采用圆筒形结构，在圆筒的轴向中部位置安装网眼筛片(图中未示)，可以理解地，网眼筛片的网眼尺寸不大于烟草样品最小尺寸；进一步地，为了防止烟草样品加湿过程中置于样品网筛1-6边缘处的样品产生加湿不充分的问题，样品网筛1-6的直径比上升管道1-5上端口的直径小，这样可使样品网筛1-6中的烟草样品集中分布在所述上升管道1-5的中
心位置，使得平铺在网眼筛片上的烟草样品的加湿效果更加均匀，在此构思基础上，在所述样品网筛1-6的侧壁上还设有至少两个沿径向凸出的边沿，以便通过嵌入方式放置在上升管道1-5的上端口(也便于后文提及的夹持器的夹持操作，可以理解地，夹持器的夹爪可位于两个所述边沿之间)。此外，为了确保称重测量更为精准，在样品网筛1-6底部还可以设置支撑环，以防带有水分的样品网筛与称重组件的天平直接接触。
42.关于所述传送组件2，如图3所示，主要由支撑杆2-1、旋转机构2-2、夹持器2-3、升降机构2-4以及驱动部件2-5组成；用于夹持样品网筛1-6的夹持器2-3固定在所述支撑杆2-1上，且置于所述制备装置的本体顶部之上，所述支撑杆2-1的下端安装在所述升降机构2-4上，所述升降机构2-4与所述旋转机构2-2连接，所述驱动部件2-5用于驱动所述升降机构2-4及所述旋转机构2-2实现上下运动及转动，其中，所述旋转机构2-2、升降机构2-4以及驱动部件2-5均位于所述制备装置的本体内。在实际操作中，夹持器2-3在抓取样品网筛1-6后，由所述升降机构2-4的升降动作可使夹持器2-3将样品网筛1-6向上抬起或落下，而通过所述旋转机构2-2可转动预设角度将样品网筛1-6移出所述上升管道1-5或移动到称重组件的上方等。
43.结合图1所示，所述称重组件3位于所述制备装置的本体顶部，主要用于对实验过程中的烟草样品的重量信息进行称量及传输。具体来说，所述称重组件3可包括高精度的电子天平以及屏蔽罩，其中，所述屏蔽罩主要可用来防止其他异物散落在电子天平，导致实验数值受到影响、甚至相关部件损坏。
44.所述电控与显示组件4设于所述制备装置的本体上，且分别与所述蒸汽产生组件1、所述传送组件2以及所述称重组件3电信号连接，主要用于进行加热控制、传送动作控制、称重数据采集以及输入并显示相关的数值参数，具体可参考图4所示(虚线框示意的区域)，包括控制区域4-1，主要可用于对制备装置涉及的电控组件进行控制，具体可包括一些按钮等物理控件；屏幕4-2，主要可用于显示烟草样品含水率等信息，主要是指屏幕面板，优选采用触控屏；以及键盘4-3，主要可用于输入含水率、加湿时间等信息，主要可以由物理键盘、按键等实现。
45.在实际操作中，电控与显示组件4可参考已有的本领域检测仪器的配置，例如在面板上可针对前述组件设有具有开关机、动作启停、数据记录等功能的按钮、拨钮等；并且，可以基于前述组件的说明，设计相应的诸如电机及驱动电路模块、水槽控温模块、称重模块、传送控制模块、记重及数据处理模块、显示模块等电气配置，举例来说，电机及电路驱动模块可以用来控制传送组件中的电机运动，水槽控温模块可以用来对蓄水槽内的水温进行监控，称重模块与记重及数据处理模块则可以用来采集重量数值并进行数据处理。本领域技术人员可以理解的，前述各功能模块在本领域现有检测仪器中已属于成熟技术，本发明对此不作赘述和限定。
46.结合前文提及的制备装置的各实施例，本发明还提供了一种利用前述共热式固定含水率烟草样品制备装置的烟草样品制备方法流程，如图5所示：
47.步骤s0、初始化制备装置，并在加湿组件上放置空样品网筛；具体地，可先将制备装置接入电源，并通过蒸汽产生组件的注水管向蓄水槽内注入一定高度水(没过加热管)，待注入完毕之后，还可调整传送组件的夹持器上的角度位置，并将夹持器夹持的空样品网筛置于加湿组件的上升管道的上端口处。
48.步骤s1、控制蒸汽产生组件的加热管对蓄水槽中的液体水加热以持续产生蒸汽，使空样品网筛加湿；在实际操作中，可通过电控与显示组件打开水槽控温按钮以产生水蒸气，蒸汽通过上升管道使得样品网筛壁及网筛部分覆盖水雾，经过一定时间后，空样品网筛加湿完成。
49.步骤s2、启动传动组件将加湿后的样品网筛移动至称重组件的上进行第一次称重，并记录初始质量；在实际操作中，可通过电控与显示组件的传送控制按钮，将加湿后的空样品网筛传送到称重组件，并按下记重按钮记录当前的初始质量m0。
50.步骤s3、将待加湿的烟草样品置于空样品网筛中进行第二次称重，并记录加湿前质量；在实际操作中，可将标准烟草样品m克(一般采用国标“2小时100℃烘箱法”得到的含水率为零的烟草样品)置于空样品网筛中，并可再次按下记重按钮获取加湿前质量m1。
51.步骤s4、启动传动组件将装有样品的样品网筛放置在加湿组件上，并在电控与显示组件上输入预设的烟草含水率，电控与显示组件根据预先存储的预置算法估算所需的加湿时间t并开始加湿计时；在实际操作中，可通过传送控制按钮，将装载m克烟草样品的样品网筛传送到加湿组件的上升管道的上端口处进行加湿，且利用预置的烟草样品加湿时间预估算法获得本次加湿的所需时间。
52.步骤s5、待加湿计时完毕后，制备得到含水烟草样品，并启动传动组件将样品网筛移动至称重组件上进行第三次称重，记录加湿后质量；在实际操作中，可通过电控与显示组件的传送控制按钮，将样品加湿后的样品网筛传送到称重组件，并按下记重按钮记录加湿后质量m2。
53.在第三次称重之后，可利用记录的所述初始质量、所述加湿前质量以及所述加湿后质量，得到本次制备样品的实际含水率。
54.具体地，所述利用记录的所述初始质量、所述加湿前质量以及所述加湿后质量，得到本次制备样品的实际含水率h可参考下述公式计算：
[0055][0056]
关于前文提及的烟草样品加湿时间预估算法，并非本发明的侧重点，在实际操作中，可以根据若干次实验数据拟合出m克烟草样品含水率与加湿时间关系曲线，拟合方法这里仅提供参考：首先通过国标“2小时100℃”制备固定质量标准烟草样品n*m克，制备完成后将其分为n份，以30秒为时间间隔对烟草样品进行加湿处理，记录质量变化与时间的关系如下表：
[0057]
表1 m克烟草样品含水率与加湿时间实验数据
[0058][0059]
根据上述实验数据，并通过非线性拟合，得到固定质量m克烟草样品含水率与加湿时间关系曲线。结合本发明前述制备装置，可预先将关系曲线通过电控与显示组件存储至制备装置中，用于在接下来的实际制备过程中对加湿时间进行计时，由此，可保证制备出的
烟草样品含水率的稳定性。
[0060]
综上所述，本发明的主要设计构思在于，将液体加热、蒸汽加湿、称重等制备环节，通过集成有蒸汽产生组件、加湿组件、传送组件、称重组件、电控与显示组件以及样品网筛的制备装置统一完成，极大降低了烟草样品的制备难度。本发明减少了人工干预并提高加湿效果的稳定性，在提升制备烟草样品便利性的同时，确保制备完成后烟草样品含水率的可控性，并可以通过对加湿组件及对应的传送组件的数量调整，实现同时制备多份具有固定含水率的烟草样品，弥补了当前在对烟草样品加湿以及测量过程中流程过多且过于繁琐的缺陷，从而凸显了本装置自动化、集成化的优势特点。
[0061]
本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示单独存在a、同时存在a和b、单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0062]
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。