一种烟草低温热解油的自动宏量制备装置的制作方法

1.本实用新型涉及烟草制品制备装置，尤其涉及的是一种烟草低温热解油的自动宏量制备装置。


背景技术：

2.烟草低温热解油不但可以用作制备高仿真卷烟烟气抽吸口感电子烟油的核心原料，而且在低温卷烟和常规卷烟中也具有重要的使用价值。例如，宁敏等实用新型的201410680752.7中国专利和201410679427.9中国专利，分别公开了“一种烤烟型电子烟液”和“一种雪茄型电子烟液”，该类电子烟液是通过将烟草原料(优先为烟草粉末)在低温条件下加热而获得的蒸馏冷凝物(低温热解油)与丙三醇、丙二醇或二者的混合物复配而制得的，由于在所获得的低温热解油中，不但含有高浓度的尼古丁，而且还含有丰富的由烟草内原性物质的蒸发、烟草组分的热分解和干热的maillard反应形成的重要卷烟烟气特征香味物质，因而具有良好的仿真卷烟烟气抽吸口烟感。张晓宇等(张晓宇，田振峰，朱青林，等.热解法制备氧杂环类香料及其在卷烟中的应用.烟草科技，2016，49(9)：33-41.)报道了一种采用热解法制备氧杂环类香料的方法，该方法将烤烟型烟草粉末进行低温热解，获得热解油，然后对最佳热解条件下的热解油采用c
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层析柱进行分离，最终得到氧杂环类香料，该类香料由于来源于烟草的热解，不具有非烟草杂气，因而与卷烟烟气协调性好，且具有彰显烟气焦甜香风格，降低刺激性和干燥感、增加香气和丰富性、使烟气细腻柔和、掩盖杂气、增加甜味的作用。
3.然而，上述烟草低温热解油的制备装置均是纯人工操作的小型管式炉热解器，每次热解时的最大烟草粉末用量通常为3g，为了获得较多的热解油需要制备人员不断地进行重复操作，不仅生产效率低下，而且也会浪费人力。已有烟草低温热解油宏量制备装置的报道。例如，管明婧等实用新型的202022547192.1中国专利和202011235476.5中国专利，分别公开了“一种烟草热反应香料的宏量制备装置”和“一种烟草热反应香料的宏量制备方法”，该装置和方法采用循环热油加热带有搅拌机和可通入氮气的密闭提取罐，再由提取罐加热置于其中的烟草物料，并采用冷凝和酒精吸收、浓缩的方式获得热解产物，虽然该装置的单次投料量较大，但是每次样品加热结束后，为了进行下一次烟草物料的热解，需要在降低温度条件下打开提取罐，以清除罐内加热形成的烟草物料残渣，由于循环热油及提取罐的降温速率较慢，因而生产间隙等待的时间较长，而且在浓缩的过程中，需要将第一次冷凝物转移至浓缩罐中并与被乙醇吸收的产物合并，然后进行较长时间的浓缩，所以其生产效率仍然不高，并且整个制备过程均需要手工造作，在进行多批次制备时，人员劳动强度仍然较大；另外，当烟草物料为烟草粉末时，在搅拌过程中，烟草粉末和烟草粉末残渣，通常会随氮气和热解产物一起流出而进入冷凝管道，不但会造成管道堵塞，而且在制备得到的热解油中也存在大量的颗粒物，从而对热解油的使用造成困难，所以在制备前，需要先在烟草粉末中添加粘合剂等其他非烟草组分，将烟草粉末造成烟草颗粒，然后再进行热解，这不但提高了生产成本，而且在热解产物中也会引入其他的非烟草化学成分。因而，其具体的应用受到
了很大的限制。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种烟草低温热解油的自动宏量制备装置，以实现采用包括烟草粉末在内的各种烟草物料自动、连续制备低温热解油，从而提高生产效率，降低操作人员劳动强度。
5.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
6.一种烟草低温热解油的自动宏量制备装置，设置依次连接的进样单元、热解单元和集油单元；所述热解单元包括热解炉腔，热解炉腔的进口端与进样单元的出口端密封对接，热解炉腔的出口端与集油单元的进口端密封对接；进样单元用于将烟草样品送入热解炉腔以及将热解后的烟草样品从热解炉腔中取出，热解炉腔用于对烟草样品在保护气体的氛围下加热，集油单元在负压作用下将热解炉腔中的气体抽出并冷凝，并通过集油单元将气体冷凝后的热解油收集起来。
7.作为上述装置的优选方案，所述集油单元包括集油机架，集油机架上设置有连接管，集油单元通过连接管与热解炉腔的出口端密封对接，连接管底端固定设置有集油漏斗，集油机架底部在位于集油漏斗的下方设有主集油杯，连接管顶端固定连接冷凝器，冷凝器顶端连接尾气收集器，尾气收集器的出气口通过第一气管连接油雾分离器，油雾分离器的出气口通过第二气管连接负压发生器，油雾分离器的出油口下方设有辅助集油杯。
8.作为上述装置的优选方案，所述连接管固定安装在一个固定架上，固定架滑动设置在集油机架上，集油机架上设有调节座，调节座上开有螺纹孔，调节座的螺纹孔中螺纹连接有水平丝杆，水平丝杆一端与固定架转动连接，水平丝杆另一端设有摇柄，通过转动摇柄从而带动水平丝杆转动，进而由水平丝杆带动固定架沿着靠近或远离热解炉腔的方向来回移动，进而带动连接管靠近或远离热解炉腔。
9.作为上述装置的优选方案，所述进样单元包括进样机架，进样机架上设置有依次排布的球阀、物料室、样品槽支架、推杆，进样单元通过球阀的出口端与热解炉腔的进口端密封对接，物料室内部的空腔一端与球阀的进口端相连通，物料室内部的空腔另一端为敞口端并面向样品槽支架，样品槽支架滑动设置在进样机架上，样品槽支架上设有多层置放托板，每层置放托板用于放置装有烟草样品的样品槽，通过第一驱动机构驱动样品槽支架沿竖向滑动，使得样品槽支架上不同层级的置放托板与物料室的敞口端相对应；推杆水平延伸，推杆的一端为连接端、另一端为推动端，推杆的推动端能活动的勾住样品槽，通过推杆水平驱动机构驱动推杆水平移动，推杆再带动样品槽沿靠近或远离热解炉腔的方向来回移动，从而实现将样品槽送入热解炉腔或从热解炉腔中取出。
10.作为上述装置的优选方案，所述物料室内部的空腔底部开有落料口，落料口处设有落料翻板，落料翻板一端与物料室铰接，落料翻板通过下方的落料驱动机构驱动落料翻板翻转，从而实现落料口的打开或关闭，所述进样机架上在位于落料口下方的部位设有废料收集箱。
11.作为上述装置的优选方案，设所述推杆水平移动的方向为前后方向，所述推杆的推动端向下弯折形成弯钩，推杆的连接端安装在一个连接块上，连接块固定在一个滑块上，滑块滑动设置在支撑座上且能沿着支撑座竖向滑动，通过推杆竖向驱动机构驱动滑块竖向
滑动，从而带动推杆竖向移动，进而实现推杆的弯钩勾住样品槽或与样品槽脱钩；支撑座固定在一个底座上，底座滑动设置在进样机架上且能沿着进样机架前后滑动，所述推杆水平驱动机构驱动底座前后滑动，从而带动推杆前后移动。
12.作为上述装置的优选方案，所述推杆竖向驱动机构包括竖向电机、竖直丝杆，竖向电机安装在支撑座上，且竖直丝杆转动设置在支撑座上，竖直丝杆顶端与竖向电机的输出轴固定连接，滑块与支撑座上的竖向滑轨滑动配合，滑块上开有螺纹孔，滑块通过螺纹孔套装在竖直丝杆上，通过竖向电机带动竖直丝杆转动，从而带动滑块竖向滑动。
13.本实用新型相比现有技术具有以下优点：
14.1、本实用新型提供的一种烟草低温热解油的自动宏量制备装置，通过设置依次连接的进样单元、热解单元和集油单元，实现了从烟草样品的进样、热解、热解油的收集到热解后样品残渣的除去整个过程的连续重复循环，大大缩短了两次样品热解之间的间隙时间；且在进样单元中设置能自动打开和关闭的球阀，在集油单元中设置负压发生器，确保了热解时产生的热解油气不会因热解炉腔的直径较大和单次热解时的样品装样量较大而发生回流；另外，在集油单元中，设置冷凝器和油雾分离器对热解油进行收集，避免了耗时的浓缩过程。因而，显著提高了热解油的制备效率。
15.2、本实用新型提供的一种烟草低温热解油的自动宏量制备装置，其进样单元中的样品槽支架上设置多层置放托板，并通过第一驱动机构驱动样品槽支架沿竖向滑动，使得样品槽支架上不同层级的置放托板与物料室的敞口端相对应；另外，采用推杆水平驱动机构和推杆竖向驱动机构带动滑块水平或竖向滑动，进而带动推杆水平或竖向移动，从而既实现了将样品槽送入热解炉腔或从热解炉腔中取出，又实现了推杆的弯钩自动勾住样品槽或与样品槽自动脱钩，确保了热解油制备过程中的自动进样和自动除去样品残渣，进而实现了整个进样过程的自动化。因而，在制备效率得到提高的同时，又极大降低了操作人员劳动强度。
16.3、本实用新型提供的一种烟草低温热解油的自动宏量制备装置，其集油单元中，连接管安装在固定架上，固定架滑动设置在集油机架上，通过转动水平丝杆即可带动固定架及其上的连接管水平移动，使得连接管靠近或远离热解炉腔，从而可以实现连接管与热解炉腔出口端安装或拆卸，便于对热解炉腔和集油单元进行清洁。
17.4、本实用新型提供的一种烟草低温热解油的自动宏量制备装置，其进样单元中，物料室底部的落料口处设有能翻转的落料翻板，通过落料驱动机构驱动落料翻板翻转，从而实现落料口的打开或关闭，进而能将已测试的物料自动落入下方的废料收集箱进行收集起来，且在废料收集箱中可以加入适量的水进行降温，从而有效避免了热解处理后的样品产生自燃，确保了制备过程中的安全性。
18.5、本实用新型提供的一种烟草低温热解油的自动宏量制备装置，适合于采用包括烟草粉末在内的各种烟草物料作为直接制备原料，且制备得到的热解油中基本不含颗粒物。
附图说明
19.图1是本实用新型的整体主视图。
20.图2是本实用新型的集油单元的主视图。
21.图3是本实用新型的集油单元的部分立体图。
22.图4是本实用新型的热解单元的主视图。
23.图5是本实用新型的进样单元的立体图。
24.图6是图5的a处放大图。
25.图7是本实用新型的物料室部分的立体图。
26.图8是本实用新型的样品槽支架部分的立体图。
27.图中标号：
28.1集油单元；11集油机架；12连接管；13集油漏斗；14主集油杯；15冷凝器；16尾气收集器；17油雾分离器；18负压发生器；19辅助集油杯；110固定架；111第一水平滑轨；112调节座；113水平丝杆；114摇柄；
29.2热解单元；21热解炉腔；22保护气体进气口；
30.3进样单元；31进样机架；32球阀；33物料室；34样品槽支架；35推杆；36第一竖直滑轨；37置放托板；38样品槽；39第一竖直位移电机；310落料翻板；311废料收集箱；312落料气缸；313弯钩；314连接块；315滑块；316支撑座；317竖向电机；318竖直丝杆；319底座；320第二水平滑轨；321降温口。
具体实施方式
31.下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
32.参见图1至图8，本实施例公开了一种烟草低温热解油的自动宏量制备装置，设置由后往前依次连接的进样单元3、热解单元2和集油单元1；热解单元2包括热解炉腔21，热解炉腔21的进口端与进样单元3的出口端密封对接，热解炉腔21的出口端与集油单元1的进口端密封对接；进样单元3用于将烟草样品送入热解炉腔21以及将热解后的烟草样品残渣从热解炉腔21中取出，热解炉腔21用于对烟草样品在保护气体的氛围下加热，集油单元1在负压作用下将热解炉腔21中的气体抽出并冷凝，并通过集油单元1将气体冷凝后的热解油收集起来。
33.集油单元1包括集油机架11，集油机架11上设置有连接管12，集油单元1通过连接管12与热解炉腔21的出口端密封对接，连接管12底端固定设置有集油漏斗13，集油机架11底部在位于集油漏斗13的下方设有主集油杯14，连接管12顶端固定连接冷凝器15，冷凝器15顶端连接尾气收集器16，尾气收集器16的出气口通过第一气管连接油雾分离器17，油雾分离器17的出气口通过第二气管连接负压发生器18，油雾分离器17的出油口下方设有辅助集油杯19。
34.其中，连接管12固定安装在一个固定架110上，固定架110滑动设置在集油机架11的第一水平滑轨111上，集油机架11上设有调节座112，调节座112上开有螺纹孔，调节座112的螺纹孔中螺纹连接有水平丝杆113，水平丝杆113一端与固定架110转动连接，水平丝杆113另一端设有摇柄114，通过转动摇柄114从而带动水平丝杆113转动，进而由水平丝杆113带动固定架110沿着靠近或远离热解炉腔21的方向来回移动，进而带动连接管12靠近或远离热解炉腔21。此种设置，可便于连接管12与热解炉腔21的安装和拆卸。
35.进样单元3包括进样机架31，进样机架31上设置有依次排布的球阀32、物料室33、样品槽支架34、推杆35，球阀32为自动球阀，进样单元3通过球阀32的出口端与热解炉腔21的进口端密封对接，物料室33内部的空腔一端与球阀32的进口端相连通，物料室33内部的空腔另一端为敞口端并面向样品槽支架34，样品槽支架34滑动设置在进样机架31的的第一竖直滑轨36上，样品槽支架34上设有多层置放托板37，每层置放托板37用于放置装有烟草样品的样品槽38，通过第一驱动机构驱动样品槽支架34沿第一竖直滑轨36竖向滑动，其中，第一驱动机构为安装在进样机架31上的第一竖直位移电机39，通过第一竖直位移电机39驱动样品槽支架34沿竖向滑动，使得样品槽支架34上不同层级的置放托板37与物料室33的敞口端相对应。物料室33内部的空腔底部开有落料口，落料口处设有落料翻板310，落料翻板310一端与物料室33铰接，落料翻板310通过下方的落料驱动机构驱动落料翻板310翻转，从而实现落料口的打开或关闭，进样机架31上在位于落料口下方的部位设有废料收集箱311。其中，落料驱动机构包括一个落料气缸312，落料气缸312安装在进样机架31上且位于落料翻板310下方，落料气缸312的活塞杆倾斜向上延伸且与落料翻板310底部铰接，通过落料气缸312的活塞杆伸缩，从而带动落料翻板310翻转。
36.其中，推杆35水平延伸，推杆35的一端为连接端、另一端为推动端，推杆35的推动端能活动的勾住样品槽38，通过推杆水平驱动机构驱动推杆35水平移动，推杆35再带动样品槽38沿靠近或远离热解炉腔21的方向来回移动，从而实现将样品槽38送入热解炉腔21或从热解炉腔21中取出。设推杆35水平移动的方向为前后方向，推杆35的推动端向下弯折形成弯钩313，推杆35的连接端安装在一个连接块314上，连接块314固定在一个滑块315上，滑块315滑动设置在支撑座316上且能沿着支撑座316竖向滑动，通过推杆竖向驱动机构驱动滑块315竖向滑动，从而带动推杆35竖向移动，进而实现推杆35的弯钩313勾住样品槽38或与样品槽38脱钩，样品槽38一侧可设置一个勾环，推杆35的弯钩313与样品槽38一侧的勾环相配合；推杆竖向驱动机构包括竖向电机317、竖直丝杆318，竖向电机317安装在支撑座316上，且竖直丝杆318转动设置在支撑座316上，竖直丝杆318顶端与竖向电机317的输出轴固定连接，滑块315与支撑座316上的竖向滑轨滑动配合，滑块315上开有螺纹孔，滑块315通过螺纹孔套装在竖直丝杆318上，通过竖向电机317带动竖直丝杆318转动，从而带动滑块315竖向滑动。
37.支撑座316固定在一个底座319上，底座319滑动设置在进样机架31的第二水平滑轨320上且能沿着进样机架31的第二水平滑轨320前后滑动，推杆水平驱动机构采用安装在进样机架31上的第一水平位移电机，通过第一水平位移电机驱动底座319在第二水平滑轨320上前后滑动，从而带动推杆35前后移动。
38.其中，热解单元2的热解炉腔21内设有前后延伸的炉管，炉管两端分别伸出热解炉腔21之外形成进口端和出口端，炉管的进口端与进样单元3的球阀32密封对接，炉管的出口端与集油单元1的连接管12密封对接。炉管的进口端一侧开有保护气体进气口22，通过保护气体进气口22通入惰性气体，一方面可保证热解炉腔21中的油气不与惰性气体发生反应，另一方面可以防止热解炉腔21中的油气回流。
39.具体实施中，保护气体的流量以及进样单元3中所有运行组件和样品槽38在热解炉腔21内的停留时间(热解时间)均可由一个集成控制器设定并控制，集油单元1中冷凝器15的冷凝温度可由一个冷却水循环机设定并控制；热解炉腔21内炉管伸出部分的出口端和
集油单元的连接管12之间可设置带有温度控制器的电加热套，以防止热解油蒸汽在热解炉腔21的出口端和连接管12之间冷却，从而提高收集效率。
40.制备时，首先将放有烟草样品的多个样品槽38分别放置在样品槽支架34的多层置放托板37上，第一竖直位移电机39驱动样品槽支架34沿竖向滑动，直至样品槽支架34到达指定的竖向位置。此时，由竖向电机317驱动竖直丝杆318转动，从而带动滑块315以及滑块315上的丝杆向下移动一段距离，使得推杆35的弯钩313勾住样品槽38；之后由第一水平位移电机驱动推杆35向前移动，推杆35带着样品槽38向前移动，使得样品槽38依次穿过物料室33、球阀32后进入到热解炉腔21中；之后再由竖向电机317反向转动带动推杆35抬升，使得推杆35与样品槽38脱钩，然后再由第一水平位移电机反向驱动，使得推杆35向后回退至初始位置，然后关闭球阀32，保证热解炉腔21与外界密封，然后启动热解炉腔21对样品槽38内的烟草样品加热进行热解处理。在热解处理过程中，在负压发生器18的负压作用下，热解炉腔21中的热解油蒸汽从连接管12进入冷凝器15，通过冷凝器15对热解油蒸汽进行冷凝，实现一次油气分离，冷凝后的热解油在重力作用下经过下方的集油漏斗13滴入下方的主集油杯14，通过主集油杯14进行收集；经过冷凝器15后还未完全冷却的油气，通过尾气收集器16收集并在油雾分离器17中再次进行二次油气分离，经二次油气分离后的气体通过负压发生器18排除，经二次油气分离后的热解油落入辅助集油杯19中，以解决回烟问题。
41.当该烟草样品测试结束后，球阀32打开，推杆35向前移动伸入至热解炉腔21中，并勾住热解炉腔21中的样品槽38，将样品槽38向后拖出来并停留在物料室33中的落料翻板310上，之后再由落料气缸312驱动落料翻板310向下翻转，打开落料口，使得测试完成的样品落入下方的废料收集箱311中，之后落料气缸312驱动落料翻板310回位，关闭落料口。即完成已测试样品的自动取样。
42.再由第一竖直位移电机39驱动样品槽支架34沿竖向滑动，使得样品槽支架34上另一层的的样品槽38与物料室33对接，重复上述操作，即可进行另一层样品槽38的烟草样品的进样、热解、热解气体的冷凝以及冷凝后热解油的收集、取样的整个过程。以此类推，完成多样品的连续测试。
43.申请人根据上述制备装置进行了热解油的两次制备，两次制备的具体过程参见如下的实施例一和实施例二。
44.实施例一
45.首先，将保护气体(氮气)的流量设定为2000ml/min、热解炉腔21的温度设定为250℃、热解时间设定为10min、冷凝器15的温度设定为4℃、热解炉腔21内炉管伸出部分出口端和集油单元1的连接管12之间的温度设定为300℃；然后，在九只样品槽38中各加入300g烟草粉末，形成九组样品，并将装有烟草粉末的九只样品槽38置于置放托板37上；待所有的设定参数均达到设定值并稳定后，启动负压发生器18、进样单元3中的各运行组件，并开启保护气体，开始进样热解。待所有的样品热解完成后(热解过程中，也可以在空置的置放托板37上不断放入装有烟草粉末的样品槽38，以实现更多样品的连续热解，从而获得更多的热解油)，取下主集油杯14和辅助集油杯19(预先经过秤重)，即可获得热解油，热解时间到达后，经对热解油称量约为390g。
46.由于两组样品热解之间的间隙时间小于2min，这样九组样品全部热解完成后，所用时间大约为9*10 2*8＝106min，约等于1.8h，所以本实施例中得油速率大约为390g/1.8h
＝217g/h。
47.实施例二
48.重复实施例1，所不同的是：烟草低温热解油的制备是在300℃的实验条件下进行的。本实施例中，九组样品共2700g烟末经加热共产生约510g热解油。本实施例中得油速率大约为510g/1.8h＝283g/h。
49.因此，本实用新型提供的一种烟草低温热解油的自动宏量制备装置，可以实现烟草热解油的自动、连续制备，在制备过程中，操作人员只需辅助上样，这极大地提高了制备效率、降低了操作人员劳动强度，从而为烟草低温热解油的获取提供了一种有效的技术方法和手段。
50.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。