[发明专利]用于生物质水分等温吸附脱附检测装置

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种用于生物质水分等温吸附脱附的装置，具体是一种应用在烟草加工领域检测生物质（片烟或烟丝）中水分等温吸附和脱附过程的装置。

背景技术

片烟或烟丝是由复杂有机物质组成的多孔介质，在烟草加工过程的热湿处理过程可能对烟叶或烟丝孔结构会发生一些变化，同时加工过程中一些外部料液的的加入改变烟叶或烟丝表面性质，会造成处理后片烟或烟丝样品中水分在一定温湿度情况下吸收水分和脱除水分的能力产生一定的变化。在评价处理后片烟或烟丝样品对水分的等温吸附和脱附能力和变化规律时，通常会包括多个连续的热质传递过程，只有通过对该过程进行动态在线检测，才能对样品水分吸附与脱附能力进行有效的检测和评价。通过这种评价可知片烟或烟丝对水分吸附与脱附性能、添加保润剂的物理保润效果以及最优的贮存条件等。

片烟或烟丝中水分在一定的温湿度条件下发生吸附和脱附等迁移过程。目前多数检测方法是利用恒温恒湿箱设置不同温湿度条件，开展过程的检测，通过离线称重获得过程变化的数据，而现有商品化在线检测产品对样品承载量多数为30mg以下水分迁移的检测，温度控制范围在常温以上（无法低于常温）或是无法利用同一台套设备完成湿度连续调整的实验检测工作。此外，现有的检测装置湿度与温度的调整控制响应时间长，稳定性难以满足实验要求。由于片烟或烟丝中水分迁移过程是一个连续过程，所以需要结合在线与离线两种方法的优点，研制用于片烟或烟丝中水分等温吸附脱附的装置。 

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于片烟或烟丝中水分等温吸附和脱附的装置,该装置能够在一定的温度和湿度条件下进行片烟或烟丝中水分等温吸附和脱附过程的检测。通过分析烟草制品中水分随时间的变化情况，得到不同烟草制品中水分吸附和脱附的速率及平衡状态下含水率的结果，从而表征烟草制品或在制品中水分吸附与脱附性能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于生物质水分等温吸附脱附检测装置，包括一由加热制冷循环器控制的充有循环介质的恒温箱体以及数据采集系统，在恒温箱体一侧的上部呈水平方向并排设置有初级混合气室、二级混合气室和缓冲气室，三个气室之间依次通过隔板上的多个小孔连通，恒温箱体与初级混合气室之间通过饱和空气进气孔连通；恒温箱体中通入两路进气管线，其中Ⅰ路进气管线进入恒温箱体后通过蛇形管进入初级混合气室，Ⅱ路进气管线的出气口端直接暴露于恒温箱体中，两路进气管线分别通过空气流量检测控制装置与高压气瓶连接；在恒温箱体另一侧的箱体中设置有高导热金属内胆，该金属内胆上设有密封盖及排气孔，内胆中设置有温湿仪、样品托盘和重量传感器；在缓冲气室与内胆之间通过湿空气进气管连通；数据采集系统包括工控机和信号采集传递线组成，工控机分别与空气流量检测流量装置、温湿仪、重量传感器电连接或信号连接。

在本发明中，恒温箱体上均设有保温层。

Ⅱ路进气管线的出气口端沿管壁开设由多个小孔。

恒温箱体中的循环介质为蒸馏水，循环介质的进口管路和出口管路分别设置在恒温箱体的对角位置，以保证加热循环介质的充分循环流动。

本发明的工作原理及过程如下：

气体预混合的工作过程是：空气经气瓶输出后在流量检测控制装置的作用下分成两路进入恒温箱内，其中一路空气进入恒温箱体后，通过蛇形盘管进入初级混和气室，蛇形盘管浸没在恒温箱内，该路空气通过蛇形管时与恒温箱中水发生热交换，达到一定温度后进入初级混和气室。另一路空气进入恒温箱后，通过管道末端设置的多个气孔进入恒温箱体内的水中，气体进入一定温度的水中析出后，则成为在一定温度下的饱和湿空气，由初级混和气室下方设置的气孔进入初级混和气室；进入初级混和气室的两路气体经初步混和后，在依次进入二级混和气体和缓冲气室；充分混和后的两路气体由湿空气进气管进入吸附脱附的环境中，最后再由设置在吸附脱附环境中的排气孔发出至外部环境中。通过调节控制两路空气的流量，在初级混合气室和二级混和气室和缓冲气室的综合作用下，可以形成温度在5℃～50℃、相对湿度在5％～95%范围内的湿空气。