[发明专利]用于片烟或烟丝生物质水分等温吸附脱附的检测装置

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片烟或烟丝（生物质）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中可能对烟叶或烟丝孔结构产生一些变化，同时加工过程中一些外部料液的加入改变了烟叶或烟丝表面物理化学性质，造成处理后片烟或烟丝样品中水分在一定温湿度条件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、最优的贮存条件和高温烘烤与回潮性能等。

片烟或烟丝等生物质中水分在一定的温湿度条件下会发生吸附和脱附等迁移现象。目前多数检测方法是在恒温恒湿箱中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。

本案发明人曾经申请一项专利号为201210267723.9的发明专利，其名称为《用于生物质水分等温吸附脱附的装置》,其原理是通过调节干湿空气的流量配比从而达到调节吸附脱附室内的湿度；与此同时，采用恒温水浴的方法控制吸附脱附室内的温度，样品重量的变化通过高精度天平实时采集样品的重量，实现了对吸附脱附过程在线检测，测量样品的重量可以达到40g以上，同时，实现了在较大温度范围内进行实验测试，检测装置湿度与温度的调整控制响应时间较短。但是该装置在测试应用中存在以下不足：1）由于天平处于保温箱内的原因，所以恒温箱温度应设置在5℃－50℃（此温度范围为天平的正常条件，天平在接近或超过50℃时，易产生温度漂移或损坏），很难实现测试高于50℃以上的吸附脱附实验（对片烟烘烤和回潮性能测试中多数需要在50℃～90℃范围内进行操作和试验，高于50℃具有应用价值）；2）由于饱和湿空气通过水浴直接产生，饱和湿空气温度略低于吸附脱附室内的温度，相对湿度在高于室温条件下很难达到90％RH，给高湿度试验的快速调整造成困难；3）饱和湿空气的温度由于上述2）中原因，极易在高湿条件下发生冷凝，影响测试效果和测试精度，同时，损坏天平。

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等生物质材料水分等温吸附脱附的装置,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。通过分析样品中水分随时间的变化情况，得到不同样品中水分吸附和脱附的速率及平衡状态下含水率的结果，从而表征片烟或烟丝等生物质材料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：

一种用于片烟或烟丝生物质水分等温吸附脱附的检测装置，由气体混和单元、吸附脱附单元、称量单元、数据采集和控制单元组成，且气体混和单元、吸附脱附单元分别独立设置；

所述气体混和单元包括高压气瓶、恒温水浴箱、设置在恒温水浴箱中的混和气室，恒温水浴箱中通入a、b两路进气管线，其中a路进气管线进入恒温水浴箱后通过蛇形盘管进入混合气室，b路进气管线的出气端连接气泡发生装置后直接暴露于恒温水浴箱下部，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，在混合气室中设有一饱和湿空气进气管，饱和湿空气进气管的进气口端暴露于恒温水浴箱的水面上方，在恒温水浴箱中还设有加热器和温度传感器；

所述吸附脱附单元包括带有绝热密封盖的恒温箱体、设置在恒温箱体中的吸附脱附室以及外置于恒温箱体且通过循环管路与恒温箱体相连通的加热制冷循环器，在吸附脱附室中设置有温湿度传感器，且在吸附脱附室与气体混合单元中的混合气室之间连接有湿空气进气管；