CN113768182A - 一种可移动箱式烟草生物发酵装置 - Google Patents

Abstract

一种可移动箱式烟草生物发酵装置，包括发酵仓室及设在其中的若干个烟草物料存储箱，发酵仓室中设有送回风及温控系统，特征是：在仓室中设有两层横移导轨，在仓室顶部设有升降机构，各存储箱均对应坐放于一个载箱板上呈两层多列的立体结构设置在仓室中，并通过升降机构、横移导轨在仓室内移动，上、下层物料存储箱均可做横移运动，只有最左列和最右列能做升降运动，上层最左侧箱位为进料箱位，下层最左侧箱位为出料箱位，有一空箱位用以交换箱位，仓室顶部设有进料口，侧面设有出料口。本装置的最大优点是既能实现大量烟草物料的静置贮存发酵，也能使烟草物料在动态循环过程中完成发酵，从而显著提高烟草物料的发酵效率和发酵质量。

Description

一种可移动箱式烟草生物发酵装置

技术领域

本发明属于烟草加工领域，主要涉及到一种可移动箱式烟草生物发酵装置。

背景技术

烟叶原料的色、香、味及其在烟草工业中的可用性在很大程度上决定于烟草的化学特性。烟叶中含有的淀粉、蛋白质、果胶、纤维素等物质比例过高时，对卷烟感官上的香气、吸味有不利影响，尤其对部分等级不高的烟叶原料，上述烟叶内在成分的失调导致其在产品配方中的适用性不佳。在烟草加工过程中，烟草发酵能够减少烟草的青杂味和刺激性并增加香味物质，是改善烟草品质的重要环节。在烟叶发酵和加工过程中，利用微生物或生物酶制剂来调控和加速烟叶内在成分向有利于提升其质量的方面转化，从而提升烟叶使用价值、降低库存烟叶比例，成为烟草工艺领域关注的重点。

对于烟草物料的生物发酵工艺而言，原料在施加过生物料液之后，需要进入发酵装置中进行发酵处理。该过程中需要保持一定的温湿度条件，以利于微生物或生物酶制剂对烟叶中特性组分的降解转化作用。同时，该过程中需要关注物料温湿度状态的均匀性，避免出现由于不同位置物料温度差异大导致的发酵程度不均，影响发酵后烟叶质量稳定性。此外，为提升发酵生产效率和发酵装置利用率，在保证发酵质量的前提下，还应提升装置中的物料装载率。中国专利CN201921460489.5提供了一种烟草发酵存储装置，烟草物料存储在多个发酵储存仓中，当需要进行发酵处理时，气体输送仓会移动至相应发酵储存仓的承接板处，通过承接板与其相贯通并将热风从发酵储存仓侧面吹入，该装置是以静置方式进行烟草物料的自然发酵，长时间发酵过程中会导致烟草物料受热不均匀、氧化程度不高，对最终的发酵品质有很大影响。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提供了一种可移动箱式烟草生物发酵装置，该装置以大尺寸烟草物料存储箱为主要部件，以升降横移式(PSH)为主要运动方式，在适宜的温湿度条件下，既能实现大量烟草物料的静置贮存发酵，也能使烟草物料在动态循环过程中完成发酵，从而显著提高烟草物料的发酵效率和发酵质量。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种可移动箱式烟草生物发酵装置，包括发酵仓室及设置在仓室中的若干个烟草物料存储箱，发酵仓室中设置有送风回风系统及温度控制系统，其中：在发酵仓室中通过导轨支架设置有两层水平横移导轨，在发酵仓室顶部通过固定在侧壁上的横梁设置有升降机构，各烟草物料存储箱均对应坐放于一个载箱板上呈两层多列（可为3-10列）（附图以3列为例）的立体结构设置在发酵仓室中，并通过升降机构、水平横移导轨在仓室内移动，上、下层物料存储箱均可做横移运动，只有最左列和最右列能做升降运动，上层最左侧箱位为进料箱位，下层最左侧箱位为出料箱位，有一空箱位用以交换箱位，发酵仓室顶部设有与进料箱位对应的进料口，发酵仓室一侧面设有与出料箱位对应的出料口，且在对应于出料口处设有承接板；在进出料之前各物料存储箱顺时针或逆时针依次移动至进料箱位或出料箱位，各载箱板底部均设置有与横移导轨配合的横移机构，各载箱板的四角均设置有与升降机构配合的挂环，位于上层的横移导轨为分段式结构，处于两侧的横移导轨可沿导轨支架向箱体外侧纵向平移以便存储箱整体下降时不产生阻碍。

所述横移机构，采用直连电机驱动方式，在每个载箱板的底部安装有一套电机减速机，同时固定安装一对主动轮和一对从动轮，减速机带动主动轮、从动轮进而带动载箱板沿横移导轨作整体横移运动，横移的目标位置通过设置光电行程开关加以控制。

位于上层两侧的横移导轨通过设置在导轨支架上的步进电机纵向平移。

所述升降机构分别设置在左、右两侧箱位上方，在左、右两侧箱位上方的横梁上各安装前、后两套升降机，每套升降机均有两根升降链条由正反转升降电机带动，升降链条下端均设有挂钩，用于与载箱板上的挂环相结合。

所述烟草物料存储箱包括箱体和设置在箱体底部的由动力机构驱动的底带，箱体无顶板，进料时物料可以直接落到底带上，出料时，存储箱侧面板打开，底带转动使物料向前移动，完成烟草物料的出料过程，出料结束后，存储箱侧面板合上，底带停止转动。

在烟草物料存储箱的箱体中可设有拨料辊，该拨料辊由拨料辊电机驱动，辅助烟草物料的出料。

该可移动箱式烟草生物发酵装置还包括进出料皮带和进出料转换控制阀，进料时，转换控制阀封闭出料口，烟草物料经进出料皮带和爬坡输送机将物料送至发酵仓室顶部进料箱位的进料口，出料时，转换控制阀封闭进料口，烟草物料从出料箱位的出料口经输送机运送至进出料皮带后进入下一道工序。

所述温湿度控制系统，包括物料发酵仓室温湿风循环设备和输送机增温增湿设备。发酵仓室侧面设有四个进风口，两个回风口设在发酵仓室顶部，温湿风在进风管道、发酵室和回风管道之间循环，为烟草物料提供适宜发酵过程的温湿环境。

更具体的说，所述横移机构，采用直连电机驱动方式，在每个载箱板的底部安装有一套电机减速机，同时固定安装两只主动轮和两只从动轮，轮体的转动带动载箱板作整体横移运动。电机驱动主动轮转动，带动从动轮沿导轨行走从而使载箱板横移运动，横移的目标位置通过设置光电行程开关加以控制。需要注意的是，下层横移导轨为整段式，而上层横移导轨采用分段式结构，三段横移导轨间的间隙设置不能影响导轮的正常通过，每段横移导轨下方设有支架，支架两端固定安装在箱体侧壁上，中段横移导轨与支架固定连接，左右两段横移导轨上方安装有步进电机，下方安装有连接轴承，可沿支架向箱体外侧平移（即左右两段横移导轨在箱体内部都是可以沿支架向侧壁平移的，以让出空间以供载箱板升降）。

所述升降机构，在发酵仓室内部左、右两列箱位上方的横梁上各安装前后两套升降机，一套升降机有两根升降链条，升降链条下端有挂钩。当不需要升降载箱板时，挂钩初始位置在最上层存储箱的上方；当需要提升下层的载箱板时，首先由步进电机驱动上层最左侧的分段式横移导轨向外侧移动，然后最左侧横梁上的两套升降电机同时反转，驱动与其直连的主动链轮，在固定器的作用下带动从动轮，使升降链条端部的挂钩下降，然后由步进电机驱动两套升降机沿横梁移动（ 以便于将挂钩挂入或脱出挂环中），将升降链条端部的挂钩平移并扣进载箱板四个角上的凸出式挂孔，升降电机组同时正转，将载箱板提升至横移导轨上方，步进电机驱动横移导轨向内侧移动至原位置，升降电机组同时反转，将载箱板下降至其导轮卡进上层分段式横移导轨后，挂钩复位；当需要下降上层的载箱板时，首先最右侧横梁上的升降电机组反转驱动挂钩下降，步进电机驱动升降机沿横梁移动，将挂钩平移并扣进挂孔，升降电机组正转将载箱板略微提升至其底部导轮离开横移导轨，步进电机驱动上层最右侧的分段式横移导轨向外侧移动，升降电机组反转将载箱板下降至其导轮卡进下层整段式横移导轨后，挂钩复位，上层分段式横移导轨复位。其中，位置控制主要由各步进电机和升降电机组的正反转完成，具体行程可根据现场情况调试确定。

本装置还设有电机控制系统，通过控制各个电机的正转、反转来实现上层分段式横移导轨的内外侧平移、载箱板的横移升降以及升降机的平移动作，从而将对应的存储箱运送至进料箱位或出料箱位。为使载箱板移动到正确位置，需要采用行程开关来定位；采用光电开关检查存储箱停放位置是否正确。

本装置还包括控制阀和进出料皮带，控制阀位于爬坡输送机入口处。进料时，控制阀封闭出料口，烟草物料经进出料皮带和爬坡输送机运送到进料口处。出料时，当达到预设物料循环周期（4-8小时）时，控制阀封闭进出料皮带，烟草物料经输送机运送进料口处进行倒（翻）箱处理（例如：设定物料发酵周期为24小时，循环周期为4小时，则在第4、8、12、16、20小时，某箱物料倒至皮带上后直接送至进料口，原来的箱体移动至进料箱位，对于该箱体，物料相当于倒出后再布料，这样是为了加速醇化效率，使物料醇化更均匀，因为一直在箱体内累积会使物料上下部分醇化速度出现明显差异，直到第24小时，物料出料后不再循环而是直接进入下一道工序）。当达到预设物料发酵周期（例如24-96小时）后，控制阀全开，烟草物料经进出料皮带进入下一道工序。

所述温湿度控制系统，包括物料发酵仓室温湿风循环设备和输送机增温增湿设备。发酵仓室侧面设有四个进风口，两个回风口设在发酵仓室顶部，温湿风在进风管道、发酵仓室和回风管道之间循环，为烟草物料提供适宜发酵过程的温湿环境。由于密封输送机路径较长，使用增温增湿机可以使烟草物料在外循环过程中保持恒温恒湿，提高发酵效率。

利用上述装置进行烟草物料动态发酵的方法包括以下步骤：

1.打开温湿度控制系统，预热发酵仓室，达到温度40~60℃，相对湿度60~80%；

2.打开步进电机、升降电机、横移电机，电机控制系统控制对应载箱板运动至进料箱位；

3.启动输送机和布料皮带，烟草物料经进出料皮带、输送机和布料皮带进入发酵仓室，由布料皮带将物料均匀地布满存储箱；

4.物料在存储箱静置发酵4-8小时后，打开步进电机、升降电机、横移电机，运动控制系统控制对应载箱板运动至出料箱位，完成出料后，将空箱升至进料箱位；

5.控制阀封闭进出料皮带，物料经输送机返料循环；

6.物料发酵24-96小时后，控制阀全开，物料经进出料皮带进入下一道工序。

通过本发明能够带来以下有益效果：

本发明提供的可移动箱式烟草发酵装置与方法，采用大尺寸烟草物料存储箱作为发酵容器，一方面能够实现大量烟草物料的静置贮存发酵和动态循环发酵，显著提高烟草物料的发酵效率；其次，通过配备的温湿度控制系统，能够很好地保证烟草物料在发酵过程中的温度、湿度和含氧量稳定性；同时，发酵箱内物料动态循环过程使得烟草物料与发酵环境能够充分均匀接触，从而显著提高烟草物料的发酵质量均一性。

附图说明

图1为烟草发酵装置的结构主视图。

图2为烟草发酵装置的结构俯视图。

图中：1、发酵仓室；2、喂料器；3、进料口；4、布料皮带；5、存储箱；6、载箱板；7、承接板；8、进风口；9、回风口；10、控制阀；11、出料输送机；12、爬坡输送机；13、进出料皮带；14、横梁；15、升降电机；16、主动链轮；17、从动链轮； 18、固定器；19、升降链条；20、横移电机；21、下层整段式横移导轨；22、上层分段式横移导轨；23、支架；24、主动轮；25、从动轮；26、步进电机。

图3为烟草物料存储箱的结构示意图，

图中：27、拨料辊；28、侧面板；29、底带驱动轮；30、底带，31、烟片。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的发酵装置与方法作进一步描述：

如图1-3所示：一种可移动箱式烟草生物发酵装置，包括发酵仓室1及设置在仓室中的若干个烟草物料存储输送箱5，发酵仓室中设置有送风回风系统及温度控制系统，其中：在发酵仓室中通过导轨支架23设置有两层水平横移导轨，在发酵仓室顶部通过固定在侧壁上的横梁14设置有升降机构，各烟草物料存储箱均对应坐放于一个载箱板6上呈两层三列的立体结构设置在发酵仓室中，并通过升降机构、水平横移导轨在仓室内移动，上、下层物料存储箱均可做横移运动，只有最左列和最右列能做升降运动，上层最左侧箱位为进料箱位，下层最左侧箱位为出料箱位，有一空箱位用以交换箱位，发酵仓室顶部设有与进料箱位对应的进料口3，发酵仓室一侧面设有与出料箱位对应的出料口，且在对应于出料口处设有承接板7；在进出料之前各物料箱顺时针或逆时针依次移动至进料箱位或出料箱位，各载箱板底部均设置有与横移导轨配合的横移机构，各载箱板的四角均设置有与升降机构配合的挂环，位于下层的横移导轨为整段式横移导轨21，位于上层的横移导轨为分段式结构，处于两侧的分段式横移导轨22可沿导轨支架23向箱体外侧纵向平移以便存储输送箱整体下降时不产生阻碍。

所述横移机构，采用直连电机驱动方式，在每个载箱板6的底部安装有一套电机减速机（即横移电机20），同时固定安装两只主动轮24和两只从动轮25，减速机带动主动轮、从动轮进而带动载箱板6沿横移导轨作整体横移运动，横移的目标位置通过设置光电行程开关加以控制。

位于上层两侧的横移导轨通过设置在导轨支架23上的步进电机26纵向平移（具体参见图2）。

所述升降机构分别设置在左、右两侧箱位上方，在左、右两侧箱位上方的横梁14上各安装前、后两套升降机，每套升降机均有两根升降链条19由正反转升降电机15带动，升降链条19下端均设有挂钩，用于与载箱板6上的挂环相结合。

所述烟草物料存储箱5包括箱体和设置在箱体底部的由动力机构驱动的底带30，箱体无顶板，进料时物料可以直接落到底带上，出料时，存储输送箱5侧面板28打开，底带30转动使物料行进，完成烟草物料的出料过程，出料结束后，存储输送箱侧面板合上，底带停止转动。在烟草物料存储输送箱5的箱体中还设有拨料辊27，该拨料辊由拨料辊电机驱动，辅助烟草物料（即烟片31）的出料。

该可移动箱式烟草生物发酵装置还包括进出料皮带13和进出料转换控制阀10，进料时，转换控制阀10封闭出料口，烟草物料经进出料皮带13和爬坡输送机12将物料送至发酵仓室1顶部进料箱位的进料口3，返料循环时，转换控制阀10封闭进出料皮带13，烟草物料从出料口经皮带和爬坡输送机12被送至进料口3，出料时，转换控制阀10全开，烟草物料从出料箱位的出料口经输送机运送至进出料皮带13后进入下一道工序。

所述温湿度控制系统，包括物料发酵室温湿风循环设备和输送机增温增湿设备。发酵仓室1侧面设有四个进风口8，两个回风口9设在发酵仓室顶部，温湿风在进风管道、发酵仓室和回风管道之间循环，为烟草物料提供适宜发酵过程的温湿环境。

本发明的工作及操作过程如下：

首先，打开温湿度控制系统，预热发酵仓室1，达到温度50℃，相对湿度80%。当发酵仓室1满足烟草物料发酵所需的温湿度条件后，若出料箱位上有箱子，则打开步进电机26、升降电机15，控制系统控制步进电机26驱动最左侧分段式横移导轨22向箱外侧移动，控制升降电机15将转动传递至两端链轮16，链轮16随之带动从动链轮17，通过固定器18将升降链条19端部的挂钩下降，控制安装在升降机组上的步进电机驱动升降机组平移，将挂钩扣进载箱板6四个角上的挂孔，控制升降电机15带动载箱板6上升，控制步进电机26驱动最左侧分段式横移导轨22向箱内侧移动，控制升降电机组15带动载箱板6下降至其导轮卡进最左侧分段式横移导轨22，挂钩复位。然后运动控制系统控制横移电机20正、反转，驱动主动导轮24，继而带动从动导轮25，使载箱板6沿横移导轨横移运动。运动控制系统控制箱位顺时针移动，直至将对应的载箱板6顺时针运送至进料口3正下方的进料箱位。打开出料输送机11、爬坡输送机12、喂料器2和布料皮带4，控制阀10调节至封闭出料口位置，经生物处理或酶制剂涂布处理过的烟草物料由进出料皮带13传送至爬坡输送机12的入口处，爬坡输送机12将烟草物料输送至喂料器2，物料落至下方布料皮带4，再通过进料口3均匀地铺满下方存储输送箱5。

烟草物料在存储输送箱5静置发酵4小时后，运动控制系统控制箱位顺时针移动，直至将对应的载箱板6运送至出料箱位。箱侧面板28和承接板7同时打开，底带驱动轮29带动存储输送箱5内的底带30开始顺时针转动，拨料辊27同时动作，将物料拨至出料输送机11内的皮带上。物料出料结束后，拨料辊27停止动作，箱侧面板28和承接板7合上，运动控制系统控制升降电机15正转，将出料后的空箱升至进料箱位，控制横移电机20正转，将待出料的下一存储输送箱5横移至出料箱位。

控制阀10调节至封闭进出料皮带13的位置，出料输送机11将烟草物料输送至爬坡输送机12的入口处，爬坡输送机13将物料输送至喂料器2进行返料循环。当物料总发酵时间达到72小时后，控制阀10调节至全开位置，出料输送机11将烟草物料输送至进出料皮带13，进入下一道工序。

温湿风由发酵室1侧面的四个进风口8进入，由发酵室1顶部的两个回风口9流出，处理后经进风管道、发酵室1和回风管道继续循环使用，这种温湿风循环方式能够减少热量损失，提高发酵效率。温湿风应满足烟草发酵的温度、湿度和含氧量要求。

另需说明的是，本发明中所限定的左、右、上、下等方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本装置和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种可移动箱式烟草生物发酵装置，包括发酵仓室及设置在仓室中的若干个烟草物料存储箱，发酵仓室中设置有送风回风系统及温度控制系统，其特征在于：在发酵仓室中通过导轨支架设置有两层水平横移导轨，在发酵仓室顶部通过固定在侧壁上的横梁设置有升降机构，各烟草物料存储箱均对应坐放于一个载箱板上呈两层多列的立体结构设置在发酵仓室中，并通过升降机构、水平横移导轨在仓室内移动，上、下层物料存储箱均可做横移运动，只有最左列和最右列能做升降运动，上层最左侧箱位为进料箱位，下层最左侧箱位为出料箱位，有一空箱位用以交换箱位，发酵仓室顶部设有与进料箱位对应的进料口，发酵仓室一侧面设有与出料箱位对应的出料口，且在对应于出料口处设有承接板；在进出料之前各存储箱顺时针或逆时针依次移动至进料箱位或出料箱位，各载箱板底部均设置有与横移导轨配合的横移机构，各载箱板的四角均设置有与升降机构配合的挂环，位于上层的横移导轨为分段式结构，处于两侧的横移导轨可沿导轨支架向箱体外侧纵向平移以便存储箱整体下降时不产生阻碍。

2.根据权利要求1所述的可移动箱式烟草生物发酵装置，其特征在于：所述横移机构，采用直连电机驱动方式，在每个载箱板的底部安装有一套电机减速机，同时固定安装一对主动轮和一对从动轮，减速机带动主动轮、从动轮进而带动载箱板沿横移导轨作整体横移运动，横移的目标位置通过设置光电行程开关加以控制。

3.根据权利要求1所述的可移动箱式烟草生物发酵装置，其特征在于：位于上层两侧的横移导轨通过设置在导轨支架上的步进电机纵向平移。

4.根据权利要求1所述的可移动箱式烟草生物发酵装置，其特征在于：所述升降机构分别设置在左、右两侧箱位上方，在左、右两侧箱位上方的横梁上各安装前、后两套升降机，每套升降机均有两根升降链条由正反转升降电机带动，升降链条下端均设有挂钩，用于与载箱板上的挂环相结合。

5.根据权利要求1所述的可移动箱式烟草生物发酵装置，其特征在于：所述烟草物料存储箱包括箱体和设置在箱体底部的由动力机构驱动的底带，箱体无顶板，进料时物料可以直接落到底带上，出料时，存储输送箱侧面板打开，底带转动使物料向前移动，完成烟草物料的出料过程，出料结束后，存储箱侧面板合上，底带停止转动。

6.根据权利要求5所述的可移动箱式烟草生物发酵装置，其特征在于：在烟草物料存储箱的箱体中设有拨料辊，该拨料辊由拨料辊电机驱动，辅助箱内烟草物料的出料。

7.根据权利要求1所述的可移动箱式烟草生物发酵装置，其特征在于：该可移动箱式烟草生物发酵装置还包括进出料皮带和进出料转换控制阀，进料时，转换控制阀封闭出料口，烟草物料经进出料皮带和爬坡输送机被送至发酵仓室顶部进料箱位的进料口，循环返料时，转换控制阀封闭进料口，烟草物料经皮带和爬坡输送机被送至进料口，出料时，转换控制阀全开，烟草物料从出料箱位的出料口经输送机运送至进出料皮带后进入下一道工序。

8.根据权利要求1所述的可移动箱式烟草生物发酵装置，其特征在于：所述多列的数目为3-10列。

9.根据权利要求1所述的可移动箱式烟草生物发酵装置，其特征在于：所述温湿度控制系统，包括物料发酵仓室温湿风循环设备和输送机增温增湿设备；发酵仓室侧面设有四个进风口，两个回风口设在发酵仓室顶部，温湿风在进风管道、发酵仓室和回风管道之间循环，为烟草物料提供适宜发酵过程的温湿环境。

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