KR960001835B1 - 담배원료등의 농작물의 팽화장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

담배원료등의 농작물의 팽화장치

제1도는 본 발명의 팽화장치의 제1실시예의 전체의 개략도.

제2도는 제1도의 로터리 밸브와 슈트부분의 단면도.

제3도는 이산화탄소의 회수분리장치의 개략도.

제4도는 이산화탄소의 회수분리장치의 개략도.

제5도는 프로세스량 검출수단의 개략도.

제6도는 프로세스량 검출수단의 다른 실시예의 개략도.

제7도는 프로세스량 검출수단의 다른 실시예의 개략도.

제8도는 본 발명의 팽화장치의 제 2 실시예의 전체의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 함침용기 12 : 원료공급수단

13 : 원료배출수단 33, 36, 56 : 회수분리수단

61 : 열교환기 62, 72 : 냉각수단

본 발명은 담배원료등의 농작물, 식품등을 팽화(expanding)하는 팽화장치에 관한 것이다. 더욱 특정한다면, 본 발명은 예를 들면 가스상태의 이산화탄소를 팽화조제(expanding agent)로서 사용되는 연속식의 팽화장치에 있어서, 상기의 함침용기내에서 원료의 배출계통으로 반송되는 원료의 온도를 확실하게 저온으로 제어하고, 원료를 효율적으로 평화시킬 수 있는 냉각장치를 구비한 연속식의 팽화장치에 관한 것이다.

이러한 팽화장치로서 원료, 예를 들면, 담배원료에 팽화조제로서 이산화탄소를 고압상태에서 함침시키고, 이 담배원료를 감압 및 가열하고, 함침한 이산화탄소를 팽창시켜서 담배원료를 팽화시키는 것이 있다.

이러한 팽화장치에는 함침용기내에 소정량의 담배원료를 수용한 후에 이 함침용기내에 고압의 이산화탄소를 공급하고, 이 이산화탄소를 함침시킨 후에 이 담배원료를 꺼내어 팽창시키는 배치식의 것과, 함침용기내에 담배원료 및 이산화탄소를 연속적으로 공급하는 연속식의 것이 있다.

전자의 배치식의 것은 구조가 단순하지만 능률이 낮고, 또, 다량의 이산화탄소가 흩어져 없어져 버린다는 결함이 있다. 후자의 연속식의 것은 능률이 높고 또, 이산화탄소를 회수하여 다시 이용할 수 있다는 이점이 있다.

또, 일반적으로 담배원료등의 팽화정도를 크게 하려면 낮은 온도에서 고압으로 이산화탄소를 접촉시키고, 가능한 한 다량의 이산화탄소를 함침시킬 필요가 있다. 또, 이산화탄소를 함침한 담배원료는 가능한 한 낮은 온도를 유지한 채 함침용기내에서 꺼내어서, 함침한 이산화탄소의 흩어짐을 방지하고, 이 담배원료를 순간적으로 가열하고, 함침한 이산화탄소를 효과적으로 팽창시킬 필요가 있다.

그러나 상기와 같은 연속식의 장치에서는 상기의 함침용기내에 공급되는 담배원료의 온도, 공급량, 외부에서 이 팽화장치내로 침입하는 열량이나, 로터리 밸브가 회전할 때에 발생하는 마찰열량등은 상당한 폭으로 변동한다. 따라서, 이들의 조건의 변동에 의하여 함침용기내에 공급되는 담배원료의 온도가 상승하여 이산화탄소의 함침량이 적어지거나, 또, 이 함침용기에서 꺼낸 담배원료가 로터리 밸브를 통과할 때에 가열되어, 함침한 이산화탄소의 일부가 흩어져 없어져서, 팽화정도가 저하하는 결함이 있었다.

이러한 결함을 방지하기 위하여 함침용기내에 공급하는 이산화탄소를 냉각하고, 필요에 따라서 그 일부를 액화하고, 이 냉각된 이산화탄소의 현열에 의하여 원료나 이 함침용기의 후류측의 기기의 발열을 흡수하고, 이 원료를 저온으로 유지하는 것이 고려되었다. 그러나, 이 이산화탄소의 냉각량이 너무 적으면 담배원료의 냉각이나 함침용기의 후류측의 기기의 제열이 충분히 이루어지지 않고, 효과가 적다. 또, 반대로 이 이산화탄소의 냉각량이 너무 많으면 담배원료가 그 배출계통으로부터 감압하여 배출될 때에 이산화탄소가 고화하여 드라이아이스가 형성된다. 이처럼 드라이아이스가 형성되면 이에 의하여 담배원료가 굳어져서, 가열팽화공정에 지장이 생긴다. 더구나 원료와 함께 계외(系外)로 배출하는 이산화탄소의 양도 증가하고 이산화탄소의 손실량도 증가한다.

이러한 드라이아이스가 생기는 조건에서 운전하면 경제적, 품질적으로 바람직하지 않다. 따라서, 이 함침 용기내에서의 이산화탄소의 함침은 가스상태로 실시할 필요가 있다. 이 때문에 이 함침용기내에 공급하는 이산화탄소의 냉각량, 즉, 이 공급되는 이산화탄소로부터 제열하는 냉각열량을 적절하게 제어하는 것이 필요하게 된다.

그러나 상기의 담배원료의 온도, 담배원료의 공급량, 이 팽화장치의 외부로부터의 열의 침입량, 로터리밸브 등의 발열량등은 일정하지 않고, 상당한 폭으로 변동한다. 이 때문에 함침용기내에서 담배원료에 가스상태의 이산화탄소를 바람직한 조건으로 함침시키는 것은 곤란하였다.

더구나, 상기의 이산화탄소의 냉각량의 제어는 일반적으로 공급하는 이산화탄소의 양이나 온도에 의해 실시하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이 이산화탄소의 공급량은 함침용기내의 압력을 소정의 압력으로 유지하도록 제어할 필요가 있고, 이 공급량은 일정한 값으로 결정된다. 따라서, 이 이산화탄소의 공급량을 제어하여 상기의 냉각량을 제어하는 것은 곤란하다. 또, 이 공급하는 이산화탄소의 온도를 제어하여 이 공급되는 이산화탄소의 냉각량을 제어할 경우, 이 이산화탄소의 상태는 압력, 온도의 변화에 의해 상대적으로 변화하기 때문에 이 이산화탄소의 냉각량의 제어의 지표로는 되지 않는다. 따라서, 이 공급되는 이산화탄소의 냉각량을 제어할 경우에 이 이산화탄소의 양이나 온도에 의하여 제어하는 것은 곤란하였다.

본 발명은 함침용기내에 공급하는 이산화탄소를 냉각하고, 함침용기내에서 가스상태의 이산화탄소를 바람직한 조건으로 담배원료등에 함침시킬 수 있는 팽화장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 함침용기내에 팽화조제로서 가스상태의 이산화탄소를 소정의 함침압력을 유지하도록 공급하는 팽화조제공급계통의 배관의 도중에 열교환기를 설치하여서 이 열교환기에 냉각기구로부터 냉각매체를 공급하는 상기의 함침용기내에 공급되는 이산화탄소를 냉각하고, 가스상태의 이산화탄소의 함침이 바람직한 조건으로 실시할 수 있게 이 장치의 각종 프로세스량, 예를들면 원료의 배출계통내의 온도(액상 이산화탄소가 존재하지 않는 온도)에 대응하여 제어장치에 의하여 이 함침용기내에 공급되는 이산화탄소의 냉각량(열교환량)을 제어하는 것이다.

이러한 장치는 원료가 반송되는 배출 계통내의 온도등의 프로세스량에 따라 함침용기내에 공급되는 이산화탄소의 상태가 제어되므로, 원료의 온도, 외부로부터 침입하는 열량, 로터리 밸브의 발열량등이 변동하여도 신속하게 이들의 변동에 대응할 수 있다.

이 프로세스량으로서는, 함침용기에서 배출되는 과정의 담배원료의 온도, 또는 이 담배원료와 함께 배출되는 이산화탄소의 가스온도가 사용된다. 또, 빛, 방사선등을 배출하는 담배원료 및 이산화탄소에 조사하고, 그 반사 또는 투과스펙트럼에서 이들의 온도등의 상태를 검출하여도 된다. 그리고, 이들의 프로세스량으로부터 함침용기내의 이산화탄소 및 담배원료의 온도 및 기타 상태가 최적이 되도록, 이 함침용기내에 공급되는 이산화탄소의 냉각량(열교환량)이 자동적으로 설정된다. 더욱이, 이 설정은, 자동적으로 행하지 않고, 함침용기로부터 배출되는 담배원료 또는 이와 함께 배출되는 이산화탄소가스의 온도로부터 조작원이 판단하여 수동으로 이 함침용기내에 공급하는 이산화탄소의 냉각량을 설정하는 식으로 행해질 수도 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 제1도 내지 제5도는 본 발명의 제1실시예를 도시한 것이고, 이 실시예는 팽화조제로서 이산화탄소를 사용하는 연속식의 담배원료의 팽화장치이다. 도면중의 11은 함침용기이다. 소정 압력의 팽화조제, 예를들면 이산화탄소가 약 30기압 정도의 함침압력을 유지하도록 공급된다.

또 담배원료는 원료공급계통(12)으로부터 이 함침용기(11)내에 연속적으로 공급된다. 그리고, 이 함침용기(11)내에서는, 담배원료의 조직내에 이산화탄소가 함침된다.

이 이산화탄소가 함침된 담배원료는 원료배출계통(13)을 거쳐 가열장치(도시없음)에 연속적으로 반송되고, 이 가열장치내에서 고온의 공기, 수증기 또는 이들의 혼합가스와 접촉되어, 담배원료 조직내에 함침되어 있던 이산화탄소가 팽창하며 이에 의하여 담배원료의 조직이 팽창한다.

상기 원료공급계통(12)은 다음과 같이 구성된다. 담배원료는 에어로커 밸브(14)를 거쳐 제1슈트(15)내에 공급된다. 상기 에어로커 밸브는 제2도에서와 같이 하우징(14a)내에 로터(14a)가 회전자유롭게 설치되어있고, 이 로터의 외주에 복수의 블레이드(14b)가 형성되어 있다. 그리고, 하우징의 입구로부터 공급되는 담배원료는 이들 블레이드의 사이에 수용되고, 로터의 회전에 의하여 하우징의 출구까지 운반된다. 이들 블레이드의 선단면과 하우징의 내주면과는 기밀을 유지하면서 슬라이딩 자유롭게 접촉하고 있다. 따라서, 이 에어로커 밸브(14)의 입구측과 출구측과는 상호밀봉되어, 이들 사이에 압력차를 유지하고 승압 또는 감압되면서 담배원료를 연속적으로 반송할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 상기 제1슈트(15)내는 약 대기압 정도의 저압의 이산화탄소가 공급되어 있고, 담배원료에 포함되어 있던 공기는 이 이산화탄소와 치환된다.

다음에, 담배원료는 이 제1슈트(15)로부터 제1 로터리 밸브(16)를 거쳐 약 15기압의 중압(중간압력)으로 승압되어서 제 2 의 슈트(17)에 이송된다. 이 제 2 슈트(17)내의 압력은 약 15기압의 중압으로 조정되어 있다.

상기와 같은 로터리 밸브(16) 및 제1슈트(15)는 제2도에 도시한 바와같이 구성되어 있다. 도면중 1은 이 로터리 밸브의 하우징이고, 이 하우징(1)에는 공급구(2)와 배출구(3)가 형성되어 있다. 또, 이 하우징(1)내에는 회전체(4)가 기밀을 유지하면서 회전자유롭게 수용되어 있다. 이 회전체(4)의 외주에는 복수의 포켓(5)이 형성되어 있다. 또, 상기 하우징(1)에는 복수의 승압측 포트(6) 및 감압측 포트(7)가 형성되어 있다. 이 승압측 포트(6)의 고압최종단의 포트에는 이산화탄소 공급관(9)이 접속되어 있어, 제2슈트(17)로부터 약 15기압의 이산화탄소가 공급된다. 또 감압축 포트(7)의 저압최종단의 포트에는 이산화탄소 회수관(44)이 접속되어 저압으로된 이산화탄소가 회수된다. 또 다른 승압측 포트(6)와 감압측 포트(7)와는 서로 연통관(8)에 의하여 연통되어 있다.

상기의 공급관(2)내는 예를들면 대기압의 분위기이고, 또 상기의 배출구(3)내는 약 15기압의 이산화탄소의 분위기이다. 그리고 호퍼등을 통하여 상기의 공급구(2)내에 투입된 담배원료는 상기의 회전체(4)의 각 포켓(5)내에 수용되어, 이 회전체(4)의 회전에 의하여 순차 배출구(3)까지 운반된다.

상기의 배출구(3)내는 고압의 이산화탄소 분위기이므로 이 배출구(3)에 대향하여 내부의 담배원료를 배출한 비어있는 포켓(5)내는 고압의 이산화탄소 분위기이다. 이 포켓(5)이 감압측 포트(7)에 순차 대향하여 가는 사이에 이 포켓(5)내의 고압의 이산화탄소는 순차 이 감압측 포트(7)에 방압되고, 예를들면 5기압 정도씩 감압되어간다. 이들의 감압측 포트(7)는 각각 연통관(8)을 통하여 승압축 포트(6)에 연통되어 있으므로 각 감압측 포트(7)에 배출된 이산화탄소는 각각 승압측 포트(6)에 공급된다. 따라서 담배원료를 수용한 포켓(5)이 이들 승압측 포트(6)에 순차 대향하여 가는 사이에, 예를들면 5기압씩 승압되어가서 최종단의 승압측 포트(6)에 대향할 때에는 배출구(3)내와 같은 압력까지 승압되며, 이후에 상기의 배출구(3)에 대향하여 수용되어 있던 담배원료를 이 배출구(3)내로 배출한다.

또, 빈 포켓(5)이 최종단의 감압측 포트(7)에 대향하면, 이 포켓(5)내에 잔류되어 있던 저압의 이산화탄소는 이 감압측 포트(7)로부터 이산화탄소 회수관(44)를 통하여 회수되고, 이 포켓(5)내는 대기압으로 복귀된다.

또, 상기의 배출관(3)내에는 노즐벽(3b)이 설치되고, 이 노즐벽(3b)과 이 배출구(3)의 내면과의 사이의 틈에 연통된 분출구(3a)가 형성되어 있다. 이 분출구(3a)에는 고압의 이산화탄소가 공급되고, 수용하고 있던 담배원료를 배출한 빈 포켓(5)내에 이 노즐벽(12)과의 틈으로부터 고압의 이산화탄소를 분출하고, 이 분류로서 이 포켓(5)내에 잔류하고 있던 담배원료를 제거한다.

더욱이 상기건은 승압하면서 담배원료를 연속적으로 공급하는 로터리 밸브이지만, 감압하면서 담배원료를 배출하는 로터리 밸브에 대하여서도 그 구조는 상기의 것과 동일하고 승압 및 감압의 작용이 반대의 것이다.

또, 상기의 제1슈트(15)는 기밀의 용기로 구성하고, 그 상부에서는 상기의 에어로커 밸브(14)를 거쳐 담배원료가 공급된다. 또 상기의 로터리 밸브(16)의 최종단의 감압측 포트(7)에는 이산화탄소 회수관(44)이 접속되고, 이 이산화탄소 회수관(44)은 사이클론(45)을 통하여 상기 제1슈트(15)내에 연통되어 있다. 따라서 이 최종단의 감압측 포트(7)에서 배출된 이산화탄소는 이 사이클론(45)에서 포함되어 있던 소량의 담배원료가 제거된 후 배관(46)을 통하여 회수된다.

또, 이 이산화탄소 회수관(44)에서 공급된 이산화탄소의 일부는 분리된 담배원료와 함께, 이 제1슈트(15)내에 공급된다. 따라서, 이 제1슈트(15)내는 이산화탄소의 분위기로 유지되고, 공기와 함께 에어로커밸브(14)를 통하여 공급된 담배원료의 내부에 포함되어 있던 공기는, 이 이산화탄소에 의하여 치환되고, 따라서 함침용기(11)측으로 침입하는 공기의 양은 근소하다. 더욱이 이 제1슈트(15)내에 공급되어 공기와 혼합된 이산화탄소는 배관(51)을 통하여 회수된다.

그리고, 담배원료는 다시 제2슈트(17)로부터 제2로터리 밸브(18)를 거쳐하여 약 30기압의 고압으로 승압되어서 상기의 함침용기(11)내로 이송된다. 이 함침용기(11)내는 상기와 같이 약 30기압의 압력이 유지되도록 이산화탄소가 공급되고 있다. 이 함침용기(11)는 원통형을 이루고, 내부에는 스크류컨베이어(도시없음)가 설치되어, 공급된 담배원료를 출구측으로 이송한다.

또, 원료배출계통(13)은 다음과 같이 구성되어 있다. 상기의 함침용기(11)의 출구(24)에서 배출된 담배원료는 제2로터리 밸브(19)에 의하여 약 15기압의 중압으로 감압된 후, 제3슈트(20)로 이송된다. 이 제3슈트(20)내는 약 15기압의 증압으로 유지되고 있다.

다시, 담배원료는 이 제3슈트(20)로부터 제4로터리 밸브(21)에 의하여 저압으로 감압되어서 제4슈트(22)에 이송된다. 이 제4슈트(22)내는 대략 대기압의 저압으로 유지되어 있다. 그리고 이 제 4 의 슈트(22)에서 에어로커 밸브(23)를 거쳐서 상술한 가열기구로 보내져서 가열되어 팽화된다.

이 가열기구는 송풍관(110)을 구비하고, 이 내부에는 소정 온도의 공기 및 과열수증기의 혼합가스가 유통되고 있다. 그리고 이 송풍관(110)내에 공급된 담배원료는 이 혼합가스의 흐름중에 부유하여 이 혼합가스와 함께 반송되며, 이 사이에 이 고온의 혼합가스에 의하여 가열되어서 팽화된다. 팽화가 완료된 담배원료는 종래의 공지된 접선분리기등에 의하여 혼합가스로부터 분리되어 회수된다.

또 상기의 제4슈트(22)와 상기 송풍관(110)과의 사이에는, 중간용기(111)가 설치되어 있다. 이 중간용기(111)는 대략 수평하게 배치되며, 그 일단부는 상기 에어로커 밸브(23)를 거쳐 상기의 제4슈트(22)에 연결되었다. 또 이 중간용기(111)의 타단부는 에어로커 밸브(112)를 거쳐 상기 송풍관(110)에 연결되어 있다. 그리고 이 중간용기(111)내에는 수평방향으로 컨베이어(113)가 설치되어 있다.

상기 제4슈트(22)로부터 배출된 담배원료는 에어로커 밸브(23)를 거쳐 이 중간용기(111)의 일단부내에 낙하되고, 컨베이어(113)에 의해 수평방향으로 운반되어 이 중간용기(111)의 타단부에서 에어로커 밸브(112)를 거쳐 상기 송풍관(110)내에 낙하한다. 이 중간용기(111)의 일단부의 에어로커 밸브(23)와 타단부의 에어로커 밸브(112)는 그 위치가 수평방향으로 어긋나 있으므로, 송풍관(110)에서 상승된 고온의 혼합가스가 직접 제4슈트(22)의 하방까지 상승하지 않고, 이 혼합가스가 이 제4슈트(22)내에 침입되는 것이 방지된다.

다음은, 이 팽화장치의 팽화조제 즉 이산화탄소의 회수 및 공급계통을 설명한다. 도면중 30은 저압탱크이며, 회수된 저압의 이산화탄소는 최종적으로 이 저압탱크에 회수된다. 또 31은 이산화탄소의 공급원 예를들면 액화 이산화탄소의 탱크이고, 이 이산화탄소는 증발기(32)를 통하여 기화되어 상기의 저압탱크(30)에 보급된다.

그리고, 이 저압탱크(30)내의 이산화탄소는 저압승압기(33)에 의하여 약 5-15기압의 중압으로 승압되어 중압탱크(34)에 이송된다. 이 중압탱크(34)내의 이산화탄소는 고압승압기(36)에 의하여 함침압력보다 약간 높은 고압으로 승압되고 습기제거기(37)에서 수분을 제거시킨 후 공급배관(35)을 통하여 상기의 함침용기에 이송된다.

또, 상기의 제2슈트(17) 및 제3슈트(20)에서 회수된 중압의 이산화탄소는 배관(41) (42), 백필터(43)를 거쳐 상기의 중앙탱크(34)에 회수된다. 또, 상기 제 1 로터리 밸브(16)로부터 배출된 저압의 이산화탄소는 배관(44)을 통하여 분리기(45)로 이송되어, 혼입되어 있는 담배원료의 분말이 분리된 후, 배관(46), 백필터(47)를 거쳐 저압 탱크(30)에 회수된다. 또, 제4로터리 밸브(21)로부터 배출된 저압의 이산화탄소는, 분리기(49)에 의하여 혼입된 담배원료의 분말이 분리된 후, 상기의 백필터(47)를 통하여 상기한 저압탱크(30)에 회수된다.

더욱이, 개시 단부의 제1슈트(15) 및 종말 단부의 제4슈트(22)로부터 회수된 저압의 이산화탄소는 공기등이 혼입되어 있으므로 배관(51), (52) 백필터(53), (54)를 통하여 분리 회수탱크(55)에 회수된다.

이 분리회수탱크(55)에 회수된 이산화탄소는 분리장치(56)에 이송되어, 혼입되어 있는 공기가 분리된 후, 분리 서어지 탱크(57)를 거쳐 저압탱크(30)에 회수된다.

제3도 및 제4도는 이 회수분리장치(56)를 도시한 것이다. 이 회수분리장치(56)는 흡착식의 이산화탄소 분리장치이다. 즉 제3도 및 제4도에 도시한 바와같이 복수, 예를들면 2개의 흡착탑(94a), (94b)이 설치되어 있다. 이들의 흡착탑(94a), (94b)에는 활성탄이나 제올라이트 등의 흡착제가 충전되어 있다. 이들의 흡착제는 공기와 이산화탄소의 혼합가스로부터 이산화탄소를 선택적으로 흡착함하는데, 압력이 높을수록 흡착력이 크고 압력이 낮을수록 흡착량이 적다.

또, 이 장치에는 가압펌프(95) 및 흡인펌프(96)가 설치되어 있고, 이들의 펌프는 각각 밸브(98a), (98b), (99a), (99b)를 거쳐 상기의 흡착탑(94a), (94b)의 일단부에 접속되어 있다. 또, 이들의 흡착탑(94a), (94b)의 타단부는 각각 밸브(97a), (97b)를 거쳐 배기관(101)에 접속되어 있다.

이 회수분리장치는 예를들면 우선 한쪽의 흡착탑(94a)의 밸브(98a), (97a)를 열고, 가압펌프(95)에 의하여 상기의 기밀용기(15), (22)로부터의 이산화탄소와 공기의 혼합가스를 이 한쪽의 흡착탑(94a)에 공급하고, 이산화탄소를 흡착시킨다. 이산화탄소로부터 분리된 나머지의 공기등의 가스는 배기관(101)에서 외부로 배출된다. 또, 이때에는 다른쪽의 흡착탑(98b)의 밸브(98b), (97b)가 열림과 동시에 밸브(99b)가 열리고, 흡인펌프(96)에 의하여 타방의 흡착탑(94b)의 내부를 저압으로 배기한다. 이에 의하여, 이 다른쪽의 흡착탑(94b)내의 흡착제에 흡착되어 있던 이산화탄소가 탈착되어서 회수되어, 상기의 팽화장치의 계통내에 복귀된다.

다음은, 제4도에 도시한 바와같이 상기한 것과는 밸브의 개폐상태를 반대로 하여 한쪽의 흡착탑(94a)내를 저압으로 하여 흡착되어 있던 이산화탄소를 탈착시켜서 회수하고, 또, 타방의 흡착탑(94b)에 이산화탄소를 흡착시킨다. 이하, 이러한 작동을 반복하고, 이들 흡착탑(94a), (94b)을 교대로 흡착, 재생을 실행하여 이산화탄소를 분리하고 회수한다. 더욱이 이 사이클의 간격은 예를들면 90초∼180초라는 비교적 짧은 주기로 반복된다.

이와같은 회수분리장치(56)에 의하면, 공기가 혼합된 이산화탄소를 회수하여 효율적으로 공기를 제거하고 이산화탄소만을 분리회수하고 이 팽화설비의 계통내에 복귀시킬 수가 있다. 따라서 이산화탄소가 헛되게 외부로 방출되는 일 없고, 또 계통내의 이산화탄소의 농도를 정확하게 제어할 수가 있다.

또, 이 회수분리장치(56)는 흡착에 의하여 이산화탄소를 분리하므로 회수된 가스의 이산화탄소 농도가 낮을 경우라도 효율적으로 분리할 수 있고, 또 응답성이 좋고, 이 팽화장치의 이산화탄소의 순환계통내의 이산화탄소 농도를 안정하게 제어할 수 있다.

다음은 상기의 함침용기(11)내에 공급되는 이산화탄소의 냉각량(열교환량)을 제어하는 장치를 설명한다. 상기의 고압승압기(35)에서 함침압력보다 약간 높은 고압으로 승압된 이산화탄소를 이 함침용기(11)에 공급하는 공급배관(35)의 도중에는 열교환기(16)가 설치되어 있다. 또, 62는 냉각기구로서, 내부에 냉동기 및 열교환기(도시없음)등을 구비하고, 저온의 브라인(염수)을 공급하도록 구성되어 있다. 그리고, 이 브라인은 브라인배관(63), (64)을 통하여 상기 열교환기(61)를 순환하여, 공급되는 이산화탄소를 냉각한다.

또, 이 이산화탄소의 냉각량을 제어하는 제어장치(72)가 설치되어 있다. 이 제어장치(72)는, 이 팽화장치의 프로세스량, 예를들면 제3슈트(20)내의 온도를 온도검출기(73)에 의하여 검출하고, 이 온도신호에 대응하여 함침용기(11)내에 공급하는 이산화탄소의 냉각량을 결정한다. 더욱이, 이 제어장치(72)내에는 이 팽화장치의 특성을 미리 시험에 의하여 해석한 데이터에 기준한 프로그램이 입력되어 있어, 이 프로그램에 따라서 상기의 이산화탄소의 냉각량을 결정한다. 그리고, 이 제어장치(72)는 상기의 브라인 배관(63)의 도중에 설치된 제어밸브(74)에 제어신호를 송신하여 브라인의 유량을 제어하고, 함침용기(11)내에 공급되는 이산화탄소의 냉각량을 제어한다.

예를들면, 함침 압력이 약 30기압의 경우, 제3슈트(20)의 내부는 약 15기압으로 유지되어 있다. 이 슈트내의 온도를 포화온도(약-28℃)보다 높은 온도, 바람직하게는 -10∼-25℃, 더욱 바람직하게는 -18∼-23℃가 되도록, 함침용기내에 공급하는 이산화탄소의 냉각량(열교환량)을 제어한다.

이와같이 제어된 상태에 있어서는, 함침공정으로부터 배출된 담배원료의 대기압하에서의 이산화탄소의 함침량은 건조중량비로 1∼3%이다.

이때의 담배원료의 온도는 -20∼-40℃가 되어, 드라이아이스의 생성등의 결함도 없고 이 이산화탄소의 손실량을 적게 억제할 수가 있다. 또 이후의 팽화, 건조공정에 있어서의 담배원료의 분산도 양호하여 충분한 팽화효과가 얻어진다.

또 상기의 함침용기(11)에는 외부로부터 침입하는 열량을 적게하고, 안정시키기 위한 단열구조가 채용되고 있다. 이 단열구조는 이 함침용기(11)의 외주면(83)을 둘러싸고 배치된 진공단열용기(81)로 구성되어 있다. 이 진공단열용기(81)는 외벽(82)을 구비하고 있고, 이들의 벽은 기밀구조로 되었고, 이들의 벽 사이에는 진공으로 배기되어 있다.

다음에 이와같은 팽화장치의 작용을 설명한다. 상기의 함침용기(11)내에 공급되는 이산화탄소는 열교환기(61)에서 그 포화온도 이하의 브라인에 의하여 냉각된다. 이 냉각된 이산화탄소는 이 함침용기(11)내를 이동하는 담배원료와 접촉하여 담배원료를 냉각하고, 이산화탄소의 함침을 효과적으로 한다.

그런데 상기의 함침용기(11)내에 공급되는 담배원료의 온도, 공급량, 외부로부터 이 팽화장치내에 침입하는 열량, 로터리 밸브의 발열량등은 상당한 폭으로 변동한다. 이 경우 이 변동에 의하여 상기와 같은 적절한 이산화탄소의 냉각량은 변동한다. 그러나 이들의 열량이 변동한 경우에는 이 팽화장치의 프로세스량, 예를들면 상술한 바와같은 제3슈트(20)내의 온도가 변동된다. 이 온도의 변동은 온도검출기(73)에 의하여 검출되고, 상기의 제어장치(72)는 이 변동에 대응하여 미리 설정되어 있는 프로그램에 따라서, 상기의 제어밸브(74)를 제어하고, 함침용기(11)내에 공급하는 이산화탄소의 냉각량을 제어한다. 따라서 이 열량의 변동에 대응하여 이산화탄소의 냉각량이 항상 적절한 양으로 제어된다. 따라서, 바람직한 가스상태의 이산화탄소의 함침조건이 설정된다.

또, 제6도에는 이 프로세스량을 검출하는 별개의 실시예를 도시한다. 이것은 상기한 제3슈트(20)의 벽일부에 광투과성의 창(120)을 형성하고, 이 창(120)을 통하여 내부의 담배원료에서 방사되는 빛을 광검출기(121)로 검출하도록 구성한 것이다. 이 광검출기(121)는 담배원료에서 방출되는 빛의 스펙트럼분포로부터 그 온도를 검출하는 것으로서, 이 담배원료의 온도의 신호가 상기 제어장치(72)에 송신된다.

더욱이, 제7도에는 이 프로세스량의 검출 및 제어의 별도의 실시예를 도시한다. 이것은 슈트(20)에 온도계(126)를 부착하고, 조작원이 이 온도계(126)에 기초하여 판단하여 수동으로 조작반(콘트롤 패널) (127)을 조작하여, 상기 함침용기(11)내에 공급되는 이산화탄소의 온도나 유량을 제어하는 것이다.

또한, 제8도에는 본 발명의 팽화장치의 제2실시예를 도시한다. 이것은 함침용기(11)의 주위를 단열재(84)로 포위한 것이다. 이것은 진공용기의 경우보다는 단열효과가 약간 저하되지만 제조코스트가 낮다. 더욱이 이런 것이 사용되더라도 이 장치의 운전 시작전에 이산화탄소를 순환시켜두면 이 함침용기(11)는 소정의 온도로 안정하고, 운전에는 지장이 없다. 더욱이 이 제2실시예의 것은 상기의 점 이외는 상기한 제1실시예의 것과 동일한 구성이고 제8도중 제1실시예와 대응한 부분에는 동일부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.

Claims (3)

1. 담배원료등의 원료를 연속적으로 팽화하는 장치로서, 함침용기를 구비하고 팽화조제공급수단에 의하여 이 함침용기내에 팽화조제로서 이산화탄소를 소정의 함침압력을 유지하도록 공급하고 또 원료공급수단에 의하여 이 함침용기내에 원료를 승압하면서 연속적으로 공급하고, 또, 원료배출수단에 의하여 이 함침용기내로부터 원로를 감압하면서 연속적으로 배출하는 것에 있어서: 상기의 팽화조제 공급수단은, 열교환기(61)를 구비하고, 이 열교환기(61)는 상기 함침용기(11)내에 공급되는 이산화탄소와 냉각매체와를 열교환하여 이산화탄소를 냉각하는 것이고; 열교환기(61)에 냉각매체를 공급하는 냉각수단(62)을 구비하고; 상기의 함침용기(11)로부터 배출된 원료를 포함한 이산화탄소의 온도를 검출하는 온도 검출기(73)를 구비하고; 또한, 제어밸브(74)를 구비하고 있고, 이 제어밸브(74)는 상기 열교환기(61)에 공급되는 냉각매체의 유량을 제어하여, 이 냉각매체와 상기 이산화탄소와의 열교환량을 제어하는 것이며; 또한, 제어수단(72)을 구비하고, 이 제어수단(72)은 상기 온도검출기(73)로부터의 신호를 받고, 상기 함침용기(11)로부터 배출된 상기 원료의 온도에 대응하여 상기 제어밸브(74)를 제어하여 상기 열교환기(61)에 공급되는 냉각매체의 유량을 제어하고, 이에 의해 상기 함침용기(11)로부터 배출되는 원료의 온도를 소정의 범위로 제어하는 것인 것을 특징으로 하는 담배원료등의 농작물의 팽화장치.
2. 제1항에 있어서, 상기의 팽화장치에 있어서, 다시 이산화탄소의 회수분리수단(56)을 구비하고, 이 회수분리수단은 상기의 원료공급수단(12) 및 원료 배출수단(13)으로부터 회수된 이산화탄소중에 혼입되어 있는 공기 및 불순가스를 분리하는 것을 특징으로 하는 담배원료등의 농작물의 팽화장치.
3. 제1항에 있어서, 상기의 팽화장치에 있어서, 다시 이산화탄소의 회수분리수단(56), (33), (36)을 구비하고, 이 회수분리수단은 상기의 원료 공급수단(12) 및 원료배출수단(13)으로부터 저압의 이산화탄소 및 중압의 이산화탄소를 따로따로 회수하고, 이들 저압 및 중압의 이산화탄소를 고압으로 승압하는 것을 특징으로 하는 담배원료등의 농작물의 팽화장치.