【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及烟草处理工艺领域，具体涉及一种样品在湿热处理过程中水分赋存形态实时无损监测装置及方法。
技术介绍
1、核磁共振技术是根据质子对射频辐射的吸收水平实现待测样品组成、结构、组织形态等定性或定量分析的有效工具。依据波尔量子理论每一个原子都由一个带正电的原子核和若干围绕原子核运动的带负电荷电子组成，带有磁性的原子核具有自旋磁场，当无外磁场作用时，核自旋为无序的，自旋系统的宏观磁矩为零；当具有外部磁场时微观磁矩沿磁场方向有序排列，并具有沿外部磁场方向的宏观磁化强度。当外界作用停止后，自旋系统非平衡状态不能维持，向平衡状态恢复。将自旋系统从不平衡状态向平衡状态恢复的过程，称为弛豫过程，恢复过程需要的时间为弛豫时间。根据弛豫时间的差异以区分样品中水分赋存形态。
2、在生物质、食品、药品、烟草等领域中，原料会历经多个湿热处理工序，如常见的萃取、干燥、回潮、烘烤、霉变防护等，各工序中烟丝含水率变化具有非线性和时变性。此外，在远洋运输、高温高湿环境等特殊条件下储运及货架期产品质量均同环境条件密切相关，因此研究样品湿热处理工序中水分赋存形态及迁移过程，从分子层面揭示特定环境条件下样品中各形态水分的迁移规律，对实现湿热处理加工工艺精准控制、提升产品质量保障能力具有重要意义。
3、而现有的核磁共振技术可满足室温条件下样品测试，但不能实现一定温湿度环境下样品质子弛豫谱的在线监测的功能，即缺少样品湿热处理工序中水分赋存形态及迁移过程评价能力。
4、因此，利用核磁共振技术，实时检测样品湿热处理工序中水分赋存形态
5、为了解决以上问题，提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术监测装置包括核磁共振仪、湿热气流产生单元和上位机，通过在核磁共振仪探头部分引入湿热气流，可实现无损样品前处理前提下，开展样品在特定温度、湿度条件下历经热物理、热化学等过程中质子弛豫谱变化规律的在线监测，从而揭示各过程中环境条件同样品内部组分迁移、结构变化等之间的构效关系，有助于开展样品在特定湿热处理工序中环境条件调控及组分迁移过程监测。通过上位机可以对湿热气流产生单元产生的湿热气流的湿度和温度进行实时控制，从而考察不同湿热处理过程中样品中水分赋存形态。
2、本专利技术第一方面提供一种样品在湿热处理过程中水分赋存形态实时无损监测装置，其包括核磁共振仪n1、湿热气流产生单元n2和上位机n3。
3、所述的核磁共振仪n1包括核磁共振仪探头；所述核磁共振仪探头包括探头筒1和位于所述探头筒1内的样品仓2，所述样品仓2内容纳有待测试的样品，所述探头筒1底部具有气流导入口3；
4、所述湿热气流产生单元n2产生湿热气流，所述湿热气流通过所述气流导入口3进入所述探头筒1内并与所述样品仓2内的待测试的样品接触，以对样品进行湿热处理。从而实现样品在湿热处理过程中水分赋存形态实时无损监测；
5、所述上位机n3控制所述湿热气流产生单元n2产生的湿热气流的温度和湿度。
6、所述湿热气流是指具有一定湿度和温度的气体，具体测试过程中根据实际需求确定湿热气流的湿度和温度。
7、优选地，所述湿热气流产生单元包括水箱13、气泡发生装置14、混合腔15、第一加热器16和湿热气流输出管路17；
8、所述气泡发生装置14位于所述水箱13的底部，所述气泡发生装置14用于产生气体；
9、所述水箱13内容纳有水，用于产生特定温度下的饱和湿蒸汽；
10、所述第一加热器16位于所述水箱13内，用于向水提供热量，调控水箱13内水温度；
11、所述混合腔15用于汇聚经加湿、加热后的湿热气流；
12、所述混合腔15内的湿热气流经所述湿热气流输出管路17输送至所述气流导入口3。
13、优选地，所述湿热气流输出管路17的湿热气流出口与所述气流导入口3处具有气流导入口温度传感器5和气流导入口湿度传感器6，所述气流导入口温度传感器5和所述气流导入口湿度传感器6分别与所述上位机n3连接，所述气流导入口温度传感器5和所述气流导入口湿度传感器6实时采集进入所述样品仓2的湿热气流温度、湿度参数，并将湿热气流温度、湿度参数反馈给所述上位机n3，所述上位机n3控制所述湿热气流产生单元n2对产生的湿热气流的温度和湿度参数进行实时调整。
14、优选地，所述气流导入口温度传感器5和所述气流导入口湿度传感器6通过传感器固定环12和/或传感器固定筒20固定。根据实际情况选择传感器的固定形式即可。
15、优选地，所述湿热气流输出管路17上还具有输送管路温度传感器19和输送管路温控仪22，所述输送管路温度传感器19和所述输送管路温控仪22与所述上位机n3连接，所述输送管路温度传感器19实时采集所述湿热气流输出管路17的温度信息，并将采集到的信息传送给所述上位机n3，所述上位机n3通过所述输送管路温控仪22进一步对所述湿热气流输出管路17的温度进行控制。
16、优选地，所述水箱13上还具有水箱温度传感器23和水箱温控仪24，所述水箱温度传感器23和水箱温控仪24与所述上位机n3连接，所述水箱温度传感器23实时采集所述水箱13的温度信息，并将采集到的信息传送给所述上位机n3，所述上位机n3通过水箱温控仪24进一步对所述水箱13的温度进行控制。
17、优选地，所述湿热气流产生单元还包括第二加热器25，所述第二加热器25位于空气室内，用于加热空气室内的空气，加热后的干燥热空气经空气输送管路26输送至所述气流导入口3，所述空气输送管路26和所述湿热气流输出管路17之间具有继电器27,所述继电器27与所述上位机n3连接，所述上位机n3通过所述继电器27切换向所述气流导入口3输送的气体类型为湿热气流还是干燥热空气。也就是说，根据需求可以打开所述湿热气流输出管路17而关闭所述空气经空气输送管路26，从而向所述气流导入口3输送湿热气流，相反的，也可以关闭所述湿热气流输出管路17而打开所述空气经空气输送管路26，从而向所述气流导入口3输送干燥热空气。
18、优选地，所述空气输送管路26上具有第二流量控制器27，所述第二流量控制器27用于控制输送的干燥热空气气体流量。
19、优选地，所述湿热气流输出管路17上具有第一流量控制器18，所述第一流量控制器18用于控制输送的湿热气流气体流量。
20、优选地，所述湿热气流输出管路17外侧具有保温材料。所述保温材料的目的在于对所述湿热气流输出管路17保温，防止所述湿热气流输出管路17中的湿热气流温度下降。
21、优选地，所述气流导入口3外侧具有保温层4。以保证气流在进入所述探头筒1的过程中热量没有损失。
22、优选地，所述样品仓2的仓壁和/或底部设置了开孔7，气流通过所述开孔7进入所述样品仓2内，并与所述样品仓2内的待测试的样品接触。以便于样品和外部气流充分接触，更真切的还原湿热处理过程中气固两相交互状态。
2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种样品在湿热处理过程中水分赋存形态实时无损监测装置，其特征在于，其包括核磁共振仪(N1)、湿热气流产生单元(N2)和上位机(N3)；
2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述湿热气流产生单元包括水箱(13)、气泡发生装置(14)、混合腔(15)、第一加热器(16)和湿热气流输出管路(17)；
3.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述湿热气流输出管路(17)的湿热气流出口与所述气流导入口(3)处具有气流导入口温度传感器(5)和气流导入口湿度传感器(6)，所述气流导入口温度传感器(5)和所述气流导入口湿度传感器(6)分别与所述上位机(N3)连接，所述气流导入口温度传感器(5)和所述气流导入口湿度传感器(6)实时采集进入所述样品仓(2)的湿热气流温度、湿度参数，并将气流温度、湿度参数反馈给所述上位机(N3)，所述上位机(N3)控制所述湿热气流产生单元(N2)对产生的湿热气流的温度和湿度参数进行实时调整。
4.根据权利要求3所述的监测装置，其特征在于，所述气流导入口温度传感器(5)和所述气流导入口湿度传感器(6)通过传感器固定
5.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述湿热气流输出管路(17)上还具有输送管路温度传感器(19)和输送管路温控仪(22)，所述输送管路温度传感器(19)和所述输送管路温控仪(22)与所述上位机(N3)连接，所述输送管路温度传感器(19)实时采集所述湿热气流输出管路(17)的温度信息，并将采集到的信息传送给所述上位机(N3)，所述上位机(N3)通过所述输送管路温控仪(22)进一步对所述湿热气流输出管路(17)的温度进行控制。
6.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述水箱(13)上还具有水箱温度传感器(23)和水箱温控仪(24)，所述水箱温度传感器(23)和水箱温控仪(24)与所述上位机(N3)连接，所述水箱温度传感器(23)实时采集所述水箱(13)的温度信息，并将采集到的信息传送给所述上位机(N3)，所述上位机(N3)通过水箱温控仪(24)进一步对所述水箱(13)的温度进行控制。
7.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述湿热气流产生单元还包括第二加热器(25)，所述第二加热器(25)位于空气室内，用于加热空气室内的空气，加热后的干燥热空气经空气输送管路(26)输送至所述气流导入口(3)，所述空气输送管路(26)和所述湿热气流输出管路(17)之间具有继电器(27),所述继电器(27)与所述上位机(N3)连接，所述上位机(N3)通过所述继电器(27)切换向所述气流导入口(3)输送的气体类型为湿热气流还是干燥热空气；所述空气输送管路(26)上具有第二流量控制器(27)，所述第二流量控制器(27)用于控制输送的干燥热空气气体流量。
8.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述湿热气流输出管路(17)上具有第一流量控制器(18)，所述第一流量控制器(18)用于控制输送的湿热气流气体流量；
9.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述气流导入口(3)外侧具有保温层(4)；
10.一种样品在湿热处理过程中水分赋存形态实时无损监测方法，其特征在于，其使用本专利技术权利要求1-9任一项所述的监测装置其包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种样品在湿热处理过程中水分赋存形态实时无损监测装置，其特征在于，其包括核磁共振仪(n1)、湿热气流产生单元(n2)和上位机(n3)；
2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述湿热气流产生单元包括水箱(13)、气泡发生装置(14)、混合腔(15)、第一加热器(16)和湿热气流输出管路(17)；
3.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述湿热气流输出管路(17)的湿热气流出口与所述气流导入口(3)处具有气流导入口温度传感器(5)和气流导入口湿度传感器(6)，所述气流导入口温度传感器(5)和所述气流导入口湿度传感器(6)分别与所述上位机(n3)连接，所述气流导入口温度传感器(5)和所述气流导入口湿度传感器(6)实时采集进入所述样品仓(2)的湿热气流温度、湿度参数，并将气流温度、湿度参数反馈给所述上位机(n3)，所述上位机(n3)控制所述湿热气流产生单元(n2)对产生的湿热气流的温度和湿度参数进行实时调整。
4.根据权利要求3所述的监测装置，其特征在于，所述气流导入口温度传感器(5)和所述气流导入口湿度传感器(6)通过传感器固定环(12)和/或传感器固定筒(20)固定。
5.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述湿热气流输出管路(17)上还具有输送管路温度传感器(19)和输送管路温控仪(22)，所述输送管路温度传感器(19)和所述输送管路温控仪(22)与所述上位机(n3)连接，所述输送管路温度传感器(19)实时采集所述湿热气流输出管路(17)的温度信息，并将采集到的信息传送给所述上位机(n3)，所述上位机(n3)通过所述输送管路温控仪(22)进...
【专利技术属性】
技术研发人员：付丽丽，李斌，张柯，王琳，王乐，张齐，王兵，孟庆华，张越，鲁燕，金心妍，张莹莹，
申请(专利权)人：中国烟草总公司郑州烟草研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。