СИСТЕМА И СПОСОБ ЗАХВАТА ДЫМА
SMOKE CAPTURE SYSTEM AND METHOD

Область техники
Настоящее изобретение относится к системам и способам захвата и сбора пара и дыма. Более конкретно, настоящее изобретение относится к системе и способу, используемым для захвата пара, испарений и дыма путем их смешивания с растворителями или растворения в них.
Уровень техники
Было установлено, что некоторые растения содержат соединения (например, молекулярные объекты или молекулярные комплексы), обладающие фармацевтическими, терапевтическими и/или косметическими свойствами. Традиционно некоторые соединения, обнаруженные в растениях, извлекали для введения человеку путем сжигания, также называемого курением или испарением. Курение растительного вещества обычно осуществляют путем скручивания растительного вещества в сигарету и зажигания сигареты, или с использованием курительного устройства, такого как бонг. Испарение растительного вещества обычно осуществляют с использованием испарителя, выполненного таким образом, что в него помещают небольшое количество растительного вещества, которое нагревают воздухом, достаточно горячим для испарения соединения, но недостаточно горячим для воспламенения растительного вещества (или большей его части), а выходящий горячий воздух, содержащий испаренное соединение, затем либо активно, либо пассивно охлаждают, после чего его вдыхает пользователь.
Композиции для фармацевтического, терапевтического и/или косметического применения, включающие соединения из растительного вещества, могут быть получены из растений с использованием различных способов, включая способы извлечения растворителем и дистилляции.
В настоящее время доступны различные устройства и способы извлечения требуемого материала из растений. Например, на фиг. 1 изображено известное курительное устройство 100, выполненное с возможностью получения дыма растительного вещества с использованием сигареты. Курительное устройство 100 включает камеру 110, держатель 112 сигареты, воздушный насос 114 и дымовой канал 116. В процессе эксплуатации курительного устройства 100 сигарету 120 вставляют в держатель 112 сигареты и зажигают на ее дальнем конце (А). Камера 110 представляет собой закрытую камеру, не имеющую другого впускного отверстия для воздуха, кроме дымового канала 116. Воздушный насос 114 выполнен с возможностью отвода воздуха из камеры 110 через дымовой канал 116 наружу камеры 110 для создания, таким образом, вакуума в камере 110 и впускания дыма из зажженной сигареты 120. При воспламенении дым распространяется от дальнего конца через сигарету 120 в камеру 110. Дым может быть проанализирован или использован внутри камеры 110. При необходимости дым может быть перекачан из камеры 110 через воздушный насос 114 и дымовой канал 116 для дальнейшего использования или анализа.
Недостаток известного курительного устройства 100 состоит в том, что растительное вещество необходимо сворачивать в сигареты для их сжигания и что невозможно использовать сыпучее растительное вещество. Другим недостатком является то, что необходимо вручную помещать сигареты в держатель 112 сигареты, а затем извлекать окурок из держателя 112 сигареты. Хотя курительное устройство 100 может включать несколько держателей сигарет, в которых сигареты могут зажигать последовательно для непрерывного образования дыма, сигареты необходимо вставлять, а окурки необходимо извлекать из держателей сигарет.
Другой недостаток курительного устройства 100 связан с однородностью получаемого дыма. Когда сигарету 120 вставляют в держатель 112 сигареты и зажигают, дым распространяется из точки А на сигарете в точку С, а затем в камеру 110. По мере распространения дыма он охлаждается растительным веществом, расположенным между точкой A и точкой C. Дым из растительного вещества обычно содержит соединения, имеющие различную температуру испарения. По мере остывания дыма соединения с более высокой температурой испарения конденсируются в растительном веществе, а соединения с более низкой температурой испарения проходят через сигарету в камеру 110. Однако, когда сигарета 120 сгорает до точки B, образованный дым должен пройти расстояние от точки B до точки C, которое меньше расстояния от точки A до точки C. В результате этого большая доля соединений с высокой температурой испарения попадает в камеру 110, чем в момент горения сигареты 120 в точке А. Это приводит к неоднородности дыма в камере 110, поскольку характер дыма в данный момент времени зависит от длины сигареты и области сигареты, сжигаемой в данный момент.
Другие устройства и способы извлечения соединений из растений для различного применения раскрыты в указанных ниже публикациях предшествующего уровня техники.
В патенте США № 4328255 описан способ экстракции кофейного масла, содержащего ароматические компоненты, с большим выходом продукта в устойчивой форме путем экстракции твердого жареного кофе сухим углекислым газом при сверхкритических режимах температуры и давления.
В патенте США № 6676838 раскрыто устройство для извлечения биомассы. Указанное устройство содержит экстрактор, испаритель, компрессор и конденсатор, соединенные последовательно трубопроводами с образованием замкнутого контура для извлечения.
В патентной публикации Германии № 2256111 раскрыт способ извлечения растворителем несмешивающихся жидкостей и варианты его применения.
В патенте США № 5516923 описан способ извлечения масла из масличного растительного материала с использованием растворителя, пригодного для растворения масла в растительном материале.
Раскрытие сущности изобретения
В соответствии с раскрытой технологией, таким образом, предложена система «улавливания» для захвата пара/дыма («дыма»), содержащая камеру-улавливатель дыма для осаждения дыма, рассеянного в камере. Камера содержит нижнюю ванну для вмещения резервуара с жидким растворителем и заполненный газом участок, в котором имеется нижний участок со смесью тумана и дыма, который содержит капли жидкого растворителя «размером с капли тумана» и в который обеспечен ввод дыма, и верхний незаполненный участок со сниженной концентрацией дыма и капель, которая соответствует их концентрации в участке со смесью тумана и дыма. Конденсатор тумана, расположенный между участком со смесью тумана и дыма и незаполненным участком, осаждает капли тумана из участка со смесью тумана и дыма в ванну. Генератор мелкодисперсного тумана используют для создания потока струи капель жидкого растворителя размером с капли тумана, смешанного с дымом, в направлении концентрирования дыма в участке со смесью тумана и дыма. Газовый циркуляционный насос с замкнутым контуром отводит газ из незаполненного участка и рециркулирует газ под давлением через генератор мелкодисперсного тумана в участок со смесью тумана и дыма. Свежий дым вводят в газовый циркуляционный насос через канал для переноса дыма.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением система улавливания дыма также может включать циркуляционный насос для предварительного смешивания жидкого растворителя, выполненный с возможностью рассеивания капель растворителя, поступающих из резервуара в газовый циркуляционный насос.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением генератор мелкодисперсного тумана может содержать:
(a) неподвижный нижний элемент, выступающий вверх от дна ванны и содержащий первую головку, расположенную выше уровня жидкого растворителя в резервуаре, причем указанная первая головка расположена на первом расстоянии от нижней поверхности указанного дна, первая головка содержит впускное отверстие, через которое обеспечено непрерывное впрыскивание струйного потока из газового циркуляционного насоса с замкнутым контуром в участок со смесью тумана и дыма;
(b) верхний элемент, неподвижный или подвижный, частично погруженный в резервуар с жидким растворителем, причем верхний элемент содержит вторую головку, содержащую выпускное отверстие, расположенное на пути струйного потока, причем вторая головка расположена на втором расстоянии от нижней поверхности указанного дна, которое настолько больше первого расстояния, что между неподвижным нижним элементом и верхним элементом образован зазор, причем благодаря указанному зазору при создании потока возникает отрицательное давление, и инжектор, установленный на впускное отверстие, через которое обеспечено непрерывное выбрасывание струйного потока перед его поступлением в участок со смесью тумана и дыма, и
(c) поверхность, расположенную перед инжектором верхнего элемента для повышения степени соединения дыма с жидким растворителем или растворения в нем за счет дробления капель струйного потока при попадании на поверхность на мелкие капли жидкости размером с капли тумана и образованные из дыма капли и частицы.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением по меньшей мере одна из первой головки и второй головки может быть сужающейся. Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением струйный поток может включать газ с дымом и каплями растворителя.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением капли размером с туман могут иметь диаметр в диапазоне от 0,1 микрометра до 100 микрометров и/или средний диаметр около 2 микрометров.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением диаметр инжектора либо может быть постоянным, либо он может варьироваться для соответствующего изменения давления струйного потока газа с дымом и каплями растворителя.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением система захвата дыма также может включать нагревательное приспособление, выполненное с возможностью непрерывного сжигания и/или испарения вещества для получения свежего дыма, вводимого внутрь указанного канала для переноса дыма, причем указанное нагревательное приспособление содержит средство для взвешивания, выполненное с возможностью взвешивания растительного вещества для получения свежего дыма.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением нагревательное приспособление может быть выполнено с возможностью нагрева вещества при заданной температуре на уровне или ниже 230 °C или температуры, которая может вызывать самовозгорание или воспламенение материала, или самопроизвольное дополнительное повышение температуры.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением нагревательное приспособление может быть блокируемым и может быть выполнено с возможностью управления с помощью кодового интерфейса для предотвращения неправильного функционирования.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением система захвата дыма также может включать по меньшей мере один насос для накачивания жидкого растворителя из ванны в конденсатор тумана для осаждения и/или обеспечения конденсации указанных капель размером с капли тумана.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением растворитель может включать по меньшей мере одно вещество, выбранное из списка, состоящего из этанола, ацетонитрила, пропиленгликоля, глицерина, воды, метанола, органического растворителя и комбинации любого из вышеперечисленного.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением система захвата дыма также может содержать по меньшей мере один распылитель, соединенный с дымовым каналом и/или с каналом для жидкого растворителя, для смешивания дыма и жидкости, проходящих через распылитель.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением система захвата дыма также может содержать смесительную камеру для улучшения растворения дыма в жидком растворителе, причем смесительная камера содержит смесительный разбрызгиватель, имеющий множество отверстий, через которые проходит поток дыма и жидкого растворителя, и причем отверстия образуют зоны повышенного давления в потоке, способствующие соединению дыма с жидким растворителем.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением система захвата дыма также может содержать контроллер для настройки и управления параметрами, включающими по меньшей мере один параметр, выбранный из списка, состоящего из: продолжительности работы, общей массы подлежащего обработке вещества, массы растворителя до и после процесса, заданной температуры в камере сгорания, давления жидкостей, давления газа, давления вакуума, массы золы, степени мутности растворителя для указания уровня поглощения дыма, и оптическое средство для качественного или количественного измерения растворенных компонентов.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением система захвата дыма также может содержать механизм для очистки от скопившихся во внутреннем в канале остатков, выполненный с возможностью промывки каналов жидким растворителем для высвобождения дыма, прилипшего к боковым сторонам каналов, и циркуляции жидкого растворителя с высвобожденным дымом по указанным каналам.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением система захвата дыма также может включать по меньшей мере один датчик температуры.
Кроме того, в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен способ захвата дыма, который включает следующие процедуры:
(а) обеспечение вышеуказанной камеры-улавливателя дыма для захвата дыма, рассеянного в заполненном газом участке в камере;
(b) заполнение резервуара для жидкого растворителя, расположенного в нижней ванне камеры;
(c) создание потока, с помощью генератора мелкодисперсного тумана, струи капель жидкого растворителя размером с капли тумана, смешанных с дымом, в направлении концентрирования дыма, рассеянного в нижнем участке со смесью тумана и дыма заполненного газом участка, причем участок со смесью тумана и дыма содержит капли жидкого растворителя размером с капли тумана и подлежит вводу в него дыма;
(d) осаждение капель в участке со смесью тумана и дыма в ванне с помощью конденсатора тумана, расположенного между нижним участком со смесью тумана и дыма и верхним незаполненным участком заполненного газом участка, тем самым уменьшая концентрацию дыма и капель размером с капли тумана в незаполненном участке соответственно их концентрации в участке со смесью тумана и дыма;
(e) рециркуляцию под давлением в газовом циркуляционном насосе с замкнутым контуром газа, отводимого из незаполненного участка в участок со смесью тумана и дыма через генератор мелкодисперсного тумана; и
(f) перенос свежего дыма по каналу для переноса дыма в газовый циркуляционный насос в узле введения дыма.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением способ захвата дыма также может включать рассеивание капель жидкого растворителя, поступающих из резервуара в газовый циркуляционный насос, расположенный ниже по потоку относительно узла введения дыма.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением процедура создания потока с помощью генератора мелкодисперсного тумана также может включать:
(1) непрерывное впрыскивание струйного потока газа с дымом и каплями растворителя из газового циркуляционного насоса с замкнутым контуром в участок со смесью тумана и дыма посредством генератора мелкодисперсного тумана;
(2) непрерывное выбрасывание струйного потока через инжектор верхнего элемента на входе в участок со смесью тумана и дыма, причем струйный поток создает отрицательное давление в зазоре между неподвижным нижним элементом и верхним элементом, причем отрицательное давление обеспечивает отсасывание жидкого растворителя из резервуара по направлению к инжектору, а генератор мелкодисперсного тумана дробит струйный поток на частицы размером с капли тумана, имеющие относительно высокое отношение площади поверхности к объему.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Раскрытый способ станет более понятным после ознакомления с нижеследующим подробным описанием в сочетании с чертежами, на которых:
на фиг. 1 изображено известное курительное устройство, выполненное с возможностью получения дыма из растительного вещества с использованием сигареты;
на фиг. 2А представлена схематическая иллюстрация системы улавливания пара и дыма, выполненная и функционирующая согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2В представлен увеличенный вид инжектора, используемого в смесительной камере, описанной по фиг. 2А;
на фиг. 3 показано устройство для сжигания/испарения, выполненное и работающее в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 4 представлена блок-схема способа улавливания дыма в соответствии с раскрытым изобретением;
на фиг. 5 представлена блок-схема подпроцедур, которые при необходимости добавляют к способу улавливания дыма по фиг. 4.
На фиг. 6, 7 и 8 представлена измеренная степень присутствия основных компонентов соцветия в демонстрационной системе, выполненной и функционирующей в соответствии с настоящим изобретением. Графики, представленные на фиг. 6, иллюстрируют результаты, полученные с применением жидкостной хроматографии высокого давления (high-pressure liquid chromatography, HPLC), причем они получены путем измерения оптического поглощения и представлены в mAU (mili arbitrary units, мили произвольных единицах) в виде функции от времени удерживания (в минутах). Кроме того, для упрощения результаты представлены на диаграммах на фиг. 7 и сведены в таблице I на фиг. 8.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
2
Различные системы и способы, доступные в настоящее время, неэффективны, поскольку достигнутая степень извлечения составляет около 25 % (например, извлечения с использованием сверхкритического СО). Кроме того, материал, подлежащий сжиганию или извлечению каким-либо иным способом, необходимо многократно повторно загружать в систему во время осуществления процесса, вследствие чего такой процесс улавливания является неудобным и не непрерывным.
Задачей настоящего изобретения является создание системы и способа захвата дыма в жидком растворителе. В раскрытом способе согласно настоящему изобретению предложены новые система и способ непрерывного захвата (например, растворения или смешивания) дыма в жидком растворителе со степенью извлечения, которая может достигать свыше 90 %. Такая система и способ являются удобными, простыми в эксплуатации, быстрыми и эффективными.
На фиг. 2А представлена схематическая иллюстрация системы 200 захвата (или улавливания) пара и дыма (термины пар, испарения, дым и т.п. являются взаимозаменяемыми и обозначены в данном документе для краткости как «дым»), выполненной и функционирующей согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.
Система 200 улавливания газа и дыма может содержать камеру-улавливатель 202 дыма, камеру 204 сгорания, канал 206 для переноса дыма, первый вакуумный насос 208, первый однонаправленный распылитель 210, второй вакуумный насос 212, второй однонаправленный распылитель 214, жидкостный насос 216 и смесительную камеру 218. Система 200 включает по меньшей мере один насос, такой как насосы 208, 212 или 216, который в некоторых случаях выполнен с возможностью перекачивания жидкого растворителя из ванны 220 в конденсатор тумана (такой как осадитель 230 тумана) для осаждения и/или ускорения конденсации капель размером с капли тумана.
Камера-улавливатель 202 дыма содержит нижнюю ванну 220, содержащую резервуар 221 для жидкого растворителя, заполненный газом участок 222 и генератор 224 мелкодисперсного тумана. Жидкий растворитель может включать по меньшей мере одно вещество, выбранное из списка, состоящего из этанола, ацетонитрила, пропиленгликоля, глицерина, воды, метанола, органического растворителя и комбинации любого из вышеперечисленного.
Заполненный газом участок 222 включает:
(I) нижний участок 226 со смесью тумана и дыма, содержащий капли жидкого растворителя размером с капли тумана, в который вводят пар или дым;
(II) верхний незаполненный участок 228 со сниженной концентрацией дыма и капель тумана, которая соответствует концентрации дыма и капель тумана в участке 226 со смесью тумана и дыма; и
(III) осадитель 230 тумана, расположенный между участком 226 со смесью тумана и дыма и незаполненным участком 228, для осаждения капель в участке 226 со смесью тумана и дыма в ванну 220.
Осадитель 230 тумана может, например, содержать одно из следующего и т.п.:
1. конденсационную трубу, в которой туман конденсируется и стекает обратно в резервуар;
2. разбрызгиватель, который распыляет «осадки» жидкого растворителя;
3. решетку с перфорацией: сетчатое заграждение, на котором туман конденсируется и стекает обратно в резервуар; и/или
4. охлаждаемый конденсационный трубопровод-радиатор.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения камера-улавливатель 202 дыма также содержит:
(a) газовый циркуляционный насос 231 с замкнутым контуром для отвода газа из незаполненного участка 228 путем его всасывания под давлением и рециркуляции через генератор 224 мелкодисперсного тумана в участке 226 со смесью тумана и дыма; и
(b) канал 206 для переноса дыма для переноса свежего дыма в газовый циркуляционный насос 231 в узле 252 введения дыма.
Генератор мелкодисперсного тумана 224 частично погружен в резервуар 221 для создания потока струи капель жидкого растворителя размером с капли тумана в направлении участка 226 со смесью тумана и дыма. Генератор 224 мелкодисперсного тумана содержит неподвижный нижний элемент 232, верхний элемент 234 и поверхность 245.
Неподвижный нижний элемент 232 и верхний элемент 234 могут иметь коническую, цилиндрическую или любую другую форму.
Неподвижный нижний элемент 232 выступает вверх от дна ванны 220 и включает первую головку 236, которая расположена выше уровня 237 жидкого растворителя в резервуаре 221 на первом расстоянии от нижней поверхности указанного дна.
В первой головке 236 имеется впускное отверстие 238, через которое струйный поток газа с дымом и каплями растворителя из газового циркуляционного насоса 231 с замкнутым контуром непрерывно впрыскивают в участке 226 со смесью тумана и дыма.
Верхний элемент 234 частично погружен в резервуар с жидким растворителем, расположенный выше неподвижного нижнего элемента 232, и имеет вторую головку 240. Вторая головка 240 расположена на втором расстоянии от нижней поверхности указанного дна, причем второе расстояние настолько больше первого расстояния, что между указанным неподвижным нижним элементом и указанным верхним элементом образуется зазор, причем благодаря указанному зазору при создании потока возникает отрицательное давление, во второй головке 240 имеется выпускное отверстие 242 и инжектор 244, через который струйный поток непрерывно выбрасывают для его попадания на поверхность 245 при входе в участок 226 со смесью тумана и дыма. Поверхность 245 расположена перед инжектором 244 верхнего элемента 234 для повышения степени соединения дыма с жидким растворителем или растворения в нем за счет дробления капель струйного потока при попадании на поверхность 245 на мелкие капли жидкости размером с капли тумана, а также образованных из дыма капель и частиц.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения первая головка 236 и/или вторая головка 240 могут иметь коническую форму, а вторая головка 240 может быть неподвижной или подвижной. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, когда струйный поток выходит из неподвижного нижнего элемента 232, он поднимает верхний элемент 234 и создает вакуум, который переносит жидкий растворитель из резервуара по направлению к инжектору 244.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения диаметр инжектора 244 является постоянным или переменным, т.е. при необходимости его увеличивают или уменьшают при изготовлении или с использованием компонента переменного диаметра, который выполнен с возможностью управления для изменения его диаметра, предпочтительно динамически. Значительное уменьшение диаметра, как правило, приводит к уменьшению давления газа, смешанного с растворителем (вследствие эффекта Бернулли), а значительное увеличение диаметра, как правило, приводит, соответственно, к увеличению давления газа, смешанного с растворителем. Такие изменения давления приводят к смешиванию (первичному смешиванию) с образованием смеси растворителя и газа и их преобразования в туман.
В соответствии с настоящим изобретением высокое давление и увеличенная площадь поверхности капель растворителя (создание микрокапель) обуславливают смешение газа/дыма с растворителем с образованием тумана.
Когда струя растворителя и газа выходит из инжектора 244, она ударяется о поверхность 245 и дробится на капли размером с капли тумана диаметром в диапазоне от 0,1 микрометра до 100 микрометров, которые могут иметь средний диаметр около 2 микрометров.
Увеличенная площадь поверхности капель микрометрового размера и созданное относительно высокое давление, когда струя растворителя и газа выходит из инжектора 244, обеспечивают непрерывное соединение или растворение, а также захват дыма и газа растворителем.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения смесительная камера 218 для улучшения растворения дыма в жидком растворителе содержит инжектор 248 для перемешивания и смешивания, способствующие соединению дыма с жидким растворителем.
Инжектор 248 содержит отверстия 249 (например, решетку или перфорированный желоб), через которые поток жидкости и дыма проходит при поступлении в смесительную камеру 218, причем отверстия 249 образуют зоны повышенного давления в потоке жидкости и газа, тем самым способствуя растворению пара или дыма в жидкости.
Далее описание ссылается на фиг. 2В, на которой представлен увеличенный вид инжектора 248. Как показано на фиг. 2В, инжектор 248 имеет множество отверстий 249, через которые поток жидкости и дыма поступает в осадительную камеру, причем отверстия 249 образуют зоны повышенного давления в потоке жидкости и газа и тем самым способствуют растворению дыма в жидкости.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения инжектор 248 дробит входящую струю капель растворителя, создавая зоны повышенного давления в потоке капель растворителя и тем самым усиливает поглощение дыма жидким растворителем.
Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения генератор 224 мелкодисперсного тумана повышает степень поглощения дыма жидким растворителем, разбивая поступающие капли растворителя на мелкие капли размером с капли тумана, а именно микрометрового размера, имеющие относительно высокое отношение площади поверхности к объему.
Степень поглощения дыма в камере-улавливателе 202 дыма является довольно высокой и может достигать приблизительно 90-97 %, таким образом, может отсутствовать необходимость во включении в процесс смесительной камеры 218.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения система 200 улавливания дыма может включать различные датчики, такие как:
• по меньшей мере, один датчик температуры для контроля температуры на протяжении всего процесса;
• по меньшей мере один датчик для контроля состава газов на протяжении всего процесса;
• по меньшей мере один датчик для контроля количества жидкого растворителя до инициирования процесса, на протяжении всего процесса и после его завершения.
Система 200 улавливания дыма позволяет добавлять жидкий растворитель на протяжении всего процесса по мере необходимости.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения система 200 улавливания дыма может включать внутренний механизм для очистки от скопившихся во внутреннем канале остатков, который выполнен с возможностью промывки каналов жидким растворителем для высвобождения дыма, прилипшего к боковым сторонам каналов, и циркуляции жидкого растворителя с высвобожденным дымом по указанным каналам в нижнюю ванну 220.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения система 200 улавливания дыма компьютеризирована, и, таким образом, требуемые параметры можно регулировать с помощью пригодного компьютеризированного контроллера. Такие параметры могут включать продолжительность работы, общую массу обрабатываемого материала, массу растворителя до и после процесса, предварительно установленную температуру в камере сгорания, давление жидкостей, давление газа и давление вакуума, массу золы и степень мутности растворителя (для указания поглощения дыма). Система содержит оптические средства для качественного или количественного измерения растворенных компонентов (например, FT-IR (ИК-спектра, с Фурье-преобразованием) или аналогичный интегрированный детектор и систему анализа для выполнения количественных измерений соединений, растворенных в жидкости, в ходе процесса).
Система 200 улавливания дыма может иметь множество программ испарения, каждая из которых предполагает установку заданной температуры обработки и заданной продолжительности испарения в соответствии с разными типами материалов.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения система 200 улавливания дыма выполнена с возможностью осуществления четырех стадий смешивания жидкости и дыма на протяжении всего процесса:
1. первая стадия смешивания происходит в смесительной камере 218;
2. вторая стадия смешивания происходит, когда струйный поток выходит из неподвижного нижнего элемента 232;
3. третья стадия смешивания происходит, когда струйный поток выходит из верхнего элемента 234;
4. четвертая стадия смешивания происходит, когда струйный поток ударяется о поверхность 245 и дробится на мелкие капли размером с капли тумана.
На фиг. 3 показан блок 300 сжигания/испарения, выполненный и функционирующий в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Блок 300 сжигания/испарения содержит средство 302 взвешивания, канал 304 для переноса растений, канал 306 для переноса дыма, экран 308, фильтр 310, нагревательные элементы 312, сборник 314 золы, первый датчик 316 и второй датчик 318.
Канал 304 для переноса растений имеет ближний конец 305А и дальний конец 305В.
Канал 306 для переноса дыма открыт на одном конце в канал 304 для переноса растений и выполнен с возможностью обеспечения прохождения через него дыма из канала 304 для переноса растений.
Экран 308 размещен между каналом 306 для переноса дыма и каналом 304 для переноса растений для предотвращения попадания растительного вещества в канал 306 для переноса дыма из канала 304 для переноса растений.
Фильтр 310 выполнен с возможностью прохождения через него дыма, но предотвращения прохождения крупных частиц.
Блок 300 сжигания/испарения содержит первый датчик 316 внутри канала 304 для переноса растений, выполненный с возможностью определения состояния воспламенения растительного вещества и второй датчик 318, расположенный на расстоянии от дальнего конца 305B, выполненный с возможностью определения состояния воспламенения растительного материала на дальнем конце 305B.
Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения осуществляется взвешивание растительного вещества и регистрация массы. Затем растительное вещество поступает через ближний конец 305А и продвигается к дальнему концу 305В канала 304 для переноса растений. Канал 304 для переноса растений имеет внешние нагревательные элементы 312, которые нагревают растительное вещество по мере его продвижения по направлению к дальнему концу 304 до температуры, при которой образуется пар растения. Нагревательные элементы 312 представляют собой нагревательное приспособление, выполненное с возможностью непрерывного сжигания и/или испарения вещества для получения свежего дыма, поступающего внутрь канала 306 для переноса дыма.
Растительное вещество поступает через канал 304 для переноса растений со скоростью, позволяющей парам или испарениям растительного вещества достигать дальнего конца 305В. Таким образом, пар/испарения непрерывно всасываются через растительное вещество в канал 304 для переноса растений, через экран 308 и в канал 306 для переноса дыма.
Отработанное растительное вещество падает в сборник 314 золы по мере продвижения растительного вещества по направлению к дальнему концу 305В. Затем происходит взвешивание золы и регистрация ее массы. Следует отметить, что в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения нагревательное приспособление может включать средство для взвешивания, выполненное с возможностью взвешивания растительного вещества. Кроме того, нагревательное приспособление может быть блокируемым и может быть выполнено с возможностью управления с помощью кодового интерфейса для предотвращения неправильного функционирования.
ПРИМЕР
увеличился
образование
общий
Степень захвата девяти основных компонентов (каннабиноидов) была измерена для соцветия, содержащего указанные медицинские компоненты, обработанные в демонстрационной системе, выполненной и функционирующей в соответствии с настоящим изобретением. Далее описание ссылается на фиг. 6, 7 и 8, на которых представлена измеренная степень присутствия основных компонентов соцветия. Графики, представленные на фиг. 6, иллюстрируют результаты, полученные с применением жидкостной хроматографии высокого давления (high-pressure liquid chromatography, HPLC), причем они получены путем измерения оптического поглощения и представлены в mAU (mili arbitrary units, мили произвольных единицах) в виде функции времени удерживания (в минутах). Кроме того, для упрощения результаты представлены на диаграммах на фиг. 7 и сведены в таблице I на фиг. 8. Начальная концентрация каннабиноидов в соцветии до сжигания представлена в мг/г. Процент выхода экстракта представляет собой процент испаренного материала после сжигания (вычисляют путем аналитического измерения компонентов в золе, остающихся в камере для сжигания), а процент для степени захвата измеряют для захваченного остатка (компонентов) и вычисляют по отношению к несгоревшему соцветию. В частности, измерения показали, что  процент выхода CBN, Δ9-THC и CBC до, соответственно, 454 %, 358 % и 116 %, что указывает на их  в процессе сжигания (например, THCA может быть возможным источником для Δ9-THC, который сам является потенциальным источником CBN), и эффективный процент выхода в системе. Следует отметить, что термин «общее количество» и, в частности, «общее количество каннабиноидов» использован в контексте диаграмм для конкретных контролируемых компонентов и не отражает  выход каннабиса или всех его компонентов или же всех соответствующих компонентов. Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается вышеупомянутыми измеренными компонентами и может включать, например, улавливание других неизмеренных каннабиноидов, а также терпенов и флавоноидов или любых других соединений, молекулярных структур или молекулярных комплексов, которые могут представлять интерес.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
В процессе работы системы 200 улавливания дыма растительное вещество непрерывно вводят в камеру 204 сгорания или испарения, в которой выполняют его зажигание или которая работает при заданной температуре(-ах).
Когда растительное вещество сжигают/испаряют в камере 204 сгорания, первый вакуумный насос 208 создает вакуум, обеспечивая всасывание свежего дыма из камеры 204 сгорания через канал 206 для переноса дыма. Затем свежий дым подают в первый однонаправленный распылитель 210 и вводят в точке 250, где он смешивается со старым дымом, выходящим из камеры-улавливателя 202 дыма, и эта смесь циркулирует за счет ее перекачивания вторым вакуумным насосом 212. Объединенный поток старого и свежего дыма подают во второй однонаправленный распылитель 214, а затем в узел 252. В узле 252 растворитель, выходящий из камеры-улавливателя 202 дыма и циркулирующий за счет его перекачивания жидкостным насосом 216, смешивается с дымом. Объединенный поток растворителя и дыма поступает в смесительную камеру 218 через инжектор 248 для перемешивания и смешивания, способствующие соединению дыма с жидким растворителем.
Когда поток растворителя и дыма поступает в смесительную камеру 218, он проходит через отверстия инжектора 248, в результате чего в растворителе образуется множество зон повышенного давления. Повышенное давление обуславливает повышение степени растворения дыма в жидком растворителе.
Для достижения еще большей степени растворения поток растворителя и дыма вводят в камеру-улавливатель 202 дыма, где он дробится на мелкие капли размером с капли тумана, имеющие средний диаметр около 2 микрометров. Такие мелкие капли тумана характеризуются высоким отношением площади поверхности к объему, что обуславливает значительное увеличение степени поглощения дыма.
Следует отметить, что, поскольку входящий струйный поток поступает в секцию между двумя головками неподвижного нижнего элемента 232 и верхнего элемента 234, общее давление в камере-улавливателе 202 дыма не аккумулируется, а остается постоянным, и, таким образом, отсутствует необходимость в сбросе давления в атмосферу и, следовательно, несмешанный/нерастворенный газ дым не будет выходить в окружающую атмосферу.
Следует также отметить, что когда струйный поток растворителя и дыма под давлением выходит из неподвижного нижнего элемента 232, он поднимает верхний элемент 234 и создает вакуум, который обеспечивает всасывание растворителя.
Процесс также включает применение газового циркуляционного насоса с замкнутым контуром для всасывания и рециркуляции газа, отводимого из незаполненного участка 228, под давлением через генератор 224 мелкодисперсного тумана в участок 226 со смесью тумана и дыма, и канала 206 для переноса дыма для направления свежего дыма в газовый циркуляционный насос в узле введения дыма.
В ходе процесса поток воздуха, насыщенный дымом, выходит из камеры-улавливателя 202 дыма и повторно циркулирует, т.е. накачивается вторым вакуумным насосом 212 для смешивания со свежим дымом, который выходит из камеры 204 сгорания. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения в ходе процесса может быть выполнено множество циклов смешивания.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления перед поступлением в камеру-улавливатель 202 дыма объединенный поток дыма может поступать в смесительную камеру 218.
В конце процесса растворитель, в котором содержится дым, может конденсироваться и накапливаться в резервуаре для жидкости. Затем растворитель испаряется (выпаривается или выкипает) и остается остаток без растворителя.
СПОСОБ ЗАХВАТА/УЛАВЛИВАНИЯ ДЫМА/ГАЗА
Далее описание ссылается на фиг. 4, на которой представлена блок-схема способа 400 захвата (или улавливания) дыма в соответствии с раскрытым изобретением. Описание ссылается на конкретные компоненты, обозначенные на фиг. 2А, 2В и 3, исключительно для удобства и следует отметить, что любые аналогичные или эквивалентные компоненты применимы для объектов способа 400. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения способ 400 улавливания дыма включает следующие этапы:
На этапе 402 обеспечивают камеру-улавливатель 202 дыма, описанную выше со ссылкой на фиг. 2А, 2В и 3, для захвата дыма, рассеянного в заполненном газом участке 222 в указанной камере-улавливателе 202. Камера-улавливатель 202 дыма содержит нижнюю ванну 220, содержащую резервуар 221 для жидкого растворителя, заполненный газом участок 222 и генератор 224 мелкодисперсного тумана.
На этапе 404 заполняют резервуар 221 для жидкого растворителя, расположенный в нижней ванне 220 камеры-улавливателя 202 дыма.
На этапе 406 создают поток, с помощью генератора 224 мелкодисперсного тумана, струи капель жидкого растворителя размером с капли тумана, смешанных с дымом, в направлении концентрирования дыма, рассеянного в нижнем участке 226 со смесью тумана и дыма заполненного газом участка 222, причем участок 226 со смесью тумана и дыма содержит капли жидкого растворителя размером с капли тумана, которые необходимо смешать с дымом. Генератор мелкодисперсного тумана 224 частично погружен в резервуар 221 для создания потока струи из капель жидкого растворителя размером с капли тумана по направлению к участку 226 со смесью тумана и дыма. Генератор 224 мелкодисперсного тумана содержит неподвижный нижний элемент 232, верхний элемент 234 и поверхность 245.
На этапе 408 осаждают капли в участке 226 со смесью тумана и дыма в ванну 220 с помощью осадителя 230 тумана или конденсатора тумана, расположенного между нижним участком 226 со смесью тумана и дыма и верхним незаполненным участком 228 заполненного газом участка 222, тем самым уменьшая концентрацию дыма и капель размером с капли тумана на незаполненном участке 228 соответственно их концентрации в участке 226 со смесью тумана и дыма.
На этапе 410 обеспечивают рециркуляцию под давлением, в газовом циркуляционном насосе 231 с замкнутым контуром, газа, отводимого из незаполненного участка 228 в участок 226 со смесью тумана и дыма через генератор 224 мелкодисперсного тумана. Газовый циркуляционный насос 231 с замкнутым контуром используют для отвода газа из незаполненного участка 228 путем всасывания под давлением и рециркуляции через генератор 224 мелкодисперсного тумана в участок 226 со смесью тумана и дыма;
на этапе 412 свежий дым переносят (направляют) по каналу 206 для переноса дыма в газовый циркуляционный насос 231 в узле 252 введения дыма; и
на этапе 414, выполняемом при необходимости, рассеивают капли жидкого растворителя, поступающие из резервуара 221 в газовый циркуляционный насос 231 ниже по потоку относительно узла 252 введения дыма. Это может быть выполнено в камере предварительного смешивания 218 с помощью рассеивающего инжектора 248. Объединенный поток растворителя и дыма поступает в смесительную камеру 218 через инжектор 248 для перемешивания и смешивания, способствующие соединению дыма с жидким растворителем.
Далее описание ссылается на фиг. 5, на которой представлена блок-схема 500 подпроцедур, которые могут быть включены в процедуру 406 создания потока с помощью генератора 224 мелкодисперсного тумана. Процедура 406 может включать следующие подпроцедуры:
1. На этапе 516 непрерывно впрыскивают струйный поток газа с дымом и каплями растворителя из газового циркуляционного насоса с замкнутым контуром в участок 226 со смесью тумана и дыма посредством генератора 224 мелкодисперсного тумана.
2. На этапе 518 струйный поток непрерывно выбрасывают через инжектор 244 верхнего элемента 234 на входе в участок 226 со смесью тумана и дыма, причем струйный поток создает отрицательное давление в зазоре между неподвижным нижним элементом 232 и верхним элементом 234, причем указанное отрицательное давление обеспечивает отсасывание жидкого растворителя из резервуара 221 по направлению к инжектору 244, а генератор 224 мелкодисперсного тумана дробит струйный поток на частицы размером с капли тумана, имеющие относительно высокое отношение площади поверхности к объему. Например, впрыскиваемый струйный поток непрерывно выбрасывают на входе в участок 226 со смесью тумана и дыма через верхний элемент 234, который частично погружен в резервуар 221 жидкого растворителя и расположен над неподвижным нижним элементом 232.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения способ подготовки к хранению жидкого растворителя, насыщенного дымом, включает следующие стадии:
1. обеспечение жидкого растворителя, насыщенного дымом, в баке для хранения;
2. конденсацию жидкого растворителя;
3. взвешивание жидкого растворителя, насыщенного дымом;
4. герметизацию контейнера и прикрепление метки радиочастотной идентификации (RFID) к контейнеру;
5. регистрацию массы и серийного номера контейнера и их сохранение (на компьютере, в облаке и т.д.).
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения любая принимающая система, аналогичная системе подготовки, используемой для подготовки бака к хранению, может быть использована для открывания бака. Перед открытием бака принимающая система может взвешивать бак и сравнивать массу, серийный номер и метку радиочастотной идентификации (RFID) с данными, хранимыми системой подготовки, например, в облаке.
Если вышеуказанные данные соответствуют данным, хранимым в облаке, и, если оператор имеет разрешение на доступ к машине, принимающая система может разрешить открытие бака.
Указанные действия предпринимают в целях безопасности, а именно для предотвращения кражи или взлома, поскольку несанкционированное открытие бака может привести к выбросу химического вещества (химических веществ), которое может испортить содержимое бака.
Помимо камеры 204 сгорания, описанной по фиг. 2А, для обеспечения сгорания, сжигания, дымления, испарения или выпаривания растительного материала могут быть использованы различные другие нагревательные приспособления.
Следует отметить, что заданная температура в камере сгорания предпочтительно задана на уровне или ниже 230°C или ниже температуры, которая может вызвать самовозгорание вещества, самовоспламенение и/или самопроизвольное дальнейшее повышение температуры (например, повышение температуры выше 230°C, вплоть до 350°C, и даже выше), чтобы избежать такого нежелательного самопроизвольного возгорания.
Для специалистов в данной области техники будет очевидно, что способ не ограничивается тем, что было конкретно показано и описано выше.
В описании и формуле изобретения настоящей заявки каждый из глаголов «содержать», «включать» и «иметь» и родственные им использованы для указания того, что объект или объекты глагола не обязательно представляют собой полный список компонентов, элементов или частей субъекта или субъектов глагола.
Описания вариантов осуществления настоящего изобретения в настоящей заявке представлены в качестве примера и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения. Описанные варианты осуществления включают различные признаки, не все из которых требуются во всех вариантах осуществления настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления использованы только некоторые из признаков или возможных комбинаций признаков. Изменения описанных вариантов осуществления настоящего изобретения и вариантов осуществления настоящего изобретения, включающих различные комбинации признаков, отмеченных в описанных вариантах осуществления, могут быть предложены специалистами в данной области техники. Объем настоящего изобретения ограничен только формулой изобретения.