Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Füllkapazität von Tabak, bei welchem man Tabak mit einer flüchtigen organischen Flüssigkeit imprägniert, danach ein Gas in Kontakt mit diesem imprägnierten Tabak durchschickt, wobei das Gas auf eine über dem Siedepunkt der Flüssigkeit bei dem Kontaktdruck liegenden Temperatur erwärmt ist, wodurch die Flüssigkeit verdampft und der Tabak expandiert, und den expandierten Tabak von dem warmen Gasstrom ab trennt.
Tabakblätter enthalten, wenn sie geerntet werden, eine beträchtliche Menge Wasser, und dieses Wasser wird wäh rend des Tabakbeizverfahrens durch Trocknen entfernt, was zur Schrumpfung der Blattstruktur führt. Bei dem üblichen Verfahren zur Vorbereitung von Tabak für die Lagerung und nachfolgende Zigarren- und Zigarettenherstellung ge winnt der Tabak - wenn überhaupt - sehr wenig von der beim Trocknen erlittenen Schrumpfung zurück, so dass sich ein bedeutender Verlust bei der Füllkapazität des Tabaks ergibt. So besitzt der gebeizte oder geräucherte Tabak ein Schüttgewicht, das über demjenigen liegt, das zur Herstel lung zufriedenstellender Zigarren- oder Zigaretten erforder lich ist.
Ausserdem haften die Schnitzel während des Schnei dens von Blättern oder Streifen zur Herstellung von geschnit tenem Füllmaterial für Zigaretten häufig unter Bildung von harten. dichten Teilchen aneinander und nehmen weit weni ger Volumen ein, als es die ursprünglichen Schnitzel einnah men. Dieses ist nachteilig oder unrentabel, weil diese harten, kompakten Schnitzel in einem Tabakprodukt zur Erzielung eines befriedigenden Erzeugnisses nicht nötig sind.
Es sind bisher mehrere Verfahren zur Erhöhung der nor malen Füllkapazität von getrocknetem oder gebeiztem bzw. geräuchertem Tabak vorgeschlagen worden. Bestimmte dieser Verfahren beruhen auf Arbeitsweisen zum Auftreiben oder Aufblähen, wobei der Tabak einem hohen Wasserdampf druck ausgesetzt und anschliessend der Druck plötzlich auf gehoben wird. Es ist auch vorgeschlagen worden, die Füll kapazität von Tabak dadurch zu erhöhen (d. h. das Schütt gewicht dadurch zu verkleinern), dass man die Tabakteilchen oder -fasern den Dämpfen einer organischen Flüssigkeit oder einer organischen Flüssigkeit selbst aussetzt und anschliessend bei gewöhnlicher Temperatur an der Luft trocknet.
Diese bis herigen Arbeitsweisen sind jedoch nicht völlig befriedigend gewesen, entweder weil sie keine erhebliche Vergrösserung der Füllkapazität bewirken, oder weil sie zu einem Zer brechen der Tabakstruktur und -teilchen führen, so dass in folge Bildung von Feinmaterial ein beträchtlicher Verlust auf tritt.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Verbesserung des Verfahrens nach dem Hauptpatent.
Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, dass man eine Tabaktränkzone, die eine organische Flüssigkeit mit einem Siedepunkt unter demjenigen von Wasser enthält, unter einem Überdruck aufrechterhält, der ausreicht, um einen Teil der genannten Flüssigkeit im flüssi gen Zustand in dem unteren Teil der Tränkzone, dagegen in Dampfzustand in dem oberen Teil der Tränkzone zu hal ten, dass man Tabak in den im flüssigen Zustand befind lichen Flüssigkeitsteil und dann in den Dampfbereich inner halb einer Zeitspanne führt, die ausreicht, um den Tabak mit der organischen Flüssigkeit zu tränken,
dass man den getränk ten Tabak aus dem oberen Teil der Tränkzone zu einer Zone mit einem geringeren Druck als in der Tränkzone abführt und dass man danach den so abgeführten Tabak unmittelbar mit einem heissen Gasstrom, der eine über dem Siedepunkt des Wassers bei dem genannten geringeren Druck liegende Tem peratur aufweist, in einem Ausmass in Kontakt bringt, das ausreicht, den Tabak rasch zu expandieren. Der so nach dem erfindungsgemässen Verfahren behan delte Tabak ist vorzugsweise ein gebeizter oder geräucherter Tabak und kann in der Form von Schnitzeln, Streifen oder Blättern vorliegen. Das Verfahren ist jedoch leichter zu regu lieren, und die besten Ergebnisse werden erhalten, wenn Tabakschnitzel verwendet werden.
Der Grund dafür ist, dass im allgemeinen Schnitzel relativ leicht bei kontinuierlichen Verfahrensweisen zu handhaben sind und dass das Endprodukt des Verfahrens nicht einem Zerschnitzelungs- oder Zerreissvorgang, wie es bei der Ziga rettenherstellung notwendig sein kann, unterworfen zu wer den braucht. Ein Zerschnitzeln des Endprodukts würde ein Zusammendrücken des Produkts zur Folge haben, was das Endziel des erfindungsgemässen Verfahrens beeinträchtigen oder zunichte machen könnte, nämlich den Tabak zu expan dieren oder aufzublähen und zusammengedrückte Teilchen zu vermeiden, wie sie nach früherer Behandlung, bei der ein Zerschnitzeln stattfand, erhalten werden.
Irgendeine Tabak sorte kann bei Durchführung des erfindungsgemässen Ver fahrens verwendet werden, es ist aber besonders zur Bearbei tung von Burley-, rauchgebeizten oder geräucherten und Orient-Tabaken (z. B. Türkischem Tabak) geeignet.
Es ist vorteilhaft, wenn der Tabak, der dem erfindungsge- mässen Verfahren unterworfen werden soll, mit Wasser feucht gemacht wird. Das Vorhandensein von Feuchtigkeit ist, wie festgestellt worden ist, vorteilhaft, weil die Tabak teilchen erweichen und eine angemessene Expansion oder Aufblähung gestatten, wenn der mit der organischen Flüs sigkeit getränkte Tabak den erhöhten Temperaturen ausge setzt wird. Bei niedrigem Feuchtigkeitsgehalt oder bei Ab wesenheit von Feuchtigkeit neigt der Tabak, wenn er unter Expansions- oder Aufblähbedingungen erwärmt wird, dazu, zu zerfallen und Feingut zu bilden, das in einem Produkt, das zur Herstellung von Zigaretten oder Zigarren verwendet werden soll, nicht erwünscht ist.
Wenn der Feuchtigkeits gehalt zu hoch ist, kann der Tabak schwer zu handhaben sein und kann eine unnötige Expansion oder Aufblähung aufgrund der Verdampfung von übermässiger Feuchtigkeit während der Expansionsstufe stattfinden. Nach einer Ausführungs art des Verfahrens besitzt der Tabak vorzugsweise einen Feuchtigkeitsgehalt, der etwa 10 bis 30 Gew.-Teilen Wasser je 100 Gew.-Teilen Tabak (auf Trockenbasis) entspricht. Man kann die Feuchtigkeit auf den getrockneten und ge beizten oder geräucherten Tabak auf irgendeine vorteilhafte Art und Weise einwirken lassen und während des üblichen Lagerns in Behältern einverleiben. Das Befeuchten kann durch Besprühen, durch Nassdampfbehandlung oder auf irgendeine andere dem Fachmann geläufige Art vorgenom men werden.
Die zum Tränken des Tabaks verwendete organische Flüs sigkeit hat vorzugsweise einen Siedepunkt unter dem von Wasser bei Atmosphärendruck und sollte mit Vorteil gegen über dem behandelten Tabak chemisch inert sein. Die orga nische Flüssigkeit hat vorzugsweise einen Siedepunkt bei Atmosphärendruck unter etwa 82 C, wobei der Siedepunkt aber gleichzeitig genügend hoch ist, so dass die Flüssigkeit leicht unter den Drücken, die in der Tränkzone auf einfache Weise auftreten, verflüssigt werden kann.
Geeignete orga nische Flüssigkeiten sind die aromatischen Kohlenwasser stoffe, wie zum Beispiel Benzol, die Ketone, wie zum Beispiel Aceton und Methyläthylketon, die Äther, wie zum Beispiel Methyläthyläther, Diäthyläther, Diisopropyläther, Methyl- butyläther und Tetrahydrofuran, die Alkohole, wie zum Bei spiel Methanol, Äthanol und Isopropanol, die aliphatischen Kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel Pentan, Isopentan, 2,2-Dimethylbutan, 2,3-Dibutylbutan und Hexan, cycloali- phatische Kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel Cyclobutan, und halogensubstituierte aliphatische Kohlenwasserstoffe,
wie zum Beispiel Äthylchlorid, Propylchlorid, Isopropylchlo-. rid, Butylchlorid, sec.-Butylchlorid, tert.-Butylbromid, Me- thylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Äthylen- dichlorid und Äthylidendichlorid, sowie die allgemein als Freon-Flüssigkeiten bekannten Verbindungen, wie zum Bei spiel Trichlormonofluormethan und Trichlortrifluoräthan. Gemische von mehreren Lösungsmitteln können ebenfalls angewender werden, und wenn sie angewendet werden, han delt es sich vorzugsweise um azeotrope Gemische.
Als orga nische Tränkflüssigkeit wird eine solche bevorzugt, die prak tisch mit Wasser ummischbar ist und, aus Sicherheitsgründen, vorteilhafterweise nicht entzündbar ist. Es ist festgestellt worden, dass Freon 11 (Trichlormonofluormethan) beson ders geeignet ist.
Wie angegeben ist, findet das Tränken des Tabaks unter einem Überdruck, der ausreicht, um einen Teil der organi schen Flüssigkeit in dem unteren Teil der Tränkzone und eine gesättigte Dampfatomosphäre von der Flüssigkeit in einem oberen Teil der Tränkzone zu halten.
Zur Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird vorzugsweise eine Tränkvorrichtung verwendet, welche die Form eines länglichen Zylinders hat, der zu der Hori zontalen hingeneigt ist und mit einem Schneckenförderer zum Transport des befeuchteten Tabaks von dem unteren Teil der Tränkvorrichtung in den oberen Teil derselben aus gestattet ist. Der Tabak und die organische Flüssigkeit wer den dabei in den unteren Teil der Zone eingetragen, wobei der Tabak unmittelbar unter der Oberfläche der Flüssigkeit eingetragen wird, wodurch er vollständig benetzt wird. Der Schneckenförderer hebt den Tabak über die Oberfläche der Flüssigkeit und in den Dampfbereich, wobei überschüssige Flüssigkeit von dem Tabak in die Flüssigkeit am Boden der Zone abtropft.
Während dieses Verfahrensganges und wäh rend der Tabak sich aufwärts und durch den oberen Teil mit gesättigtem Dampf bewegt, wird das Tränken fortgeführt, so dass, sobald der Tabak den oberen Teil der Zone erreicht, er praktisch vollständig mit der organischen Flüssigkeit ge tränkt ist. Nach einer Ausführungsart des Verfahrens nach der Erfindung wird die erhöhte Temperatur der Tränkzone durch geeignete Wärmeaustauschmäntel aufrechterhalten und sind Druckverschlüsse vorgesehen, um das Eintragen und Abziehen von Tabak zu und von der Tränkzone so zu ge statten, dass kein Druckverlust auftritt und ein praktisch kon tinuierliches Tränken erreicht werden kann.
Es ist festgestellt worden, dass unter den so beschriebenen Tränkbedingungen ein praktisch vollständiges Tränken in 10 bis 30 Minuten, je nach der Tabaksorte und der verwendeten organischen Flüssigkeit sowie der in der Tränkvorrichtung aufrechterhal tenen Temperatur und des eingestellten Drucks, erzielt wer den kann. Vorteilhafterweise sollte die Temperatur des Ta baks in der Tränkvorrichtung unter etwa 82 C liegen, weil bei höheren Temperaturen, die über längere Zeitspannen hinweg aufrechterhalten werden, die Rauchqualität des Ta baks beeinträchtigt werden kann. Vorteilhafterweise liegt die Temperatur zwischen etwa 38 und 77 C.
Der praktisch vollständig getränkte Tabak wird dann aus dem oberen Teil der Tränkzone direkt in eine Zone mit redu ziertem Druck (d. h. mit einem Druck kleiner als er in der Tränkvorrichtung herrschte) abgezogen oder gefördert und unmittelbar auf eine erhöhte Temperatur über dem Siede punkt von Wasser bei dem erwähnten reduzierten Druck, vorzugsweise auf 121 bis 204 C, erwärmt. Im allgemeinen ist die Temperatur um<B>93'</B> C höher als die Siedetemperatur der Tränkflüssigkeit bei dem genannten reduzierten Druck. Die ses unmittelbare Erwärmen unter reduziertem Druck bewirkt, dass der Tabak ziemlich schnell expandiert und sich seine Füllkapazität in der gewünschten Weise erhöht.
Es ist von Bedeutung, dass der getränkte Tabak der Druckabnahme und der Temperaturerhöhung unmittelbar nach dem Abziehen aus der Tränkzone ausgesetzt wird, weil anderenfalls die Dämpfe der Tränkflüssigkeit langsam aus dem Tabakteilchen und -blättern entweichen würden, ohne dass die gewünschte Dehnung stattfindet. Die Erwärmungszeit beträgt im all gemeinen weniger als 5 und geeigneterweise 1 bis 2 Sekun den im Anschluss an den Druckabfall.
Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung wird die Er wärmungsstufe zur Expansion des getränkten Tabaks in einem heissen Gasstrom bewirkt, in den der Tabak eingetragen wird. Das Gas wird zunächst auf die geeignete Temperatur erwärmt, und der Tabak wird in das Gas eingemengt, worauf er schnell expandiert. Wie in dem Hauptpatent angegeben ist, findet dabei das Expandieren oder Aufblähen in weniger als etwa 4 Sekunden bei 121 bis 204 C statt, doch können die Verfahrensbedingungen und die Vorrichtung so ausgestaltet sein, dass der Tabak für eine etwas längere Zeitspanne in Berührung mit dem erwärmten Gas bleibt.
Obwohl Temperaturen von 121 bis 204 C als vorteilhaft angegeben sind, ist es wünschenswert, dass der Tabak nicht in Berührung mit Gasen in diesem Temperaturbereich für eine wesentliche längere Zeitspanne gehalten wird, weil dann die Rauchqualitäten des Tabaks beeinträchtigt werden kön nen.
Nach dem Dehnen kann der heisse Tabak- und Gasstrom zu einer Trennvorrichtung zum Entfernen des Tabaks von den Gasen geführt werden. Die abgetrennten Gase, die Wasser dampf, Luft und einen beträchtlichen Prozentsatz an Dämp fen von der Tränkflüssigkeit enthalten können, können auf eine geeignete Temperatur wiedererwärmt und zu einem Kontakt mit weiterem getränkten Tabak, der von der Tränkzone abgezogen worden ist, zurückgeführt werden. Ein Dampfnebenstrom kann vor dem Wiedererwärmen entfernt und zu einem Regenerierungssystem zum Abtrennen von Wasser und Luft und zum Rückführen der Tränkflüssigkeit im allgemeinen in der Form eines flüssigen Rückstroms zu der Tränkzone geleitet werden.
Der von der Trennvorrichtung abgezogene Tabak wird dann mit Wasserdampf abgestreift, um alle Spuren von dem Dampf der Tränkflüssigkeit zu ent fernen und wird dann wieder auf den gewünschten Wasser gehalt eingestellt, im allgemeinen auf 12 bis 16 Gew.-Teile Wasser je 100 Gew.-Teile Tabak (auf Trockenbasis). Wäh rend des Wiedereinstellens kann der Tabak zugerichtet und mit geeigneten Geschmacksstoffen versehen werden.
Wie oben ausgeführt ist, besteht ein Merkmal der Erfin dung in einem Verfahren, bei dem in der Tränkzone die Tränkflüssigkeit sowohl in der flüssigen Phase als auch in der Dampfphase enthalten ist. Bei der hier beschriebenen Aus führungsform wird der Tabak unter der Oberfläche der flüs sigen Phase der Flüssigkeit eingetragen, und der einzige Aus trag von Tränkflüssigkeit findet durch den oberen Teil der Tränkzone statt.
In Anbetracht der Tatsache, dass die Flüssig keit zum Flüssigkeitsniveau zurücktropft, in die der Tabak eingetragen wird, findet nach einer Anlaufzeit des Verfahrens keine tatsächliche Extraktion von irgendwelchen Geschmacks stoffen oder anderen aromabildenden Substanzen aus dem Tabak statt, so dass der expandierte oder aufgeblähte Tabak im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung aufweist, wie der Tabak, der dem Verfahren unterworfen werden soll.
Zum vollständigeren Verständnis der Erfindung soll nun mehr auf die dazugehörige Zeichnung Bezug genommen wer den, die beispielsweise und in Diagrammform eine Vorrich tung zur Durchführunge des erfindungsgemässen Verfahrens erläutert.
Bei dieser Ausführungsform wird geschnitzelter Tabak mit Hilfe einer Förderleitung 10 zu einer Befeuchtungsvorrich- tung 12 geführt, in der nötigenfalls der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks auf etwa 10 bis 30 Gew.%, bezogen auf das Trockengewicht, eingestellt wird. Geeigneterweise wird der Feuchtigkeitsgehalt auf 16 bis 18 Gew. % eingestellt. Unter bestimmten Arbeitsbedingungen der Anlage kann der Feuch tigkeitsgehalt des Tabaks schon innerhalb des angegebenen Bereichs liegen, und demgemäss kann dann der zugeführte Tabak gewünschtenfalls die Befeuchtungsvorrichtung 12 über eine Bypassleitung 14 umgehen.
Der feuchte Tabak aus der Befeuchtungsvorrichtung 12 oder der Bypassleitung 14 oder ein Zusammenfluss von beiden fliesst zu einem drehbaren Steuerventil 16 durch die Leitung 18. Das Steuerventil 16 dient dazu, den Tabak mit einer vorgeschriebenen Geschwin digkeit in den unteren Teil einer länglichen Tränkvorrichtung 20 einzuspeisen.
Die Tränkvorrichtung 20 ist mit einem Winkel (von etwa 20 ) zu der Horizontalen geneigt und mit einem motorgetrie benen Schneckenförderer 22 versehen, durch den der Tabak von dem unteren Teil der Tränkvorrichtung zu dem oberen Teil derselben transportiert wird. Das drehbare Steuerventil 16 verhindert einen Druckabfall während des Einführens von Tabak in die Tränkvorrichtung, wodurch ermöglicht wird, dass ein geeigneter Druck in der Tränkvorrichtung aufrecht erhalten wird. Die gewählte organische flüssige Tränkflüssig- keit wird in den unteren Teil der Tränkvorrichtung durch die Leitung 24 eingeführt.
Die Tränkvorrichtung ist mit einem Mantel versehen, der ein Wärmeaustauschmittel aufnehmen kann, wodurch die Temperatur des Tabaks und der Tränk- flüssigkeit beim Transport durch die Tränkvorrichtung einge stellt werden kann; gewünschtenfalls kann ein entsprechender Wärmeaustauscher (nicht dargestellt) in der Achswelle des Schneckenförderers 22 vorgesehen sein. Der Wärmeaustau- scher liefert die erforderliche Verdampfungswärme für die organische Flüssigkeit und verhütet in dem oberen Teil der Tränkvorrichtung ein Kondensieren der Flüssigkeit, was in diesem Teil der Anlage nicht erforderlich oder erwünscht ist.
An dem oberen Teil der Tränkvorrichtung 20 sind eine Austragsleitung 26, ein drehbares Druckminderungssteuer ventil 28 und eine Leitung 30 vorgesehen, die dazu dient, den getränkten Tabak direkt in einen heissen Gasstrom abzu führen, der durch eine Leitung 32 und einen senkrechten Ex pansionsbehälter 34 mit im Vergleich zum Querschnitt der Leitung 32 grösserem Querschnitt zu einem Tabakabscheider 36, der die Form eines üblichen Zyklonenscheiders haben kann, zirkuliert. Das drehbare Steuerventil 28 ist eingebaut, um den Tabak von der Trnäkvorrichtung ohne praktische Beeinflussung des Atmosphärenüberdrucks, der darin auf rechterhalten wird, abziehen zu können.
Der Tabak wird von dem Boden des Abscheiders 36 mit Hilfe eines Förderers 38 zu einem Dampfabscheider 40 ge führt, in dem die restliche organische Flüssigkeit von dem ex pandierten oder aufgeblähten Tabak entfernt und durch eine Leitung 42 zu einer üblichen Regenerierungsanlage 44 für eine organische Flüssigkeit befördert wird. Der Tabak wird von dem Dampfabscheider 40 durch einen Förderer 46 zu einer Behandlungsvorrichtung 48 geführt, von der der ex pandierte Tabak durch einen Förderer 50 abgezogen wird. In der Behandlungsvorrichtung 48 wird genügend Wasser und werden manchmal Geschmacks- und Zurichtungsstoffe zuge fügt, um das gewünschte Endprodukt zu erhalten.
Wasser und Luft werden durch die Leitungen 52 und 54 von der Regenerierungsanlage 44 für die organische Flüssig keit abgezogen, und frische organische Flüssigkeit wird durch die Leitung 56 eingetragen. Ein Pegelreglerventil 58 ist in der Leitung 24 vorgesehen, um den organischen Flüssigkeitsstrom zu der Tränkvorrichtung 20 zu regeln, indem er auf das Niveau 60 des Flüssigkeitssumpfes 62 der organischen Flüs sigkeit, die in dem unteren Teil der Tränkvorrichtung gehal ten wird, anspricht.
Organische Flüssigkeit, die als Dampf in das drehbare Ventil 16 oder in die Tabakförderleitung 18 entweicht, kann durch Gebläse oder Pumpen 63 und 64 durch die Leitungen 66 und 68 zu einer Leitung 70 abgezogen wer den, die in den Kreislauf des heissen Gasstromes führt, der sich durch die Leitung 72 von dem oberen Teil des Abschei- ders 36 zu einem Gaserhitzer 78 bewegt. Dämpfe, die aus dem System wiedergewonnen werden sollen, werden durch den oberen Teil des Tabakabscheiders 36 durch die Leitung 80 zu der Regenerierungsanlage 44 geleitet.
Wie oben angegeben ist, ist die bevorzugte organische Flüssigkeit für die Verwendung in dem erfindungsgemässen Verfahren Trichlormonofluormethan (d. i. Freon 11) mit einer Siedetemperatur bei Atmosphärendruck von etwa 24 C. Wenn dieses Lösungsmittel benutzt wird, wird der Tabak mit dem geeigneten Feuchtigkeitsgehalt in die Tränk- vorrichtung 20 durch das drehbare Ventil 16 geleitet und unter der Oberfläche 60 des Flüssigkeitsniveaus 62 aus Tri- chlormonofluormethan, die in dem unteren Teil der Tränk vorrichtung aufrechterhalten wird, abgesetzt.
Dieser Flüssig keitsspiegel wird während der Behandlung beibehalten, indem weitere Flüssigkeit in die Tränkvorrichtung durch die Leitung 24 auf ein Ansprechen des Flüssigkeitspegel steuerventils 58, hin geleitet wird. Eine Heizflüssigkeit wird durch den Mantel der Tränkvorrichtung 20 geleitet, um die erforderliche Verdampfungswärme für die organische Flüssig keit zu liefern und um die gewünschte Temperatur in der Tränkvorrichtung aufrechtzuerhalten. Unter diesen Bedin gungen erzeugen die Freon-Dämpfe einen Atmosphären überdruck, der erforderlich ist, um das Flüssigkeitsniveau 62 in dem unteren Teil der Tränkvorrichtung aufrechtzuhalten.
Der Tabak, der unterhalb der Oberfläche der organischen Flüssigkeit eingeführt worden ist, wird vollständig mit dieser getränkt und dann durch den Schneckenförderer 22 in Rich tung auf den oberen Teil der Tränkvorrichtung gehoben. Während dieses Vorgangs taucht der Tabak aus seiner Lage unter der Oberfläche der Flüssigkeit hervor und wird aufwärts durch eine Atmosphäre von gesättigtem Dampf getragen, und irgendwelche überschüssige Flüssigkeit tropft zum Niveau 62 zurück. In dem Masse, in dem der Tabak nach oben durch die Tränkvorrichtung unter Überdruck durch die gesättigte Dampfatmosphäre gehoben wird, wird der Tabak jedoch wei ter getränkt, bis er praktisch vollständig getränkt ist, wenn er den oberen Teil der Tränkvorrichtung erreicht.
Danach wird der Tabak durch die Leitung 26 und das drehbare Ventil 28 zu der Leitung 30 geführt, in der der Druck auf etwa Atmosphärendruck reduziert ist, und der Tabak wird dann unmittelbar in den sich schnell fortbewegenden heissen Gas strom geführt, der über den Siedepunkt des Wassers bei dem erwähnten reduzierten Druck, vorzugsweise auf etwa 121 bis 204 C und geeigneterweise auf 154 C, erwärmt worden ist. Der in den heissen Gasen suspendierte Tabak wird aufwärts durch das senkrechte Expansionsgefäss 34 geleitet, in dem der Tabak expandiert, um die gewünschte Füllkapazität zu erzielen, und wird anschliessend in dem Abscheider 36 von dem Dämpfen getrennt.
Die abgetrennten Dämpfe, die ein Gemisch von Luft und Wasser- und Freondämpfen enthalten, werden dann durch den Erhitzer 78 zurückgeführt und durch das Gebläse 82 in die Leitung 30 zurückgeführt.
Das bei dem Verfahren nach Wiederherstellung eines Feuchtigkeitsgehalts von etwa 11 bis 13 Gew.-Teilen Wasser je 100 Gew.-Teilen Tabak (auf Trockenbasis) erhaltene Produkt ist im Vergleich mit dem der Tränkvorrichtung zuge führten Tabak ein solches, bei dem die Füllkapazität bedeu tend erhöht worden ist, wie nach dem in dem Hauptpatent angegebenen Verfahren bestimmt worden ist. Dieses Verfah ren besteht im wesentlichen aus folgendem: Ein druckabhän giges Volumenmessgerät wird verwendet, das im wesentlichen aus einem Zylinder mit einem Durchmesser von 9,5 cm und mit einer Skaleneinteilung an der Seite besteht. Ein Kolben mit einem Durchmesser von 9,4 cm gleitet in dem Zylinder.
Auf den Kolben wird ein Druck ausgeübt, und-das Volumen in ml einer gegebenen Menge Tabak, 100 g, wird bestimmt. Versuche haben gezeigt, dass sich mit diesem Gerät das Vo lumen (die Füllkapazität) einer gegebenen Menge Ver schnittabak mit guter Reproduzierbarkeit bestimmen lässt. Der durch den Kolben auf dem Tabak lastende Druck be trug 0,16 kg/cm' und wurde 5 Minuten ausgeübt, zu welcher Zeit dann das Volumen abgelesen wurde. Dieser Druck ent spricht nahezu dem Druck, der normalerweise durch das Einhüllpapier auf den Tabak in Zigaretten ausgeübt wird.
Der erhaltene Tabak ist praktisch frei von zusammen gedrückten plattenförmigen Tabakteilchen, die, wie festge stellt wurde, beim anfänglichen Schnitzeln des als Beschik- kungsmaterial benutzten Tabaks vorhanden sind. Das Pro dukt kann zur Herstellung von Zigaretten nach der üblichen Art und Weise benutzt werden oder kann mit anderen Taba ken gemischt werden, um eine gewünschte Mischung zur Ver wendung bei der Herstellung von Zigaretten und anderen Tabakwaren zu ergeben.
The main patent relates to a method for increasing the filling capacity of tobacco, in which tobacco is impregnated with a volatile organic liquid, then a gas is passed through in contact with this impregnated tobacco, the gas being heated to a temperature above the boiling point of the liquid at the contact pressure is, whereby the liquid evaporates and the tobacco expands, and separates the expanded tobacco from the warm gas stream.
Tobacco leaves contain a significant amount of water when they are harvested, and this water is removed by drying during the tobacco pickling process, causing the leaf structure to shrink. In the conventional process of preparing tobacco for storage and subsequent cigar and cigarette manufacture, the tobacco recovers very little, if any, of the shrinkage suffered during drying, so there is a significant loss in the tobacco filling capacity. The pickled or smoked tobacco, for example, has a bulk density that is higher than that required for the production of satisfactory cigars or cigarettes.
In addition, during the cutting of leaves or strips for the production of cutting filler material for cigarettes, the chips often adhere to form hard ones. dense particles together and take up much less volume than the original schnitzel. This is disadvantageous or unprofitable because these hard, compact chips are not necessary in a tobacco product in order to achieve a satisfactory product.
So far, several methods for increasing the normal filling capacity of dried or pickled or smoked tobacco have been proposed. Certain of these methods are based on working methods of blowing or puffing, the tobacco being exposed to a high water vapor pressure and then the pressure is suddenly lifted. It has also been proposed to increase the filling capacity of tobacco (ie to reduce the bulk weight) by exposing the tobacco particles or fibers to the vapors of an organic liquid or an organic liquid itself and then at ordinary temperature in the air dries.
However, these previous procedures have not been entirely satisfactory, either because they do not produce a significant increase in the filling capacity, or because they lead to a break in the tobacco structure and particles, so that a considerable loss occurs as a result of the formation of fines.
The present invention now relates to an improvement of the method according to the main patent.
The method according to the invention is characterized in that a tobacco drinking zone containing an organic liquid with a boiling point below that of water is maintained under an overpressure sufficient to displace part of said liquid in the liquid state in the lower part the impregnation zone, on the other hand, in the vapor state in the upper part of the impregnation zone, that tobacco is fed into the liquid part in the liquid state and then into the vapor area within a period of time that is sufficient to impregnate the tobacco with the organic liquid ,
that the impregnated tobacco is discharged from the upper part of the impregnation zone to a zone with a lower pressure than in the impregnation zone and that the tobacco removed in this way is then removed directly with a hot gas stream which is one above the boiling point of the water at the lower pressure mentioned lying Tem temperature, brings in contact to an extent sufficient to expand the tobacco rapidly. The tobacco treated in this way by the process according to the invention is preferably a pickled or smoked tobacco and can be in the form of chips, strips or leaves. However, the process is easier to regulate and the best results are obtained when shredded tobacco is used.
The reason for this is that, in general, chips are relatively easy to handle in continuous processes and that the end product of the process does not need to be subjected to a shredding or shredding process as may be necessary in cigarette making. Shredding of the end product would result in a compression of the product, which could impair or nullify the end goal of the method according to the invention, namely to expand or puff the tobacco and avoid compressed particles, as they would after previous treatment in which shredding took place , are obtained.
Any type of tobacco can be used when carrying out the process according to the invention, but it is particularly suitable for processing burley, smoke-pickled or smoked and oriental tobacco (e.g. Turkish tobacco).
It is advantageous if the tobacco which is to be subjected to the method according to the invention is made moist with water. The presence of moisture has been found to be advantageous because the tobacco particles soften and allow adequate expansion or puffing when the tobacco soaked with the organic liquid is exposed to the elevated temperatures. At low moisture levels or in the absence of moisture, the tobacco, when heated under expansion or puffing conditions, tends to disintegrate and form fines which are undesirable in a product to be used in the manufacture of cigarettes or cigars is.
If the moisture level is too high, the tobacco can be difficult to handle and unnecessary expansion or bloating can occur due to evaporation of excessive moisture during the expansion stage. According to one embodiment of the method, the tobacco preferably has a moisture content which corresponds to about 10 to 30 parts by weight of water per 100 parts by weight of tobacco (on a dry basis). The moisture can be allowed to act on the dried and pickled or smoked tobacco in any advantageous manner and incorporated into containers during normal storage. The moistening can be done by spraying, by wet steam treatment or in any other manner familiar to the person skilled in the art.
The organic liquid used to impregnate the tobacco preferably has a boiling point below that of water at atmospheric pressure and should advantageously be chemically inert to the treated tobacco. The organic liquid preferably has a boiling point at atmospheric pressure below about 82 C, but at the same time the boiling point is high enough so that the liquid can easily be liquefied under the pressures that easily occur in the impregnation zone.
Suitable organic liquids are the aromatic hydrocarbons such as benzene, the ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, the ethers such as methyl ethyl ether, diethyl ether, diisopropyl ether, methyl butyl ether and tetrahydrofuran, the alcohols such as for example Methanol, ethanol and isopropanol, the aliphatic hydrocarbons such as pentane, isopentane, 2,2-dimethylbutane, 2,3-dibutylbutane and hexane, cycloaliphatic hydrocarbons such as cyclobutane, and halogen-substituted aliphatic hydrocarbons,
such as ethyl chloride, propyl chloride, isopropylchlo-. Ride, butyl chloride, sec-butyl chloride, tert-butyl bromide, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, ethylene dichloride and ethylidene dichloride, as well as the compounds generally known as Freon liquids, such as trichloromonofluoromethane and trichlorotrifluoroethane. Mixtures of several solvents can also be used and, if used, are preferably azeotropic mixtures.
The preferred organic soaking liquid is one which can practically be mixed with water and, for safety reasons, is advantageously non-flammable. It has been found that Freon 11 (trichloromonofluoromethane) is particularly suitable.
As indicated, the soaking of the tobacco takes place under an overpressure sufficient to maintain some of the organic liquid in the lower part of the soaking zone and a saturated vapor atmosphere of the liquid in an upper part of the soaking zone.
For the embodiment of the method according to the invention, an impregnation device is preferably used which has the shape of an elongated cylinder which is inclined to the horizontal and with a screw conveyor for transporting the moistened tobacco from the lower part of the impregnation device in the upper part of the same is. The tobacco and the organic liquid who are entered into the lower part of the zone, the tobacco being entered immediately below the surface of the liquid, whereby it is completely wetted. The screw conveyor lifts the tobacco above the surface of the liquid and into the vapor area, with excess liquid from the tobacco draining into the liquid at the bottom of the zone.
During this process and while the tobacco is moving up and through the top with saturated steam, soaking is continued so that once the tobacco reaches the top of the zone it is practically completely soaked in the organic liquid. According to one embodiment of the method according to the invention, the increased temperature of the impregnation zone is maintained by suitable heat exchange jackets and pressure locks are provided in order to equip the entry and withdrawal of tobacco to and from the impregnation zone in such a way that no pressure loss occurs and practically continuous impregnation can be reached.
It has been found that, under the soaking conditions described in this way, practically complete soaking can be achieved in 10 to 30 minutes, depending on the type of tobacco and the organic liquid used and the temperature and pressure set in the impregnation device. Advantageously, the temperature of the tobacco in the drinking device should be below about 82 ° C., because at higher temperatures, which are maintained over longer periods of time, the smoke quality of the tobacco can be impaired. The temperature is advantageously between about 38 and 77 C.
The practically completely impregnated tobacco is then withdrawn or promoted from the upper part of the impregnation zone directly into a zone with reduced pressure (ie with a pressure lower than that prevailing in the impregnation device) and immediately raised to an elevated temperature above the boiling point of water the mentioned reduced pressure, preferably to 121 to 204 C, heated. In general, the temperature is 93 ° C higher than the boiling temperature of the impregnating liquid at the said reduced pressure. This immediate heating under reduced pressure causes the tobacco to expand rather quickly and its filling capacity to increase in the desired manner.
It is important that the impregnated tobacco is exposed to the decrease in pressure and the increase in temperature immediately after being withdrawn from the impregnation zone, because otherwise the vapors of the impregnation liquid would slowly escape from the tobacco particles and leaves without the desired expansion taking place. The heating time is generally less than 5 and suitably 1 to 2 seconds following the pressure drop.
According to the method according to the invention, the heating stage He is caused to expand the soaked tobacco in a hot gas stream into which the tobacco is entered. The gas is first heated to the appropriate temperature and the tobacco is mixed into the gas, whereupon it expands rapidly. As indicated in the main patent, the expansion or puffing takes place in less than about 4 seconds at 121 to 204 C, but the process conditions and the apparatus can be designed so that the tobacco is in contact with the heated for a somewhat longer period of time Gas remains.
Although temperatures of 121 to 204 ° C. are stated to be advantageous, it is desirable that the tobacco not be kept in contact with gases in this temperature range for a substantially longer period of time, since the smoking qualities of the tobacco can then be impaired.
After stretching, the hot tobacco and gas stream can be directed to a separator for removing the tobacco from the gases. The separated gases, which may contain water vapor, air and a considerable percentage of vapors from the soaking liquid, can be reheated to a suitable temperature and returned to contact with further soaked tobacco that has been withdrawn from the soaking zone. A secondary steam stream can be removed prior to rewarming and passed to a regeneration system for separating water and air and for recycling the impregnation liquid, generally in the form of a liquid return stream to the impregnation zone.
The tobacco withdrawn from the separator is then stripped with steam in order to remove all traces of the steam of the impregnating liquid and is then adjusted again to the desired water content, generally to 12 to 16 parts by weight of water per 100 parts by weight. Parts of tobacco (on a dry basis). During the resetting process, the tobacco can be trimmed and given suitable flavorings.
As stated above, a feature of the invention consists in a method in which the soaking liquid is contained in the soaking zone in both the liquid phase and the vapor phase. In the embodiment described here, the tobacco is entered below the surface of the liquid phase of the liquid, and the only discharge of impregnating liquid takes place through the upper part of the impregnation zone.
In view of the fact that the liquid drips back to the liquid level into which the tobacco is introduced, after a start-up period of the process there is no actual extraction of any flavorings or other aroma-forming substances from the tobacco, so that the expanded or puffed tobacco in the has essentially the same composition as the tobacco to be subjected to the process.
For a more complete understanding of the invention, reference should now be made to the accompanying drawing, which explains, for example and in diagram form, a device for implementing the method according to the invention.
In this embodiment, shredded tobacco is conveyed with the aid of a conveying line 10 to a humidifying device 12, in which, if necessary, the moisture content of the tobacco is adjusted to about 10 to 30% by weight, based on the dry weight. Suitably the moisture content is adjusted to 16 to 18% by weight. Under certain working conditions of the system, the moisture content of the tobacco can already be within the specified range, and accordingly the tobacco supplied can then bypass the humidifying device 12 via a bypass line 14 if desired.
The moist tobacco from the humidifier 12 or the bypass line 14 or a confluence of both flows to a rotatable control valve 16 through the line 18. The control valve 16 is used to feed the tobacco at a prescribed speed into the lower part of an elongated drinking device 20.
The impregnation device 20 is inclined at an angle (of about 20) to the horizontal and is provided with a motorgetrie enclosed screw conveyor 22 through which the tobacco is transported from the lower part of the impregnation device to the upper part thereof. The rotatable control valve 16 prevents a pressure drop during the introduction of tobacco into the impregnator, thereby enabling an appropriate pressure to be maintained in the impregnator. The selected organic liquid impregnation liquid is introduced into the lower part of the impregnation device through line 24.
The impregnation device is provided with a jacket which can accommodate a heat exchange medium, whereby the temperature of the tobacco and the impregnating liquid can be adjusted during transport through the impregnation device; If desired, a corresponding heat exchanger (not shown) can be provided in the axle shaft of the screw conveyor 22. The heat exchanger supplies the necessary heat of evaporation for the organic liquid and prevents the liquid from condensing in the upper part of the impregnation device, which is not necessary or desirable in this part of the system.
At the upper part of the impregnation device 20, a discharge line 26, a rotatable pressure reduction control valve 28 and a line 30 are provided, which serves to lead the soaked tobacco directly into a hot gas stream, which is through a line 32 and a vertical expansion tank 34 with Compared to the cross section of the line 32, the cross section is larger to a tobacco separator 36, which can have the shape of a conventional cyclone separator. The rotatable control valve 28 is incorporated to allow the tobacco to be withdrawn from the drinking device without practical interference with the positive atmospheric pressure maintained therein.
The tobacco is led from the bottom of the separator 36 by means of a conveyor 38 to a vapor separator 40 in which the remaining organic liquid is removed from the ex panded or puffed tobacco and conveyed through a line 42 to a conventional regeneration plant 44 for an organic liquid becomes. The tobacco is guided from the steam separator 40 through a conveyor 46 to a treatment device 48 from which the ex panded tobacco is withdrawn by a conveyor 50. Sufficient water and sometimes flavoring and dressing agents are added in the treatment device 48 to obtain the desired end product.
Water and air are withdrawn from organic liquid regenerator 44 through lines 52 and 54, and fresh organic liquid is introduced through line 56. A level control valve 58 is provided in line 24 to regulate the organic liquid flow to the impregnation device 20 by responding to the level 60 of the liquid sump 62 of the organic liquid held in the lower portion of the impregnation device.
Organic liquid that escapes as vapor into the rotatable valve 16 or into the tobacco delivery line 18 can be drawn off by fans or pumps 63 and 64 through the lines 66 and 68 to a line 70, which leads into the circuit of the hot gas stream, the moves through line 72 from the top of separator 36 to a gas heater 78. Vapors to be recovered from the system are passed through the top of tobacco trap 36 through line 80 to regeneration unit 44.
As indicated above, the preferred organic liquid for use in the process of the present invention is trichloromonofluoromethane (i.e. Freon 11) with a boiling temperature at atmospheric pressure of about 24 C. When this solvent is used, the tobacco is added to the impregnation with the appropriate moisture content. Device 20 passed through the rotatable valve 16 and deposited below the surface 60 of the trichloromonofluoromethane liquid level 62 maintained in the lower part of the drinking device.
This liquid level is maintained during the treatment by further liquid being passed into the impregnating device through line 24 in response to a response from the liquid level control valve 58. A heating liquid is passed through the jacket of the impregnation device 20 in order to provide the necessary heat of vaporization for the organic liquid and to maintain the desired temperature in the impregnation device. Under these conditions, the freon vapors generate an overpressure atmosphere which is necessary to maintain the liquid level 62 in the lower part of the impregnation device.
The tobacco that has been introduced below the surface of the organic liquid is completely soaked with this and then lifted by the screw conveyor 22 in the direction of the upper part of the impregnating device. During this process, the tobacco emerges from beneath the surface of the liquid and is carried upward by an atmosphere of saturated steam and any excess liquid drips back to level 62. To the extent that the tobacco is lifted up through the impregnation device under excess pressure by the saturated steam atmosphere, the tobacco is however further soaked until it is practically completely impregnated when it reaches the upper part of the impregnation device.
Thereafter, the tobacco is passed through the line 26 and the rotatable valve 28 to the line 30, in which the pressure is reduced to about atmospheric pressure, and the tobacco is then passed directly into the fast moving hot gas stream which is above the boiling point of the Water at the mentioned reduced pressure, preferably to about 121 to 204 ° C and suitably to 154 ° C. The tobacco suspended in the hot gases is passed upwards through the vertical expansion vessel 34, in which the tobacco expands in order to achieve the desired filling capacity, and is then separated in the separator 36 from the vapors.
The separated vapors, which contain a mixture of air and water and freon vapors, are then returned through heater 78 and returned to line 30 by fan 82.
The product obtained in the process after restoring a moisture content of about 11 to 13 parts by weight of water per 100 parts by weight of tobacco (on a dry basis) is one in which the filling capacity tend to be significant in comparison with the tobacco fed to the impregnating device has been increased as determined by the method specified in the main patent. This procedural ren consists essentially of the following: A pressure-dependent volumetric measuring device is used which essentially consists of a cylinder with a diameter of 9.5 cm and with a scale on the side. A 9.4 cm diameter piston slides in the cylinder.
Pressure is applied to the flask and the volume in ml of a given amount of tobacco, 100 g, is determined. Tests have shown that this device can be used to determine the volume (the filling capacity) of a given amount of cut tobacco with good reproducibility. The pressure on the tobacco by the plunger was 0.16 kg / cm 'and was applied for 5 minutes at which time the volume was read. This pressure corresponds almost to the pressure that is normally exerted by the wrapping paper on the tobacco in cigarettes.
The tobacco obtained is practically free of compressed, plate-shaped tobacco particles which, as has been established, are present when the tobacco used as feed material is initially shredded. The product can be used to manufacture cigarettes in the usual manner or can be mixed with other tobacco products to give a desired mixture for use in the manufacture of cigarettes and other tobacco products.