Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergrösserung der Füllkapazität von Tabak.
Wenn Tabakblätter geerntet werden, so enthalten sie eine beträchtliche Menge Wasser, und im Verlauf des norma- len Tabakbehandlungsverfahrens wird dieses Wasser durch Trocknung entfernt. was zu einer Schrumpfung des Blattgefüges führt. Bei dem üblichen Verfahren zur Herstellung von Tabak für die Lagerung und anschliessende Zigarrenoder Zigarettenherstellung, wird - wenn überhaupt - sehr wenig von der durch die Trocknung verursachten Schrumpfung des Tabaks wieder gutgemacht, so dass eine signifikante Abnahme der Füllkapazität des Tabaks das Ergebnis ist. Der getrocknete Tabak hat daher eine grössere Schüttdichte, als sie zur Herstellung von zufriedenstellenden Zigaretten oder Zigarren nötig ist.
Auch beim Schneiden von Blättern oder Streifen zur Herstellung einer Schnittfüllung für Zigaretten werden die Schnitzel häufig zusammengeschichtet und bilden dabei harte dichte Partikeln, die ein viel kleineres Volumen als die ursprünglichen Schnitzel einnehmen. Dies ist unwirtschaftlich. da diese harten zusammengepackten Schnitzel im Tabak nicht nötig sind, um eine für das Rauchen zufriedenstellende Ware herzustellen.
Bisher sind verschiedene Verfahren zur Erhöhung der normalen Füllkapazität von Tabak vorgeschlagen worden. Einige von diesen Verfahren betreffen Puff-Operationen, bei denen der Tabak der Einwirkung von Hochdruckdampf unterworfen wird und anschliessend plötzlich entspannt wird. Derartige Verfahren waren gewöhnlich nicht zufriedenstellend, da sie zur Bildung von zu grossen Mengen Feinstbestandteilen führten. Es ist auch vorgeschlagen worden, die Füllkapazität von Tabak dadurch zu erhöhen (d. h. die Schüttdichte zu verringern), dass man den Tabak der Einwirkung der Dämpfe einer organischen Flüssigkeit unterwirft, um die Flüssigkeit in dem Tabak zu kondensieren, und anschliessend an der Luft bei Umgebungstemperatur und Druck trocknet. Derartige Verfahren waren jedoch nicht vollständig zufriedenstellend, da sie nicht in der Lage waren, die Füllkapazität in grösserem Masse zu steigern.
Gemäss einer anderen vorgeschlagenen Methode wird der Tabak mit einer flüchtigen organischen Flüssigkeit in Berührung gebracht, dann wird der mit Flüssigkeit getränkte Tabak auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit erhitzt, wodurch die Flüssigkeit im Tabak direkt verdampft und eine Expansion bewirkt, vgl.
z.B. die US-Patentschriften 3 524451 und 3 524452.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Vergrösserung der Füllkapazität von Tabak, wobei das Verfahren leicht steuerbar sein soll, so dass der gewünschte Tabak gebildet wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Vergrösserung der Füllkapazität von Tabak ist dadurch gekennzeichnet, dass Tabak mit dem Dampf einer organischen Verbindung in Abwesenheit von deren flüssiger oder fester Phase imprägniert wird, wobei diese Verbindung gegenüber dem Tabak chemisch inert ist und bei atmosphärischem Druck einen Siedepunkt zwischen etwa -50 und +80 C hat, und die Temperatur des Tabaks während der Imprägnierung mit dem Dampf bei einer Temperatur oberhalb des Siedepunktes der Verbindung bei dem während der Imprägnierung herrschenden Druck gehalten wird, und danach - während man den erhal tenen Tabak bei einer Temperatur oberhalb des Siedepunktes der Verbindung bei dem herrschenden Druck hält - der imprägnierte Tabak Bedingungen unterwirft, unter denen der Dampf in den Tabak eindringt und sich ausdehnt,
wodurch das Volumen des Tabaks vergrössert wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat den bedeutenden technischen Vorteil, dass die Verwendung des Dampfes einer organischen Verbindung es überflüssig macht, grosse Flüssigkeitsmengen in technischem Massstab zu handhaben, wie es bei einigen bekannten Verfahren der Fall ist.
Der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Tabak hat eine geringere Schüttdichte (d. h. eine grössere Füllkapazität) als der nicht behandelte Tabak und ist für die Herstellung von Tabak-Rauchwaren, wie Zigaretten, Zigarren, Pfeifentabak und dergleichen geeignet.
Wendet man das erfindungsgemässe Verfahren auf geschnitzelten Tabak an, so ist das Verfahrensprodukt im wesentlichen frei von zusammengepressten aufeinandergeschichteten Tabakpartikeln, die beim anfänglichen Schnitzeln des als Beschickungsmaterial verwendeten Tabaks gebildet werden. Der so behandelte Tabak kann z. B. verwendet werden, um Zigaretten auf übliche Weise herzustellen. oder es kann mit anderen Tabaksorten vermischt werden, um eine gewünschte Mischung für die Herstellung von Zigaretten oder anderen Tabak-Rauchwaren herzustellen. Darüber hinaus benötigt das Verfahren nur eine minimale Menge organischer Verbindung. Der Dampf, der für die Behandlung des Tabaks in einem kontinuierlichen, halbkontinuierlichen oder diskontinuierlichen Verfahren verwendet wird, kann zurückgewonnen und gewünschtenfalls in das System zurückgeführt werden.
Dadurch dass man die organische Verbindung im Dampfzustand hält, kann das Verhältnis von Tabak zu imprägnierender Verbindung leicht kontinuierlich gesteuert werden, dabei wird die Extraktion löslicher Tabakbestandteile durch organische Flüssigkeit vermieden und die Wanderung löslicher Bestandteile im Tabak auf ein Minimum reduziert.
Die Kosten, die mit der Verwendung und Verdampfung von überschüssigen Mengen organischer Flüssigkeit im Tabak verbunden sind, werden ebenfalls vermieden.
Der nach dem erfindungsgemässen Verfahren behandelte Tabak ist vorzugsweise ein getrockneter Tabak und kann in Form von Schnitzeln, Streifen, Blättern, Stengeln oder Platten aus wieder aufbereitetem Tabak vorliegen. Das Verfahren ist jedoch leichter zu steuern, und vorteilhafte Ergebnisse werden generell dann erhalten, wenn Tabakschnitzel verwendet werden. Dies hat seinen Grund darin, dass Schnitzel gewöhnlich relativ leicht in kontinuierlichen Verfahren zu handhaben sind und das Endprodukt des Verfahrens nicht geschnitzelt werden muss, wie es für die Zigarettenerzeugung nötig sein kann.
Die Schnitzelung des Endproduktes führt zu einer Zusammenpressung des Produktes, was letztlich darauf hinausläuft, dass der Zweck des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zunichte gemacht wird, denn Ziel der Erfindung ist ja die Ausdehnung des Tabaks und die Beseitigung von zusammengepressten Partikeln, wie sie bei vorhergehender Behandlung, einschliesslich des Schnitzelns, entstehen können. Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignet für die Verarbeitung von Burley -, ofengetrockneten Tabaken und Orient-Tabaken (z. B. türkischer Tabak); es kann jedoch jeder Tabaktyp verwendet werden.
Burley -Tabak und ofengetrocknete Tabake. die für die Herstellung von Zigaretten verwendet werden, haben gewöhnlich einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10 bis 20 Gew.5 Bei einer vorteilhaften Ausführungsart des Verfahrens nach der Erfindung liegt der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks, wenn er mit dem organischen Dampf imprägniert ist, höher als 8 Gew.% und vorteilhaft im Bereich von 10 bis 30%. Der gewünschte Feuchtigkeitsgehalt kann durch Trocknung des Tabaks oder durch Zugabe von Wasser, wie es zweckmässig erscheint, eingestellt werden. Das Wasser kann auf jede zweckmässige Weise, wie durch Besprengen, Besprühen, Behandeln mit nassem Dampf oder dergleichen zugegeben werden.
Die Anwesenheit des oben angegebenen Feuchtigkeitsgehalts ist wünschenswert, da die Innenstruktur des Tabaks dadurch genügend geschmeidig oder flexibel gemacht wird, so dass sich das Material ausdehnen kann oder gepufft werden kann, wenn die Dämpfe der organischen Verbindung im Tabak bei Anwendung der passenden Bedingungen expandieren. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt weniger als 8 oder 10% beträgt, kann das Verfahren zur Bildung einer zu grossen Menge von Tabakfeinstbestandteilen bei der Expansion führen. Ein Tabak mit mehr als etwa 30% Feuchtigkeit neigt zum Weich- oder Sumpfigwerden und ist schwierig in technischen Operationen zu handhaben.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird der Tabak mit dem Dampf der organischen Verbindung - in Abwesenheit der flüssigen oder festen Phasen - in Berührung gebracht, um die Imprägnierung des Tabaks mit dem Dampf zu bewirken. Manchmal zieht man es vor, insbesondere wenn eine niedrigsiedende organische Verbindung verwendet wird, den Tabak vor der Imprägnierung mit dem Dampf eine kurze Zeit lang einem partiellen Vakuum auszusetzen. Diese Operation dient zur Entfernung wenigstens eines Teiles der Luft oder anderer Gase, die in den Tabakpartikeln oder zwischen den Fasern eingeschlossen sein können; dadurch wird eine vollständigere Dampfimprägnierung und Absorption oder Adsorption des Dampfes auf den Tabakpartikeln ermöglicht. Der Tabak wird während der Dampfimprägnierung bei einer Temperatur oberhalb des Siedepunktes der organischen Verbindung bei dem vorherrschenden Druck gehalten.
Vorzugsweise wird die Temperatur der Tabakmasse wenigstens 1" C oberhalb des Siedepunktes der organischen Verbindung gehalten. Die Dampfimprägnierung kann bei jedem zweckdienlichen Umgebungsdruck durchgeführt werden, bei technischen Operationen wird atmosphärischer Druck bevorzugt. Der Imprägnierungsdruck hängt jedoch zum Teil vom Siedepunkt der organischen Verbindung ab, die in der Dampfphase zur Imprägnierung verwendet wird. Vorzugsweise beträgt auch die Temperatur des Tabaks während der Imprägnierung weniger als etwa 100" C, so dass der der Behandlung unterworfene Tabak nicht nachteilig beeinflusst wird. Verwendet man den Dampf einer organischen Verbindung, deren Siedepunkt bei atmosphärischem Druck oberhalb Raumtemperatur liegt, so ist es nötig, die Imprägnierung bei erhöhten Temperaturen und/oder verminderten Drucken durchzuführen.
Während der Imprägnierung dringt der Dampf der organischen Verbindung in die winzigen Räume zwischen und in den Tabakpartikeln ein und wird auf den Partikeloberflächen absorbiert und/oder adsorbiert. Mit dem Dampf von niedriger siedenden organischen Verbindungen kann die Imprägnierung z. B. durchgeführt werden, wenn der Tabak bei gewöhnlicher Raumtemperatur gehalten wird. Die Imprägnierung des Tabaks kann z. B. so durchgeführt werden, dass man den Tabak der Einwirkung einer Atmosphäre unterwirft, die mehr als 2 Vol. % und vorzugsweise mehr als 5 Vol. % Dampf enthält, wobei die Einwirkungszeit so bemessen ist, dass eine wesentliche Dampfmenge in den Tabak eindringt und von den Tabakpartikeln adsorbiert und absorbiert wird. In bestimmten Fällen, z.
B. bei der Verwendung von hochflüchtigen Freonen (das sind fluorierte Kohlenwasserstoffe), kann der Tabak der Einwirkung einer Atmosphäre ausgesetzt werden, die im wesentlichen aus dem Dampf der organischen Verbindung bei atmosphärischer Temperatur und Druck besteht, damit während der Behandlung die Dämpfe direkt ihren Weg in den Tabak finden können. Im allgemeinen ist die für die Imprägnierung verwendete nicht wässrige Dampfmenge insoweit kritisch, als genügend Dampf im Tabak als freier Dampf oder im adsorbierten oder absorbierten Zustand vorliegen sollte, damit beim Expandieren eine erhebliche Expansion des Tabaks stattfindet.
Die vorteilhafterweise verwendete Dampfmenge ist abhängig von der organischen Verbindung, deren Dampf verwendet wird, der Dampfkonzentration in der Imprägnierungsatmo sphäre, der Zeit, in der die Imprägnierung durchgeführt wird, dem gewünschten Expansionsgrad des Tabaks und den Ver fahrenstemperaturen und Drucken. Mit anderen Worten sollte die Konzentration des Dampfes der organischen Verbiri dung in der imprägnierenden Atmosphäre gross genug sein und die Einwirkung der imprägnierenden Atmosphäre so lange dauern, dass ein behandelter Tabak gebildet wird, der adäquat expandiert wird. Zur Erzielung dieses Ergebnisses sind im Tabak, wenn er den Bedingungen unterworfen wird, bei denen der Dampf expandiert und/oder entweicht, vorzugsweise mehr als etwa 5 Gew. % organische Verbindung vor handen.
Dieser relativ hohe Prozentsatz kann leicht durch
Dampfphasenimprägnierung erzielt werden, da die Dämpfe stark absorbiert werden oder direkt auf den Tabakpartikeln adsorbiert werden, selbst wenn die Temperatur des Tabaks über dem Siedepunkt der organischen Verbindung bei dem vorherrschenden Druck liegt.
Die für die Imprägnierung des Tabaks verwendete Verbindung hat einen Siedepunkt bei Atmosphärendruck zwischen etwa -50 und +80 C. Organische Verbindungen mit Siede punkten oberhalb +80 C sorgen nicht immer für eine gute Tabakexpansion,und sind schwer vollständig aus dem Tabak zu entfernen, ohne seinen Geschmack und sein Aroma zu beeinträchtigen. Organische Verbindungen mit sehr niedrigen Siedepunkten (d. h. unter 50 C) sind unter Drucken, die in technischen Operationen leicht zugänglich sind, so flüchtig, dass die Dämpfe derartiger Verbindungen, zu dem Zeitpunkt, da die Dampfexpandierungsbedingungen angewendet werden, nicht in dem gewünschten Masse in den Tabak eingedrungen sind.
Vorzugsweise liegt der Siedepunkt der organischen Verbindung bei atmosphärischem Druck zwischen -40 und +40 C. Zu Beispielen für inerte organische Verbindungen, die im erfindungsgemässen Verfahren verwendet werden können, gehören Ketone, wie Aceton und Methyläthylketon; aliphatische oder cyclische Äther, wie Methyläthyläther, Diäthyläther, Diisopropyläther, Methylbutyläther, Dimethoxymethan, Furan und Tetrahydrofuran; aliphatische Alkohole, wie Methanol, Äthanol und 2-Propanol; Ester, wie Methylformiat, Äthylformiat und Methylacetat; aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Butan, Pentan, Isopentan, Hexan und die entsprechenden ungesättigten Kohlenwasserstoffe; cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Cyclobutan, Cyclohexan und Cyclopentan;
Halogenkohlenwasserstoffe, wie Äthylchlorid, Propylchlorid, Isopropylchlorid, sek.-Butylchlorid, t.-Butylchlorid, Methylbromid, Äthylbromid, t.-Bu- tylbromid, Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Äthylendichlorid, Äthylidenchlorid; und die flüssigen Freone , repräsentiert durch Trichlormonofluormethan, Dichlordifluormethan, Monochlordifluormethan, 1,1 -Difluor- äthan und Trichlortrifluoräthan. Die organische Verbindung wird vorzugsweise aus den nicht oxygenierten Verbindungen ausgewählt, die relativ unpolar sind und mit Wasser relativ oder im wesentlichen nicht mischbar sind. Diese bevorzugten organischen Verbindungen haben im allgemeinen relativ niedrige spezifische Wärmen und benötigen daher nur eine geringe Energiezufuhr, um ihre Expansion im Tabak zu erreichen.
Bevorzugte Materialien sind die Kohlenwasserstoffe und die halogenierten Kohlenwasserstoffe der oben genannten Typen.
Der Dampf eines Gemisches mehrerer organischer Verbindungen kann ebenfalls verwendet werden, wenn der Siedepunkt der flüssigen Mischung innerhalb des spezifizierten Temperaturbereiches liegt.
Nachdem der Tabak sorgfältig mit den Dämpfen imprägniert worden ist, kann er sofort und rasch Bedingungen unterworfen werden, bei denen der Dampf entweicht und/oder expandiert, wodurch der Dampf aus dem absorbierten oder adsorbierten Zustand auf dem Tabak in Freiheit gesetzt wird und sich die Tabakpartikeln im gewünschten Umfang ausdehnen und gepufft werden. Dies kann z. B. durch eine plötzliche Temperaturerhöhung oder durch einen augenblicklichen Druckabfall bewirkt werden, der durch Entspannen, falls die Imprägnierung bei Drucken oberhalb Atmosphärendruck durchgeführt wird, oder durch Anlegen eines Vakuums an den Tabak, falls die Imprägnierung bei atmosphärischen oder mässig überatmosphärischen Bedingungen durchgeführt wird, herbeigeführt werden kann.
In den oben beschriebenen Druckentspannungs-Puffverfahren wird der Umgebungsdruck über dem imprägnierten Tabak vorzugsweise um wenigstens 50% verringert (z. B. von einer Atmosphäre auf weniger als 1/2 Atmosphäre), vorzugsweise um mehr als 75 % verringert. Die Druckverringerung wird im allgemeinen rasch vorgenommen, gewöhnlich innerhalb eines Zeitraumes von weniger als 1 Minute und vorzugsweise in weniger als 10 Sekunden. Auch die Temperatur des Tabaks wird zu diesem Zeitpunkt noch über dem Siedepunkt der organischen Verbindung bei dem erniedrigten Druck gehalten, so dass Dampf von dem Tabak abgegeben wird und expandiert. Der Tabak wird dadurch gepufft, und der Dampf wird aus dem Tabak ausgetrieben.
Im allgemeinen ist es nur nötig, diesen verringerten Druck für einige wenige Minuten aufrechtzuerhalten, danach bleibt der Tabak in seinem expandierten Zustand. selbst wenn er Druckveränderungen unterworfen wird.
In dem oben erwähnten Heisspuffverfahren wird der mit Dampf imprägnierte Tabak rasch erhitzt, vorzugsweise um eine Temperaturzunahme von wenigstens 25" C innerhalb eines Zeitraumes von weniger als 10 Sekunden, wodurch der Tabak durch Entweichen und/oder Expansion des Dampfes gepufft wird, da eine Temperaturänderung ohne eine entsprechende Druckerhöhung stattfindet. Die Puffungstemperatur sollte vorzugsweise etwa 230 C nicht übersteigen, da andernfalls der Geschmack und das Aroma des Tabaks beeinträchtigt werden kann. Die Puffungstemperatur kann durch Erhitzen auf jede gewünschte Weise, wie mit Strahlungsenergie (z. B. Mikrowellen), erreicht werden.
Vorzugsweise verwendet man jedoch einen heissen Gasstrom, wie Luft oder Dampf. der nicht nur dazu dient, die Puffungstemperatur zu erreichen. sondern auch zur Entfernung des vom Tabak abgegebenen Dampfes der organischen Verbindung dient.
Unabhängig von der Art des angewendeten Expansionsverfahrens ist es wünschenswert, wenigstens bei bestimmten organischen Verbindungen, letzte Spuren der Dämpfe dadurch zu entfernen, dass man ein warmes oder heisses Gas durch den expandierten Tabak leitet. Der expandierte Tabak wird dann. falls notwendig, wieder auf den für das Endprodukt gewünschten Feuchtigkeitsgehalt eingestellt. Diese Operation kann in einer Feuchtbedampfung, Besprühung usw.
bestehen, wobei der endgültige Feuchtigkeitsgehalt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 20 Gew. % liegt. Dieses Tabakprodukt, das eine verringerte Schüttdichte besitzt, ist besonders für die Herstellung von Rauchwaren, wie Zigaretten, Zigarren und Pfeifentabak, geeignet. Durch die Verringerung der Schüttgewichte können beträchtliche Einsparungen bezüglich der Tabakkosten bei der Herstellung dieser Rauchwaren erzielt werden, ohne dass dadurch die Qualität leidet.
Um die Füllkapazität eines geschnittenen Fülltabaks, wie er in den folgenden Beispielen beschrieben wird, zu messen, kann eine Messvorrichtung verwendet werden, die im wesentlichen aus einem 100-ml-Messzylinder mit einem Innendurchmesser von etwa 25 ml und einem Stempel, der einen Durchmesser von etwa 24 ml und ein Gewicht von etwa 802,5 g hat und verschiebbar im Zylinder angebracht ist, besteht. Eine 3- g-Tabakprobe wird in den Zylinder eingebracht, und der Stempel wird daraufgestellt. Die von dem Stempel ausgeübte Schwerkraft entspricht einem Druck von etwa 0,162 kg/cm2 (2,3 psi). Die Füllkapazität der Probe ist das Volumen, auf das die 3-g-Tabakprobe im Zylinder zusammengedrückt wird, nachdem das Stempelgewicht 3 Minuten lang eingewirkt hat. Dieser Druck entspricht ziemlich genau dem Druck, der normalerweise durch das umhüllende Papier auf den Tabak in den Zigaretten ausgeübt wird.
Der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks beeinflusst die nach dieser Methode bestimmte Füllkapazität, zum Vergleich wird daher die Füllkapazität von Tabak sowohl vor als auch nach der Expansion mit Tabak bestimmt, der im wesentlichen den gleichen Feuchtigkeitsgehalt hat.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern, ohne sie jedoch einzuschränken.
Beispiel 1
Geschnitzelter, ofengetrockneter Tabak mit einem Feuch tigkeitsgehalt von etwa 11% und einem Füllwert von 14,9 ml/ 3 g wird mit zusätzlichem Wasser behandelt, um den Feuchtigkeitsgehalt auf etwa 20% anzuheben. Der Tabak (20 g) wird dann in einen Kolben gebracht und auf eine Temperatur von 80 bis 85" C erhitzt, indem man den Kolben in ein heisses Wasserbad eintaucht. Danach wird ein Strom Tetrachlorkoh lenstoffdampf bei etwa 77" C 2 Stunden lang bei atmosphärischem Druck durch den Tabak geleitet. Die Temperatur des Tabaks wird während dieser Zeit zwischen 80 und 85" C gehalten (d. h. oberhalb des Siedepunktes von Tetrachlor kohlenstoff bei dem herrschenden Druck).
Der dampfimprä gnierte Tabak wird dann sofort in einen Drahtkorb in eine Dampfkammer überführt, ohne dabei die Temperatur in bedeutsamem Umfang zu erniedrigen, und der Einwirkung von Dampf bei atmosphärischem Druck und bei etwa 1100 C 5 Minuten lang unterworfen. Nach dem Abkühlen und Trock nen mit Luft wird der behandelte Tabak auf den ursprüng lichen Feuchtigkeitsgehalt von 11% so zurückgebracht, die Füll- kapazität des Tabaks beträgt 20,2 ml/3 g, was eine Zunahme von etwa 36% gegenüber der ursprünglichen Vergleichsprobe darstellt.
Beispiel 2
Man benutzt im wesentlichen die gleiche Vorrichtung und die gleiche Verfahrensart wie sie in Beispiel 1 beschrieben sind und behandelt geschnitzelten, ofengetrockneten Tabak (20 g) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 12 Gew. % und einer Anfangstemperatur von etwa 30 C mit einem Strom von Freon-11-(Trichlormonofluormethan)-Dampf
2 Stunden lang bei atmosphärischem Druck. Die Temperatur des Tabaks wird während dieser Zeit mit Hilfe eines Wasser bades bei 30 C gehalten. Der mit Dampf imprägnierte Ta bak wird dann in eine Dampfkammer überführt und 1 Mi nute lang mit Dampf bei 105 bis 110 C behandelt.
Der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks wird dann auf etwa 12% eingestellt, indem man den Tabak 24 Stunden lang in einem
Exsikkator aufbewahrt, der eine Lösung aus 3 Teilen Glycerin und 1 Teil Wasser enthält, um auf diese Weise einen Gleichgewichtszustand herzustellen. Die Füllkapazität wird durch diese Behandlung von 12,5 ml/3 g für die Vergleichsprobe auf 15,5 ml/3 g erhöht, was eine Zunahme von etwa 24 % darstellt.
Beispiel 3
Geschnitzelter, ofengetrockneter Tabak (20 g) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 11 Gew. % bringt man in ein Druck-Reaktionsgefäss aus rostfreiem Stahl, das mit einem Manometer und einem Eisen-Konstantan-Thermoelement ausgestattet ist. In das Reaktionsgefäss wird Freon-12-Gas (Dichlordifluormethan) unter einem Druck von 4,22 atü (60 psig) eingeleitet. Dieser Druck wird 5 Minuten lang aufrechterhalten, während dieser Zeit wird die Temperatur des Tabaks zwischen 10 und 20 C gehalten. Dann wird die Freon-12-Quelle zugedreht und die Vorrichtung erhitzt, bis die Temperatur des Tabaks auf 30 C angestiegen ist und der Innendruck der Vorrichtung 9,84 atü (140 psig) beträgt.
Nach 1,5 Minuten wird rasch entspannt, indem man ein Ventil öffnet und die Apparatur in die Atmosphäre entlüftet.
Der behandelte Tabak und eine Vergleichsprobe werden dann auf etwa 12% Feuchtigkeit eingestellt, und die Füllkapazität des behandelten Tabaks beträgt 20 ml/3 g gegen über 16 ml/3 g für die Vergleichsprobe, was eine Zunahme der Füllkapazität von etwa 25% darstellt.
Beispiel 4
Geschnitzelter, ofengetrockneter Tabak (20 g) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 11 Gew. % wird in einen Kolben gebracht und etwa 2 Minuten lang unter einem reduzierten Druck von etwa 3 mm Quecksilber gehalten. Der den Tabak enthaltende evakuierte Kolben wird dann in ein Eisbad eingetaucht, und im wesentlichen aus Freon-12 bestehende Dämpfe werden langsam eingeleitet, um ihn auf atmosphärischen Druck zurückzubringen. Der Tabak wird weitere 15 Minuten lang der Einwirkung eines langsamen Stromes von Freon-12-Dampf bei atmosphärischem Druck ausgesetzt, während dieser Zeit bleibt die Temperatur des Tabaks bei etwa 5" C, wie ein in der Tabakmasse angebrachtes Thermoelement zeigt.
Der den imprägnierten Tabak enthaltende Kolben wird in ein Wasserbad bei 50 C überführt, und der Druck im Kolben wird sofort auf 3 mm Quecksilber reduziert. Dieser reduzierte Druck wird 15 Minuten lang aufrechterhalten, danach wird der Tabak wieder unter atmosphärischen Druck gebracht und abgekühlt. Der behandelte Tabak und eine Vergleichsprobe werden auf etwa 12% Feuchtigkeitsgehalt eingestellt, und beim Messen der Füllkapazität findet man eine 20 Soige Zunahme der Füllkapazität der behandelten Probe gegenüber der Vergleichsprobe.
Beispiel 5
Geschnitzelter, ofengetrockneter Tabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 11% und einem Füllwert von etwa
15,2 ml/3 g wird mit einem Strom von Freon-1 1-Dampf 2 Stunden lang bei atmosphärischem Druck behandelt, während der Tabak bei einer Temperatur von 300 C gehalten wird. Der mit Dampf imprägnierte Tabak wird dann rasch unter einen reduzierten Druck von etwa 5 mm Quecksilber gebracht und ungefähr 15 Minuten lang bei diesem Druck gehalten. Dieser reduzierte Druck wird innerhalb weniger als etwa 1 Minute erreicht.
Nach der Beseitigung des Vakuums und der Wiederherstellung des atmosphärischen Druckes wird der behandelte Tabak wieder auf etwa den ursprünglichen Feuchtigkeitsgehalt gebracht, dabei erhält man ein Endprodukt mit einer Füllkapazität von 17,8 ml/3 g, was einer Zunahme der Füllkapazität von etwa 17% entspricht.
Beispiel 6
Das Verfahren des Beispiels 2 wird wiederholt mit der Ausnahme, dass die Temperatur des Tabaks während der Imprägnierung mit Hilfe des Wasserbades bei 29 C gehalten wird und der imprägnierte Tabak 1 Minute lang bei 140 C mit Dampf behandelt wird, um die Expansion zu bewirken.
Durch diese Behandlung nimmt die Füllkapazität des Tabaks um etwa 84% zu.
Beispiel 7
Das Verfahren des Beispiels 3 wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass vor der Dampfbehandlung der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks auf etwa 20% erhöht wird und das Freon12-Gas unter einem Druck von 4,57 atü (65 psig) in die Reaktionskammer eingeleitet wird. Der Druck wird 5 Minuten lang aufrechterhalten, während dieser Zeit bleibt die Temperatur des Tabaks zwischen 16 und 18 C. Dann wird die Freon-12-Quelle zugedreht und die Apparatur erhitzt, bis die Temperatur des Tabaks auf 56" C angestiegen ist und Innendruck der Apparatur 14,2 atü (202 psig) beträgt. Nach 20 Minuten wird rasch entspannt, indem man die Apparatur in die Atmosphäre entlüftet. Nachdem man den Tabak auf den ursprünglichen Feuchtigkeitsgehalt zurückgebracht hat, findet man, dass die Füllkapazität des Tabaks um 60% zugenommen hat.
Beispiel 8
Das Verfahren des Beispiels 2 wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass Pentandämpfe verwendet werden und der Tabak während der Dampfimprägnierung bei 38 C gehalten wird. Die Expansion wird dadurch bewirkt, dass man Dampf bei 110 C eine Minute lang durch den Tabak leitet. Die Füllkapazität des ursprünglichen Tabaks betrug 15,5 ml/3 g, und der des expandierten Tabaks beträgt 27,0 ml/3 g, was eine Zunahme von 74 % darstellt.
Beispiel 9
Eine erste Probe (20 g) ofengetrockneter Tabak wird mit einem Strom Freon-11-Dampf in einem 1-Liter-Dreihalskolben 2 Stunden lang behandelt. Die Temperatur des Tabaks wird durch Eintauchen des Kolbens in ein Wasserbad bei 29 C gehalten. Die Tabaktemperatur wird mit einem in das Zentrum der Probe eingeführten Eisen-Konstantan-Thermo element gemessen. Die Quelle für den Freon-11-Dampf wird von dem Kolben abgenommen, und der Tabak wird rasch durch einen Luftstrom aus einer Heizpistole, die an einem Hals des Kolbens angeschlossen worden ist, erhitzt. Die Temperatur der Heissluft beträgt 1200 C. Die Einwirkungszeit beträgt 3 Minuten.
Der gepuffte Tabak und eine nicht behandelte Tabakprobe werden auf den gleichen Feuchtigkeitsgehalt zurückgebracht, indem man sie im Verlauf von 41 Stunden in einen Exsikkator über einem 3 : 1-(Gew./Gew.)- Glycerin/Wasser-Gemisch in einem Gleichgewichtszustand überführt. Nach der Wiederherstellung des Wassergehaltes hat die gepuffte Probe eine Füllkapazität von 20,2 ml/3 g, und die Füllkapazität des Vergleichstabaks beträgt 16,0 ml/ 3 g. Die Füllkapazität hat also um 26 % zugenommen. Eine zweite Probe (20 g) des gleichen ofengetrockneten Tabaks wird der Einwirkung des heissen Luftstromes unterworfen, ohne dass vorher eine Behandlung mit Freon-1 1-Dampf stattfand.
Nach der Wiederherstellung des Feuchtigkeitsgehaltes hat der behandelte Tabak eine Füllkapazität von 19,0 ml/3 g, und der des Vergleichstabaks beträgt 17,0 ml/3 g. Der Füllwert hat also um 12% zugenommen.
Die obigen Beispiele veranschaulichen Verfahrensweisen, in denen der Tabak in Einzelansätzen behandelt wird. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist jedoch besonders für kontinuierlichen Betrieb geeignet. Das nachfolgende Beispiel veranschaulicht eine solche kontinuierliche Arbeits weise.
Beispiel 10
Ein Strom von geschnitzeltem, ofengetrocknetem Tabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 15 Gew. % wird auf eine Temperatur von 40 C erwärmt und kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 454 kg (1000 pounds)/Stunde in eine Dampfimprägnierungskammer eingeleitet. Dämpfe von Freon-11-Gas werden bei etwa dem Siedepunkt der Flüssigkeit (das sind 23,8 C) mit einer Rate von mehr als 22,7 kg (50 pounds)/Stunde ebenfalls in die Imprägnierungskammer eingeleitet. Die Kammer wird im wesentlichen bei atmosphärischem Druck und bei einer Temperatur oberhalb des Siedepunktes von Freon-11 gehalten. Der Tabak wird auf einer geeigneten Fördervorrichtung durch die Kammer befördert, während dieser Zeit dringen die Dämpfe in den Tabak ein und werden dadurch adsorbiert oder absorbiert.
Nach einer Verweilzeit von 2 bis 10 Minuten wird der mit Dampf imprägnierte Tabakstrom unter im wesentlichen dem gleichen Gewichtsverhältnis von Tabak und in die Kammer eingeführtem Dampf in einen Gasstrom ausgetragen, der auf eine Temperatur erhitzt ist, die genügt, um die Temperatur des imprägnierten Tabaks um wenigstens 25 C innerhalb weniger als etwa 10 Sekunden zu erhöhen, geeignet erscheint eine Erhöhung um 1500 C. Durch dieses rasche Erhitzen werden die adsorbierten oder absorbierten Dämpfe freigesetzt und expandiert, wodurch sich auch der Tabak ausdehnt.
Die Dämpfe werden vom expandierten Tabak abgetrennt, eine erste Portion kann erhitzt und als heisses Gas zum Expandieren zurückgeführt werden, und eine zweite Portion kann in ein Freon-11-Gewinnungssystem, wie es in der US-Patentschrift 3 524 452 beschrieben ist, geschickt werden. Der Tabak wird in einen Dampfabstreifer geschickt, um jegliche Freon-1 1-Rückstände zu entfernen, und der gewünschte Feuchtigkeitsgehalt wird wieder hergestellt.