Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steigern des Füllvermögens von Tabak.
Frisch geerntete Tabakblätter enthalten eine beträchtliche Wassermenge, die während der üblichen Trocknung entfernt wird und zum Schrumpfen des Blattes führt. Bei der üblichen Tabakaufbereitung zur Lagerung und anschliessenden Verarbeitung zu Zigarren oder Zigaretten erholt sich der Tabak wenig oder gar nicht von der genannten Schrumpfung; das Resultat ist ein beträchtlicher Verlust des Tabaks an Füllvermögen. Der getrocknete Tabak hat also eine höhere Schüttdichte als zur Herstellung von Zigaretten oder Zigarren nötig ist. Beim Schneiden von Blättern oder Blatteilen zur Herstellung von Schnittabak für Zigaretten werden die Fasern häufig zu harten, dichten Klumpen zusammengepresst, die viel weniger Raum einnehmen als die ursprünglichen Fasern.
Dies ist eine Verschwendung, denn man braucht keine solchen harten verdichteten Klumpen zur Herstellung eines annehmbaren Tabakartikels.
Es sind daher verschiedene Verfahren zum Steigern des normalen Füllvermögens von trockenem oder getrocknetem Tabak vorgeschlagen worden. Einige davon befassen sich mit Blähverfahren, wobei man den Tabak mit Hochdruckdampf behandelt und den Druck plötzlich ablässt. Es wurde auch vorgeschlagen, Tabakteilchen oder -fasern einer organischen Flüssigkeit oder deren Dämpfen auszusetzen mit anschliessender Lufttrocknung bei normalem Druck. Diese bekannten Verfahren haben jedoch nicht ganz befriedigt, denn sie waren entweder nicht wirksam zu einer merklichen Steigerung des Füllvermögens oder aber sie zerstörten die Struktur des Tabaks, so dass ein beträchtlicher Anteil an Abfall in Form von Staub anfiel.
Aufgabe der Erfindung war daher die Schaffung eines Verfahrens, das die erwähnten Nachteile beseitigt und das dadurch gekennzeichnet ist, dass man Tabakteile in Form von Fasern, Blatteilen, Blättern oder Rippen in Abwesenheit eines zusätzlichen Schäummittels mit einer chemischen Verbindung imprägniert, die imstande ist, unter chemischer oder thermischer Zersetzung ein Gas zu erzeugen, und den derart imprägnierten Tabak Bedingungen unterwirft, bei denen das Gas in den einzelnen Tabakteilchen frei wird und den Tabak dadurch aufbläht.
Die Bedingungen dieses Verfahrens lassen sich zur Erzeugung eines gewünschten Produktes leicht regeln. Zudem werden dabei erhöhte Temperaturen vermieden, die die Tabakqualität beeinträchtigen können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Tabak mit einer unter chemischer Zersetzung gaserzeugenden chemischen Verbindung imprägniert oder sonstwie innig gemischt. Der so behandelte Tabak wird dann Bedingungen ausgesetzt, unter denen Gas entweichen kann, die Verbindung sich chemisch zersetzt, um das Gas im Tabak freizusetzen, der Tabak gebläht und so sein Füllvermögen gesteigert wird. Nach einer anderen Ausführungsform lässt sich die nichtgasförmige chemische Verb;n- dung im Tabak thermisch zersetzen. Dabei wird der imprägnierte Tabak kurzzeitig auf eine Temperatur erwärmt, die genügt, um das Gas im imprägnierten Tabak freizusetzen.
Dies bewirkt die gewünschte Blähung. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung imprägniert man den Tabak mit einer chemischen Verbindung, die imstande ist Gas freizusetzen, bei Berührung mit einem gesonderten Mittel, das die Gasabgabe auslöst. Hier wird also die Imprägnierverbindung im Tabak mit dem die Gasabgabe auslösenden Mittel zusammengebracht und der Tabak durch das aus der Imprägnierverbindung freigesetzte Gas gebläht.
Im Zeitpunkt der Gasabgabe sollte der Tabak eine genügend hohe Feuchte haben, damit seine Struktur biegsam oder schmiegsam genug ist, um beim Freisetzen des Gases aufzuquellen. Im allgemeinen liegt der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks zu diesem Zweck bei über 10 Gew.%.Nachdem das Gas freigesetzt wurde, lässt es sich durch Erwärmen des Tabaks oder durch Anlegen eines Vakuums an den behandelten Tabak bei einer tieferen Temperatur davon entfernen. In beiden Fällen kann gleichzeitig überschüssiges Wasser durch Verdampfen aus dem geblähten Tabak entfernt werden.
Zur Behandlung nach dem erfindungsgemässen Verfahren eignet sich besonders gelagerter Tabak in Form von Fasern, Blatteilen, Blättern oder Rippen. Bei Verwendung von Tabakfasern ist das Verfahren aber leichter zu steuern, und man erhält die besten Resultate. In kontinuierlichen Verfahren lassen sich nämlich Fasern verhältnismässig einfach führen, und man braucht das Endprodukt nicht mehr zu zerfasern, wie dies zur Zigarettenherstellung erforderlich ist.
Beim Zerfasern des Endproduktes würde dieses zusammengepresst und so der Endzweck des erfindungsgemässen Verfahrens zunichte gemacht, nämlich das Blähen des Tabaks und das Vermeiden von Pressklumpen, die aus Vorbehandlungen, einschliesslich dem Zerfasern, stammen.
Jede Tabakart lässt sich zur Durchführung der Erfindung verwenden, besonders geeignet sind Burley-, röhrengetrocknete und Orienttabake, z. B. türkische.
Die gasabgebende chemische Verbindung lässt sich dem Tabak auf beliebige Weise einverleiben. Vorzugsweise wird sie in flüssiger Form zur gleichmässigen Imprägnierung des Tabaks verwendet. Solche Verbindungen lassen sich z. B. in einem geeigneten Lösungsmittel dafür, wie Wasser, Alkohol, Azeton oder einem flüchtigen, gegebenenfalls halogenierten Kohlenwasserstoff lösen und dann aufsprühen, auftropfen oder durch Eintauchen aufbringen. In diesen Fällen lässt sich die gründliche und rasche Imprägnierung durch Arbeiten bei vermindertem Druck unterstützen, indem ein Teil der in den Tabakteilchen vorhandenen Luft abgesogen wird, bevor der Tabak mit der Imprägnierungslösung in Berührung kommt.
Unter gewissen Bedingungen lässt sich die gaserzeugende Substanz im Tabak selbst erzeugen1im trockenen Zustand z. B. auf den Tabak stäuben oder in flüssiger oder fester Form als Mikrokapseln dem Tabak einverleiben.
Jede chemische Verbindung, die imstande ist, durch chemische Zersetzung Gas freizugeben, unter für den Tabak unschädlichen Bedingungen, lässt sich verwenden. Die chemische Verbindung und die Bedingungen, bei denen das Gas freigesetzt wird, dürfen also die Qualität des Rauchtabaks nicht beeinträchtigen. Auch sollen die Verbindungen und ihre Zersetzungsprodukte ungiftig und frei von Substanzen sein, die einen unerwünschten Geschmack verursachen. Natürlich soll auch das allfällige gasfreisetzende Mittel den Tabak nicht schädigen und unter für das Behandlungsprodukt unschädlichen Bedingungen das Gas aus der chemischen Verbindung freisetzen.
Viele chemische Verbindungen sind imstande, bei ihrer Zersetzung in der Wärme ein Gas im Tabak abzugeben.
Einige davon zersetzen sich bei verhältnismässig tiefer Temperatur im damit imprägnierten Tabak und geben ein oder mehrere Gase, wie Kohlendioxid, Stickstoff, Sauerstoff, Ammoniak, Kohlenmonoxid oder C2- bis Cs-Olefine, ab. Zu den gasabgebenden Verbindungen gehören auch die anorganischen Karbonate, wie Ammoniumkarbonat oder -bikarbonat, die organischen Karbonate, wie Äthylenkarbonat (1,3 Dioxolan-2-on), Methylkarbonat, Äthylkarbonat und Di-tbutylkarbonat, die Carbamate, wie Ammoniumcarbamat, die organischen Dicarbonsäuren und ihre Derivate und verwandten Verbindungen, wie wasserfreie Oxalsäure, Oxaminsäure, Methoxylsäureanhydrid, Dimethyloxalat, Di-t-butyloxalat, Harnstoffoxalat, Malonsäuren, Citronensäure und die ss-Keto- säuren, Salze, Amide, Ester und andere Derivate von Azodicarbonsäuren, wie Azobisformamid und Diäthylazodicarboxylat und Peroxide,
wie Wasserstoffperoxid. Es ist zu be denken, dass die Temperatur, bei der die thermisch zersetzbaren Chemikalien im Tabak Gas abgeben, zum Teil von den Tabakbestandteilen und verschiedenen anderen vorhandenen Substanzen abhängt. So können kleine Mengen von Säuren oder Salzen, die im Tabak von Natur aus vorkommen oder ihm zugesetzt werden, die Zersetzungstemperatur gewisser Verbindungen beeinflussen; dieser Umstand erlaubt daher die Verwendung einiger gasabspaltender Substanzen, deren thermische Zersetzungstemperatur für die reine Substanz so hoch läge, dass sie die Tabakqualität beeinträchtigen würde.
Von den Imprägnierungschemikalien, die bei Berührung mit einem gesonderten Auslösemittel Gas abgeben, sind die kohlendioxidabgebenden am besten geeignet zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Es sind dies Natrium-, Kalium-, Kalzium- und Magnesiumkarbonate sowie gewisse Salze und Ester von Azodicarbonsäure. Die Karbonate spalten Kohlendioxidgas ab bei Behandlung mit einer anorganischen, sauer reagierenden Substanz, wie Salz- oder Phosphorsäure und Natriumaluminiumsulfat, oder mit einer organischen Säure, wie Essig-, Zitronen-, Wein- oder Oxalsäure. Die Säuren werden vorzugsweise im Dampf- oder flüssigen Zustand nur gerade in der Menge eingesetzt, die es braucht, um die gewünschte Gasmenge aus der Imprägnierungsverbindung freizusetzen.
Unter gewissen Bedingungen lassen sich Borhydride, wie Natrium- oder Kaliumborhydrid, als Imprägnierungsmittel brauchen, da sie sich in Gegenwart von Wasser bei gewissen Bedingungen unter Wasserstoffabgabe zersetzen. Die Gasabspaltung auslösenden Mittel sollen auch die Brennbarkeit des Tabaks nicht beeinträchtigen.
Sie sollen die Gasabgabe unmittelbar aus der chemischen Verbindung bewirken, mit der der Tabak imprägniert ist, unter Temperaturbedingungen, die ebenfalls unschädlich sind.
Beim Blähen des Tabaks durch chemische Zersetzung der Imprägnierverbindung hat er vorzugsweise eine Feuchte von mindestens 10 Gew. %, damit sich die Tabakteilchen richtig ausdehnen können. Braucht man jedoch auch Wasser für die gasabspaltende Reaktion, so ist die Feuchte des Tabaks entsprechend zu erhöhen. Während der Gasabgabe oder gleich darnach lässt sich überschüssiges Wasser durch Verdampfen entfernen, um den Tabak im geblähten Zustand zu fixieren . Dies kann, wie oben erwähnt, durch Erwärmen des Tabaks mit Dampf oder in einem Strom von heissem trockenem Inertgas, durch Strahlung oder durch Schnelltrocknen unter Vakuum geschehen. Die Feuchte des geblähten Tabakprodukts lässt sich auf übliche Weise einstellen, d. h.
auf etwa 10-15 Gew. %, zur Weiterverarbeitung auf Zigaretten oder andere Tabakwaren.
Beispiel 1
100 Gewichtsteile röhrengetrocknete Tabakfasern werden in eine wässrige Lösung von 5 g Ammoniumkarbonat pro Liter getaucht. Nachdem sich der Tabak damit vollgesogen hat, wird er aus der Lösung genommen, abtropfen gelassen und auf eine Feuchte von etwa 15% teilgetrocknet. Der imprägnierte Tabak wird dann mit Dampf auf etwa 120 C erwärmt, wobei Kohlendioxid und Ammoniak darin frei werden und ihn blähen. Durch weiteres Behandeln des Tabaks mit dem Dampf während etwa 1/2 Stunde entfernt man Ammoniak, Kohlendioxid und einen Teil des Wassers und erhält so ein geblähtes Produkt mit einer Feuchte von etwa 8%.
Diese geblähten Tabakfasern werden wieder auf 12% Feuchte konditioniert und eignen sich zur Weiterverarbeitung auf Zigaretten und andere Tabakwaren.
Beispiel 2
10 Gewichtsteile Burleytabakfasern mit einer Feuchte von etwa 12 Gew. % werden gleichmässig mit 50 Gewichtstei ien einer 5 %igen alkoholischen Äthylenkarbonatlösung besprüht. Den besprühten Tabak lässt man eine Stunde lang in einem geschlossenen Behälter stehen, damit er sich gleichmässig imprägniert. Dann leitet man einen Heissluftstrom von etwa 1300 C durch den Tabak zum Verdampfen des Alkohols, Entfernen des Kohlendioxids und eines Teils des Wassers. Der erhaltene Tabak hat eine Endfeuchte von etwa 6% und eine geringere Schüttdichte. Er wird wieder auf etwa 13% Feuchte konditioniert und lässt sich zu Zigaretten oder anderen Tabakwaren weiterverarbeiten.
Beispiel 3
100 Gewichtsteile röhrengetrocknete Tabakfasern mit einer Feuchte von etwa 13% werden mit 10 Gewichtsteilen Diäthylazodicarboxylat besprüht. Man lässt das Imprägniermittel während etwa 15 Minuten gründlich eindringen, erwärmt dann den imprägnierten Tabak mit Dampf von 140 bis 170 C, wobei Kohlendioxid und Stickstoff freigesetzt und zusammen mit einem Teil der Feuchtigkeit entfernt werden.
Das erhaltene geblähte Tabakprodukt wird wieder auf etwa 12 % Feuchte konditioniert und eignet sich zur Weiterverarbeitung auf Zigaretten.
Beispiel 4
20 Gewichtsteile wasserfreies Di-t-butyloxalat, gelöst in 80 Gewichtsteilen absolutem Äthanol, werden auf 500 Gewichtsteile röhrengetrocknete Tabakfasern mit einer Feuchte von etwa 12 Gew. % gesprüht. Nach 20 Minuten wird der Tabak mit überhitztem Dampf bei 140 C etwa 2 Minuten lang behandelt, um das Kohlendioxid in den Fasern freizusetzen und das Gas, d. h. Kohlendioxid und Isobutylen, den Alkohol und einen Teil des Wassers auszutreiben. Das trockene Produkt wird wieder auf einer Feuchte von etwa 14% konditioniert.
Beispiel 5
100 Gewichtsteile röhrengetrocknete Tabakfasern werden mit 20 Gewichtsteilen einer wässrigen 5%gen Natriumkarbonatlösung besprüht. Nach etwa halbstündigem Stehenlassen wird der imprägnierte Tabak auf eine Feuchte von etwa 20 Gew. % getrocknet und bei etwa 50" C Essigsäuredämpfen ausgesetzt, wobei sich Kohlendioxid in den Tabakteilchen entwickelt. Der Tabak wird dann unverzüglich unter verminderten Druck von etwa 100 Torr bei Raumtemperatur verbracht und verbleibt so während 30 Minuten, wobei die restliche Essigsäure und ein Teil des Wassers als Dämpfe vom Tabak abgezogen werden. Der Tabak im geblähten Zustand wird dann auf eine Feuchte von 15% konditioniert und eignet sich zur Weiterverarbeitung auf Zigaretten und andere Tabakwaren.
Angewandt auf Tabakfasern, liefert das erfindungsgemässe Verfahren ein Produkt, das praktisch keine zusammengepressten Tabakklumpen enthält, wie sie beim vorherigen Zerfasern des zum Stopfen vorgesehenen Tabaks entstehen. Das Produkt lässt sich in herkömmlicher Weise auf Zigaretten weiterverarbeiten oder zum selben Zweck mit anderen Tabaken mischen.