CN1015689B - 发泡烟草成型物的挤压制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过挤压含烟草颗粒和粘合剂的湿混合物成型含烟物的方法，混合物由于在挤压时其内产生蒸汽而被发泡，其特征是至少一部分主要粘合剂先与水混合进行预水合，然后将这种预水合的粘合剂与烟草颗粒混合。

Description

本发明涉及了通过挤压来制作烟草成形物如烟条的方法，在这种方法中，物料离开挤压器时，由于其内部产生蒸汽而会使物料起泡。

1984年7月18日公布的欧洲专利说明书EP-A-013595号和相应的美国专利4510950号介绍了一种这类的制造方法，这种方法对单束物料进行挤压，挤压物料直径大小恰好可用于卷烟条。这种方法包括将烟草颗粒与纤维素粘合剂和可任选的一种填充料配成干混合配料，向该干混配料内加水制成湿混物，然后挤压湿混物。湿混物含有占重量15-50%的水分，挤压后的制品还含有5-20%的水分。

1986年1月8日公布的欧洲专利说明书EP-A-0167370号介绍了一种应用类似的湿混合物的类似方法，这种方法所采用的湿混合物是由多孔喷咀挤压成形的多束含烟物。束条彼此粘接在一起，形成烟条，在整个烟条之间具有通道。

EP-A-0167370还介绍了一种经改进的成形湿混物的方法。按照这种方法，在与其它混合物成分混合成湿混物前，粘合剂先用水掺和进行预水解。然而这项申请的时间仅由1985年6月28日欧洲申请85304645，6的申请时间计，而不是由该申请的优先权日计起。

本申请主要涉及的预水合步骤它既适用于多束挤压过程，也适用于单束挤压过程。本发明所应用的特定实例将在本说明书中给出，但对于本发明适用的方法详细特征的披露方面，可就前面已经援引的两个欧洲 专利说明书作参照，这两个专利说明书在下文中都称为“欧洲专利说明书”。

本发明提供一种通过挤压含烟草颗粒和粘接剂的湿混物的成形烟草物方法。在这种方法中，成形物在挤压时，由于物料内产生蒸汽而发泡，其特征在于至少粘合剂的主要部分在粘合剂与烟草颗粒混合前通过与水混合而被预水合。

优先选用的湿混物中含有15～50%重量的水分，其余物料按干基重量计含5-98%、优先选用50%以上的烟草颗粒〔可达5目（4mm）的粗细度〕，0%～60%的填充物〔可达350微米的粗细度〕，以及2-40%的粘合剂。

可将可达占重量5%的烟草颗粒加到要被预水合的粘合剂内。此外，粘合剂的一部分可与烟草颗粒混合。这样剩下的粘合剂可用过量的水来水合。

在与预水合的粘合剂混合之前，可将0.1%至15%（重量）的多官能酸（如柠檬酸）加到烟草颗粒中。湿混合物的含水量以15%至35%为宜。挤出物水分含量低于25%（烘箱水分）。

按照本发明，一种优先选用的方法由以下步骤组成，

（1）干混合（a）约2-98%（重量）的烟草颗粒和粗细度可达大约5目，烘炉水分值约为3%至20%与（b）0%～60%（重量）的填料，粗细度可达大约350微米，

（2）用水或类似溶剂预水合大约2%到40%的重量的纤维素粘 合剂以活化粘合剂的粘合性能，

（3）由步骤（1）形成的干混合物与由步骤（2）预水合的纤维素粘合剂混合构成含水大约为15-50%的湿混合物，（4）把步骤（3）所得的湿混合物在湿混合物进行挤压的温度和压力条件下挤压成为不同形状的物品，混合物内的水分转化为蒸汽，由此使成形物发泡。另一种方式是，步骤（1）所得的部分干混合物可与步骤（2）的粘合剂一起预水合，或者将一部分粘合剂同步骤（1）的配料成分干混合。

这里所用的“挤压物”这个术语是指到达挤压器的混合筒之后的湿混合物料。

湿混合物最好是以圆柱状单束形式被挤出。挤压后，该单束为直径尺寸2至35毫米的柱形，最好应为4至25毫米。另一种可供选择的截面形状可由合适的模子成形，例如椭圆形或星形。成形的烟条被切割成为一定长度，并包卷成纸烟。另一种方法也可进行多束挤压，各束粘结在一起成为卷烟条。

存在于湿混合物内的预水合纤维素粘合剂的最佳含量可随使用的特定纤维素粘合剂而变化。比如只采用羟丙基纤维素作为唯一的纤维素粘合剂时，最佳的含量至少应为重量的8%，当不含羟丙基纤维素时，另一种纤维素粘合剂的最佳量至少应为重量的10%。当将羟丙基纤维素与其他纤维素粘合剂合用，全部用量在3～40%的范围时，羟丙基纤维素的最佳含量至少为1%（重量），而其他纤维素粘合剂至少为2%（重量）。

粘合剂可以从欧洲专利说明书0167370所述的材料中选择，它包括欧洲专利的说明书0113595内指的“化合物”。包括在湿混物中的任选物料是欧洲专利说明所述的填充物，酒精，硬化剂。硬化剂最好在干混合步骤中加入，但也可在预水合步骤或混合步骤和随后紧接着的下一步骤中加入。

通过用足够的水混合粘合剂来进行粘合剂预水合，使得在步骤（3）以后得到的湿混物内含有15～50%的水。预水合步骤直接对粘合剂料提供水分。这些水分可有效地加强粘合剂的粘合性质，以及用来形成发泡的挤压烟草制品。烟草颗粒比粘合剂更易吸水，它们在与粘合剂最初干混合然后加水时，与粘合剂相比倾向于吸收更多的水分。这样提供了一种含有明显量的未经活化、不能完全利用的粘合剂的挤出物，因此，或是加过量粘合剂或是加过量的水或两者都加于烟草和粘合剂的干混物内以使足够量的粘合剂被活化，使产品成型。

挤出物，必须要进行干燥，将水含量减少到所需的水平，该水平是烟草制品内含5-20%的（重量）水分。

预水合粘合剂减少了挤压湿混合物料所需要的水分。能生产出更干燥和更坚实的挤出物。烟草不吸收大量的水分，由于粘合剂预先处理时已使用大部分水，则必须借干燥将上述水分去除掉。这同样也免除了用于潮湿的非水合挤压物所需的特殊处理设备。

预水合使最后所生成的挤压物总的水分含量低，因此可减少烘干它们至所需水分含量时要求的能量。

预水合粘合剂与粘合剂不进行水合相比，还会提供一种强度较高的挤出物。因为很明显有更多的预水合粘合剂被活化。

因而粘接剂活性成比例增加，造成更好地粘合并从而使产品有较高的刚性。通过预水合粘合剂，与非水合混配方法所用粘合剂的量相比，完成粘合作用需要较少的粘合剂，减少粘合剂的数量不仅更为经济，而且最主要的是大大改进最终烟草制品的客观质量因素，例如，口味，感觉，香气，颜色，以及烟气质量。

预水合了的粘合剂是一种稠的类似面团的物料，由于在一些情况下，对于现有普通混合装置来讲，该粘度可能过高，这时在预水合阶段中加适量由步骤（1）的所得干混物到粘合剂中是有益的。尽管所填加的干混物大约达总烟草重量的一半（优先选用5%以下）而吸收一定量的水分，但它却既没有明显的影响粘合剂的预水合而且也没有增加物料的水分含量。相反它将作为润滑剂以保持象面团质物料的可加工性，可混合性及具有可挤压的粘度。

或者是将在非水合条件下的某些纤维素粘合剂物料加到准备按步骤（1）进行干混的混合物中，并水合其余的粘合剂。由于在预水合粘合剂物料中将有多余的水，这也将使预水合的粘合剂粘度较低。然后，当混合干混物与预水合粘合剂时，多余的水被未水合的粘合剂和干混物 中的烟草所吸收。在这种可供选择的方法中，多数粘合剂被水合，以致烟草中所吸收的任何水分与最后生成的挤压物含水量相比差距不明显，而且混合物料的粘度可使其很容易地进行挤压操作。

粘合剂水合，不论有还是没有步骤（1）的少量干混物，全是在普通混合装置中进行的。在湿混合物中含水量是很关键的，若低于15%，则挤压模的剪力增加使被挤压物变的多孔而且粗糙，这会造成令人不满意的发泡度。在含水量高于50%（重量）时，如不改变温度，当产品通过挤压模时，生成泡沫时所提供的能源就会不足。

可任意在步骤（1）、步骤（2）、步骤（3）或步骤（4）中把发泡剂填加到混合物中。发泡剂最好是选自空气，氮气，二氧化碳，碳酸铵，氨基甲酸铵，叠氮化物，酰肼，戊烷，己烷，庚烷，卤化了的氟代烃，吡咯酮，乙醇，过氧化物和偶氮二酰胺。其中的一些发泡剂，可能需要填加酸或碱来进行分解。发泡剂将补充在湿混物中水的发泡作用，从而也可使用水量减少。

最好挤压器包括一对螺旋形挤辊，该装置有正向位移，在沿其混合室的全长上可选择有多元复合物料喂入口，这样第（2）步的预水合可发生在混合室的一段中，接着在邻近一段中进行步骤（3）的混合，接下去是挤压和发泡。双螺杆挤压器与单螺杆挤压器相比可少用水，由于正向位移的作用，有能力去加工更为粘稠的物料。螺旋间缝揑制块或正反向浆板都可被调整以选择最合适的合成力去把物料推挤出挤压管。该合力一定要进行控制，以防止混合物被过度加工而焦糊，这时产物颜色变深，不能很好地发泡。但若混合物加工不够则形成的是混合不均匀、发泡不充分的产品。重要的是烟草颗粒和所选用的附加配料在进入喂料仓和挤压器喂料口前一定要均匀地进行混合。喂料仓是多种单螺杆挤压装置常见的起始点，它一般装在靠近挤压器处，这样可提供连续的原料来源。

喂料仓接收来自通常的混合器或搅拌器处的物料并一般将之排出到可变速度的计量喂料装置中。底部排料的简单的靠重力排出的仓用在步骤（3）中卸出混合喂料是足够的了。根据物料粘度可以配备辅助喂料装置。

通常一个可变速度计量喂料装置用于把湿混物由喂料仓取出向前输送到挤压器中去。这个可变速度的喂料装置是挤压装置生产能力的关键。它能调整挤压速度。振动喂料器和可变速度螺旋喂料器是两个通常使用的计量喂料装置。

一个中间处理装置可被用来预水合粘合剂，加水，加粘合剂或其它所需材料以生成面团状粘稠物料。这些物料然后加到第二个中间处理装置中去将预水合粘合剂与步骤（1）步骤（3）所得干混物混合。在这一装置中连续地混合预水合粘合剂与干混物，并由此装置将湿混物随后直接喂送到挤压器筒体内。

当使用具有多喂料口的双螺旋挤压器时，典型的一例是用一个中间处理装置将粘合剂物料混合在一起，并将它送到第一喂料口，第二中间处理装置将混合烟草与其它物料，喂入到第一喂料口下手处的第二喂料口。各喂料口各自的喂料速度都加以控制，由此获得所需的粘合剂、烟草和填充料等的比例，并根据所需水量，首先加水到预水合粘合剂中，其次是在进行挤压操作时，在挤压筒全长上保持水分在15%（烘箱）以上。

用于检测挤压筒内挤出物压力的感测器可沿挤压器筒体放置。相应的水输入设施也可同样沿筒体配置，当需要时可以加水以便控制水分，例如15%以上水分值或保持所需的最低水分以防止混合物烧焦或造成过高剪切力。

当使用单喂料口挤压器时，粘合剂可首先在一个中间处理装置中被预水合。然后烟草，填料和其他物料在一个单独的装置中干混后被送入到中间处理装置中混合，混合后的湿混物直接喂入到挤压筒中。

下面的实施例将进一步说明本发明的方法。

实施例1

本例涉及一种多条束挤压并将由方法B，也即是本发明的预水合方法所得结果与由方法A，也即是在加水之前将粘合剂与烟草颗粒混合的方法所得结果相比较。

它使用一种Baker-Perkins双辊螺旋挤压器，型号为MPF-50D，具有1263.6毫米长度的挤压室，在挤压室内两螺旋有相同的组件，具体如下：

长度（毫米）    螺旋结构

元件

6.325    间隔套

508    间隔套

152.4    喂料螺旋

63.5    五个45°的倾浆叶

50.8    短节距喂料螺旋

177.8    喂料螺旋

12.7    单浆叶

50.8    单推动螺杆

63.5    五个45°前倾浆叶

6.35    一个孔口塞

50.8    单推动螺杆

6.35    一个浆叶

101.6    单螺杆

多孔模    22孔;直径约0.889毫米

在模表面，模子直径为25.4毫米

一对螺旋的旋转位相差为90°，从而防止彼此干扰，螺旋间的 容隙为50/64毫米。Baker-Perkins挤压器沿其长度有多个喂料口，不需要附加的混合装置。粘合剂要加到由挤出端算起（模）长度与直径的比值为15∶1（“L/D”）的位置上。水合粘合剂所用水在距挤压模12∶1（（L/D）的地方。烟草粉加到距模10∶1（L/D）处。所用粘合剂混合物含下列成份。

1份    羟基丙基纤维素

（Kluce-H来自Hercules    Inc）

4份    羟基丙基瓜耳胶

（Galazy    781来自Henkel    Corp.）

5份    淀粉

表1中列出了各种挤压结果：

按照方法B的粘合剂预水合技术所得c、d和e的产品实例从表观上看比非预水合方法A所得a实例产品好而且强固，尽管前三实例产品含有较少量的粘合剂。另外使用方法B和预水合粘合剂，可以少用水而挤压出较干的挤出物。

根据方法A制出的实例“a”如采用此例子少量的水或少量的粘合剂，则不能生产出令人满意的制品。

实施例2

本例使用Baker-Perkins双螺旋挤压器进行单条束挤压。挤压器型号为MPF-50D，具有755.65毫米长的挤压室，室内有两个螺旋，具有相同的元件组成，具体如下：

长度（毫米）    螺旋结构

元件

6.35    间隔套

152.4    喂料螺旋

76.2    六个45°前倾浆叶

50.8 强力螺旋（T₁＝15.5℃）

177.8 喂料螺旋（T₂＝51.67℃）

12.7    单个浆叶

50.8 单头螺杆（T₃＝65.5℃）

63.5    五个前倾浆叶

12.7    一个孔塞

152.4 单头螺杆（T₄＝148.89℃）

单模    3.429毫米孔径/3.175毫米

缝边（T₅＝148.89℃）

＊    温度读数由热电偶检测出。

该组螺旋旋转相位差为90°以防止彼此干扰并给出螺旋间隙约50/64毫米。

粘合剂含有两份羟基丙基纤维素，（Klucel    HF）一份羧甲基纤维素（CMC    HF）和一份谷物粘合剂（预熟化玉米淀粉），粘接剂材料水分含量为6.3%（烘炉测定），并使用了商业上用的烟草混合粉。Baker-Perkins挤出器沿其长度有多个喂料口，如Wenger挤出器一样不需附加混合装置。粘合剂在距模子 679.45毫米处填加，用来预水合粘合剂的水在距模子615.95毫米处填加，烟草粉则在距模425.45处填加。填加粘合剂处L/D比例是15∶1，在烟草粉加入处为10∶1。

下面的实例是按列在表Ⅱ中的挤压条件进行的。

实施例Ⅲ

下列是在下述挤压条件下于Beker-Perkins挤压器内进行挤压的实施例。

长度（毫米）    螺旋结构

元件

6.325    间隔套

152.4    喂料螺旋

63.5    五个45°前倾浆叶

50.8 短节距喂料螺旋（T₁＝15.5℃）

177.8 喂料螺旋（T₂＝51.67℃）

12.7    单浆叶

50.8 单头螺杆（T₃＝65.5℃）

63.5    五个45°前倾浆叶

6.35    一个孔口柱塞

50.8    单头螺杆

6.35    单浆叶

101.6 单头螺杆（T₄＝148.89℃）

单模    3.505毫米孔/3.175毫米缝

边

这里采用与例Ⅱ同样的喂料口配置和L∶D比例。粘合剂混合物由三种配方中选取一种，这三种配方包括：

配方1 （B₁）两份 羟基丙基纤维素（klucel-HF）

一份    羧甲基纤维素（CMC    HF）

一份    谷物粘合剂

配方2 （B₂）

两份羟基丙基纤维素（klucel-M）

一份    羧甲基纤维素（CMC    HF）

一份    谷物粘合剂

配方3 （B₃）

一份    羟基丙基纤维素（kluce-H）

一份    羟基丙基纤维素（klucel-J）

各种挤出效果列在下面表Ⅲ中：

这些结果表明：当与对照实例进行比较时，实例Ⅱc，Ⅱd，Ⅲb的这些结果，在混合筒内的烘炉水分值较低，在挤压时有较高的单位长度重量。例Ⅱ的结果大体上显示出预水合的粘合剂混合物与相似烟条圆周，粘合剂含量相同的对照例相比，其有较高的抽吸阻力。一般来说，用预水合粘合剂所得制品与非预水合粘合剂相比要强固，水分低，需要用的粘合剂量小，并且干燥挤压物所用时间短，将具有8%粘合剂的实例Ⅲc与含有10%粘合剂的对照例相比，它显示出在预水合状态下使用较少粘合剂会造成大约相同的湿含量，可比较的抽吸阻力，较大的烟条直径，较高的重量、单位时间物料通过量和挤压速度。产品还会有较浅的颜色，这可能是由于预水合防止烟草吸收过多水分，不会造成挤压物的过度蒸煮。

Claims (11)

1、一种通过挤压含烟草颗粒和粘合剂的湿混合物成形含烟物的方法，混合物由于在挤压时其内产生蒸汽而被发泡，其特征在于至少大部分粘合剂与水混合进行预水合然后将这种预水合的粘合剂与烟草颗粒混合在一起。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于烟草颗粒与一定比例的粘合剂相混合，粘合剂的剩余部分被过量的水所预水合。

3、根据权利要求1、2所述的方法，其特征在于将总重量可达混合物干基重量的5%的烟草颗粒填加到经预水合的粘合剂中。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于湿混合物含15%至50%重量的水，剩余物按其干基重量计，含有5%到98%的颗粒尺寸为5目（4毫米）的烟草颗粒，包含有0%～60%尺寸不超过350微米的填充料，及2%到40%的粘合剂。

5、根据权利要求1、2或4所述的方法，其特征在于粘合剂是纤维素粘合剂。

6、根据权利要求1、2或4所述的方法，其特征在于烟草颗粒及要使用的任何填充剂在与预水合的粘合剂混合前首先与酒精和/或硬化剂混合。

7、根据权利要求1、2或4所述的方法，其特征在于湿混合物以单束形式被挤压，该处所得发泡条束为尺寸2到35毫米直径的圆柱体。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于所说的直径是4-25毫米。

9、根据权利要求1、2或4所述的方法，其特征在于从0.1到15%重量的多官能酸如柠檬酸在与预水合的粘合剂混合前可加到烟草颗粒中。

10、根据权利要求1、2或4所述的方法，其特征在于湿混合物含15%至35%的水。

11、根据权利要求1、2或4的述的方法，其特征在于挤出物水分含量低于25%（烘箱水分）。