CZ248598A3

CZ248598A3 - Způsob zpracování tabáku

Info

Publication number: CZ248598A3
Application number: CZ982485A
Authority: CZ
Inventors: Robert Nevett; Clifford Hendrik Henneveld; Keith Alan Matthews; Brian Chester Chard
Original assignee: Imperial Tobacco Limited
Priority date: 1996-02-08
Filing date: 1997-02-04
Publication date: 1999-11-17
Also published as: AU701359B2; KR19990082377A; DE69709060D1; GB9702366D0; CN1073385C; BG63860B1; EP0878999A1; HK1018386A1; GB2311455A; CN1210449A; GB2311455B; CZ287820B6; GB9602575D0; CA2243996C; JP3763850B2; PL328976A1; BR9707270A; HUP9900780A2; EP0878999B1; RO119220B1

Description

Způsob zpracování tabáku

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká způsobu zpracování tabáku. Zejména se přitom předkládaný vynález týká způsobu zvětšování objemu tabáku za účelem zvýšení jeho plnící kapacity.

Dosavadní stav techniky

Tabákové listy jsou po sklizni podrobeny sušícímu procesu.

procesu,

V důsledku ztráty vody, utrpěné v průběhu sušícího podléhají listy různému smrštění. V tabákovém průmyslu je běžnou praxí zpracovávat sušený tabák určený pro výrobu cigár nebo cigaret tak, aby se regenerovalo smrštění, prostřednictvím zvýšení jeho plnící kapacity. Obecně se předpokládá, že zpracováním tabáku tímto způsobem je roztahována buněčná struktura sušeného tabákového listu do stavu podobného stavu, který bylo možné pozorovat u listu před sušením.

Pro zvýšení plnící kapacity tabáku existuje množství způsobů. Tyto postupy jsou široce používány v průmyslu pro dosažení regenerace produktu po sušení. Předkládaný vynález je založen na zjištění, že je možné dosáhnout úrovní zvětšení objemové plnící kapacity, které jsou podobné a někdy lepší než úrovně dosahované běžně využívanými rozpínacími postupy, a tudíž také regenerace prostřednictvím použití isopentanu jako rozpínacího média v plynné fázi v pečlivě řízeném procesu.

« ·

• 4

Podstata vynálezu

Předkládaný vynález tedy navrhuje způsob zpracování tabáku, který zahrnuje řadu kroků:

(1) podrobení tabáku ve zpracovatelské komoře sníženému 5 tlaku, který není větší než 70 mbar (7 kPa);

(2) přivedení plynného isopentanu do zpracovatelské komory při teplotách v rozsahu 70°C až 100°C a udržování tabáku v kontaktu s plynným isopentanem při tlaku alespoň 4 bar (400 kPa), aby se dosáhlo napuštění struktury tabáku;

(3) odstranění přebytečného plynného isopentanu prostřednictvím snížení tlaku zpracovatelské komory, bez poškození struktury tabáku;

(4) přivedení napuštěného tabáku do kontaktu s párou, aby se zvětšil objem tabáku;

(5) snižování tlaku ve zpracovatelské komoře s rychlostí alespoň 100 mbar/minutu (10 kPa/minutu); a (6) vyvětrání zpracovatelské komory zpět na atmosférický tlak.

Tabák, který je zpracováván způsobem podle předkládaného vynálezu bude mít obvykle formu kousků sušeného tabákového listu, získaných krájením, drcením nebo řezáním celých sušených listů. Tabák může alternativně mít formu pásů řezaných z celého listu nebo může mít formu drceného listu. Tabák určený pro zpracování bude uspořádán v koších ve zpracovatelské komoře.

Sušený tabák je, podle předkládaného vynálezu, podroben sníženému tlaku ne většímu než 70 mbar (7 kPa) , to jest tlaku ve zpracovatelské komoře 70 mbar (7 kPa) nebo nižšímu. Prostřednictvím této úpravy je odstraněn vzduch ze zpracovatelské komory a vzduch držený v kapsách mezi kousky tabákových listů nebo uvnitř buněčné struktury, který by jinak nepříznivě ovlivňoval následné napouštění buněčné struktury plynným isopentanem. Použití snížených tlaků nad 70 mbar (7 kPa) dostatečným způsobem neodstraní uzavřený vzduch v tabáku, přičemž důsledkem je, že následné napouštění tabákové buněčné struktury plynným isopentanem je oslabeno. Výhodně je tlak v komoře snížen pod 25 mbar (2,5 kPa) , zvláště výhodně na tlak kolem 10 mbar (1 kPa), pro odstranění vzduchu z vnitřku tabákové struktury, aby se umožnila optimální náhrada vzduchu plynným isopentanem v následující fázi procesu. Do zpracovatelské komory je potom čerpán plynný isopentan. Ve způsobu podle předkládaného vynálezu je velmi důležité, aby žádnému kapalnému isopentanu nebylo umožněno vstupovat do zpracovatelské komory. Z tohoto důvodu je kapalný isopentan, skladovaný vně zpracovatelské komory, vstřikován do zpracovatelské komory přes tepelný výměník, který vytváří plynný isopentan při teplotě mezi 70° a 100°C předtím, než může vstoupit do kontaktu s tabákem. Protože isopentan je vysoce těkavé a hořlavé rozpouštědlo, musí být technická konstrukce procesu a regeneračního systému velmi pečlivě provedena. Teplota plynného isopentanu vstupujícího do komory bude v rozsahu od 70°C do 100°C, ačkoliv při kontaktu s tabákem ve zpracovatelské komoře může být tato teplota snížena na 60° až 80°C. Plynný isopentan mající teplotu větší než 100°C by neměl být přiváděn do zpracovatelské komory, protože pak nepříznivě ovlivňuje následné zpracování párou pro zvětšení objemu a neumožňuje, aby bylo dosaženo dostatečného zvětšení objemu tabáku. Dále • *

pak, pokud je tepelný výměník nastaven na vytváření plynného isopentanu s teplotou menší než 70°C, existuje zde riziko, že by mohl projít skrz také kapalný ísopentan, který by pak mohl vstoupit do zpracovatelské komory. Plynný isopentan při teplotě nižší než 70°C by, při vstupu do zpracovatelské komory, mohl být ochlazen obsahem komory do takové míry, že by kondenzoval. Výsledkem umožnění kapalnému isopentanu vstoupit do zpracovatelské komory je narušení celého procesu. Za prvé jakýkoliv kapalný isopentan přítomný ve zpracovatelské komoře bude ze systému odebírat energii přitom, jak se bude odpařovat. Za druhé budou také zvýšeny energetické požadavky na procedury pro opětovné získávání přebytečného isopentanu.

Množství isopentanu napouštějícího buňky v tabákových listech je řízeno prostřednictvím tlaku plynného isopentanu, vytvářeného ve zpracovatelské komoře. Plynný isopentan je vstřikován do komory dokud není dosažen vnitřní tlak alespoň 4000 mbar (400 kPa), výhodně až 5200 mbar (520 kPa). Když je dosažena tato hodnota tlaku, je zpracovatelská komora

0 utěsněna, po čemž bude vnitřní tlak muže pokračovat v nárůstu, jak pokračuje v nárůstu teplota plynného isopentanu. Tabák je udržován v kontaktu s plynným isopentanem při tlaku alespoň 4000 mbar (400 kPa) a teplotě obvykle v rozsahu od

60°C do 80 °C, aby bylo umožněno dosažení úplného proniknutí buněk tabákových listů isopentanem. Bylo zjištěno, že dobrých úrovní zvětšení tabáku může být dosaženo prostřednictvím udržení tabáku v kontaktu s vysokým tlakem po časovou periodu překračující přibližně 30 minut. Výhodně je při tomto použitém tlaku tabák udržován v kontaktu s plynným • · ► 0 • 000 • 0 «

isopentanem po časovou periodu od 40 do 50 minut. Tato časová perioda způsobí, že plyn se napustí do tabákové struktury.

Jakmile shora uvedená časová perioda již uplynula, je ze zpracovatelské komory odstraněn všechen přebytečný plynný isopentan prostřednictvím snížení tlaku ve zpracovatelské komoře tak rychle jak jen je možné, výhodně na hodnotu v rozsahu od 1000 do 1500 mbar (100 až 150 kPa) , přičemž je zajištěno, že není způsobeno jakékoliv podstatné narušení nebo rozbití buněčné struktury tabáku. Nějaké podstatnější narušení nebo rozbití buněčné struktury v této fázi procesu, by bylo katastrofické, protože následné roztažení tabáku by bylo nepříznivě ovlivněno nebo dokonce znemožněno. Bylo zjištěno, že toto snížení tlaku může být dosaženo v časové periodě 10 až 20 minut, obvykle za dobu okolo 15 minut.

Bezprostředně následně po snížení zpracovatelské komoře, jak bylo popsáno výše, tlaku ve je do této tabáku je komory přivedena pára. Teplota napuštěného přinucena k tomu, aby se rychle zvýšila prostřednictvím uvedení tabáku do kontaktu s párou. V důsledku tohoto zvýšení teploty podléhá kapalný isopentan vázaný uvnitř buněk tabákových listů zvětšování objemu, což způsobuje, že se buněčná struktura tabáku roztahuje. Jak je pára přiváděna do zpracovatelské komory, tlak v této komoře se zvyšuje na hodnotu obvykle ne větší než 3000 mbar (300 kPa) a výhodně na hodnotu v rozsahu od 2200 do 3000 mbar (220 až 300 kPa) . Rychlý teplotní nárůst v tabáku je vyžadován, aby se dosáhlo účinného zvětšování objemu.

Při přidávání páry je třeba věnovat pozornost tomu, aby se nevytvářela turbulence uvnitř zpracovatelské komory, která by mohla mít velmi nepříznivý účinek na zvětšování

Λ · * · • · objemu tabáku. Když tlak ve zpracovatelské komoře v průběhu přivádění páry již dosáhl úrovně uváděné výše, je přivádění páry přerušeno. Pára a plynný isopentan, který je uvolňován z buněčné struktury tabáku v průběhu jeho rozpínání, jsou odváděny ze zpracovatelské komory do kondenzačních prostředků uvnitř zařízení. Tyto prostředky sestávají z chladiče nebo kondenzátoru, skrz který je prováděna studená voda. Účinnost kondenzátoru, která ovlivňuje rychlost kondenzace páry a plynného isopentanu, ovlivňuje rychlost snižování tlaku v komoře. Účinnost kondenzační jednotky může být, například, měněna prostřednictvím změny teploty vody protékající skrz tuto jednotku nebo prostřednictvím změny rychlosti průtoku vody skrz tuto jednotku. Je tedy možné řídit rychlost změny tlaku ve zpracovatelské komoře prostřednictvím řízení rychlosti kondenzace páry a plynného isopentanu v kondenzační jednotce. Předkládaný vynález je založen na zjištění, že finální plnící kapacita upraveného tabáku, která závisí na dosaženém roztažení buněčné struktury, může být řízena prostřednictvím řízení rychlosti změny tlaku ve zpracovatelské komoře v průběhu této fáze procesu. Vztah mezi plnící kapacitou získaného upraveného tabáku a rychlostí změny tlaku ve zpracovatelské komoře v této fázi procesu se jeví jako lineární ve sledovaném rozsahu. Bylo zjištěno, že pro dosažení uspokojivé plnící kapacity by rychlost změny tlaku měla být alespoň 100 mbar/minutu (10 kPa/minuttu) .

Výhodně ale bude systém řízen tak, aby se dosáhlo rychlosti změny tlaku alespoň 300 mbar/minutu (30 kPa/minutu) a obzvláště výhodně větší než 400 mbar/minutu (40 kPa/minutu), aby se dosáhlo vysoké plnící kapacity. V průběhu této fáze procesu je tlak snížen na přibližně 100 až 300 mbar (10 až 30

4 • 4 kPa) , přičemž v tomto okamžiku je zpracovatelská komora izolována a vzduchu je umožněno, aby opětovně pomalu vstupoval pro uvedení tlaku zpět na atmosférický.

Takto upravený tabák potom po odebrání ze zpracovatelské komory může být pneumaticky dopravován a, pokud je to žádoucí, míchán obvyklým způsobem pro výrobu cigár nebo cigaret podle požadavků. Pneumatické dopravování odebírá teplo z tabáku, přičemž fixuje dosažené zvětšení objemu. Z tohoto důvodu přídavný krok ve způsobu podle předkládaného vynálezu, ve kterém je upravený tabák pneumaticky dopravován po opuštění zpracovatelské komory, představuje výhodné provedení vynálezu.

Přehled obrázků na výkresech ¹⁵ Obr.l a obr. 2 znázorňují průběhy hodnot tlaku uvnitř zpracovatelské komory v závislosti na čase během procesu podle předkládaného vynálezu; a

Obr. 3 znázorňuje graficky závislost plnící kapacity tabáku na rychlosti poklesu tlaku ve zpracovatelské komoře během procesu podle předkládaného vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Za účelem měření plnící kapacity sušeného, řezaného cigárového tabákového produktu, jak je popsáno v následujících příkladech, je použit přístroj pro měření plnící kapacity, který je v podstatě sestaven z válce o průměru 64 mm, do kterého klouže píst o průměru 63 mm. Píst má po straně odstupňované těsnění. Na píst je aplikován tlak a je zjišťován objem v milimetrech dané hmotnosti tabáku,

99 99 99

9 9 9 9 9 9 · 9 9 9 99

9 · 9999 ·

9 9 9 9 9

9 9 9 99 99 která má velikost' 14,18 g. Pokusy prokázaly, že tento přístroj bude přesně zjišťovat plnící kapacitu daného množství řezaného cigárového tabáku s velmi dobrou reprodukovatelností. Tlak vyvíjený na tabák prostřednictvím pístu byl ve všech příkladech 12,8 kPa a byl aplikován po dobu 10 minut, přičemž v tomto časovém okamžiku bylo provedeno odečtení hodnoty plnící kapacity. Obsah vlhkosti tabáku ovlivňoval plnící kapacity zjištěné tímto postupem, proto byly získávány komparativní plnící kapacity při podobných obsazích vlhkosti.

Příklad 1

150 kg sušeného, řezaného cigárového tabáku, ^5 obsahujícího 14 % vlhkosti a majícího plnící kapacitu o hodnotě 5 cc/g, bylo uspořádáno v koších a zpracováno způsobem podle předkládaného vynálezu ve zpracovatelské komoře. Tlak ve zpracovatelské komoře byl snížen na hodnotu přibližně 25 mbar (kolem 2,5 kPa) a potom byl do

2Q zpracovatelské komory čerpán plynný isopentan o teplotě v rozsahu 70°C až 100°C, který zvyšoval tlak v komoře, dokud nebylo dosaženo tlaku nad 4,3 bar (430 kPa).

Tabák byl potom udržován v kontaktu s plynným isopentanem po dobu dalších 30 minut. Všechen přebytečný plynný isopentan byl pak odstraněn ze zpracovatelské komory prostřednictvím snížení tlaku v komoře v průběhu časové periody trvající přibližně 15 minut na velikost 1,4 bar (140 kPa) . Potom byla do zpracovatelské komory přiváděna pára, dokud nebylo dosaženo tlaku přibližně 3 bar (300 kPa) . Doba potřebná pro dosažení tohoto tlaku byla přibližně 2 minuty.

9 9 9	9	0*	99		99
• 9 9	• 9 9	♦	9 9	9		9
• 909	9 9	•	9 ·	•	9 9	0
9 9 9	* ·	9	9	9		9
99 9 9 9	9 9 *	9 9	• 9		99

Poté byl tlak ve zpracovatelské komoře snižován s rychlostí 150 mbar/minutu (15 kPa/minutu), jak pára a plynný isopentan byly odebírány z komory a odváděny do kondenzačního prostředku. Tlak byl snížen na hodnotu kolem 200 mbar (20 kPa) , přičemž v tomto okamžiku bylo vzduchu umožněno, aby vstupoval do komory pro uvedení tlaku zpět na atmosférický tlak. Použité hodnoty tlaku uvnitř zpracovatelské jsou znázorněny na obr. 1.

Po vyjmutí upraveného tabáku ze zpracovatelské komory LO byla změřena jeho finální plnící kapacita, která byla

7,4 cc/g.

Přiklad 2

Byl opakován postup podle příkladu 1 na dalším vzorku stejného neupraveného tabáku až na to, že po přivedení páry do zpracovatelské komory byl tlak v této komoře snižován s rychlostí 450 mbar/minutu (45 kPa/minutu). Hodnoty tlaku použité uvnitř zpracovatelské ' komory v průběhu tohoto příkladu jsou znázorněny na obr. 2. Po vyjmutí upraveného tabáku ze zpracovatelské komory byla změřena jeho finální plnící kapacita, která byla 8,2 cc/g.

Příklad 3

5 Byl zkoumán vztah mezi finální plnící kapacitou tabáku upraveného podle vynálezu a rychlostí, se kterou je snižován tlak ve zpracovatelské komoře následně po úpravě párou napuštěného tabáku. Tento výzkum byl prováděn několikerým opakováním postupu podle Příkladu 1, přičemž pokaždé bylo použito jiné rychlosti snižování tlaku ve

♦ to·	•	to·	toto	to·
toto ·	• to to	•	• ·	to	•
• to··	« «	•	• to	to ·
				•	•
• · ·	• ·	•	•	«	to
«· to ··	toto·	·*	*·	··

zpracovatelské komoře následně po úpravě tabáku párou. Rychlost snižování tlaku byla měněna od jednoho pokusu k následujícímu prostřednictvím změny rychlosti, se kterou směs páry a plynného isopentanu, odváděná ze zpracovatelské komory, byla kondenzována v kondenzační jednotce použitého zařízení. Prostřednictvím zvýšení účinnosti kondenzační jednotky mohla být zvýšena rychlost změny tlaku ve zpracovatelské komoře.

Při provádění pokusů bylo použito jedné ze čtyř úrovní účinnosti kondenzační jednotky. Tyto čtyři úrovně byly následující:

Úroveň účinností (snižování) (max)

Postup plně chlazená voda je prováděna skrz kondenzátor od jednoho konce fáze odstraňování přebytečného isopentanu ke konci fáze snižování tlaku.

chlazená voda je prováděna skrz kondenzátor v průběhu fáze snižování tlaku.

chlazená voda je prováděna skrz kondenzátor, když rychlost změny tlaku ve zpracovatelské komoře klesá na 267 mbar/minutu.

chlazená voda je prováděna skrz kondenzátor, když rychlost změny tlaku ve zpracovatelské komoře klesá na 133 mbar/minutu.

« · flfl ·♦ flfl • flfl flfl flfl * * ••fl fl fl fl flfl·· • flfl flfl flfl fl··· * flfl ··· flflfl flfl eflflflfl ·· flfl

Rychlost změny tlaku ve fázi snižování tlaku byla určována z monitorovaného tlaku v časovém profilu a zaznamenávána v každém případě. Výsledky pokusů jsou uvedeny v následující tabulce.

Tabulka

Pokus č.	Úroveň účinnosti	Rychlost změny tlaku (mbar/minutu)	Průměrná (celková) plnící kapacita
1	1	313	7,77
2	1	633	8,41
3	2	520	7,73
4	2	450	7,38
5	3	317	7, 93
6	3	343	7, 93
7	1	375	8,05
8	1	303	7,52
9	1	303	7,75
10	2	400	8,54
11	2	400	7,94
12	3	280	7,43
13	3	287	7,73
14	4	202	7,73
15	4	216	7, 67
16	4	150	6, 92
17	4	134	7,32
18	4	165	6,75

9

* ·♦

19	4	211	7,89
20	4	156	7,32
21	4	205	7,27
22	4	213	7,49

Dosažené celkové průměrné plnící kapacity byly vyneseny ve vztahu k rychlosti změny tlaku, použité ve fázi snižování tlaku a mezi získanými body byla vynesena nejlépe odpovídající spojnice. To je znázorněno na obr. 3. Podle získaných výsledků a nej lepší spojnici vynesené na obr. 3 je plnící kapacita (FV) upraveného tabáku ve vztahu s rychlostí změny tlaku ve zpracovatelské komoře následně po úpravě tabáku párou (RCP), který lze nejlépe vyjádřit následujícím výrazem:

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

(1) podrobení tabáku ve zpracovatelské komoře sníženému tlaku, který není větší než 70 mbar (7 kPa);

1. Způsob zpracování tabáku, vyznačující se tím, že zahrnuje řadu kroků:
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že v kroku (1) se tabák podrobuje sníženému tlaku pod 25 mbar (2,5 kPa).

(2) přivedení plynného isopentanu do zpracovatelské komory při teplotách v rozsahu od 70°C do 100°C a udržování tabáku v kontaktu s plynným isopentanem při tlaku alespoň 4 bar (400 kPa), aby se dosáhlo napuštění struktury tabáku;
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačuj ící se t í m , že v kroku (2) se tabák udržuje v kontaktu s plynným isopentanem při tlaku v rozsahu od 4000 do 5200 mbar (400 až 520 kPa) po dobu alespoň 30 minut.

• 444 4 4 4 · · ·9

9 9 9 9 9 9 9 9 999 9 · • 4 4 444 44·

(3) odstranění přebytečného plynného isopentanu prostřednictvím snížení tlaku zpracovatelské komory, bez poškození buněčné struktury tabáku;
4. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že v kroku (4) se pára přivádí do zpracovatelské komory pro zvýšení tlaku na hodnotu od 2200 až 3000 mbar (220 až 300 kPa).

(4) přivedení napuštěného tabáku do kontaktu s párou, aby se zvětšil objem tabáku;

(5) snižování tlaku ve zpracovatelské komoře s rychlostí alespoň 100 mbar/minutu (10 kPa/minutu); a (6) vyvětrání zpracovatelské komory zpět na atmosférický tlak.
5. Způsob podle nároku 4,vyznačující se tím, že rychlost změny tlaku v kroku (5) je alespoň 300 mbar/minutu (30 kPa/minutu).