CZ294408B6 - Způsob zlepšení plnivosti tabáku - Google Patents

Abstract

Při způsobu zlepšení plnivosti tabáku, například řezaných tabákových listů nebo žeber, se upraví tabákový materiál s počáteční vlhkostí až asi 30 % hmotn. procesním plynem složeným z dusíku a/nebo argonu při tlacích 5 až 100 MPa (50 až 1000 barů) při kontinuálním nebo odstupňovaném stlačování, po němž následuje kontinuální nebo odstupňovaná dekomprese, přičemž stupně komprese i dekomprese probíhají buď v jediném autoklávu, nebo v několika kaskádově uspořádaných autoklávech, a potom dodatečná tepelná úprava odebraného tabákového materiálu. Dodatečná tepelná úprava se provádí proudicím teplosměnným médiem v podobě směsi permanentních plynů a přehřáté vodní páry, přičemž se podíl permanentního plynu udržuje konstantně na hodnotě v rozmezí od 10 do 60 % obj.ŕ

Description

(57) Anotace:

Při způsobu zlepšení plnivosti tabáku, například řezaných tabákových listů nebo žeber, se upraví tabákový materiál s počáteční vlhkostí až asi 30 % hmotn. procesním plynem složeným z dusíku a/nebo argonu při tlacích 5 až 100 MPa (50 až 1000 barů) při kontinuálním nebo odstupňovaném stlačování, po němž následuje kontinuální nebo odstupňovaná dekomprese, přičemž stupně komprese i dekomprese probíhají buď v jediném autoklávu, nebo v několika kaskádově uspořádaných autoklávech, a potom dodatečná tepelná úprava odebraného tabákového materiálu. Dodatečná tepelná úprava se provádí proudícím teplosměnným médiem v podobě směsi permanentních plynů a přehřáté vodní páry, přičemž se podíl permanentního plynu udržuje konstantně na hodnotě v rozmezí od 10 do 60 % obj.

CO o σ> CN

N O

Způsob zlepšení plnivosti tabáku

Oblast techniky

Tento vynález se týká způsobu zlepšení plnivosti tabáku.

Dosavadní stav techniky

Způsoby objemového nabývání dle metody ICOM například podle DE 31 19 330 Al, DE34 14 625 C2 a DE 39 35 774 C2 se pro zlepšení plnivosti tabáku ukázaly jako úspěšné.

V těchto způsobech se tabák, zpravidla ve formě nařezaných listů nebo žeber, a s počáteční vlhkostí přibližně 30 % hmotnostních podrobí kontinuálnímu nebo odstupňovanému stlačování procesním plynem složeným z dusíku a/nebo argonu při tlacích 50 až 1000 barů (5 až 100 MPa), po němž následuje kontinuální nebo odstupňovaná dekomprese. Stupně stlačení nebo dekomprese probíhají buď v jediném autoklávu, nebo v několika autoklávech kaskádově uspořádaných. Odebraný tabákový materiál se potom podrobí dodatečnému tepelnému zpracování, při němž tabák objemově nabývá a jeho plnivost tím vzroste.

Tyto způsoby INCOM se ukázaly jako výhodné ve srovnání se způsoby tlakového zpracování tabáku oxidem uhličitým, čpavkem nebo těkavými organickými sloučeninami, protože v případě těkavých organických sloučenin je nutno se smířit s nežádoucím vytoužením vonných látek nebo nikotinu z tabákového materiálu, v ostatních případech interferují zbytky plynů v tabákovém materiálu s jeho chutí a konečně v případě užití oxidu uhličitého jeho odstranění suchého ledu vzniklého po dekompresi náročné na spotřebu energie.

S odkazem na již zmíněné způsoby INCOM dokument DE 31 19 330 popisuje takovýto expanzní proces s převažujícími provozními teplotami v autoklávu 0 až 50 °C, předpokládající použití tabáku s obsahem vlhkosti do 15% hmotn. a dodatečné zpracování vodní párou pro zvýšení plnivosti nebo stupně objemového nabývání. Dále patenty DE 34 14 625 C2 a DE 39 35 774 C2 popisují kaskádový proces, ve kterém se nízké pracovní teploty během impregnace tabáku dociluje chlazením procesního plynu před jeho plněním do reaktoru, ochlazováním autoklávu nebo používáním předchlazeného nebo zkapalněného procesního plynu.

V těchto známých způsobech se dodatečné tepelné z pracování provádí pomocí vodní páry s hustotou 0,5 až 10 kg/m³, výhodně nasycené páry, nebo pomocí horkého vzduchu teploty do 440 °C.

Z patentu EP 484 899 Bl je sice znám způsob úpravy tabáku oxidem uhličitým při tlacích asi 30 bar (3 MPa), v němž se dodatečné tepelné zpracování provádí uváděním tabáku do vysokoteplotní páry nebo do plynu obsahujícího 50 až 95 % obj. vodní páry pro zahřátí tabáku v proudícím médiu na 200 až 350 °C, přičemž se pro snížení teploty proudícího média přivádí voda nebo pára s nižší teplotou po proudu pod místem vstupu tabáku. Potom se tabák usušený pomocí proudícího teplosměnného média na přibližně 2 až 3 % hmotn. vlhkosti upraví na normální vlhkost. Protože se po tlakové úpravě tabáku oxidem uhličitým po dekompresi vytvoří led, musí se tabák pro dodatečnou tepelnou úpravu rychle zahřát navzdory vysoké entalpii odpařováním suchého ledu, což vede ke značnému tepelnému a/nebo mechanickému namáhání tabáku.

V případě způsobu INCOM, na kterém se tento vynález zakládá, mají tabáky upravované dusíkem a/nebo argonem mnohem nižší energetické nároky při desorpci absorbovaných plynů a následném objemovém nabývání tabáku než tabáky upravované CO₂, takže v případě způsobu INCOM nedochází na rozdíl od způsobu používajícího CO₂ k negativním účinkům na chuť. Kromě toho se při dodatečné tepelné úpravě tabáku upraveného dusíkem a/nebo argonem přenáší kondenzací vodní páry teplo na studený tabák a v dalším průběhu dodatečné tepelné úpravy se sušením dosáhne v expandovaném tabáku požadovaného obsahu vlhkosti.

I v případě způsobu INCOM však existuje nebezpečí převlhčení nebo přehřátí tabáku s následkem ztráty plnivosti v důsledku kolapsu expandované buněčné struktury.

Podstata vynálezu

Cílem tohoto vynálezu je provést dodatečnou tepelnou úpravu tabáku upraveného dusíkem a/nebo argonem při použití způsobu INCOM tak, aby se docílilo jednotné kvality výrobku s optimální plnivosti.

Pro dosažení tohoto cíle se proto navrhuje způsob ve shodě s úvodní částí hlavního nároku, charakterizovaný tím, že se dodatečná tepelná úprava provádí pomocí proudícího teplosměnného média sestávajícího ze směsi permanentních plynů a přehřáté vodní páry, přičemž se podíl permanentního plynu udržuje konstantně na hodnotě v rozmezí 10 až 60 % obj.

Permanentním plynem se v této souvislosti rozumí jakýkoliv plyn, který lze při sušení použít společně s vodní párou, jako je vzduch, případně smíšený s dusíkem a/nebo argonem nebo jinými inertními plyny.

Překvapivě bylo zjištěno, že podíl permanentního plynu ve směsi s přehřátou vodní párou je rozhodující parametr pro dosažení optimálních hodnot plnivosti v daných procesních podmínkách a to zvláště v procesu proudového sušení.

Je výhodné, když se jako permanentní plyn použije vzduch, přičemž se podíl vzduchu nepřímo kontroluje měřením obsahu kyslíku. Podíl vzduchu v proudícím teplosměnném médiu je výhodně v rozmezí od 20 do 50 % obj. a zejména od 25 do 40 % obj.

Teplota teplosměnného média má výhodně být mezi 120 a 300 °C a vlhkost tabáku po tlakové úpravě a před dodatečnou tepelnou úpravou má být mezi 8 a 25 °C. Dále je žádoucí, aby po dodatečné tepelné úpravě byla vlhkost tabáku 8 až 15 % hmotn.

Ve zvláště výhodném provedení způsobu podle vynálezu je postup takový, že se při dodatečné tepelné úpravě horká pára přivádí v uzavřeném cyklu podle známého principu proudového sušení, při němž se permanentní plyn plní po proudu pod nástřikem horké páry v místě odebírání tabáku upraveného teplem a potom v uzavřeném cyklu cirkuluje s větším množstvím vodní páry, přičemž udržuje stálost podílu permanentního plynu po ochlazení expandovaného tabáku a jeho odebírání. Zejména se tím dociluje rychlého snížení teploty tabáku a tím i stabilizace jeho plnivosti.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 uvádí způsob tepelné úpravy tabáku impregnovaného kyslíkem a/nebo argonem

Obr. 2 uvádí tepelnou úpravu tabáku způsobem INCOM v proudovém sušiči spolu s relativním zlepšením plnivosti proti obsahu kyslíku v teplosměnném médiu.

-2CZ 294408 B6

Příklady provedení vynálezu

V dalším se vysvětluje výhodný způsob užívající obvyklé proudové sušárny s odkazem na schematické znázornění na obr. 1, v němž se jako permanentní plyn užilo vzduchu a jeho podíl se stanovil nepřímo měřením kyslíku.

Vlivem místního tlakového rozdílu mezi teplosměnným médiem přiváděným do oběhu a okolím se v oblasti vstupního otvoru 1 a výstupního otvoru 2 nasává venkovní vzduch a pára se vypouští přes parní záklopku 3. Přehřátá pára se přivádí parním ventilem 4. Pomocí sondy 5 se měří obsah kyslíku v teplosměnném médiu. Ovládáním parního ventilu 4 parní záklopky 3 se zajišťuje požadovaný obsah kyslíku a tím i konstantní poměr permanentního plynu kpřehřáté páře.

S odkazem na následující provedení se demonstruje vztah mezi plnivostí a podílem permanentního plynu v teplosměnném médiu. Podíl permanentního plynu potřebný v každém jednotlivém případě pro dosažení optimální plnivosti závisí na typu a vlhkosti použitého tabákového materiálu i na okrajových podmínkách výrobního zařízení.

Příklad

Tabáky upravené proudovým sušičem podle obr. 1 v souladu se způsobem INCOM se dodatečně tepelně upravovaly následujícím způsobem. Tok přiváděného tabáku byl v množstvím vyjádření 1250 kg/h, tok cirkulujícího teplosměnného média sestávajícího z přehřáté páry a vzduchu byl v objemovém vyjádření 7315 m³/h. Podíl páry a permanentního plynu odvoditelný měřením obsahu kyslíku se při konstantním výkonu sušičky měnil v závislosti na stupňování obsahu kyslíku z 1,3 na 7,5 a 15 % obj., jež odpovídalo podílům permanentního plynu 6,5, 37 nebo 75 % obj. a současné změně v opačném smyslu počáteční teploty měřené před vnesením tabáku ze 185 na 165 °C.

Plnivost odebraného kondicionovaného tabáku se stanovila Borgwaldtovým hustoměrem a specifický objem na konvertoval na ml/g při nominální vlhkosti 12% hmotn. a nominální teplotě 22 °C. Relativní zlepšení plnivosti se vypočetlo následujícím způsobem z údajů základního pokusu bez užití permanentního plynu a z pokusu s expandovanými vzorky s teplosměnným médiem z páry a permanentního plynu:

A% = (F_e -F_b)x 100%/F_b (F_b = plnivost, základní pokus, pára bez permanentního plynu,

F_e = plnivost, expandovaný tabák, pára s permanentním plynem).

Graf ukazuje vztah mezi plnivostí expandovaného tabáku a procesní proměnnou obsahu kyslíku v teplosměnném médiu, i možnost stanovit optimální procesní podmínky pomocí této procesní proměnné.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob zlepšení plnivosti tabáku, například řezaných tabákových listů nebo žeber, úpravou tabákového materiálu s počáteční vlhkostí až asi 30 % hmotn. procesním plynem složeným z dusíku a/nebo argonu při tlacích 50 až 1000 barů (5 až 100 MPa) při kontinuálním nebo odstupňovaném stlačováním, po němž následuje kontinuální nebo odstupňovaná dekomprese, přičemž stupně komprese i dekomprese probíhají buď v jediném autoklávu, nebo v několika kaskádově uspořádaných autoklávech, a potom dodatečná tepelná úprava odebraného tabákového materiálu, vyznačující se tím, že se dodatečná tepelná úprava provádí proudícím teplosměnným médiem v podobě směsi permanentních plynů a přehřáté vodní páry, přičemž se podíl permanentního plynu udržuje konstantně na hodnotě v rozmezí od 10 do 60 % obj.
2. 2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se jako permanentní plyn používá zejména vzduch a podíl vzduchu se kontroluje měřením obsahu kyslíku.
3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že podíl vzduchu v proudícím teplosměnném médiu je 20 až 50% obj.
4. 4. Způsob podle nároku 2, vy z n ač u j í c í se t í m , že podíl vzduchu v proudícím teplosměnném médiu je 25 až 40 % obj.
5. 5. Způsob podle nároku 1 až 4, v y z n a č u j í c í se t í m , že teplota teplosměnného média je 120 až 300 °C.
6. 6. Způsob podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že obsah vlhkosti v tlakově upraveném tabáku je 8 až 25 % hmotn. před dodatečnou tepelnou úpravou.
7. 7. Způsob podle nároků 1 až 6, v y z n a č u j í c í se t í m , že obsah vlhkosti v tabáku je po dodatečné tepelné úpravě 8 až 15 % hmotn.
8. 8. Způsob podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že se při dodatečné tepelné úpravě přivádí v uzavřeném cyklu horká pára podle principu proudového sušení, při němž se permanentní plyn plní po proudu pod vstupem horké páry v místě odebírání tabáku upraveného teplem a potom v uzavřeném cyklu cirkuluje s větším množstvím vodní páry, přičemž udržuje stálost podílu permanentního plynu po ochlazení expandovaného tabáku a jeho odebrání.