CZ396A3

CZ396A3 - Process of treating smoker°s material

Info

Publication number: CZ396A3
Application number: CZ963A
Authority: CZ
Inventors: William Cunningham
Original assignee: Imp Tobacco Co Ltd
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1994-06-23
Publication date: 1996-10-16
Also published as: ATE150625T1; PL312227A1; HUT73339A; GR3022950T3; CN1127464A; RU2114537C1; DE69402316D1; JPH08511947A; HU9503970D0; AU6978694A; BG100235A; RO114218B1; EP0706331A1; GB9313431D0; HU214448B; CA2166410A1; AU677343B2; PL174384B1; DK0706331T3; CN1041892C

Description

Vynález se týká způsobu zpracování kuřáckého materiálu, zejména tabáku a tabákových náhražek.

Dosavadní stav techniky

V tabákovém průmyslu je známo vyvolat expandování tabáku, aby se zvětšil jeho sypný objem. Zvýšení sypného objemu tabáku zvyšuje vyplňovací schopnost tabáku a kromě toho kuřácké výrobky, obsahující podíl expandovaného tabáku, vytvářejí méně dehtu a obsahují méně nikotinu, jelikož hmotnost tabáku je snížena.

Je mnoho známých postupů expandování tabáku. Jeden z postupů používá oxidu uhličitého pro expansi tabáku.U tohoto postupu se tabák namočí do kapalného oxidu uhličitého pod tlakem, tlak se uvolní pro ztuhnutí oxidu uhličitého a pak se provede zahřátí při vysoké teplotě, která vyvolá sublimaci oxidu uhličitého. Buňky tabáku se roztáhnou v důsledku rychlého zvýšení tlaku uvnitř těchto buněk.

Podle jiného postupu se použije pro impregnování tabáku organických rozpouštědel. Tabák se pak rychle vystaví teplotám alespoň 30 °C na teplotou varu rozpouštědla. Toto rychlé vypaření opět vyvolá roztažení stěn buněk tabáku.

Další známý způsob expandování záleží v impregnaci tabáku dusíkem při vysokém tlaku, který je obvykle nad 10

MPa (100 barů). Tlak v tabáku se pak sníží a tabák se vede parním tunelem, ve kterém teplota rychle vzroste nad 90 °C, čímž se vyvolá expanse tabáku.

V britském patentovém spisu č. 675 292 je popsán postup expandování tabáku, při kterém se tabák nejdříve zbaví vzduchu a vzduch se nahradí vodní parou. Zpracovaný tabák se parou nahřeje a tlak se pak sníží pro expandování tabáku. Zdá se, že předběžné zpracování pro odstranění vzduchu z tabáku je pro tento postup podstatné.

Podstata vynálezu

Vynález se týká způsobu expandování kuřáckého materiálu, který nevyžaduje předběžný krok pro odstranění vzduchu. Bylo zjištěno, že přítomnost vzduchu při postupu nevede k žádným škodlivým účinkům, a že není proto zapotřebí žádného předběžného zpracování pro odstranění vzduchu.

Předmětem vynálezu je způsob zpracování kuřáckého materiálu, spočívající v tom, že se kuřácký materiál, mající obsah vlhkosti v rozmezí 5 až 75 % hmotnostních zahřívá při teplotě 70 až 220 °C při tlaku přibližně atmosférickém nebo vyšším v přítomnosti vzduchu, a tlak na zahřátý kuřácký materiál se snižuje rychlostí, postačující pro expandováni kuřáckého materiálu.

Tlak na kuřácký materiál se s výhodou sníží na 0,1 až 50 kPa (1 až 50 mbarů). Bylo zjištěno, že to vede k dobrému expandování kuřáckého materiálu.

Výraz v přítomnosti vzduchu, jak je ho shora použito, znamená, že je přítomno alespoň 2 % vzduchu. Atmosféra, ve které je kuřácký materiál zahříván, může být 100 % vzduchu, nebo směsí od 2 do 100 % vzduchu s jinými plyny, jako parou, oxidem uhličitým a dusíkem.

S výhodou může být kuřácký materiál zahříván přímým působením páry, buď nasycené nebo přehřáté. Kuřácký materiál se zahřeje na teplotu v rozmezí od 70 do 220 °C pod tlakem od 0,1 až 2 MPa (1 až 20 barů), s výhodou v rozmezí od 102 až 160 °C pod tlakem od 0,11 do 0,5 MPa (1,1 do 5 barů). Jinak může být kuřácký materiál zahříván vystavení jiným poměrně horkým plynům nebo sálavému teplu, například mikrovlnnému záření.

Je výhodné, aby snížení tlaku na vakuový stav bylo rychlé a aby zásadně nastalo v době přibližně 0,04 sekundy. Postup se velmi dobře hodí k expansi tabáku a zvětšení objemu může být v rozmezí 20 až 100 %.

Dobrých výsledků bylo dosaženo, když kuřácký materiál měl počáteční obsah vlhkosti od 20 do 70 % (výhodněji 30 až 75 %) hmotnostních a navrátí se do blízkosti původního obsahu vlhkosti nebo pod něj v průběhu postupu, aby obsah vlhkosti byl až 15 % hmotnostních. Při provádění postupu tímto způsobem bylo neočekávané, že expandovaný kuřácký materiál podržel svůj expandovaný stav, aniž by bylo zapotřebí dalšího zpracování, například sušení vymrazováním.

Typicky se způsob podle vynálezu provádí následovně: Kuřácký materiál, mající obsah mezi 5 a 75 % hmotnostními vody, se umístí do zahřívací nádoby. Pokud jde o obsah vody na vyšším konci tohoto rozsahu, může být zapotřebí navlhčit kuřácký materiál metodami v oboru dobře známými. Může být žádoucí vnést určité přísady do vody použité k navlhčení kuřáckého materiálu, aby se zvýšil výkon směrem k vyšší expansi, resilienci nebo vlastním kuřáckým vlastnostem kuřáckého materiálu. Materiál se zahřívá až se dosáhne žádané teploty a tlaku. Kuřácký materiál se pak vystaví rychlému snižování tlaku až do vakuových podmínek, a to buď rychlým snížením tlaku v nádobě nebo přenesením kuřáckého materiálu přímo do druhé nádoby s vakuovými podmínkami. Rychlé snížení tlaku, kombinované s působením tepla v kuřáckém materiálu, vyvolá rychlé vypaření vody, obsažené uvnitř struktury buněk kuřáckého materiálu a vede k jeho expansi. Kuřácký materiál může být vystaven jednomu nebo několika takovým zahřívacím stupňům, za kterými následuje rychlé snížení tlaku na částečné vakuum.

Na kuřácký materiál může být při vakuovém stavu a/nebo po něm (s výhodou při vakuovém stavu) působeno nepřímým teplem, aby se urychlilo vypaření vody. Toho lze dosáhnout různými způsoby, jako například sálavým teplem (například mikrovlnným nebo infračerveným zářením). Tento znak vynálezu lze vhodně provádět zahříváním kuřáckého materiálu za použití mikrovlnného záření před snížením tlaku a pokračováním v zahřívání ve stejné nádobě po snížení tlaku. Výsledný suchý expandovaný výrobek má stabilnější strukturu.

Z hlediska výroby tabáku lze shora uvedeného postupu použít pro expandování tabáku po vsázkách nebo může být postup začleněn jako průběžný plynulý krok. Toto druhé řešení by ovšem snížilo manipulaci a požadavky na uskladnění.

Expandovaný tabák může proto být, když se zahřívá na vzduchu, vyroben bez použití látek, které jsou nákladné a vyžadují regenerační soustavy, které zvyšují náklady postupu. Expandovaný tabák je pružný a nemá sklon k degradaci. Kromě toho voda nemá sklon k vyluhování složek tabáku.

Předpokládá se, že zlepšení plnivosti (FPI) bude v rozmezí 20 až 100 %. Při FPI 30 % může být hmotnost tabáku v kuřáckém výrobku snížena o 17 %. Při FPI v hodnotě 60 % může být hmotnost tabáku snížena až o 26 %.

V důsledku pružnosti expandovaného tabáku, vyrobeného podle vynálezu, nejsou dány žádné praktické meze množství, jehož lze použít při výrobě kuřáckého výrobku, at je to cigareta nebo doutník.

Tabák expandovaný podle vynálezu je velmi příznivý při srovnání se známými expandovanými tabáky, pokud jde o jeho vlastnosti, a přitom je vyroben postupem, mající zřejmé shora popsané výhody.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 a 2 znázorňují schematické diagramy přístroje, jehož lze použít k provádění způsobu podle vynálezu.

Podle obr. 1 vstupuje kuřácký materiál (neznázorněný) prvním těsněním 12 do tlakové komory 10, kde je zpracováván tlakovou parou, dodávanou vstupem 14. Zpracovaný kuřácký materiál pak prochází druhým těsněním 16, opatřeným příslušnými vzduchovými kapsami, do vakuové komory 18, připojené na vakuum výstupem 20. Tepelný zdroj 22 dodává sálavé teplo, aby se teplota kuřáckého materiálu udržela na dané hodnotě, zatímco se působí vakuem. Výsledný výrobek, expandovaný tabák, se z vakuové komory 18 odvede třetím těsněním 24 za vhodnými vzduchovými kapsami.

Podle obr. 2 je kuřácký materiál 30 nesen skleněným zvonovým poklopem 32 na nosiči 34 vzorku. Kuřácký materiál 30 se zahřívá vystavením mikrovlnnému záření z mikrovlnného generátoru 36 za pomoci vlnovodu 38 a míchadla 40. Při spuštěném vakuovém čerpadle 42 se otevře ventil 46 za účelem snížení tlaku ve zvonovém poklopu 32 přes spojovací vedení 44 pro roztažení kuřáckého materiálu. V zahřívání lze pokračovat za účelem ještě dalšího snížení vlhkosti v expandovaném tabáku

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Tabák pro plnění doutníků byl zahříván v nasycené páře při tlaku 200 kPa (2 bary) po doby, udané v následující tabulce

1. Teplota tabáku mohla dosáhnout nebo téměř dosáhla 133 °C, což je teplota páry. Po odpojení dodávky páry byl tlak s tabáku snížen otevřením ventilu do připojeného zdroje vakua na tlaku 0,8 kPa (8 barů) a teplota byla ponechána klesnout pouze na danou vypínací teplotu. Výsledky jsou sestaveny v tabulce 1.

jí +1 znamená, že pára byla odpojena po počáteční době napaření a tabák byl ponechán v přítomnosti páry ještě další minutu před zavedením vakua.

/ znamená vícenádobné cykly s napařovacími dobami pro každý cyklus a teplotu dosaženou vakuem před opětným napařením nebo koncem pokusu.

cO jí ι—ί β

d

6-<

'03 >

Ο

JÍ ο

ο

1-1

Ρ- ti.

σ	vO	00	00	r*	tn	σ>
CM	O	m	m	r-4	uo	CM
CN	CN	CN	CN	CN	CN	CN

'rt £ > Μ Ο ο

O			cn	m		cn
o	£	S-'	•	•		•
o					03	m	\0
	>		m	m i	i cn	cn

to '03 > ο ο

C C Ό

Ο ι—i ο ϋ Ο£ >>

£ £

'03 £

£

Jí >

C <u

Ό <U >

N tn

Jí

O

CL· ε

tu o

c o

Jí o

£ <u c

tn 3 r4 Jí >1 O '>»

Ό >N

Jí

O ίΟ.

•H ε

£

O

Ό

Ή c

<U

ο.

Ό C <U >o Q.

Μ ε

ο

Ο c cn <0 C 4J <υ c

-Η C Ο α ο. c <υ Ό «—

Ε- C

I 'η 03 C C '03 >

Ο jO >ίΟ 03

Ο Ο.

ή 03

Ν £ 'Ή 00 Ο C CX £ c >αη ϋ Ό C Ξ '> C η· ϋ > SZ Ο.Ή £ ν tn ο ο £ Jí Ο £ '>> ι—¹> >

σ

Γ00

SO

ÍN CN %Ο 40 η

Γ» ο

σ

Γ>0) £

O

Ό tn ιη ιη ιη ιη m tn £

C

C >o ε <u

4-> '-4 oj >tn >o o

a

Ό

O >

O c

'03 >

O ií03

O,

C ε

'>>

c £

						o	0	><U	)í-	><u
						cn	o.	4-»	cO	o.
								>tn	O.	0
O	O	tn	o	o	o	č	CO	<u	to
tn	cn		tn	tn	cn	m	c	•o	c	T3
							(U			o
							♦i-}	>5	tn	>t-
							0	í-		O.
							o.	'03	>1
							Ό	O.	p-4	ε
							0		Jí	(U
*				*		*		•H	>1	3
							03	£	o	Jí
							r-i	tn		cO
+				+			>>	o	'<U	>
							£	c	c
rH		r-H			fH	«Ή		ε	£	3
							<0	o	O	O
							í-	£	tn	c
							'03	Ή	'03	<u
							O.	>c	c	>N
								o.	<u	to
							tu		o	tn
							>N	>		o
r-	r*	σ		CM	CM	(N			>	Ό
	«4	σ		CN	CN	CM	Λ	c
							'03	'<o	'03	3
tn	tn		m	un	m	tn	C	£	C	£
							tu	O	<U	O
							ε	<u	ε	ι—Ί
							<0	c	05	o.
							c	o	C	<u
							N	Cl.		£
							i—1
							+
Ό	\O	sO	CM	o	o	o
CN	CN	CM	cn	cn	cn	cn	*

Příklad 2

Pokusy byly prováděny za použití mikrovlnné pece na 6 kW,vybavené vakuovým čerpadlem, schopným dosáhnout tlaku přibližně 2,5 kPa (25 mbarů). Přístroj použitý pro pokusy je stejný jako přístroj znázorněný schematicky na obr. 2.

Z.ákladní sled kroků postupu byl následující:

umístí se malý vzorek tabáku pod skleněný zvonový poklop, spustí se vakuové čerpadlo se spojovacím ventilem v uzavřené poloze, zapne se mikrovlnný zdroj na plný výkon pro předehřátí tabáku, ještě při zapojené mikrovlnné energii se otevře vakuový ventil, mikrovlnný cyklus se nechá doběhnout.Zvonový poklop se zbaví tlaku a odstraní se vzorek.

Výsledky zkoušek prováděných na odřezcích cigaret a na doutníkových náplních jsou znázorněny v tabulce 2.

OJ (0

O cO 'CO >

O .2 H <—t CL. > <U [t,

O

H

CL.

[t, v_Z

	CO
Ή	+>	o. oo
0	0	3 \
•H	c	MO
c	3	ω ε
r4	O	'>> o
(X	3	> —

	cO	z—\
Ή	+J	• OO
o	<3	CL
•H	-ε	33
c	3	p ε
3	G	W O
Ol	3	>

+J · ω Cl o 3 -~'

o	p·	σ\	p·	vO	CN	CN	in	cO	oi	CO
	PM	p*	r*	N·	»-4	d	pí	01	m	Ol
í-4	CN	P*	03	N·		O	P*	CN	Ol	CN
		PM	CN	CN	n	CN	^•4	(N	*4	3

σ\	N·	tO	N·	09	N·	P·	03	n	cO	3
Ν’	Cíl	tn	N·	tn	Cíl	PM	<Tc	^4	CO	a
cO	P*	N·	tn	*Ή	P*		P*	n	σ\	i—♦
PM	CN			«4	^4					»“4

21	27	3 Cíl	09 Cíl	<o pí	.70	P*	o cO	P4 C3	CO sO	PM C3
P*	í-·	cO	CO	to	cO	<r	<3*			<3*

o o o o r- r» r- r« o o

C í— kO Ό Ό Ό (Μ 3 3 3 3 m m tn tn tn m rr n· 3·

	CTC	tn	kO	cO	a	P*
3 ω K-.
r-4 '>j		PM	pí	*3·	cn	<31	n·
hkost V tupni v (%)	ta 5,11		^4		»4		♦4
rH CO	0	^4	»™4	*4	r4	o	o
> >	c	•
	3	09	09	09	a	P*	P·
plota stup. °c)	cí ho	Ν’	N·	N·	N·	%o	cO
<L> '>>	•H	Ό	09	09		cO	cO
e-< > P> Ή CO c x o a 0 3 3---	ní pln	m	<3	n	N*	líl	Ν’
3 +J +J OO	>o	N·	vO	P*	PM	r-	Pí
o o m	<u
n ε '>»	p	01	<31	o	o	09	o
> 3 > P ω ή id 0 3 — (U c Q. M	- počá	PM	CN	cn	3	CN	n
L, + 3^-	>c	o	O	o	o	tn	n
ba Vzo kua hmo ) vst	vá nápl	Cíl	tn	Cíl	Cíl	p·	p·
o co ω	0	O	Cíl	tn	o	o	o
O > — 1 Ή ¢0 >3 3 3 3 —	) Doutník	*“4	*4	*4	^4	N·	cn
o <0 'co cn Q N > —	•H	o	Cíl	tn	o *4	O PM	tn ^4

t0	P*	lf!	c\	o
tn	a			M3
PM	π		PM

Od co cO +j

O c

O o

•H c

r—4

Cl

C >o <D +J 'CO >o o

CL >»

-P <u c

cd oo •rt

O <D

Cfl

O

^4		-		Ol
o	o	c	O	O
tn	n	n	tn	n·

01	P*	vO
<3			n·
	n·
>	ΡΊ	> n·	PM
(0		(3

CN	03
•	n·	•	KO
<n	«	o	•	CN	vO
<n	tO	3	<7\	•	•
>	cn	>	M3	Ό	tn
«3		<0		<n	Pí

o	a	o
in	O	cíl	O	Cíl
X	n	X	a	X
3		3	*4	3

tn ο o o ό .-4-4 3 3 3

100 40.2/ 40/46 29.0 12.6 4.29 4.00 11.09 22.45 (N tn o ca co

Claims

1. Způsob zpracování kuřáckého materiálu, vyznačující se tím, že se kuřácký materiál, mající obsah vlhkosti v rozmezí 5 až 75 % hmotnostních, zahřívá při teplotě 70 až 220 °C při tlaku přibližně atmosférickém nebo vyšším v přítomnosti vzduchu, a že se tlak na zahřátý kuřácký materiál snižuje rychlostí postačující pro expandování kuřáckého materiálu.

2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se tlak na zahřátý kuřácký materiál sníží na 0,1 až 50 kPa.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačuj í cí se tím, že se kuřácký materiál zahřívá na teplotu 102 až 160 °C.

4. Způsob podle kteréhokoliv z nároků...! až 3, v-y -----znacující se tím, že se zahřívání provádí na kuřáckém materiálu, vystaveném tlaku 0,1 až 2 MPa.

5. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, v y znacující se tím, že kuřácký materiál má před zahříváním obsah vlhkosti od 20 do 75 % hmotnostních.

6. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, v y značující se tím, že obsah vlhkosti u expandovaného kuřáckého materiálu je stejný nebo menší než obsah vlhkosti kuřáckého materiálu před zahříváním.

7. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že obsah vlhkosti expandovaného kuřáckého materiálu je 15 % hmotnostních.

8. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že kuřácký materiál se zahřívá užitím páry.

9. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že kuřácký materiál je vysta ven sálavému teplu nebo mikrovlnnému záření.

10. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že kuřácký materiál se zahřívá při a/nebo po snížení tlaku pro urychlení vypaření vody.

11. Způsob podle nároku 10, vyznačuj íc í se t í m , že kuřácký materiál se zahřívá při snižování tlaku nebo pohěm vystavením sálavému teplu.

12. Způsob podle nároku 11, vyznačuj íc í se t í m , že sálavé teplo se vytváří mikrovlnným zářením.

Zastupuje: