DE1532083A1

DE1532083A1 - Verfahren zur Herstellung einer Fuellung fuer ein Tabakerzeugnis sowie das so erzeugte Produkt

Info

Publication number: DE1532083A1
Application number: DE19661532083
Authority: DE
Inventors: Burde Roger Zygmunt De La
Original assignee: Philip Morris USA Inc
Current assignee: Philip Morris USA Inc
Priority date: 1965-12-17
Filing date: 1966-12-16
Publication date: 1971-08-26
Also published as: FR1506660A; SE322155B; NL6617504A; NL135860C; FI47714B; FI47714C; NO123830B; US3409027A; ES334578A1; CH451782A; GB1160770A; BE691215A; DK121747B

Description

Verfahren zur Herstellung einer Füllung für ein Tabakerzeugnis sowie das so erzeugte Produkt

Die Erfindung betrifft die Herstellung einer Füllung für ein Tabakerzeugnis sowie das so erzeugte Produkt. Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung einer verbesserten Füllung, die sich für das Einbringen in wieder aufbereitete Tabakbahnen eignet.

Es wurde gefunden, dass Tabakstengel bzw. -rippen und grosse Adern in eine Tabakbahn eingebracht werden können» die dann geschnitten und als ZigarettenfUllung verwendet wird. Es wurden Verbesserungen vorgeschlagen, welche das Expandieren oder "Blähen" der Stengel durch irgendwelche Massnahmen umfassen, um ihnen Merkmale ähnlich denen von Naturtabakblättern zu geben. Ein solches Blähen ist beispielsweise in den USA-Patentschriften 2 739 599 und 2 Jkk 106 beschrieben. Verbesserte Blähmethoden

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Hr. 1 au 8 «μ Änderung«·* ν. 4. fl. ί Mf#

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sind in den Anmeldungen der gleichen Anmelderin vom gleichen Tag mit dem Titel "Verfahren zur Behandlung von Tabakstengeln und -rippen mittels Strahlungsenergie¹*, entsprechend der US-Anmeldung 514 667 und "Kombiniertes Luftseparations- und Blähverfahren", entsprechend der US-Anmeldung 516 112, vorgeschlagen.

Geblähte Tabakstengel können jedoch einen schwerwiegenden Nachteil zeigen, der bisher nicht erkannt wurde. Es wurde gefunden, dass geblähte Stengel, selbst wenn sie nur kurze Zeit nach der Behandlung stehengelassen werden, beginnen, zu ihrer normalen Orösse zurückzukehren, d.h. dass sie von den Abmessungen des expandierten oder geblähten Zustandes schrumpfen und letztlich die Abmessungen der ungeblähten Stengel annehmen. Wenn daher keine weitere Behandlung bei diesen geblähten Stengeln vorgenommen wird, gehen viele der Vorteile, die durch das Blähen erhältlich sind, verloren. Ziel der Erfindung ist daher die Behandlung der Stengel bald nach dem Blähen, um ihre erwünschten Eigenschaften beizubehalten.

Mikroskopische Untersuchungen von ungeblähten und geblähten Tabakstengeln haben gezeigt, dass sich die mesophyllischen Zellen (Mittelblattzellen) blähen, wenn diese Stengel durch irgendeines der oben angegebenen Verfahren behandelt werden. Die mesophyllischen Zellen sind diejenigen, welche den Raum zwischen dem ver-

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holzten XyIem und der Stengelepidermis überbrücken. In entsprechender Weise sind es die Zellen des Mesophylls, welche zum Schrumpfen der geblähten Stengel beitragen, wenn man sie nach dem Blähen ohne weitere Behandlung stehenlässt.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung einer Füllung für ein Tabakerzeugnis, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man Tabakstengel bzw. «rippen bläht« den äusseren Teil der Stengel oder Rippen befeuchtet, und diese Stengel oder Rippen zwischen erhitzten Ausbreitvorrichtungen derart führt, dass im wesentlichen entgegengesetzte mechanische Kräfte über einen Spalt von etwa 0,5 mm bis etwa 1,2 mm zur Deformierung von Stengel oder Rippe und zur Trennung der Epidermis vom Xylem und Mesophyll angelegt werden, und das so hergestellte Erzeugnis.

Es wurde gefunden, dass die Schrumpfung des Stengels in den mesophyllischen Zellen angehalten werden kann,.indem das Mesophyll von der Epidermis und dem Xylem getrennt wird und der Stengel offen ausgebreitet wird. Nach dem Ausbreiten wird eine abgeflachte Struktur von etwa 0,5 bis 10 mm Dicke erhalten. Diese abgeflachte Struktur kann in eine Füllung für Tabakerzeugnisse, wie Zigaretten, überführt werden, und schneidet beim Vergleich mit natürlichem Tabakblatt günstig ab. Das Verfahren kann auf Fliessbandarbeitsweisen zugeschnitten werden.

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Se werden mehrere Vorteile erhaltene 'wenn geblähte Tabakstengel unmittelbar nach dem Blähen gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebreitet werden., Der geblähte Stengel schrumpft nicht zu seinem kleineren, ungeblähten Volumes, zurück« JSr hat daher ein Füllvermögens, das weit über demjenigen ungeblähter Stengel oder geblähter Stengel_f die schrumpfen gelassen wurden,, liegt ο Das heißt , es ist weniger Füllung, bezogen auf das Gewicht, je Zigarette erforderlich, wenn geblähte Stengel gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebreitet werden*

Die vorliegende Erfindung umfaßt die folgenden Stufen:

Tabakstengel(Rippen)der Sorte bright oder burley» jedoch vorzugsweise der Sorte bright (hell) werden auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 8°/o bis etwa '·6'/ό, vorzugsweise I2^c/o„ ins Gleichgewicht gebrachte Die Stengel werden dann aa<jh irgendeiner der oben aufgezählten Methoden expandiert oder geblähtο

Unmittelbar nach dem Blähen werden die Stengel mit Wasser oder Dampf konditioniert, um den äußeren Teil des Stengels zu befeuchten- Pie cpci^eIe Konditionierung erfolgt _v wenn die Stengel ecwa i. sekimdsn uis etwa 60 Sekunden,, vorzugsweise 20 Sekunden,, Dampf ausgesetzt werden, Alternativ

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können eie etwa 30 Sekunden lang in Wasser bei Zimmertemperatur eingeweicht werden.

Die äußerlich befeuchteten Stengelbzw. Rippenwerden dann durch Rollen oder Auebreiter geführt, deren Spalte auereichend Bind« um die Epidermis zu verformen und eie daher vom Meeophyllum und Xylea zu trennen· Sie minimale brauchbare Spaltbreite wird durch den Abstand bestimmt, bei welohea Luft aus den geblähten Rippen auegepreßt wird und eie zusaanenfallen» Ee wurde gefunden, daß der minimale Spaltabetand, welcher die Trennung ohne Zusammenfallen der expandierten stengelstruktur bewirkt, 0,5 mm (0,02 Zoll) beträgt, während der maximale Spaltabetand 1,3 aa (0,05 Zoll) beträgt. Größere Spaltbreiten trennen bei normal geblähten Rippen die Epidermis nicht vom Xylem und Mesophyll. Die optimale Spaltenbreite ist eine Punktion der Größe und Art der zu blähenden Rippe und schwankt »wischen den oben angegebenen Grenzen_β

Bine Alternativaethode sum Auebreiten der äußerlich befeuchteten, geblähten Rippen besteht darin, sie durch einen Sat* von gezahnten Rollen oder Auebrei tern zu führen, wobei die Rippen achsen parallel mit den Rollenacheen liegen, Der Spaltabstand zwischen den äußersten Flächen der Zähne beträgt 0,5 bie 1,3 am (0,02 bis 0,05

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Zoll). V/enn die Zahnflächen sich einander nähern, üben sie ein Druckdifferential auf die geblähten Rippen aus und lösen das Mesophyll und die Epidermis vom Lignin,, Das abgelöste Mesophyll gleitet leicht durch die Zahnflächen, ohne einer Kraft ausgesetzt zu sein₉ welcha di.e expandierten Zellen abflachen oder quetschen würde₀ während die trockenen, verholzten Anteile teilweise gepulvert werdeno

Die gezähnten oder glatten Ausbreiter müssen, ,erhitzt sein« entweder durch irgendwelche innere Heizmittel, welche zur Aufrechterhaltung einer Temperatur von wenigstens 100⁰C an der Oberfläche geeignet sind, oder indem man einsn Dampfstrahl auf die Flächen des Ausbreiters richtet, wenn sie sich drehen« Wenn befeuchtete Rippen durch kalte Walzen geführt werden, schrumpfen sie, während trockene Rippen für übermäßiges "Stäuben" oder für Verschlechterung anfällig sind ο

Ee wird angenommen, daß das Ausbreiten dazu dient, geblähte Rippen zu stabilisieren, indem das expandierte oder geblähte Mesophyll und die Epidermis vom Lignin getrennt werden, das sonst etwa wie eine Schraubenfeder wirkt und den Stengel auf seine früheren, ungeblähten Abmessungen zurückführt ο

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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.

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Proben, die jeweils 907 g bright stems (helle Rippen) enthalten, werden in einen Zylinder eingemessen, der für diesen Zweck graduiert ist, Dreifachproben werden durch Strahlungswärme, durch "Vakuum mit geringer Wärme " und dUrch Mikrowellenenergie gebläht«, Das Blähen durch Strahlungswärme wird bewirkt, indem die Rippen zwei 1000 W GoEo Quarzlampen Typ T 35 Sekunden lang in einem Abstand von 7,6 om ausgesetzt werden* Das Blähen im Vakuum unter geringer Wärme wird bewirkt, indem die Rippen 15 Minuten lang bei 15O*C in einer Preas Laboratoriumsvakuumkainmer bei 25 mm Hg behandelt werden« Das Mikrowellenblähen wird bewirkt, indem die Rippen in einem Raytheon Mark V Magnetronofen in einem Abstand von ¹7,8 cm (7 Zoll) 35 Sekunden lang behandelt werden* Die Volumenzunahme unmittelbar nach dem Blähen wird im graduierten Zylinder gemessen, und die Rippen werden bei 24°C und 70# relativer Feuchtigkeit und bei 24⁰C und 60^ relativer Feuchtigkeit gelagert« Die Volumenabnahme durch Schrumpfen der expandierten Struktur wird wieder in verschiedenen Zeitabständen im graduierten Zylinder gemessene

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Die Ergebnisse aind in Tabelle I und II wiedergegeben .

Tabelle I

Volumenänderung geblähter Ripppen (24⁰G und ?O?& relative

Feuchtigkeit) Volumen (ml)

Zeit (Tage»	bei "geringer Hitze" geblähte Rippen	durch Strahlung geblähte Rip pen	Kontrolle (nicht ge bläht)
sofort nach Blähen	1100	800	600
1	650	600	600
2	675	625	600
7	650	650	600 .

Tabelle II

Volumenänderung geblähter Rippen (24⁰C und 60$ relative

Feuchtigkeit) Volumen (ml)

Zeit (Tage) bei "geringer durch Strahlung Kontrolle

Hitze" geblähte geblähte Rip- (nicht ge-Rippen pen bläht)

sofort nach Blähen	1050	1000	500
1	1000	750	500
2	750	700	500
7	650	650

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Nach den anfänglichen Schrumpfen nehmen die geblähten Rippen höchstens 35# mehr Volumen ein und haben eine etwa 35?6 geringere Sichte als die ungeblähten Hippen bei allen untersuchten relativen Feuchtigkeiten. Die Volumenabnahme erfolgt während der ersten Zeit des Feuchtigkeitsausgleiehes, und die Untersuchung dieser Erscheinung führte zur Ausbildung einer praktischen Methode zur Verhinderung des Volumenverlustes, die in Beispiel 2, 3 und 4 erörtert wird«

Beispiel 2

4,54 kg von 0 bis 45 bright Tabak, Blatt mit Rippe;, werden durch ultrahochfrequente Mikrowellenenergie in einem Mark V Mikrowellenofen, wie in Beispiel 1 beschrieben, gebläht. Das getrocknete Material wird mit Dampf 15 Sekunden lang konditioniert, um die äußere Oberfläche der Hippe und der Blattfläche (lamina) zu befeuchten. Das "ganze Blatt" wird dann bei verschiedenen Abständen zwischen den Ausbreitvorrichtungen ausgebreitet. Die angewandten Spaltabstände liegen zwischen 0,5 mm und 1,3 mm (0,020 bis 0,050 Zoll). Der Streifen wird dann bei 35 Schnitten/Zoll (14 Schnitte/cm) zu Füllungen geschnitten«. Durch richtige Einstellung des Abstandes zwischen den Ausbreitern wird das die geblähte Rippe enthaltende Blatt ohne Schädigung des Blatteils verarbeitet.

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Das Verhalten von geschnittener Füllung nach Lagerung bei 24⁰C und 7O# relativer Peuchtigkeit und bei 24⁰C und 60$ relativer Peuchtigkeit wird dann in 500 ml JEroben nach der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise gerneaaenο Die Volumenmessungen werden zu verschiedenen Zeitabständen über eine Zeitspanne von 7 Tagen vorgenommen ₀ Ea erfolgt keine Abnahme des Volumens der Füllungο Tatsächlich erfolgt bei 24°C und 70# relativer Peuchtigkeit eine Volumenzunahme mit der Zeit auf Grund des Relaxierens bzw. Entspannens der geschnittenen, geblähten Füllungο Aus der Füllung hergestellte Zigaretten zeigen auch, daß die geblähte Struktur der Hippen bei der Lagerung stabil ist und daß keine ersichtliche Schrumpfung erfolgt·

Beispiel 3

31,8 kg bright stems (helle Rippen), die durch Strahlungswärme, "geringe Hitze im Vakuum" und ultrahochfrequente Mikrowellenenergie, wie in Beispiel 1 beschrieben, gebläht sind, werden in Dampf 20 Sekunden lang befeuchtet und noch heiß durch einen Satz von Ausbreitern, der auf einen Abstand von 0,48 mm bzw. 0,76 mm eingestellt ist, verarbeitete Die erhaltenen gepreßten, geblähten Hippen sind etwas dicker als der Abstand zwischen

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den Auebreiterno Die Befeuchtungsarbeitsweise ist kritisch, da hohe Feuchtigkeit und Temperaturen unterhalb 100⁰O das Schrumpfen der Rippen bewirken ο Die geblähten Hippen werden sofort befeuchtet und auegebreitet, bevor irgendein merkliches Schrumpfen erfolgt. Die Volumenänderungen sind in Tabelle III und IV gezeigte

Tabelle III

Effekt des Walzens auf die Volumenänderung von geblähten Kippen (24⁰C und 7Ο?ί relative Feuchtigkeit)

Volumen (ml)

Zeit (Stunden) Spaltbreite

0,76 na

eofort nach
Blähen

24
84

900 1000 1050

Spaltbreite 0,48 mm

750 800 775

Kontrolle (nicht gebläht)

650 675

Tabelle IY

Effekt des Walzens auf die Volumenänderung von geblähten Rippen (24⁰C und 6θ£ relative Feuchtigkeit)

Volumen (ml)

Zeit (Stunden) Spaltbreite Spaltbreite Kontrolle 0,76 aa 0.48 mm (nicht gebläht)

sofort nach
Blähen

24
84

900 925 975

750 775 800

625 675

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Es ist ersichtlich» daß die Rippen nicht mehr schrumpfen_e wenn sie einmal bei den angegebenen Spaltöreiten ausgebreitet sind ο Tatsächlich wurde beobachtet ₉ daß einige der gewalzten Rippen eine Volumenzunahme zeigen ₉ wenn sie bei den richtigen Bedingungen von Temperatur und Feuchtigkeit gelagert werden₀ Dies ist auf die Entspannung der gewalzten, geblähten Strukturen zurückzuführen» Wenn andererseits Rippen" in üblicher Weise gewalzt oder bei Abständen unterhalb 0,5 mm (0,02 Zoll) ausgebreitet werden, iat der Druck zu großo Die expandierte Zellenstruktur fällt zusammenο

Beispiel 4

45,4 kg Rippen, die durch Strahlungswärme, "geringe Hitze im Vakuum" und ultrahochfrequente Mikrowellenenergie, wie in Beispiel 1 beschrieben, gebläht sind, werden in einer Guardite-Kammer auf 6,7% Feuchtigkeit konditioniert₀ Die Rippen werden sofort ausgebreitet, um eine abgeflachte Rippe von etwa0,76 mm (0,030 Zoll) Dicke zu erhalten. Die ausgebreiteten Rippen verlieren nicht an Volumen^ wenn sie auf 24$ Feuchtigkeit konditioniert werden un.e können zu Füllungen geschnitten werden« die sich zux Zigarettenherstellung eignenc

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582-488E Beispiel 5

9,07 kg durch Strahlung geblähte Rippen werden auf großen ?abrikwalzen auegebreitot, die sum Quetschen von Rippen in der in der Industrie bekannten üblichen Weiee verwendet werden. Die Ausbreiteinrichtung ist eo eingestellt, daß sich ein Spaltabstand von 0,5 mm (0,020 Zoll) ergibt» Die Rippen werden in Polyäthylenbeuteln gedämpft und eofort auegebreitet» Die Walzen selbst werden mit Dampf behandelt, bevor die Rippen durchgeführt werden, und werden somit durch Anwendung von Wärme und richtige Einstellung der Spaltbreite in Ausbreitvorriohtungen gemäß der Erfindung umgewandelt. Die ausgebreiteten Rippen haben ein erwünschtes Aussehen, da sie nicht «u dem harten, glänzenden, nicht absorbierenden Schleie gequetscht werden, der eich üblicherweise beim typischen Queteohen von Tabakrippen ergibt· Die ausgebreiteten, geblähten Rippen behalten noch eine absorbierende, schwammige Struktur, welche die Vorteile beibehält, die sich beim Blähen ergeben· Diese ausgebreiteten, geblähten Rippen werden mit Tabakblatt gemischt und zu Füllungen geschnitten, die sioh bei der Bewertung als geeignet für die Zigarettenherstellung erweisenο

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Claims

Neue Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Füllung für ein Tabakerzeugnis, dadurch gekennzeichnet, dass man Tabakstengel bzw. -rippen bläht, den äusseren Teil der Stengel oder Rippen befeuchtet, und diese Stengel oder Rippen zwischen erhitzten Ausbreitvorrichtungen derart führt, dass im wesentlichen entgegengesetzte mechanische Kräfte Über einen Spalt von etwa 0,5 mm bis etwa 1,5 mm zur Deformierung von Stengel oder Rippe und zur Trennung der Epidermis vom Xylem und Mesophyll angelegt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Rippen befeuchtet, indem man sie etwa 5 bis 60 Sekunden lang Frischdampf aussetzt,

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Rippen befeuchtet, indem man sie bei Zimmertemperatur 5 bis 60 Sekunden lang in Wasser eintaucht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Ausbreitmittel bei einer Temperatur von wenigstens 100 ⁰C hält.

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Unterlagen