DE2163249A1

DE2163249A1 - Verfahren zum Blähen von Tabak

Info

Publication number: DE2163249A1
Application number: DE19712163249
Authority: DE
Inventors: John W. Richmond Va.; Young Robert H. Beaver Dam Ky.; Madures (V.StA.). P
Original assignee: Philip Morris Inc
Current assignee: Philip Morris USA Inc
Priority date: 1970-12-21
Filing date: 1971-12-20
Publication date: 1972-07-06
Also published as: NL7117279A; ES397417A1; FI50756C; JPS5025558B1; FI50756B; CA971067A; FR2119400A5; CH532908A; SE369832B; NO126508B; BE776827A

Description

Verfahren zum Blähen von Tabak

Man hat schon verschiedene Mittel ausprobiert, um das Volumen oder das FUllvermögen von Tabak zu erhöhen und damit die Kosten zu senken und möglicherweise die Qualität des Rauchs zu verbessern.

Zunächst wurde versucht, die natürliche Feuchtigkeit von Tabak zum Blähen zu verwenden, um das Volumen des Tabaks, wenn dieser erhitzt wird, zu vergrößern. Damit war zwar eine gewisse Ausdehnung möglich, Jedoch war die Volumenvergrößerung nicht so groß wie erwünscht, und es wurde daher versucht, weiteres Wasser zuzusetzen, indem man den Tabak in Wasser eintauchte, um eine wirksame Blähung zu erzielen. Auch eine Erhöhung des Wassergehaltes führte jedoch nicht zu einer Blähung in dem gewünschten Ausmaß, und man versuchte andere Materialien, die in genügender Men^e in Tabak einzudringen vermögen, um diesem eine geringe Dichte und ein hohes FUllvermögen zu verleihen.

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Aus der US-PS 2 J544 106 ist es bekannt, zu diesem Zweck Dampf, Luft oder Kohlendioxyd zu verwenden. Aus anderen Veröffentlichungen ist die Verwendung von verflüssigtem Stickstoff und azeotropen Lösungsmitteln als möglichen Blähmitteln bekannt, und außerdem sind als spezielle Blähmittel flüchtige Flüssigkeiten, wie Alkohole, Ketone oder Äther, aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, und halogenierte Kohlenwasserstoffe, insbesondere die Chlor- oder Pluorkohlenwasserstoffe, als mögliche Blähmittel erwähnt.

Die oben erwähnten Blähmittel haben sich jedoch aus einer Anzahl von Gründen als technisch nicht anwendbar erwiesen. In manchen Fällen wird mit ihnen keine ausreichende Blähung erzielt, um die Kosten der Behandlung aufzuwiegen. Andere Mittel, wie die aromatischen Kohlenwasserstoffe, sind sehr entzündlich oder gefährlich in der Anwendung. Außerdem hinterlassen einige Mittel auch nach dem Erhitzen oder Blähen so viel Rückstände, daß Toxizitätsprobleme auftreten. Die Fluorkohlenstoffe andererseits sind verhältnismäßig kostspielig,, so daß, wie in dem "Tobacco Reporter", Band 96, 55, (Dez. 1969) angegeben ist, eine besondere Anlage zur Rückgewinnung und Wiederverwendung, die selbst aufwendig ist, vorgesehen werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist das Blähen von Tabak, um sein Füllvermögen beträchtlich zu erhöhen, unter Verwendung eines normalerweise gasförmigen Blähmittels, das verhältnismäßig billig ist und wenig oder gar keine Rückstände hinterläßt.

Es wurde gefunden, daß Stickstoffmonoxyd und Schwefeldioxyd besonders zufriedenstellende Blähmittel für Tabak sind» Stickstoffmonoxyd ist als Zusatz zu Nahrungsmitteln zugelassen. Es wird insbesondere in Molkereiproduktäi und außerdem für medizinische Zwecke als Anästheticum verwendeb. Es ist nur wenig entzündlich, jedoch nicht nahezu so entzündlich wie einige der aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffe, die

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schon als Blähmittel für Tabak vorgeschlagen worden sind. Außerdem ist es beträchtlich weniger kostspielig als die Fluorkohlenstoffe und seine Rückgewinnung ist einfach.

Schwefeldioxyd hat viele der Vorteile von Stickstoffmonoxyd und außerdem den Vorteil, überhaupt nicht entzündlich zu sein. Daher werden beide Gase in der Nahrungsmittelindustrie verwendet, wobei Schwefeldioxyd als Konservierungsmittel für Nahrungsmittel Verwendung findet, weil es auch dann noch, wenn es in Spurenmengen anwesend ist, ungefährlich ist. Ebenso wie Stickstoffmonoxyd 1st es billiger als organische Fluorverbindungen und seine Rückgewinnung für eine Wiederverwendung ist weder problematisch noch kostspielig.

Sowohl Stickstoff monoxyd als auch Schwefeldioxyd dringer} rasch in Tabak ein, und zwar sehr viel rascher als andere zuvor vorgeschlagene Blähmittel. Verschiedene Teile des Tabaks, einschließlich Blatt, Stamm, Rippen oder Fasern können im Ganzen oder in zerschnittener Form gebläht werden. Die Imprägnierung kann erfolgen, indem man den Tabak mit dem verflüssigten Gas besprüht oder in das flüssige Stickstoffmonoxyd oder Schwefeldioxyd eintaucht oder ihn in einem geschlossenen Behälter in Kontakt mit den gasförmigen Mitteln hält.

Anschließend an die Imprägnierung wird der Tabak Blähbedingungen ausgesetzt, indem man ihn Wärme oder einem Wärmeäquivalent oder vermindertem Druck oder einer Kombination dieser Mittel unterwirft. Die Blähung des Tabaks anschließend an die Imprägnierung kann nach bekannten Methoden erfolgen. Eine dieser Methoden besteht darin, daß man den Tabak auf einer heißen, beweglichen oder stationären Oberfläche erhitzt. Eine andere Methode, die in den US-PS 5 409 022 und 3 409 023 bzw. j> 425 425 beschrieben ist, besteht in-der Anwendung von Mikrowellen oder Strahlungsenergie .

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Eine bevorzugte Methode zum Blähen des Tabaks nach der Imprägnierung besteht darin, daß man ihn mit einem heißen Gas, wie Luft oder Dampf oder einem Gemisch davon, vermischt, wofür bekannte Mittel, wie eine Dayton-Heizpistole (Dayton heat gun) oder ein Dispersionstrockner, beispielsweise ein Proctor & Schwartz PB-Dispersionstrockner, unter Verwendung von Dampf oder einem Gemisch von Dampf und Luft verwendet werden kann. Allgemein wird die gewünschte Blähung durch eine rasche Temperatursteigerung oder Drucksenkung in der Umgebung des Tabaks oder eine Kombination beider Maßnahmen erzielt.

Gemäß einer Durchführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung WP kann der zu blähende Tabak, vorzugsweise in zerschnittener Form, wie er zum Füllen verwendet wird, in einer verschlossenen Kammer für eine Zeit von 1 bis 24 Stunden, vorzugsweise 1 bis nicht mehr als J5 Stunden, dem gasförmigen Stickstoffmonoxyd oder Schwefeldioxyd ausgesetzt werden.

Gemäß einer anderen Durehführungsform wird der zu imprägnierende Tabak mit dem verflüssigten Imprägnierungsmittel besprüht, und der besprühte Tabak wird für. eine Zeit von J>Q Minuten bis 24 Stunden, vorzugsweise ^O Minuten bis nicht mehr als 4 Stunden im Falle von Schwefeldioxyd und nicht mehr als 2 Stunden im Falle von Stickstoffmonoxyd in einer Gleichgewichtszone ge- mk halten.

Gemäß einer bevorzugten Durehführungsform der Imprägnierung mit Stickstoffmonoxyd oder Schwefeldioxyd wird der Tabak für 5 Minuten bis 4 Stunden in das verflüssigte Gas getaucht. Aber schon in einer Zeit von etwa 5 bis 45 Minuten wird im allgemeinen eine für eine zufriedenstellende Blähung ausreichende Abs orption erzielt. Die Imprägnierung mit dem verflüssigten Gas erfolgt vorzugsweise in einem isolierten und gekühlten Druckgefäß mit einer Misch- oder 3ewegungsvorrichtung, um den Tabak gründlich mit dem verflüssigten Imprägnierungsmittel zu vermischen.

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Bei diesen verschiedenen Imprägnierungsverfahren ist es erwünscht, eine Konzentration des Blähmittels in dem Tabak von 1 bis 40#, bezogen auf das Trockengewicht des Tabaks zu erzielen. Jedoch kann in einer Zeit von etwa 45 Minuten oder darunter eine Konzentration von 6 bis 10 Gew.-^ bei Verwendung von Stickstoffmonoxyd oder 7 bis 12 Gew.-% bei Verwendung von Schwefeldioxyd als Blähmittel erreicht werden, und diese Konzentration ist ausreichend für die angestrebte Blähung.

Es hat sich gezeigt, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks vor der Imprägnierung mit einem der beiden erwähnten Blähmittel nicht von wesentlicher Bedeutung ist. Tabak mit einem normalen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 12 bis 14$ ist mit gutem Ergebnis verwendet worden, und die Ergebnisse sind nicht wesentlich anr . ders, wenn der Feuchtigkeitsgehalt höher oder niedriger ist.

Anschließend an die Imprägnierung erfolgt die Blähung nach irgendeiner der oben beschriebenen Methoden, wobei die Verwendung eines Dispersionstrockners, wie oben erwähnt, mit einem Gemisch von Luft und wenigstens 50$ Dampf bei einer Temperatur von 2^2 bis ~$K5% (450 bis 650⁰F) und eine Kontaktzeit von 0,5 bis 3 Sekunden bevorzugt ist. Wenn eine Hitzepistole, wie eine Dayton-Pistole, verwendet wird, so liegt die Austrittstemperatur der Luft zwischen I90 und 343⁰C (375 bis 650⁰F) und die Kontaktzeit zwischen 3 Sekunden und 2 Minuten, wobei natürlich bei Verwendung der höheren Temperaturen die kürzeren Kontaktzeiten anzuwenden sind.

Durch Durchführung der Verfahrensstufen, wie oben beschrieben, kann die Dichte des Tabaks um wenigstens 50$ gegenüber seiner Anfangsdichte gesenkt werden, und eine Dichte von 0,38 bis 1*05 g/ccm kann ohne Schwierigkeit erreicht werden, und das Verhältnis des FUllvermögens des gemäß der Erfindung geblähten Tabaks zu demjenigen eines unbehandelten Tabaks kann 2:1 betragen.

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Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.

Beispiel 1

Fertig aufbereiteter (cured) und geschnittener Zigarettentabak mit etwa 12$ Feuchtigkeit wurde mit einer ausreichenden Menge an flüssigem NgO, um ihn gründlich zu imprägnieren, vermischt. Zu diesem Zweck wurden in ein Dewar-Gefäß etwa 20 g Tabak zu 200 ml flüssigem N₂O zugegeben. Der mit N₃O behandelte Tabak wurde etwa 2 Stunden in einem verschlossenen Behälter gehalten und aann durch den bei J516°C (600°F) gehaltenen "P.B. "-Dispersionstrockner geführt, wobei ein Verhältnis Dampf:Luft von 53:47 und eine lineare Strömungsgeschwindigkeit von etwa 76 m/min (250 ft/min) eingehalten wurden. Zu diesem Zeitpunkt war der Tabak gebläht und das NgO war abgedampft.

Tabakprobe Dichte

A. Vergleichsprobe

(nicht gebläht) 1,105 g/oem

B. mit NpO behandelte

Probe 0,374 g/cem

Das Verhältnis des Füllvermögens des behandelten Tabaks niedriger Dichte zu dem der Vergleichsprobe betrug etwa 2:1, nachdem der Gehalt an flüchtigen Materialien in dem geschlossenen Behälter auf einen Gleichgewichtswert von 12,5$ eingestellt war,

Beispiel 2 .

22,71g geschnittener Fülltabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12,5$ warden in den Einlaß eines Drehimprägnators (Stokes Model 159-2) eingefüllt. Ein Ventil am Auslaß des NgO-Zylinders wird so eingestellt, daß nur flüssiges NgO in den Imprägnator gelangt und auf den Tabak aufgesprüht wird. Ein Strömungsmesser in der Leitung zwischen dem Gaszylinder und dem Imprägnator

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reguliert die Strömungsgeschwindigkeit ein, während das Gewicht an NgO durch Auswiegen des Zylinders bei Beginn des Ausströmens von N₂O und nach der Beendigung bestimmt wird. Für die Imprägnierung sind etwa 2,3 kg N₂O erforderlich. Der geschnittene Tabak wird etwa 50 Minuten in dem Stokes-Imprägnator mit 6 Upm umgewälzt. Dann wird das Druckventil der Vorrichtung geöffnet, um Gleichgewichtsbedingungen in dem Imprägnator einzustellen, und der Tabak wird in eine 208-1-Trommel gefüllt und darin gebläht.

Beispiel 3

22,7 kg (50 pounds) geschnittener Fülltabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12,5# werden in den Einlaß eines Drehimprägnators (Stokes Model 159-2) eingefüllt. Bevor das Gas eingeführt wird, wird der Drehimprägnator evakuiert (30" vacuum). Ein Ventil am Auslaß des N₂0-Zylinders wird so eingestellt, daß nur gasförmiges N₂O in den Imprägnator gelangt. Ein Strömungsmesser in der Gasleitung zwischen dem Gaszylinder und dem Imprägnator stellt die Strömungsgeschwindigkeit ein, während das Gewicht an N₂O durch Auswiegen des Zylinders vor Beginn und nach Beendigung der Strömung bestimmt wird. Etwa 1,4 kg (3 lbs.) gasförmiges N₂O sind für die Imprägnierung erforderlich. Der Tabak wird in dem Imprägnator etwa 85 Minuten bei 6 Upm umgewälzt. Dann wird das Druckventil an der Vorrichtung geöffnet, damit sich Gleichgewichtsbedingungen in dem Imprägnator einstellen, und der Tabak wird in eine 208-1-Trommel (55 gallons) gefüllt.

Zum Blähen wird der imprägnierte Tabak über die Trommel zu dem P.B.-Dispersionstrockner überführt und durch den Turm geführt, während dieser bei einer Temperatur zwischen 2^2 und 288⁰C (450 bis 55O⁰F) gehalten wird. Dann ist der Tabak bis zu der gewünschten Dicht-e gebläht.

Beispiel 4

Ein fertig aufbereiteter Zigarettentabak (cigarette bright

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tobacco) in geschnittener Form wurde auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 12# gebracht und dann in einen Kolben mit flüssigem SOg eingebracht. Für 250 ml flüssiges SO₂ wurden etwa 25 g Tabak verwendet. Der behandelte Tabak wurde in diesem geschlossenen Behälter etwa.2 Stunden bis zur Einstellung eines Gleichgewichtes gehalten und dann durch den "P.B."-Dispersionstrockner geführt, wobei die Temperatur bei 3W (600°F), das Verhältnis Dampf:Luft bei 53:47 und die lineare Strömungsgeschwindigkeit bei etwa 76 m/min (250 ft/min) gehalten wurden. Zu diesem Zeitpunkt war der Tabak gebläht, und das SOg war abgedampft.

Tabakprobe Dichte

A. Vergleichsprobe (nicht

gebläht) 1*05 g/ccm

B. mit SO₂ behandelter Tabak 0,38 g/ccm

Das Verhältnis des Füllvermögens des behandelten Tabaks niedriger Dichte zu dem der Vergleichsprobe betrug etwa 2:1, nachdem in einem Ofen der Gehalt an flüchtigen Materialien auf einen Gleichgewichtswert von 12,5# eingestellt war.

Beispiel 5

In dem Imprägnator mit einem Fassungsvermögen von 0,28 mf (Stokes Model 159-2 10 ft.^) kann der Tabak entweder mit gasförmigem oder mit flüssigem SOg imprägniert werden.

22,7 kg (50 lbs.) geschnittener Tabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12,5# werden in den Einlaß des Drehimprägnators eingefüllt. Ein Ventil am Auslaß des SOg-Zylinders wird so eingestellt, daß nur flüssiges SOg in den Imprägnator gelangen und auf den Tabak gesprüht werden kann. Die Strömungsgeschwindigkeit zwischen dem Gaszylinder und dem Imprägnator wird mittels eines Strömungsmessers gemessen, und die Gesamtmenge an SOg wird durch Auswiegen des Zylinders vor Einsetzen und nach Beendigung des Flüssigkeitsstroms bestimmt. Für die Imprägnierung

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sind etwa 2,3 kg (5 lbs.) SO₀ erforderlich«, Der geschnittene * Tabak wird etwa 50 Minuten bei β Upm in dem Stokes-Imprägnator umgewälzt. Dann wird das Druckventil dar Vorrichtung geöffnet, um den Imprägnator auf Gleichgewichtsbedingungen zu bringen, und der Tabak wird in eine 208-1-Trommel (55 gallons) gefüllt,,

Der imprägnierte Tabak wird zum Blähen in den P.B«-Bispersionstrockner überführt. Er wird bei einer Turmtemperatur von 232 bis 288⁰C (450 bis 55O⁰P) durch den Turm geführt. Dann ist er bis zu der gewünschten Dichte gebläht.

Beispiel 6

In dem 0,28-nr'-Imprägnator (Stokes Model 159-2 10 ft·**) kann der Tabak entweder mit gasförmigem oder mit flüssigem SOg imprägniert werden.

22,7 kg (50 lbs.) geschnittener Fülltabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12,5$ werden in den Einlaß des Drehimprägnators eingefüllt. Der Imprägnafcor wird evakuiert (30" vacuum), bevor das Gas eingeführt wird. Ein Ventil am Auslaß des SQg-Zylinders wird so eingestellt, daß nur gasförmiges SOg in den Imprägnator gelangen kann. Durch einen Strömungsmesser in der Gasleitung zwischen dem Gaszylinder und dem Imprägnator wird- die Strömung^= geschwindigkeit gemessen, während das Gewicht an SOp durch Auswiegen des Zylinders vor Beginn und nach Beendigung der Gas« strömung bestimmt wird. Für die Imprägnierung sind etwa 1,36 kg (3 lbs.) gasförmiges SOg erforderlich. Der Tabak wird etwa 85 Minuten bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 6 Upm in dem Stokes-Imprägnator gehalten. Dann wird das Druckventil am Einlaß der Vorrichtung geöffnet, um Gleichgewichtsbedingungen einzustellen, und der Tabak wird in eine 208-1-Trommel (55 gallons) gefüllt.

Der imprägnierte Tabak wird über die Trommel zum Blähen ia den P.B.-Dispersionstrockner überführt und bei einer Turmtemperatur zwischen 232 und 288<S (450 bis 55O⁰P) durch dessen Turm ge-

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führt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Tabak bis zu der gewünschtem Dichte gebläht.

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Claims

582-Y43 Α/Β 2 1632 A Patentansprüche

1. Verfahren zum Blähen von Tabak, dadurch gekennzeichnet, daß man den Tabak so lange mit Stickstoffmonoxyd oder Schwefel- " dioxyd in Kontakt bringt, bis er 1 bis 40 Gew.-# davon aufgenommen hat, und den so imprägnierten Tabak dann bläht,

. indem man ihn Expansionsbedingungen unterwirft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man gasförmiges Stickstoffmonoxyd oder Schwefeldioxyd verwendet. ^

J5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Tabak mit verflüssigtem Stickstoffmonoxyd oder Schwefeldioxyd besprüht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man. den Tabak in flüssiges Stickstoffmonoxyd oder Schwefeldioxyd eintaucht, bis die Imprägnierung erfolgt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabak 5 Minuten bis 4 Stunden in verflüssigtem!Stickstoffmonoxyd oder Schwefeldioxyd gehalten wird, bevor er gebläht wird. "

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der imprägnierte Tabak in einer Heizzone etwa 0,5 bis jj Sekunden mit heißem Gas von einer Temperatur von etwa 2jJ2; bis 4 (450 bis 650⁰P) erhitzt wird.

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