DE2233278A1

DE2233278A1 - Verfahren zur erhoehung des fuellvermoegens von tabak

Info

Publication number: DE2233278A1
Application number: DE2233278A
Authority: DE
Inventors: Freddie W Best; Calvin L Neumann
Original assignee: Reynolds Leasing Corp
Current assignee: Reynolds Leasing Corp
Priority date: 1971-07-07
Filing date: 1972-07-06
Publication date: 1973-01-25
Also published as: US3828797A; FR2145234A5; BE786024A; JPS5029038B1; AU4424972A; NL7209484A; CH555147A; GB1339117A; CA962911A

Description

DR. W. KINZEBACH — DIPL.-ING. O. HELLEBRAND

8 München 80 ζ^ Ίο-Jf /f ξ £,,?. Walpurgisstraße 6 (7 Telefon: 0811/470 5034 Telegramme: Hekipat (München)

OASE: 239

REYNOLDS LEASING CORPORATION, 1414 Seabord Coastline Building, Jacksonville, Florida, USA

"Verfahren zur Erhöhung des Püllvermögens von Tabak"

Die Erfindung betrifft Verbesserungen bei der Behandlung von Tabak, sie betrifft insbesondere die Behandlung von Tabak zur Erhöhung seines Püllvermögens.

Tabakblätter enthalten bei der Ernte beträchtliche Mengen Wasser und im Verlaufe des normalen Tabakbehandlungsverfahrens wird dieses Wasser durch Trocknen entfernt, was zu einer Schrumpfung des Blattgefüges führt. Bei herkömmlichen Verfahren zur Präparation von Tabak für die Lagerung und nachfolgende Zigarren- oder Zigarettenherstellung erholt sich der Tabak sehr wenig, wenn überhaupt, von der durch die Trocknung bedingten Schrumpfung, so daß eine bedeutsame Abnahme des

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Dtuacht Btnk AG_S MünchenKf. 37/06116 «P.o*udi«ck Miinchtn 276666

. Füllvermögens des Tabaks das Ergebnis ist. Der haltbar gemachte Tabak hat daher eine Schüttdichte, die größer ist, als die, die j zur Herstellung von zufriedenstellenden Zigaretten oder Zigarren erforderlich ist. Auch beim Schneiden von Blättern oder Streifen zur Herstellung von geschnittenen Füllungen für Zigaretten ! sind die Schnitzel häufig zusammenlaminiert und bilden harte, dichte Partikel, die ein viel geringeres Volumen einnehmen als die ursprünglichen Schnitzel. Dies ist unwirtschaftlich, da diese ! festen, zusammengepackten Schnitzel im Tabak nicht notwendig sind, um eine zufriedenstellende Rauchware herzustellen.

j Verschiedene Verfahren zur Erhöhung der normalen Füllkapazität von Tabakprodukten sind bisher vorgeschlagen worden. Beispielsweise ist in der US-Patentschrift Nr. 3.409.023 ein Verfahren beschrieben, in welchem Tabakstengel der Einwirkung von Mikrowellenenergie ausgesetzt werden, um dadurch die Stengel aufzublähen. Experimentelle Voruntersuchungen haben jedoch gezeigt, daß dem in diesem Patent beschriebenen Verfahren Grenzen gezo- . gen sind, da es Stengel nur mäßig aufzublähen scheint und für

ι das Aufblähen (Expandieren) von Tabakblättern, die die Hauptkomponente des für die Herstellung von Zigaretten, Zigarren und

! anderen Rauchwaren verwendeten Tabaks darstellen, nicht geeignet ist.

; Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines j neuen und verbesserten Verfahrens zum Aufblähen von Tabakprodukten, wobei Mikrowellenenergie zur Anwendung gelangt.

Es wurde gefunden, daß wenn Tabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mehr als 10$ mit einer flüchtigen organischen Flüssigkeit, imprägniert wird und danach unter bestimmten Bedingungen, die unten noch ausführlicher beschrieben werden, mit Mikrowellenenergie behandelt wird, ein aufgeblähter Tabak mit einem hohen Füllvermögen erhalten werden kann, den im wesentlichen keine

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unerwünschten Feinstbestandteile "begleiten. Außerdem wurde gefunden, daß dieses Verfahren nicht nur auf Stengel sondern auch auf Tabakblätter in Form von Streifen oder in geschnitzelter Form anwendbar ist.

Erfindungsgemäß wird daher ein verbessertes Verfahren zur Erhöhung der Füllkapazität von Tabak geschaffen, daß dad^irch gekennzeichnet ist, daß Tabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens 10 Gewichtsprozent, der mit wenigstens 10 Gewichtsteilen einer flüchtigen organischen Flüssigkeit pro 100 Gewichtsteile Tabak (bezogen auf den trockenen Tabak) imprägniert ist, mit Mikrowellenenergie bestrahlt wird, um die Flüssigkeit zu verdampfen Tind dadurch ein aufgeblähtes Tabakprodukt herzustellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann als diskontinuierliches Verfahren, d. h. in Einzelansätzen,durchgeführt werden, vorzugsweise aber wird es so ausgeführt, daß man das feuchte und mit Flüssigkeit imprägnierte Tabakprodukt auf ein Förderband legt, das es in die Nähe einer geeigneten Mikrowellenquelle bringt. Beispielsweise kann das Förderband so eingerichtet sein, daß es den imprägnierten Tabak in einen Magnetron-Mikrowellenofen bringt. Im Handel gibt es eine große Zahl von Mikrowellenofen, die für diesen Zweck geeignet sind öder diesem Zweck angepaßt werden können. Allgemein gesagt handelt es sich dabei um Vorrichtungen, die Mikrowellen mit Frequenzen im Bereich von 300 MHz bis 300 GHz, insbesondere von etwa 600 MHz bis 30 GHz, erzeugen. Die Natur und Intensität der Strahlung im Ofen ist so beschaffen, daß so viel Wärme direkt im Tabakprodukt erzeugt wird, daß im wesentlichen die gesamteOrganische Flüssigkeit in den Tabakpartikeln in einer sehr kurzen Zeit, im allgemeinen in weniger als etwa 1 Minute, verdampft wird. Diese Dampferzeugung direkt in den Tabakpartikeln verursacht ein Aufblähen oder Expandieren des Tabaks, wodurch die gewünschte Zunahme der Füllkapazität erreicht .d.rd.

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Die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Aufblähung hängen von einer Vielzahl von Faktoren a"b, wie der Energiemenge, mit der der imprägnierte Tabak bestrahlt wird, die zum Teil eine Punktion des ; Energieeingangs in die Mikrowellenquelle ist, der länge der Zeit, die der Tabak bestrahlt wird, der Frequenz der Mikrowellen, dem Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks und der Art und Menge des flüchtigen, flüssigen Imprägniermittels Im Tabak zur Zeit der Bestrahlung. Die Laufgeschwindigkeit des Förderbandes durch die Bestrahlungszone ist normalerweise so eingestellt, daß der Tabak für eine Zeit von einigen Sekunden bis weniger als etwa 1 Minute mit Mikrowellenenergie bestrahlt wird. Längere Bestrahlungszeiten können nötig sein, wenn man eine Mikrowellenquelle mit relativ niedriger Energie verwendet. Die Zeit und Strahlungsintensität soll nicht so groß sein, daß der Tabak bis zu dem Punkt erhitzt wird, wo sein normaler Geschmack und sein Aroma beeinträchtigt werden. Im allgemeinen beträgt der Energieeingang in die Mikrowellenquelle, der erfindungsgemäß brauchbar ist, etwa 250 Watt bis etwa 30 Kilowatt. Wenn auch die Frequenz der Mikrowellen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Bereich von 300 MHz bis 300 GHz liegen kann, wendet man vorzugsweise gewöhnlich eine Frequenz im Bereich von etwa 600 MHz bis etwa 30 GHz an. Besonders geeignete Frequenzen sind solche, die von der United States Federal Communications Commission für industrielle Anwendungszwecke reserviert worden sind, nämlich 915 und 2450 MHz, Der Tabak kann in jedem geeigneten Mikrowellenapplikatortyp bestrahlt werden. Er kann z. B. direkt durch den Mikrowellenleiter gehen oder er kann sich auf einem Förderband in einem passenden Abstand von der Mikrowellenquelle in einem kontinuierlich arbeitenden Mikrowellen-Großapplikator befinden. Ein derartiger Abstand kann je nach Zweckdienlichkeit zwischen 1 und 50 cm·schwanken.

Es ist klar, .daß mit Hilfe eines Vorversuches leicht die Behandlungsbedingungen für einen gegebenen Tabak, der aufgebläht werden Boll, ausgewählt werden können, um ein 'aufgeblähtes Produkt mit der gewünschten Füllkapazität zu erhalten.

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Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnde Tabak
ist vorzugsweise ein haltbar gemachter Tabak und kann in Form
von Schnitzeln, Streifen, Blättern, Stengeln, zerkleinerten
Blättern oder Platten aus wieder aufbereitetem Tabak vorliegen.
Das Verfahren ist besonders für das Auf blähen von haltbar gemachtem und geschnitzeltem Blättertabak geeignet. Das Verfahren
läßt sich leicht steuern und man erzielt ausgezeichnete Auf- ' blähergebnisse, wenn Tabakschnitzel verwendet werden. Schnitzel
lassen sich in kontinuierlichen Verfahren relativ* leicht handhaben und das fertige geblähte Verfahrensprodukt braucht" nicht
mehr geschnitzelt zu werden, was z. B-. für die Zigarettenherstellung nötig sein kann. Ein Schnitzeln des fertigen Produktes
führt zu einem Zusammenpressen des Produktes, was darauf hinaus ' läuft, daß das Endziel des erfindungsgemäßen Verfahrens zerstört ' wird, Ziel des Verfahrens ist nämlich das Expandieren des Tabaks : und die Beseitigung von zusammengepreßten Partikeln, wie sie aus
vorhergehenden Behandlungen, einschließlich dem Schnitzeln,, her- ι vorgegangen sein können. Jede Tabakart kann im erfindungsgemäßen ; Verfahren verwendet werden, das Verfahren ist besonders für die.
Verarbeitung von Burley-Tabak, ofengetrocknetem Tabak und Orient- ; Tabak (a. B. türkischer Tabak)' geeignet.

Wie man weiß, ist in der Mikrowellenstrahlung keine Wärme per se i und die Temperatur, auf die das zu behandelnde Produkt erwärmt j wird, wird direkt im Produkt per se durch die Absorption der
Mikrowellenenergie durch das polare Material, nämlich im Produkt < vorhandenes Wasser, erzeugt. Demgemäß kann die Temperatur im - , Ofen selbst in weiten Grenzen schwanken, sie liegt jedoch ge- · wohnlich oberhalb etwa 0° G (das ist der Gefrierpunkt von-Wasser) ; aber unter dem Siedepunkt der organischen Flüssigkeit bei dem
im Ofen vorherrschenden Druck. Die Bestrahlung, des Tabakprodüktes
erfolgt gewöhnlich bei atmosphärischem Druck, obgleich es Urn- j stände gebep. kann, wo die Anwendung von subatmosphärischen oder
mäßig überatmosphärischen. Drucken sich als wünschenswert erweist. \

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Man sollte dafür sorgen, daß Drucke vermieden werden, die die rasche Verdampfung der flüchtigen Flüssigkeit im Tabak hemmen. j Diese rasche Verdampfung wird durch die Wärme erreicht, die wegen ι des im Tabak vorhandenen Wassers "bei der Bestrahlung erzeugt wird*

Burl.ey-Tabak und ofengetrocknete Tabake, die für die Herstellung von Zigaretten verwendet werden, haben gwöhnlich einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10 bis 15 Gewichtsprozent. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es wichtig, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks mehr als etwa 10 Gewichtsprozent und sogar bis zu 100 Gewichtsprozent (bezogen auf das trockene Material) beträgt, wenn er mit der organischen Flüssigkeit imprägniert ist und mit Mikrowellenenergie bestrahlt wird. Vorzugsweise liegt der Feuchtigkeitsgehalt im Bereich von 10 bis 30$ des Tabakgewichtes (bezogen auf das trockene Material). Falls erforderlich, kann der gewünschte Feuchtigkeitsgehalt auf jede geeignete Weise, wie durch Besprengen, Besprühen, durch Naßdampfbehandlung oder dergleichen eingestellt werden; die Verfahren hierzu sind dem Fachmann bekannt. Die Feuchtigkeit im Produkt erfüllt eine Doppelfunktion. An erster Stelle ist Wasser im flüssigen Zustand gewöhnlich nötig, um die durch den Ofen eingestrahlte Mikrowellenenergie zu absorbieren und ,die Wärme zum Verdampfen der organischen Flüssigkeit zu liefern, wobei Expansion der damit imprägnierten Tabakpartikel stattfindet. An zweiter Stelle verleiht die Feuchtigkeit däm Tabak plastische Eigenschaften, was den Partikeln ein leichtes Aufblähen oder Expandieren gestattet. Der Feuchtigkeitsgehalt kann unter bestimmten Bedingungen 100 Gewichtsprozent übersteigen, dies ist im allgemeinen jedoch für kontinuierliche technische Operationen nicht erwünscht. Tabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mehr als etwa 30 Gewichtsprozent neigt zum Breiig oder Sumpfig werden und kann schwierig zu handhaben sein. Die flüchtige Flüssigkeit, die zum Imprägnieren des Tabaks verwendet wird, ist vorzugsweise eine Flüssigkeit von organischer Natur, die gegenüber dem zu behandelnden Tabak chemisch inert ist und bei atmosphärischem Druck einen Siedepunkt zwischen etwa -50 C

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und +80° C hat. Verbindungen mit Siedepunkten oberhalb 80° C bei ι atmosphärischem Druck sorgen im allgemeinen nicht für.eine gute

Tabakexpansion und sind schwer vollständig nach der Expansion aus ; dem Tabak zu entfernen, ohne daß sein Geschmack und Aroma beein- ; j trächtigt werden* Verbindungen mit sehr niedrigen Siedepunkten j bei atmosphärischem Druck (d. h. unterhalb -50° G) sind so j flüchtig und vergänglich, daß sie dazu neigen, nicht im flüssigen j Zustand im Tabak in der gewünschten Konzentration in der üblichen j kurzen Zeit zwischen der Imprägnierung und dem Zeltpunkt der Mikrowellenbestrahlung des Tabaks, zu bleiben. Vorzugsweise liegt der : Siedepunkt (bei atmosphärischem Druck) der Flüssigkeit zwischen 15° C und 50° C. Bevorzugte inerte organische Flüssigkeiten sind

in den folgenden Verbindungsklassen zu finden: ι

Aliphatische oder cyclische A'ther, wie Diisopropyläther, Methylbutyläther und Furan; Ester, wie Methylformiat, A'thylformiat und : Methylacetat; aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Butan, Pentan, Isopentan, Hexan und die entsprechenden ungesättigten Kohlenwasserstoffe; die cycloaliphatisehen Kohlenwasserstoffe, wie Cyclo- ; butan, Cyclohexan und Cyclopenta^; die Halogenkohlenwasserstoffes. Äthylchlorid, Propylchlorid, Isopropylohlorld, sec.-Butylchlorid, t.-Butylchlorid, Methylbromid, A'thylbromid, t.-Butylbromid, Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, A'thylendichlorid, Äthylidenchlorid; und die fluorierten Kohlenwasserstoffe* wie Trichlormonofluormethan, Dichlordifluormethan, Monochlordi- ; fluormethan, 1,1-Difluoräthan, Chlorpentafluoräthan, 1,1,1-Trichlordifluoräthan und 1,2-Dichlortetrafluoräthan." Die bevorzugten organischen Flüssigkeiten 'sind die nicht oxygenierten Verbindunggen, die relativ unpolaren Charakter haben und mit Wasser relativ, unmischbar oder im wesentlichen-nicht mischbar Bind. Diese bevorzugten Verbindungen haben als Gruppe im allgemeinen relativ niedrige spezifische Wärmenund benötigen daher nur eine geringe Energiezufuhr für die Verdampfung und Expansion im Tabak. Besonders bevorzugte Flüssigkeiten sind die Kohlenwasserstoffe md die halogenierten Kohlenwasserstoffe der o. g. Klassen.

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', Flüssigkeitsgemiache können ebenfalls verwendet werden, wenn die

Siedepunkte der flüssigen Gemische im angegebenen Temperaturbei reich liegen und die Gemische im übrigen zufriedenstellend sind, j Zu solchen Gemischen gehören Azeotrope, wie das Trichlormonofluormethan-Isopentan-Azeotrop.

! Die Imprägnierung des Tabaks mit der organischen Flüssigkeit

ί kann auf jede gewünschte Weise, wie durch Besprühen, Tauchen,

: durch Dampfbehandlung mit anschließender Kondensation und ähn-

; liehe Maßnahmen erfolgen. Üblicherweise liegt das erforderliche

¹ Wasser im Tabak zu dem Zeitpunkt vor, an dem er mit der organi-

j sehen Imprägnierflüssigkeit in Berührung gebracht wird. Falls I notwendig kann jedoch ein Teil oder das gesamte Wasser vor, j während oder nach der Imprägnierung mit der flüchtigen organi-I sehen Flüssigkeit hinzugegeben werden, um den gewünschten Gehalt ι einzustellen. Den Tabak läßt man eine genügend lange Zeit in der ■ Imprägnierzone bleiben, damit die Flüssigkeit sorgfältig in das I Zellgefüge des Tabaks eindringen kann. Die Zeit, die bis zum Er-ί reichen eines vollständigen Gleichgewichtszustands benötigt wird, kann von einigen Minuten bis zu einigen Stunden (z. B. 10 Minuten bis 5 Stunden) schwanken, was von der verwendeten Verbindung oder Mischung, der Natur des Tabaks und den Temperatur- und Druckbedingungen abhängig ist.

Das Gewichtsverhältnis von organischer Flüssigkeit zu Tabak im imprägnierten feuchten Tabak beim Einführen in die Mikrowellen-Bestrahlungszone kann in weiten Grenzen variiert werden. Es sollte soviel organische Flüssigkeit vorhanden sein, daß der gewünschte Aufbläheffekt erzielt wird. Um eine signifikante Tabakexpansion zu erreichen enthält der imprägnierte Tabak zum Zeitpunkt der Bestrahlung mit Mikrowellen wenigstens 10 Gewichtsteile organische Flüssigkeit pro 100 Gewichtsteile Tabak, bezogen auf das Trockengewicht.

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Beste Ergebnisse erzielt man, wenn das Verhältnis größer als etwa 30 : 100, vorzugsweise größer als 1 : 1 ist. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit bei der Rückgewinnung der organischen Flüssigkeit sind Flüssigkeits/Tabak-Verhältnisse größer als 5 : 1 gewöhnlich nicht erforderlich oder wünschenswert. *

Bei der Mikrowellenbestrahlung des Tabaks wird ein wesentlicher Teil der organischen Flüssigkeit rasch verdampft und entweicht in die Ofenkammer. Die Dämpfe können auf beliebige geeignete Weise, wie durch Anlegen eines partiellen Vakuums oder durch Spülen des Ofens mit einem Gas, das auf eine Temperatur von bis zu etwa 100° C vorgewärmt sein kann oder auch nicht vorgewärmt ist, aus dem Ofen entfernt werden. Die entfernten Dämpfe können dann kondensiert und als Imprägniermittel für weiteren in die Imprägnierstufe eingebrachten Tabak in den Kreislauf zurückgeführt werden.

Die Expansion des imprägnierten Tabaks wird durch die zur Verfügung stehende Mikrowellenenergie und den Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks beeinflußt. Hoher Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks (z. B. 75%) und hohe Konzentrationen an Mikrowellenenergie führen daher zu einer sehr raschen Expansion des Tabaks. Da sehr rasche Expansion oft zu einem Zerspringen der Tabakpartikel führt ist es wünschenswert, die Erzeugung der Wärmeenergie im Tabak zu steuern, indem man den Feuchtigkeitsgehalt'Und/öder die Mikrowellenenergiemenge reguliert.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. · *

in den folgenden Beispielen wurde zur Durchführung des Verfahrens ein "Cryodry Modell I-2L0 Microwave Research System" (ein Ofen) als Energiequelle für die Expandierung des Tabaks verwendet. Das Gerät wurde bei einer Frequenz von 2450 +_ 50 MHz betrieben. Nach den Angaben über den Ofen liegen im Ofentunnel

- 9 .
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nominal 2 Kilowatt verwendbare Energie von einer angegebenen 2,5-Kilowattquelle vor. Bei jedem Ansatz wird eine 5 g Probe des imprägnierten Tabaks in eine 100 χ 50 mm Verdampfungsschale gelegt, die sich etwa 50 mm unter dem Wellenleiter befindet, wodurch eine ausreichende Öffnung für die verdampften Flüssigkeiten bleibt, damit sie bei der Bestrahlung aus dem Tabak entweichen können.

Um den Füllwert oder die Füllkapazität eines geschnittenen Füllers (das ist geschnitzelter Tabak) zu messen, wie es in den folgenden Beispielen beschrieben ist, wird eine Meßvorrichtung verwendet, die im wesentlichen aus einem 100 ml Meßzylinder mit einem Innendurchmesser von etwa 25 mm und einem

j Stempel mit einem Durchmesser von etwa 24 mm, der etwa 802,5 g

wiegt und verschiebbar im Zylinder angeordnet ist, besteht.

ι Man bringt eine 3 g Tabakprobe in den Zylinder und setzt den J Stempel darauf. Die von dem Stempel ausgeübte Schwerkraft

ρ

j entspricht einem Druck von etwa 162 g/cm (2,3 psi). Der Füllwert der Probe ist das Volumen auf das die 3 g lEabakprobe j' im Zylinder zusammengedrückt wird, nachdem das Gewicht des ! Stempels 3 Minuten lang auf sie eingewirkt hat. Dieser Druck entspricht weitgehend dem Druck, der normalerweise durch das einhüllende Papier auf den Tabak in den Zigaretten ausgeübt wird. Der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks beeinflußt die nach dieser Methode bestimmten Füllwertej es werden daher Vergleichsmessungen zur Bestimmung des Füllvermögens von Tabak durchgeführt, wobei behandelter Tabak und nicht behandelte Tabakvergleichsproben, die im wesentlichen den gleichen Feuchtigkeitsgehalt haben, verwendet werden.

Beispiel

Eine Probe geschnitzelter, ofengetrockneter Tabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 25 Gewichtsprozent wird mit flüssigem Freon-11 (Trichlormonofluormethan) gesättigt, die Menge beträgt 2 ml Freon-11 pro g Tabak (das entspricht etwa 4 g

- 10 " 209-8.84/0949 -■

. Freon-11 pro g Tabak, bezogen auf das Trockengewicht)* 5 g ■ dieser imprägnierten Tabakprobe werden dann etwa 60 Sekunden ! lang in dem Mikrowellenofen mit Mikrowellen aus der Energiequelle "bestrahlt. Der Tabak wird dann aus dem Ofen entfernt ι und bei 60$ relativer Feuchtigkeit 2 Tage lang äquilibrlert. ι Der Füllwert des erhaltenen Produktes beträgt 39,0 ml pro

3 g Probe, gegenüber einem Füllwert von 12,5 ml pro 3 g Probe. j für die nicht behandelte Vergleichsprobe, die im wesentlichen : den gleichen Feuchtigkeitsendgehalt besitzt. Dies stellt eine ι Zunahme des Füllwertes von etwa 212S^ dar.

Beispiel

'. Man wiederholt Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß ein Tabak verwendet wird, der einen Feuchtigkeitsgehalt von 27 Gewichtsj prozent hat und' daß als Imprägnierflüssigkeit Pentan. im Verhältnis von 2 ml Pentan pro g Tabak (das entspricht etwa 1,7 g Pentan pro g Tabak, bezogen auf das Trockengewicht) verwendet wird. Die Füllkapazität des äquilibrierten, aufgeblähten Tabakproduktes beträgt 30,5 ml pro 3 g Probe, gegenüber 14,9 ml pro 3 g Probe für die nicht behandelte Vergleichsprobe, die im wesentlichen mit dem gleichen Feuchtigkeitsgehalt ins Gleichgewicht gebracht wurde. Dies stellt eine Zunahme des Füllvermögens von etwa 105% dar.

Beispiel

Die Daten der Tabelle I unten zeigen den Effekt, den ein ' Variieren des Abstandes vom Ende des Wellenleiters bis zur Oberseite der Tabakpröbe in der oben beschriebenen Cryodry-Vorrichtung auf das Aufblähen durch Mikrowellenbestrahlung hat. Diese Daten wurden durch Aufblähen von Tabak nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren erhalten, wobei 5g Proben geschnitzelter Tabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 26,3% verwendet wurden, die mit 2,5 ml Freqn-11' pro g Tabak durch 4-stündige Äquilibrierung, in einem geschlossenen

- 11 -

Behälter imprägniert worden waren. Die Füllwerte der behandelten Proben und der Vergleichsprobe wurden bestimmt, nachdem man jede der Proben 3 Tage lang der Einwirkung von 60$ relativer Feuchtigkeit ausgesetzt hatte, dabei stellt jeder Wert das Mittel von 3 Bestimmungen dar. Es ist ersichtlich, daß der Expansionsgrad des Tabaks in groben Zügen umgekehrt proportional dem Abstand der Probe von dem Wellenleiter ist, daß aber eine signifikante Aufblähung auch dann stattfindet, wenn dieser Abstand recht beträchtlich ist.

Tabelle. I

	Abstand zwischen	Füllwert	i> Zunahme
Probe	Wellenleiter und	12,7
Nr.	Probe (mm)	25,4	100
Vergleich-A	~__	26,2	106
IA	41	25,1	98
2A	45	20,8	64
3A	55	20,6	62
4A	70	20,5	61
5A	90	19,3	52
6A	110	18,1	43
7A	140	22,4	76
8A	180
9A	250

Be i s ρ i e 1 4

Man führt einen zweiten Versuch durch, um die Beziehung zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks und dem Grad der Aufblähung zu zeigen, wobei der oben beschriebene Mikrowellenofen verwendet wird. Es wird wieder ein geschnitzelter, ofengetrockneter Tabak verwendet, in welchem der Feuchtigkeitsgehalt auf die in Tabelle II jeweils angegebenen Werte eingestellt wird. Jede Probe wird mit 2,5 ml Freon-11 pro g befeuchteter Tabak imprägniert und 5 Stunden lang äquilibriert. Die Bedingungen beim Aufblähen sind im wesentlichen die gleichen, wie die in Beispiel 1 beschriebenen, wobei die Proben

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beim Bestrahlen einen' Abstand von etwa 50 mm vom Ende der Wellenführung haben. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengefaßt: - ■-■".

Tabelle II

fo Feuchtigkeit im

Probe Tabak (bezogen auf

Nr'. das trockene Material)

Vergleich-B 12,50

1B 12,32

2B 14,50

3B 16,54

4B 18,80

5B 22,02

6B 23,50

7B _ 24,21

8B 27,62

9B 28,82

Me Daten in dieser Tabelle zeigen wie wichtig es ist, daß eine wesentliche Menge Feuchtigkeit in dem imprägnierten Tabak ist, bevor er mit Mikrowellen bestrahlt wird. Es ist das Wasser in der Probe, das die Mikrowellenenergie absorbiert', wodurch die Temperatur erhöht wird, so daß die organische Plüssigkeit verdampft und der Tabak aufgebläht wird.

Beispiel 5 ·

Ein Versuch wird durchgeführt, um den Effekt zu demonstrieren, ! den die Preon-1'1-Menge im imprägnierten Tabak hat. Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengefaßt.

Füllwert	% Zunahme'
12,3	^H IM .M
12,9	4,9
14,9	21,1
16,9	37,4
19,4	57,7
21,7	■ 76,4
26,2	113,0
27,5	123,6
25,3	105,7
24,9	102,-4

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'20 9 884/034

239	T a b e	1V-	2233278	11,9	31,9
	Freon-11 (ml)	lie III		15,7	64,7
	pro Gramm Tabak	Gramm Freon-11	- "" - ... l-	19,6	71,4
	(bezogen auf	pro Gramm Tabak		20,4	100,0
	feuchtes Mate	(bezogen auf		23,8	94,1
Probe	rial)	trockenes		2-3,1	105,9
Nr.	MMM		Material) Füllwert $ Zunahme	24,5	106,7
Vergleich-0	0,25			24,6	114,3
1G	0,50		0,51	25,5	118,5
2G	0,75		1,03	26,0	121,0
30	1,00		1,54	26,3
40	1,25		2,06
50	1,50	2,57
60	1,75	3,09
70	2,00	3,60
80	2,50	4,12
90	3,00	5,15
100	6,18

In diesem Falle hat der geschnitzelte Tabak einen Feuchtigkeitsgehalt von 28,38$ und die für jede Probe verwendete Freon-Menge ist in ml pro Gramm Tabak (bezogen auf das feuchte Material) in der zweiten Kolonne und als Gramm pro Gramm Tabak (bezogen auf das trockene Material) in der dritten Kolonne der Tabelle angegeben. In diesem Falle wird das Füllvermögen der verschiedenen Proben nach der End-Äquilibrierung auf den gleichen Wert wie die Vergleichsprobe, nämlich ungefähr 12,5$ Feuchtigkeitsgehalt, gemessen. Es ist ersichtlich, daß die besten Ergebnisse erzielt werden, wenn das Gewiohtsverhältnis von Freon zu Tabak, bezogen auf das trockene Material, größer als etwa 1 ist.

Beispiel

Variationen der Bestrahlungszeit in der oben beschriebenen Vorrichtung werden ebenfalls untersucht. In den Proben dieses Beispiels enthält der Tabak 31,3$ Feuchtigkeit und sie werden mit 2,5 ml Freon-11 pro g Tabak bei 4-sttindiger Äquilibrierungszeit imprägniert. Es wird das oben beschriebene allgemeint Ver-

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i fahren angewendet, die Bestrahlungszeit ist in der zweiten i Kolonne der Tabelle IV angegeben. Die Füllkapazitäten der ■ ! Proben und der Vergleicheprobe, werden gemessen, nachdem man

die Proben 3 Tage lang bei 60% Feuchtigkeit aufbewahrt hat. j Hier stellt man wiederum fest, daß eine Beziehung zwischen \ der Bestrahlungszeit und der prozentualen Erhöhung des Ftill- ! Vermögens besteht. Sind die Zeiten kurz so ist das Eüllveri mögen relativ gering, da die Erhitzung unterbrochen wurde bevor die Verflüchtigung einer wesentlichen Menge dee Preons stattgefunden hatte.

	T a b e 1 1	e IV	fo Zunahme
	Mikrowellenbe		___
Probe	strahlung,		10,2
Nr.	Zeit in see.	Püllwert	18,8
Vergleich-D		12,8	55,5
1D-	5	14,1	-76,6
2D	10	15,2	80,4
3D	20	19,9	76,6
4D	30	22,6
5D	45	23,1
6D	60	22,6

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Claims

CASE.· 239

REYNOLDS LEASING C ORPORATI PIT, Jacksonville, Florida, USA

PATEHTANSPRÜCHE :

1. Verbessertes Verfahren zur Erhöhung des Füllvermögens von Tabak, dadurch 'gekennzeichnet, daß Tabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens 10 Gewichtsprozent, der mit wenigstens 10 Gewichtsteilen einer flüchtigen organischen Flüssigkeit pro 100 Gewichtsteile Tabak (bezogen auf das Trockengewicht) imprägniert ist, mit Hilfe einer Quelle für Mikrowellenenergie bestrahlt wird, die Flüssigkeit dabei verdampft wird und der Tabak aufgebläht bzw. expandiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle für Mikrowellenenergie mit einer Frequenz zwischen etwa 300 MHz und 300 GHz arbeitet.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle für Mikrowellenenergie mit einer Frequenz ^: zwischen 600 MHz und 30 GHz arbeitet.

\ 4^ Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle für Mikrowellenenergie ] mit einer Frequenz von etwa 2450 MHz arbeitet.

ΐ -

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ' dadurch gekennzeichnet, daß der behandelte Tabak einen Feuchtigkeitsgehalt nicht über 100 Gewichtsprozent hat.

j 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ' dadurch gekennzeichnet, daß der behandelte Tabak einen Feuchtigkeitsgehalt nicht über 30 Gewichtsprozent hat.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete flüchtige oranische Flüssigkeit einen Siedepunkt bei atmosphärischem Druok zwischen -50 und +80° G hat.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete organische Flüssig- < keit einen Siedepunkt bei atmosphärischem Druok zwischen _l 15° C und 50° C hat. ■ !

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, j dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete organische Flüssig- ' keit ein Kohlenwasserstoff oder ein halogenierter Kohlenwas- ■ serstoff ist. .

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, i dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der verwendeten orga- · nischen Flüssigkeit um Diisopropyläther, Methyl-butyläther,

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Furan, Methylformiat, A'thylformiat, Methylacetat, Butan, Isopentan, Hexan, Cyclobutan, Gyclohexan, Cyclopentan, Äthylchlorid, Propylchlorid, Isopropylchlorid, sec.-Butylchlorid, t.-Butylchlorid, Methylbromid', Äthylbromid, t.-Butylbromid, Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Dichlordifluormethane, Monochlordifluormethan, 1,1-Difluoräthan, ChIorpentafluoräthan, 1,1,1-Trichlordif luoräthan oder 1,2-Dichlortetrafluoräthan handelt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete organische Flüssigkeit Trichlormonofluormethan ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete organische Flüssigkeit Pentan ist.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem behandelten Tabak um geschnitzelten Tabak handelt.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der behandelte Tabak mit 30 bis 100 Gewichtsteilen der organischen Flüssigkeit pro 100 Gewichtsteile Tabak (bezogen auf das Trockengewicht) imprägniert ist.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis (bezogen auf das Trockengewicht) der organischen Flüssigkeit zum behandelenden Tabak bei etwa 1 : 1 liegt.

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16. "Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß der imprägnierte JDabak'auf einem Förderband durch einen Mikrowellenofen "befördert und darin mit Mikrowellen ."bestrahlt wird.

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