DE2503636A1

DE2503636A1 - Verfahren und vorrichtung zum ausdehnen von organischen substanzen

Info

Publication number: DE2503636A1
Application number: DE19752503636
Authority: DE
Inventors: Chester S Michals
Original assignee: Airco Inc
Current assignee: Airco Inc
Priority date: 1974-02-05
Filing date: 1975-01-29
Publication date: 1975-08-14
Also published as: SU589895A3; AU7769175A; CH604570A5; GB1484536A; JPS5329000B2; MY8100131A; JPS50115169A; BE825133A; NL7501312A; FR2259546B1; IT1031068B; DE2503636B2; NL171012C; CA1076913A; NL171012B; FR2259546A1

Description

PATENTANWÄLTE

MANITZ, FI NSTE RWALD & G RAM KOW

München, den 29 JAH. S/Hk/Sv-A 3048

AIEGO, IFC.

85 Chestnut Ridge Road, Montvale, N.J.07645,

USA

Verfahren und Vorrichtung zum Ausdehnen von organischen Substanzen

Die Erfindung betrifft ein "Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausdehnen von organischen Substanzen.

Im Verlauf einer Zubereitung von für den Konsum bestimmten organischen Substanzen ist es gewöhnlich notwendig, derartige Substanzen als JPüllmaterialien zu verwenden. Derartige Substanzen weisen jedoch im natürlichen oder normal angelieferten Zustand vielfach eine Volumen-Dichte bzw. ein Schüttgewicht auf, die bzw. das beträchtlich größer als die normalerweise geforderten Dichten derartiger Substanzen ist. Um daher viele . organische Substanzen wirtschaftlich auszunutzen, ist es notwendig, diese Stoffe auszudehnen. Bisher waren die Verhältnisse der Ausdehnung von organischen Substanzen in der Größe bescheiden und wurden durch Zerbrechen oder Zerstückeln der Substanzen während des Expansionsverfahrens erzwungen. Jede

DR. G. MANITZ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD DIPL. -ING. W. GRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATT) MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 727O TEL (089)224211. TELEX 5-29672 PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL. (0711)56 72 61 POSTSCHECK: MÜNCHEN 77062 - 80S

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Ausdehnung von organischen Substanzen muß daher derart sein, daß die gewünschten Charakteristiken der Substanz erhalten bleiben, und muß dennoch einen derartigen Umfang aufweisen, daß das Expansionsverfahren im Hinblick auf äußerste Nutzbarmachung der Substanzen wirtschaftlich gemacht wird.

Eine organische Substanz, welche gewöhnlich als Füllmaterial benutzt wird, ist Tabak. Im Verlauf der Aufbereitung von Tabak ist es üblich, den Tabak zwecks Lagerung und Beizung zu trocknen. Obgleich ein derartiger Trocknungsvorgang eine verlängerte Lagerung des Tabakes ermöglicht, tritt auch ein gewisser Grad einer Schrumpfung von ihm ein. Dieses Schrumpfen hat in vielen Fällen zur Folge, daß der Tabak eine Volumendichte bzw. ein Schüttgewicht aufweist, die bzw. das größer ist als dies erforderlich wäre, um die Rauchcharakteristiken zu bewahren. Darüberhinaus hat das Schneiden oder Schnitzeln von Tabak häufig zur Folge, daß harte dichte Teilchen erzeugt werden, welche ihrerseits einen Verlust an Tabak-Füllkapazität bewirken. Um somit den Tabak wirkungsvoll auszunutzen, sojwie dieser normalerweise angeliefert wird, ist es wünschenswert, eine möglichst große Ausdehnung zu bewirken. Während eines derartigen Ausdehnens muß wieder ein Zerbrechen bzw. Vernichten oder ein anderweitig ungünstiges Beeinflussen der Hauchcharakteristiken des Tabaks vermieden werden.

Es wurden verschiedene Techniken zum Ausdehnen von Tabak vorgeschlagen. Eine derartige Technik ist in der US-PS 1 789 4-35 beschrieben, bei welcher der Tabak einem Gas wie beispielsweise Luft, Kohlendioxid oder Dampf bei einem Druck von näherungsweise 1,41 kg/cm (20 p.s.i.) für 4-5 Minuten ausgesetzt wird, um eine volumetrische Expansion des Tabaks von 5 bis 15 % zu erzielen. Ein offensichtlicher Nachteil dieser Technik ist die relativ lange Aufenthaltszeit, welche erforderlich ist, um die Tabakausdehnung zu bewirken. Eine andere Technik zum Ausdehnen von Tabak ist in der US-PS 3 683 937 beschrieben, bei welcher Dämpfe oder sich verflüchtigende organische Lösungsmittel beim Behandeln des Tabaks verwendet werden.

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Neben den vorgenannten Techniken wurde auch vorgeschlagen, den !tabak mit einer geeigneten Flüssigkeit zu imprägnieren, welche gegenüber diesem chemisch inert ist, um. eine Expansion dadurch zu bewirken, daß der Tabak einen Strom von Heißgasen ausgesetzt wird. Diese Technik ist im allgemeinen in der US-PS 3 524 452 beschrieben, welche offenbart, daß das vorgenannte Verfahren bei gewöhnlichen Umgebungstemperaturen und -drücken erzielt werden kann. Obgleich das vorgenannte Flüss igkeits-Imprägnierungs-Expans ions-Verfahren eine Vergrößerung der !Füllkapazität zur Folge haben kann, schränken die zum Imprägnieren erforderlichen beträchtlichen Aufenthaltszeiten (75~9O Minuten) die Wirksamkeit dieses ExpansionsVerfahrens ernstlich ein·

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens cund einer Vorrichtung zum Ausdehnen von organischen Substanzen, wobei wesentliche Mengen von organischen Substanzen schnell ausgedehnt werden, das Ausdehnen der organischen Substanzen im wesentlichen automatisch erfolgt und in volumetrischen Größen, die bislang nicht erzielt werden konnten.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Ausdehnen von organischen Substanzen dadurch gekennzeichnet, daß ein die Substanzen enthaltender Behälter mit einem Kohlendioxidgas auf einen Druck von näherungsweise 2OO-1O7O p.s.i.a. unter Druck gesetzt wird, das flüssiges Kohlendioxid bei diesem Druck in den Behälter bei der entsprechenden Gleichgewichtstemperatur eingeleitet wird und dadurch die Substanzen in diese Flüssigkeit ein- bzw. untergetaucht werden, daß die in dieser Flüssigkeit ein- bzw. untergetauchten Substanzen für eine Zeitdauer von Ί-60 Minuten festgehalten werden, um das Material bzw. den Stoff mit dem flüssigen Kohlendioxid zu imprägnieren, daß das imprägnierte Material aus dem flüssigen GO^ getrennt wird und daß die imprägnierten Substanzen erhitzt werden, um die Substanz in der Größe von 10-100 % oder mehr zu expandieren.

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Die Ausdehnung von organischen Substanzen, wie beispielsweise von Tabak kann dadurch erreicht werden, daß die imprägnierte Substanz aus dem Behälter entfernt und anschließend diese . Substanz einem Strom eines erhitzten Gases ausgesetzt wird,- oder daß das flüssige Kohlendioxid aus dem Behälter entfernt und anschließend ein Strom eines erhitzten Gases in den Behälter gelenkt und in einen Eontakt mit den darin enthaltenen imprägnierten Substanzen gebracht wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf beigefügte Zeichnung näher beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht einer beispielsweisen Ausführungsform einer Einrichtung zum Imprägnieren von organischen Substanzen in einem Druckbehälter, und

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Einrichtung zum Automatisieren eines Verfahrens zum Ausdehnen von organischen Substanzen.

Bei dem beispielsweisen Verfahren zum Ausdehnen von organischen Substanzen gemäß der Erfindung wird anfangs eine Charge der auszudehnenden organischen Substanz in einen geeigneten Druckbehälter eingeführt, welcher Innendrücken von näherungsweise 1100 p.s.i.a. standhalten kann. Die organische Substanz kann im Behälter in einer beliebigen Weise festgehalten werden, beispielsweise in einem einzigen Korb oder in einer Vielzahl von korbähnlichen lächern bzw. Regalen oder Pegeln bzw. waagerechten Flächen. Der Behälter wird anschließend mit einem Kohlendioxidgas unter Druck gesetzt und vorteilhafterweise unter einem Druck von 400 bis 550 p.s.i.a. gehalten. Es wurde herausgefunden, daß jeder Druck im Bereich von 200 bis 1070 p.s.i.a. geeignet ist und der gewählte spezielle Druck entsprechend der besonderen zu expandierenden organischen Substanz variiert. - ■

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Anschließend an die vorstehend erwähnte tfnterdrucksetzung eines Behälters wird flüssiges Kohlendioxid bei der annähernden entsprechenden Gleichgewichtstemperatur in den Behälter mit dem Druck eingeleitet, welcher vorher darin aufgebaut wurde und dadurch die auszudehnende Substanz in flüssiges COg eingetaucht wird. Die organische Substanz wird in der Flüssigkeit eine "Aufenthalte"-Zeit lang im Bereich von vorteilhafterweise

zu
einer Minute bis/einer Stunde gehalten,- was von der besonderen zu expandierenden Substanz abhängig ist. Nach Ablauf dieses vorbestimmten Ein- bzw. Untertauchens oder dieser vorbestimmten Aufenthaltsdauer wird die imprägnierte Substanz aus dem Behälter entfernt und erhitzt, beispielsweise dadurch, daß sie einer heißen Strömung eines Gases wie Luft, Stickstoff, etc. ausgesetzt wird. Auf diese Weise wird Kohlendioxid aus der organischen Substanz ausgestoßen bzw. ausgetrieben, was eine Substanz zur Folge hat, die in der Größe von 10-100 % oder mehr ausgedehnt ist.

Um die Expansionsrate der organischen Substanzen zu erhöhen und die Aufwandskosten hierfür zu vermindern, kann das vorstehend beschriebene Verfahren im wesentlichen automatisiert werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß ein geeigneter Druckbehälter mit schnell öffnenden Deckenund'Bodentüren geschaffen wird und jeder einer Vielzahl von Behältern mit auszudehnenden organischen Substanzen getrennt beschickt wird. Eine geeignet angeordnete Fördereinrichtung kann verwendet werden, um die organischen Substanzen in die D3?uckb ehält er durch die Deckentüren automatisch einzuleiten,... und es können auf ein Imprägnieren der Substanzen die Bodentüren geöffnet werden, um die organischen Substanzen aus den Behältern entleeren zu können. Eine weitere Fördereinrichtung kann benützt werden, um die imprägnierten Substanzen zu einer Heizvorrichtung zu transportieren, beispielsweise einer Heißlufttrommel, in welcher die Substanzen ausgedehnt werden, und

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es kann eine weitere Fördereinrichtung angeordnet sein, um die organischen Substanzen aus der Heizvorrichtung aufzunehmen und diese zu einer weiteren Produktionsstelle zu fördern.

Beim Entfernen der imprägnierten Substanzen aus dem Druckbehälter kann das Kohlendioxid-Restgas zur Atmosphäre abgelassen oder in einen hierfür geeigneten Behälter zurückgeleitet werden. Darüberhinaus kann das flüssige Kohlendioxid, in das die organischen Substanzen eingetaucht werden, auch zu einer geeigneten Lagereinrichtung umgewälzt werden. Auf diese Weise kann das flüssige Kohlendioxid als Mittel zum Imprägnieren weiterer organischer Substanzen verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausdehnen von organischen Materialien ist insbesondere wirkungsvoll bei einem Imprägnieren von Substanzen unter erhöhten Drücken. Anders als bei Verfahren zum Ausdehnen von organischen Materialien nach dem Stand der Technik, wo eine Behandlung von organischen Substanzen in Ausdehnungsprozessen bei im wesentlichen atmosphärischen Drücken bewirkt wird, wird das Imprägnieren derartiger Substanzen gemäß der Erfindung unter erhöhten Drücken beispielsweise zwischen 200 -1070 ps.i.a. bewirkt. Obgleich eine genaue theoretische Erklärung für den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht vollkommen gegeben werden kann, zeigten Experimentalversuche des Verfahrens eine gleichförmige bzw. gleichmäßige volumetrische Expansion von organischen Substanzen (beispielsweise Tabak) von im allgemeinen zwischen 50-Ί00 #.

Es sei bemerkt, daß es erforderlich ist, daß das individuelle Imprägnierungsmittel, wie beispielsweise flüssiges Kohlendioxid, gegenüber der auszudehnenden organischen Substanz im wesentlichen inert ist. Darüberhinaus muß das Imprägnierungsmittel ein Stoff sein, der kein Zerbrechen bzw. Vernichten oder anderweitiges ungünstiges Beeinträchtigen der organischen Substanzen bei erhöhten Drücken verursacht. Es wurde jedoch herausgefunden,

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daß das flüssige Kohlendioxid die vorgenannten Erfordernisse eines Imprägnierungsmittels erfüllt, welches bei der Durchführung des erfindungsgemäßen VerfaKrens verwendet wird.

In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße beispielsweise Ausführungsform einer Einrichtung zur Anlieferung eines geeigneten Imprägnierungsmittels zu einem Druckbehälter. Die vorgenannte Einrichtung besteht im allgemeinen aus Druckbehältern 10, 17 und 25i Pumpen 13 und 22, einem Erhitzer 16 und geeigneten Ventilen und Zwischenverbindungsleitungen. Der Druckbehälter 10 kann die Form eines üblichen Tankes zum Aufbewahren des flüssigen Kohlendioxids bei einem Druck von annähernd 275 p.s.i.a. aufweisen. Eine Leitung 11 verbindet den Auslaß des Behälters 10 mit der Pumpe 13 und bewirkt, daß flüssiges Kohlendioxid durch sie zu einem Ventil 12 und der Pumpe 13 gefördert wird. Das Ventil 12, welches ein konventionelles Ein-Aus-Schalt- oder einstellbares Strömungsventil aufweist, ist in einer bekannten Weise vorgesehen, um eine Steuerung über die Strömung des flüssigen Kohlendioxids bei diesem Druck zu bewirken. Die Pumpe 13, die eine konventionelle kryogene Pumpe aufweist, bairkt, daß ein Druckanstieg einer dort hindurchströmenden Flüssigkeit geschaffen wird, um flüssiges Kohlendioxid beispielsweise unter einem Druck von 515 p.s.i.a. zu fördern. Ein Ventil 14, welches ebenfalls die Form eines konventionellen Ventiles ähnlich dem ' Ventil 12 einnehmen kann, und ein konventionelles Absperr- bzw. Rückschlagventil 36 sind in einer Leitung 15 angeordnet, welche ihrerseits bewirkt, daß das flüssige Kohlendioxid unter dem vorstehend genannten Druck zum Erhitzer 16 strömt. Das flüssige Kohlendioxid gelangt vom Erhitzer 16 zum Druckbehälter 17 und wird darin bei einer entsprechenden Gleichgewichtstemperatur; mit dem Kohlendioxidgas gehalten. Es sei bemerkt, daß das flüssige Kohlendioxid im Behälter 10 normalerweise bei einer Temperatur von -21,1 0 (-6⁰F) gehalten wird und daß die Gleichgewichtstemperatür des Kohlendioxids bei 515 p.s.i.a. (die Temperatur im Innern des Behälters 17) näherungsweise 0,56⁰G (33°F) beträgt. Demzu-

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folge ist ein Erhitzer 16 vorgesehen, der die Form einer üblichen Heizungsvorrichtung einnehmen kann, welche die temperatur einer kryogenen Flüssigkeit vom ersten zum letzten Wert anheben kann, um das flüssige Kohlendioxid in der Leitung 15 zu erwärmen. Um die Gleichgewichtstemperatur im Behälter 17 zu halten, ist um den oder in der Nähe des Behälters 17 eine weitere Heizeinrichtung 18 angeordnet, welche ein konventionelles Heizelement mit einer Dampfspirale oder einem elektrischen Kabel aufweisen kann, um die vorgenannte Gleichgewichtstemperatur darin zu halten. Obgleich die Pumpe 13» der Erhitzer 16 und der Behälter 17 beschrieben sind, daß sie geeignet sind, Gleichgewichtszustände bei Kohlendioxid unter näherungsweise 515 p.s.i.a. im Innern des Behälters 17 zu halten,/bemerkt, daß abhängig von der individuellen zu expandierenden organischen Substanz andere Drücke beispielsweise 1070 p.s.i.a. notwendig sein können. Im letzteren Fall sind die Pumpe 13» der Erhitzer 16 und der Behälter 17 aus geeigneten Elementen hergestellt, welche 1070 p.s.i.a. standhalten und die entsprechende Gleichgewichtstemperatur darin halten können. Ein Druckbehälter 25 und der Behälter 17 sind vorteilhafterweee ausgebildet, um Drücken von mindestens 1100 .p.s.i.a. standzuhalten. Der Behälter 25 kann mit einem lösbar befestigten oberen T.eil oder einer Tür 26 versehen sein, und es ist eine geeignete Halteeinrichtung vorgesehen, welche ein korbähnliches Glied 27 aufweisen kann, um organische Substanzen im Innern des Druckbehälters 25 zu halten. Eine Leitung 32 verbindet den Behälter 25 über ein Ventil 33 mit den oberen Bereichen des Behälters 17· Das Ventil 33 kann eine übliche Ventileinrichtung aufweisen, welche geeignet ist, ein Hindurchströmen eines Kohlendioxidgases unter einem Druck im Bereich von näherungsweise 2OO-IO7O p.s.i.a. wahlweise zu ermöglichen. Eine weitere Leitung 20 ist über ein Ventil 19 mit den unteren Bereichen des Behälters 17 verbunden und in einer Verbindung mit einer Leitung 21 und von hier mit der Einlaßseite einer Pumpe 22 angeordnet. Das Ventil 19 kann irgendeine standardisierte im Handel erhältliche Ventil-

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einrichtung aufweisen, welche in der Lage ist, ein Strömen von flüssigem Kohlendioxid unter Drücken von näherungsweise 515 p.s.i.a. dort hindurch wahlweise zu gestatten. Die Pumpe 22 kann eine konventionelle Pumpe umfassen, welche es ermöglicht, daß flüssiges Kohlendioxid unter erhöhten Drücken durch ein' geeignetes Ventil 23 und eine Leitung 24- zum Einleiten dieser Flüssigkeit in den Druckbehälter 25 strömt. Das Ventil 23 kann in geeigneter Weise ein Kryogen-Ventil aufweisen, welches im Aufbau und Betrieb der Ventileinrichtung 19 ähnlich ist. Die Pumpe 22 bewirkt, daß flüssiges Kohlendioxid unter einem Druck von näherungsweise 515 p*s.i-.a· in den Behälter 25 übergeführt wird, der vorher bis näherungsweise zu diesem Druck unter Druck gesetzt worden ist. Eine Leitung 29 verbindet über ein geeignetes Ventil 28 einen Auslaß des Druckbehälters 25 mit der Leitung 21. Wie nachfolgend im einzelnen beschrieben ist, kann das flüssige Kohlendioxid, welches im Behälter 25 nach Vollenden des Imprägnierens von darin enthaltenen organischen Substanzen zurückbleibt, zum Druckbehälter 17 zurückgeführt werden. Um das vorgenannte Umwälzen von flüssigem Kohlendioxid zu erleichtern, ist eine Leitung 31 über eine Ventileinrichtung 30 in einer Verbindung mit dem Auslaß der Pumpe 22 wahlweise angeordnet. Die Ventileinrichtungen 28 und 30 können übliche Kryogen-Ventile sein, welche den vorstehend beschriebenen Ventilen 19 und 23 ähnlich sind, und ein Ventil 37 kann die Form eines bekannten Absperr- bzw. Rückschlagventils einnehmen.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der beispielsweisen Ausführungsform der Einrichtung zum Ausdehnen von organischen Substanzen gemäß Fig. 1 beschrieben. Anfangs werden alle Ventile mit Ausnahme der Ventile 12 und 14 geschlossen. Die Pumpe 13 wird betätigt, welche ihrerseits flüssiges Kohlendioxid aus dem Behälter 10 zum Erhitzer 16 und dem Behälter 17 pumpt, wobei der Druck dieser Flüssigkeit, von 275 p.s.i.a. auf näherungs-

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weise 515 p.s.i.a. erhöht wird. Darüberhinaus wird die Temperatur des auf diese Weise übergeführten flüssigen Kohlendioxids auf des sen Gleichgewiohtstemperatur im Behälter 17 erhöht, die wie vorstehend genannt näherungsweise 0,56°C (53⁰F) beträgt. Nach Einführen einer geeigneten Menge von flüssigem Kohlendioxid in den Behälter 17 werden die Ventile 12 und 14 geschlossen, und es wird die Pumpe 13 ausgeschaltet. Das Ventil 33 wird geöffnet, wodurch das Kohlendioxidgas in den Behälter 25 eingeleitet und dieser Behälter auf näherungsweise 515 p.s.i.a. unter Druck gesetzt wird. Nach Abschluß dieser Unterdrucksetzung werden die Ventile 19 und 23 geöffnet und es wird die Pumpe 22 betätigt, wodurch flüssiges Kohlendioxid unter einem Druck von näherungsweise 515 p.s.i.a. in den Behälter 25 gefördert wird und die organischen Substanzen, welche im Korb 27 zurückgehalten werden, überflutet oder ein- bzw. untergetaucht werden. Die Ventile 19 und 23 werden anschließend geschlossen und die organischen Substanzen eine vorbestimmte "Aufenthalts"-Zeit lang imprägniert. Die Aufenthalts zeit kann im Bereich von 1 Minute bis zu einer Stunde liegen, was abhängig ist von der individuellen zu imprägnierenden organischen Substanz. Nach Beendigung dieser Zeitperiode wird das Ventil 33 geöffnet, da_mit sich das Kohlendioxidgas im Behälter 25 druckmäßig mit dem Behälter 17 ausgleichen kann. Die Ventile 28 und 30 werden dann geöffnet, und es wird die Pumpe 22 betätigt, um das fluss- Kohlendioxid im Innern des Behälters 25 zum Behälter 17 umzuwälzen, wodurch die Vergeudung nennenswerter Mengen dieses Stoffes vermieden wird. Nachdem die Flüssigkeit vollständig aus dem Behälter 25 gepumpt ist, werden die Ventile 28, 30 und 33 geschlossen, und es wird die Pumpe 22 ausgeschaltet. Die Ventile 34- und 35 werden geöffnet, um das Kohlendioxidgas zur Atmosphäre hin abzulassen, oder es werden in alternativer Weise geeignete Ventileinrichtungen (nicht dargestellt) geöffnet, um das Kbhlendioxidgas einem Dampf-Wiederaufbereitungs-System freizugeben. Schließlich wird die Oberseite 26 des Behälters 25 geöffnet, wodurch ein Entfernen der impräg-

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nierten organischen Substanzen aus diesem ermöglicht wird. Bei einem Erhitzen dieser Substanzen beispielsweise dadurch, daß diese einem erhitzten Gasstrom ausgesetzt werden, werden die Substanzen in der Größe von 10 bis 100 % oder mehr ausgedehnt. Es sei bemerkt, daß bei anschließenden Zyklen des vorgenannten Verfahrens es lediglich erforderlich ist, daß das flüssige Kohlendioxid aus dem Behälter 10 zum Behälter 17 in Mengen gefördert wird, die ausreichend sind, um einen geeig-.neten Pegel von flüssigem COp im Behälter 17 zu halten, wobei die angelieferte Menge näherungsweise gleich ist der Kohlendioxidmenge, welche während eines derartigen Zyklus verloren geht.

Eine beispielsweise Ausführungsform einer Einrichtung zum Automatisieren der Handhabung der zu expandierenden organischen Substanzen ist in der Fig. 2 dargestellt. Diese Einrichtung besteht im allgemeinen aus Fördereinrichtungen 35, 46 und 4-8, Druckventilen 37-39 und einer Heizungseinrichtung 47· Die Fördereinrichtung 35 kann eine beliebige Fördervorrichtung aufweisen, welche vorteilhafterweise eine Vielzahl von organischen Substanzen fördern kann, die dort quer in einem Abstand liegen. Jeder der Druckbehälter 37-39 ist mit oberen Teilen 40-4-2 bzw. unteren Teilen 43-45 versehen. Vorteilhafterweise ist jedes obere und untere Teil so angeordnet, daß es zwischen entweder einer offenen oder einer geschlossenen Stellung automatisch betätigt werden kann, und es kann eine beliebige Einrichtung zur Durchführung dieses Vorganges benützt werden. Da -jedoch die besondere Ausführung der oberen und unteren Teile der Druckbehälter 37-39 und die Betätigungseinrichtung hierfür keinen Teil der Erfindung darstellen, erübrigt sich eine weitere Beschreibung.

Die Fördereinrichtung 46, welche eine bekannte Fördervorrichtung aufweisen kann, ist vorteilhafterweise so angeordnet, daß aus je-

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dem der Druckbehälter 37-39 entleerte organische Substanzen aufgenommen werden und bewirkt, daß diese Substanzen zu einer geeigneten Heizeinrichtung 47 gefördert werden. Vorteilhafterweise ist ein geeigneter Einlaß der Heizeinrichtung 47 in einer materialaufnehmenden Anordnung unter einem Ende des Förderers angeordnet, um zu ermöglichen, daß die imprägnierten Substanzen zur Heizeinrichtung 47 geliefert werden. Selbstverständlich kann irgendeine Heizeinrichtung, beispielsweise eine Heißluft-Drehtrommel gemäß US-PS 3 785 765, als Heizeinrichtung 47 benützt werden. Schließlich ist eine bekannte Fördereinrichtung 48 angeordnet, um die organischen Substanzen aufzunehmen, welche sich im Innern der Heizeinrichtung 47 ausgedehnt haben, und diese Fördereinrichtung bewirkt, daß die erhitzten organischen Substanzen zu einer nachfolgenden Produktionsstelle (nicht dargestellt) gefördert werden.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des Ausführungsbeispieles einer Einrichtung gemäß Fig. 2 beschrieben. Anfangs wird die Fördereinrichtung 35 betätigt, um die organischen Substanzen 36 zu einem Ende von ihr zu transportieren. Die oberen Teile 40-42 der entsprechenden Druckbehälter 37-39 werden geöffnet, so daß in diese die organischen Substanzen 36 eingeführt werden können, wobei nach diesem Einführen die vorgenannten.oberen Teile geschlossen werden. Die Druckbehälter 37-39 werden nun mit dem Kohlendioxidgas unter Druck gesetzt, und es wird das flüssige Kohlendioxid in diese durch Leitungen 24, 24a und 24b in einer Weise eingeleitet, die dem vorstehend im Zusammenhang mit der Einrichtung gemäß Fig. 1 beschriebenen Überfluten des Behälters 25 ähnlich ist. Demgemäß werden die organischen Substanzen 36 in das flüssige Kohlendioxid eine vorbestimmte Aufenthaltezeit lang ein- bzw. untergetaucht, und es wird hiernach das flüssige Kohlendioxid aus den Druckbehältern 37-39 durch geeignete Leitungen 28, 28a und 28b wieder entfernt. Das Kohlendioxid-Restgas wird anschließend aus den Druckbehältern 37-39 durch geeignete Auslässe 50, 50a und 50b entfernt und entweder

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zur Atmosphäre hin abgelassen oder einem Dampf-Wiederaufbereitungs-System (nicht dargestellt) zugeführt. Die unteren Teile 4J-45 der Behälter 57-39 werden anschließend geöffnet, um die imprägnierten organischen Substanzen 36 auf die lördereinrichtung 46 entleeren und diese Substanzen zu der Heizeinrichtung 47 transportieren zu können. ^xn der Heizeinrichtung. 47 wird ein Strom von erhitzten Gasen, beispielsweise heißer Luft-, gegen die imprägnierten organischen Substanzen 36 gerichtet. Dariiberhinaus wird durch Verwendung einer Heizvorrichtung -wie beispielsweise einer sich drehenden Heißlufttrommel oder dergleichen eine wirksame Ausdehnung der imprägnierten organischen Stoffe erzielt, wobei selbstverständlich irgendeine Heizein-richtung verwendet v/erden kann. Die ausgedehnten organischen-. Substanzen werden anschließend aus der Heizeinrichtung 47 entleert und durch die Fördereinrichtung 48 zu einer weiteren Produktionsstelle (nicht dargestellt), wie vorstehend erwähnt, transportiert.

Obgleich bei dem Ausführungsbeispiel gemäß i'ig. 2 ein Imprägnierungsmittel wie beispielsweise flüssiges Kohlendioxid, welches unter einem Druck von näherungsweise 515 p»s.i.a.-im Innern der Druckbehälter 37-39 gehalten ward, verwendet wird, kann irgendein Imprägnierungsmittel und folglich irgendein erhöhter Druck in Abhängigkeit von der individuellen zu expandierenden organischen Substanz verwendet werden. Das Ausdehnen von organischen Substanzen wie beispielsweise Tabak jedoch xtfird Kohlendioxid bevorzugt, das in einem Gleichgewichtszustand unter Drücken im Bereich von 400 bis 550 p.s.i.a. gehalten wird.

Zum Bewirken des Imprägnlerens von organischen Substanzen durch z.B. dac Λ icführungsbeispiel der Einrichtung gemäß Fig. 1 werden die i'olge-Schritte und dafür erforderlichen repräsentativen Zeitdauern nachfolgend genannt:

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Zyklus-Schritte Minuten

Einführen der organischen
Substanz in den Verfahrensbehälter

Druckausgleich des Druckbehälters mit dem COp-Gas

Füllen des Druckbehälters mit
dem flüssigen CO ~

Aufenthaltszeit der Substanzen
in dem flüssigen COp

Evakuieren der Flüssigkeit und
des Gases aus dem Druckbehälter

Abführen der imprägnierten
Substanzen und Schließen des
oberen Teiles

Zyklus-Gesamtzeit 15

Im Zusammenhang mit einem Ausdehnen von organischen Substanzen gemäß der Erfindung wurden folgende Versuchsbeispiele durchgeführt.

Beispiel I

Eine Charge aus geschnitzeltem Tabak wurde in einen Druckbehälter eingeführt, welcher durch ein Kohlendioxidgas auf 525 p.s.i.a. unter Druck gesetzt wurde. 4-,54· kg (ten pounds) flüssiges Kohlendioxid wurden in diesen bei einer Gleichgewichtstemperatur von 2,22⁰C (36⁰F) eingeleitet und es wurde bei einem leichten Erhitzen des imprägnierten Tabakes eine "Bewegung" der Tabakblätter beobachtet, welches ein ausgezeichnetes Imprägnieren der Tabakblätter mit dem flüssigen Kohlendioxid anzeigt. Die "Bewegung" erfolgte aufgrund&s Ausstoßes von Kohlendioxid aus den Tabakschnitzeln.

Beispiel II

Eine Charge aus geschnitzeltem Tabak wurde in flüssiges Kohlendioxid bei 515 p.s.i.a. eine Aufenthaltsdauer von 10 Minuten lang eingetaucht. Der den imprägnierten Tabak enthaltende Reaktor-

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behälter wurde mit dem Kohlendioxid-Speicherbehälter ausgeglichen, indem beide Gasräume der Behälter miteinander verbunden wurden. Das flüssige Kohlendioxid wurde, aus dem-Reaktorbehälter abgeleitet, und es wurde anschließend das-Bestgas zur Atmosphäre hin ausgelassen. Der imprägnierte Tabak wurde mit heißer Luft heißbehandelt und es wurde eine Ausdehnung dss behandelten Tabakes von näherungsweise 100 % beobachtet.

Beispiel III

Der im Beispiel II beschriebene Versuch wurde im wesentlichen unter Nichtgleichgewichtsbedingungen wiederholt. Der Reaktorbehälter wurde vollständig von dem Speicherbehälter nach dem Imprägnieren des geschnitzelten Tabaks mit flüssigem Tabak unter einem Druck von näherungsweise 515 p.s.i.a. isoliert. Während das flüssige Kohlendioxid aus dem Reaktorbehälter abgeleitet wurde, nahm der Druck darin ab und nach Beendigung dieser Ableitung und einem Herunterblasen des restlichen Kohlendioxidgases wurde beobachtet, daß der imprägnierte Tabak mit Kohlendioxid- "Schnee" bedeckt war. Der imprägnierte Tabak wurde anschließend aus dem Reaktorbehälter entfernt und mit Heißluft heißbehandelt. Eine Ausdehnung des Tabaks von näherungsweise 110-120 # wurde visuell beobachtet.

Beispiel IV

Eine Charge aus verschiedenen getrockneten Nahrungsmittelprodukten, welche aus Backpflaumen, Aprikosen, Birnen und Rosinen bestand, wurde in einen Druckbehälter eingeleitet, welcher auf 800 p.s.i.a. mit OOp-Gas unter Druck gesetzt wurde. Es wurde flüssiges Kohlendioxid in diesen unter einem Druck von 850 p.s.i.a. eingeleitet, und die vorgenannten Substanzen wurden für JO Minuten in-das flüssige GO₀ eingetaucht.

CL.

Das flüssige Kohlendioxid wurde zur Atmosphäre hin beim Boden des Behälters entfernt, und es wurde auch das Kohlendioxidgas ausgelassen. Die imprägnierten Substanzen wurden anschließend

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in einem Lufttrockner näherungsweise drei Minuten lang erhitzt und es wurden die folgenden Ausdehnungen in der Größe beobachtet:

Aprikosen 20-100 %

Pflaumen 30 %

Rosinen 20 #

Birnen 10 %

Teeblätter 10 ti

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Ausdehnen einer organischen Substanz in einem Behälter, dadurch gekennzeichnet , daß der
Behälter auf einen Druck im Bereich von 200-1070 p.s.i.a.
unter Druck gesetzt wird, daß die Substanz mit einer gegenüber dieser im wesentlichen inerten Flüssigkeit imprägniert wird, während der Druck im Innern des Behälters beibehalten wird, daß die imprägnierte Substanz aus dem Behälter entfernt wird, und daß die entfernte Substanz erhitzt wird, um eine
Größenausdehnung der Substanz von mindestens 10 % zu verursachen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h net, daß beim Imprägnieren der Substanz die flüssige
Phase des gasartigen Stoffes in den Behälter eingeleitet

wird und daß die Substanz in die eingeleitete Flüssigkeit

zu

für eine Aufenthaltsdauer von einer Minute bis/einer Stunde ein- bzw. untergetaucht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Imprägnieren der Substanz die Substanz in die Flüssigkeit ein- bzw. untergetaucht wird, welche im
Behälter unter diesem Druck gehalten wird.
4-. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ eichn e t , daß beim Entfernen der Substanz der Druck des Behälters auf im wesentlichen Atmosphärendruck herabgesetzt
wird und daß die Substanz von dort entfernt wird.
5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei c h net, daß beim Erhitzen der imprägnierten Substanzen die Substanz einem Strom -:vün erhitzten Gasen ausgesetzt wird.

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6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch "gekennzeichnet, daß der gasartige Stoff ein COg-Gas und dessen flüssige Phase flüssiges Kohlendioxid aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Substanz Tabak aufweist und daß beim TJnterdrucksetzendes Behälters das COp-Gas in den Behälter eingeleitet wird, um einen Druck in diesem im Bereich von 4OO-55O p.s.i.a. aufzubauen.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Substanz getrocknete Nahrungsmittelprodukte umfaßt und daß beim Unterdrucksetzen des Behälters das COp-Gas in den Behälter eingeleitet wird, um einen Druck in diesem im Bereich von 8OO-IO7O p.s.i.a. aufzubauen.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit aus dem Behälter abgeleitet wird und daß der Druck im Behälter vor dem Entfernen der Substanz aus dem Behälter herabgesetzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorrat von der Flüssigkeit in einen Speicherbehälter bei diesem Druck geschaffen wird und daß die Flüssigkeit umgewälzt wird, welche aus dem Behälter zum Speicherbehälter abgeleitet wird.
11. Verfahren zum Ausdehnen einer organischen Substanz, dadurch gekennzeichnet , daß ein die Substanz enthaltender Behälter auf einen Druck im Bereich von 2OO-IO7O p.s.i.a. unter Druck gesetzt wird, daß die Substanz mit einer gegenüber dieser im wesentlichen inerten Flüssigkeit imprägniert wird, während der Druck im Innern des Behälters beibehalten wird, daß die Flüssigkeit aus dem Behälter abgeleitet wird, daß der Druck im Behälter herabgesetzt wird, und daß die Substanz erhitzt wird, um eine Größenausdehnung

der Substanz von mindestens 10 % zu verursachen. \*

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12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz im Innern des Behälters für eine

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Zeitdauer von einer Minute bis/einer Stunde imprägniert wird.
13· Verfahren zum Ausdehnen einer organischen Substanz, dadurch gekennzeichnet , daß ein Behälter mit der Substanz beschickt wird, daß die Substanz im Behälter mit einer Flüssigkeit imprägniert wird und während des Imprägnierens der Substanz der Druck im Behälter zwischen 200-1070 p.s.i.a. gehalten wird, daß die Flüssigkeit aus dem Behälter abgeleitet, der Druck im Behälter herabgesetzt, die Substanz aus dem Behälter entleert und diese zu einer Heizvorrichtung transportiert wird, und daß die imprägnierte Substanz erhitzt wird, um eine Größenausdehnung der Substanz von mindestens 10 % zu verursachen.
14.Vorrichtung zum Ausdehnen einer organischen Substanz, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckbehälter eine auszudehnende Substanz enthält, daß eine Einrichtung den Behälter mit einem Gas auf einen Druck von 200-1070 p.s.i.a. unter Druck setzt, daß eine Einrichtung die flüssige Phase des Gases in den Behälter bei näherungsweise der entsprechenden Gleichgewichtstemperatur einleitet, so daß die Substanz mit der Flüssigkeit imprägniert wird, daß eine Einrichtung die imprägnierte Substanz aus dem Behälter entfernt und daß eine Einrichtung die imprägnierte Substanz erhitzt, um eine Größenausdehnung der imprägnierten Substanz von mindestens 10 # zu bewirken.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz Tabak aufweist und daß der Behälter · auf einen Druck im Bereich von 400-550 p.s.i.a. unter Druck gesetzt wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung die flüssige Phase aus dem Behälter ableitet, daß eine Einrichtung die abgeleitete flüssige

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Phase zur Plussigkeitsvorratseinrichtung umwälzt, und daß eine Einrichtung den Druck im Behälter herabsetzt.

17· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß die Einrichtung zum Erhitzen der imprägnierten Substanz eine drehbare Heißlufttrommel aufweist.

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