DE2834501C2 - Verfahren zum Expandieren von Tabak - Google Patents

Description

Es sind verschiedene Verfahren zum Expandieren von Tabak bekannt, die bisher jedoch zu keinen zufriedenstellenden Ergebnissen geführt haben. Beispielsweise weisen Gefriertrocknungsverfahren den Nachteil auf. daß sie eine aufwendige und kostspielige Ausrüstung erforderlich machen und wesentliche Betriebskosten verursachen. Auf Expandierverfahren unter Anwendung von Wärmeenergie, Infrarot- oder Mikrowellenbestrahlungsenergie sprechen nur Tabakrippen an. das Tabakblatt im allgemeinen jedoch nicht. In der Literatur wird auch die Anwendung spezieller Expandiermittel wie beispielsweise halogenierter Kohlenwasserstoffe zur Expandierung von Tabak erwähnt. Diese Substanzen müssen aber verflüchtigt oder auf andere Weise entfernt werden, nachdem der Tabak expandiert wurde. Darüber hinaus kann die Einbringung von Fremdmaterialien in Tabak in beträchtlichen Konzentrationen zur Beeinflussung des Aromas und anderer Eigenschaften des Rauchs führen.

Um die vorstehenden Nachteile auszuräumen beschreibt die DE-OS 24 46 899 ein Verfahren zum Expandieren von Tabak durch Imprägnieren von Tabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt bis zu 19% in einer ersten Stufe mit flüssigem Kohlendioxid bei einem Druck über 28 bar. Umwandeln des flüssigen Kohlendioxids in festes Kohlendioxid in einer zweiten Stufe und Verdampfen des festen Kohlendioxids in einer dritten Stufe. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß zur Erzielung einer guten Expansion in der ersten Verfahrcnsstufe die Anwendung hoher Drücke erforderlich ist, die praktisch in der Größenordnung von etwa 40 bis 62 bar liegen.

Aufgabe der Erfindung isl es. das bekannte Verfahren

zum Expandieren von Tabak zu optimieren.

Diese Aufgabe wird durch das in den Patentansprüchen beschriebene Verfahren gelöst.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah-ϊ rens kann man entweder ein ganzes getrocknetes Tabakblatt, Tabak in geschnittener oder gehackter Form oder ausgewählte Tabakteiie, wie z. B. Tabakrippen oder auch rekonstituierten Tabak behandeln. In zerkleinerter Form kann der zu imprägnierende Tabak

>·> eine Teilchengröße von etwa 0,84—0,149 mm aufweisen, jedoch vorzugsweise nicht unter etwa 0,59 mm.

Der zu behandelnde Tabak weist den anspruchsgemäßen Feuchtigkeitsgehalt bezogen auf das Gewicht und vorzugsweise einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 17 bis

ii etwa 25% auf. In der vorliegenden Beschreibung wird der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks auch als »Beschikkungsfeuchtigkeit« oder »Beschickungs-OV« berechnet und ist etwa äquivalent zu den im Ofen flüchtigen Anteilen (OV), da im allgemeinen nicht über etwa OS

-0 Gew.-% des Tabakgewichts aus flüchtigen Anteilen bestehen, die sich von Wasser unterscheiden. Überraschenderweise wurde nunmehr gefunden, daß bei Anwendung eines Beschickungs-OV im anspruchsgemäßen Bereich die erste Stufe des Verfrhrens vorteilhafter

-5 bei Drücken durchgeführt werden kann, die niedriger sind, als die bisher als optimal angesehenen. In der ersten Stufe des Verfahrens sind die folgenden Beschickungs-OV für folgende Drücke bevorzugt:

bei einem Oberdruck von 20,7 bar eine Beschikkungs-OV von etwa 18 bis etwa 25%,
bei einem Überdruck von 27,6 bar eine Beschikkungs-OV von etwa 17 bis etwa 25%,
bei einem Überdruck von 31 bar eine Beschik-

^J5 kungs-OV von etwa 17 bis etwa 25%,

bei einem Überdruck von 34,5 bar eine Beschikkungs-OV von etwa 17 bis etwa 23%.

Um den Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks auf den gewünschten Beschickungsfeuchtigkeitsgrad zu bringen, kann der Tabak mit Wasser besprüht werden, mit Dampf oder dergleichen in Kontakt gebracht werden, bis der gewünschte Grad erreicht ist, vorzugsweise erzielt man dies durch Besprühen mit Wasser. Um den Feuchtigkeitsgehalt im Tabak auf einen gewünschten Wert zu verringern, kann der Tabak erwärmt werden, vorzugsweise durch indirekte Dampfhitze, bis der gewünschte Gehalt erreicht ist.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden günstige Expansionswerte erzielt. So wurde bisher ein breiter Bereich von Drücken als anwendbar gefunden, jedoch wurde es für nötig gehalten, das Verfahren bei einem absoluten Druck von etwa 353 bar oder darüber durchzuführen, um ein Produkt mit einem Zylindervolumen (CV) zu erzielen, das sich einem Wert von etwa 70 nähert (der im allgemeinen als ein Expansionsgrad angesehen wird, der für Handelsprodukte angestrebt wird). Es wurde nunmehr überraschenderweise gefunden, daß man ein Zylindervolumen von 68 mit einem

"° absoluten Druck von 21,7 bar erzielen kann, wenn man mit einer Beschickungs-OV von etwa 20% und einer Ausbeute-OV von unter etwa 6% arbeitet.

Die Ausdrücke »Zylindervolumen« und »korrigiertes Zylindervolumen« stellen Einheiten für die Messung des

"' Expansionsgrades von Tabak dar. Der Ausdruck »ofenflüchtige Anteile« stellt eine Einheit zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts (oder des Prozentsatzes an Feuchtigkeit) in Tabak dar. Die in der vorliegenden

Beschreibung angewendeten Werte bezüglich dieser Ausdrücke werden wie folgt bestimmt:

Zylindervolumen (CV)

10,000 g Tabakfüllstoff werden in einen Zylinder von ί 3358 cm Durchmesser eingebracht und mit einem Stempel von 1875 g und einem Durchmesser ,von 3335 cm während 5 Minuten zusammengedrückt Das resultierende Volumen des Füllstoffs wird als Zylindervolumen bezeichnet Diese Untersuchung führt man w unter Standard-Umweltbedingungen von 233° C und 60% RH (relative Feuchtigkeit) durch. Falls nicht anders angegeben, wurde die Probe vorher in dieser Umgebungwährend 18 Stunden gehalten.

Korrigiertes Zylindervolumen (CCV)

Der CV-Wert kann einem speziellen ofenflüchtigen Anteil angepaßt werden, um Vergleiche zu erleichtern.

CCV=CV-I-F(OV-OV₁) worin OV, die spezielle OV ist und Feinen Korrekturfaktor (Volumen pro %), vorbestimmt für den speziellen Typ des behandelten Tabakfüllstoffs dasstellt

Gehalt an ofenflüchtigen Anteilen (OV)

Die Probe an Tabakfüllstoff wird vor und nach i~> 3stündiger Behandlung in einem Umluftofen, der auf 10O⁰C gesteuert ist, gewogen. Der Gewichtsverlust als Prozentsatz des ursprünglichen Gewichts stellt den Gehalt an ofenflüchtigen Anteilen dar.

Für den in der vorliegenden Beschreibung verwende- n> ten expandierten hellen Tabak beträgt der Wert von F für die Berechnung von CCV 7,4.

Der Tabak mit de -n gewünschten Beschickungsfeuchtigkeitsgehalt wird im allgemeinen in ein Druckgefäß derart eingebracht, daß er in geeigneter Weise in r> flüssiges Kohlendioxid eingetaucht oder damit in Kontakt gebracht werden kann. Beispielsweise können ein Drahtkäfig oder eine Beschickungsbühne verwendet werden.

Das den Tabak enthaltende Druckgefäß kann mit ·»< > Kohlendioxidgas mit Hilfe eines Vakuums oder mit einem anderen Gas gespült werden, wobei der Spülvorgang im allgemeinen etwa 1 bis 4 Minuten in Anspruch nimmt. Der Vorteil des Spülens liegt in der Entfernung von Gasen, die ein Wiedergewinnungsver- *? fahren für das Kohlendioxid stören könnten und im Austreiben jeglicher Fremdgase aus dem Tabak, die das volle Eindringen des flüssigen Kohlendioxids beeinträchtigen könnten. Das flüssige Kohlendioxid, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, >" kann erhalten werden aus einem Lagerungsgefäß, in dem es im allgemeinen bei einem Überdruck von etwa 17,2 bis 21,0 bar gehalten wird. Das flüssige Kohlendioxid kann in das Druckgefäß mit einem Überdruck von etwa 172 bis 27,6 bar oder in einem Bereich von etwa ' > 172 bis 36,2 bar eingebracht werden.

Das flüssige Kohlendioxid wird derart in das Gefäß eingebracht, daß es möglich ist, den Tabak vollständig mit ihm in Kontakt zu bringen und es sollte vorzugsweise ausreichend flüssiges Kohlendioxid ver- w> wendet werden, um den Tabak völlig zu sättigen. Im allgemeinen umfaßt dies die Anwendung von etwa 1 bis 10 Gewichtsteilen an flüssigem Kohlendioxid pro Teil Tabak. Überschüssiges flüssiges CO2 ist nicht, nötig, jedoch ist das Verfahren durchführbar. Die Temperatur <" des flüssigen Kohlendioxids sollte vorzugsweise etwa 31°C während der Imprägnierungsstufe nicht überschreitenkönnen.

Der absolute Druck wahrend der ersten Kontaktstufe, wird bei 17,2 bis 36,2 bar gehalten, durch Erwärmen des Gefäßes, unter Verwendung von Heizspiralen oder dergleichen, falls notwendig.

Der Tabak und das flüssige Kohlendioxid können unter diesen Bedingungen während eines Zeitraums von etwa 0,1 bis 30 Minuten in Kontakt gehalten werden."

Nachdem das flüssige Kohlendioxid den Tabak sättigen konnte, im allgemeinen während einer Gesamtzeit von etwa 0,1 bis 30 Minuten und vorzugsweise von etwa 02 bis etwa t Minute, wird jeglicher Überschuß an flüssigem Kohlendioxid, der vorhanden sein kann, aus dem Gefäß abgezogen, vorzugsweise unter Beibehaltung der Temperatur- und Druckbedingungen auf den gleichen Werten wie während der Kontaktstufe.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nach ein-ir Quellzeit von mindestens 0,1 Minuten bis zu 30 Minuten zur Erzielung einer Imprägnierung des flüssigen Kohlendioxids in den Tabak, die Flüssigkeit im allgemeinen aus der Tabakmasse entfernt, beispielsweise durch eine Austrittsöffnung am Boden der Kammer, wobei der Druck in dem Gefäß aufrechterhalten wird. Es wurde gefunden, daß sich überraschende Vorteile ergeben, wenn man eine Nach-Dränier-Periode von mindestens 2 Minuten nach dem Punkt anwendet, wo der kontinuierliche Abstrom von flüssigem Kohlendioxid aus dem Gefäß aufgehört hat Bisher bestand eine Methode zur Steuerung des Verfahrens an diesem Punkt darin, das Niveau des flüssigen Kohlendioxids durch ein am Imprägniergefäß angebrachtes Sichtglas zu beobachten, wenn das flüssige CO2 abgezogen wurde und das Dränieren zu einem Zeitpunkt zu unterbrechen, an dem keine weitere Flüssigkeit beobachtet wurde, d. h. wenn kein weiterer kontinuierlicher Strom an flüssigem CO2 vorhanden war. Manchmal wurde eine kurze Untersuchung auf zusätzliche Flüssigkeit, unmittelbar nach Unterbrechung des Dränierercs durchgeführt. Erfindungsgemäß wird eine Nach-Dränier-Periode angewendet, die darin besteht, mindestens etwa 2 Minuten und vorzugsweise mindestens etwa 3 Minuten zu warten und anschließend nockn-.ls Flüssigkeit abzulassen, bis der kontinuierliche Flüssigkeitsstrom aufhört Der zweite Flüssigkeitsstrom kann im allgemeinen weniger als 1 Minute anhalten. Eine derartige Nach-Dränier-Periode dient dazu, sicherzustellen, daß überschüssige Flüssigkeit von der Tabakoberfläche entfernt wird. Die Nach-Dränier-Stufe kann durch eine von oben nach unten gerichtete Spülung mit COj oder einem anderen Gas durch die Masse unterstützt werden. Es hat sich gezeigt, daß die Nach-Drünier-Periode zu einem im wesentlichen vollständigen Abfließen führt und darüber hinaus folgendes ergibt: (1) eine vollständigere Wiedergewinnung von CO2 als Flüssigkeit und weniger als Gas (welches bei den Wiedergewinnungsstufen eine Kondensation erfordert), (2) die Entfernung von Flüssigkeit von der Tabakoberflädiie, bei der es sich gezeigt hat, daß sie sonst bei Druckverringerung teilweise zur Verfestigung auf den Tabakoberflächen führt, wodurch der Tabak zu Klumpen gebunden wird, was wiederum eine schwierige Handhabung sowie ein Brechen erforderlich macht, mit der sich hieraus ergebenden Bildung von Tabak-»Fein:stoffen« und (3) eine Verringerung der Wärmebelastiing der Expansionsvorrichtung durch Ausschaltung der Notwendigkeit unwirksames festes CO2 von der Oberfläche zu verdampfen.

Die Nach-Dränier-Periode sollte mindestens etwa 2 Minuten betragen. Sie beträgt jedoch vorzugsweise

etwa 2J5 bis etwa 6 Minuten, wobei längere Zeiten einen if, geringen zusätzlichen Vorteil ergeben, jedoch zufrie-

§1 denstellend angewendet werden können; die Nach-Drä-

H nier-Periode hängt bis zu einem großen Ausmaß von

L^ der Bauweise und der Größe der Gefäße ab.

% Nach dem Imprägnieren, Dränieren bzw. Abziehen

iij und Nach-Dränieren wird der Gasdruck mit einer

pä ausreichend großen Geschwindigkeit verringert, so daß

til mindestens ein Teil des Kohlendioxid in dem Tabak in

gi die feste Form übergeführt wird.

Wi Der Druck in dem Gefäß wird abgelassen durch

H Entlüften der Gase, um den Inhalt des Gefäßes auf

M Atmosphärendruck zu bringen. Die Entlüftung erfordert

fU im allgemeinen etwa 0,75 bis 15 Minuten, je nach der

£; Größe des Gefäßes, sie sollte jedoch vorzugsweise nicht is

?.';■ mehr als 3 Minuten andauern, worauf die Temperatur in

S dem Gefäß im allgemeinen etwa -85 bis -95° C

Ij; beträgt und das flüssige Kohlendioxid in dem Tabak

Pg teilweise in festes Kohlendioxid umgewandelt ist Der

|Ί Druck muß nicht beim Atmosphärendruck liegen,

ίΐ| sondern muß nur auf einen Oberdruck von etwa 4,1 bar

H verringert werden. Es ist ersichtlich, daß dies aus

If wirtschaftlichen Gründen nicht so günstig ist wie die

fp Verringerung des Drucks auf Atmosphäre'^druck.

fef Nach der Umwandlung des Kohlendioxids in dem

Ü Tabak in seine feste Form, wird der festes Kohlendioxid

M enthaltende Tabak anschließend Expandierbedingun-

Il gen ausgesetzt, wobei man das behandelte Produkt

H einer Erwärmung oder einer äquivalenten Behandlung

fffl unterzieht, um das feste Kohlendioxid zu verdampfen

^<? und von dem Tabak zu entfernen. Dies kann in der

". Anwendung von heißen Oberflächen oder einem

'ϊϊ Heißluftstrom, einem Gemisch von Gas und Dampf

\:'. oder der Einwirkung anderer Energiequellen wie

f 1 Mikrowellenstrahlungsenergie oder Infrarotbestrah-

:■- lung erfolgen. Ein zweckmäßiges Mittel zum Expandie-

·'■" ren des festes Kohlendioxid enthaltenden Tabaks

: besteht darin, ihn in einen Strom von erwärmtem Gas,

i wie beispielsweise überhitzten Dampf, einzusetzen oder

- ihn damit mitzuschleppen, ober ihn in einen turbulenten

; Luftstrom bzw. Wirbelluftstrom einzusetzen, der beispielsweise bei einer Temperatur von etwa 100^CC bis ^; etwa 370° C und vorzugsweise bei einer Temperatur von

' etwa 150° C bis etwa 260° C gehalten wird, was während

: etwa 0,2 bis 10 Sekunden erfolgt. Der imprägnierte

Tabak kann auch erhitzt werden durch Aufbringen auf ■ ein Förderband und Einwirken einer Infrarotheizung,

{.,.. durch behandlung in einem Zyklontrockner, durch

Kontakt in einem Dispersionstrockner mit überhitztem ,^: Dampf oder einem Gemisch von Dampf und Luft oder so

dergleichen. In jeder dieser Kontaktstufen sollte die Temperatur der Atmosphäre, mit der sich der Tabak in Kontakt befindet, nicht über etwa 370° C angehoben werden, und sollte vorzugsweise etwa 100° C bis etwa 300° C, besonders bevorzugt 150 bis 260° C betragen, ·« wenn bei Atmosphärendruck gearbeitet wird.

Wie bei der Verarbeitung von jeglichen organischen Materialien bekannt, führt eine Überhitzung zur Zerstörung, zunächst zur Farbbildung, wie einem unerwünschten Dunkeln und schließlich bis zur Verkohlung. Die notwendige und ausreichende Temperatur, sowie die Behandlungszeit für die Expansion ohne eine derartige Schädigung stellt eine Funktion dieser beiden Variablen, sowie des Zustands der Verteilung des Tabaks dar. So sollte zur Vermeidung unerwünschter Schädigungen bei der Erwärmungsstufe der imprägnierte Tabak höheren Temperaturgraden, z. B. 370°C nicht langer als einige Zehntel einer Sekunde ausgesetz, werden.

Ein Verfahren zur Bewirkung der Expansion der Tabakzellen besteht in den in den US-PS 34 09 022 oder 34 09 027 beschriebenen Bestrahlungsmethoden. Eine andere Methode besteht in der Anwendung einer Hitzepistole oder einer ähnlichen Vorrichtung, die mit einer Luftaustrittstemperatur von 190—344°C während eines Zeitraums von etwa 0,2 Sekunden bis 4 Minuten arbeitet, wobei sich selbstverständlich die kürzeren Zeiten auf die höheren Temperaturen beziehen. Bei dieser Arbeitsweise erreicht der Tabak niemals eine Temperatur über ca. 140° C, da er durch die rasche Bildung von Gasen gekühlt wird. Die Anwesenheit von Dampf während des Erhitzens unterstützt die Erzielung optimaler Ergebnisse.

Ein weiteres System besteht in der Anwendung eines Dispersionstrockners, beispielsweise eines, der entweder mit Dampf allein oder in Kombination mit Luft beschickt wird. Die Temperatur in dem Trockner kann im Bereich von etwa 121 bis 371 °C liegen, bei einer Kontaktzeitin dem Trockner von etwa 4 Minuten bei der niedrigsten Temperatur b^;~ etwa 0,1 bis 0,2 Sekunden bei der höchsten Temperatur. Im allgemeinen wendet man eine Kontaktzeit von 0,i bis 0,2 Sekunden an, wenn die Temperatur des heißen Gases bei 260-315°C oder etwas darüber liegt. Wie vorstehend festgestellt, können andere Arten von Heizvorrichtungen angewendet werden, wenn sie dazu geeignet sind, die Expandierung des imprägnierten Tabaks zu bewirken, ohne eine übermäßige Dunkelfärbung zu ergeben. Es sei feststellt, daß, falls ein hoher Prozentsatz an Sauerstoff in den heißen Gasen vorliegt, dieser zur Nachdunkelung beiträgt, so daß bei Anwendung eines Heißdampf-Gemischs, ein hoher Anteil (z. B. über 80 Vol-%) an Dampf bevorzugt ist. Die Anwesenheit einer Dampfatmosphäre von 20% oder darüber der gesamten Heißgaszusammensetzung wirkt unterstützend bei der Erzielung der besten Expansion.

Erfindungsgemäß wird die Ausstoß- oder Austrittsfeuchtigkeit des Produkts bei der Erwärmungsstufe für die Expansion des Tabaks, so gesteuert, daß die Austrittsfeuchtigkeit nicht über 6% liegt. Bevorzugt ynd nicht über 3,0% OV.

Wie vorstehend festgestellt, ist es wichtig, daß das Produkt von der Erwärmungs-/Expaniionsstufe einen Austritts-OV-Gehalt von nicht über 6% aufweist. Das Ergebnis dieses relativ trockenen Zustands ist eine optimale permanente Expansion, nach Wiederherstellung der Standard-Feuchtigkeitsbedingungen. Eine derartige OV kann erzielt werden durch geeignete Gleichgewichtseinstellung zwischen der Beschickungsgeschwindigkeit des imprägnierten Tabaks in den Trockner und der Temperatur des Trocknergases, wenn man eine fixierte Gasströmung voraussetzt; die Strömungsgeschwindigkeit stellt eine weitere in Betracht zu ziehende Variable dar. Die Austritts-OV kann auch durch weüere Behandlung des Produkts, wie beispielsweise in einem Trockner auf einen gewünschten Gehalt gesenkt werden.

Nach Gewinnung des Tabaks aus der Erwärmungs-/ Expansionsstuft mit der gewünschten Austritts-OV wird er dann anschließend im allgemeinen equilibriert (wiedereingestellt) auf handelsübliche Bedingungen. Die Wiedereinstellung führt man vorzugsweise unter Standardbedingungen durch, die im allgemeinen darin bestehen, den Tabak bei einer Temperatur von 23,9°C und einer relativen Feuchtigkeit von 60% während zumindest 18 Stunden zu halten.

Ks ist wichtig, daß die Vorrichtung, in der der flüssiges Kohlendioxid enthaltende Tabak in Tabak umgewandelt wird, der festes Kohlendioxid enthält, dazu geeignet ist. Gase bei den anwendbaren erhöhten Drücken oder darüber, aufzunehmen. Dieses Gefäß verwendet man vorzugsweise für den ersten Kontakt des flüssigen Kohlendioxids mit dem Tabak. Das Druckgefäß kann verschiedenartig gebaut sein. Jedoch sollten vorzugsweise ein mit Ventil versehener Einlaß von einer Quelle für flüssiges Kohlendioxid und ein mit Ventil versehener Auslaß am Boden des Gefäßes, durch den die Flüssigkeit abgezogen werden kann, vorhanden sein; ein zweiter, mit Ventil versehener Auslaß in der Nähe des oberen Endes kann zur Belüftung zugefügt werden und kann als Teil der Einlaßleitung eingefügt werden, gegebenenfalls zwischen dem Gefäß und dem Einlaßventil gelegen. Eine Einrichtung zur Erwärmung des Gefäßes und/oder des Belieferungsge'äßes, wie äußere Heizschlangen können angewendet werden. Bringt man das Gefäß auf eine Dosiervorrichtung auf. so wird die Messung der Kohlendioxidbeschickung stark vereinfacht. Vorteilhaft ist ein zusätzliches Gefäß, das ähnlich ausgerüstet ist mit Wiegevorrichtur.gen und Heizschlangen, obwohl es nicht notwendig ist, da es die Vorerwärmung einer Charge von flüssigem Kohlendioxid von dessen gewöhnlicher geringer Lagerungstemperatur von -2O⁰C (was einem Überdruck von etwa 14,8 bar entsprechen kann) ermöglicht. Beim Betrieb kann die Füllung in einer geeigneten Haltevorrichtung, wie einem Drahtkorb, der über dem Boden des Gefäßes gehalten wird, in das Hauptdruckgefäß eingebracht werden. Das geschlossene Gefäß kann anschließend mit

JM) Kohlendioxidgas gespült werden und die Auslässe geschlossen werden, worauf flüssiges Kohlendioxid aus dem Lagerungsbehälter eingebracht wird, beispielsweise mit einem Überdruck von 17,2 bar in einer ausreichenden Menge, um den gesamten in dem Gefäß vorliegenden Tabak zu bedecken. Die Temperatur wird durch die Heizvorrichtungen angehoben, beispielsweise durch die Heizschlangen, um den Tabak auf die gewünschte Temperatur zu bringen, die unter 31⁰C (der kritischen Temperatur des Kohlendioxids) liegen sollte und diesen Zustand hält man vorzugsweise während I bis 20 Minuten aufrecht, während die Imprägnierung erfolgt. Anschließend wird überschüssiges flüssiges Kohlendioxid durch öffnen des unteren Auslasses am Gefäß in einen geeigneten Vorratsbehälter oder ein ähnliches Abführungssystem abgezogen und wenn die gesamte überschüssige Flüssigkeit aus dem Gefäß entfernt ist, wird das Gefäß auf Atmosphärendruck belüftet. Der Tabak wird anschließend einem Arbeitsgang zur Verflüchtigung des festen Kohlendioxids unterzogen, vorzugsweise durch Entfernen des festes Kohlendioxid enthaltenden Tabaks aus dem Gefäß und Leiten durch eines der verschieden möglichen Rasch-Erwärmungssysteme, um die Expansion zu erzielen. Wie vorstehend in der vorliegenden Beschreibung angegeben, sind für dieses Expansionsverfahren Systeme besonders zufriedenstellend, die einen raschen turbulenten Kontakt mit dem heißen Gas oder Dampf ergeben. Bei einer g-'eigneten Steuerung der Temperatur und der Behandlungszeit kann das Produkt in expandiertem Zustand mit dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt gewonnen werden.

Beispiel I

45,4 kg helle Tabakteilchen von der Größe für ü Zigarettenfüllungen mit einem OV-Gehalt von 20% wurden in einem Drahtkorb in ein Druckgefäß eingebracht. Das Gefäß wurde bis auf eine öffnung zum Einlaß von CÜ2-Gas geschlossen. Das Gas wurde auf einen Überdruck von 27,6 bar eingebracht und die mi öffnung wurde geschlossen. Das Gefäß wurde anschließend mit flüssigem CO2 mit einem Überdruck von 27,6 bar und bei —7°C mit ausreichend flüssigem CO2 !gefüllt, um die Tabakmasse zu bedecken. Das System wurde unter diesen Bedingungen 30 Sekunden gehalten, und anschließend wurde eine öffnung am Boden geöffnet, um die Flüssigkeit herauszupumpen. Die Öffnung wurde geschlossen und nach 3 Minuten wurde sie erneut geöffnet, um angesammelte Flüssigkeit zu entfernen. Die öffnung wurde geschlossen und das Gefäß durch ein Ventil am oberen Ende zur Atmosphäre geöffnet so daß der Druck während eines Zeitraums von 180 Sekunden abgelassen wurde. Beim Entfernen des Deckels vom Gefäß und Wiegen des Korbes zeigte sich, daß etwa 8,2 kg COj vom Tabak zurückgehalten wurden. Es war nicht schwierig, das Produkt abzutrennen und es konnte mit einer gesteuerten Geschwindigkeit in die nächste Stufe eingeführt werden. Ein ähnlicher Ansatz ohne die Dränierperiode behielt etwa 14,3 kg an CO2 zurück und war in unangenehmer Weise verklumpt.

Ein Vertikaltrockner von etwa 20,3 cm Durchmesser wurde mit 31,1 m/Sek. von 85% überhitztem Dampf in Luft von 249°C zur Expansion verwendet. Das Produkt von der CÖ2-Behandlung wurde mit etwa 1,7 kg/min in den Trockner eingeführt, wo der Kontakt mit dem Dampf schätzungsweise 3 Sekunden betrug. Das Produkt wurde in einer Zyklon-Trennvorrichtung gewonnen und wies einen OV-Gehalt beim Abkühlen von 1,8% auf. Sein wieder hergestelltes Zylindervolumen, korrigiert auf 11% OV betrug 74,0cm³/10g im Vergleich mit dem Original-CV von 34,0cm³/10g .Jr das helle unbehandelte Füllmaterial mit dem Standardfeuchtigkeitsgehalt von 12,5% OV.

Beispiel 2

(zeigt die Bedeutung des Feuchtigkeitsgehalts der enthaltenen Probe, wobei die erfindungsgemäße

Nachdränage unberücksichtigt blieb)

45,4 kg Ansätze von hellem Tabak, ähnlich dem im vorstehenden Beispiel verwendeten und mit einem ähnlichen Beschickungsfeuchtigkeitsgehalt wurden wie vorstehend verarbeitet, mit einem Abgasen von 177 — 190 Sekunden, wobei jedoch die 3minütige Dränierungsperiode weggelassen wurde und Änderungen der Expansionsverfahrensweise und -bedingungen durchgeführt wurden. Ais Ergebnis erhieit man einen variierenden OV-Gehalt am Austritt und eine variierende Füllkraft des Produkts, gemessen durch CCV. Die Ergebnisse und Bedingungen für die Ansätze sind im Doppel in der Tabelle 1 aufgeführt. Die Expansion erfolgte durch Behandlung im Turm während etwa 3 Sekunden mit 81 bis 88% Dampf. Es ist ersichtlich, daß eine optimale Füllkraft bei einer geringen OV für das aus der Expansionsstufe austretende Produkt erzielt wird und daß eine OV von unter 6,0% günstig und von unter 2^% besonders günstig ist

Tabelle I

B es chic	kling	liirmtempeniliir	3
in den	Turm
kg/mm		°C
2,49		149
2.27		177
1.93		2()4
1.42		249
	Beispiel

OV iini Austritt

CCV. cm 7 KIg

Heller Tabak mit eineni Gewicht von 45,4 kg und einer OV von 20% wurde für das Eintauchen wie in Beispiel 1 bereitet. Flüssiges Kohlendioxid wurde in die I¹C Sm trier eingeführt die vorher liuf ein*¹!! l ihprHrnrlc von ca. 20.7 bar gebracht worden war; beim gleichen Druck wurde der Tabak bedeckt und so während 30 Sekunden gehalten. Die Temperatur betrug etwa — I6,7°C. Die Flüssigkeit wurde durch ein Bodenventil abgepumpt, es wurde 5 Minuten mit COj-Gas von oben her zum Boden des Gefäßes gespült, um die Entfernung von nicht abgezogenem flüssigen COj zu unterstützen. Anschließend wurde das Gefäß zur Atmosphäre in 152 Sekunden belüftet und das gekühlte Produkt wurde entnommen.

Dieses Produkt war nicht verklumpt; es wurde in ein:n Expansionsturm mit einem Dampfstrom von 85% und mit einer Geschwindigkeit von 38,1 m/Sek. bei 249°C in einer Menge von etwa 1,95 kg/min Gesamtgewicht eingebracht. Die Behandlungsdauer wurde auf 3 Sekunden geschätzt. Das Produkt enthielt 2.1% OV und

12,0	12,2
8.5	7,8
4.5	4,8
1.8	2.5

59.4	65.6
65,0	67,8
67,8	69,2
69.5	75,4

zeigte bei einer Wiedereinstellung auf 12.0% OV ein Zylindervolumen, korrigiert auf 11,0% OV von bS.OcmVIOg. Die Ausgangsfüllung wies eine CCV von 37.3 cm V10 g bei 12.5% OV auf.

Beispiel 4

Ansätze von 45,4 kg von hellem Tabak mit verschiedenem OV-Gehalt wurden nach der Verfahrensweise des Beispiels I behandelt (Imprägnierung, Flüssigkeitsentfernung, Dränieren, Ablassen des Drucks und Expandieren durch Behandlung im Turm), wobei lediglich die Temperatur des Turmgases von 232 bis 254⁰C variierte, um zunehmende OV-Gehalte der Beschickung auszugleichen. Die Austritts-OV aller Proben lag bei 1,3% bis 2,8% OV. Nach der Rekonditionierung wurden alle Proben auf das CV, korrigiert auf 11.0% OV untersucht. Die in der Tabelle 2 aufgeführten Ergebnisse zeigen, daß eine Feuchtigkeit (OV), die zur Erzielung der besten Expansion benötigt wird, in dieser Reihe bei mindestens 68cm³/10g CCV, minimal 17% betrug.

Tabelle 2

Zylindervolumen bezogen auf die Einlaßfeuchtigkeit bei einer Imprägnierung bei eineni Überdruck von 27,6 bar

Einlaß OV

10,1	10,9
10,6
10,9
11,7	16,0
15,5	17,0
16,0	17,5
17,1	17,9
17,4	18,4
17,7	19,1
18,0	18,3
19,0	19,5
18,0	20,6
19,4	21,9
19,7
21.9

Füllvermögen
wiederhergestellte CV,
cnrVlOg

CCV, 11% OV
cmVlOg

44,5	48,5
52,5
47,9
59,6	60,4
60,7	62,2
59,6	58,6
61,0	64,6
62,2	67,1
68,7	63,2
62,0	60,8
60,9	56,9
69,2	68,9
60,9	71,4
63,0
68,2

50,6	52,6
55,0
53,1
62,3	67,0
66,5	69,0
64,6	67,9
69,1	68,2
68,7	72,5
72,9	70,1
70,9	68,1
68,3	69,4
74,4	73,4
72,6	76,5
73,8
73,0

l'ortscl/iinu

Einlaß OV

Füllvermögen wiederhergestellte CV. cm V 10 g

23,0	23,5	59,1	66,3
23,5	24,2	63,9	58,9
23,9		58,6
25,7	Beispiel 5	58.6

Ansätze von hellem Tabakfüllmaterial wurden imprägniert und anschließend genau wie in Beispie! 1 beschrieben expandiert, wobei jedoch die Dränierzeit (vom Schließen bis zum Wiederöffnen des Auslasses) wie in den Tabellen gezeigt variiert wurde. Die ersten Ansätze (Tabelle 3) wogen 45.4 kg und wiesen in der Imprägniervorrichtung eine Höhe von 91,4 cm auf; die zweite Gruppe (Tabelle 4) wog 84 kg und wies eine Tiefe von 152.4 cm auf. Die OV am Austritt des Expansionsturmes lag bei etwa 2% in jedem Ansatz. Das Zyündervolumen der Produkte wurde gemessen

CCV. 11	% OV
cmVlOg
68,6
70,7	71,0
68.4	68,6
68.4

und zum Vergleich der Veringerung der Größe wurde auch gesiebt. Die 3minütige Spülung war gleich einer 3minütigen Dränierzeit, mit der Ausnahme, daß COrGas als Spülgas abwärts durch den imprägnierten Tabak geblasen wurde.

Die Tabellen 3 und 4 enthalten die Ergebnisse. Da eine Verteilung von etwa der des Kontrollversuchs erwünscht ist, und insbesondere eine Gesamtheit von »kleinen« und »feinen« (S+ F) Anteilen \on nicht über 2% angestrebt wird, ist ersichtlich, daß die Dränierzeiten von 2 Minuten oder langer die besten Ergebnisse ergaben. Die Auswirkung auf das korrigierte CV schien gering oder nicht vorhanden zu sein.

Tabelle 3

Wirkung der Dränierzeit auf Siebfraktionen mit Ansätzen von 45.4 kg

Dränierzeit
Minuten

Siebfraktionen % Lang Mittel

Kurz

Klein

L + M

S+ F

CCV cm'/10 g bei 11% OV

expandierte

Kontrolle

3minütige
Spülung

55,5

38,2
41,9
43,7
42,2
42,7

35,9

50,0 47,7 47,0 49,2 48,5

7,0

9,2 8,1 7,3 6,8 6,9

0,9

1,2 1,2 1,0 0,7 1,0

91.4

88.2
89,6
90,7
91,4
91.2

1.5

2,4
2,4
1,9
1,7
2,0

74,6 73,7 76,3 74,2 75,0

Tabelle 4

Wirkung der Dränierzeit auf Siebfraktionen mit Ansätzen von 84 kg

Dränierzeit	Siebfraktionen %	Mittel	Kurz	Klein	Fein	L+M	S + F	CCVcm3/10g
Minuten	Lang	38,9	7,5	1,1	0,5	90,9	1,6	_
Kontrolle	52,0	48,5	10,0	2,0	1,3	86,8	3,3	74,4
0	38,3	45,7	7,7	1,2	0,9	9OJ2	2,1	76,6
3	44,5	46,1	7,7	1,2	0,9	90,2	2,1	76,8
6	44,1

Die in den vorstehenden Beispielen angewendeten 65 1,68 mm zurückgehalten); Mittel < 1,68 bis >0,84mm;

verschiedenen Siebfraktionen werden wie folgt defi- Kurz <0,84rr.rn bis > 0,59 mm; Klein <0,59 bis

niert: Lang > 1,68 mm (+10, d. h. die Teilchen werden > 0,297 mm und Fein <037 mm. von einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Expandieren von Tabak durch Imprägnieren von Tabak mit erhöhtem Feuchtigkeitsgehalt in einer ersten Stufe mit flüssigem Kohlendioxid unter Druck, Abziehen von überschüssigem flüssigen Kohlendioxid, Umwandeln des flüssigen Kohlendioxids, in festes Kohlendioxid in einer zweiten Stufe und Verdampfen des festen, Kohlendioxids in einer dritten Stufe, dadurch gekennzeichnet, daß man in der ersten Stufe einen Tabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 17 bis 30% verwendet, die erste Stufe unter einem absoluten Druck im Bereich von 17,2 bis 36,2 bar durchführt, daß man das Abziehen des flüssigen Kohlendioxids von dem Tabak bis zu einem Punkt weiterführt, an dem der kontinuierliche Flüssigkeitsstrom aufhört und eine Nach-Dränage-Verweilzeit von mindestens 2 Minuten einhält, um eine weitere Entfernung von flüssigem Kohlendioxid aus dem Tabak vor Beginn der zweiten Stufe zu ermöglichen und man die dritte Stufe so durchführt, daß der Feuchtigkeitsgehalt des aus der dritten Stufe erhaltenen expandierten Tabaks nicht über 6% liegt.

2. Verfahren zum Expandieren von Tabak nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in der ersten Stufe einen Tabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 17 bis 25% verwendet und die erste Stufe unter einem absoluten Druck von 24,1 bis 31.0 bar durchführt