DE2943373A1 - Verfahren zum wiederordnen bzw. wiederbefeuchten von expandiertem tabak

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Description

Claims

DE2943373A1

Publication number: DE2943373A1
Application number: DE19792943373
Authority: DE
Inventors: Patrick E Aument; Roger Z De La Burde; Francis V Utsch
Original assignee: Philip Morris USA Inc
Current assignee: Philip Morris USA Inc
Priority date: 1978-10-27
Filing date: 1979-10-26
Publication date: 1980-05-08
Also published as: US4202357A; BE879637A; NL7907904A; BR7906964A; AU5223079A; IT1164745B; JPS5574782A; GB2033208B; CA1121688A; FR2439555B1; GB2033208A; AU528512B2; FI793365A; IT7950678A0; DE2943373C2; FR2439555A1; JPS585028B2; CH640707A5; AR224377A1

DR.-ING. WALTER ABITZ DR. DIETER F. MORF DIPL.-PHYS. M. GRITSCHNEDER Patentanwälte

29A3373

\.ϋ,._Γίκ>.ι. 26. Oktober 19 79

Postanschrift / Portal Ai!d"uss lO.itf.ith BOO 109, 8000 München 8ö

PienzenauerstraQo yn Telefon 98 32 22

Telegramme: Chemindus München Telex: (O) 5 23992

582-906

PHILIP MORRIS INCORPORATED
New York, New York 10017, V.St.A.

Verfahren zum Wiederordnen bzw. V/iederbefeuch-ten von expandiertem Tabak

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederordnen bzw.

Wiederbefeuchten von expandierten Tabak.

Bei vielen Verfahren zur Expandierung von Tabak erfolgt ein Aussetzen des Tabaks an Bedingungen, die zu niedrigen Feuchtigkeitsgehalten in dem expandierten Tabak führen. Im allgemeinen hat Tabak, der von einem Expandierungsprozeß erhalten wird, einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als etwa 6% und oftmals weniger als 3%. Wenn daher der Tabak expandiert worden ist, dann ist der resultierende Füllstoff (Tabak) erheblich trockener, als es für die weitere Verarbeitung oder den Gebrauch gewünscht wird. Um einen Bruch zu vermeiden und um zufriedenstellende Rauchqualitäten zu gewährleisten, muß daher das expandierte Tabakmaterial zu einem Feuchtigkeitsgehalt wiedergeordnet (wiederbefeuchtet) werden, der im Gleichgewicht mit normalen Gebrauchsbedingungen steht, bevor der Tabak gehandhabt und verarbeitet werden kann. Typische Standardbedingungen sind eine relative Feuchtigkeit von 60% und 24⁰C. Tabak, der Expandierungsbedingungen nicht ausgesetzt worden ist, stellt sich bei diesen Standardbedingungen auf ein Gleichgewicht von etwa 12% Feuchtigkeit ein. Tabakblätter, die einer Expansionsbehandlung unterworfen worden sind, bei der ein heftiges Trocknen erfolgt ist, stellen sich auf ein Gleichgewicht eines etwas niedrigeren Feuchtigkeitsgehalts, beispielsweise von 11%, ein. Dies ist ein geeigneter Zielwert für die Wi ed er Ordnung.

Es sind schon viele Maßnahmen zum Wiederordnen oder Wiederbefeuchten von Tabak angewendet worden. Die übliche Praxis schließt zwei relativ rasche und zeitersparende Prozesse ein. Bei dem ersten Prozeß wird die direkte V/iederOrdnung in einfacher Weise dadurch erreicht, daß man das expandierte Tabakprodukt einem Wasserspray aussetzt. Bei der zweiten Methode erfolgt ein Aussetzen des expandierten Tabakmaterials an gesättigten Wasserdampf. Weder das direkte noch

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Hochtemperaturverfahren ist jedoch bei expandierten Tabakblättern vollständig zufriedenstellend, was auf eine nicht-tragbare Schrumpfung des expandierten Füllstoffs zurückzuführen ist. Sowohl erhöhte Temperaturen als auch ein direkter Kontakt mit flüssigem Wasser neigen dazu, ein Zusammenfallen der Blattstruktur in Richtung auf den nichtexpandierten Zustand zu bewirken. Demgemäß erfolgt bei der Expansionsbehandlung ein signifikanter Verlust an Füllkraft und verminderte Vorteile, wenn solche Schnellwiederordnungsmethoden angewendet werden.

Bei einem Verfahren, das angewendet wird, um diese Nachteile zu überwinden, geht man so vor, daß man eine Raumtemperatur-Gleichgewichtseinstellung des expandierten Tabaks mit Luft bei oder geringfügig oberhalb des gewünschten Feuchtigkeitswertes durchführt. Es hat sich gezeigt, daß dieses Vorgehen langsam ist und 24 min bis zu einem Tag oder langer erfordert, um das Produkt in den gewünschten Zustand zu bringen.

Bei einem Beispiel eines solchen bekannten Befeuchtungsverfahrens zieht man Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 6O56 und mit Raumtemperatur 8 bis 2h h lang durch den expandierten trockenen Tabak. Dieser verlängerte Zeitraum für die Insgleichgewichtssetzung macht jedoch diese Gleichgewichtsmethoden für die technische Durchführung ziemlich unzufriedenstellend. Dazu kommt noch, daß das Produkt, das bei solchen Verfahrensweisen erhalten wird, einen nichtgleichförmigen Feuchtigkeitsgehalt im allgemeinen von 8 bis 1696 aufweist, was offenbar auf eine ungleichmäßige Aussetzung des Tabaks an die fließende Luft zurückzuführen ist.

Zwangsumluftzirkulationssysteme sind so ausgestaltet worden, daß sie die Probleme der obengenannten Gleichgewichtsmetho- * den überwinden. Solche Systeme erfordern jedoch erhebliche

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Kapitalinvestitionen und ziemlich verlängerte Zeiträume für das Insgleichgewichtsetzen. Wenn beispielsweise ein solches System, beispielsweise eine Proctor- und Schwärtz-Einheit, verwendet wird, dann muß die feuchte Luft durch das Tabakbett über einen Zeitraum von 24 bis 40 min geleitet werden, um eine zufriedenstellende Wiederbefeuchtung zu erhalten.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen Problemen dieser Gleichgewichtsmethoden liegen bei einigen Zwangsunlufteinheiten, die derzeit zur Wiederbefeuchtung von Tabakmaterial verwendet werden, Feuergefahren vor. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß gelegentlich brennendes oder schwelendes Material in die Wiederbefeuchtungseinheit als Ergebnis der Gestaltung der verwendeten Expansionseinheit eingeführt wird. Die Zwangsluft, die durch den Füllstoff eingeblasen wird, entfacht diese Teilchen zum Entflammen. Dies kann zu langen Stillegungszeiten der Einheit sowie zu Produktverlusten führen.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß ein überlegenes wiederbefeuchtetes Produkt rasch durch das hierin beschriebene Verfahren erhalten werden kann. Das erfindungsgemäße Produkt zeigt eine relativ geringe Schrumpfung in Richtung auf den ursprünglichen nicht-expandierten Zustand und es hat einen relativ gleichförmigeren Feuchtigkeitsgehalt. Weiterhin führt das erfindungsgemäße Verfahren zu verminderten Prozeßzeiten und Raumersparnissen, was auf die kleinere Einrichtung zurückzuführen ist. Kostspielige Handhabungen der Luft und der Konditionierungseinrichtungen werden eliminiert und Feuergefahren, die bei einigen Wiederbefeuchtungsraethoden auftreten, v/erden beseitigt.

Durch die Erfindung wurde ein Verfahren zur Verfügung gestellt, durch das relativ trockenes Tabakmaterial, das expandiert worden ist, rasch und ohne Massenverluste gleich-

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förmig wiederbefeuchtet werden kann. Gemäß der Erfindung wird expandiertes Tabakmaterial wiederbefeuchtet, indem es mit einem feinen Wassernebel besprüht wird, dessen durchschnittliche Tropfengröße im Durchmesser weniger als· 120 um, vorzugsweise 20 bis 60 um, ist. Das Verfahren kann in einem Drehzylinder mit einem Gewindegang bei gewöhnlichen Temperaturen innerhalb von 1 bis A min durchgeführt werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur raschen Wiederbefeuchtung von Tabak, ohne daß die Stengel beschädigt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geht man so vor, daß man relativ trockenen Tabak, der einer Expansionsbehandlung unterworfen worden ist, mit einem feinen Wasserspray, dessen Tröpfchen eine spezielle kontrollierte Größe haben, kontaktiert. Durch dieses Verfahren wird in einfacher und billiger Weise eine rasche und relativ gleichförmige Wiederbefeuchtung des Tabaks bei minimaler Schrumpfung in Richtung auf den nicht-expandierten Zustand bewirkt.

Gemäß der Erfindung wird der Tabak, der einer Expandierungsbehandlung unterworfen worden ist, mit einem Wassernebel behandelt, der durch eine durchschnittliche Tropfengröße von weniger als etwa 120 um im Durchmesser und vorzugsweise 20 bis 60 um im Durchmesser gekennzeichnet ist. Typischerweise enthält das Abgabeprodukt einer Expandierungsbehandlung weniger als 6% Feuchtigkeit, gemessen als ofenflüchtige Stoffe (OV), wie hierin definiert. Das Produkt kann aber weniger als Λ% bis zu dem' normalen Feuchtigkeitsgehalt von 12% enthalten. Durch das erfindungsgemäße Wiederbefeuchtungsverfahren können annehmbare Feuchtigkeitsgehalte für ein solches expandiertes Tabakmaterial in 1 bis 4 nin bei üblicher Raumtemperatur erhalten werden, ohne daß eine nicht-tolerierbare Schrumpfung oder ein Zusammenfallen des Tabaks in Richtung auf den nicht-e'xpandierten Zustand erfolgt.

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Es wurde gefunden, daß durch Aufrechterhaltung der durchschnittlichen Tröpfchengröße des Wassersprays auf unterhalb etwa 120 um während der Wiederbefeuchtung eine Schrumpfung des expandierten Tabaks vermindert werden kann. Tröpfchen oberhalb einer Größe von 120 um und eine Agglomerierung von Wasser auf der Oberfläche der Tabakteilchen führt zu einem Zusammenfallen der expandierten Tabakstruktur. Weiterhin vermindert eine Wiederbefeuchtung auf Feuchtigkeitsgehalte von weniger als 20% den Grad der irreversiblen Schrumpfung in dem expandierten Tabak. Es wird bevorzugt, die Wiederbefeuchtung auf weniger als 15% zu begrenzen, und beste Ergebnisse werden bei einem Tabakmaterial erhalten, das zu einem Feuchtigkeitsgehalt beim normalen Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt des expandierten Füllstoffs oder darunter, d.h. 10,5 bis 12%, wiederbefeuchtet worden ist. Es gibt verschiedene Maßnahmen bzw. Einrichtungen, um Wassernebel mit der Teilchengröße zu erzeugen, die für die Durchführung der Erfindung erforderlich ist. Das älteste und bestbekannte Verfahren verwendet Hochdruckluft. Die Luft preßt Flüssigkeit durch kleine Öffnungen unter hohem Druck. Der Flüssigkeits/Luft-Strom tritt an der Düsenspitze mit hoher Geschwindigkeit aus. Ein typischer Bereich der Teilchengrößen ist 5 bis 120 um und der Luftstrom besorgt die Verteilung des Nebels. Ein geeigneter Spray kann mit 1/4 JCO Pneumatic Atomizing Nozzles von Spraying Systems Co. oder einer ihrer Fluiddüsen, die mit einer Luftdüse kombiniert ist, erhalten werden. Hochdruck-Wasserzerstäubungsdüsen, die bei 7 bis 70 atü oder mehr arbeiten und die keine Luft verwenden, können gleichfalls eingesetzt werden.

Bei der Schallzerstäubung wird die Energie von Schallwellen zur Aufbrechung von Teilchen verwendet. Druckluft, die durch eine konvergente-divergente Innenbohrung einer Düse hindurchläuft, erzeugt eine Hochfrequenzdruckwelle in einem Resonator. Die Energiewellen werden durch Schockwel-

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len verstärkt, die von dem Resonator ausgehen. Es bildet sich ein intensives Energiefeld zwischen dem Düsenausgang und dem Resonator aus. Wasser, das in dieses Feld hineingepumpt oder hineingesaugt wird, wird gleichförmig zu feinen Tröpfchen mit niedriger Vorwärtsgeschwindigkeit zerstäubt. Typische Teilchengrößen sind 10 bis 25 um. Geeignete Schallerzeuger sind z.B. die "Sonicore"-Zerstäuber.

Die Ul traschall-Aero soler zeugung kann Teilchen von 20 um oder größer bis weniger als 1 um erzeugen. Das Prinzip ist eine periodische Erregung eines Wasserkörpers durch eine akustische Welle, um stehende Wellen auf der Oberfläche zu bilden, die instabil wird und Tröpchen austrägt. Diese Generatoren sind im allgemeinen teurer als die oben beschriebenen zwei Vorrichtungen. Bei nicht-pneumatischen Generatoren, z.B. vom Schall- oder Ul traschall typ, ist es erforderlich, daß ein Luftstrom oder dergleichen den Nebel von dem Generator wegträgt und eine Agglomerierung der Wasserteilchen auf dem expandierten Tabak verhindert.

Expandierter Tabak kann mit dem erforderlichen Wasserspray behandelt werden, indem der Tabak in eine Kammer in einer Schicht eingespeist wird und die Schicht üblicherweise mit 30 bis 50⁰C oberhalb Umgebungstemperatur besprüht wird. Eine geeignete Behandlungskammer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Drehzylinder. Es wird ein solcher Zylinder mit emporhebenden Gewindegängen bevorzugt, um eine gute gleichförmige Aussetzung und eine stetige Beförderung der Tabakstengel durch die Kammer zu gewährleisten. Der Zylinder kann mit Zerstäubungssprühköpfen oder anderen geeigneten Einrichtungen zur Abgabe eines Sprühnebels mit Teilchen im Bereich von 1 bis 120 um ausgerüstet sein. Um einen Bruch des Tabakmaterials während der Wiederbefeuchtung zu minimalisieren, wird es bevorzugt, den Feuchtigkeitsgehalt rasch zu erhöhen, indem die ersten wenigen Düsen

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in einem solchen System eine signifikante Menge des gesamten

Wassersprays zur Verfugung stellen.

Die Wassermenge, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zugesetzt wird, hängt von der Feuchtigkeit des Eingabetabakmaterials, der gewünschten Endfeuchtigkeit des .Produkts, die im allgemeinen etwa 9 bis 14% beträgt, und der prozentualen Retention des zugesetzten Wassers, bestimmt im vorhergegangenen BetriebsVorgang oder durch Verwendung von geeigneten Feuchtigkeitsmeßeinrichtungen, ab. Die erforderliche Aussetzungsperiode an den Wasserspray und die Geschwindigkeit der Wasserabgabe zur Erzielung eines gewünschten Feuchtigkeitsgehalts kann durch einfache Kalibrierungsversuche bestimmt werden. Die Geschwindigkeit der Sprühaufbringung wird im allgemeinen so eingestellt, daß eine Zuführung von etwa 5 bis 5O?6 oberhalb der erreicht wird, die als notwendig errechnet worden ist, um den Tabak auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt zu bringen.

Im allgemeinen ergibt das erfindungsgemäße Schnellwiederbefeuchtungsverfahren mit einem "Syntron"-Vibrator Feuchtigkeitsgehalte im expandierten Material innerhalb von 1 bis 4 min, die denjenigen gleichwertig sind, die innerhalb von 18 bis 24 h in einer feuchtigkeitskontrollierten Kammer oder in der herkömmlicherweise verwendeten Behandlungskammer innerhalb von 24 bis 60 min erhalten v/erden. Dies geschieht bei nur geringfügigen oder überhaupt keinen Einbußen des Massenvolumens (0 bis 3 Einheiten), gemessen als CV-Werte. Expandiertes Tabakmaterial, das erfindungsgeinäß wiederbefeuchtet worden ist, zeigt sehr geringe Unterschiede des Bruches, gemessen durch die Größenverteilung bei Standardsiebtests vor und nach der Behandlung durch verschiedene Methoden. Weiterhin zeigt der resultierende Füllstoff keine signifikanten Unterschiede von handelsüblichen Gemischen hinsichtlich der Rauch-, Festigkeits- und chemischen Eigenschaften.

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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind beispielsweise eine Verminderung der Prozeßzeit, der Zuführungsmengen und eine kleinere Einrichtung bei der Verarbeitung, die Eliminierung einer kostspieligen Lufthandhabung und einer Konditionierungseinrichtung und eine größere Gleichförmigkeit des resultierenden Produkts.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß in der Wiederbefeuchtungsmaschine die Feuergefahren eliminiert werden können, die in den derzeit verwendeten Zwangslufteinheiten vorliegen können. Durch den V/asserspray werden brennende Teilchen, die in der Wiederbefeuchtungseinrichtung vom Expandierungssystem aufgenommen werden, gelöscht. Somit werden durch das erfindungsgemäße Wiederbefeuchtungssystem die Probleme von langen Stillegungszeiten und von verlorengegangenen Produkten überwunden, die bei einigen Wiederbefeuchtungsverfahren von Bränden herrühren.

Die hierin verwendete prozentuale Feuchtigkeit kann als Äquivalent zu dem Gehalt an ofenflüchtigen Stoffen (OV) angesehen v/erden, da nicht mehr als etwa 0,9% des Tabakgewichts aus anderen flüchtigen Stoffen als Wasser besteht. Die Bestimmung der ofenflüchtigen Stoffe ist eine einfache Messung des Gewichtsverlustes beim Aussetzen in einem Zwangsumluftofen über 3 h bei 100°C.

Wie hierin beschrieben, wird der Grad der Expandierung von Tabak anhand des ZyIindervolumens gemessen. Das Zylindervolumen (CV) wird wie folgt bestimmt: Tabakfüllstoff mit einem Gewicht von 10,00 g wird in einen Zylinder mit einem Durchmesser von 3,358 cm eingebracht, der auf einem "Syntron"-Vibrator unter Vibrationen gesetzt wird. Das Material wird mit einem Kolben von 1375 g und einem Durchmesser von 3,335 cm 5 min lang komprimiert und hierauf wird das resultierende Volumen des Füllstoffs als Zylindervolumen angegeben. Der

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Test wird bei Standardumgebungsbedingungen von 23,9°C und einer relativen Feuchtigkeit von 60Jo durchgeführt, wenn nichts anderes angegeben ist. Die Probe wird in dieser Umgebung 18 h lang vorkonditioniert. Der erhaltene Wert hängt von dem Feuchtigkeitsgehalt (OV) ab. Um Materialien mit leicht unterschiedlichem OV-Wert auf eine vergleichbare Basis zu bringen, kann der CV-Wert auf einen speziellen Gehalt an ofenflüchtigen Stoffen nach folgender Formel eingestellt werden:

Korrekter CV oder CCV = CV + F (OV - 0V_e), v/orin 0V₀ der angegebene OV-Wert ist und F einen Korrekturfaktor (Volumen pro %), bestimmt für den jeweiligen Typ des jeweils verwendeten Tabakfüllstoffs, bedeutet. CV und CCV werden als cnr/10 g ausgedrückt. Die Methode der Messung des Zylindervolumens wird in Wakeham et al. "Filling Volume of Cut Tobacco and Cigarette Hardness", Tobacco Science, Band XX, Seiten 157 bis 160 (1976) beschrieben.

Um Materialien mit verschiedenem OV-Wert auf eine vergleichbare Basis zu bringen, wurden CV-Werte hierin willkürlich zu einer gemeinsamen Basis von 11,0% OV korrigiert. Dies erfolgt, indem ein vorbestimmter Korrekturfaktor von 7,5?» OV wie folgt angewendet wird:

CCV = CV + (SiOV - 11,0)7,5

Ein nicht-expandiertes Produkt würde naturgemäß nicht-korrigiert sein oder zu einem höheren OV-Wert entsprechend dem unbehandelten Tabak korrigiert sein.

Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Wenn nichts anderes angegeben ist, dann sind alle Prozentmengen auf das Gewicht bezogen.

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582-906 Beispiel 1

Um den Effekt der Tröpfchengröße des Sprühwassers auf die Füllkraft des wiederbefeuchteten Tabaks zu bestimmen, wurden mehrere Versuche durchgeführt. Bekannte Mengen von trockenem expandierten Füllstoff wurden in Kunststoffbeute3, in die kontrollierte Mengen von V/asser bekannter Tröpfchengröße eingesprüht worden waren, einer Tromnelungsbehandlung unterworden. Es wurden zwei verschiedene Typen von Luft- und Wasserdüsen verwendet. Die Tröpfchengröße wurde durch den Luftdruck kontrolliert und sie lag durchschnittlich im Bereich von 20 bis 250 um.

A. Düsen (Luft Nr. 70, Wasser Nr. 2050 - Spraying Systems, Inc.

Durchschnitt- OV-Wert OV-Wert

liehe Größe des Ein- des be-

der Tröpfchen gabepro- feuchte-

um duktes ten Pro-' % duktes

cm³/i0 g cm³/i0 g bei 11% OV CV CCV

20

120 150 200 250

3,2	11,8	81
2,8	12,1	80
2,9	11,2	86
3,1	11,0	84
3,2	11,4	78
3,8	11,8	58
3,4	11,6	48
3,2	11,7	48

87 88

87

81 64 53 53

Düsen (Luft Nr. 64. Wasser Nr. 1650)

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	1Ö	OV-V/ert des befeuchteten Produktes, %	cm³/ii CV	2943373
562-906		11,4	84
Durchschnitt liche Größe der Tröpfchen um	OV-Wert des Eingabepro duktes , %	11,3	84	0 g cm⁵/i0 g bei 11% OV CCV
20	2,8	12,0	80	87
30	3,2	11,9	76	87
50	3,2	11,8	73	88
60	3,3	11,2	75	83
90	. 3,1	10,8	63	79
120	3,0	11,1	54	77
140	2,8		62
200	3,0		55

Die Ergebnisse zeigen, daß die Schrumpfung des expandierten Füllstoffs mit der Tröpfchengröße in Beziehung steht. Die Schrumpfung wird minimalisiert, wenn die durchschnittliche Tröpfchengröße unterhalb 120 um gehalten wird. Eine selbst größere Verminderung der Schrumpfung wird beobachtet, wenn die durchschnittliche Tröpfchengröße unterhalb 60 um liegt.

Beispiel 2

Unter Verwendung des Sprays mit 40 um gemäß Beispiel 1 wurde eine weitere Testreihe durchgeführt, bei der die Wassermenge, die zu dem getrockneten expandierten Füllstoff gegeben wurde, von 8 bis 61 Gew.-% variiert wurde. Messungen der Füllkraft (CV) des befeuchteten Füllstoffs und einer Probe des gleichen Füllstoffes, die 18 h bei 21⁰C und einer relativen Feuchtigkeit von 6O?6 wieder ins Gleichgewicht gesetzt worden war, wurden durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Tests sind in folgender Tabelle zusammengestellt.

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582-906	Ον-ϊ/ert des trockenen Füllstoffs %	OV-Wert des befeuchteten Füllstoffs %	CV-Wert des befeuchteten Füllstoffs cnP/iO g	korrigierter 11% OV-Wert des wieder ins Gleichgewicht gesetzten Füll stoffs, CCV, cnP/10 g
Test	3,2	8,0	102	85
1	3,2	9,3	99	84
2	3,2	10,1	93	82
3	3,4	10,8	87	83
4	2,8	12,3	76	83
5	2,8	14,9	50	78
6	2,8	18,0	38	76
7	2,6	22,8 ·	35	52
8	2,8	28,6	24	40
9	2,6	40,0	20	40
10	2,2	56,0	18	38
11	2,2	61,6	16	36
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Die Ergebnisse zeigen an, daß die Zugabe von Wasser ein Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mehr als 20?« ergibt, der eine irreversible Schrumpfung des expandierten Füllstoffs bewirkt. Eine verminderte Schrumpfung wird bewirkt, wenn bei der Wiederbefeuchtung durch den Wasserspray derFeuchtigkeitsgehalt des wiederbefeuchteten expandierten Füllstoffs auf weniger als 20% und mehr bevorzugt unterhalb 15% begrenzt wird. Beste Ergebnisse werden erhalten, wenn der wiederbefeuchtete Füllstoff einen Feuchtigkeitsgehalt von dem normalen Feuchtigkeitsgleichgewichtsgehalt des expandierten Füllstoffs oder darunter, d.h. von 10,5 bis 12%, hat.

Beispiel 5

Ein handelsüblicher Zigarettenfüllstoff, der nach dem Ver-

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fahren gemäß der US-PS 3 771 533 expandiert worden war, wurde direkt von dem Austritt der Expandierungseinheit in eine von zwei V/i ederbef euchtungs einrichtungen eingeleitet. Die erste Einrichtung war ein horizontal rotierender Zylinder mit einer Länge von 3,7 m und einem Innendurchmesser von 0,92 m, der mit acht geradlinigen, länglichen, mit gleichen Abständen angeordneten Gewindegängen mit einer Höhe von 15,2 cm versehen war. Neun Sprühdüsen für luftzerstäubtes Wasser, Modell 1/4 JCO (Spraying Systems Company), waren entlang der Länge des Zylinderinneren in gleichen Abständen installiert. Die Düsen wurden so betrieben, daß sie einen Nebel mit einem Durchmesser von 40 um ergaben, wobei der Wasserstrom 33»7 kg/h (27,2 l/h durch die ersten 5 Düsen vom Eingang und 6,4 l/h durch die restlichen 4) betrug. Indem die ersten 5 Düsen etwa 80% des Wassers zuführten, wurde der Feuchtigkeitsgehalt rasch erhöht und der Füllstoffbruch wurde vermindert. Die Abgabe an Füllstoff betrug 327 kg/h bei einer Zylinder drehung von 5 3/4 Upm. Die Haltezeit betrug 3 min. Es wird angenommen, daß 79% des Wassers in dem Produkt beibehalten wurden.

Zum Vergleich war die zweite Einrichtung eine Wiederbefeuchtungseinheit vom Trocknertyp, die parallel mit dem Spraynebelsystem arbeitete. Eine Proctor- und Schwartz-Wiederbefeuchtungseinrichtung lieferte Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 68% und mit 24°C. Mit frisch expandiertem Tabakfüllstoff, wie er von einem vertikalen Expandierungsturm mit einem OV-Wert von 3,9% erhalten worden war, wurde ein 5-stündiger Vergleichstest durchgeführt. In Tabelle I sind vergleichende Ergebnisse der zwei Methoden der Wiederbefeuchtung hinsichtlich der Produktkennzeichnung, der Siebanalyse und der Standardabweichungen zusammengestellt. Die Ergebnisse zeigen, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine geringere Variabilität besitzt als das zum Vergleich verwendete herkömmliche Verfahren,

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Tabelle I

Schnellwiederbefeuchtungstest

Ort der Probe Test durch- Stan- korri- Stan- lange mitt- kurze kleine Fein-

Nr. schnitt- dard- gier- dard- Teil- lere Teil- Teil- stoffe licher ab- ter CV- ab- chen Teil- chen chen %
OV-Wert wei- Wert wei- % chen % % % chung cm^/lOg chung %

36,68 48,20 12,16 2,05 0,91

41,51 46,66 9,46 1,52 0,85 <

5,8 32,68 51,76 12,61 2,20 0,75

1,59 82,9 11,1 41,31 47,83 8,50 1,60 0,75

	VJl I	vor dem Schnell- wiederbefeuch- tungs zylinder	8	3	,90	0,43 -
030(		vor dem herkömm lichen Wiederbe- feuchtungssystem	7	3	,61	0,45 -
CO	nach dem Schnell*- wiederbefeuch- tungs zylinder	21	11	,73	0,69 79,5
)850	nach dem herkömm lichen Wiederbe- feuchtungssystem	21	11	,07	1,59 82,9

582-906 Beispiel 4

Ein Zigarettenfüllstoffgemisch wurde nach dem Verfahren gemaß der US-PA 441 767 expandiert und direkt von der Expandierungseinheit mit einem OV-Wert von weniger als 3% in eine von drei Wiederbefeuchtungseinrichtungen eingeführt. Die erste Einrichtung war ein herkömmlicher Trockner, der mit Luft einer relativen Feuchtigkeit von 6O?o und mit 24⁰C beschickt wurde. Die Fließgeschwindigkeit der Luft betrug 30,5 m/s. Die zweite Einrichtung war eine Konditionierungskammer, die mit Luft einer relativen Feuchtigkeit von 6O?6 und mit 21⁰C über das Material versehen wurde, welches in Trögen mit einer Tiefe von 10,16 cm ausgebreitet war. Die dritte Einheit war ein Drehzylinder, der für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorbereitet worden war. Er hatte 12 geradlinige Längsgewindegänge mit einer Höhe von 20,3 cm. DerFüllstoff wurde verteilt. 18 Wasserzerstäubungsdüsen Modell 1/4 J (Spraying Systems Company) waren in 0,3-m-Intervallen entlang einer Linie installiert, die sich 38,1 cm von der Mittellinie des Zylinders erstreckte. Die Einrichtung arbeitete mit 2,8 atü V/asser/2,8 atü Luft, um eine durchschnittliche Tröpfchengröße von 40 um herzustellen. Die Wasseraustragungsrate betrug 227 kg/h. Die Verweilzeit für das zu behandelnde Produkt war 1 min durch vorherige Eichung. Es wurden drei Betriebsperioden als Tests I, II und III durchgeführt. In Tabelle II sind die CV-Werte miteinander verglichen. In Tabelle III sind die Ergebnisse der Siebanalyse zusammengestellt.

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Tabelle II

Vergleich der CV-Werte

herkömmlicher Trockner gegenüber einer Schnellwiederbefeuchtung

Test I Test II Test III

CCV-Wert vom Trockner cm³/i0 g % OV

CCV-Wert von der Schnellwiederbefeuchtung

% OV Feuchtigkeitskammer

24 h lang wiederbefeuchtet

% OV Mittelwerte der CCV-Ergebnisse

Trockner 78,8

Zylinder (Schnellwiederbefeuchtung) 77,8

24-stündige Wiederbefeuchtung 78,3

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77,6	81,1	77,9
11,0	10,7	11,9
77,3	78,0	78,3
11,4	11,3	10,5
75,8	82,5	76,8
11,3	10,7	-

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Tabelle III

Vergleich der Siebfraktionen herkömmlicher Trockner gegenüber Schnellwiederbefeuchtung

Sieb test	durch schnitt licher OV-Wert %	lange Teil chen %	mitt lere Teil chen %	kurze Teil chen %	kleine Teil chen %	Fein stoffe %
1 Schnellwie derbefeuch tung	11,4	34,2	52,1	10,8	1,3	1,5
Trockner	11,0	35,9	52,0	9,8	1,3	1,0
Kammer	11,3	34,4	52,8	9,9	1,6	1,4
2 Schnellwie derbefeuch tung	11,3	35,8	51,6	10,0	1,4	1,2
Trockner	10,7	58,6	50,9	8,4	1,2	0,8
Kammer	10,7	35,1	51,6	9,9	1,8	1,5
3 Schnellwie derbefeuch tung	10,5	33,2	54,4	10,1	1,3	1,1
Trockner	11,9	41,2	49,5	7,7	0,9	0,7
■ Kammer	-	37,3	51,1	8,8	1,5	1,3
Mittelwert
Schnellwie derbefeuch tung	11,1	34,4	52,7	10,3	1,3	1,3
Trockner	11,2	38,6	50,8	8,6	1,1	0,8
Kammer	11,0	35,6	51,3	9,5	1,6	1,4
Beispiel 5

Frisch expandierter Tabakfüllstoff vom Expandierungsturm mit einem OV-Wert von 3,5% wurde direkt in eine von zwei Wiederbefeuchtungseinrichtungen eingeleitet. Die erste war eine herkömmliche Trocknereinheit gemäß Beispiel 3. Die zweite war ein Drehzylinder gemäß Beispiel 4, wobei

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die ersten sechs Düsen so eingestellt worden waren, daß sie 40?S des Wassers zuführten, um den Feuchtigkeitsgehalt rasch zu erhöhen. Der Durchsatz des expandierten Füllstoffs wurde auf 2000 kg/h eingestellt. Der Zylinder wurde mit 6 Upm betrieben und die durchschnittliche Tröpfchengröße betrug 40 um. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle IV zusammengestellt.

	Tabelle IV	80,9	80,1	Konditionierungs- zylinder OV CV CCV	80,4	79,3
		89,2	81,9	10,90	81,8	81,9
Test Nr.	Zusammenfassung der Testwerte	74,3	74,6	11,01	85,4	80,7
10-14	Wiederbefeuchtungsmaschine OV CV CCV	79,0	79,0	10,56	75,3	80,8
10-24	10,92	75,5	73,9	11,54	78,2	80,2
10-25	10,42		11,19
11-1	11,03
11-2	11,00
	10,84

Test Siebanalyse, % Siebanalyse, %

Nr. · lang mit- kurz klein fein lang mit- kurz klein fein tel tel

10-14 36,99 48,04 12,00 2,10 0,87 38,38 45,08 13,33 2,25 0,96

10,24 36,86 49,26 10,76 2,03 1,09 39,44 46,01 11,46 2,16 0,93

10-25 32,68 50,58 13,42 2,36 0,95 39,12 46,03 12,12 1,94 0,79

11-1 35,64 49,00 12,36 2,19 0,81 39,29 46,29 11,74 1,95 0,73

11-2 36,94 49,05 11,27 2,05 0,69 40,21 45,40 11,78 1,86 0,75

Beispiel 6

Füllstoff von der Einrichtung gemäß Beispiel 5 wurde in ein Zigarettengemisch in Mengen von 6, 15 und 25^ eingearbeitet und zu Zigaretten verarbeitet. Es erfolgten eine Kompaktimetrie sowie subjektive und chemische Vergleiche. Im Vergleich

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zu einem herkömmlichen expandierten Tabak wurden keine Unterschiede hinsichtlich des Rauchverhaltens, der Festigkeit oder der chemischen Eigenschaften der Zigaretten festgestellt. Die Ergebnisse sind in den Tabellen V und VI zusammengestellt.

* eine Differenz von weniger als 3% ist nicht signifikant

Tabelle VI Subjektive Test3 (Zugabemenge 1590

Präferenz* P & S Drehzylinder kein Unterschied

Prozent der Testpersonen 39,5 37,0 23,5

* dies ist keine signifikante Differenz Beispiel 7

Aufgrund der Bauart der Expandierungseinheit wird gelegentlich brennender Füllstoff in die V/iederbefeuchtungseinheit eingeführt. Bei der derzeit verwendeten Proctor- und Schwartz-Einheit entflammt die eingeblasene Zwangsluft durch das Tabakbett diese Füllstoffteilchen, wodurch lange Stillegungszeiten und Produktionsverluste bewirkt werden.

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Um die Fähigkeit des feinen Wassernebels gemäß der Erfindung zu testen, die brennenden Teilchen zu löschen, wurden drei Versuche durchgeführt, wobei 6,8 kg glimmender expandierter Füllstoff in den Drehzylinder eingeführt wurden, während dieser wie im Beispiel 5 arbeitete. Die Ergebnisse dieser Tests sind nachfolgend aufgeführt:

Versuch 1 - keine brennenden Teilchen bei der Austragung

Versuch 2 - keine brennenden Teilchen bei der Austragung

Versuch 3 - keine brennenden Teilchen bei der Austragung

Die Ergebnisse zeigen, daß die Zylinderwiederbefeuchtungseinheit eine wirksame Einrichtung ist, um eine Feuergefahr zu vermindern, die in der derzeit verwendeten Proctor- und Schwartz-Einrichtung auftritt.

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0,753
0,727
0,712

Zugabemenge,
%

Kompaktimetrietests
Festigkeit (Gewicht in g bei
P & S Drehzylinder Differenz,

582-906 Patentansprüche

1.] Verfahren zum Wiederordnen bzw. Wiederbef euch tan von expandiertem Tabak, dadurch gekennzeichnet , daß man den expandierten Tabak mit einem feinen Wassernebel besprüht, der eine durchschnittliche Tröpfchengröße im Durchmesser von weniger als etwa 120 um hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittlichen Tröpfchengröße zwischen etwa 20 bis 60 um liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Tabak in einem Drehzylinder mit emporhebenden Gewindegängen besprüht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Sprühen dadurch erzeugt, daß man Flüssigkeit durch eine kleine Öffnung unter hohem Druck preßt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Sprühen mittels Hochdruck-Wasserzerstäubungsdüsen erzeugt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Sprühen mittels einer Schallζerstäubung erzeugt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Sprühen mittels eines Ultraschallgenerators erzeugt.

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ORIGINAL INSPECTED