DE3119330C2 - Verfahren zur Verbesserung der Füllfähigkeit von Tabaken - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung der Füllfähigkeit von TabakenInfo
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- A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
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- A24B3/182—Puffing
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Description
Verfahren zur Verbesserung der Füllfähigkeit von Tabaken.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Füllfähigkeit von Tabaken durch Behandlung
des Tabaks mit Gasen unter Druck und anschließendem Erwärmen nach Entspannung, bei dem der Tabak mit
Stickstoff und/oder Argon bei Arbeitsdrücken bis zu 1000 bar behandelt und nach Entspannung einer kurzzeitigen thermischen Nachbehandlung unterworfen
wird.
Ein derartiges Verfahren ist z.B. gemäß DE-OS 29 03 300 bekannt und unterscheidet sich grundsätzlich
von den bislang bekannten Tabak-Blähverfahren mit Imprägnierung des Tabaks mit flüchtigen organischen
Verbindungen, Distickstoffmonoxid, SO2, Ammoniak und CO] oder flüssigem CO] bei niedrigen Drucken und
anschließender Schnelltrocknung bei Temperaturen von 150 bis 200" C und höher, wobei das Blähen duch die
schnelle Hochtemperaturtrocknung und das Austreiben der flüssigen Imprägnierungsmittel erfolgt. Bei den altbekannten Verfahren erhält man nach der Schnelltrocknung bei hohen Temperaturen einen geblähten Tabak
mit einer geringen Feuchte von etwa t bis 3%, der zur weiteren Verarbeitung wieder auf den üblichen Feuchtegehalt von 12 bis 15% oder mehr gebracht werden
muß. Zur Vermeidung der hierbei auftretenden Füllfähigkeitsverringerung, eines erhöhten Tabakstaubanteils
und einer langwierigen Wiederbefeuchtung zur sogenannten Neuordnung des Tabaks wurde gemäß dem
Verfahren der DE-OS 29 03 300 Tabak, gegebenenfalls
kaskadenartig in mehreren Autoklaven, einmal einer Gashochdruckbehandlung mit Stickstoff oder Argon
und in einem weiteren Schritt einer thermischen Nachbehandlung unterworfen. Die Gashochdruckbehandlung bewirkt die Gasaufnahme des Tabaks, wobei durch
den hohen Enddruck, durch kurze Druckabbauzeiten und gegebenenfalls durch Auffeuchtung des Tabaks vor
der Behandlung die Aufnahme einer ausreichend großen Gasmenge im Tabak bewirkt wird. Bei der anschließenden
thermischen Nachbehandlung expandiert das eingeschlossene Gas durch die äußere Wärmezufuhr
und erzeugt einen nach außen gerichteten Druck und damit ein Aufblähen der Tabakstruktur.
Bislang war man allgemein der Auffassung, daß die FOllfähigkeitsverbesserung um so größer ist, je größer
die aufgenommene Gasmenge ist Bei einer Hochdruckbehandlung des Tabaks mit Stickstoff oder Argon gemäß DE-OS 29 03 300 ging man ferner davon aus, daß
der eingesetzte Tabak eine gewisse Anfangsfeuchte haben sollte, da man der Ansicht war, daß man einen Ta-
bak mit einer niedrigeren Anfangsfeuchte nach diesem Gashochdruck-Verfahren mit Stickstoff oder Argon
nicht hinreichend blähen könne.
Demzufolge wurde daher bei diesem Verfahren der Tabak vor der Gashochdruckbehandlung verzugsweise
zusätzlich aufgefeuchtet, während die thermische Nachbehandlung entweder in Trockenschränken oder mittels
einer Mikrowellen- oder Infraroterwärmung erfolgte, wobei eine Abtrocknung des Tabaks auf einen gewünschten Wasserendgehalt stattfand
Bei diesem bekannten Verfahrep wurde es nun als nachteilig empfunden, daß ein derart behandelter Tabak
nach der Gashochdruckbehandiung häufig zusammenhängt, was bei der bislang üblichen thermischen Nachbehandlung das Blähen erschweren konnte.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein energiesparendes Verfahren zum Blähen
des Tabaks vorzuschlagen und ferner das Gashochdruck-Verfahren gemäß DE-OS 29 03 300 zu verbessern, um die Erhöhung der Füllfähigkeit des Tabaks zu
steigern und die Weiterverarbeitung des Tabaks auf einfachere Weise durchzuführen.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß bessere Bläheffekte insbesondere bei niedrigeren Drücken
erhalten werden, wenn der Tabak nach der Gashoch
druckbehandlung einer anschließenden thermischen
der Tabak unter Freisetzung von Kondensationswärme
gleichzeitig durchfeuchtet und gebläht wird
fahren der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gashochdruckbehandlung mit Stickstoff bei einem Mindestdruck von
150 bar und mit Argon bei einem Mindestdruck von 50 bar durchgeführt wird und daß die thermische Nach
behandlung mit Wasserdampf als Sattdampf durchge
führt wird, und daß der Tabak unter Freisetzung von Kondensationsenergie gleichzeitig durchfeuchtet und
gebläht wird.
Es ist zwar aus der DE-OS 29 12 322 ein weiteres
COj-Behandlungsverfahren zum Blähen von Tabak beschrieben, bei dem im Gegensatz zu den altbekannten
COrVerfahren nicht mit flüssigem, sondern mit gasförmigem COj bei höheren Drücken gearbeitet wird. Auch
hier erfolgt die thermische Nachbehandlung zur Blä
hung unter trocknenden Bedingungen bei Temperatu
ren von 199 bis 370"C, wobei der Tabak von seiner Ausgangsfeuehte von 2. B. 9 bis 15% beispielsweise mit
Heißdampf oder überhitztem Dampf in einem Dampftrockner bis zu einer Feuchte von etwa 1,5 bis 3,2%
getrocknet und dabei gebläht wird.
Im Gegensatz dazu wird bei dem erfindungsgemäßen Gashochdruckbehandlungsverfahren mit Stickstoff
und/oder Argon die Blähung des druckgasbehandelten
Tabaks mit Sattdampf leuchtend ducbgeführt, und zwar
unter Ausnutzung der freiwerdenden Kondensationsenergie zur Blähung,
Es ist überraschend, daß man einen druckgasbehandelten Tabak zur Blähung mittels thermischer Nachbehandlung
nicht trocknend, sondern im Gegenteil befeuchtend behandeln kann und dabei hervorragende
Füllfähigkeitsverbesserungen erzielt.
Im übrigen entfällt bei dem anmeldungsgemäßen Verfahren die überaus aufwendige oder kritische Wiederbefeuchtung,
die bei einem geblähten Tabak nach dem COrVerfahren notwendig ist Auch bei dem CO2-Verfahren
gemäß DE-OS 29 12 322 muß nämlich der mit einer Feuchte von 1 bis 3% anfallende trocknend geblähte
Tabak wieder auf die normale Verarbeitungsfeuchte gebracht werden. Dieses ist aber mit einem signifikanten
Verlust an Füllkraft verbunden, erfordert bis zu 24 Stunden oder mehr für die gleichmäßige Einstellung
des gewünschten Feuchtigkeitswertes und kann sogar bei bestimmten Zwangsumlufteinheiten zu einer
Flammentfachung führen, sofern man nicht die Wiederbefeuchtung
des Tabaks mit aufwendigen Ultraschall-Zerstäubungsgeräten durchführt
Beim anmeldungsgemäßen Verfahren fällt dagegen der hochdruckbehandelte Tabak in einer der Verarbeitungsfeuchte
entsprechenden Feuchte an, wird dann befeuchtend gebläht und kann danach ohne Schwierigkeiten
auf übliche Weise wieder auf die Verarbeitungsfeuchte herabgetrocknet werden.
Ohne sich auf einen bestimmten Mechanismus festlegen zu wollen, kann man vermuten, daß bei dem anmeldungsgemäßen
Verfahren im Vergleich zu dem bekannten Verfahren gemäß DE-OS 29 03 300 die bei Tabak
geringerer Feuchte zu beobachtende stärkere Abkühlung beim Abblasen des Prozeßfcases möglicherweise
zum Einschluß einer größeren Gasmenge ?ührt Die Zufuhr von Sattdampf setzt im Vergleich zu den Nachbehandlungsmethoden
des bekannten Verfahrens erheblich größere Energiemengen durch Kondensation frei
und führt so bei gleichzeitigem Durchfeuchten zu einer Zunahme der Zetlwandungselastizität und zu einer besonders
schlagartiger Volumenvergrößerung. Dies ergibt als weiteren Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens,
daß die Gashochdruckbehandlung bei niedrigeren Drücken durchgeführt werden kann und zu höheren
Füllfähigkeitsgewinnen führt
Es ist ferner vorteilhaft, die Druckbehandlung bei Temperaturen von 0 bis 500C durchzuführen; diese ist
zwar für die Verbesserung des Bläheffektes nicht sonderlich von Einfluß, jedoch ergeben sich bei Temperaturen
über 500C Ablagerungen von Tabakinhaltstoffen in den Leitungen und unter 00C eine Vereisung der Ventile.
Es ist ferner zweckmäßig, die Dampfbehandlung mit einem Wasserdampf durchzuführen, der eine Dichte von
0,5 bis 10 kg Η2Ο/ΓΤ13 hat, d, h. einem Wasserdampf, der
entsprechend bei Temperaturen zwischen etwa 100 und
220°C so stark mit H2O gesättigt ist, daß er beim Auftreffen
auf den Tabak als kondensierender oder befeuchtender Sattdampf vorliegt.
Ferner ist es zweckmäßig, wenn der zu behandelnde Tabak einen Feuchtegehalt von bis zu etwa 15% besitzt,
da dann die befeuchtende .Sattdampfbehandlung zu optimalen Endfeuchten führt
Überraschenderweise wurde weiterhin gefunden, daß der Tabak wahlweise sowohl vor der Gashochdruckbehandlung
als auch nach der thermischen Dampfnachbehandlung mit geeigneten Geschmacksstoffen versehen
werden kann, ohne daß ein Verlust an FQllfShigkeitsgewinn
beobachtet wird.
Ein für die technische Realisierung sehr wichtiger
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß der eingesetzte Tabak mit seiner Normalfeuchte oder
Verarbeitungsfeuchte beim Entspannen nach der Gas-
hochdruckbehandlung nicht zusammenhängt und sich auf einfache Weise weiterverarbeiten läßt Außerdem
entfällt beim vorliegenden Verfahren eine gesonderte Befeuchtung des Tabaks.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Virginia-Tabak wurde auf einer üblichen Anlage, wie sie w der DE-OS 29 03 300 beschrieben ist, mit Stickstoff
behandelt, wobei anstelle der kaskadenartig geschalteten
Doppel-Autoklaven mit einem Reaktor gearbeitet wurde, dessen Manteltemperatur bei etwa 400C
gehalten wurde. Die Tabakeinwaage betrug jeweils 200 g. Die Behandlung erfolgte bei den in der folgenden
Tabelle I angegebenen Drücken. Tabakfeuchten und bei Druckabbauzeiten von ca. 13 bis 2 Minuten. Anschließend
wurde der derart behandelte Tabak sofort einer etwa eine Minute dauernden thermischen Nachbehandlung
unterworfen, indem der Tabak einmal erfindungsgemäß mit Sattdampf bei 1000C, und zum anderen als
Vergleich wie üblich mit -Mikrowelle bzw. im Trockenschrank behandelt wurde.
Bei der thermischen Nachbehandlung des imprägnierten Tabaks mit Sattdampf wurde der nach der Gashochdruckbehandlung
vorliegende Tabak unmittelbar nach dem Dekomprimieren zu einem Vlies ausgebreitet
und dieses mit konstanter Geschwindigkeit unter einer Dampfdüse durchgeführt Die mit Sattdampf behandelten
Proben wurden anschließend mit Heißluft auf die gewünschte Feuchte abgetrocknet
Die Proben wurden bei Standardbedingungen von 21°C und einer relativen Feuchtigkeit von 60% etwa
36 h lang klimatisiert Die Füllfähigkei/sverbesserung
der Proben im Vergleich zu einer unbehandelten Probe wurde nach Einstellung der Gleichgewichtsfeuchte mit
einem Borgwaldt-Densimeter bestimmt
lungsmethode (bar) feuchte keitsverbes-
serung
Mikrowelle
Dampf
300
800
800
300
800
800
12,1%
223%
12,2%
22,2%
223%
12,2%
22,2%
12,0%
20%
45%
35%
70%
57%
92%
Es wurden jeweils eine Virginia- und eine Burley-Tabakprobe
analog Beispiel 1 behandelt Die Tabakfeuchte vor der Beschickung des Autoklaven betrug ca. 12%;
der Enddruck wurde variiert Der mit Stickstoff imprägnierte Tabak wurde nach dem Entspannen mit Sattes
dampf von 1000C behandelt In den Tabellen Ua und Hb
sind die Bedingungen der einzelnen Versuche und die erhaltenen Füllfähigkeitsverbesserungen zusammengestellt
Tabelle Ha (Virginia-Tabakprobe)
Test | Dryck | Tabak- | therm. | Prozeßgas | FOIIfBhigkeits- |
Nr, | (bar) | feuchte | Nachbehandlung | verbesserung | |
% | (gegenüber | ||||
Vergleich) |
150
300
800
300
800
12,6
11,7
11,7
Sattdampf Sattdampf Sattdampf
N2
N2
N2
35%
64%
102%
Tabelle Hb (Burley-Tabakprobe)
Test | Druck | Tabak | therm. | Prozeßgas | Füllfähigkeits- |
Nr. | (bar) | feuchte | Nachbehandlung | verbesserung | |
(%) | (gegenüber | ||||
Vergleich) |
150
300
800
12,0
12,1
11.6
12,1
11.6
Sattdampf Sattdampf Sattdampf
N2
N2
N2
N2
N2
40% 62% 85%
Es wurde analog Beispiel 2 gearbeitet, wobei jetzt jedoch Argon anstelle von Stickstoff als Prozeßgas verwendet
wurde. Die Ergebnisse sind in den Tabellen HIa und IHb zusammengestellt.
Tabelle IHa (Virginia-Tabak)
Test
Nr. |
Druck
(bar) |
Tabak
feuchte |
Tabak
feuchte |
therm.
Behandlung |
Prozeßgas |
Füllfähigkeits-
verb. (gegenüber Vergleich) |
1 2 3 Tabelle |
50 12,8 150 13,1 300 12,2 IIIb(Burley-Tabak) |
Sattdampf Sattdampf Sattdampf |
Argon Argon Argon |
380/0
590/0 800/0 |
||
Test
Nr. |
Druck
(bar) |
therm.
Behandlung |
Prozeßgas |
Föllfähigkeits-
verb. (gegenüber Vergleich) |
50
150
300
150
300
11,9
12,2
12,8
12,2
12,8
Sattdampf Sattdampf Sattdampf
Argon
Argon
Argon
Argon
Argon
310/0 59% 790/0
Claims (4)
1. Verfahren zur Verbesserung der Füllfähigkeit von Tabaken durch Behandlung des Tabaks mit Gas
unter Druck und anschießendem Erwärmen nach Entspannung, bei dem der Tabak mit Stickstoff und/
oder Argon bei Arbeitsdrücken bis zu 1000 bar behandelt und nach Entspannung einer kurzzeitigen
thermischen Nachbehandlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gashochdruckbehandlung mit Stickstoff bei einem Mindestdruck von 150 bar und mit Argon bei einem Mindestdruck von 50 bar durchgeführt wird und daß die
thermische Nachbehandlung mit Wasserdampf als Sattdampf durchgeführt wird und daß der Tabak unter Freisetzung von Kondensationsenergie gleichzeitig durchfeuchtet und gebläht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbehandlung bei Arbeitstemperaturen von 0 bis 500C durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu behandelnde Tabak einen
Feuchtegehalt von bis zu etwa 15% besitzt
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfbehandlung mit einem
Wasserdampf mit einer Dichte von 0,5 bis 10 kg/m3 erfolgt
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