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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft Tabak, insbesondere Verfahren zum Prozessieren
von Tabak, welcher zur Verwendung in der Herstellung von Rauchartikeln geeignet
ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Populäre Rauchartikel,
wie Zigaretten, haben eine im Wesentliche zylindrische stäbchenförmige Struktur
und umfassen eine Ladung, Rolle oder Säule von rauchbarem Material,
bei dem es sich z.B. um zerkleinerten Tabak (z.B. in Form von geschnittenem
Füller)
handeln kann, umgeben von einer Papierumhüllung, wodurch ein sogenanntes "Tabakstäbchen" gebildet wird. Normalerweise
weist eine Zigarette ein zylindrisches Filterelement auf, welches in
einer End-zu-End-Beziehung mit dem Tabakstäbchen ausgerichtet ist. Typischerweise
umfasst ein Filterelement ein plastifiziertes Celluloseacetat-Tow, umschrieben
von einem Papiermaterial, welches als "Pfropfenumhüllung" bekannt ist. Bestimmte Zigaretten enthalten
ein Filterelement mit multiplen Segmenten, und eines dieser Segmente
kann Aktivkohlepartikel umfassen. Typischerweise ist das Filterelement
mit einem Ende des Tabakstäbchens
mittels eines umschreibenden Umhüllungsmaterials
verbunden, welches als "Mundstückbelagpapier" bekannt ist. Ferner
ist es wünschenswert
geworden, das Mundstückbelagmaterial
und die Pfropfenumhüllung zu
perforieren, um eine Verdünnung
des eingezogenen Hauptstromrauchs mit Umgebungsluft bereitzustellen.
Eine Zigarette wird von einem Raucher so verwendet, dass ein Ende
derselben angezündet
und das Tabakstäbchen
verbrannt wird. Der Raucher nimmt dann Hauptstromrauch in seinen
Mund auf, indem er an dem entgegengesetzten Ende (z.B. dem Filterende)
der Zigarette zieht.
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Der
in der Zigarettenherstellung verwendete Tabak wird typischerweise
in einer gemischten oder sogenannten "blended" Form verwendet. Beispielsweise umfassen
bestimmte populäre
Tabakblends, allgemein als "American
Blends" bezeichnet,
Mischungen von Flue-Cured-Tabak, Burleytabak und Orienttabak, und
in vielen Fällen
bestimmte prozessierte Tabake, z.B. rekonstituierten Tabak und prozessierte
Tabakstiele oder -rippen (Stems). Die genaue Menge jedes Tabaktyps
innerhalb eines Tabakblends, der für die Herstellung einer bestimmten
Zigarettenmarke verwendet wird, variiert von Marke zu Marke. Jedoch
macht bei vielen Tabakblends volumenexpandierter oder "aufgeblasener" ("puffed") Tabak einen Teil
der Mischung aus. Siehe z.B. Tobacco Encyclopedia, Voges (Ed.),
p. 419 (1984), Browne, The Design of Cigarettes, 3rd Ed.
p. 50 (1990), und Tobacco Production, Chemistry and Technology,
Davis et al. (Eds.) (1999).
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Es
ist allgemein wünschenswert,
das Volumen von Tabakmaterial, insbesondere von geschnittenem Füller, zu
expandieren, um das Füllvermögen zu erhöhen, so
dass verminderte Gewichte an Tabak in Rauchartikel eingebracht werden.
Bestimmte Prozesse, die auf das Erhöhen des Füllvermögens von Tabak gerichtet sind,
umfassen Dampf als Prozesskomponente. Siehe z.B. US-PS Nr. 3 529
606 (de la Burde); Nr. 4 4418 706 (Kim); Nr. 4 235 249 (Psaras); Nr.
4 407 306 (Hibbits); Nr. 4 211 243 (Ohno); Nr. 4 298 012 (Wochnowski);
Nr. 4 414 987 (Utsch); Nr. 4 458 700 (Keritsis); Nr. 4 459 100 (de
la Burde); Nr. 4 523 598 (Weiss); Nr. 4 687 007 (Denier); Nr. 4
693 264 (Hedge); Nr. 4 697 604 (Brown) und Nr. 4 844 101 (Hirsch).
Eine Anzahl von bekannten Verfahren zum Expandieren von Tabakmaterial
beinhalten das Imprägnieren
eines Tabakmaterials mit flüchtigen
organischen oder anorganischen Verbindungen, z.B. halogenierten
Kohlenwasserstoffen, Isopentan, Propan, Ammoniumcarbonat oder Kohlendioxid
(CO2). Siehe z.B. US-PS Nr. 3 524 451 (Fredrickson);
Nr. 3 771 533 (Armstrong et al.); Nr. 4 310 006 (Hibbits); Nr. 4
340 073 (de la Burde et al.); Nr. 4 460 000 (Steinberg); Nr. 4 531
529 (White et al.); Nr. 4 561 453 (Rothchild); Nr. 4 760 854 (Jewell);
Nr. 5 095 922 (Johnson et al.) und Nr. 5 095 923 (Kramer) und EPO 514860.
Bestimmte Tabakexpansionsprozesse sind mit G-13, G-13C und Impex
bezeichnet worden. Der imprägnierte
Tabak wird einem Wärmebehandlungsprozess
unterworfen, der die imprägnierende
Verbindung rasch verdampft, wodurch die Stränge von imprägniertem
Tabak expandiert werden. Expansionsprozesse, welche die Behandlung
von mit festem CO2 imprägniertem Tabak mit Wärme beinhalten, werden
auf dem Fachgebiet allgemein als Prozesse zur Herstellung von trockeneisexpandiertem
Tabak oder "DIET"-Prozesse bezeichnet.
Beispielhafte DIET-Prozesse sind in US-PS Nr. 5 259 403 (Guy et al.)
und Nr. 5 908 032 (Poindexter et al.) offenbart.
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Bestimmte
Expansionsprozesse, welche das Imprägnieren von Tabak mit Expansionsagenzien oder
-verbindungen umfassen, gehen einher mit erhöhter Prozesskomplexität und -kosten
bedingt durch die Notwendigkeit, den Tabak mit diesen Expansionsagenzien
und -verbindungen zu imprägnieren.
Derartige Expansionsprozesse verlangen typischerweise separate Behälter, die
ausgebildet sind zum innigen Vermischen des Tabaks mit der imprägnierenden
Verbin dung. Im Falle des DIET-Prozesses muss die Prozessvorrichtung
ferner Druckveränderungen
widerstehen können,
welche mit der Umwandlung von flüssigem
CO2 zu Trockeneis nach dem Imprägnieren
verbunden sind. Es wäre
also wünschenswert,
einen einfachen und kosteneffektiven Tabakexpansionsprozess bereitzustellen,
bei dem eine Imprägnierung
des Tabakmaterials mit einem Expansionsagens oder -verbindung wie
CO2 nicht erforderlich ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhöhen der
Füllkraft
oder des Füllvermögens von
Tabak. Das Verfahren beinhaltet das Mitreißen eines feuchten Tabaks in
einem fließenden Dampfstrom.
Das Verfahren beinhaltet nicht eine nennenswerte Imprägnierung
des feuchten Tabaks mit flüchtigen
Expansionsagenzien oder -verbindungen wie z.B. CO2.
Vielmehr verlangt der Prozess nur eine Mischung von Dampf und Tabak,
um diesen Tabak geeignet zu prozessieren. Als eine Folge davon kann
das Verfahren gemäß vorliegender
Erfindung rationalisierter, kosteneffektiver und weniger komplex sein
als bestimmte andere Expansionsprozesse.
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Das
Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Leitung mit einem Einlass
und einem Auslass, wobei die Leitung eine geeignete Gestalt aufweist und
vorzugsweise einen bogenförmigen
Strömungspfad
definiert. Dampf wird in den Einlass der Leitung eingeführt, und
ein feuchtes Tabakmaterial wird in die Leitung stromabwärts des
Dampfeinlasses eingeführt.
Am meisten bevorzugt ist es, wenn der befeuchtete Tabak im Wesentlichen
frei von imprägniertem
CO2 oder anderen imprägnierten flüchtigen organischen oder anorganischen
Verbindungen ist. Der in die Leitung eintretende Dampfstrom weist
eine ausreichende Temperatur auf, um Expansion des Tabaks zu verursachen,
sowie eine ausreichende Strömungsrate
und Geschwindigkeit, um den Tabak durch die Leitung zu transportieren.
Der Tabak wird in dem Dampfstrom mitgerissen.
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Der
Dampf und der mitgerissene Tabak werden entlang dem geeigneten Strömungspfad,
definiert durch die Gesamtgestalt der Leitung, zu dem Auslassbereich
der Leitung hin transportiert. Beim Durchlauf des Tabaks durch die
Leitung kann der Dampf tief in die Tabakstruktur eindringen und
innere Spannungen, z.B. Falten und Kompaktionen innerhalb des Tabaks,
relaxieren lassen. Damit wird das Füllvermögen des Tabaks erhöht. Der
Dampf und der expandierte Tabak werden von dem Auslass der Leitung
aufgefangen und voneinander getrennt. Als eine Folge davon stellen
die Prozessschritte Tabak mit erhöhtem Füllvermögen und mittels dieses prozessierten
Tabaks hergestellte Rauchartikel bereit.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Nachdem
die Erfindung allgemein beschrieben wurde, wird nun auf die beigefügte 1 Bezug genommen,
die nicht notwendigerweise maßstäblich gezeichnet
ist und die eine Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform
einer Vorrichtung zeigt, welche zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens
Anwendung finden kann.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nun im Folgenden ausführlicher beschrieben. Die vorliegende Erfindung
kann jedoch in vielfältiger
Form realisiert werden und ist nicht als auf die hierin dargelegten Ausführungsformen
limitiert auszulegen; vielmehr werden diese Ausführungsformen vorgestellt, um
die vorliegende Offenbarung gründlich
und vollständig zu
machen; für
den Fachmann auf dem Gebiet wird der Bereich der Erfindung klar
erkennbar werden. Für gleiche
Elemente werden durchgängig
gleiche Ziffern verwendet.
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Beispielhafte
Tabakexpansionssysteme und -einrichtungen, welche für die Umsetzung
der vorliegenden Erfindung geeignet sind, werden von R.J. Reynolds
Tobacco Company, Winston-Salem, North Carolina, und von Japan Tobacco
Inc., Trier, Deutschland, verwendet; beispielhafte Tabakexpansionssysteme
und -einrichtungen sind unter Lizenz von R.J. Reynolds Tobacco Company
erhältlich
von Airco DIET, L.L.C. Beispielhafte Tabakexpansionssysteme und
-einrichtungen sind in US-Patent Nr. 5 908 032 (Poindexter et al.)
dargelegt.
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Ein
Beispiel für
eine Vorrichtung, welche zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignet ist, wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Eine bevorzugte Vorrichtung 10 umfasst einen Venturi-Abschnitt 12,
eine Tabakzuführvorrichtung 14,
eine bogenförmige
Leitung 16 und einen Separator 18. Eine derartige
repräsentative
Vorrichtung ist eine Vorrichtung, die geeignet ist zur Verwendung für die Durchführung des
DIET-Prozesses.
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Die
Vorrichtung 10 weist vorzugsweise einen Venturi-Abschnitt 12 auf,
der ein Venturi-Einlassrohr 22 und ein Venturi-Auslassrohr 24 aufweist.
Der Venturi-Abschnitt 12 dient
zum Beschleunigen des Dampfstroms 20 in Richtung zu der
Leitung 16 hin. Eine geeignete Heizeinrichtung (nicht gezeigt),
die stromaufwärts
des Venturi-Abschnitts 12 angeordnet ist, kann verwendet
werden, um die Temperatur des Dampfes nach Wunsch einzustellen.
Verfahren zur Herstellung von Dampf und Quellen für Dampf
werden für
den Fachmann auf dem Gebiet der Durchführung der DIET-Prozessierung
von Tabak leicht erkennbar sein.
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Die
Vorrichtung 10 kann so ausgebildet sein, dass ein Venturi-Abschnitt 12 nicht
vorhanden ist. Das heißt,
für eine
Vorrichtung mit einer ausreichend hohen Dampffließrate und
einem Einlassrohr 22 und/oder einem Auslassrohr 24 von
ausreichend kleiner Größe kann
der Venturi-Abschnitt 12 optional sein. Damit ist es möglich, dass
das Einlassrohr eine im Wesentlichen gleichblei bende Querschnittsgestalt und
-größe über den
gesamten Bereich, der durch das Einlassrohr 22, das Auslassrohr 24 und
den Einlassbereich 26 definiert ist, aufweist.
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Die
Tabakzuführvorrichtung 14 umfasst
vorzugsweise einen Trichter 32, der eine Mehrzahl von vertikalen
Umlenkelementen 34 zum Ausbreiten eines Tabakmaterials über die
Breite des Trichters aufweist. Der Tabak wird in einen Einlassbereich 26 der Leitung 16 geeignet
eingeführt
mittels einer Drehschleuse 48 (z.B. einer Winnower), umfassend
eine Drehwelle 50 und einen geeignet angeschlossenen und
montierten dazugehörigen
Motor 52 in Verbindung mit derselben. Die Winnower, die
bei einer relativ hohen Geschwindigkeit rotiert, kann das Tabakmaterial über im Wesentlichen
die gesamte Tiefe des durch den Venturi-Abschnitt 12 hindurch-
und in den Einlassbereich 26 hineinströmenden Dampfstroms 20 beschleunigen.
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Die
Leitung 16 ist vorzugsweise bogenförmig in der Seitenansicht,
vorzugsweise im Wesentlichen halbkreisförmig in der Seitenansicht.
Für die
gezeigte bogenförmige
Leitung ist die Mittellinie C definiert durch zwei große Radien,
R1 und R2, welche
den bogenförmigen
Strömungspfad
bilden. Jeder der Radien R1 und R2 beträgt
vorzugsweise ca. 6 bis ca. 20 ft, mehr bevorzugt ca. 8 bis ca. 15
ft, wenngleich auch größere oder
kleinere Radien verwendet werden können. Der im Wesentlichen horizontale
Einlassabschnitt 26, der im Wesentlichen vertikale Zwischenabschnitt 28 und
der im Wesentlichen horizontale Auslassabschnitt 30 stehen
in Fluidverbindung, derart, dass der Dampf und der mitgerissene
Tabak durch die Leitung transportiert werden können. Siehe US-Patent Nr. 5
908 032 (Poindexter et al.). Neben der bogenförmigen Leitung 16 kann
die Leitung auch andere Gestalten und Konfigurationen aufweisen,
die geeignet sind zur Durchführung
des DIET-Prozesses. Beispielsweise kann die Leitung statt einer
bogenförmigen
oder gerundeten im Wesentlichen "C"-förmigen Gestalt
eine etwas viereckige oder rechteckige "C"-förmige Gestalt,
im Wesentlichen "S"- oder "Z"-förmige
Gestalt oder die Gestalt eines Bogens (z.B. eines Bogens mit im
Wesentlichen der Gestalt einer Leitung in Gestalt eines normalen "S" oder "Z",
die an eine Leitung in Gestalt eines umgekehrten "S" oder "Z" anschließt, aufweisen.
Es ist jedoch bevorzugt, wenn die Leitung zum Mittenbereich der
Leitung hin eine größere Querschnittsfläche aufweist,
bezogen auf das respektive Einlass- und Auslassende der Leitung.
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Es
ist bevorzugt, eine Leitung 16 bereitzustellen, welche
einen geeigneten Fluss des Tabaks durch sie hindurch bereitstellt.
Am meisten bevorzugt ist die Leitung 16 so ausgebildet,
dass sie eine Größe und eine
Gestalt aufweist, die geeignet sind, darin eingeführtem Tabak
zu erlauben, sich in einer im Wesentlichen konsistenten Gesamtrichtung
durch die Leitung zu bewegen mittels des Fluids, welches durch diese
Leitung fließt
(d.h. des Dampfes). Es ist bevorzugt, wenn der Strom des Dampfes
ausreichend ist, um den Tabak geeignet durch die Leitung zu transportieren,
so dass sich der Tabak konsistent bei einer wünschenswerten Rate in der Gesamtrichtung,
in der der Dampf strömt,
bewegt. Es ist bevorzugt, wenn die Beziehung zwischen dem Dampfstrom
und der Gestalt der Leitung 16 so ist, dass der Tabak einen
unangemessenen oder übermäßigen Kontakt
mit den Wänden
der Leitung nicht erfährt, und
es ist bevorzugt, wenn der Tabak eine unangemessene oder übermäßige Turbulenzbewegung
innerhalb der Leitung nicht erfährt.
Es ist bevorzugt, wenn der Tabak innerhalb der Leitung auf relativ schonende
Weise behandelt wird. Das heißt,
es ist bevorzugt, wenn der Tabak eine Gesamtbewegung vom Typ einer "immer im Kreis herum" schwebenden oder
gaukelnden Bewegung in der Leitung nicht erfährt und wenn der Tabak nicht
in sogenannten "wirbelartigen" Strömen innerhalb
der Leitung schwebt und wenn der Tabak die Gesamtneigung, innerhalb der
Leitung und des Dampfstroms "zurückgeführt" zu werden, nicht
erfährt,
sondern wenn der Tabak vielmehr konsistent in einer Gesamtvorwärtsrichtung
in der dominierenden Gesamtrichtung des Dampfstroms durch die Leitung
strömt.
Damit kann die Verweilzeit des Tabaks innerhalb der Leitung 16 gut
kontrolliert werden, der Tabak wird lange genug mit Tabak in Kontakt
gebracht, um eine Erhöhung
seines Füllvermögens bereitzustellen,
der Tabak wird nicht überhitzt
oder übermäßig traumatisiert,
und die Zeit, die der Tabak dem Dampf innerhalb der Leitung ausgesetzt
ist, ist weder zu kurz noch zu lang.
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Es
ist bevorzugt, wenn der Dampfstrom 20 bei einer ausreichenden
Temperatur in die Leitung 16 eintritt, um die Struktur
des Tabakmaterials zu relaxieren und Expansion des Tabakmaterials
zu verursachen. Typischerweise wird der Dampf bei einer ausreichenden
Massenstromrate und Geschwindigkeit zugeführt, um den Tabak durch die
Leitung zu transportieren. Der Dampf tritt vorzugsweise bei einer
Temperatur von ca. 400 bis ca. 800 °F in die Leitung ein, mehr bevorzugt
bei einer Temperatur von ca. 600 bis ca. 700 °F. Die Geschwindigkeit des Dampfes
durch die Leitung beträgt
vorzugsweise 7 000 bis ca. 15 000 Fuß pro Minute (fpm) Dampfstrom, mehr
bevorzugt ca. 8 000 bis ca. 13 000 fpm, am meisten bevorzugt ca.
9 000 bis ca. 12 000 fpm, am Eintritt der Leitung (d.h. an dem Venturi 12).
Die Geschwindigkeit des Dampfes nimmt bei seinem Weg durch den im
Wesentlichen vertikalen Abschnitt der Leitung (d.h. den Leitungsabschnitt 28)
ab. Typischerweise beträgt
die Geschwindigkeit des Dampfes bei seiner Passage durch den im
Wesentlichen vertikalen Abschnitt der Leitung ca. 1 500 bis ca.
5 000 fpm, mehr bevorzugt ca. 2 000 bis ca. 4 000 fpm, am meisten
bevorzugt ca. 2 500 bis ca. 3 500 fpm. Die Massenstromrate des Dampfes
durch die bogenförmige
Leitung kann variieren in Abhängigkeit
vom Maßstab
des Prozesses. Größer bemessene
Leitungen, welche dazu bestimmt sind, größere Mengen an Tabak zu transportieren,
verlangen geeignet größere Dampfmassenstromraten.
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Es
ist bevorzugt, wenn der Tabak innerhalb eines Dampfstroms 20 mitgenommen
und durch eine bogenförmige
Leitung 16 mit einem Einlass und einem Auslass transportiert
wird. Mit "bogenförmig" ist gemeint, dass
die Leitung einen Strömungspfad
definiert, der die Strömungsrichtung
im Wesentlichen kontinuierlich von dem Einlass zu dem Auslass ändert. Vorzugsweise
ist die bogenförmige
Leitung im Wesentlichen halbkreisförmig in der Seitenansicht. Die
Leitung umfasst vorzugsweise einen im Wesentlichen horizontalen
Einlassabschnitt, einen im Wesentlichen vertikalen Zwischenabschnitt
in Fluidverbindung mit dem Einlassabschnitt und einen im Wesentlichen
horizontalen Auslassabschnitt in Fluidverbindung mit dem Zwischenabschnitt.
Der durch die Leitung bereitgestellte bogenförmige Strömungspfad vermeidet abrupte
Strömungsrichtungsänderungen, die
durch scharfwinklige Leitungsabschnitte verursacht werden und den
Tabak physikalischen und mechanischen Belastungen aussetzen können, welche Quetschen,
Bruch und Kompaktion der Tabakstränge zur Folge haben. Der bogenförmige Strömungspfad minimiert
die auf den Tabak wirkenden Belastungen und stellt eine im Wesentlichen
nicht-turbulente Strömung
durch die Leitung bereit. Der im Wesentlichen vertikale Abschnitt
der Leitung erlaubt das Schweben des Tabaks in dem sich bewegenden
Dampfstrom und hilft dabei, jedes Tabakstück von internen Spannungen
zu befreien und dabei gleichzeitig jedes Tabakstück von externen Spannungen
zu befreien.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform weist
die bogenförmige
Leitung 16 einen nicht-kreisförmigen Querschnitt auf, z.B.
einen rechteckigen Querschnitt, mit einem hohen Breiten-zu-Tiefen-(W/D-)Verhältnis von
ca. 5:2. Ein hohes W/D-Verhältnis
vermindert den Geschwindigkeitsgradienten über die Tiefe des Leitungsquerschnitts,
so dass die Strömung
durch die Leitung an jedem gegebenen Querschnitt im Wesentlichen
gleichförmig
ist. Die Leitung weist vorzugsweise ferner eine graduell divergierende
(d.h. zunehmende) Tiefe D von dem Einlass zu dem Zwischenabschnitt
der Leitung und eine graduell konvergierende (d.h. abnehmende) Tiefe
von dem Zwischenabschnitt zu dem Auslassabschnitt auf. Die zunehmende
Tiefe in dem Einlassabschnitt der Leitung verursacht einen glatten
und gleichmäßigen Abfall
der Strömungsgeschwindigkeit
von dem Einlassabschnitt zu dem im Wesentlichen vertikalen Zwischenabschnitt,
was die Verweilzeit innerhalb der Leitung erhöht, um zu gewährleisten,
dass der Tabak für
eine Zeit in der Leitung bleibt, die ausreichend ist, um den Tabak
zu expandieren. Die Verwendung einer graduell konvergierenden Tiefe
von dem Zwischenabschnitt zu dem Auslass dient dazu, den expandierten
Tabak zu beschleunigen, wenn er aus der Leitung austritt und in
eine Separationsvorrichtung eintritt.
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Typischerweise
beträgt
die Verweilzeit des Tabaks in der Leitung 16 ca. 1 bis
8 Sekunden, üblicherweise
ca. 3 bis ca. 5 Sekunden im Durchschnitt.
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Der
Dampf mit dem mitgenommenen Tabak tritt aus der Leitung 16 aus
und tritt in einen Separator 18 ein. Vorzugsweise ist der
Separator 18 ein Tangentialseparator mit einer einstellbaren
Umlenkeinrichtung 60, welche benachbart zu dem Separatoreinlass
drehbar angeordnet ist. Es kann ein beliebiger auf dem Fachgebiet
bekannter Separationsprozess verwendet werden, um den Dampf und
den expandierten Tabak voneinander zu trennen. Vorzugsweise werden
der Dampf und der Tabak mittels eines Tangentialseparators, eines
Niedergeschwindigkeits-Zyklonseparators oder anderer geeigneter Techniken
und Einrichtungen, welche dem Fachmann auf dem Gebiet der Tabakprozessierung
bekannt sind, getrennt. Typischerweise erfährt der in die Leitung eintretende
Tabak eine anfängliche
Aufwärtsbeschleunigung
gefolgt von einer Verlangsamung (z.B. einer Gesamtverlangsamung
in seiner Gesamtvorwärtsbewegung
durch die Leitung von der Zeit, zu der der Tabak bei Einführung in
die Leitung in dem Dampfstrom mitgerissen wird, bis zu der Zeit,
zu der der Tabak das auslassseitige Ende der Leitung erreicht).
Der Tabak kann dann leicht beschleunigt werden, um eine geeignete
Entfernung des Tabaks aus der Leitung bereitzustellen. Das expandierte
Tabakprodukt wird in dem Separator 18 radial auswärts gezwungen
und fällt
schließlich
in einen Sammelschacht 58. Von dem Sammelschacht 58 kann
das Tabakmaterial durch eine Drehschleuse 62 passieren und
auf eine Fördereinrichtung 64 gelangen,
um vor dem Neuordnen gekühlt
zu werden. Der Dampf tritt aus dem Separator 18 über eine
Dampfrückleitung 68 aus.
Die Dampfleitung 68 wird vorzugsweise an die Atmosphäre entlüftet, und
vorzugsweise steht ein (nicht gezeigtes) Gebläse stromabwärts des Separators 18 in
Fluidverbindung mit der Dampfleitung 68. Das Gebläse wird
verwendet, um die Geschwindigkeit des durch die Leitung 16 transportierten
Dampfs und mitgenommenen Tabaks zu kontrollieren. Der Dampfstrom
kann für
Einmaldurchgang geschaltet sein und er kann forciert oder induziert
sein; der Dampfstrom kann aber auch rezirkuliert werden mit geeignetem
Abgasablass. Der Dampf und der mitgenommene Tabak werden nach Austritt
aus der bogenförmigen
Leitung aufgefangen und getrennt. Das Dampfexpansionsgas kann wiedererhitzt
und über Rezirkulation
wiederverwendet werden. Jede wünschenswerte
Fraktion des Dampfes kann aus dem Expansionsgasrezirkulationskreislauf
entnommen und durch Frischdampf ersetzt werden.
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Die
Vorrichtung 10 kann verwendet werden durch geeignetes Verändern einer
existierenden Vorrichtung, welche zur Durchführung des DIET-Prozesses verwendet
wird, oder die Vorrichtung kann spezifisch ausgebildet sein, die
vorliegende Erfindung durchzuführen.
In Situationen, in denen eine Vorrichtung verwendet wird, die zur
Durchführung
des DIET-Prozesses ausgebildet ist, können bestimmte Komponenten,
die spezifisch zur Durchführung
des DIET-Prozesses
verwendet werden, abgekoppelt, umgangen oder entfernt werden. Beispielsweise
können
typische Komponenten des DIET-Prozesses, die für CO2-Imprägnierung,
Entklumpung des gefrorenen Tabaks, Lagerung des gefrorenen Tabaks
und CO2-Rückgewinnung verwendet werden,
abgekoppelt, umgangen oder entfernt werden. Es ist also nicht notwendig,
diese sogenannten "Kaltende"-Komponenten zu verwenden,
die zur Durchführung
des DIET-Prozesses mittels der Vorrichtung verwendet werden.
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Für die Durchführung der
vorliegenden Erfindung können
verschiedene Tabaktypen verwendet werden. Typischerweise handelt
es sich bei dem Tabak um Burleytabak, Flue-Cured-Tabak oder Orienttabak.
Andere Tabake, welche für
die Durchführung der
vorliegenden Erfindung Verwendung finden können, umfassen, ohne jedoch
hierauf beschränkt
zu sein, Marylandtabak, Dark-Tabak, Dark-Fired-Tabak und Rustica-Tabake,
sowie andere seltene oder Spezialtabake. Siehe z.B. Akehurst, Tobacco
(1968) und Tso, Production, Physiology, and Biochemistry of Tobacco
Plant (1990). Verschiedene Tabaktypen sind in der US-Patentanmeldung
Serial Nr. 10/285 395, Tag der Einreichung 31. Oktober 2002, detaillierter
beschrieben. Der für
die Erfindung verwendete Tabak kann einen einzigen Typ von Tabak
oder eine Mischung von zwei oder mehr Tabaktypen umfassen. Vorzugsweise
sind die Tabaktypen, die prozessiert werden, Burleytabak, Flue-Cured-Tabak
oder Mischungen hiervon.
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Die
physikalische Form der Tabake, die prozessiert werden, kann variieren.
Am meisten bevorzugt sind diejenigen Tabakmaterialien, die eine
geeignete Curing- und Aging-Behandlung durchlaufen haben. Das Tabakmaterial
kann in Ganzblatt-Form, in Form von Plättchen oder Strip oder in zerkleinerter oder
geschnittener Füller-Form
vorliegen. Obschon weniger bevorzugt, können Teile des für die Erfindung
verwendeten Tabaks eine prozessierte Form aufweisen, z.B. die Form
von prozessierten Tabakrippen (z.B. geschnittenen Rippen (Cut-Stems) oder geschnittenen
gewalzten Rippen (Cut-Rolled-Stems) oder von rekonstituiertem Tabak
(z.B. rekonstituierten Tabaken, welche mittels Papierherstellungstyp- oder
Gießfolientyp-Verfahren
hergestellt sind, vorzugsweise in Strip- oder geschnittener Füller-Form). Der
für die
Erfindung verwendete Tabak kann ferner Tabakabfallmaterialien umfassen,
z.B. Feines, Staub, Scrap und Stems; und diese Materialien können ferner
für die
Herstellung von prozessierten Tabaken verwendet werden. Am meisten
bevorzugt werden die Tabake in der Form und in der Weise verwendet,
wie traditionell für
das Mischen von Tabaken zur Verwendung als geschnittener Füller für die Herstellung
von Rauchartikeln, z.B. Zigaretten, üblich. Am meisten bevorzugt
ist es, wenn der Tabak in Form von Plättchen vorliegt (z.B. in Form
von von den Tabakrippen entfernten Tabakblattplättchen), die in eine geschnittene
Füllerform
geschnitten sind. Beispielsweise kann der Tabak, der prozessiert
wird, die Form von geschnittenem Flue-Cured-Tabak-Füller, geschnittenem
Burleytabak-Füller
oder einer Mischung hiervon aufweisen. Siehe US-Patente Nr. 5 095
922 (Johnson et al.) und Nr. 5 259 403 (Guy et al.).
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Am
meisten bevorzugt liegt das Tabakmaterial während der Prozessierung in
einer befeuchteten Form vor. Der Tabak besitzt typischerweise einen Feuchtigkeitsgehalt
vor der erfindungsgemäßen Behandlung
von ca. 10 bis ca. 40 %, vorzugsweise ca. 15 bis ca. 30 %, mehr
bevorzugt ca. 18 bis ca. 26 %, basierend auf dem Gesamtgewicht der
Tabakmischung. Durch Einführung
von befeuchtetem Tabak (z.B. Tabak mit Wasserzusatz auf einen Feuchtigkeitsgehalt
von ca. 25 bis ca. 30 Gew.%) ist es möglich, einen prozessierten
Tabak bereitzustellen, der einen Feuchtigkeitsgehalt von ca. 12
Gew.% aufweist. Prozessierter Tabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt
von weniger als ca. 12 Gew.% (oder einem beliebigen anderen gewünschten
Feuchtigkeitsgehalt) kann weiter prozessiert werden, so dass er
einen gewünschten
Feuchtigkeitsgehalt aufweist, mittels der Neuordnungstechniken und
-einrichtungen, wie sie dem Fachmann auf dem Gebiet der Tabakprozessierung
wohlbekannt sind.
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Das
Verfahren zum Erzielen des gewünschten
Feuchtigkeitsgehaltes bei den verschiedenen Tabakmaterialien für die vorliegende
Erfindung kann variieren. Beispielsweise kann eine wässrige Flüssigkeit,
z.B. Wasser, auf die Tabak materialien gesprüht werden, um dann von diesen
absorbiert zu werden. Alternativ können die Tabakmaterialien einer
feuchten Umgebung ausgesetzt oder in die Flüssigkeit getaucht werden, um
die gewünschte
Feuchtigkeitsmenge zu absorbieren. Das Wasser kann im Wesentlichen
reines Wasser sein, und es kann prozessiert sein, so dass es einen
kontrollierten Reinheitsgrad aufweist, wie dies z.B. bei deionisiertem
Wasser oder Leitungswasser der Fall ist. Der Feuchtigkeitsgehalt kann
ferner erzielt werden durch Verteilen von Materialien, welche typische
Komponenten von Casing-Typ-Lösungen
oder Top-Dressing-Typ-Lösungen
sind, oder anderen Flüssigkeiten
wie Puffern, Lösemitteln
oder Lösungen,
welche den natürlichen Tabakmaterialien
fremd sind, auf den Tabak. Vorzugsweise ist die Feuchtigkeit durch
den ganzen Tabak hindurch verteilt, womit der Tabak als mit Wasser imprägniert angesehen
werden kann. Verfahren und Methoden (z.B. die Verwendung von Trommel-
und Tunnel-Typ-Einrichtungen) zum Befeuchten von Tabakmaterialien
und Mischungen von Tabakmaterialien, z.B. Tabakmaterialien, welche
für eine
Behandlung mittels Volumenexpansionseinrichtungen und -prozessierungsschritten
vorbereitet werden, sind für den
Fachmann auf dem Gebiet der Tabakprozessierung leicht erkennbar.
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Am
meisten bevorzugt ist es, wenn das Tabakmaterial, welches mit dem
Dampf kontaktiert wird, eine Temperatur aufweist, die der Umgebungstemperatur
nahekommt. Obgleich es nicht unbedingt notwendig ist, den Tabak
bei einer bestimmten Temperatur bereitzustellen, ist es möglich, den
Tabak auf Temperaturen zu erhitzen oder zu kühlen, die höher oder niedriger als normale
Umgebungstemperaturen sind.
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Der
für die
Erfindung verwendete Tabak ist im Wesentlichen frei von imprägnierenden
flüchtigen Verbindungen,
welche von Dampf verschieden sind. Anders gesagt, der Tabak ist
im Wesentlichen frei, vorzugsweise vollständig frei, von Zusatzkomponenten
wie zugesetzten ammoniakhaltigen Verbindungen, Kohlendioxid und
flüchtigen
organischen Verbindungen (z.B. Kohlenwasserstoffen und halogenierten
Kohlenwasserstoffen). Das heißt,
Tabak, welcher mittels Dampf prozessiert wird, wird nicht absichtlich
mit anderen Agenzien imprägniert,
die verwendet werden, um die Expansion des Tabaks zu erleichtern.
Im vorliegenden Text bezieht sich der Ausdruck "im Wesentlichen bestehend aus", wenn er auf das
für das
Verfahren gemäß vorliegender
Erfindung verwendete Tabakmaterial angewendet wird, auf ein feuchtes
Tabakmaterial, welches frei von auf dem Gebiet der Tabakexpansion
verwendeten flüchtigen organischen
oder anorganischen imprägnierenden Verbindungen
ist, die von Wasser verschieden sind.
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Der
Dampfstrom ist vorzugsweise praktisch frei von Luft, d.h. der Dampfstrom
besteht zu ca. 100 Gew.% aus Dampf. Der Dampfstrom kann ferner im Wesentlichen
frei von Luft sein, was bedeutet, dass der Dampfstrom zu mindestens
ca. 95 Gew.% aus Dampf besteht. Jedoch kann ein Dampfstrom, welcher
ca. 50 bis ca. 100 Gew.% Dampf, vorzugsweise ca. 85 bis ca. 100
% umfasst, verwendet werden, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung
zu verlassen. Andere Komponenten, welche mit dem Dampf gemischt
sein können,
umfassen Umgebungsluft. Der Dampf tritt vorzugsweise bei einem Druck
von annähernd
Atmosphärendruck
in die Leitung ein, wobei der Gesamtdruck in der Leitung typischerweise über den
gesamten Behandlungsprozess hinweg bei einem Druck von annähernd Atmosphärendruck
erhalten bleibt.
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Die
relativ zu der Tabakmenge verwendete Dampfmenge kann variieren,
jedoch ist das Gewicht des Dampfes, der verwendet wird, größer als
das Trockengewicht des Tabaks, der mittels dieses Dampfes prozessiert
wird. Typischerweise beträgt die
Menge (d.h. das Gewicht) des Dampfes, der zum Prozessieren des Tabaks
verwendet wird, mindestens das ca. 6-fache, vorzugsweise mindestens
das ca. 7-fache und am meisten bevorzugt das ca. 8-fache der Menge
an trockenem Tabak, der mittels dieses Dampfes prozessiert wird.
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Typischerweise
beträgt
die Dampfmenge, welche zum Prozessieren des Tabaks verwendet wird,
nicht mehr als das ca. 15-fache, vorzugsweise nicht mehr als das
ca. 10-fache der Menge an trockenem Tabak, der mittels dieses Dampfes
prozessiert wird.
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Typischerweise
beträgt
die Temperatur des Tabaks, der mittels Dampf nach dem Verfahren
gemäß vorliegender
Erfindung prozessiert wird, nicht mehr als ca. 350 °F. In gewissen
Fällen
erfährt
der Tabak, der prozessiert wird, nicht ein Erhitzen auf eine Temperatur,
die über
ca. 300 °F
liegt, und erfährt vielfach
nicht ein Erhitzen auf eine Temperatur, die über ca. 250 °F liegt.
Aus der Leitung austretender Tabak zeigt häufig eine Temperatur im Bereich
von ca. 225 bis ca. 275 °F.
In Fällen,
wo der Tabak auf einen Feuchtigkeitsgehalt von ca. 25 bis ca. 30
Gew.% befeuchtet ist, weist der Tabak, der mittels Dampf prozessiert
wird, eine Temperatur auf, die einen Bereich von ca. 160 bis ca.
200 °F nicht überschreitet.
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Bei
der Bewegung des Dampfes und des mitgerissenen Tabaks durch die
Leitung relaxiert und expandiert der Dampf den Tabak durch tiefes
Eindringen in den Tabak, wodurch Spannungen (z.B. Falten, Kompaktionen
etc.) innerhalb des Tabakmaterials abgebaut werden. Der heiße Dampf
stellt Energie bereit, um die Tabakpartikel zu erhitzen und innerhalb der
Tabakpartikel befindliches Wasser rasch zu verdampfen. Als eine
Folge davon wird das Füllvermögen des
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten
Tabaks um mindestens ca. 10 %, mehr bevorzugt um mindestens ca.
20 %, am meisten bevorzugt um mindestens ca. 30 % erhöht. Als
eine Folge davon wird das Füllvermögen des
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
behandelten Tabaks jedoch normalerweise nicht um mehr als ca. 50
% erhöht,
häufig
nicht mehr als ca. 40 %. In Situationen, in denen der Tabak in zerkleinerter
oder geschnittener Füllerform
vorliegt, kann die Wechselwirkung zwischen diesen Tabakstücken oder
-strängen
und dem Dampf ferner den Effekt haben, die Tabakstücke oder -stränge gerade
zu richten.
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Durch
die Verwendung von Dampf an Stelle von Luft können die thermodynamischen
Charakteristika und Eigenschaften des Fluids innerhalb der Leitung
wesentlich verändert
werden. Bei Atmosphärendruck
beträgt
die Dichte von Dampf bei nominal 500 °F 38,77 ft3/lb,
während
die von Luft 24,2 ft3/lb und die von CO2 15,9 ft3/lb beträgt. Die
spezifische Wärmekapazität von trockener
Luft beträgt
ca. 0,24 BTU/lb/°F
und die von Dampf ca. 1,0 BTU/lb/°F.
Bei Atmosphärendruck
resultiert dies in eine spezifische Energiekapazität pro Volumeneinheit
von 0,01 BTU/ft3/°F für Luft und 0,026 BTU/ft3/°F
für Dampf. Bei
500 °F beträgt die Viskosität von trockener
Luft ca. 19,0 × 106 lb/ft2 und die
von Dampf ca. 12,2 × 106 lb/ft2.
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Das
Verfahren zum Messen des Ausmaßes an
volumetrischer Expansion (d.h. der Steigerung des Füllvermögens) des
Tabaks kann variieren. Vorzugsweise umfasst das Verfahren zum Messen
des Füllvermögens des
Tabakmaterials das Platzieren einer Tabakprobe bekannten Gewichts
in einen Zylinder, Beaufschlagen der Tabakprobe in dem Zylinder mit
einem bekannten Druck und anschließendes Messen des Volumens
der komprimerten Probe. Das Füllvermögen des
Tabaks kann dann ausgedrückt werden
als Volumen pro Gewicht, z.B. als Kubikzentimer pro 100 g geschnittenem
Tabakfüller.
Siehe US-Patent Nr. 5 095 922 (Johnson et al.).
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Die
so prozessierten Tabakmaterialien können mit anderen Tabakmaterialien
gemischt werden. Diese Tabakmaterialien können ferner mit anderen Komponenten
kombiniert sein, z.B. solchen, wie sie traditionell in der Tabakindustrie
verwendet werden. Derartige andere Komponenten umfassen Casing-Materialien
(z.B. Zucker, Glycerin, Kakao und Lakritze) und Top-Dressing-Materialien (z.B.
Flavourmaterialien, wie Menthol). Die Wahl von bestimmten Casing-
und Top-Dressing-Komponenten ist abhängig von Faktoren wie den gewünschten
sensorischen Charakteristika, und die Wahl dieser Komponenten ist
für den
Fachmann auf dem Gebiet des Zigarettendesigns und der Zigarettenherstellung
leicht möglich. Siehe
Gutcho, Tobacco Flavouring Substances and Methods, Noyes Data Corp.
(1972), und Leffingwell et al., Tobacco Flavouring for Smoking Products (1972).
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Nach
den Prozessschritten gemäß vorliegender
Erfindung prozessierte Tabakmaterialien können zur Herstellung von Tabakprodukten
verwendet werden, am meisten bevorzugt von Rauchartikeln wie Zigaretten.
Falls gewünscht,
kann die behandelte Tabakmischung einer Neuordnungsbehandlung unterworfen
werden, um den Feuchtigkeitsgehalt vor Verwendung in der Rauchartikelherstellung
zu erhöhen.
Typisch wird das Feuchtigkeitsniveau des expandierten Tabaks auf
einen Wert zwischen ca. 11 und ca. 12 Gew.% eingestellt, basierend
auf dem Gesamtgewicht des expandierten Tabakmaterials. Die pro Rauchartikel
verwendete Menge des behandelten Tabaks kann variieren, wobei für Zigaretten
die Gesamtmenge an Tabakmaterial typisch in einem Bereich von ca.
0,6 bis ca. 1 g pro Stäbchen
angesiedelt ist. Repräsentative
Tabakmischungen, repräsentative
Zigarettenkomponenten und daraus hergestellte repräsentative
Zigaretten sind dargelegt in den US-Patenten Nr. 4 836 224 (Lawson
et al.); Nr. 4 924 888 (Perfetti et al.); Nr. 5 056 537 (Brown et
al.), Nr. 5 220 930 (Gentry) und Nr. 5 360 023 (Blakley et al.); US-Patentanmeldungen
2002/0000235 (Shafer et al.) und PCT WO 02/37990. Diese Tabakmaterialien können ferner
verwendet werden für
die Herstellung der Zigarettentypen, wie sie beschrieben sind in
den US-Patenten Nr. 4 793 365 (Sensabaugh); Nr. 4 917 128 (Clearman
et al.); Nr. 4 947 974 (Brooks et al.); Nr. 4 961 438 (Korte); Nr.
4 920 990 (Lawrence et al.); Nr. 5 033 483 (Clearman et al.); Nr.
5 074 321 (Gentry et al.); Nr. 5 105 835 (Drewett et al.); Nr. 5
178 167 (Riggs et al.); Nr. 5 183 062 (Clearman et al.); Nr. 5 211
684 (Shannon et al.); Nr. 5 247 949 (Deevi et al.); Nr. 5 551 451
(Riggs et al.); Nr. 5 285 798 (Banerjee et al.); Nr. 5 593 792 (Farrier
et al.); Nr. 5 595 577 (Bensalem et al.); Nr. 5 816 263 (Counts
et al.); Nr. 5 819 751 (Barnes et al.); Nr. 6 095 153 (Beven et
al.); Nr. 6 311 694 (Nichols et al.) und Nr. 6 367 481 (Nichols
et al.); und PCT WO 97/48294 und PCT WO 98/16125. Siehe ferner die
Typen von kommerziell vermarkteten Zigaretten, welche in Chemical
and Biological Studies on New Cigarette Prototypes that Heat Instead
of Burn Tobacco, R.J. Reynolds Tobacco Company Monograph (1988),
und Inhalation Toxicology, 12:5, p. 1–58 (2000), beschrieben sind.
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Der
hierin beschriebene Tabakexpansionsprozess stellt ein vorteilhaftes
Verfahren oder Methode bereit zum effizienten und effektiven Steigern
des Füllvermögens von
Tabakmaterialien. Der Prozess kann durchgeführt werden mittels kommerziell
erhältlicher
Einrichtungen, welche für
die Durchführung des
DIET-Prozesses ausgebildet sind, und Modifikationen an diesen Einrichtungen
sind leicht möglich. Der
Prozess kann durchgeführt
werden mittels eines leicht verfügbaren
und chemisch einfachen Materials, nämlich Dampf. Der Prozess verlangt
kein Imprägnieren
des Tabaks mit CO2 oder flüchtigen
organischen Verbindungen (z.B. halogenierten Kohlenwasserstoffen,
Isopentan oder Propan). Somit wird die Komplexität des Tabakexpansionsprozesses
vermindert, und die Möglichkeit,
dass imprägnierende
Verbindungen abträgliche
Veränderungen
des Flavours und Aromas des Tabaks (und des davon erzeugten Rauchs)
verursachen, wird ausgeschlossen. Der Prozess verlangt nicht, den
Tabak extrem niederen Temperaturen zu unterwerfen, wie dies z.B.
bei der Durchführung
des DIET-Prozesses der Fall ist, wenn mit CO2 imprägnierter
Tabak gefroren wird. Das heißt,
der Tabak wird einem weniger extremen Temperaturgradienten ausgesetzt,
als es traditionell beim Durchführen
des DIET-Prozesses
der Fall ist. Beispielsweise weist für DIET-Prozesse der mit festem CO2 imprägnierte
Tabak eine Temperatur von ca. –109 °F auf, bevor
er Sublimationsbedingungen unterworfen wird. Während der Sublimation wird
der mit CO2 imprägnierte Tabak mit einem Gas
in Kontakt gebracht, dessen Temperatur ca. 400 bis ca. 800 °F beträgt. Somit
wird der Tabak einem Temperaturgradienten von ca. 500 bis ca. 900 °F unterworfen.
Demgegenüber
wird der Tabak, der mittels Dampf gemäß vorliegender Erfindung prozessiert
wird, nicht unbedingt in einer temperaturkontrollierten (z.B. sehr
kalten oder gefrorenen Form) bereitgestellt und kann eine Temperatur
haben, die der Umgebungstemperatur nahekommt (d.h. ca. 50 bis 100 °F, vorzugsweise ca.
75 °F),
bevor er mit Dampf in Kontakt gebracht wird. Typisch weist der Dampf,
der mit dem Tabak in Kontakt gebracht wird, eine Temperatur von
ca. 400 bis ca. 800 °F
auf und somit wird der Tabak einem Temperaturgradienten von nur
ca. 325 bis ca. 725 °F unterworfen;
dies bedeutet, dass die Differenz zwischen der Temperatur des in
die Leitung eintretenden Dampfes und der Temperatur des in die Leitung
eintretenden Tabaks nur ca. 325 bis ca. 725 °F beträgt. Bei jeder gegebenen Gastemperatur
beträgt
die Differenz zwischen dem Temperaturgradienten, den der Tabak bei
der Durchführung
des erfindungsgemäßen Prozesses
erfährt,
und dem Temperaturgradienten, den der CO2-imprägnierte
Tabak in einem DIET-Prozess erfährt,
ca. 180 bis ca. 190 °F.
Vorzugsweise beträgt
der Temperaturgradient, den der Tabak gemäß vorliegender Erfindung erfährt, ca.
525 bis ca. 625 °F. Setzt
man den Tabak einem weniger extremen Temperaturgradienten aus, so
kann dies die Möglichkeit vermindern,
dass unerwünschte
chemische Veränderungen
an dem Tabak verursacht werden, welche Geschmack und Aroma, die
mit diesem Tabak und dem hiervon erzeugten Rauch assoziiert sind,
abträglich
beeinflussen. Ferner kann erfindungsgemäß behandelter Tabak eine leichte
Verringerung im Nikotingehalt erfahren (z.B. um mindestens 10 Gew.%).
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EXPERIMENTELLES
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Die
nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Veranschaulichung der
Erfindung; sie sind jedoch nicht so auszulegen, dass sie die Erfindung
begrenzen. Wenn nichts anderes angegeben ist, verstehen sich alle
Teile- und Prozentangaben als gewichtsbezogen.
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Beispiel 1
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Es
wurde ein Expansionssystem im Pilotmaßstab konstruiert. Das Expansionssystem
ist ein Sublimator-System im Maßstab
eins zu fünfundsiebzig
(1/75) und wurde basierend auf der Geometrie der C-Schleifen-Technologie
von R.J. Reynolds Tobacco Company konstruiert, die von dem Typ ist,
wie in US-Patent
Nr. 5 908 032 (Poindexter et al.) dargelegt. Das pilotmaßstäbliche Expansionssystem
wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Die Dimensionen der Krümmungsradien
und die Gesamthöhe
sind im Wesentlichen die gleichen wie bei dem Full-Scale-C-Schleifen-System.
Die Querschnittsfllächen
sind im Verhältnis
die gleichen, um die gleichen Gasgeschwindigkeiten an äquivalenten
Orten innerhalb der C-Schleife aufrechtzuerhalten. Um den Maßstab 1/75
des kommerziellen C-Schleifen-Systems zu erhalten, wurde der pilotmaßstäbliche Sublimator
3 Inch breit mit Tiefen wie folgt konstruiert: 2 Inch am Tabakeinlass;
7 Inch am weitesten Mittelpunkt des "C" an
der Stelle, wo es vertikal wird; und 3,5 Inch am Eintritt eines
Tangentialseparators. Die Sublimatorleitung weist eine nicht-kreisförmige Querschnittsgestalt
auf.
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Geschnittener
Burleytabak-Füller
mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 20 % wurde in einem Dampfstrom
mitgenommen, und Tabak und Dampf wurden durch eine im Wesentlichen
halbkreisförmige
Leitung transportiert und in einem Tangentialseparator getrennt.
Die Temperatur des Dampfstroms betrug 450 °F und die Massenstromrate des
Dampfes betrug 615 lb/h. Der Dampfbehandlungsprozess steigert das
Füllvermögen des
so prozessierten Tabaks um 23 %.
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Beispiel 2
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Burleytabak
wird prozessiert, wobei im Wesentlichen wie in Beispiel 1 verfahren
wird, ausgenommen, dass die Anfangstemperatur des Dampfstroms 525 °F betrug.
Der Dampfbehandlungsprozess erhöht
das Füllvermögen des
so prozessierten Tabaks um 22 %.
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Beispiel 3
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Burleytabak
wird prozessiert, wobei im Wesentlichen wie in Beispiel 1 verfahren
wird, ausgenommen, dass die Anfangstemperatur des Dampfstroms 650 °F betrug.
Der Dampfbehandlungsprozess erhöht
das Füllvermögen des
so prozessierten Tabaks um 30 %.
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Beispiel 4
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Eine
geschnittene Füller-Mischung
von Burley-, Flue-Cured- und Orienttabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt
von 20 % wurde in einem Dampfstrom mitgenommen, und Tabak und Dampf
wurden durch eine im Wesentlichen halbkreisförmige Leitung transportiert
und in einem Tangentialseparator getrennt. Die Temperatur des Dampfstroms
betrug 450 °F
und die Massenstromrate des Dampfes betrug 615 lb/h. Der Dampfbehandlungsprozess
steigert das Füllvermögen des
so prozessierten Tabaks um 11 %.
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Beispiel 5
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Tabak
wird prozessiert, wobei im Wesentlichen wie in Beispiel 4 verfahren
wird, ausgenommen, dass die Anfangstemperatur des Dampfstroms 525 °F betrug.
Der Dampfbehandlungsprozess steigert das Füllvermögen des so prozessierten Tabaks
um 15 %.
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Beispiel 6
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Tabak
wird prozessiert, wobei im Wesentlichen wie in Beispiel 4 verfahren
wird, ausgenommen, dass die Anfangstemperatur des Dampfstroms 650 °F betrug.
Der Dampfbehandlungsprozess erhöht das
Füllvermögen des
so prozessierten Tabaks um 27 %.
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Für den Fachmann
auf dem Gebiet, in welches die vorliegende Erfindung fällt, werden
zahlreiche Modifikationen erkennbar sein im Lichte der in der vorstehenden
Beschreibung präsentierten
Lehren. Es versteht sich daher, dass die Erfindung nicht auf die
hierin offenbarten, spezifischen Ausführungsformen begrenzt ist,
und dass Modifikationen und andere Ausführungsformen im Bereich der
beigefügten Ansprüche beabsichtigt
sind. Zwar werden hierin spezifische Termini verwendet; ihre Verwendung
geschieht jedoch nur in einem allgemeinen und beschreibenden Sinne
und nicht zu Zwecken der Limitierung.