DK160222B - Fremgangsmaade ved behandling af tobaksbladstilke til fremstilling af et materiale til anvendelse i rygevarer - Google Patents

Description

DK 160222 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde ved behandling af tobaksbladstilke til fremstilling af et produkt til anvendelse i rygevarer, ved hvilken stilkenes fugtighedsind-5 hold indstilles til en forud valgt vægt-%, stilkene sønderdeles mellem skiveformede, fiberdannede flader, der har en bestemt indbyrdes afstand til en partikelstørrelse, der er velegnet til anvendelse i de rygevarer, hvori produktet skal indgå, og de sønderdelte stilkes fugtig-10 hedsindhold reduceres.

Ved fremstilling af rygevarer, der omfatter en forud valgt procentdel af tobaksstilke, er det sædvanlig praksis at befugte stilkene for at minimere knusning og for 15 at kunne tilvejebringe et materiale med mere ensartet partikelstørrelse, før man reducerer stilkene til en forud valgt partikelstørrelse, der er passende til de rygevarer, hvori materialet skal indgå. Efter at stilkene er fugtet og reduceret til den valgte partikelstørrelse, er 20 det også nødvendigt at reducere fugtighedsindholdet af tobaksstilkene til et niveau under det niveau, ved hvilket størrelsesreduktionen er gennemført.

En af de måder, hvorpå man kan reducere stilke til en 25 forud valgt partikelstørrelse, er skæring af stilkene før yderligere behandling for at sønderdele stilken til fibre og tilvejebringe forøget fyldekapacitet der kendes på forskellige metoder til at gennemføre denne størrelsesreduktion. F.eks. anviser U.S. patentskrift nr. 3 204 641, 30 en bearbejdning af tobaksbladstilke, hvis fugtighedsind-hold indstilles i det procentiske interval mellem 40 vægt-% og 65 vægt-%, og hvorpå de befugtede stilke deles til en forudbestemt størrelse, der er velegnet til cigaretter, før man tørrer materialet til et fugtighedsind-35 hold, der er passende til anvendelse i cigaretter.

2

DK 160222 B

I U.S. patentskrift nr. 4 094 323 beskrives en fremgangsmåde til fugtning af tobaksbladstilke i et interval på 10-50 vægt-%, mens man holder temperaturen af stilkene på 115-170 °C under et forudvalgt manometertryk på 0,7-7,.0 2 5 kg/cm , hvorpå man ad mekanisk vej sønderdeler de behandlede stilke til fibre under et sådant tryk.

I U.S. patentskrift nr. 4 195 646 beskrives en metode til findeling af tobaksstilke ved at spalte stilke i længde-10 retningen langs årerne ved at understøtte stilkestumperne 1 et flydende medium og ved at slå stilkestumperne med et stumpt instrument for at separere sådanne stilkestumper til findelte fragmenter i fibrilform.

15 Endelig beskriver GB offentliggørelsesskrift nr.

2 078 085 en metode til udblødning af tobaksbladstilke til tilvejebringelse af et fugtighedsindhold på 30-60 vægt-%, hvorpå man findeler de udblødte stilke efter at have bragt disse op på en temperatur svarende til vands 20 kogepunkt, hvorpå stilkene tørres til ønsket fugtighedsindhold .

Som det fremgår af den anførte kendte teknik, har det i lang tid været kendt indenfor tobaksbehandling, at fin-25 dele tobaksstilke, der er blevet fugtet til et forud valgt interval, hvorefter fugtighedsindholdet af materialet reduceres til et ønsket niveau for den rygevare, hvori disse materialer skal indgå.

30 Man kender også et antal processer til opvarmning og tørring af tobakspartikler, fremstillet ved skæring og vals-ning, hvorved det partikelformede materiale udsættes for opvarmede gasstrømme, hvis temperatur er holdt på forudvalgte værdier. F.eks. beskriver U.S. patentskrift nr.

35 3 357 436 og tysk offentliggørelsesskrift nr. 2 253 882 fremgangsmåder, i hvilke befugtede skårne tobaksribber befugtes i intervallet mellem 24 og 40 vægt-% og derpå

DK 160222B

3 tørres med gasser ved 370 °C i 0,3-3 sekunder for at opnå fugtighedsindhold på vægtbasis, der er så lave som 6%, i løbet af et kort tidsrum. I U.S. patentskrift nr.

3 734 104 beskrives behandlingen af valsede, knuste tob-5 aksstilke, der er blevet fugtet til et indhold af 24-60 vægt-%, med en varm gasstrøm, der indeholder mindst 30% vanddamp til opvarmning af stilke til 96-399 °C i fra 0,5 sekunder til mindre end 3 sekunder. Yderligere beskriver U.S. patentskrift nr. 4 167 191 en fremgangsmåde til tør-J0 ring af expanderet, skåret tobak ved 121-343 °C i nærværelse af en absolut fugtighed, der ligger på et niveau over det, der vil tilvejebringe visning på et vådt termometer på mindst 66 °C.

15 Som det fremgår af foranstående, har man anvendt disse forskellige tørringprocesser, der er beskrevet i patentskrifterne udstedt i de senere år, i forbindelse med skårne tobaksblade, bladplader og stilke, som alle er blevet skåret til en forud valgt størrelse.

20

Det er i forbindelse med opfindelsen erkendt, at det er Ønskeligt i forbindelse med de hidtidige findelingsprocesser at optimere den økonomiske anvendelse af stilke i rygevarer ved at forarbejde stilkene til et produkt, der 25 er velegnet til at danne fyldstof i en rygevare, og hvis fyldværdi (FV) er så stor som muligt. Det er også i forbindelse med opfindelsen erkendt, at det er ønskeligt i forbindelse med den hidtil praktiserede tørring ved stor fugtighedsgrad, som foran beskrevet, at reducere fugtig-30 hedsindholdet af expanderet tobak generelt til et ønsket niveau, samtidig med at et eventuelt tab af fyldeffekt minimeres. Ved at erkende formålene ved disse to separate behandlingssystemer kombinerer opfindelsen på hidtil ukendt måde de forskellige trin fra hver af disse til en 35 ny kombination af trin hvorved der opnås fyldværdier, der hidtil ikke har kunnet opnås.

DK 160222B

4

Opfindelsen tilvejebringer yderligere en ny, økonomisk og enkel serie af trin til behandling af tobaksstilke for at reducere deres partikelstørrelse, samtidig med at deres fyldværdi til rygevarer optimeres.

5

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der er af den i indledningen til. krav 1 angivne art, er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

10 Opfindelsen illustreres nærmere på tegningen, der skematisk viser de trin, der er involveret i behandlingen af ens forsøgsmaterialer ved fire forskellige processer, hvoraf de første to er kendt, medens den tredie og fjerde er ifølge opfindelsen.

15

Det vil af skemaet ses, at tobaksforsøgsmaterialet behandles på fire forskellige måder, hvoraf processerne "A" og "B" er kendte processer, mens processerne "C" og "D" er ifølge opfindelsen.

20 I det første trin i hver proces befugtes tobakken til et ønsket niveau på vægtbasis. Ved proces "A", der er en kendt proces til fremstilling af vandbehandlede stilke (WIS), befugter man først en forud valgt mængde af for-25 søgsmateriale med vand, indtil det indeholder ca. 42 vægt-% vand. Materialet bliver derpå skåret til strimler med ca. 63 afskæringer per cm, og derefter tørres materialet under høj fugtighedsgrad ved en tørreproces analogt med U.S. patentskrift nr. 4 167 191 ved en temperatur, på 30 121-343 °C og i nærværelse af en absolut fugtighedsgrad over det niveau, som giver anledning til visning på et vådt termometer på mindst 66 °C.

Ved proces "B", der også er en kendt proces, befugter man 35 først en tilsvarende, forud valgt mængde af forsøgsmaterialet med vand, indtil materialet indeholder ca. 55 vægt-% vand. I stedet for at skære materialet bliver det 5

DK 160222 B

derpå findelt i et raffineringsapparat af "Bauer-typen" med dobbelt omdrejende skiver. Et sådant apparat er kendt til anvendelse ved tobaksfremstilling og markedsføres af firmaet, Bauer Bros. Co., Springfield, Ohio. Finskæringen 5 kan på tilfredsstillende måde gennemføres med afstande mellem de drevne skiver på op til 0,76 cm, fortrinsvis ca. 0,46 cm. Det bemærkes, at man også kan anvende andre typer af skæreorganer til finskæring. Man kan f.eks. anvende et Sprout, Waldron & Co. skæreapparat med dobbelt 10 omdrejende skiver med en afstand mellem skiverne på ca.

0,1 cm. Den findelte tobak bliver derpå udsat for konventionel tørring ved lav fugtighed i et roterende tørre-apparat ved temperaturer mellem 121 °C og 204 °C.

15 Ved fremgangsmåden "C" ifølge opfindelsen befugter man først en forud valgt mængde af forsøgsmaterialet med vand, indtil det indeholder mellem 20 og 80 vægt-% vand (våd basis) fortrinsvis ca. 55 vægt-% (som ved proces "B"), og materialet findeles derefter på f.eks. et Bauer 20 eller et Sprout, Waldron skæreapparat på en måde svarende til proces "B". Imidlertid slutter ligheden mellem trinene ved dette stadium, hvor det findelte forsøgsmateriale bliver udsat for en tørreproces med høj fugtighedsgrad med intervaller af lignende art som dem, der er angivet i 25 U.S. patentskrift nr. 4 167 191 for skåret tobak. Ifølge opfindelsen bliver det finskårne tobak fortrinsvis indstillet på en forud valgt indgangstemperatur mellem 16 °C og 100 °C, og fugtighedsindholdet af den skårne tobak bliver ifølge opfindelsen reduceret ved opvarmning af ma-30 terialet i en blanding af luft og vanddamp med en initialtemperatur på mellem 121 °C og 343 °C, fortrinsvis på 260 °C, og en absolut fugtighedsgrad over den, der vil frembringe en visning på et vådt termometer på mindst 66 °C, fortrinsvis på mindst 99 °C. Det har også vist sig at 35 være fordelagtigt at tørre de findelte stilke i den foran beskrevne proces, indtil fugtighedsindholdet er 5-25 vægt-%, fortrinsvis ca. 14 vægt-%.

6

DK 160222B

Ved fremgangsmåden "D" ifølge opfindelsen fugter man først en tilsvarende mængde forud valgt forsøgsmateriale med vand, indtil materialets fugtighedsindhold ligger mellem 20 og 80 vægt-% vand (våd basis), fortrinsvis ved 5 ca. 55 vægt-% vand (som i processerne "B" og "C"). Den fugtede tobak bliver derpå vanddampbehandlet, således at tobakkens fugtighedsindhold hæves mindst 2%. Ved en fordelagtig metode til vanddampbehandling føres den fugtede tobak til en stationær, lukket tromle, der indeholder en 10 transportsnekke. Der indføres vanddamp gennem åbninger i bunden af tromlen i kontakt med den tobak, der fremføres af snekken. Den dampbehandlede tobak føres derpå til et tørreapparat med høj fugtighed, nemlig det samme som ifølge fremgangsmåde "C".

15

Ved undersøgelse af materialer, der udsattes for de før beskrevne processer “A", "B", "C" og "D”, anvendtes to typer tobaksmateriale. I det første sæt af forsøgsresultater, der er anført i den følgende tabel I, anvendtes 20 forsøgsmaterialer, der helt bestod af tobaksstilke, der blev udsat for de fire foran beskrevne processer, til fremstilling af rygevarer i form af cigaretter. I det andet sæt forsøgsresultater, der er anført i tabel II, der Også er beskrevet i det følgende, anvendtes tobaksfor-25 søgsmaterialer, der består af en blanding af 83 vægt-% bladplader (skåret med 12 skæringer per cm) og 17 vægt-% findelte stilke, til fremstilling af rygevarer i form af cigaretter. De før beskrevne processer "A", "B", "C" og "D" blev anvendt på stilke, hvorved man opnåede de slut-30 telige forsøgsmaterialer i tabel II ved at blande bladplader, der er fremstillet på kendt måde, jfr. U.S. patentskrift nr. 4 167 191, og stilketobakken i forholdet 83% til 17%, efter tørring af stilkene i hver af de før beskrevne processer "A”, "B", "C" og !'D".

I nedenstående tabel I og II vises resultaterne af to typer af undersøgelser, der er gennemført på de forsøgs- 35 7

DK 160222 B

materialer, der er fremstillet under anvendelse af de før angivne processer "A", "B", "C" og "D". Seks af disse to prøver, herunder prøven for "tør massefylde", prøven for "trykfald i tobakssektion" (ISPD), begge prøver for "car-5 bonmonoxid" (cigaret og sug), prøven for antal sug og prøven for brændingshastighed, er standardprøver ved tobaksfremstilling og er derfor ikke beskrevet detaljeret her.

10 Fasthedsprøven, der skal bestemme fastheden af et antal cigaretter, gennemføres på en gruppe af 25 cigaretter, der er fremstillet på basis af forsøgstobak, hvis fugthed måles af en serie på 12 armvægte, hver med en effektiv belastning på ca. 60 g. Hver deformation på 0,15 mm (ca.) 15 i en cigaret registreres som én tælling for hver arm. Fasthedstællingerne angives som gennemsnittet af de totale tællinger for 25 cigaretter. Disse faktiske tællinger tilpasses til et standard-fugtighedsindhold på 13,5 vægt-% efter bestemmelse af det faktiske fugtighedsind-20 hold i tobakken i prøverne.

Prøven svarende til Borgwaldt fyldeværdien (BWFV), som er anvendt til at bestemme fyldværdien (FV) af forsøgstobaksmateriale, der er sammenpresset i en cylinder under 25 en 3 kg belastning (frit fald) med en varighed på 30 sekunder. Prøvens vægt og højden af den sammenpressede tobakssøjle anvendtes til at beregne fyldeffekten af prø- 3 ven udtrykt som cm /g. Resultaterne er anført ved den undersøgte fugtighedsgrad (ikke korrigeret) og ved en be-30 regnet fugtighedsgrad på 14 vægt-% (korrigeret).

Prøven for ende-stabilitet (ES), som skal bestemme tabsmængden af tobaksender efter tumbling, gennemførtes på en gruppe af 50 cigaretter fremstillet på basis af forsøgs-35 tobak, som vejes, indføres i et ovalt kammer og udsættes for tumbling. Det ovale kammer er fremstillet af 3 mm stave, der strækker sig parallelt med de cigaretter, der 8

DK 160222B

skal undersøges, til dannelse af et kammer eller bur med faste endestykker. Kammeret eller buret bringes i rotation med 90 omdrejninger/minut i et tidsrum af 3 minutter. Vægtforskellen før og efter undersøgelse divideres med 5 antallet af exponerede tobaksender (50 eller 100, i afhængighed af, om der foreligger filtre), og resultatet udtrykkes som mg tobakstab per ende.

Prøven for kul-retention (CR), som anvendes til at be-tO stemme tendensen til adskillelse af brændende kul, fra cigaretter, hver omfattende 15 cigaretter i hver gruppe indførtes på tætsluttende måde i passende dimensionerede og på linie anbragte huller i en stødtang, med 55 mm af hver cigaret ragende ud fra mundsiden af stangen og den 15 resterende del fra tændsiden. En tændestang bringes gentagne gange til at berøre enderne af cigaretter på en ”on-off"-måde, i fra 10 til 15 sekunder, og således, at røg stiger roligt op fra cigaretenderne. Man lader cigaretterne brænde frit næsten ind til stødstaven — 5 mm, og 20 når 5 til 7 cigaretter har brændt på den måde, udsætter man stødstaven for en let bankning i 30 sekunder. Antallet af kul, der bibeholdes på cigaretter i prøverne i de to grupper (hurtigt og langsomt brændende cigaretter, der ikke er brændt til indenfor et vist mærke, excluderes) 25 divideres med antallet af cigaretter, som tælles ved prøven, og multipliceres med 100 for at bestemme den procentdel af "kul", som tilbageholdes.

Resultaterne af disse to prøver, som er anført i tabel I 30 og II, er som følger: 35

DK 160222 B

9

TABEL I

(Alle stilkcigaretter med lige stor massefylde) PROCES "A” "B” "C" "D" 5 1. Prøve for fasthed (Tælling/25 cig.) 167 177 80 122

Lige stort fugtigheds-indhold (1) 2. Prøve for tør masse- 10 fylde (mg/cm3) 160 160 160 160 3. Prøve for trykfald i tobakssektion (cm H20) (2) 9,4 2,3 6,6 4,3 4. CO prøve 15 (mg/cig) (2) 10,6 9,6 9,6 10,0 5. CO prøve (mg/sug) (2) 2,8 2,2 2,0 2,2 6. Prøve for antal sug (2) 3,8 4,3 4,8 4,6 20 7. Prøve for brænde- hastighed (2) 9,9 8,3 8,0 8,6 8. Borgwaldt prøve for fyldeværdi (cm3/g) (3) 5,5 5,7 8,0 7,2 9. Prøve for endesta- 25 bilitet 1,0 57,0 7,0 18,0 (mg/cig) (4) (4) (5) (6) 10. Prøve for kulretention 94 96 100 100 (%) (4) (4) (5) (6) 30 (1) 13,5% fugtighedsindhold/160 mg/cm3.

(2) ved 160 mg/cm3 (3) 14% fugtighedsindhold 3 (4) ved ca. 166 mg/cm 3 35 (5) ved ca. 130 mg/cm 3 (6) ved ca. 136 mg/cm .

10

DK 160222 B

TABEL II

(83% skårne bladplader og 17% stilk) PROCES 11A" "B" "C" "D" 5 1. Prøve for fasthed (Tælling/25 cig.) 172 172 149 158

Lige stort fugtigheds-indhold/massefylde (1) 2. Prøve for tør masse- 10 fylde (mg/cm3) 198 198 198 198 3. Prøve for trykfald i tobakssektion (cm H20) (2) 7,4 5,6 7,1 6,9 4. CO prøve 15 (mg/cig) (2) 15,7 15,0 15,3 14,6 5. CO prøve (mg/sug) (2) 2,3 2,1 2,2 2,0 6. Prøve for antal sug (2) 6,7 7,2 7,1 7,2 20 7. Prøve for brændehastighed (2) 5,1 5,1 5,1 5,1 8. Borgwaldt prøve for fyldeværdi (cm3/g) (3) 4,7 4,7 5,0 4,8 9. Prøve for endesta- 25 bilitet 3,0 8,0 3,0 6,0 (mg/cig) (4) (4) (4) (5) 10. Prøve for kulretention 100 99 100 100 (%) (4) (4) (4) (5) 30 (1) 13,5% fugtighedsindhold/198 mg/cm3.

(2) ved 198 mg/cm3 (3) 14% fugtighedsindhold 3 (4) ved ca. 187 mg/cm 1 3 (5) ved ca. 190 mg/cm

DK 160222 B

11

Det skal til forklaring af tabellerne anføres, at de lavere eller lige så store tal i rækkerne på tværs under kolonnerne "A", "B", "C" og "D" i alle forsøgene undtagen tre viser et mere favorabelt resultat. Dette gælder for 5 prøverne 1, 2, 3, 4, 5, 7 og 9. Prøverne 6, 8 og 10 angiver relativt større tal under processøjlerne "A", "B", "C" og "D" et mere favorabelt resultat. Ved således at betragte tallene for fremgangsmåderne "C" og "D" ifølge opfindelsen, ses det, at der generelt fremkommer et mere 10 favorabelt eller i det mindste et i det væsentlige lige så godt prøveresultat sammenlignet med prøvetallene for de kendte processer "A" og "B". Forøgelserne af værdierne for fyldværdi og antallet af sug ved sammenligning af disse tal under processerne "A" og "C" og "A" og "D" bør 15 specielt bemærkes, idet dette uventede resultat er af betydning. Skønt prøverne for endestabilitet i forbindelse med proces "C" og "D" var højere end for proces "A" medens det er ønskeligt, at de skulle være lavere, på grund af det forhold, at forsøgsmaterialet i tabel I helt be-20 stod af stilke, fremgår det af tabel I, at det kun var 3 muligt at opnå 130 mg/cm per cigaret i proces "C" og 136 3 mg/cm per cigaret i proces "D", sammenlignet med 166 3 mg/cm per cigaret for de cigaretter, der er produceret under anvendelse af processerne "A" og "B".

25

Det fremgår af det ovenstående, at opfindelsen anviser en ny kombination af trin til behandling af tobaksstilke for at optimere deres fyldværdi til rygeformål.

30 35

Claims (13)

1. Fremgangsmåde ved behandling af tobaksbladstilke til 5 fremstilling af et produkt til anvendelse i rygevarer, ved hvilken stilkenes fugtighedsindhold indstilles til en forud valgt vægt-%, stilkene sønderdeles mellem skiveformede, fiberdannede flader, der har en bestemt indbyrdes afstand til en partikelstørrelse, der er velegnet til an-10 vendelse i de rygevarer, hvori produktet skal indgå, og de sønderdelte stilkes fugtighedsindhold reduceres, kendetegnet ved, at fugtighedsindholdet i de sønderdelte stilke på i sig selv kendt måde reduceres ved opvarmning af stilkene i en gas, der har en initialtempe-15 ratur på 121-343 °C og en absolut fugtighed over det niveau, der vil tilvejebringe en visning på mindst 66 0C på et vådt termometer. j

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet 20 ved, at visningen på et vådt termometer er ca. 82 °C.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fugtighedsindholdet af stilkene indstilles til en forud valgt vægt-% i intervallet mellem 20 og 80% (våd 25 basis).

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at gassens initialtemperatur er ca. 260 °C, og at visningen på et vådt termometer er mindst ca. 82 °C. 30

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at gassen er en blanding af luft og vanddamp.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet 35 ved, at gassen er overophedet vanddamp. DK 160222B

7. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at sønderdelingen af stilkene sker mellem skiveformede, fiberdannede flader, der har en indbyrdes afstand på 0,10-0,76 cm. 5

8. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at sønderdelingen af stilkene sker mellem skiveformede, fiberdannede flader, hvis indbyrdes afstand er ca. 0,46 cm. 10

9. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at stilkene indstilles på en forud valgt indgangstemperatur mellem 16 °C og 100 °C.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at stilkene tørres til et fugtighedsindhold på fra 5 til 25 vægt-%.

11. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet 20 ved, at fugtighedsindholdet er ca. 14 vægt-%.

12. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de sønderdelte stilke dampbehandles, før fugtigheden reduceres. 25

13. Fremgangsmåde ifølge krav 12, kendetegnet ved, at stilkenes fugtighedsindhold forøges med mindst 2% ved dampbehandlingen. 30 35