EP1255457B1 - Verfahren zur verbesserung der füllfähigkeit von tabak - Google Patents

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EP1255457B1 EP01907496A EP01907496A EP1255457B1 EP 1255457 B1 EP1255457 B1 EP 1255457B1 EP 01907496 A EP01907496 A EP 01907496A EP 01907496 A EP01907496 A EP 01907496A EP 1255457 B1 EP1255457 B1 EP 1255457B1
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HF and PhF Reemtsma GmbH and Co
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Reemtsma Cigarettenfabriken GmbH
HF and PhF Reemtsma GmbH and Co
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    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24B—MANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
    • A24B3/00—Preparing tobacco in the factory
    • A24B3/18—Other treatment of leaves, e.g. puffing, crimpling, cleaning
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    • A24B3/00—Preparing tobacco in the factory
    • A24B3/18—Other treatment of leaves, e.g. puffing, crimpling, cleaning
    • A24B3/182—Puffing

Definitions

  • the invention relates to a method for improving the Fillability of tobacco, such as cut tobacco leaves or ribs or tobacco additives, by treating the up to about 15% by weight of starting moisture Tobacco material with one of nitrogen and / or argon existing treatment gas at pressures from 50 to 1,000 bar followed by continuous or step-like compression from a continuous or step-like Decompression, the compression and Decompression steps in either an autoclave or with cascade-like switching in several autoclaves take place, and subsequent thermal aftertreatment of the discharged tobacco material.
  • Such processes also known as INCOM inflation processes are known, have compared to the pressure treatment of Tobacco with carbon dioxide, ammonia or volatile organic gases proved to be advantageous.
  • DE 31 19 330 A1 describes such an expansion process with Autoclaves prevailing working temperatures from 0 to 50 ° C, one to increase the filling capacity or Bloating degree the use of a tobacco material with a Moisture of up to 15% by weight and an aftertreatment with Provided water vapor. It was based on the fact that a lower tobacco moisture content of 10 to 15% by weight a desired stronger cooling of the discharge Leads tobacco material while relaxing.
  • DE 34 14 625 C2 also discloses a cascade process, after which by various measures such as cooling the Treatment gas before loading the reactor, Cooling the autoclave or using a supercooled and liquefied treatment gas a low Working temperature in the impregnation of the tobacco causes shall be.
  • the tobacco moisture can be arbitrary and for example in a range from 10 to 30% by weight lie, however it is explicitly demanded that the Autoclave temperature or its cooling water temperature is not May exceed 50 ° C.
  • the invention is based, so far the task INCOM process to improve and with equally good or better values in terms of filling capacity or bloating effect those previously considered necessary and uneconomical cooling measures during compression avoid.
  • the high pressure treatment was carried out in a laboratory autoclave a used content of 2 l performed.
  • a Jacket for the circulation of liquid media was used for Setting the desired working temperatures.
  • the Pressure build-up took place from below, the pressure decrease upwards.
  • a compressor was used for adjustment the final pressure.
  • a thermocouple measured the tobacco temperature in the upper segment of the tobacco fill.
  • the laboratory device for thermal aftertreatment existed from a permeable conveyor belt Wire mesh, baffles to form the tobacco fleece in the desired width, a steam nozzle with slot-like Outlet opening and one arranged under the belt Dampfabsaugvorraum.
  • the aftertreatment was carried out with Saturated steam.
  • the tobacco samples were spread in flat plastic dishes and conditioned in a standard atmosphere at 21 ° C and 62% relative humidity.
  • the filling capacities were determined using a Borgwaldt densimeter, and the specific volume in ml / g was converted to a nominal moisture of 12% by weight and a nominal temperature of 22 ° C.
  • the experiments were carried out with tobacco moisture levels of 8, 12 and 14 and carried out as a comparison 18 wt .-%.
  • the Working temperatures were set to 40 by thermostatting 60 and 80 ° C set.
  • the final pressure was 700 bar, the Pressure reduction was carried out in a time interval of approximately 0.5 min carried out. All attempts were based on one uniform mixture of Virginia tobacco and the described aftertreatment method with saturated steam.
  • T A means the tobacco temperature immediately before removal from the autoclave as the discharge temperature and ⁇ % the relative improvement in filling capacity or the degree of expansion.

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  • Manufacture Of Tobacco Products (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Füllfähigkeit von Tabak, wie geschnittenen Tabakblättern oder -rippen bzw. Tabakzusatzstoffen, durch Behandlung des bis etwa 15 Gew.-% Ausgangsfeuchte aufweisenden Tabakmaterials mit einem aus Stickstoff und/oder Argon bestehenden Behandlungsgas bei Drücken von 50 bis 1.000 bar bei kontinuierlicher oder stufenartiger Kompression gefolgt von einer kontinuierlichen oder stufenartigen Dekompression, wobei die Kompressions- und Dekompressionsschritte in entweder einem Autoklaven oder bei kaskadenartiger Schaltung in mehreren Autoklaven erfolgen, und anschließende thermische Nachbehandlung des ausgetragenen Tabakmaterials.
Derartige Verfahren, die auch als INCOM-Blähverfahren bekannt sind, haben sich gegenüber der Druckbehandlung von Tabak mit Kohlendioxid, Ammoniak oder flüchtigen organischen Gasen als vorteilhaft erwiesen. So beschreibt die DE 31 19 330 Al ein derartiges Blähverfahren mit im Autoklaven vorherrschenden Arbeitstemperaturen von 0 bis 50°C, wobei man zur Erhöhung der Füllfähigkeit oder des Blähgrades den Einsatz eines Tabakmaterials mit einer Feuchte von bis zu 15 Gew.-% und eine Nachbehandlung mit Wasserdampf vorsah. Hierbei wurde darauf abgestellt, daß eine geringere Feuchte des Tabaks von 10 bis 15 Gew.-% zu einer erwünschten stärkeren Abkühlung des auszutragenden Tabakmaterials beim Entspannen führt.
Ferner offenbart die DE 34 14 625 C2 ein Kaskadenverfahren, wonach durch verschiedenartigste Maßnahmen wie Kühlung des Behandlungsgases vor der Beaufschlagung des Reaktors, Kühlung des Autoklaven oder Einsatz eines unterkühlten und verflüssigten Behandlungsgases eine niedrige Arbeitstemperatur bei der Imprägnierung des Tabaks bewirkt werden soll. Zwar kann die Tabakfeuchte beliebig und beispielsweise in einem Bereich von 10 bis 30 Gew.-% liegen, jedoch wird ausdrücklich gefordert, daß die Autoklaventemperatur bzw. dessen Kühlwassertemperatur nicht 50 °C überschreiten darf.
Dieses wird auch gemäß DE 39 35 774 C2 in Zusammenhang mit einem kaskadenartigen Blähverfahren bestätigt, bei dem eine Umwälzung des Behandlungsgases über einen Kühler vorgesehen wird, um die erforderlichen tiefen Imprägniertemperaturen von 25 bzw. 45°C einzuhalten.
Wenngleich mit den oben erwähnten Blähverfahren bereits gute Werte hinsichtlich der Erhöhung der Füllfähigkeit von Tabak bzw. des Blähgrades erzielt werden, sind sie wegen der erforderlichen Kühlung des oder der Autoklaven und wegen der zusätzlichen Kühlung des Behandlungsgases verhältnismäßig aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisherigen INCOM-Verfahren zu verbessern und bei gleich guten oder besseren Werten hinsichtlich Füllfähigkeit oder Bläheffekt die bislang für erforderlich gehaltenen und unwirtschaftlichen Kühlmaßnahmen bei der Kompression zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren der eingangs erwähnten Art gemäß Oberbegriff Patentanspruch vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kompression bei einer Reaktortemperatur von über 55°C durchgeführt wird.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß im Fall niedriger Tabakfeuchten im Bereich von bis 15 Gew.-% die bisherige Lehre, die eine tiefe Behandlungstemperatur fordert, nicht zu optimalen Blähergebnissen führt. Vielmehr konnten erst durch Erhöhung der Behandlungstemperatur bei der Kompression erstaunlich gute Werte hinsichtlich des Bläheffektes bzw. der Füllfähigkeit erzielt werden.
Dieses führt weiterhin verfahrensmäßig zu dem Vorteil, daß die Kompressionswärme nicht abgeführt werden muß, also keine zusätzliche Kühlung des oder der Autoklaven erforderlich ist.
Im folgenden Beispiel wird das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik erläutert. Die Versuchsergebnisse zeigen den für verschiedene Tabakfeuchten unterschiedlichen Einfluß der Arbeitstemperatur auf den Blähgrad. Gemäß der bisherigen Lehre führt im Fall einer Tabakfeuchte von 18 Gew.-% eine Erhöhung der Arbeitstemperatur über 40°C zu einer Verschlechterung des Bläheffekts. Dagegen zeigen sich bei Tabakfeuchten von unter 15 Gew.-% deutliche Verbesserungen, wenn die Hochdruckbehandlung bei Arbeitstemperaturen von 60 und 80 °C durchgeführt wird. Erstaunlicherweise liegen die erzielbaren Blähgrade bei niedriger Tabakfeuchte und höheren Arbeitstemperaturen sogar teilweise über den unter konventionellen Bedingungen erhaltenen Werten.
Beispiel
Die Hochdruckbehandlung wurde in einem Laborautoklaven mit einem genutzten Inhalt von 2 l durchgeführt. Eine Ummantelung zur Zirkulation flüssiger Medien diente zur Einstellung der gewünschten Arbeitstemperaturen. Der Druckaufbau erfolgte von unten, der Druckabbau nach oben. Mehrere Ventile ermöglichten die beabsichtigten Schaltungsschemata. Ein Kompressor diente zur Einstellung des Enddruckes. Ein Thermoelement maß die Tabaktemperatur im oberen Segment der Tabakschüttung.
Die Laborvorrichtung zur thermischen Nachbehandlung bestand aus einem als Transportband dienenden durchlässigen Drahtgewebe, Leitblechen zur Ausbildung des Tabakvlieses in der gewünschten Breite, einer Dampfdüse mit schlitzartiger Austrittsöffnung und einer unter dem Band angeordneten Dampfabsaugvorrichtung. Die Nachbehandlung erfolgte mit Sattdampf.
Die wichtigsten Behandlungsparameter sind der folgenden Tabelle 1 zu entnehmen.
Hochdruck-Behandlung Thermische Nachbehandlung
Gaszuleitung von unten Dampfleistung ca. 10 kg/h
Gasableitung nach oben Spalt Düse ca. 8 mm
Tabakmenge 300 g Spalt Breite ca. 160 mm
Tabakbehälter PVC-Rohr/Siebboden Transport ca. 5 cm/s
Die Tabakproben wurden in flachen Plastikschalen ausgebreitet und im Normklima bei 21°C und 62% relativer Feuchte konditioniert. Die Füllfähigkeiten wurden mit Hilfe eines Borgwaldt-Densimeters bestimmt, und das spezifische Volumen in ml/g auf eine Sollfeuchte von 12 Gew.-% und eine Solltemperatur von 22°C umgerechnet. Aus den Daten des unbehandelten Vergleichs bzw. Basis und den expandierten Mustern errechnet sich die auch als Blähgrad bezeichnete relative Füllfähigkeitsverbesserung nach der folgenden Formel, in welcher FB die Füllfähigkeit der Basis und FE die Füllfähigkeit des expandierten Tabaks bedeuten: Δ % = (FE-FB) * 100% / FB
Die Versuche wurden mit Tabakfeuchten von 8, 12 und 14 sowie als Vergleich 18 Gew.-% durchgeführt. Die Arbeitstemperaturen wurden durch Thermostatisierung auf 40, 60 und 80°C eingestellt. Der Enddruck betrug 700 bar, der Druckabbau wurde in einem Zeitintervall von etwa 0,5 min durchgeführt. Alle Versuche basierten auf einer einheitlichen Mischung aus Virginiatabaken und der beschriebenen Nachbehandlungsmethode mit Sattdampf.
Die Ergebnisse der Versuche sind in der folgenden Tabelle 2, die des Vergleichsversuchs in der folgenden Tabelle 2a dargestellt. In den Tabellen bedeuten TA die Tabaktemperatur unmittelbar vor der Entnahme aus dem Autoklaven als Austragstemperatur und Δ % die relative Füllfähigkeitsverbesserung bzw. den Blähgrad.
Arbeitstemperatur °C Tabakfeuchte
8 Gew.-% 		Tabakfeuchte
12 Gew.-% 		Tabakfeuchte
14 Gew.-%
TA °C Δ % TA °C Δ % TA °C Δ %
40 -61 59 -53 70 -48 76
60 -48 70 -25 79 -18 83
80 -15 78 -3 81 0 73
Arbeitstemperatur °C Tabakfeuchte 18 Gew.-%
TA °C Δ %
40 -41 80
60 -12 76
80 1 54
Der Vergleich der obigen Tabellen zeigt deutlich den positiven Effekt höherer Arbeitstemperaturen von 60 und 80°C auf die Füllfähigkeitsverbesserung, wenn Tabak mit Feuchten von unter 15 Gew.-% eingesetzt wird.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Verbesserung der Füllfähigkeit von Tabak, wie geschnittenen Tabakblättern oder -rippen bzw. Tabakzusatzstoffen, durch Behandlung des bis etwa 15 Gew.-% Ausgangsfeuchte aufweisenden Tabakmaterials mit einem aus Stickstoff und/oder Argon bestehenden Behandlungsgas bei Drücken von 50 bis 1.000 bar bei kontinuierlicher oder stufenartiger Kompression gefolgt von einer kontinuierlichen oder stufenartigen Dekompression, wobei die Kompressions- und Dekompressionschritte in entweder einem Autoklaven oder bei kaskadenartiger Schaltung in mehreren Autoklaven erfolgen, und anschließende thermische Nachbehandlung des ausgetragenen Tabakmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompression bei einer Arbeitstemperatur von über 55 °C durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompression bei einer Arbeitstemperatur von 60 bis 90 °C durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsfeuchte des Tabakmaterials im Bereich von 8 bis 14 Gew.-% liegt.
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