ES2259147T3 - Procedimiento para mejorar la capacidad de llenado de tabaco. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para mejorar la capacidad de llenado de tabaco, tales como hojas de tabaco cortadas o nervios de tabaco o aditivos del tabaco, por tratamiento del material del tabaco que presenta una humedad de partida de un 10 a un 30% en peso, con un gas de tratamiento constituido por nitrógeno y/o argón a presiones comprendidas entre 400 y 1.000 bar, seguido de una descompresión continua y un tratamiento térmico posterior del material de tabaco descargado, caracterizado porque el tabaco se comprime mecánicamente antes, durante o tras el llenado del recipiente presurizado, de modo que la densidad de llenado de la carga de tabaco en el autoclave es de más de 0, 2 kg/dm3.

Description

Procedimiento para mejorar la capacidad de llenado de tabaco.

La presente invención se refiere a un procedimiento para mejorar la capacidad de llenado de tabaco prensado, tales como por ejemplo, hojas de tabaco cortadas, nervios de tabaco o aditivos del tabaco por tratamiento del material de tabaco, con un gas de tratamiento constituido por nitrógeno y/o argón a presiones comprendidas entre 400 y 1.000 bar, seguido de una descompresión continua y de un tratamiento térmico posterior del material de tabaco descargado.

Los procedimientos de este tipo, conocidos también como procesos de expansión INCOM, han demostrado sus ventajas frente al tratamiento a presión del tabaco mediante dióxido de carbono, amoníaco o gases orgánicos volátiles. Así el documento DE 29 03 300 C2 describe un procedimiento de expansión a presiones de trabajo comprendidas entre 300 y 800 bar. Los ejemplos muestran un gran efecto de la presión final sobre el aumento de la capacidad de llenado, pero un efecto solamente pequeño sobre el tiempo de acción comprendido entre 1 y 10 minutos. El documento no contiene ningún indicio de un posible prensado o compactado del tabaco.

Por el documento DE 31 19 330 C2, se conoce el tratamiento térmico del tabaco tratado bajo presión con gas por medio de vapor de agua o vapor saturado, y, con relación al tratamiento a alta presión, dicho documento hace referencia a la memoria de patente alemana ya citada DE 29 03 300 C2.

Además, el documento DE 34 14 625 C2 describe un procedimiento en cascada, según el cual se pretende garantizar, mediante una amplia gama de medidas diferentes, tales como la refrigeración del gas de tratamiento antes de su introducción en el reactor, la refrigeración del autoclave o el uso de un gas de tratamiento sobreenfriado y licuado, que la temperatura del tabaco descargado quede inferior a 0º antes del tratamiento térmico. Los ejemplos se basan en un llenado del autoclave de 200 l con 30 kg de tabaco, lo cual corresponde a una densidad de llenado de 0,15 kg/dm^{3}.

La memoria de patente alemana DE 39 35 774 C2 describe la refrigeración del gas de tratamiento comprimido en un autoclave a través de un intercambiador de calor externo, en la que se han combinado varios autoclaves para dar un denominado tren de autoclaves. Al fin y al cabo, dicho procedimiento constituye una forma especial de refrigerar el gas y el material a tratar.

El documento DE 100 06 425 C1 describe el tratamiento de un tabaco que presenta una humedad relativamente baja de hasta aproximadamente un 16% a una temperatura de trabajo de más de 55ºC. A partir del volumen de autoclave utilizado de 2 dm^{3} y de una cantidad pesada del tabaco de 300 g, se calcula una densidad de llenado de la carga de tabaco de 0,15 kg/dm^{3}, lo cual corresponde al documento DE 34 14 625 C2 ya citado.

Por el documento DE 100 06 424 A1, se conoce la descompresión con por lo menos una etapa de parada y un calentamiento del sistema bajo una presión residual, con el fin de conseguir temperaturas del tabaco descargado comprendidas entre 10 y 80ºC.

Las densidades de llenado descritas en el estado de la técnica de aproximadamente 0,15 kg/dm^{3} se obtienen si el tabaco se introduce en el recipiente presurizado sin un proceso adicional de prensado. Sin embargo, en los procedimientos conocidos con un rápido establecimiento de la presión, un aumento de la densidad de llenado dio lugar a menores capacidades de llenado del material de tabaco expandido.

El objetivo de la invención es desarrollar los procedimientos conocidos hasta tal punto que resulten más económicos que antes manteniendo las mismas altas capacidades de llenado.

Resulta que, sorprendentemente, al contrario de la enseñanza del documento DE 29 03 300 C2, el tiempo de exposición al gas comprimido ejerce un efecto considerable sobre la capacidad de llenado resultante del material de tabaco expandido cuando las densidades de llenado son altas.

Es verdad que el estado de la técnica citado describe cómo se puede optimizar el procedimiento básico al objeto de una capacidad de llenado la más alta posible del material de tabaco expandido. Sin embargo, además del aumento de la capacidad de llenado, para la economía del procedimiento INCOM también es un factor importante la cantidad de llenado del tabaco a un volumen de autoclave dado. Aumentar la cantidad de llenado permite no sólo un mayor caudal, sino produce también un descenso del consumo específico del gas de tratamiento y de la energía del compresor para una cantidad de tabaco que se debe expandir.

A continuación se ilustrará el procedimiento según la invención haciendo referencia a ejemplos.

Con tal fin, se define en primer lugar el término "tiempo de presión" como la suma del tiempo de establecer la presión hasta obtener por primera vez la presión final y del tiempo de parada opcional, tras alcanzar la presión final hasta el inicio del proceso de descompresión.

Un tiempo de presión según la invención, lo suficientemente largo puede conseguirse por medio de las siguientes variantes de conducción del proceso:

i.

Establecimiento de presión lento hasta la descompresión que sigue inmediatamente después.

ii.

Establecimiento de presión rápido seguido de un tiempo de parada, es decir, dejar reposar el recipiente bajo presión sin alimentación ni descarga del gas de tratamiento

iii.

Establecimiento de presión rápido seguido de un tiempo de parada, realizándose una realimentación del gas de tratamiento antes del comienzo de la descompresión al objeto de volver a alcanzar la presión final.

Puesto que, debido al enfriamiento, la presión en el recipiente disminuye, la conducción del proceso según la variante iii. permite volver a alcanzar la presión final. Sorprendentemente, este procedimiento da lugar a otro aumento, aunque sea bajo, de la capacidad de llenado, en comparación con la variante ii.

Los siguientes Ejemplos 1 y 2 describen en primer lugar el efecto de diferentes tiempos de presión y variantes de proceso a una densidad de llenado del tabaco en el recipiente presurizado de 0,15 kg/dm^{3} según el estado de la técnica:

Ejemplo 1

El tratamiento a alta presión se efectuó en un autoclave de laboratorio con un contenido utilizado de 2 dm^{3}. Para conseguir las temperaturas de trabajo deseadas, se utilizó una camisa para la circulación de sustancias líquidas. El establecimiento de la presión se realizó desde abajo y la reducción de la presión hacia arriba. Varias válvulas permitían los esquemas de maniobra previstos. Para regular la presión final se utilizó un compresor.

El dispositivo de laboratorio utilizado para el tratamiento térmico posterior del tabaco constaba de un tejido de alambre permeable que servía de cinta transportadora, chapas de guía para obtener el ancho deseado del velo de tabaco, una tobera de vapor con una ranura de salida y un dispositivo de aspiración de vapor dispuesto por debajo de la cinta transportadora. El tratamiento posterior con vapor saturado se realizó a una velocidad de la cinta de 5 cm/s y a una potencia de vapor de aproximadamente 10 kg/h.

Las muestras de tabaco se extendieron en recipientes llanos de plástico y se acondicionaron en un clima estándar a 21ºC y una humedad relativa de un 62%. Las capacidades de llenado se determinaron con un densímetro Borgwaldt y el volumen específico en cm^{3}/g se convirtió a una humedad nominal de un 12% en peso y una temperatura nominal de 22ºC. A partir de los datos de la muestra de control no tratada o de la base y de las muestras expandidas, se calcula la mejora de la capacidad de llenado relativa o el grado de expansión según la fórmula, en la que F_{B} significa la capacidad de llenado en estado no tratado y F_{E} la capacidad de llenado en estado expandido:

\Delta % = (F_{E} - F_{B}) * 100% / F_{B}

Los experimentos se realizaron con una humedad de tabaco de un 18% en peso y cantidades pesadas de tabaco de 300 g. La temperatura de trabajo se ajustó en 40ºC controlado por termostato. La presión final era de 700 bar, y la descompresión se realizó durante aproximadamente 0,5 min. Todos los experimentos se basaron en una mezcla uniforme de tabacos de Virginia y en el método de tratamiento posterior descrito con vapor saturado. Se variaron el tiempo del establecimiento de la presión, el tiempo de parada tras alcanzar la presión final así como la opción de realimentación al final del tiempo de parada. La Tabla 1 contiene una recopilación de los parámetros de ensayo y las mejoras de la capacidad de llenado o los grados de expansión relativos conseguidos.

TABLA 1 Mejora de la capacidad de llenado relativa (densidad de llenado 0,15 kg/l, temperatura de trabajo 40ºC, humedad de tabaco 18%)

Variante de proceso	i.	i.	i.	ii.	ii.	iii.	iii.
Tiempo de establecimiento de presión (min)	3	6	12	3	3	3	3
Tiempo de parada (min)	0	0	0	5	10	5	10
Tiempo de presión (min)	3	6	12	8	13	8	13
Ganancia en la capacidad de llenado en \Delta%	67	68	72	68	68	70	71

Ejemplo 2

Se repitieron los experimentos según el Ejemplo 1, pero se trabajó con una humedad de tabaco de un 12% y a una temperatura de trabajo de 60ºC. La Tabla 2 contiene los parámetros de ensayo así como las mejoras de la capacidad de llenado o los grados de expansión relativos.

TABLA 2 Mejora de la capacidad de llenado relativa (densidad de llenado 0,15 kg/dm^{3}, temperatura de trabajo 60ºC, humedad de tabaco 12%)

Variante de proceso	i.	i.	ii.	iii.
Tiempo de establecimiento de presión (min)	3	30	3	3
Tiempo de parada (min)	0	0	5	5
Tiempo de presión (min)	3	30	8	8
Ganancia en la capacidad de llenado en \Delta%	77	79	75	76

Los resultados de los Ejemplos 1 y 2 ponen de manifiesto que en la gama de las densidades aparentes convencionales el tiempo de presión ejerce un efecto solamente pequeño sobre la ganancia en la capacidad de llenado.

Los Ejemplos 3 y 4 que siguen muestran el efecto de los tiempos de presión y variantes de proceso distintos a una densidad de llenado según la invención del tabaco en el recipiente presurizado de más de 0,2 kg/dm^{3}:

Ejemplo 3

Se repitieron los experimentos según el Ejemplo 1, pero se utilizó una cantidad pesada de tabaco de 500 g. Durante el llenado del recipiente presurizado, se comprimió el tabaco prensándolo manualmente. La Tabla 3 contiene una recopilación de los parámetros de ensayo y las mejoras de la capacidad de llenado o los grados de expansión relativos conseguidos.

TABLA 3 Mejora de la capacidad de llenado relativa (densidad de llenado 0,25 kg/dm^{3}, temperatura de trabajo 40ºC, humedad de tabaco 18%)

Variante de proceso	i.	i.	i.	ii.	ii.	iii.	iii.
Tiempo de establecimiento de presión (min)	3	12	20	3	3	3	3
Tiempo de parada (min)	0	0	0	5	10	5	10
Tiempo de presión (min)	3	12	20	8	13	8	13
Ganancia en la capacidad de llenado en \Delta%	55	65	71	67	68	69	69

Ejemplo 4

Se repitieron los experimentos según el Ejemplo 2, pero se utilizó una cantidad pesada de tabaco de 450 g. Antes de llenar el recipiente presurizado, se calentó el tabaco a aproximadamente 50ºC con ayuda de un horno de microondas, y durante el llenado el tabaco se comprimió prensándolo manualmente. La Tabla 4 contiene una recopilación de los parámetros de ensayo y las mejoras de la capacidad de llenado o los grados de expansión relativos conseguidos.

TABLA 4 Mejora de la capacidad de llenado relativa (densidad de llenado 0,225 kg/dm^{3}, temperatura de trabajo 60ºC, humedad de tabaco 12%)

Variante de proceso	i.	i.	ii.	iii.
Tiempo de establecimiento de presión (min)	3	20	3	3
Tiempo de parada (min)	0	0	10	5
Tiempo de presión (min)	3	20	13	8
Ganancia en la capacidad de llenado en \Delta%	65	76	73	74

Los Ejemplos 3 y 4 ponen de manifiesto el efecto del tiempo de presión sobre la ganancia en la capacidad de llenado a densidades de llenado según la invención de más de 0,2 kg/dm^{3}. En dichas condiciones, puede conseguirse un buen efecto de expansión sólo cuando el tiempo de presión supera un valor de aproximadamente 300 s. Además, ha quedado claro que con tiempos de presión comparables la variante de proceso iii. produce los mejores resultados.

Claims (5)

1. Procedimiento para mejorar la capacidad de llenado de tabaco, tales como hojas de tabaco cortadas o nervios de tabaco o aditivos del tabaco, por tratamiento del material del tabaco que presenta una humedad de partida de un 10 a un 30% en peso, con un gas de tratamiento constituido por nitrógeno y/o argón a presiones comprendidas entre 400 y 1.000 bar, seguido de una descompresión continua y un tratamiento térmico posterior del material de tabaco descargado, caracterizado porque el tabaco se comprime mecánicamente antes, durante o tras el llenado del recipiente presurizado, de modo que la densidad de llenado de la carga de tabaco en el autoclave es de más de 0,2 kg/dm^{3}.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el tiempo de presión, es decir el tiempo entre el comienzo del establecimiento de la presión y la descompresión, es por lo menos de 300 s.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el tabaco se calienta antes o durante la compresión.

4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el tiempo de presión de por lo menos 300 s se consigue tras un rápido establecimiento de la presión dejando reposar el recipiente bajo presión.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque, tras dejar reposar el recipiente, se realiza otra aplicación de presión antes de la descompresión.