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