FI65537B - Foerfarande foer expandering av tobak - Google Patents

Description

• lNm · ΓβΙ KUULUTUSjULKAISU iC„n jSTa lBJ (11) utlAggningsskrift 6553 / 5¾¾ C (45) t- "t -- r' -1 19./4 ^ T ^ (51) Kv.llc /tot.CI.3 A 2<t B 3/18 SUOMI—FINLAND (21) PKmttihakwnu· — Pttanumekning 790831 (22) Hakamltpilvi — Am5knlng*d«g 13.03.79 (23) AlkupUvi—Glklghttsdig 13.03.79 (41) Tullut luikituksi — Bllvh offwitllg jq 09.79

Patentti· j. rakistarlhallltu· NiMvtaip™*, |. kuuL)u.k.^n p™.- ' ‘ .

Patent- OCh raglsterstyrween An*6k»n utlagd och utUkrtfun publkmd 29 * 02.OH

(32)(33)(31) PrrdMtr «tuolkMi —Begird prlortttt 29.03.78 29.03.78 USA(US) 891^68, 891290 (71) Philip Morris Incorporated, 100 Park Avenue, New York, New York 10017, USA(US) (72) Roger Z. de la Burde, Powhatan, Virginia, Patrick E. Aument, Hopewell, Virginia, Francis V. Utsch, Chester, Virginia, USA(US) (7k) Oy Kolster Ab (5!») Menetelmä tupakan paisuttamiseksi - Förfarande för expandering av tobak

Keksintö koskee menetelmää tupakan paisuttamiseksi. Erilaisia menetelmiä on ehdotettu tupakan paisuttamiseksi. Esimerkiksi, tupakka on saatettu kosketukseen kaasun kanssa ilmankehän painetta jonkinverran korkeamtassa paineessa, mitä seuraa paineen lasku, minkä vaikutuksesta tupakkasolut paisuvat lisäten käsitellyn tupakan tilavuutta. Muut menetelmät, joita on käytetty tai ehdotettu, ovat käsittäneet tupakan käsittelyn erilaisilla nesteillä, kuten vedellä tai suhteellisen haihtuvilla orgaanisilla nesteillä, tupakan kyllästämiseksi näillä, minkä jälkeen nesteet poistetaan tupakan paisuttamiseksi. Lisäksi on ehdotettu menetelmiä, joissa tupakkaa käsitellään kiinteillä aineilla, jotka, kun niitä kuumennetaan, hajoavat tuottaen kaasuja, jotka paisuttavat tupakan. On myös kuvattu menetelmiä, joissa tupakkaa käsitellään kaasua sisältävillä nesteillä, kuten hiilidioksidia sisältävällä vedellä, paineen alaisena kaasun yhdistämiseksi tupakkaan ja kun näin kyllästettyä tupakkaa kuumennetaan tai siihen vaikuttavaa painetta alennetaan, 65537 tupakka paisuu. On myös kehitetty menetelmiä tupakan paisuttamiseksi, jotka käsittävät tupakan käsittelyn kaasuilla, kaasut reagoivat muodostamaan tupakan sisään kiinteitä kemiallisia reaktiotuotteita, jotka sitten hajoavat kuumuuden vaikutuksesta tuottamaan kaasuja tupakan sisälle, jotka aikaansaavat tupakan paisumisen va-pautuessaan. Seuraavassa yksityiskohtaisemmin: US-patenttijulkaisussa 1 789 435 kuvataan menetelmää ja laitteistoa tupakan tilavuuden suurentamiseksi painohäviön täyttämiseksi, joka aiheutuu tupakkalehden kuivaamisesta. Tähän tavoitteeseen pääsemiseksi kuivattu ja ilmastoitu tupakka saatetaan kosketukseen kaasun kanssa, joka voi olla ilma, hiilidioksidi tai höyry, n.

138 kPa:n paineessa ja paine lasketaan sitten, minkä vaikutuksesta tupakka pyrkii paisumaan. Patentissa todetaan, että tupakan tilavuutta voidaan tällä menetelmällä lisätä n. 5 - 15 %:lla.

On myös tunnettua, että tupakkaa voidaan paisuttaa käyttäen suurtaajuusgeneraattoria, mutta että paisumisasteessa, joka voidaan saavuttaa vaikuttamatta tupakan laatuun, on rajoituksia.

US-patenttijulkaisussa 2 596 183 esitetään menetelmä liuskoiksi revityn tupakan tilavuuden lisäämiseksi lisäämällä ylimääräistä vettä tupakkaan sen saamiseksi paisumaan ja senjälkeen kuumentamalla kosteutta sisältävää tupakkaa, jolloin kosteus haihtuu ja syntynyt kosteushöyry aikaansaa tupakan paisumisen.

US-patenttijulkaisuissa 3 409 022, 3 409 023, 3 409 027 ja 3 409 028 on kuvattu erilaisia menetelmiä tupakan ruotien hyväksikäytön parantamiseksi käyttöä varten tupakkatuotteessa saattamalla ruodit paisutusprosesseihin käyttäen erityyppisiä lämpökäsittelyjä tai mikroaaltoenergiaa.

US-patenttijulkaisu 3 425 425 koskee hiilihydraattien käyttöä tupakan ruotien paisumisen parantamiseksi. Mainitussa menetelmässä tupakan ruoteja liuotetaan hiilihydraattien vesipitoisessa liuoksessa ja kuumennetaan sitten ruotien paisuttamiseksi. Hiilihydraatti-liuos voi sisältää myös orgaanisia happoja ja/tai tiettyjä suoloja, joita käytetään parantamaan ruotien aromia sekä poltto-ominaisuuksia .

P.S.Meyer'in artikkelissa, "Tobacco Reporter", marraskuu 1969, kuvataan ja esitetään pääkohdittain tupakan paisutusmenetel-miä tai tutkimuksia tupakan paisuttamiseksi ja käsittelemiseksi 3 65537 tarkoituksena alentaa kustannuksia ja myös keinona alentaa "terva "-pitoisuutta vähentämällä savun määrää. Tässä artikkelissa kerrotaan tupakan paisuttamisesta erilaisin menetelmin, kuten käyttämällä halogenoituja hiilivetyjä, alhaista painetta tai työskentelyä tyhjössä, tai suurpaineista höyrykäsittelyä, joka aikaansaa lehden paisumisen solun sisältä päin, kun ulkopuolinen paine äkkiä lasketaan. Tässä kirjoituksessa mainitaan myös pakastekuivattu tupakka, jota voidaan myös käyttää tilavuuden lisäämiseksi.

Edellä mainitun "Tobacco Reporter'issa esitetyn artikkelin julkistamisen jälkeen, on lukuisia tupakan paisutusmenetelmiä, (myös artikkelissa mainittuja menetelmiä) kuvattu patenteissa ja/ tai julkaistuissa patenttihakemuksissa. Esimerkiksi US-patenttijulkaisut 3 524 452 ja 3 524 451 koskevat tupakan paisuttamista käyttäen haihtuvaa orgaanista nestettä, kuten halogenoitua hiilivetyä.

US-patenttijulkaisussa 3 734 104 kuvataan menetelmää tupakan ruotien paisuttamiseksi.

US-patenttijulkaisu 3 710 802 ja GB-patenttijulkaisu 1 893 735 koskevat pakastekuivausmenetelmiä tupakan paisuttamiseksi.

ZA-patenttihakemusten 70/8291 ja 70/8282 kohteena on tupakan paisuttaminen käyttäen kemiallisia yhdisteitä, jotka hajoavat muodostaen kaasun, tai käyttäen inerttejä kaasun liuoksia, jotka ovat paineen alaisina kaasun pitämiseksi liuoksessa, kunnes se kyllästää tupakan.

US-patenttijulkaisussa 3 771 533 esitetään tupakan käsittely hiilidioksidilla ja ammoniakkikaasulla, jolloin tupakka kyllästetään näillä kaasuilla ja ammoniumkarbonaattia muodostuu in situ. Ammonium-karbonaatti hajotetaan senjälkeen kuumentamalla kaasujen vapauttamiseksi tupakkasolujen sisällä ja tupakan paisumisen aikaansaamiseksi.

Huolimatta kaikista edellä kuvatuista edistysaskeleista alalla, ei täysin tyydyttävää menetelmää ole löydetty. Vaikeutena näissä erilaisissa aikaisemmissa ehdotuksissa tupakan paisuttamiseksi on, että monissa tapauksissa tilavuus kasvaa vain vähäisesti tai parhaimmillaan ainoastaan kohtuullisesti. Esimerkiksi pakastekuivaus-menetelmillä on se haitta, että ne vaativat työlään ja kalliin laitteiston ja hyvin huomattavat käyttökustannukset. Mitä lämpöenergian, infrapuna- tai säteilymikroaaltoenergian käyttöön tulee tupakan ruo- 4 65537 tien paisuttamiseksi/ on vaikeus siinä, että samalla kun ruodit reagoivat näille lämpökäsittelyille, tupakan lehden ei yleensä ole havaittu reagoivan tehokkaasti tämän tyyppiselle prosessille.

Erikoisten paisutusaineiden, esimerkiksi halogenoitujen hiilivetyjen käyttö, kuten mainittiin Meyer'in kirjoituksessa tupakan paisuttamiseksi, ei myöskään ole täysin tyydyttävä, koska jotkut käytetyistä aineista eivät aina ole haluttuja lisäaineiksi. Lisäksi tupakalle vieraiden aineiden mukaantuominen, huomattavassa pitoisuudessa, aiheuttaa käsittelyn päätyttyä ongelmia, kun halutaan poistaa paisutusaine, jotta vältyttäisiin vaikuttamasta savun aromiin ja muihin ominaisuuksiin, mitä saattaisi tapahtua käytettyjen vieraiden aineiden tai käsitellyn tupakan palamisesta kehittyvien aineiden vaikutuksesta.

Hiilihapotetun veden käytön ei liioin ole havaittu olevan tehokas.

Samalla kun menetelmä, jossa käytetään ammoniakki- ja hiilidioksidikaasuja on parannus verrattuna aikaisemmin kuvattuihin menetelmiin, se ei ole täysin tyydyttävä joissakin olosuhteissa sikäli, että prosessin aikana voi tapahtua ei-toivottua suolojen kerrostumista .

Hiilidioksidia on käytetty elintarviketeollisuudessa jäähdy-tysaineena ja viime aikoina sitä on ehdotettu uuttoaineeksi ruoka-mausteita varten. Sitä on kuvattu myös DE-hakemusjulkaisussa 2 142 205 käytettäväksi, joko kaasumaisessa tai nestemäisessä muodossa, aromaattisten aineiden uuttamiseen tupakasta. Kaasumaisen hiilidioksidin käyttöä paisutuksessa ei kuitenkaan ole ehdotettu.

GB-patenttijulkaisut 1 375 420 ja 1 375 820 koskevat menetelmiä, joissa paisutusaineina käytetään typpioksiduulia ja rikkioksidia. Näillä aineilla on kuitenkin eräitä haittoja kyllästettäessä niillä tupakkaa. Typpioksiduuli on helposti syttyvää ja se vaikuttaa fysiologisesti, mistä on haittaa käsiteltäessä ko. ainetta suurina määrinä. Myös rikkidioksidilla on epäedullisia ominaisuuksia, kun sitä käsitellään suurina määrinä, ja erityisesti sillä on se haitta, että pienetkin jäännösmäärät on poistettava huolellisesti tupakasta kyllästyksen jälkeen.

Prosessilla, jossa käytetään nestemäistä hiilidioksidia, on havaittu voitettavan monia edellä mainittujen prosessien haitoista.

65537

Tupakan paisuttamista käyttäen nestemäistä hiilidioksidia on kuvattu GB-patenttijulkaisuissa 1 444 309 ja 1 484 536.

Menetelmä käsittää vaiheet, joissa (1) tupakka saatetaan kosketukseen nestemäisen hiilidioksidin kanssa tupakan kyllästämiseksi nestemäisellä hiilidioksidilla, (2) nestemäisellä hiilidioksidilla kyllästetty tupakka saatetaan olosuhteisiin, joissa nestemäinen hiilidioksidi muuttuu kiinteäksi hiilidioksidiksi ja (3) senjälkeen kiinteätä hiilidioksidia sisältävä tupakka saatetaan olosuhteisiin, joissa kiinteä hiilidioksidi höyrystyy aikaansaaden tupakan paisumisen.

Kyllästettäessä nesteellä on kuitenkin käytettävä monimutkaista laitteistoa, koska on mahdollistettava sekä nesteen että kaasun poisto ja vaaditaan nesteen määrää osoittava laite. Nesteellä kyllästetty tupakka pidättää enemmän hiilidioksidia poistuessaan kyl-lästimestä ja johtaa paisutussysteemin lämpökuormituksen kasvuun ja suuriin hiilidioksidihäviöihin. Oleellisin seikka on se, että kyllästäminen nesteellä vaatii pitkän valutusajan absorboitumatto-man nesteen poistamiseksi. Paineen alentuessa on kuitenkin jäljellä niin paljon kiinteäksi muuttuvaa nestettä, että kyllästimestä poistuva tuote kokkaroituu. Jotta kyllästetty tupakka voitaisiin siirtää paisutussysteemiin on välttämätöntä hajottaa muodostuneet kokkareet .

Hakijan aikaisemmassa tutkimuksessa kaasumaisella CC^illa, n. 690 kPa:n (100 psia) paineessa oli havaittu, että vain pieniä määriä hiilidioksidikaasua voitiin yhdistää tupakkaan ja pitää sitä siellä riittävän kauan kuumennettaessa ja paisutettaessa tupakkaa. Siten ei havaittu oleellista parannusta verrattuna tekniikan tasoon ja kaasumaisen CC^n uskottiin olevan vähemmän tehokas paisutusai-neena kuin nestemäisen hiilidioksidin, jota käytettiin edellä mainittujen GB-patenttien 1 444 309 ja 1 484 536 paisutusprosesseissa.

Nyt on havaittu, että kaasumaista hiilidioksidia voidaan yhdistää tupakkaan tavalla jolla kaasumainen hiilidioksidi pysyy tupakassa, jolloin saadaan tuote, jota sitten voidaan paisuttaa.

Keksintö koskee menetelmää tupakan paisuttamiseksi, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että tupakka saatetaan kosketukseen hiilidioksidikaasun kanssa vähintään 1,7 MPa:n (250 psig) ylipaineessa ja lämpötilassa, joka on riittävä pitämään oleellisesti kaiken hiilidioksidin kaasumaisena, ja sellaiseksi ajaksi, joka on riittävä 65537 tupakan kyllästämiseksi hiilidioksidikaasulla, minkä jälkeen painetta alennetaan ja kyllästettyä tupakkaa kuumennetaan hiilidioksidin vapauttamiseksi ja tupakan paisuttamiseksi.

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan kaasumaista hiilidioksidia yhdistää tupakkaan niin, että hiilidioksidin määrä tupakassa on jopa yli 3 %, ja saatua tuotetta paisutettaessa sylinteri-tilavuus kasvaa vähintään n. 50 %. Kyllästetty tupakka sisältää vähintään 1 paino-osan kaasumaista hiilidioksidia 100 osaa kohti tupakkaa .

Menetelmä voidaan suorittaa siten, että tupakka, jonka kosteuspitoisuus yleensä on n. 5 - 35 paino-%, pannaan paineastiaan tai samankaltaiseen suljettavaan tilaan. Hiilidioksidikaasua johdetaan läpi astian huuhtomiseksi. Hiilidioksidin painetta nostetaan sitten vähintään n. 1,7 - 7,3 MPa:n (250-1057 psig) ylipaineeseen ja edullisesti n. 2,8 - 5,5 MPa:n (400 - 800 psig) ylipaineeseen. Tupakka pidetään tällaisen paineen alaisena olosuhteissa, joissa hiilidioksidi on pääasiallisesti kaasun muodossa n. 0,25 - 30 minuuttia tupakan kyllästämiseksi hiilidioksidilla. Paine lasketaan sitten 1-1800 sekunnin, edullisesti 10-120 sekunnin aikana, edullisesti ilmakehän paineeseen antamaan tupakka tuote, jossa on vähintään 1 paino-% kaasumaista hiilidioksidia, laskettuna tupakan painosta. Saatua hiilidioksidia sisältävää tupakkaa voidaan sitten kuumentaa samassa astiassa, mutta edullisesti se siirretään nopeasti erilliseen vyöhykkeeseen, jossa sitä kuumennetaan kaasulla n. 1s-10 min. 100-370°C:ssa ilmakehän paineessa tai lähellä sitä tupakan paisuttamiseksi.

Ennen paineen alentamista voidaan tupakka/CO^-systeemi jäähdyttää, esim. kierrättämällä jäähdytysainetta kammiota ympäröivän vaipan läpi, lämpötilaan, joka on lähellä hiilidioksidin kyllästys-lämpötilaa, mutta ei alle -23°C:n. Vaihtoehtona jäähdytysvaipan käytölle voidaan CC>2-kaasua panna virtaamaan systeemin läpi laskemalla osa CO^-kaasusta pois pitäen C02~kaasun sisäänsyöttö sellaisena, että systeemin paineessa ei tapahtu alenemista poislaskun johdosta. Jäähdytystä käyttäen syntyneet olosuhteet ovat sellaiset, että hiilidioksidi vallitsevassa lämpötilassa ja paineessa pysyy pääasiallisesti kaasumaisessa tilassa, ja lisäksi sellaiset, että hiilidioksidi, nopean paineen laskun jälkeen muuttuu osittain kondensoituun ti- 7 65537 laan tupakan sisällä. Tällaiset olosuhteet voidaan määritellä sellaisiksi, että hiilidioksidin entalpia pidetään arvossa, joka on alle 330000 J/kg/ (140 BTU/lb). Tällä tavalla merkittävästi suurempi hiilidioksidi määrä on läsnä tupakassa paisutusvaiheen alussa, verrattuna tapaukseen, jossa ei käytetä jäähdytystä ennen paineen alentamista, jolloin hiilidioksidi, suuremmassa entalpiassa, pysyy pääasiallisesti kaasufaasissa kauttaaltaan. Eräs toinen tapa alentaa systeemin entalpiaa ja siten lisätä tupakan hiilidioksidipitoisuutta on johtaa lisää CC^-kaasua systeemin läpi paineen alentamisen aikana.

Haluttaessa voidaan tupakan hiilidioksidipitoisuutta lisätä esijäähdyttämällä tai esijäähdyttämällä tupakka ennen kyllästysvai-hetta, jolloin systeemin entalpia laskee.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan käyttää joko kokonaisia kuivattuja tupakan lehtiä, tupakkaa leikatussa tai silputussa muodossa, tai tupakan valittuja osia, kuten tupakan ruotia tai uudelleenmuodostettua tupakkaa. Hienonnetussa muodossa käsiteltävän tupakan hiukkaskoko voi vastata seulalukua n. 10 -100 "mesh", mutta edullisesti se ei ole pienempi kuin n. 30 "mesh".

Käsiteltävän tupakan kosteuspitoisuus on normaali eli n.

5-35 paino-%. On kuitenkin edullista, että tupakan kosteuspitoisuus on vähintään 8 paino-% ja enintään n. 22 %. Kuten sitä tässä käytetään, voidaan kosteus-prosenttia pitää samanarvoisena uunissa haihtuvien (OV) aineiden kanssa, koska korkeintaan n. 0,9 % tupakan painosta on muita haihtuvia aineita kuin vettä. Menetelmä uunissa haihtuvien aineiden määrittämiseksi on esitetty jäljempänä.

Tupakka pannaan yleensä paineastiaan, jota kuvataan tarkemmin jäljempänä. Se voidaan panna esimerkiksi sihtisylinteriin tai korokkeelle, joka on sijoitettu astian sisälle.

Tupakkaa sisältävä paineastia voidaan sitten puhaltaa puhtaaksi hiilidioksidi-kaasulla. Hyötynä puhaltamisesta on kaasujen poistuminen, jotka voisivat häiritä hiilidioksidin talteenottoprosessia ja/tai jotka voisivat häiritä kaasumaisen hiilidioksidin imeytymistä. Vaihtoehtona puhaltamiselle hiilidioksidikaasulla astia voidaan saattaa tyhjöön ennen hiilidioksidikaasun tuomista.

Joko käyttäen tai käyttämättä edeltävää puhallusta tai astian tyh jöön saa itämisiä syötetään h i. i L id ioksi d i kaasua astiaan olosuhteis- 8 65537 sa, joissa hiilidioksidikaasun paine astiassa kasvaa, jolloin astiassa oleva tupakka edullisesti on lämpötilassa n. -10-60°C ja ylipaine astiassa on vähintään 1,7 MPa (250 psig) edullisesti 2,8-5,5 MPa (400-800 psig). Tupakka pidetään olosuhteissa, joissa hiilidioksidin ylipaine on vähintään 1,7 MPa (250 psig) ja jotka vastaavat niitä, jotka vallitsevat kuviossa 1 esitetyn kyllästetyn höyryn käyrän yläpuolella ja sen oikeallla puolella, n. 15 sekunnista n. 30 minuuttiin. Painetta alennetaan sitten 1 - n. 800 sekunnin, edullisesti 10-120 sekunnin aikana, niin että lämpötila ei missään pisteessä laske alle hiilidioksidin kyllästyslämpötilan samanaikaisessa paineessa ja tupakka saatetaan alle n. 10°C:n lämpötilaan ja ilmakehän paineeseen tai paineeseen, jossa paisutusvaihe toteutetaan.

Kun kyllästysvaihe suoritetaan olosuhteissa, joissa ei ole käytetty jäähdytystä, saadaan tuote, jossa on ainakin yksi osa hiilidioksidikaasua 100 osaa kohti tupakkaa. Tällä tarkoitetaan, että ainakin yksi osa hiilidioksidikaasua 100 osaa kohti tupakkaa on jollakin tavalla yhdistynyt tupakkaan, kemiallisesti ja/tai fysikaalisesti, esimerkiksi tupakan absorboimana. Tuotteessa voi olla niinkin paljon kuin 3 osaa tai enemmän kaasumaista hiilidioksidia. Tämä voidaan saavuttaa ilman adsorbenttien tai vastaavien aineiden lisäämistä. Absorbenttejä, absorbointiaineita tms. voi olla läsnä, kuitenkin on edullista, että niitä ei ole läsnä, koska menetelmä on tehokas ilman niitä ja ne saattaisivat tuoda ei-toivottuja elementtejä savuun tai saattaisivat haitata hiilidioksidin tehokasta vapautumista .

Kun kyllästysvaihe suoritetaan olosuhteissa, joissa käytetään jäähdytystä, muodostuu tuote, jossa on niinkin paljon kuin 3 osaa tai enemmän kaasumaista hiilidioksidia 100 osaa kohti tupakkaa.

Menetelmässä käytettävä hiilidioksidi saadaan yleensä varas-toastiasta, jossa sitä pidetään n. 1,5-2,1 MPa:n (215-305 psig) paineessa ja -29°C:n ja -16°C:n välisessä lämpötilassa. Hiilidioksidi voidaan tuoda paineastiaan 1,5-2,2 MPa:n (215-320 psig) paineessa ja -29°C:n ja -14°C:n välisessä lämpötilassa, mutta se saatetaan edullisesti, sopivin menetelmin, yli -23°C:een ja yli 1,7 MPa:n (250 psig) paineeseen ennen tuomista paineastiaan. Kyllästyksen jälkeen hiilidioksidi poistetaan tupakasta kuumentamalla. Kuumennus voidaiin suorittaa käyttämällä kuumia pintoja, kuumaa ilmavirtaa tai kaasujen 9 65537 ja höyryjen seosta tai altistamalla kyllästetty tupakka esim. mik-roaaltoenergialle tai infrapunasäteilylle. On havaittu, että käyttämällä kaasuyhdistelmää, joka sisältää vähintään 50 % (painosta laskettuna) höyryä, ja edullisesti yli 80 % (painosta laskettuna) höyryä, saadaan erittäin hyviä tuloksia. Sopiva tapa hiilidioksidia sisältävän tupakan paisuttamiseksi on saattaa se kuumennettuun kaa-suvirtaan, kuten tulistettuun höyryvirtaan, tai saattaa se pyörtei-seen ilmavirtaan, jota pidetään esimerkiksi n. 150 - 260°C:n lämpötilassa n. 1 sekunnin - 10 minuutin ajaksi. Kyllästetty tupakka voidaan kuumentaa myös panemalla se liikkuvalle nauhalle ja altistamalla infrapunakuumennukselle, saattamalla syklonikuivuriin, saattamalla kosketukseen tornissa tulistetun höyryn tai höyryn ja ilman tms. seoksen kanssa. Kuumennuksen aikana lämpötila ei saa nousta yli n. 370°C:een, ja edullisesti sen tulisi olla n. 100 - 300°C, ja edullisimmin 150-260°C, kun kuumennus tapahtuu ilmakehän paineessa .

Kuten on hyvin tunnettua käsiteltäessä orgaanisia aineita voi ylikuumentaminen aiheuttaa vahinkoa, ensin värille, kuten liiallista tummumista ja lopuksi hiiltymiseen asti. Niinpä ei-toivotun vahingon välttämiseksi kuumennusvaiheessa, ei kyllästettyä tupakkaa tulisi kuumentaa korkeissa lämpötiloissa, esim. 370°C:ssa, 1-2 sekuntia pidempään.

Eräs tapa tupakkasolujen paisuttamiseksi on käyttää säteilytys-menetelmiä, joita on kuvattu sekä US-patenttijulkaisuissa 3 409 022 ja 3 409 027. Tässä prosessissa tupakka ei koskaan saavuta yli n. 140°C:n lämpötilaa, ja se jäähtyy kaasujen nopean kehittymisen vaikutuksesta. Höyryn läsnäolo kuumentamisen aikana auttaa saamaan optimituloksia .

Eräässä järjestelmässä, jota yleensä pidetään edullisena, käytetään dispersiokuivuria, esimerkiksi sellaista, johon syötetään höyryä joko pelkästään tai yhdessä ilman kanssa. Eräs esimerkki tällaisesta kuivurista on Proctor & Schwarts-PB hajotuskuivuri, jota jäljempänä myös kutsutaan torniksi. Lämpötila kuivurissa voi olla n. 120 - 370°C ja kosketusaika kuivurissa on n. 1 - 10 sekunt-tia. Yleensä käytetään 1-6 sekunnin kosketusaikaan, kun kuuman kaasun lämpötila on 260 - 315°C tai jonkinverran korkeampi. Kuten edellä todettiin, voidaan käyttää muita tunnetuntyyppisiä kuumennuslait- 10 65537 teitä niin kauan kuin ne pystyvät aikaansaamaan kyllästetyn tupakan paisumisen ilman liiallista tummumista. 20 % tai suuremman höyrymää-rän läsnäolo laskettuna koko kuumasta kaasuyhdistelmästä, auttaa saamaan parhaan paisutuksen; höyryn suuri osuus (esim. yli 80 tilav.-%) on edullinen.

Seuraavassa keksintöä tarkastellaan viittaamalla kuvioihin.

Kuvion 1 on hiilidioksidi-tupakka-systeemin standardifaasidia-gramma, jossa C02:n paine (p.s.i.a) on esitetty tupakkapatjän lämpötilan (°F) funktiona, jolloin käyrä I-II-III kuvaa nyt käytettyä systeemiä ,

Kuvio 2 on standardipaine,-entalpia-diagramma, jolloin käyrä I-IV kuvaa tätä keksintöä,

Kuvio 3 on standardipaine-entalpia-diagramma, jolloin käyrä I-IV kuvaa keksinnön mukaista menetelmää.

Yleisenä kuvauksena tämän keksinnön käytännöstä viitataan kuvioon 1. Olosuhteet voivat esimerkiksi olla käyrän I-II-III esittämät kuviossa 1. Esimerkiksi, tupakkaa, jonka OV (uunissa haihtuvien aineiden osuus) on n. 12 %, leikatun vaalean täyttöaineen muodossa, pannaan paineastiaan, joka kestää halutun paineen, esimerkiksi 7,3 MPa:n (1057 psig) paineen. Astia voi olla samanlainen kuin GB-patentissa 1 444 309 kuvattu kyllästysastia, mutta erotuksena siinä käytetystä laitteesta, ei tarvita laitteita nestemäisen CC>2:n käsittelemiseen. Astia voidaan puhaltaa puhtaaksi kaasumaisella C02:lla tai se voidaan saattaa tyhjöön, ja paineistetaan kaasumaisella C02:lla sisällön saattamiseksi olosuhteisiin (kohdassa II), joissa paine on suurempi kuin 1,7 MPa (250 psig) ja lämpötila ei ole alempi kuin -23°C. Paine lasketaan sitten (kohtaan III). Koko sarjan olosuhteet (kuten käyrä I-II-III osoittaa) ovat sellaiset, että hiilidioksidi pysyy kyllästetyn höyryn käyrän alapuolella ja oikealla puolella kuviossa 1.

Keksinnön eräässä muodossa, kuten voidaan nähdä kuviossa 2, C02:n entalpia on suurempi kuin n. 330000 J/kg (140 BTU/lb^) ja C02 on läsnä kaasumaisessa muodossa. Astiaa pidetään näissä olosuhteissa 0,25-30 minuuttia, kuten on kuvattu käyrällä I-III. Paine alennetaan sitten nopeasti, edullisesti 10-120 sekunnissa, edullisesti ilmakehän paineeseen, kuten on kuvattu käyrällä III-IV kuviossa 2.

11 65537

Kyllästetty tupakka siirretään (edullisesti mutta ei välttämättä suoraan) nopeaan kuumennusvyöhykkeeseen tai astiaan, kuten edellä mainitussa GB-patentissa 1 444 309 kuvattuun kuumennusastiaan tai esimerkiksi paisutustorniin, mikroaaltokammioon tms.

Lämpötila, jossa kyllästettyä tupakkaa pidetään ennen paisu-tus- tai nopeaa kuumennusvaihetta, määrää pitkälti kuinka kauan C02 PYSYY tupakassa riittävässä määrässä aikaansaadakseen halutun paisutuksen. Jos eristystä tai laitteita lämpötilan alhaisena pitämiseksi on vähän, tulisi siirron tapahtua nopeasti, edullisesti alle muutaman minuutin. Eristettyä "kuohkeuttavaa" säiliötä käytetään edullisesti siirtoon. Lisäjäähdytystä voidaan myös järjestää, esimerkiksi, levittämällä murskattua tai jauhennettua hiilihappo-jäätä tai suihkuttamalla nestemäistä typpeä kyllästetylle tupakalle.

Nopea kuumentaminen aikaansaa tupakan paisumisen lämpötilassa, jossa tupakka on taipuisaa ja joustavaa, ja tupakka voi paisua murtumatta lähes samalla tavalla kuin sen ollessa vihreän lehden tilassa. Tällöin tapahtuu merkittävää paisumista ja saavutetaan käyt-täkelpoinen paisunta-aste.

Seuraavassa viitataan kuvioon 3. Tupakka, jonka OV on n. 12 %, leikatun vaalean täyttöaineen muodossa, pannaan paineastiaan. Astia voi olla samanlainen kuin GB-patentissa 1 444 309 kuvattu kyllästys-astia, mutta erotuksena siinä käytetystä laitteesta, ei tarvita laitteita nestemäisen C02:n käsittelemiseksi. Astia voidaan puhaltaa puhtaaksi kaasumaisella CC^illa tai se voidaan saattaa tyhjöön, ja paineistetaan CC^illa sisällön saattamiseksi olosuhteisiin, joissa paine on suurempi kuin 1,7 MPa (250 psig) ja lämpötila ei ole alle -23°C ja entalpia on 330000 J/kg (140 BTU/lbm) tai suurempi, kuten käyrä I-II kuvioissa osoittaa. CC^in entalpia alennetaan sitten jäähdyttämällä alle n. 330000 J/kg (140 BTU/lbm) (mutta sellaisissa lämpötila- ja paineolosuhteissa, että CO^ on läsnä pääasiallisesti kaasuna) kuten käyrä II-III esittää. Astiaa pidetään näissä olosuhteissa 0,25-30 minuuttia. Paine lasketaan sitten äkkiä, edullisesti 10-120 sekunnissa, esimerkiksi, ilmakehän paineeseen, kuten on esitetty käyrällä III-IV.

Kyllästetty tupakka siirretään sitten (edullisesti mutta ei välttämättä suoraan) nopeaan kuumennusvyöhykkeeseen tai astiaan, kuten edellä mainitussa GB-patentissa 1 444 309 kuvattuun kuumennus- 12 65537 astiaan, tai esimerkiksi, paisutustorniin, mikroaaltokammioon tms.

Nopea kuumentaminen aikaansaa tupakan paisumisen lämpötilassa, jossa tupakka on taipuisaa ja joustavaa ja tupakka voi paisua murtumatta lähes samalla tavalla kuin sen vihreässä lehtitilassa. Tällöin tapahtuu riittävää paisumista ja saavutetaan käyttökelpoinen paisunta-aste.

. Lämpötila, jossa kyllästetty tupakka pidetään ennen paisutusta! nopeata kuumennu s vaihetta, määrää pitkälti kuinka kauan CC>2 pysyy tupakassa riittävässä määrässä aikaansaadakseen halutun paisumisen. Jos eristystä tai laitteita lämpötilan pitämiseksi alhaisena on vähän, tulisi siirron tapahtua nopeasti, edullisesti alle muutaman minuutin. Eristetty "kuohkeuttava" säiliö on edullinen siirtoa varten. Lisäjäähdytystä voidaan myös järjestää, kuten esimerkiksi levittämällä murskattua tai jauhennettua hiilihappojäärää tai suihkuttamalla nestemäistä typpeä kyllästetylle tupakalle.

Seuraavat esimerkit ovat valaisevia:

Esimerkki 1 0,45 kg:n (1 naulan) näyte kaupallista suojuksessa olevaan vaaleata tupakkatäyttöainetta, jonka OV oli 12,5 %, pantiin autoklaavi-tyyppiseen paineastiaan ja paineistettiin 5,5 MPa:iin (800 psig) CC^-kaasulla, jota saatiin CC^-syöttösäiliöstä, jota pidettiin CC^-paineessa, joka oli ainakin jonkinverran suurempi kuin haluttu kyllästyspaine. Kyllästyssysteemin lämpötila pidettiin 30°C:n yläpuolella painejakson aikana syöttämällä ylimääräistä lämpöä systeemiin, kun oli tarpeen, nestemäisen tai kiinteän C02 muodostumisen estämiseksi koko prosessijakson ajaksi. 15 minuutin kos-ketusajan jälkeen havaittiin CC^-kaasun paine- ja lämpötila-olosuhteiden kyllästyslaitteessa vastaavan CC^-kaasun entalpia-arvoa n. 330000 J/kg (140 BTU/lb). Paine laskettiin ulospäästäen n. 30 sekunnissa, minkä jälkeen tupakan lämpötilan havaittiin olevan 2,2°C. Kyllästetyn näytteen painon nousu oli 2,0 %, mikä aiheutui sen sisältämästä kaasumaisesta CC^sta. Kyllästetty aine altistettiin sitten, 5 minuutin sisällä kuumennukselle 7,6 cm:n (3 tuuman) läpimittaisessa tupakan paisutuspylväässä saattamalla se kosketukseen tulistetun höyryn kanssa 288°C:ssa ja nopeudella 43 m/s (140 jalkaa/ s.) n. 4 sekunniksi. Paisutuspylväästä poistuvan tuotteen OV oli 13 65537 2,1 %. Tuotetta tasapainoitettiin standardiolosuhteissa, 23,9°C:ssa ja 60 % suhteellisessa kosteudessa 18 tuntia. Tasapainoitetun tuotteen täyttökyky mitattiin standardoidulla sylinteritilavuus (CV)** testillä, jota kuvataan myöhemmin tässä selityksessä, ja se oli 74 ml/10 g, kun OV oli 11,2 %. Tämä antoi korjatuksi CV-(=CCV) arvoksi 76 ml/10 g, kun OV oli 11 %. Paisuttamattoman vertailun sy-linteritilavuuden havaittiin olevan 36 ml/10 g. Näytteen täyttökyky oli niinmuodoin käsittelyn jälkeen lisääntynyt 111 % CV-mene-telmällä mitattuna.

Esimerkki 2

Sarjaa vaaleita tupakkanäytteitä käsiteltiin kuten esimerkissä 1 olosuhteissa, joissa muodostui kaasumaista CO2 mutta joissa ei oleellisesti muodostunut nestemäistä tai kiinteätä CO2 · Syötetyn tupakan OV vaihteli 9 %:sta 14,6 %:iin. Olosuhteet kussakin testissä ja testitulokset on esitetty taulukossa I. Kun jollekin muuttujalle ei taulukossa ole annettu arvoa, on arvo sama kuin esimerkissä 1.

Taulukko I

Täyttöaineen paisuminen kaasumaisella CO^illa

Testi no 2 _3 syötetyn tupakan OV 9.0% 10.3% 14.6% kyllästysaine, (psig) MPa (800) 5,5 (800) 5,5 (800) 5,5 lämpötila ennen poislaskua, °C 31.7 31.7 32.2 C02:n entalpia ennen poislaskua, (BTU/lb) J/kg (143)330000(143)330000(143) 330000 tupakan lämpötila poislaskun jälkeen, °C -20.0 -22.8 +2.8 C02:n pidättymis-% tupakkaan 2.9 2.4 1.5 tuotteen OV paisutuksen jälkeen 1.7 % 1.8 % 3.2% uudelleen järjestetyn tuotteen CV 62 94 74 uudelleenjärjestetyn tuotteen OV 11.6 10.3 11.3 korjattu CV, kun OV on 11 % 66 88 76 täyttökyvyn lisäys-% 83 144 1 1 1 14 05537

Esimerkki 3

Sarjaa vaaleita tupakkanäytteitä käsiteltiin kuten esimerkissä 1 olosuhteissa, joissa muodostui kaasumaista C02 mutta joissa ei oleellisesti muodostunut nestemäistä tai kiinteätä C02* Pidätys-aikaa vaihdeltiin. Olosuhteet ja testitulokset on esitetty taulukossa II. Kun taulukossa ei ole esitetty arvoa jollekin muuttujalle, on arvo sama kuin esimerkissä 1.

Taulukko II

Täyttöaineen paisutus kaasumaisella C02:lla

Testi no 3_ £ 5_ syötetyn tupakan OV 14.2% 14.4% 15.3% kyllästyspaine, (psig) MPa (800) 5,5 (800) 5,5 (800) 5,5 pidätysaika, minuutteja 1 2 20 C02:n lämpötila ennen poislas- kua, °C 58.9 30.0 35.6 C02:n entalpia ennen poislas- kua, (BTU/lb) J/kg (160) 370000 (142) 330000 (144) 335000 tupakan lämpötila poislaskun jälkeen °C 8.3 -5.6 4.4 CC>2:n pidättymis-% tupakkaan 2.0 2.6 1.5 tuotteen OV paisuttamisen jälkeen 2.2% 2.0 3.8 uudelleen järjestetyn tuotteen CV 71.2 74.0 76.2 uudelleen järjestetyn tuotteen OV 11.1 11.6 11.6 korjattu CV, kun OV on 11 % 72 78 80 täyttökyvyn lisäys-% 100 117 122

Esimerkki 4

Sarjaa vaaleita tupakkanäytteitä käsiteltiin kuten esimerkissä 1 olosuhteissa, joissa ei odotettu muodostuvan nestemäistä tai kiinteätä C02. Kyllästyspainetta vaihdeltiin. Testitulokset on esitetty taulukossa III. Kun jollekin muuttujalle ei taulukossa ole annettu arvoa, on arvo sama kuin esimerkissä 1.

15 65537

Taulukko XII

Täyttöaineen paisutus kaasumaisella CC^sHa %

Testi no 6 T_ 9. 1_0 1J.

syötetyn tupakan OV 14.5 13.6 10.3 16.1 13.2 13.3 kyllästyspaine, (psig) MPa (300) 2.07 (400) 2.76 (500) 3.45 (600) 4.14 (700) 4.83 (800) 5,5 pidätysaika, min. 15 15 15 25 15 15 CC^rn lämpötila ennen poislaskua, °C -11.7 NA 20.6 20.6 19.4 53.9 (X>2 :n entalpia ennen poislaskua, (BTU/lb) kJAg (143) 333 NA (150) 3.49 (145) 337 (142) 330 (155) 361 tupakan lämpötila poislas- kun jälkeen °C -13.9 NA 3.3 -5.6 -16.7 20.6 tuotteen CV pai- sutuksen jälkeen 2.2 1.9 2.1 2.1 3.4 2.7 uudelleenjärjes- tetyn tuotteen CV 69 66 59 75 74 60 uudelleenjärjestetyn tuotteen CV 10.7 11.5 11.7 11.4 11.5 11.6 korjattu CV, kun CV on 11 % 66 69 64 79 77 65 täyttökyvyn lisäys 83 92 78 119 114 81

Esimerkki 5 0,45 kg:n (1 naulan) näyte kaupallista pakkauksessa olevaa täyt-tötupakkaa, jonka OV oli 11.1 %, pantiin FS-3 paineastiaan ja paineis- 16 65537 tettiin 5,5 MPa:iin (800 psig) C02“kaasulla kuten esimerkin 1 menetelmässä. Kyllästysjärjestelmän lämpötila jäähdytettiin kierrättämällä jäähdytysliuosta kyllästysastiaa ympäröivän vaipan läpi kunnes C02~kaasu kyllästimessä oli jäähtynyt lähelle kyllästyslämpö-tilaansa. 15 minuutin kosketusajan jälkeen havaittiin CC^-kaasun paine- ja lämpötila-olosuhteiden kyllästimessä vastaavan CC>2“kaasun entalpia-arvoa n. 300 kJ/kg (130 BTU/lb). Vaikka todennäköisesti tapahtui jonkinverran C02:n kondensoitumista astian sisällä, oli C02 pääasiallisesti kaasuna. Paine alennettiin poislaskemalla n.

30 sekunnissa, minkä jälkeen tupakan lämpötilan havaittiin olevan -37,8°. Kyllästetyn näytteen painon lisäys oli n. 3,5 %, mikä aiheutui C02:sta. Tätä kyllästettyä ainetta kuumennettiin sitten kuten esimerkissä 1. Paisutustornista poistuvan tuotteen OV oli 1,9 %. Tasapainoitetun tuotteen CV oli 90,6, kun OV oli 10,8 %. Tämä vastaa CCV-arvoa 89 eli täyttökyvyn 147 %:n lisäystä verrattuna paisuttamattomaan vertailunäytteeseen (36 ml/10 g).

Esimerkki 6

Sarjaa vaaleita tupakkanäytteitä käsiteltiin kuten esimerkissä 5 olosuhteissa, joissa C02~kaasu jäähdytettiin lähelle kyllästystä ennen paineen laskemista, kolmessa eri paineessa. Olosuhteet ja testitulokset on esitetty taulukossa IV. Kun jollekin muuttujalle ei taulukossa ole annettu arvoa, on arvo sama kuin esimerkissä 1.

Taulukko IV

Täyttöaineen paisutus kaasumaisella C02:lla

Testi no 12 13 14 syötetyn tupakan OV 9,5% 10,8 12,1 kyllästyspaine, (psig) MPa (800) 5,5 (600) 4,1 (500) 3,4 pidätysaika, minuutteja 15 15 20 C02:n lämpötila ennen poislaskua, °C kJ/kg 19,4 7,2 2,2 C02:n entalpia ennen poislaskua, (BTU/lb) kJ/kg (129) 300 (139) 323 (139) 323 tupakan lämpötila poislaskun jälkeen, °C -38,9 -27,8 -18,3 C02:n pidättyminen tupakkaan 3,7 2,6 2,4 tuotteen OV paisutuksen jälkeen 1,3 % 1,4 1,9 uudelleen järjestyksen tuotteen CV 89 88 71 17 65537

Ta.uluk.ko IV jatkuu Täyttöaineen paisutus kaasumaisella CC^illa

Testi no 12 13 14 uudelleen järjestetyn tuotteen OV 10,5 10,9 11,9 korjattu CV, kun OV on 11 % 85 87 78 täyttökyvyn lisäys, % 136 142 117

Esimerkki 7

Esimerkin 5 menettely toistettiin käyttäen pakattua vaaleata Burley-tupakkaa. Tasapainoitetun paisutetun tuotteen CV:n havaittiin olevan 92,4, kun OV oli 10,1 % eli lisäys oli n. 100 % paisuttamattomaan vertailunäytteeseen verrattuna.

Esimerkki 8

Esimerkin 5 menettely toistettiin käyttäen tupakkaseosta, jota tavallisesti käytetään savukkeiden valmistuksessa. Tuotteen CV:n havaittiin olevan 78,1 kun OV oli 11,1 % eli lisäys oli n.

105 % verrattuna paisuttamattomaan vertailuun.

Esimerkki 9 0,45kg:n(1 naulan näytettä pakkauksessa olevaa vaaleata tupakkaa käsiteltiin kuten esimerkissä 1 ja sen CCV havaittiin olevan 81. Tätä tuotetta sekoitettiin 25 % tavalliseen tupakkaseok-seen. Savukkeita poltettiin ja niillä havaittiin olevan haluttu maku ja aromi; tupakkapötkyn kiinteys oli hyväksyttävä.

Esimerkki 10 5,9kg:n(13 naulan) näyte pakkauksessa olevaa vaaleata tupakkaa käsiteltiin kuten esimerkissä 5. Tuotteen CCV havaittiin olevan 78.

Esimerkki 11 2,3 kg:n (5 naulan) näyte pakkauksessa olevaa vaaleaa tupakkaa kyllästettiin kuten esimerkissä 5 mutta kuumennettiin sitten staattisessa patjassa käyttäen 149°C:teista höyryä 5 minuutin alt-tiinaoloajan. Tasapainotetun tuotteen CV havaittiin olevan 85.

Esimerkki 12

Sarja kokeita tehtiin seuraten esimerkin 5 menetelmää ja kokeet antoivat sylinteritilavuustuloksiksi vastaavasti 80, 80, 80, 18 65537 79, 84, 78, 79, 78 ja 79« Tämä antaa keskimääräiseksi CV:ksi 80 näille yhdeksälle kokeelle eli 121 %:n täyttökyvyn lisäyksen verrattuna käsittelemättömään vertailunäytteeseen.

Esimerkki 13

Suoritettiin kolmen kokeen sarja esimerkin 5 menetelmän mukaisesti, paitsi että syötetty tupakka oli esijäähdytettu juuri alle -20°C:n lämpötilan ennen tupakan saattamista kosketukseen paineistetun C02~kaasun kanssa. Uudelleenjärjestetyn tuotteen CV-tuloksien näissä olosuhteissa havaittiin olevan vastaavasti 92, 92 ja 87. Tämä anto täyttökyvyn keskimääräiseksi lisäykseksi 151 % verrattuna käsittelemättömään vertailunäytteeseen.

Esimerkki 14

Suoritettiin kaksi koesarjaa samalla tavalla kuin esimerkissä 1. Olosuhteet olivat kuitenkin taulukossa V esitetyn mukaiset, pidätysjakson ollessa 10 minuuttia ja olosuhteet pylväässä olivat: 7,6 cm:n (3-tuuman) pylväs 320°C:ssa (600°F), 100 %:lla höyryä. Sarjaa no 2 käsiteltiin samanlaisissa olosuhteissa kuin sarjaa no 1.

Tulokset kummastakin näistä koesarjoista on annettu taulukossa V yhdessä tulosten kanssa paisuttamattomalle vertailunäyt-teelle sekä vertailunäytteelle, joka oli paisutettu ilman (^-käsittelyä : 65537 19

Taulukko V

Sarja no 1 Sarja no 2 % Uudelleen jär- % Uudelleen järjes- jetettynä tettynä

Paine (psig) MPa OV CV/OV CCV OV CV/OV CCV

vertailu 11.8 36.8/12.6 - - - paisutusvertailu - - - 1.9 64.6/10.9 (250) 1,7 2.5 72.8/10.8 71.2 1.5 73.8/10.8 72.3 (300) 2,1 2.8 76.3/10.8 74.9 1.2 81.4/10.7 78.9 (325) 2,24 2.6 77.2/10.8 75.9 1.2 79.6/10.7 77.5 (350) 2,24 2.3 78.4/11.0 78.4 1.2 77.3/11.2 78.5 (375) 2,59 2.4 80.6/11.1 81.0 1.4 78.7/11.1 79.6 (400) 2,8 2.6 78.5/11.2 79.9 1.4 82.0/11.1 85.6 (800) 5,5 2.8 92.0/11.2 93.3 1.5 97.6/11.1-98.0

Havaitaan, että paineet 1,7-5,5 MPA (250-800 psig) antoivat erinomaisen paisumisen verrattuna vertailunäytteisiin.

Suoritettiin myös seuraavat kokeet:

Koe 1

Esimerkin 11 kyllästysmenetelmä toistettiin, mutta kyllästetyn aineen annettiin yksinkertaisesti lämmetä huoneen lämpötilaan eikä sitä saatettu pylväspaisutukseen. Saadun tuotteen CV:ssä ei havaittu lisäystä, vaan kenties lievää vähenemistä verrattuna käsittelemättömään vertailunäytteeseen.

Koe 2

Vertailu kyllästämisien välillä kaasumaisella ja nestemäisellä CC^lla suoritettiin seuraavalla tavalla.

1. nestemäinen C02~1/4 kg (3 naulaa) pakkauksessa olevaa kaupallista vaaleata täyttötupakkaa (OV 12,7 %) kyllästettiin nestemäisellä C02:lla 5,5 MPaissa (800 psig), jäähdytettiin 19,6°C:seen ja annettiin seistä 15 minuuttia sen jälkeen liika neste valutettiin pois ja paine laskettiin. 23 %:n painon lisäyksen katsottiin aiheutuneen C02:n otosta. Aine oli jonkinverran paakkuuntunutta, mikä johtui suuresta pidättyneestä C02-määrästä.

2. Kaasumainen C02~1,4 kg (3 naulaa) pakkauksessa olevaan kaupallista vaaleata täyttötupakkaa (OV 13,3 %) paineistettiin 20 65537 kaasumaisella C02:lla 5,5 MPa:iin (800 psig) ja 19,6°C:ssa 15 minuutin ajaksi. Sen jälkeen paine laskettiin. 3 %:n painon lisäys aiheutui C02:n otosta. Aine oli vapaasti juokseva ja sitä oli helppo käsitellä.

Kumpaakin näytettä käsiteltiin 10 cm:n (4 tuumaa) läpimittaisessa tupakan paisutuspylväässä ja näytteet tasapainotettiin ja niiden sylinteritilavuus mitattiin. Nesteellä kyllästettyjen näytteiden CCV havaittiin olevan 79 ja verrattavissa olevan C0^~ kaasulla kyllästetyn näytteen CCV havaittiin olevan 82.

Koe 3

Sarja kokeita suoritettiin kyllästyspainealueella (0,14, 0,28, 0,4, 0,55, 0,69, 1,4, 2,1, 2,8, 4,1 ja 5,5 MPa (20, 40, 60, 80, 100, 200, 300, 400, 600 ja 800 psig) käyttäen 10 minuutin kosketusarkaan, seuraten esimerkin 1 mallia, ja paisutus tapahtui pylväässä höyryn lämpötilalla 316°C. Nämä kokeet tehtiin yhdessä paisuttamattoman vertailun kanssa sekä vertailun kanssa, jota ei ollut saatettu kosketukseen C02:n kanssa, olosuhteissa ja tuloksin, jotka on esitetty taulukossa VI.

Taulukko VI

Paine (psig) MPa OV % CV OV CCV

vertailu 13.6 30.8 13.3 33.2 paisutettu vertailunäyte 2.9 49.3 12.2 50.1 (20 0,14 2.9 55.7 11.8 57.2 (40) 0,28 2.4 54.3 11.9 56.3 (60) 0,41 2.0 57.7 11.6 58.2 (80) 0,55 2.5 57.7 11.7 58.7 (100) 0,69 2.6 55.7 11.7 56.7 (200) 1,4 2.3 56.4 11.7 57.4 (300) 2,1 2.7 55.0 11.8 56.5 (400) 2,8 1.9 65.9 11.5 68.9 (600) 4.1 1.8 75.9 11.6 80.7 (800) 5,5 1.8 84.4 11.5 88.4

Taulukko VI osoittaa, että jonkinverran paisumista tapahtuu alemmilla paineilla, mutta n. 2,8 MPa:n (400 psig) paineet ovat tarpeen tuotantotavoitteisiin pääsemiseksi. Esimerkistä 14 havai- 21 65537 taan kuitenkin, että 1,7 hPa:n (250 psig) paine voi olla tehokas antamaan tyydyttävän paisumisasteen.

Käsitteet "sylinteritilavuus" ja "korjattu sylinteritila-vuus" ovat yksiköitä tupakan paisumisasteen mittaamiseksi. Käsite "uunissa haihtuvien aineiden pitoisuus" tai "uunissa haihtuvat" on yksikkö tupakan kosteussisällön (tai kosteus-%:n) mittaamiseksi tupakassa. Arvot määritetään seuraavasti:

Sylinteritilavuus (CV) Täyttötupakka, joka painaa 10,000 g, pannaan 3,358 cm:n läpimittaiseen sylinteriin ja puristetaan 1875 g painavalla 3,335 cm:n läpimittaisella männällä 5 minuuttia. Saatu täyttöaineen tilavuus ilmoitetaan sylinteritilavuutena. Tämä koe suoritetaan ympäristön standardiolosuhteissa 23,9°C:ssa ja 60 % suhteellisessa kosteudessa: tavallisesti, ellei toisin ilmoiteta, näytettä esi-ilmastoidaan tässä ympäristössä 18 tuntia.

Korjattu sylinteritilavuus (CCV) CV-arvo voidaan asettaa johonkin määrättyyn uunissa haihtuvien aineiden pitoisuuteen vertailujen helpottamiseksi.

CV = CV + F (OV p OV ), jossa OV on määrätty OV ja F on S s korjauskerroin (tilavuus/prosentti), joka on määritetty ennalta kyseessä olevan täyttötupakan nimenomaiselle tyypille.

Uunissa haihtuvien aineiden pitoisuus (OV) Täyttötupakkanäyte punnitaan ennen ja jälkeen 3 tunnin alt-tiinaolon kiertoilmauunissa, joka on säädetty 100°C:seen. Painohä-viö prosentteina alkupainosta on uunissa haihtuvien aineiden pitoisuus.

Valkealle tupakalle, jota on käytetty tässä patenttihakemuksessa, on F:n arvo laskettaessa CCV:tä 7,6 keskimäärin kaasumaisella CC>2 :11a paisutetulle tupakalle.

Ellei toisin ole esitetty ovat kaikki tässä käytetyt prosentit paino-prosentteja.

Claims (8)

65537 22

1. Menetelmä tupakan paisuttamiseksi, tunnettu siitä, että tupakka saatetaan kosketukseen hiilidioksidikaasun kanssa vähintään 1,7 MPa:n (250 psig) ylipaineessa ja lämpötilassa, joka on riittävä pitämään oleellisesti kaiken hiilidioksidin kaasumaisena, ja sellaiseksi ajaksi, joka on riittävä tupakan kyllästämiseksi hiilidioksidikaasulla, minkä jälkeen painetta alennetaan ja kyllästettyä tupakkaa kuumennetaan hiilidioksidin vapauttamiseksi ja tupakan paisuttamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että ennen paineen alentamista kyllästetty tupakka jäähdytetään lämpötilaan, joka on lähellä hiilidioksidin kyllästyslämpö-tilaa mutta ei alempi kuin -23°C.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että ennen paineen alentamista tupakka jäähdytetään, oleellisesti vakiopaineessa, hiilidioksidin entalpian saamiseksi arvoon alle 330000 J/kg (140 BTU/lb).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kyllästettyyn tupakkaan vaikuttava paine alennetaan oleellisesti ilmakehän paineeseen.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tupakka saatetaan kosketukseen hiilidioksidin kanssa 2,8-5,5 MPa:n (400-700 psig) ylipaineessa.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kyllästetty tupakka kuumennetaan lämpötilaan 100-370°C.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kyllästetty tupakka sisältää vähintään 1 paino-osan hiilidioksidia 100 paino-osaa kohden tupakkaa.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tupakka kyllästetään sellaisessa lämpötilassa, että oleellisesti kaikki hiilidioksidi pysyy kaasumaisena kun paine alennetaan ilmakehän paineeseen.