FI89324C - REQUIREMENTS FOR SEPARATION OF SEPARATED SEPARATION AV NIKOTIN FRAON ETT LOESNINGSMEDEL - Google Patents

REQUIREMENTS FOR SEPARATION OF SEPARATED SEPARATION AV NIKOTIN FRAON ETT LOESNINGSMEDEL Download PDF

Info

Publication number
FI89324C
FI89324C FI921078A FI921078A FI89324C FI 89324 C FI89324 C FI 89324C FI 921078 A FI921078 A FI 921078A FI 921078 A FI921078 A FI 921078A FI 89324 C FI89324 C FI 89324C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
nicotine
tobacco
solvent
extraction
vessel
Prior art date
Application number
FI921078A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI89324B (en
FI921078A0 (en
Inventor
Ravi Prasad
Harvey Joseph Grubbs
Original Assignee
Philip Morris Prod
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US07/122,760 external-priority patent/US5497792A/en
Application filed by Philip Morris Prod filed Critical Philip Morris Prod
Publication of FI921078A0 publication Critical patent/FI921078A0/en
Publication of FI89324B publication Critical patent/FI89324B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI89324C publication Critical patent/FI89324C/en

Links

Description

! 89324! 89324

Menetelmä ja laite nikotiinin puolijatkuvaksi erottamiseksi liuottimesta Förfarande och anordning för semikontinuerlig separation av nikotin frän ett lösningsmedelMethod and apparatus for the semi-continuous separation of nicotine from solvent Förfarande och anordning för semikontinuerlig separation av nicotin frän ett lösningsmedel

Oheinen keksintö kohdistuu erottaviin toimenpiteisiin ja erityisesti menetelmään nikotiinin erottamiseksi puolijatkuvasti liuottimesta. Oheista keksintöä voidaan soveltaa erityisesti erottamaan nikotiini liuottimesta, jota on käytetty nikotiinin selektiiviseksi uuttamiseksi tupakasta.The present invention relates to separation measures and in particular to a process for the semi-continuous separation of nicotine from a solvent. In particular, the present invention can be applied to separate nicotine from the solvent used to selectively extract nicotine from tobacco.

Lukuisia menetelmiä on ehdotettu nikotiinin poistamiseksi tupakasta. Useimmat näistä menetelmistä vaikuttavat kuitenkin haitallisesti tupakan toivottuihin maku- ja aromiominaisuuksiin. Samoin niiden toteuttaminen on usein monimutkaista ja kallista.Numerous methods have been proposed for removing nicotine from tobacco. However, most of these methods adversely affect the desired taste and aroma properties of the tobacco. Likewise, their implementation is often complex and expensive.

US patenttijulkaisussa 4 153 063 kuvataan menetelmä nikotiinin uuttamiseksi tupakasta ylikriittisessä tilassa olevalla liuottimena. Monivaiheisessa uuttomenetelmässä arornikomponentit uutetaan ensin kuivasta tupakasta ylikriittisessä tilassa olevalla liuottimena. Sitten nikotiini uutetaan kosteasta tupakasta ylikriittiseen liuottimeen, josta se erotetaan joko haihduttamalla liuotin, saattamalla liuotin kosketukseen erillisessä astiassa hapon kanssa tai adsorboimalla nikotiini ak-tiivihiilipylvääseen. Lopuksi ensimmäisestä vaiheesta saadut säilytetyt arornikomponentit liuotetaan uudestaan ylikriittiseen liuottimeen ja ne palautetaan tupakkaan.U.S. Patent No. 4,153,063 describes a method for extracting nicotine from tobacco as a solvent in a supercritical state. In a multi-stage extraction process, the arorn components are first extracted from the dry tobacco as a solvent in a supercritical state. The nicotine is then extracted from the moist tobacco into a supercritical solvent, from which it is separated either by evaporating the solvent, contacting the solvent with the acid in a separate vessel, or adsorbing the nicotine onto an activated carbon column. Finally, the stored arorn components from the first step are redissolved in the supercritical solvent and returned to the tobacco.

US patenttijulkaisussa 3 139 435 esitetään nikotiinin uuttaminen liuottimena sarjassa uuttoastioita ja nikotiinin erottaminen tästä liuottimesta yhdessä ainoassa uuttokolonnissa neste/-neste uuttoprosessilla, jossa liuotin joutuu kosketukseen vastavirtaan virtaavan kylmän suolaliuoksen kanssa. US patenttijulkaisu 1 196 184 esittää nikotiinin uuttamista tupakasta liuottimella, josta liuottimesta nikotiini erotetaan 2 B9324 neste/neste kosketuksella. LU patenttijulkaisussa 82835 esitetään edellisten menetelmien kaltainen kasvituotteiden uutto-prosessi, jossa on sarja kasvituotteiden uuttoon käytettäviä astioita kasvien liukenevien ainesosien uuttamiseksi. Uutetut ainesosat erotetaan liuottimesta nesteyttämällä ykikriittises-sä tilassa oleva liuotin alentamalla painetta siten, että uutetut ainesosat erottuvat liuottimesta saostumalla.U.S. Patent No. 3,139,435 discloses the extraction of nicotine as a solvent in a series of extraction vessels and the separation of nicotine from this solvent in a single extraction column by a liquid / liquid extraction process in which the solvent is contacted with countercurrent cold saline. U.S. Patent No. 1,196,184 discloses the extraction of nicotine from tobacco with a solvent from which nicotine is separated by 2 B9324 liquid / liquid contact. LU patent publication 82835 discloses a plant product extraction process similar to the previous methods, comprising a series of vessels for extracting plant products for extracting the soluble constituents of plants. The extracted ingredients are separated from the solvent by liquefying the solvent in the one-critical state by reducing the pressure so that the extracted ingredients separate from the solvent by precipitation.

Oheisessa keksinnössä saadaan aikaan parannettu menetelmä nikotiinin poistamiseksi liuottimesta. Ylikriittisessä tai nestemäisessä tilassa olevaa, nikotiinia sisältävää liuotinta syötetään yhden tai useampia astioita käsittävän pidättävän järjestelmän ensimmäiseen päähän, kunkin astian sisältäessä nikotiinia pidättävää materiaalia, ja pidättävän järjestelmän toisesta päästä poistetaan nikotiinia olennaisesti sisältämätöntä liuotinta. Pidättävän järjestelmän ensimmäisestä päästä poistetaan säännöllisin väliajoin osa käytetystä pidättävästä materiaalista, kun taas pidättävän järjestelmän toiseen päähän laitetaan annos uutta pidättävää materiaalia.The present invention provides an improved method for removing nicotine from a solvent. The nicotine-containing solvent in the supercritical or liquid state is fed to the first end of the retention system comprising one or more containers, each container containing the nicotine retention material, and the substantially nicotine-free solvent is removed from the other end of the retention system. A portion of the used retention material is removed from the first end of the restraint system at regular intervals, while a dose of new retention material is placed at the other end of the restraint system.

Pidättävällä materiaalilla on yleensä tietty kyky pidättää liuennutta ainetta, joka kyky on verrannollinen liuenneen aineen pitoisuuteen vastaanotetussa liuottimessa. Kun pidättävä materiaali joutuu aluksi kosketukseen liuenneen aineen kanssa, niin tämän materiaalin kyky pidättää liuennutta ainetta on suuri, ja se kykenee poistamaan pieninä pitoisuuksina läsnäolevaa liuennutta ainetta. Kun pidättävä materiaali kyllästyy liuenneen aineen tietyssä pitoisuudessa, niin pidättävä materiaali kykenee, mikäli liuenneen aineen pitoisuutta suurennetaan, pidättämään edelleen lisää liuennutta materiaalia. Kun uuttavan virtausjärjestelmän toiseen päähän, jossa liuenneen aineen pitoisuudet ovat yleensä pieniä, laitetaan uutta pidättävää materiaalia, niin liuenneen aineen pitoisuuksia voidaan edelleen pienentää. Kun uuttavan virtausjärjestelmän ensimmäisessä päässä käytetään osittain kyllästynyttä pidättävää materiaalia, niin tämä pidättävä materiaali kykenee pidättämään lisää liuennutta ainetta alentaen tällöin samalla 3 89324 liuenneen aineen pitoisuutta liuottimessa, joka on kulkeutunut uuttavan virtausjärjestelmän toiseen päähän.The retaining material generally has a certain ability to retain solute, which ability is proportional to the concentration of solute in the solvent received. When the retaining material initially comes into contact with the solute, this material has a high ability to retain solute and is able to remove solute present in small concentrations. When the retaining material becomes saturated with a certain concentration of solute, then the retaining material is able, if the concentration of the solute is increased, to further retain more dissolved material. When new retention material is applied to the other end of the extraction flow system, where the solute concentrations are generally low, the solute concentrations can be further reduced. When a partially saturated retention material is used at the first end of the extraction flow system, this retention material is capable of retaining more solute while reducing the concentration of 3,893,24 solutes in the solvent that has migrated to the other end of the extraction flow system.

Oheista keksintöä voidaan käyttää yhdessä menetelmän kanssa nikotiinin poistamiseksi tupakasta. Tällöin nikotiinia olennaisesti sisältämätöntä, ylikriittisessä tai nestemäisessä tilassa olevaa liuotinta syötetään uuttojärjestelmän ensimmäiseen, tupakkaa sisältävään päähän ja nikotiinia runsaasti sisältävää liuotinta poistetaan uuttojärjestelmän toisesta päästä. Uuttavan virtausjärjestelmän ensimmäisestä päästä poistetaan säännöllisin väliajoin osa uutetusta tupakasta samalla kun uuttavan virtausjärjestelmän toiseen päähän laitetaan annos uuttamatonta tupakkaa.The present invention can be used in conjunction with a method for removing nicotine from tobacco. In this case, a substantially nicotine-free, supercritical or liquid solvent is fed to the first tobacco-containing end of the extraction system and the nicotine-rich solvent is removed from the other end of the extraction system. A portion of the extracted tobacco is removed at regular intervals from the first end of the extraction flow system while a portion of the unextracted tobacco is placed at the other end of the extraction flow system.

Tietyn liuottimen kyky liuottaa liukenevaa ainetta on yleensä verrannollinen liukenevan aineen pitoisuuteen käsiteltävässä uuttomateriaalissa. Kun puhdas liuotin joutuu alussa kosketukseen uuttomateriaalin kanssa, sen kyky ottaa vastaan liukenevaa materiaalia on suuri ja se kykenee poistamaan pieninä pitoisuuksina läsnäolevia liukenevia aineita. Kun liuotin, joka on kyllästynyt liukenevan aineen tietyssä pitoisuudessa, saatetaan kosketukseen liukenevaa materiaalia suhteellisesti suurempana pitoisuutena sisältävän uuttomateriaalin kanssa, niin liuotin kykenee liuottamaan liukenevaa materiaalia vielä lisää. Kun uuttavan virtausjärjestelmän ensimmäisessä päässä, jossa liukenevan materiaalin pitoisuudet ovat yleensä pieniä, käytetään osittain uutettua pidättävää materiaalia, niin uut-tomateriaaliin jäävää liukenevan materiaalin määrää voidaan tällöin edelleen pienentää. Kun uuttojärjestelmän toiseen päähän laitetaan uutta pidättävää materiaalia, niin liuotin kykenee edelleen poistamaan liukenevaa materiaalia uuttomate-riaalista suurentaen samalla liukenevan aineen pitoisuutta uuttavan virtausjärjestelmän mainitusta toisesta päästä poistuvassa liuottimessa.The ability of a particular solvent to dissolve a solute is generally proportional to the concentration of solute in the extractant being treated. When the pure solvent is initially in contact with the extraction material, it has a high capacity to absorb soluble material and is able to remove soluble substances present in small concentrations. When a solvent saturated with a certain concentration of solute is contacted with an extraction material containing a relatively higher concentration of soluble material, the solvent is able to further dissolve the soluble material. When a partially extracted retaining material is used at the first end of the extraction flow system, where the concentrations of soluble material are generally low, the amount of soluble material remaining in the extraction material can then be further reduced. When a new retaining material is applied to one end of the extraction system, the solvent is further able to remove soluble material from the extraction material while increasing the concentration of solute in the solvent leaving said other end of the extraction flow system.

4 893244,89324

Tupakka uutetaan joko ylikriittisessä tai nestemäisessä tilassa olevalla liuottimena siten, että nikotiinia olennaisesti sisältämätön liuotin johdetaan jatkuvasti lukuisten sarjaan kytkettyjen uuttoastioiden yhteen päähän ja vastakkaisesta päästä poistetaan nikotiinilla rikastunut liuotin. Tämän jälkeen nikotiinilla rikastunut liuotin johdetaan lukuisten sarjaan kytkettyjen pidätysastioiden läpi nikotiinin poistamiseksi. Sitten liuotin, josta nikotiini on poistettu, kierrätetään uuttoastiaan tai -astioihin nikotiinin uuttamiseksi uudestaan. Uuttoastian poistaminen virtausjärjestelmästä tai lisääminen siihen tai pidätysastian poistaminen virtausjärjes -telmästä tai lisääminen siihen jatkuvan uuton tai vastaavasti pidättämisen aikaansaamiseksi, toteutetaan venttiiliasetuksin.The tobacco is extracted as a solvent in either a supercritical or liquid state by continuously passing a substantially nicotine-free solvent to one end of a plurality of extraction vessels connected in series and removing the nicotine-enriched solvent from the opposite end. The nicotine-enriched solvent is then passed through a plurality of series-connected retention vessels to remove nicotine. The nicotine-depleted solvent is then recycled to the extraction vessel or vessels to re-extract the nicotine. Removing or adding an extraction vessel to or from the flow system, or removing or adding a retention vessel from the flow system to provide continuous extraction or retention, respectively, is accomplished by valve settings.

Oheisen keksinnön tavoitteena on saada aikaan menetelmä nikotiinin erottamiseksi liuottimesta, joka menetelmä on aikaisempia menetelmiä tehokkaampi, jolla päästään ajallisesti nopeampaan jaksoon ja joka edellyttää pienempiä investointi- ja käyttökustannuksia.It is an object of the present invention to provide a method for separating nicotine from a solvent which is more efficient than previous methods, which achieves a faster time period and which requires lower investment and operating costs.

Oheisen keksinnön muuna tavoitteena on saada aikaan menetelmä nikotiinin erottamiseksi nikotiinin uuttamiseen käytetystä liuottimesta, joka menetelmä suurentaa nikotiinikuormitusta nikotiinia pidättävässä materiaalissa ja pienentää olennaisesti pidättävän materiaalin ja tupakan välistä suhdetta.Another object of the present invention is to provide a method for separating nicotine from a solvent used for nicotine extraction, which method increases the nicotine load in the nicotine-retaining material and substantially reduces the ratio between the retention material and the tobacco.

Oheisen keksinnön nämä ja muut tavoitteet ja edut ilmenevät seuraavasta kuvauksesta ja oheisista patenttivaatimuksista.These and other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description and appended claims.

Oheisissa piirustuksissaIn the accompanying drawings

Kuvio 1 esittää laitteistoa nikotiinin puolijatkuvaksi uuttamiseksi tupakasta ja nikotiinin pidättämiseksi liuottimesta panosmenetelmällä.Figure 1 shows an apparatus for semi-continuous extraction of nicotine from tobacco and retention of nicotine from a solvent by a batch process.

5 893245,89324

Kuvio 2 esittää laitteistoa nikotiinin puolijatkuvaksi uuttamiseksi tupakasta ja nikotiinin puolijatkuvaksi pidättämiseksi liuottimes ta.Figure 2 shows an apparatus for the semi-continuous extraction of nicotine from tobacco and the semi-continuous retention of nicotine from a solvent.

Kuviossa 1 nähdään laitteisto nikotiinin puolijatkuvaksi uuttamiseksi tupakasta. Kuvion 1 mukaisessa laitteistossa nikotiinin pidätys liuottimesta ei toteudu keksinnön mukaisesti puolijatkuvalla pidättämisellä. Uuttoastiat 10... 14 voivat sisältää tupakkaa ja ne on voitu kytkeä sarjaan virtausjärjes -telmän osaksi venttiiliasetuksilla. Kuvion mukaan astiat 10 ja 11 ovat toiminnassa ja ne on kytketty pidätysastiaan 15. Alaa tunteville henkilöille on selvää, että pumppu voidaan sijoittaa järjestelmän mihin tahansa useista linjoista.Figure 1 shows an apparatus for the semi-continuous extraction of nicotine from tobacco. In the apparatus according to Figure 1, the retention of nicotine from the solvent does not take place according to the invention by semi-continuous retention. Extraction vessels 10 ... 14 may contain tobacco and may be connected in series as part of a flow system with valve settings. According to the figure, the vessels 10 and 11 are in operation and connected to the holding vessel 15. It will be apparent to those skilled in the art that the pump can be placed on any of several lines in the system.

Kuviossa 1 uuttoastiat on esitetty sarjaan kytketyiksi. Alaa tuntevalle henkilölle on selvää, että myös monet muut järjestelyt ovat mahdollisia ja ne kuuluvat keksinnön piiriin. Keksinnössä voidaan esimerkiksi käyttää useampia tai harvempia astioita. Järjestelmään voitaisiin lisätä useampia linjoja siten, että jokaisen astian tai joidenkin astioiden ulostulot on yhdistetty moninkertaisesti useamman kuin yhden muun astian sisäänmenoon niin, että virtausjärjestelmään kuuluvien astioiden järjestystä voitaisiin muuttaa toivottaessa muuttamalla venttiiliasetuksia. Tällöin valitut astiat voitaisiin eristää täydellisesti järjestelmästä korjausta tai testausta varten. Tämän lisäksi mikä tahansa sarajaan kytketty astia voidaan korvata lukuisalla rinnakkain kytketyllä astialla, jolloin järjestelmä kuitenkin vastaisi edelleen kuvattua järjestelyä.Figure 1 shows the extraction vessels connected in series. It will be apparent to one skilled in the art that many other arrangements are possible and are within the scope of the invention. For example, more or fewer containers may be used in the invention. Multiple lines could be added to the system such that the outlets of each vessel or some vessels are connected multiple times to the inlet of more than one other vessel so that the order of the vessels in the flow system could be changed by changing the valve settings if desired. In this case, the selected containers could be completely isolated from the system for repair or testing. In addition, any vessel connected in series can be replaced by a plurality of vessels connected in parallel, in which case, however, the system would still correspond to the arrangement described.

Kaikki uuttoastiat on suunniteltu edullisesti liuottimen säteen suuntaista virtausta tai akselin suuntaista virtausta varten. Pidätysastia on voitu suunnitella joko säteen suuntaista tai akselin suuntaista virtausta varten. Liuottimen säteen suuntainen virtaus minimoi kiinteän materiaalin kokoonpuristumisen astiassa ja se johtaa pienempiin painehäviöihin kussakin astiassa. Alaa tunteville henkilöille on selvää, että monet virtaussuunnat ovat tehokkaita, esimerkiksi virtaus pohjalta huippuun tai huipusta pohjalle tai säteen suuntai sesti sisään- tai ulospäin kussakin astiassa.All extraction vessels are preferably designed for radial or axial flow of solvent. The retaining vessel may have been designed for either radial or axial flow. The radial flow of solvent minimizes the compression of the solid material in the vessel and results in lower pressure losses in each vessel. It will be apparent to those skilled in the art that many flow directions are effective, for example, bottom-to-top or top-to-bottom or radially inward or outward flow in each vessel.

6 b 9 3 2 46 b 9 3 2 4

Oheisen keksinnön edullisessa muodossa uuttavaa liuotinta kierrätetään pumpun 16 läpi uuttoastiaan 10. Astiassa vallitsevaa painetta säädetään täyttöpumpulla (ei esitetty) ja lämpötilaa säädetään lämmönvaihtimella 17. Uuttoliuotin menee uuttoastian 10 huipun kautta sisään, kulkee alaspäin tupakka-kerroksen läpi ja poistuu astian pohjalta. Tupakkakerroksen läpi kulkiessaan uuttoliuotin rikastuu tupakasta peräisin olevalla nikotiinilla. Sitten liuotin kierrätetään uuttoastiaan 11, jonka sisään se menee jälleen huipusta, se kulkee alaspäin ja poistuu pohjalta. Mikäli uuttamattoman nikotiinin määrä astian 11 sisältämässä tupakassa on suurempi kuin liuottimen kyky vastaanottaa nikotiinia, niin liuotin rikastuu edelleen nikotiinilla. Sen jälkeen, kun liuotin on poistunut uuttoasti-asta 11, se kierrätetään pidätysastiaan 15. Uuttoliuotin virtaa astiaan sen huipusta ja kulkee sitten alaspäin ja poistuu pohjalta. Astian läpi kulkiessaan liuottimessa oleva nikotiini pidättyy pidättävän materiaalin pinnalle tai sen sisään. Tämän jälkeen liuotin, josta nikotiini on poistettu olennaisesti, palautetaan takaisin kiertoon kierrättämällä se uuttoastiaan 10.In a preferred embodiment of the present invention, the extracting solvent is circulated through pump 16 to extraction vessel 10. The pressure in the vessel is controlled by a filling pump (not shown) and the temperature is controlled by heat exchanger 17. The extraction solvent enters through the top of the extraction vessel 10, passes down through the tobacco bed and exits. As it passes through the tobacco layer, the extraction solvent is enriched with nicotine from the tobacco. The solvent is then recycled to the extraction vessel 11, inside which it goes again from the top, runs downwards and leaves the bottom. If the amount of unextracted nicotine in the tobacco contained in the container 11 is greater than the ability of the solvent to receive nicotine, then the solvent is further enriched with nicotine. After the solvent has left the extraction vessel 11, it is recycled to the retention vessel 15. The extraction solvent flows into the vessel from its top and then travels downwards and exits the bottom. As it passes through the container, the nicotine in the solvent is retained on or within the surface of the retaining material. The solvent from which the nicotine has been substantially removed is then recycled by recycling it to the extraction vessel 10.

Uuttoastiat 12, 13 ja 14 eivät ole toiminnassa vaan seisokissa toimintaan palauttamista varten. Seisokkijakson aikana uuttoliuotin poistetaan uuttoastiasta (poistolinjoja ei esitetä), uutettu tupakka poistetaan, uuttamatonta tupakkaa laitetaan uuttoastiaan ja uuttoastia täytetään uudestaan uuttoliuottimel-la (täyttölinjoja ei esitetä). Uutettua tupakkaa sisältäviä uuttoastioita poistetaan säännöllisin väliajoin uuttavan virtaus j ärj estelmän siitä päästä, johon nikotiinia olennaisesti sisältämätöntä liuotinta syötetään, ja samanaikaisesti uuttamatonta tupakkaa sisältäviä uuttoastioita lisätään uuttavan virtausjärjestelmän siihen päähän, josta nikotiinilla rikastunut liuotin poistuu. Uuttoastioiden poistaminen virtausjärjes-telmästä ja lisääminen siihen toteutetaan venttiiliasetuksin.The extraction vessels 12, 13 and 14 are not in operation but at a standstill to return to operation. During the downtime period, the extraction solvent is removed from the extraction vessel (extraction lines are not shown), the extracted tobacco is removed, the unextracted tobacco is placed in the extraction vessel, and the extraction vessel is refilled with extraction solvent (filling lines not shown). Extraction vessels containing extracted tobacco are periodically removed from the end of the extraction flow system to which the substantially nicotine-free solvent is fed, and at the same time extraction vessels containing unextracted tobacco are added to the end of the extraction flow system from which the nicotine-enriched solvent is removed. Removal of the extraction vessels from and addition to the flow system is accomplished by valve settings.

7 893247 89324

Kuvio 2 esittää vaihtoehtoista edullista suoritusmuotoa, jossa joukko sarjaan kytkettyjä uuttoastioita on kytketty joukkoon pidätysastioita, jotka on samoin kytketty sarjaan. Alan asiantuntijalle on selvää, että myös muut pidätys- tai uuttoastioi-den järjestelyt ovat mahdollisia edellä uuttoastioiden yhteydessä esitetyllä tavalla. Uuttoastiat 10 ja 11 sisältävät tupakkaa ja ne on kytketty sarjaan ja ne ovat toiminnassa. Uuttoastiat 12, 13 ja 14 eivät ole toiminnassa, vaan seisokissa toimintaan palauttamista varten. Pidätysastiat 20 ja 21 on kytketty sarjaan ja ne ovat toiminnassa. Pidätysastia 22 on seisokissa toimintaan palauttamista varten.Figure 2 shows an alternative preferred embodiment in which a number of extraction vessels connected in series are connected to a plurality of retaining vessels which are also connected in series. It will be clear to a person skilled in the art that other arrangements of detention or extraction vessels are also possible in the manner described above in connection with extraction vessels. The extraction vessels 10 and 11 contain tobacco and are connected in series and operational. The extraction vessels 12, 13 and 14 are not in operation but in a standstill to return to operation. The retaining vessels 20 and 21 are connected in series and are operational. The detent 22 is down for re-operation.

Kuten edellä mainittiin, kaikki uuttoastiat on suunniteltu edullisesti liuottimen säteen suuntaista virtausta tai akselin suuntaista virtausta varten. Samoin kaikki pidätysastiat on suunniteltu edullisesti säteen suuntaista virtausta tai akselin suuntaista virtausta varten, mutta niiden ei tarvitse olla samalla tavalla suunniteltuja kuin uuttoastiat. Liuottimen säteen suuntainen virtaus minimoi astiassa olevan kiinteän materiaalin kokoonpuristumista ja se saattaa johtaa pienempiin painehäviöihin kussakin astiassa. Alaa tunteville henkilöille on selvää, että monet virtaussuunnat ovat tehokkaita, esimerkiksi kussakin säiliössä pohjalta huippuun tai huipusta pohjalle tai säteen suuntaisesti sisään- tai ulospäin.As mentioned above, all extraction vessels are preferably designed for radial or axial flow of solvent. Likewise, all retaining vessels are preferably designed for radial flow or axial flow, but need not be designed in the same way as extraction vessels. Radial flow of solvent minimizes compression of the solid material in the vessel and may result in lower pressure losses in each vessel. It will be apparent to those skilled in the art that many flow directions are effective, for example, in each tank from bottom to top or from top to bottom or radially inward or outward.

Kuten kuviosta 1 nähdään, uuttoliuotin johdetaan uuttoastiaan 10 ja sitten se kierrätetään uuttoastiaan 11. Uuttoastiasta 11 poistumisen jälkeen liuotin kierrätetään pidätysastiaan 20. Uuttoliuotin menee astian sisään sen huipusta ja kulkee alaspäin ja poistuu pohjalta. Sitten liuotin kierrätetään pidä-tysastiaan, sen mennessä jälleen astian sisään huipusta, sen kulkiessa alaspäin ja poistuessa pohjalta. Kun liuotin kulkee astioiden 20 ja 21 läpi, liuottimessa oleva nikotiini pidättyy pidättävän materiaalin pinnalle tai sen sisään. Tämän jälkeen liuotin, josta nikotiin on poistettu olennaisesti, palautetaan takaisin kiertoon kierrättämällä se takaisin uuttoastiaan 10.As can be seen in Figure 1, the extraction solvent is introduced into the extraction vessel 10 and then recycled to the extraction vessel 11. After leaving the extraction vessel 11, the solvent is recycled to the retention vessel 20. The extraction solvent enters the vessel from its top and runs down and exits the bottom. The solvent is then recycled to the holding vessel, by which time it enters the vessel again from the top, as it travels downwards and exits the bottom. As the solvent passes through vessels 20 and 21, the nicotine in the solvent is retained on or within the surface of the retaining material. The solvent from which the nicotine has been substantially removed is then recycled by recycling it back to the extraction vessel 10.

β 89324β 89324

Pidätysastia 22 ei ole toiminnassa vaan seisokissa toimintaan palauttamista varten. Tämän seisokin aikana uuttoliuotin poistetaan pidätysastiasta, käytetty pidättävä materiaali poistetaan, uutta pidättävää materiaalia laitetaan astiaan ja astia täytetään uudestaan uuttoliuottimella. Käytettyä pidättävää materiaalia sisältäviä pidätysastioita poistetaan säännöllisin väliajoin pidättävän virtausjärjestelmän siitä päästä, johon nikotiinilla rikastunutta liuotinta syötetään ja samanaikaisesti uutta pidättävää materiaalia sisältäviä pidätysastioita lisätään siihen päähän, josta nikotiinia niukasti sisältävä liuotin poistuu. Pidätysastioiden poistaminen virtausjärjes -telmästä tai niiden lisääminen siihen toteutetaan venttiili-asetuksin.The holding container 22 is not in operation but in a standstill to return to operation. During this downtime, the extraction solvent is removed from the retention vessel, the used retention material is removed, new retention material is placed in the vessel, and the vessel is refilled with the extraction solvent. Containers containing spent retention material are removed at regular intervals from the end of the retention flow system to which the nicotine-enriched solvent is fed, and at the same time new retention containers containing retention material are added to the end from which the nicotine-low solvent is removed. Removing or adding retaining vessels from the flow system is accomplished by valve settings.

Oheisen keksinnön edelleen eräässä muussa suoritusmuodossa voidaan käyttää lukuisia sarjaan kytkettyjä pidätysastioita nikotiinin poistamiseksi liuottimesta menetelmällä, jossa käytetään vain yhtä uuttoastiaa lukuisten, sarjaan kytkettyjen uuttoastioiden sijasta.In yet another embodiment of the present invention, a plurality of series-connected retention vessels may be used to remove nicotine from a solvent by a method using only one extraction vessel instead of a plurality of series-connected extraction vessels.

Lukuisia uuttavia liuottimia, jotka kykenevät liuottamaan nikotiinia sekä nestemäisessä että kaasumaisessa tilassaan, voidaan käyttää tupakan nikotiinipitoisuuden pienentämiseen. Tässä keksinnössä edullinen liuotin on ylikriittisessä tilassa oleva hiilidioksidi. Esimerkkeinä muista liuottimista, joilla oheinen keksintö voidaan toteuttaa, voidaan mainita esimerkiksi korkeintaan noin 4 hiiliatomia käsittävät halogenoidut hiilivedyt kuten CFd, CHF3, CC1F3, CBrF3/ CFa=CHa, CF3-CFaCF3, CHClFa, CClaFa, CHClaF, CC13F, CBrF3/ CFCl=CFa, CH3-CF3, ok-tafluorisyklobutaani sekä korkeintaan noin 5 hiiliatomia käsittävät hiilivedyt kuten propaani, butaani, pentaani; muita käyttökelpoisia liuottimia ovat NaO, SFe ja argon. Parempien liuotinominaisuuksien saavuttamiseksi voidaan käyttää liuottimien seoksia tai lisäaineita tai oheisliuottimia.Numerous extraction solvents capable of dissolving nicotine in both its liquid and gaseous state can be used to reduce the nicotine content of tobacco. In the present invention, the preferred solvent is carbon dioxide in the supercritical state. Examples of other solvents with which the present invention can be carried out include, for example, halogenated hydrocarbons having up to about 4 carbon atoms, such as CFd, CHF3, CClF3, CBrF3 / CFa = CHa, CF3-CFaCF3, CHClFa, CClaFa, CHCl3F, CCl3F, CBrF3 / CFCl = , CH3-CF3, octafluorocyclobutane and hydrocarbons having up to about 5 carbon atoms such as propane, butane, pentane; other useful solvents include NaO, SFe and argon. Mixtures of solvents or additives or co-solvents can be used to achieve better solvent properties.

Ylikriittisessä tilassa oleva liuotin on kaasufaasissa oleva 0 59324 y liuotin, jonka lämpötila on niin suuri, ettei sitä voida nes-teyttää painetta suurentamalla. Alikriittisessä tilassa oleva liuotin on kaasufaasissa oleva liuotin, joka voidaan nesteyt-tää painetta suurentamalla.The solvent in the supercritical state is a 0 59324 y solvent in the gas phase whose temperature is so high that it cannot be liquefied by increasing the pressure. The solvent in the subcritical state is a solvent in the gas phase that can be liquefied by increasing the pressure.

Ylikriittinen hiilidioksidi on hiilidioksidia, jonka lämpötila on kriittistä lämpötilaansa suurempi, eli suurempi kuin noin 31,3 * C, ja jonka paine on kriittistä painettaan suurempi, eli suurempi kuin noin 70 atmosfääriä. Uuttaminen ylikriittisessä tilassa olevalla hiilidioksidilla toteutetaan paineessa, joka on noin alueella 70. . . 1500 atmosfääriä, sekä lämpötilassa, joka on suurempi kuin mainittu kriittinen lämpötila ja korkeintaan noin 120 'C. Muiden käyttökelpoisten liuottimien ylikriittisen tilan tapauksessa vastaavat lämpötila- ja paine-alueet ovat yleensä samaa suuruusluokkaa.Supercritical carbon dioxide is carbon dioxide having a temperature above its critical temperature, i.e., greater than about 31.3 ° C, and having a pressure greater than its critical pressure, i.e., greater than about 70 atmospheres. Extraction with supercritical carbon dioxide is carried out at a pressure in the range of about 70.. . 1500 atmospheres, and at a temperature higher than said critical temperature and at most about 120 ° C. In the case of the supercritical state of other useful solvents, the corresponding temperature and pressure ranges are generally of the same order of magnitude.

Pidätysastiassa oleva pidättävä materiaali voi olla adsorboivaa tai absorboivaa ainetta, jolla on nikotiiniin kohdistuvaa affiniteettia. Adsorboivia aineita, joilla oheinen keksintö voidaan toteuttaa, ovat esimerkiksi aktiivihiili, piidioksidi, alumiinioksidi, magnesiumsilikaatti sekä ioninvaihtohartsit. Tämä adsorboiva aine voidaan myös sekoittaa piimäähän korkeintaan noin suhteessa 1: 1 adsorboivan aineen virtausnopeuden parantamiseksi. Muita käyttökelpoisia absorboivia aineita ovat esimerkiksi hapolla käsitellyt tupakka, tupakan varret ja tupakkakasvituotteet sekä muut absorboivat aineet kuten kaakaopavun kuoret. Erään erityisen käyttökelpoisen absorboivan aineen muodostavat tupakan varret, jotka on sumutettu tai kasteltu polykarboksyylihapon tai sen suolojen kuten monoka-liumsitraatin vesiliuoksella.The retaining material in the retention container may be an adsorbent or absorbent having an affinity for nicotine. Adsorbents with which the present invention can be practiced include, for example, activated carbon, silica, alumina, magnesium silicate, and ion exchange resins. This adsorbent can also be mixed with diatomaceous earth in a ratio of up to about 1: 1 to improve the flow rate of the adsorbent. Other useful absorbents include, for example, acid-treated tobacco, tobacco stems and tobacco plant products, and other absorbents such as cocoa bean shells. One particularly useful absorbent is tobacco stems sprayed or moistened with an aqueous solution of polycarboxylic acid or its salts such as monopotassium citrate.

Vaihtoehtoisesti, pidätysastiassa oleva pidättävä materiaali voi olla absorboivaa ainetta, jolla on nikotiiniin kohdistuvaa affiniteettia. Keksinnössä käytetään mieluumin absorboivia kuin adsorboivia aineita. Tällaisia absorboivia aineita ovat esimerkiksi vesi, happo, happojen vesiliuokset sekä suolojen vesiliuokset.Alternatively, the retaining material in the retention container may be an absorbent having an affinity for nicotine. Absorbent rather than adsorbent agents are used in the invention. Such absorbents include, for example, water, acid, aqueous solutions of acids, and aqueous solutions of salts.

10 S 9 32410 S 9 324

Edulliset, oheisessa keksinnössä pidättävänä materiaalina käyttökelpoiset hapot ovat haihtumattomia ja liuottimeen liukenemattomia uutto-olosuhteissa. Happoja, joita voidaan käyttää oheisen keksinnön toteuttamiseen, ovat esimerkiksi rikki-, fosfori- ja typpihappo. Muita käyttökelpoisia happoja ovat polykarboksyylihapot kuten viinihappo, sitruunahappo, maliini-happo, maitohappo, malonihappo, meripihkahappo, etikkahappo ja glutaarnihappo.Preferred acids useful as the retention material in the present invention are non-volatile and solvent insoluble under extraction conditions. Acids that can be used to practice the present invention include, for example, sulfuric, phosphoric, and nitric acids. Other useful acids include polycarboxylic acids such as tartaric acid, citric acid, malic acid, lactic acid, malonic acid, succinic acid, acetic acid and glutaric acid.

Yksiarvoiset suolat kuten edellä mainittujen happojen alkali-suolat ovat tavallisesti edullisia, koska nämä suolat ovat vähemmän haihtuvia ja liuottimeen vähemmän liukoisia. Hapon edullinen suola on monokaliumsitraatti. Myös edellä mainittujen happojen monoammonium- ja diammoniumsuoloja voidaan käyttää. Edellä mainittujen happojen moniarvoiset suolat ovat myös käyttökelpoisia, mutta ne pidättävät nikotiinia tehottomammin.Monovalent salts such as the alkali salts of the above-mentioned acids are usually preferred because these salts are less volatile and less soluble in the solvent. The preferred salt of the acid is monopotassium citrate. Monoammonium and diammonium salts of the above acids can also be used. Polyhydric salts of the above acids are also useful, but they are less effective at retaining nicotine.

Uuttoprosessi voidaan toteuttaa tupakalla, joka on tai jota ei olla kostutettu etukäteen. Yleensä on edullista, mikäli välttämätöntä, kostuttaa tupakka siten, että uunissa haihtuvien aineiden (UHA) pitoisuus on korkeintaan noin 25 %. Uunissa haihtuvien aineiden pitoisuus prosentteina (% UHA) tupakassa on mitta kosteuspitoisuudesta ja pieninä määrinä läsnäolevista muista komponenteista ja se määritetään seuraavasti: % UHA = näytteen painohäviö kolmen tunnin aikana 100 *C:ssa näytteen painoThe extraction process can be carried out with tobacco, which may or may not have been pre-moistened. In general, it is preferred, if necessary, to moisten the tobacco so that the content of volatile substances (UHA) in the oven is at most about 25%. The percentage of volatile substances in the oven (% UHA) in tobacco is a measure of the moisture content and small amounts of other components present and is determined as follows:% UHA = weight loss of the sample over three hours at 100 * C weight of the sample

Puolijatkuvaan järjestelmään tarvittavat astiat ovat pienempi -kokoisia kuin panosjärjestelmässä tarvittavat astiat, minkä ansiosta toimintaan palauttamiseksi välttämättömät seisokit ovat lyhyempiä. Samoin astioiden lukumäärä voi olla pienempi. Lisäksi C02: ta kierrättävien pumppujen lukumäärä, COa: n säilytysastioiden koko sekä COa: n käsittelyjärjestelmän (täyttö-pumppu, kompressori) koko on pienempi. Järjestelmässä tarvitaan vain yksi lämmönvaihdin, yksi taiteenottava jäähdyttäjä- n S 9 3 2 4 lauhduttaja sekä yksi pölysuodatin. Nikotiinin keskimääräinen pitoisuus ylikriittisessä COa: ssa on suurempi, minkä ansiosta COa: n ja tupakan välinen suhde on pienempi sekä pidättävän materiaalin ja tupakan välinen suhde on pienempi. Lisäksi, koska järjestelmä toimii puolijatkuvasti, niin laitteiston luotettavuus on parempi ja järjestelmän soveltuvuus nestehuuhtelupro-sessiin on saatu paremmaksi.The vessels required for a semi-continuous system are smaller in size than the vessels required for the batch system, resulting in shorter downtimes required to restore operation. Likewise, the number of containers may be smaller. In addition, the number of CO2 recirculation pumps, the size of the COa storage tanks and the size of the COa treatment system (filling pump, compressor) are smaller. The system requires only one heat exchanger, one art-absorbing condenser S 9 3 2 4 and one dust filter. The average concentration of nicotine in the supercritical COa is higher, resulting in a lower ratio of COa to tobacco and a lower ratio of retaining material to tobacco. In addition, since the system operates semi-continuously, the reliability of the equipment is better and the suitability of the system for the liquid rinsing process is improved.

On edullista, että oheisen keksinnön käytännön sovellutuksissa käytetään suhteellisesti suurempaa lukumäärää pienempiä astioita uuttavan tai pidättävän aineen massamäärää kohden. Esitetyissä kuvioissa havainnollistetaan kahden sarjaan kytketyn uutto- tai pidätysastian käyttöä virtausjärjestelmässä millä tahansa hetkellä, mutta prosessin virtausjärjestelmässä voidaan myös käyttää kolmea tai useampaa sarjaan kytkettyä astiaa suhteellisesti tehokkaamman uuttumisen tai pidättymisen saavuttamiseksi, jolloin kuitenkin materiaalien ja laitoksen fysikaalisten laitteistojen aiheuttamat kustannukset ovat suhteellisesti suuremmat.It is preferred that in the practice embodiments of the present invention, a relatively larger number of smaller vessels be used per mass amount of extractant or retention agent. The figures shown illustrate the use of two series-connected extraction or retention vessels in a flow system at any time, but three or more series-connected vessels can also be used in a process flow system to achieve relatively more efficient extraction or retention, with relatively higher costs for materials and plant physical equipment.

On edullista, että uutto- ja pidätysastiat täytetään olennaisesti tupakalla tai pidättävällä materiaalilla, vaikka keksintö voidaankin toteuttaa myös astioilla, jotka on täytetty vähemmän kuin olennaisesti. Liuottimen käytetty määrä on edullisesti niin suuri, että järjestelmää voidaan käyttää ylikriittisissä olosuhteissa. Mikäli järjestelmässä käytetään nestemäisiä liuottimia, niin tällöin liuottimen käytetty määrä on edullisesti niin suuri, että se riittää kastelemaan tupakan ja pidättävän materiaalin täydellisesti, liuotinmäärän ollessa tällöin edullisesti niin suuri, että se riittää täyttämään olennaisesti kaikki virtausjärjestelmän astiat. On edullista, että liuottimen kokonaistilavuus valitaan siten, että nikotiinin pitoisuus virtausjärjestelmän viimeisestä uuttoastiasta poistuvassa liuottimessa on mahdollisimman suuri, joka tilavuus vastaa yleensä liuottimen pienintä mahdollista määrää. Liuottimen pienimmän mahdollisen määrän käyttö minimoi yleensä aromia tuottavien komponenttien uuttumisen tupakasta, jolloin 12 89324 uutetun tupakan laatu paranee. Uuttotekniikkaa tuntevalle henkilölle on selvää, että näiden suunnittelukriteerien kohtuullinen vaihtelu on mahdollista ja kuuluu oheisen keksinnön piiriin.It is preferred that the extraction and retention vessels be substantially filled with tobacco or retention material, although the invention may also be practiced with containers that are less than substantially filled. The amount of solvent used is preferably so large that the system can be used under supercritical conditions. If liquid solvents are used in the system, then the amount of solvent used is preferably sufficient to completely wet the tobacco and retention material, with the amount of solvent preferably being large enough to fill substantially all of the vessels in the flow system. It is preferred that the total volume of solvent be selected so that the concentration of nicotine in the solvent leaving the last extraction vessel of the flow system is as high as possible, which volume generally corresponds to the smallest possible amount of solvent. The use of the smallest possible amount of solvent generally minimizes the extraction of flavor-producing components from the tobacco, thereby improving the quality of the 12,893,424 extracted tobacco. It will be apparent to one skilled in the art of extraction that a reasonable variation in these design criteria is possible and is within the scope of the present invention.

Liuotinvirtausten ja astioiden ulottuvuuksien valinta riippuvat toisistaan. Perustavinta laatua oleva parametri oheisen keksinnön mukaisessa menetelmässä on " M/M", eli uuttojakson aikana tupakan läpi kulkeneen liuottimen kokonaismassa jaettuna uutetun tupakan massalla. Liuotinvirtauksen tulisi olla riittävä nikotiinin uuttamiseksi tyydyttävästi tupakasta kohtuullisessa ajassa. Kun tavoiteaika ja nikotiinin lopullinen pitoisuus tunnetaan, niin alan asiantuntija voi laskea tai määrittää yksinkertaisilla kokeiluilla astian tarvittavan tilavuuden. Sitten uuttoaika voidaan sovittaa siten, että päästään toivottuun, täsmällisen suuruiseen nikotiinin uuttumiseen. Suhteen M/M arvot 75:1...300:1 johtavat tyydyttäviin tuloksiin.The choice of solvent flows and vessel dimensions depend on each other. The most basic quality parameter in the process of the present invention is "M / M", i.e. the total mass of solvent that has passed through the tobacco during the extraction period divided by the mass of the extracted tobacco. The solvent flow should be sufficient to extract nicotine satisfactorily from the tobacco within a reasonable time. Once the target time and the final nicotine concentration are known, one skilled in the art can calculate or determine the required volume of the vessel by simple experiments. The extraction time can then be adjusted to achieve the desired, exact amount of nicotine extraction. M / M values of 75: 1 to 300: 1 lead to satisfactory results.

Liuottimen liiallinen nopeus voi johtaa petin kokoonpuristumiseen ja järjestelmän suorituskyvyn heikkenemiseen. Liuottimen virtaaminen alaspäin tupakkapetin läpi voi tapahtua nopeuksilla, jotka ovat edullisesti pienempiä kuin noin 0,1...2 jalkaa (n. 0,03...0,6 m) minuutissa ja edullisemmin 0,5...1 jalkaa (n. 0, 15. . . 0, 30 m) minuutissa. Vastaavasti suurempaa astian halkaisijaa voidaan käyttää liuottimen nopeuden, joka on välttämätön tietyn läpivirtaaman saavuttamiseksi, pienentämiseen, kun taas suhteellisesti pienempää halkaisijaa voidaan käyttää, kun jokaisen tupakkahiukkasen kanssa kosketukseen joutuvaa liuotinmäärää aikayksikössä halutaan suurentaa. Astian korkeus tai pituus on edullisesti noin 1. . . 5 kertaa, edullisemmin 1. . . 2 kertaa astian halkaisija.Excessive solvent speed can lead to bed compression and poor system performance. The flow of solvent down through the tobacco bed can occur at speeds that are preferably less than about 0.1 to 2 feet (about 0.03 to 0.6 m) per minute, and more preferably 0.5 to 1 foot (about .0, 15... 0, 30 m) per minute. Correspondingly, a larger container diameter can be used to reduce the rate of solvent necessary to achieve a given flow rate, while a relatively smaller diameter can be used to increase the amount of solvent in contact with each tobacco particle per unit time. The height or length of the container is preferably about 1.. . 5 times, more preferably 1.. . 2 times the diameter of the container.

Pidättävän materiaalin määrä tulisi olla edullisesti sellainen, että se riittää pidättämään olennaisesti kaiken tupakasta uuttuneen nikotiinin. Muutamalla yksinkertaisella koejärjestelyllä saadaan nopeasti selville se, mitä määrää tietyssä vir- 13 89324 tausjärjestelyssä käytetään. Esimerkiksi, kun käytetään kiinteätä pidättävää materiaalia, niin pidätysjakson jälkeen hylätystä pidättävästä materiaalista voidaan analysoida se nikotii-nimäärä, joka on adsorboitunut eri etäisyyksillä pidätysastian sisäänmenosta lähtien. Vaihtoehtoisesti voidaan määrittää nikotiinin pitoisuus liuottimessa pidätysjärjestelmän ulostulossa uutettaessa toistuvia nikotiinipanoksia. Kun nikotiinin pitoisuus nousee merkittävästi, niin pidättävä materiaali on kyllästynyt olennaisesti. Kuitenkin huomattakoon, että tämä sama pidättävä materiaali voi edelleen kyetä poistamaan nikotiinia, mikäli pidätysastiaan johdetaan suurempia nikotiinipi-toisuuksia prosessivirran mukana.The amount of retention material should preferably be such that it is sufficient to retain substantially all of the nicotine extracted from the tobacco. With a few simple experimental arrangements, it is possible to quickly find out what amount is used in a particular flow arrangement. For example, when a solid retention material is used, the amount of nicotine adsorbed from the retained retention material after the retention period that is adsorbed at different distances from the inlet of the retention vessel can be analyzed. Alternatively, the concentration of nicotine in the solvent at the outlet of the retention system can be determined by extracting repeated nicotine charges. When the nicotine concentration increases significantly, the retaining material is substantially saturated. However, it should be noted that this same retaining material may still be able to remove nicotine if higher concentrations of nicotine are introduced into the retention vessel with the process stream.

Tyypillisessä puolijatkuvassa uutto- ja pidätysjärjestelmässä, jollainen on esitetty kuviossa 2, uuttoastian tapauksessa jakson pituus on 1 tunti ensimmäisessä uuttoastiassa ja 1 tunti toisessa uuttoastiassa, kun kumpaankin uuttoastiaan laitetun tupakan kokonaisuuttoaika on 2 tuntia. Uuttoastian seisokkia varten käytettävissä oleva aika on 3 tuntia. Pidä-tysastioiden tapauksessa jakson pituus on 3 tuntia ensimmäisessä astiassa ja 3 tuntia toisessa astiassa, joten kummassakin pidätysastiassa olevan adsorboivan tai absorboivan mate-riaalipanoksen kokonaispidätysaika on 6 tuntia. Pidätysastian seisokkia varten käytettävissä olevan ajan pituus on 3 tuntia.In a typical semi-continuous extraction and retention system, as shown in Figure 2, in the case of an extraction vessel, the period length is 1 hour in the first extraction vessel and 1 hour in the second extraction vessel when the total extraction time of the tobacco placed in each extraction vessel is 2 hours. The time available for the extraction vessel to stand is 3 hours. In the case of retention vessels, the length of the period is 3 hours in the first vessel and 3 hours in the second vessel, so that the total retention time of the adsorbent or absorbent material charge in each holding vessel is 6 hours. The length of time available for detention outage is 3 hours.

Kun tupakkaa sisältävää astiaa uutetaan liuotinvirralla, niin nikotiinin pitoisuus astian ulostulossa on aluksi suuri, sen pienentyessä ajan mittaan ensimmäisen kertaluvun eksponentiaalisella nopeudella. Panosjärjestelmässä, jossa yhtä ainoaa astiaa uutetaan niin kauan, kunnes tyydyttävä nikotiinitaso on saavutettu, nikotiinin keskimääräinen pitoisuus ulostulossa aikayksikköä kohden on suhteellisesti suurempi uuton varhaisissa vaiheissa ja suhteellisesti pienempi myöhempinä hetkinä. Mikäli uutetaan kahta tai useampia sarjaan kytkettyjä astioita, niin suhdetta pitoisuus/aikayksikkö vastaava käyttäytyminen on samanlaista, mutta joka kerran, kun uutta tupakkaa sisältävä astia lisätään virtausjärjestelmään oheisen keksinnön 14 89 324 mukaisesti, nikotiinipitoisuus viimeisen uuttoastian ulostulossa suurenee arviolta alkuperäiseen suureen arvoon. Panosuuton myöhäisissä vaiheissa todettuja pieniä pitoisuuksia ei saavuteta viimeisestä uuttoastiasta poistuvassa liuottimessa niin kauan, kun uutta tupakkaa laitetaan toistuvasti uuttojärjestel-mään. Nikotiinin pitoisuus ensimmäisen uuttoastian ulostulossa putoaa kuitenkin alhaiselle tasolle samalla tavalla kuin panos-prosessissa mutta jonkin verran lyhyemmässä ajassa, muiden olosuhteiden ollessa samat. Nikotiinin keskimääräinen pitoisuus ulostulevassa virrassa on keskimäärin suurempi kuin panosuutos-sa.When a container containing tobacco is extracted with a stream of solvent, the concentration of nicotine at the outlet of the container is initially high, decreasing over time at an exponential rate of first order. In a batch system in which a single vessel is extracted until a satisfactory level of nicotine is reached, the average concentration of nicotine at the outlet per unit time is relatively higher in the early stages of extraction and relatively lower in the later moments. If two or more vessels connected in series are extracted, the behavior corresponding to the concentration / unit of time ratio is similar, but each time a vessel containing new tobacco is added to the flow system according to the present invention 14 89 324, the nicotine concentration at the outlet of the last extraction vessel increases. The low concentrations observed in the late stages of batch extraction are not reached in the solvent leaving the last extraction vessel as long as new tobacco is repeatedly introduced into the extraction system. However, the nicotine concentration at the outlet of the first extraction vessel drops to a low level in the same way as in the batch process but in a somewhat shorter time, the other conditions being the same. The average concentration of nicotine in the effluent is on average higher than in the batch extraction.

Taulukossa 1 nikotiinin pitoisuutta uuttavasta virtausjärjes -telmästä poistuvassa ylikriittisessä hiilidioksidissa panosuuton aikana verrataan vastaavaan pitoisuuteen puolijatkuvassa uutossa. Taulukossa esitetään tupakasta poistetun nikotiinin määrä kuivapainona (kp) hetkillä 0, 1 ja 2 tuntia. Nikotiinin keskimääräinen kokonaispitoisuus hiilidioksidissa on pienempi panosuutossa puolijatkuvaan uuttoon verrattuna, vastaavien arvojen ollessa 120 ppm ja 214 ppm. Koska nikotiinin keskimääräinen pitoisuus on korkeampi, niin pidätysprosessi on suhteellisesti tehokkaampi ja puolijatkuvan järjestelmän läpi on johdettava yhteensä vähemmän COa: ta (M/M on vastaavasti 84:1 ja 150: 1) nikotiinin vastaavan suuruisen poistumisen saavuttamiseksi.Table 1 compares the nicotine concentration in the supercritical carbon dioxide leaving the extraction flow system during batch extraction with the corresponding concentration in the semi-continuous extraction. The table shows the amount of nicotine removed from tobacco in dry weight (kp) at 0, 1, and 2 hours. The average total nicotine concentration in carbon dioxide is lower in batch extraction compared to semi-continuous extraction, with corresponding values of 120 ppm and 214 ppm. Because the average nicotine concentration is higher, the retention process is relatively more efficient and a total of less CO 2 (M / M is 84: 1 and 150: 1, respectively) must be passed through the semi-continuous system to achieve the corresponding nicotine removal.

Taulukko 1table 1

Panosuuton ja puolijatkuvan uuton vertaaminen toisiinsaComparison of batch extraction and semi-continuous extraction

Uutto- Nikotiinia Poistettu Nikotiinin pit.Extraction Nicotine Removed Nicotine pit.

aika tupakassa nikotiini- C02: ssa (ppm) (h) (%) määrä (kp) (keskiarvo/h) _ (g/100 g tup. ) Panos Puolijatkuva 0 100 0 1, 0 13, 2 1, 605 (86, 8 %) 214 214 2,0 2,7 0, 195 (10, 5 %) 2± 214 1,80 (97,2 %) 120 214 (yhteensä) (keskiarvo) is 39324time in tobacco in nicotine CO2 (ppm) (h) (%) amount (kp) (average / h) _ (g / 100 g tobacco) Contribution Semi-continuous 0 100 0 1, 0 13, 2 1, 605 (86 .8%) 214 214 2.0 2.7 0, 195 (10, 5%) 2 ± 214 1.80 (97.2%) 120 214 (total) (average) is 39324

Taulukossa 2 verrataan hiilen ja tupakan välistä suhdetta kuivapainoon perustuen (kp), kun sekä uutto että pidättäminen toteutetaan panosmenetelmällä, uutto toteutetaan panosmenetel-mällä ja pidättäminen puolijatkuvalla menetelmällä tai kun sekä uutto että pidättäminen toteutetaan puolijatkuvalla menetelmällä, suhteen COa/tupakka (M/M) pysyessä vakiona. Tässä tutkimuksessa käytettiin esimerkkien 1 ja 2 mukaisia menetelmiä. Hiili/tupakka-suhde putosi arvosta 4 panosmenetelmällä toteutetun uuton ja pidättämisen tapauksessa arvoon 2 (ottamatta käynnistysjaksoa huomioon) puolijatkuvassa pidättämisessä, mikä tarkoittaa tarvitun hiilen vähenemistä 50 %. Kun puolijatkuva uutto yhdistetään puolijatkuvaan pidättämiseen, niin pidätysastiaan joutuva nikotiinipitoisuus on keskimäärin suurempi ja pidättyminen on tehokkaampaa, joten hiiltä tarvitaan vieläkin vähemmän. Arvioitu hiili/tupakka-suhde puolijatkuvassa uutossa ja pidättämisessä on merkittävästi pienempi kuin 2,0 (alueella 0,4...0,8), mikä tarkoittaa, vaikka laskenta perustuisi arvoon 0, 8, tarvitun hiilen vähenemistä 80 % panosmenetelmällä toteutettavaan uuttoon ja pidättämiseen verrattuna, sekä hiilen vähenemistä 60 % puolijatkuvaan uuttoon verrattuna.Table 2 compares the ratio of carbon to tobacco on a dry weight basis (kp) when both extraction and retention are performed by the batch method, extraction is performed by the batch method and retention by the semi-continuous method, or when both extraction and retention are performed by the semi-continuous method, COa / tobacco (M / M) while remaining constant. The methods of Examples 1 and 2 were used in this study. The carbon / tobacco ratio fell from 4 in the case of batch extraction and retention to 2 (excluding the start-up period) in semi-continuous retention, which means a 50% reduction in the carbon required. When semi-continuous extraction is combined with semi-continuous retention, the nicotine content entering the retention vessel is on average higher and the retention is more efficient, so even less carbon is needed. The estimated carbon / tobacco ratio for semi-continuous extraction and retention is significantly less than 2.0 (range 0.4 to 0.8), which means that even if the calculation is based on a value of 0.8, the 80% reduction in carbon required for batch extraction and 60% reduction in carbon compared to semi-continuous extraction.

Taulukko 2Table 2

Hiili/tupakka- suhde (kp)_Carbon / tobacco ratio (kp) _

Panosuutto/panospidättäminen 4Batch extraction / withholding 4

Panosuutto/puolijatkuva pidättäminen 2 (tehokas)Batch Extraction / Semi-Continuous Retention 2 (Effective)

Puolijatkuva uutto/puolijatkuva pidättäminen alle 21Semi - continuous extraction / semi - continuous retention under 21

Suunniteltu suhde; sen arvioidaan olevan käytännössä alueella 0, 4. . . 0, 8.Planned relationship; it is estimated to be in practice in the range 0, 4.. . 0, 8.

16 0932416 09324

Taulukossa 3 verrataan toisiinsa panosuuton sekä puolijatkuvan uuton ja pidättämisen eri piirteitä. Täysaromista tupakkaa, jonka nikotiinipitoisuus on 1,85 % (kp) ja uunissa haihtuvien aineiden pitoisuus on 25 %, uutetaan hiilidioksidilla ylikriittisissä olosuhteissa, eli 260 atmosfäärin paineessa ja 70 ‘ C: n lämpötilassa käyttäen hiiltä pidättävänä materiaalina. Uuttamisen jälkeen nikotiinipitoisuus tupakassa on 0,05 %, mikä vastaa vähenemistä 97 %.Table 3 compares the different features of batch extraction and semi-continuous extraction and retention. Fully flavored tobacco with a nicotine content of 1.85% (kp) and an oven volatiles content of 25% is extracted with carbon dioxide under supercritical conditions, i.e. at 260 atmospheres and 70 ° C, using carbon as a retention material. After extraction, the nicotine content in the tobacco is 0.05%, which corresponds to a reduction of 97%.

Taulukon 3 mukainen panosuuttojärjestelmä koostuu neljästä täysimittaisesta uuttoyksiköstä, joista kukin koostuu yhdestä uuttoastiasta ja kahdesta sarjaan kytketystä pidättävästä astiasta. Tulokset ovat samat, kun neljä panosta ajetaan yhden ainoan suuren yksikön läpi lukuunottamatta sitä, että liuotin-virtausta täytyy rajoittaa tupakkapetin kokoonpuristumisen välttämiseksi, ja että pitempi aika tarvitaan tupakan saman kokonaistilavuuden uuttamiseen. Puolijatkuvaan uuttoon ja pidättämiseen perustuva järjestelmä on olennaisesti kuvion 2 mukainen, ja tähän järjestelmään kuuluvien astioiden tilavuus on valittu siten, että sillä voidaan käsitellä sama määrä tupakkaa kuin panosprosessisssa. COa: n virtausnopeus valitaan suurin piirtein samaksi kummassakin esimerkissä, kun taas tarvittava M/M riippuu astioiden konfiguraatiosta (katso taulukko 1 ja edellä esitetty tarkastelu). Kussakin konfiguraati-ossa 3634 paunaa (n. 1648 kg) tupakkaa käsitellään tunnissa. Hiilen nikotiinikuormitus esitetään prosentteina nikotiinia hiilen painoyksikköä kohden uuton lopussa.The batch extraction system according to Table 3 consists of four full-scale extraction units, each consisting of one extraction vessel and two retaining vessels connected in series. The results are the same when four batches are passed through a single large unit except that the solvent flow must be limited to avoid compression of the tobacco bed and that a longer time is required to extract the same total volume of tobacco. The system based on semi-continuous extraction and retention is essentially as shown in Figure 2, and the volume of the containers included in this system is selected to handle the same amount of tobacco as in the batch process. The flow rate of COa is chosen to be approximately the same in both examples, while the required M / M depends on the configuration of the vessels (see Table 1 and the discussion above). In each configuration, 3634 pounds (approximately 1648 kg) of tobacco is processed per hour. The nicotine load of carbon is expressed as a percentage of nicotine per unit weight of carbon at the end of the extraction.

17 9932417 99324

Taulukko 3Table 3

Panosuutto/ Puolijatkuva puolijatkuva uutto ja pidättäminen pidättäminen (4 yksikköä) (4 yks, vast. )Batch Extraction / Semi-Continuous Semi-Continuous Extraction and Retention Retention (4 units) (4 units, respectively)

Jakson pituus 5 h 1 h uutto 3 h adsorptioPeriod length 5 h 1 h extraction 3 h adsorption

Uuttoaika 2 h 2 hExtraction time 2 h 2 h

Seisokkiaika 3 h 3 hDowntime 3 h 3 h

Suhde MCC>2/Mtup. 1 150 84Ratio MCC> 2 / Mtup. 1,150 84

Suhde hiili/tupakka 22 52 (0,8)3 CO2~virtaus 0,341 M lbs/h4 yhteensä (n. 0,155 Mkg/h) 0, 305 M lbs/h yksikköä koh- (n. 0, 138 Mkg/h) den tai yht.Carbon / tobacco ratio 22 52 (0.8) 3 CO2 ~ flow 0.341 M lbs / h4 total (approx. 0.155 Mkg / h) 0.305 M lbs / h per unit (approx. 0, 138 Mkg / h) den or tot.

1, 364 M lbs/h (n. 0,619 Mkg/h) 4 yksikössä1, 364 M lbs / h (approx. 0.619 Mkg / h) in 4 units

Uuttoastiat:extraction vessel:

Astioiden lkm. 4 5Number of dishes 4 5

Tupakkapanos, yht. , lbs. (kp) 18168 18168 (kg) (8240) (8240)Tobacco input, total , lbs. (kp) 18168 18168 (kg) (8240) (8240)

Panos astiaa kohden, lbs. (kp) 4542 3634 (kg) (2060) (1648)Stake per container, lbs. (kp) 4542 3634 (kg) (2060) (1648)

Tupakan til./astia, ft3 458 366 (m3) (12, 97) (10, 36)Tobacco volume / container, ft3 458 366 (m3) (12, 97) (10, 36)

Astian nimellistilavuus, ft3 800 640 (m3) (22, 65) ( 18, 12)Nominal capacity of the vessel, ft3 800 640 (m3) (22, 65) (18, 12)

Pidätys astiat:Detention containers:

Astioiden lkm. 8 3Number of dishes 8 3

Hiilipanos yht., lbs. 72672 <65000 (26240) (kg) (32963) (<29484) (11902)Total carbon input, lbs. 72672 <65000 (26240) (kg) (32963) (<29484) (11902)

Hiilipanos/astia, lbs. 9084 <21870 (8748) (kg) (4120) (< 9920) (3968)Carbon cartridge / container, lbs. 9084 <21870 (8748) (kg) (4120) (<9920) (3968)

Hiilen til./astia, ft3 364 <875 (350) (m3) (10,30) (<24, 8) (9,91)Carbon v / v, ft3 364 <875 (350) (m3) (10.30) (<24.8) (9.91)

Astian nimellistilavuus, ft3 804 1500 (617) (m3) (22, 77) (42, 48) (17, 47) 1. B 9 3 2 4Nominal volume of the vessel, ft3 804 1500 (617) (m3) (22, 77) (42, 48) (17, 47) 1. B 9 3 2 4

Ni kotiini:Ni my home:

Kuormitus hiilessä, % 0,9 >0,9 (2,25)Load on carbon,% 0.9> 0.9 (2.25)

Poistunut määrä, lbs. /panos 328 65, 6 (kg/panos) (149) (29,8) COa-virtaus (M lbs. /h) 1, 364 0, 305 (Mkg/h) (0,619) (0,138)Amount left, lbs. / charge 328 65.6 (kg / charge) (149) (29.8) CO 2 flow (M lbs. / h) 1, 364 0, 305 (Mkg / h) (0.619) (0.138)

Nikot, keskim. pit.Nicot, mean. pit.

COa: ssa (ppm) 120 214In COa (ppm) 120 214

Suhde Mcoa/Mtup. 1 150 84Relationship Mcoa / Mtup. 1,150 84

Paineistettujen astioiden lukumäärä yhteensä 12 8 1 MC02/Mtup. = C0a: n massa/tupakan massa 2 Tehollinen suhde 3 Suhde, jonka arvo on 2, on huonoin tapaus, odotettu arvo 0,8 tai parempi.Total number of pressurized containers 12 8 1 MC02 / Mtup. = Mass of C0a / mass of tobacco 2 Effective ratio 3 A ratio of 2 is the worst case, with an expected value of 0.8 or better.

Λ M lbs/h = miljoonaa paunaa tunnissa (Mkg/h = milj. kg/h).Λ M lbs / h = million pounds per hour (Mkg / h = million kg / h).

Seuraavien esimerkkien tarkoituksena on havainnollistaa oheisen keksinnön soveltamista ja sen etuja.The following examples are intended to illustrate the application of the present invention and its advantages.

Esimerkki 1Example 1

Panosuutto/panospidättäminen Tässä esimerkissä kuvataan vanhaa teknologiaa oheiseen keksintöön liittyvien etujen paremmaksi havainnollistamiseksi.Batch Extraction / Batch Retention This example illustrates the old technology to better illustrate the advantages of the present invention.

Amerikkalainen tupakkaaekoitus, kp 5, 5 kg, kostutettiin pyörivässä sylinterissä vettä sumuttamalla siten, että UHA-pitoi-suudeksi saatiin 25 %. Kostutettu tupakka laitettiin uuttoas-tiaan. Pidätysastiaan laitettiin 22 kg aktiivihiiltä. Järjestelmä paineistettiin C02:11a 260 baarin paineeseen ja 70 *C:n lämpötilaan. COa-virtausta tupakan uuttoastiasta hiiltä sisältävään pidätysastiaan pidettiin yllä 60 minuuttia. Sitten C02 johdettiin ilmakehään ja tupakka ja hiili poistettiin astioistaan. Pidätysastian sisältämän hiilen nikotiinipitoisuusprofii- 19 89324 li osoitti, että kaikki hiili tarvittiin nikotiinin pidättämiseen, eli nikotiinia oli läsnä pienenä pitoisuutena adsorptio-laitteen ulostulossa. Tupakasta poistui noin 97 % nikotiinista. Ajon yksityiskohdat olivat:The American tobacco blend, bp 5, 5 kg, was moistened in a rotating cylinder by spraying water to give a UHA content of 25%. The moistened tobacco was placed in an extraction vessel. 22 kg of activated carbon was placed in a holding vessel. The system was pressurized with CO 2 to a pressure of 260 bar and a temperature of 70 ° C. The CO 2 flow from the tobacco extraction vessel to the carbon containment vessel was maintained for 60 minutes. The CO 2 was then introduced into the atmosphere and the tobacco and carbon were removed from their vessels. The nicotine content profile of the carbon contained in the retention vessel showed that all the carbon was needed to retain the nicotine, i.e., nicotine was present in a low concentration at the outlet of the adsorption device. About 97% of nicotine was removed from tobacco. The driving details were:

Tupakan paino: 5, 5 kg (kp)Tobacco weight: 5, 5 kg (pcs)

Hiilen paino: 22 kgCarbon weight: 22 kg

Hiili/tupakka-suhde: 4/1 CC>2-virtaus: 1, 1 m3/h MCOa/Mtupakka: 150Carbon / tobacco ratio: 4/1 CC> 2 flow: 1, 1 m3 / h MCOa / Mtobacco: 150

Esimerkki 2Example 2

Panosuutto/puolijatkuva pidättäminenBatch extraction / semi-continuous retention

Nikotiinin puolijatkuva pidättäminen toteutettiin seuraavasti: Amerikkalainen tupakkasekoitus, 5, 5 kg kp, kostutettiin pyörivässä sylinterissä vettä sumuttamalla siten, että UHA-pitoi-suudeksi saatiin 25 %. Kostutettu tupakka laitettiin uuttoas-tiaan. Kumpaankin kahteen pidätysastiaan (adsorptioastiaan) laitettiin 11 kg aktiivihiiltä. Järjestelmä paineistettiin 260 baarin paineeseen ja 70 ’C:n lämpötilaan COa: 11a. COa-virtaus-ta tupakasta yhteen pidätysastiaan pidettiin yllä 30 minuuttia, minkä jälkeen se ohjattiin toiseen pidätysastiaan edelleen 30 minuutiksi. Koko uuttoaika oli 1, 0 tuntia. Uuton lopussa COa johdettiin ilmakehään ja adsorptioastiassa 1 oleva hiili korvattiin uudella aktiivihiilierällä. Uuttoastiaan laitettiin uusi tupakkaerä, mutta adsorptioastiassa 2 oleva hiili säilytettiin sen käyttämiseksi uudestaan. Ylikriittistä CO2: ta, jonka paine oli 260 bar ja lämpötila 70 * C, kierrätettiin uuden tupakkaerän ja adsorptioastian 2 läpi 30 minuuttia ja sitten adsorptioastian 1 läpi edelleen 30 minuutin ajan. Tätä jatkuvaa pidättämistä jäljittelevää toimenpidettä jatkettiin kuuden uuden tupakkaerän ajan. Kunkin tupakkaerän tapauksessa nikotiini uuttui 96,5-prosenttisesti tai paremmin.The semi-continuous retention of nicotine was performed as follows: The American tobacco blend, 5.5 kg kp, was moistened in a rotating cylinder by spraying water to give a UHA content of 25%. The moistened tobacco was placed in an extraction vessel. 11 kg of activated carbon were placed in each of two retention vessels (adsorption vessels). The system was pressurized to 260 bar and 70 ° C with CO 2. The flow of CO 2a from the tobacco to one holding vessel was maintained for 30 minutes, after which it was directed to the other holding vessel for a further 30 minutes. The total extraction time was 1.0 hours. At the end of the extraction, the CO 2 was introduced into the atmosphere and the carbon in the adsorption vessel 1 was replaced with a new batch of activated carbon. A new batch of tobacco was placed in the extraction vessel, but the carbon in the adsorption vessel 2 was stored for reuse. Supercritical CO2 at a pressure of 260 bar and a temperature of 70 ° C was circulated through a new batch of tobacco and adsorption vessel 2 for 30 minutes and then through adsorption vessel 1 for a further 30 minutes. This measure, which mimics continuous detention, was continued for six new batches of tobacco. For each tobacco batch, the nicotine extraction was 96.5% or better.

20 B 9 3 2 420 B 9 3 2 4

Ajon yksityiskohdat olivat:The driving details were:

Tupakan paino: 5, 5 kg (kp)Tobacco weight: 5, 5 kg (pcs)

Hiilen paino: 22 kg yhteensä, 11 kg astiaa kohdenCarbon weight: 22 kg in total, 11 kg per container

Hiili/tupakka-suhde: 2/1 (tehollinen) COz-virtaus: 1, 1 m3/h ”C02/"tupakka: 150Carbon / tobacco ratio: 2/1 (effective) CO 2 flow: 1, 1 m3 / h ”C02 /" tobacco: 150

Tupakan Uuttoaika (min) NikotiininTobacco Extraction Time (min) Nicotine

Ajo_paino (kg kp) Ads 1 Ads 2 Yht. poistuminen (5) 1 5, 5 30 30 60 97, 2 2 5, 5 30 30 60 96, 5 3 5,5 30 30 60 97,0 4 5, 5 30 30 60 97, 7 5 5, 5 30 30 60 97, 0 6 5, 5 30 30 60 97, 2Driving_weight (kg kp) Ads 1 Ads 2 Total exit (5) 1 5, 5 30 30 60 97, 2 2 5, 5 30 30 60 96, 5 3 5,5 30 30 60 97,0 4 5, 5 30 30 60 97, 7 5 5, 5 30 30 60 97, 0 6 5, 5 30 30 60 97, 2

Huom: Toisessa adsorptioastiassa olevaa hiiltä käytettiin seuraavassa panoksessa ensimmäiseksi adsorboivana aineena.Note: The carbon in the second adsorption vessel was used as the first adsorbent in the next batch.

Esimerkki 3Example 3

Puolijatkuva uutto/puolijatkuva pidättäminen Seuraava esimerkki on havainnollistava.Semi-continuous extraction / semi-continuous retention The following example is illustrative.

Kahdeksan paineastiaa järjestetään kuvion 2 mukaisesti sarjassa toteutettavaa uuttoa varten. Uuttoaastiat (10... 14) ovat niin suuria, että niihin jokaiseen mahtuu 4845 lbs. (n. 2198 kg) tupakkaa, UHA-pitoisuuden ollessa 25 % (eli 366 kuutiojalkaa (n. 10,36 m3) tupakkaa). Pidätysastiat (20...22) ovat niin suuria, että niihin kuhunkin mahtuu 21870 lbs. (n. 9920 kg) aktiivihiiltä (eli aktiivihiilen pitoisuus on 875 kuutiojalkaa (n. 24,8 m3)).Eight pressure vessels are arranged according to Figure 2 for series extraction. The extraction vessels (10 ... 14) are so large that each can hold 4845 lbs. (approximately 2198 kg) of tobacco, with a UHA content of 25% (i.e., 366 cubic feet (approximately 10.36 m3) of tobacco). The holding containers (20 ... 22) are large enough to hold 21870 lbs each. (approx. 9920 kg) of activated carbon (i.e. the concentration of activated carbon is 875 cubic feet (approx. 24.8 m3)).

Kuhunkin pidätysastiaan (20, 21, 22) laitetaan kuivaa hiiltä (8748 lbs. (n. 3968 kg)). Täysiaromista amerikkalaista tupak- kasekoitusta kostutetaan sumuttamalla siihen suoraan ionin- 2i 89324 vaihdettua vettä pyörivässä sylinterissä siten, että UHA-pitoisuus nousee arvosta 12 % arvoon 25 %. Noin 4845 lbs. (n. 2198 kg) etukäteen kostutettua tupakkaa (eli 3634 lbs. (n. 1648 kg) kp) laitetaan kuhunkin uuttoastiaan (10, 11, 12, 13, 14).Dry carbon (8748 lbs. (Ca. 3968 kg)) is placed in each holding vessel (20, 21, 22). The full-aroma American tobacco blend is moistened by spraying directly ion-2i 89324 exchanged water in a rotating cylinder so that the UHA content increases from 12% to 25%. About 4845 lbs. (ca. 2198 kg) pre-moistened tobacco (i.e. 3634 lbs. (ca. 1648 kg) kp) is placed in each extraction vessel (10, 11, 12, 13, 14).

KäynnistysStart

Astioiden 10 ja 20 paineistamiseen käytetään COa-täyttöpump-pua. Hiilidioksidia kierrätetään virtausjärjestelmän läpi nopeudella 611000 lbs./tunti (n. 277145 kg/h). Sen jälkeen, kun uutto-olosuhteet, eli 260 bar ja 70 ’ C, on saavutettu, COa: n kierrättämistä jatketaan astioiden 10 ja 20 läpi tunnin ajan. Astiat 11 ja 21 paineistetaan COa: 11a tämän ensimmäisen tunnin aikana.A COa filling pump is used to pressurize vessels 10 and 20. Carbon dioxide is recycled through the flow system at a rate of 611,000 lbs./hour (about 277,145 kg / h). After the extraction conditions, i.e. 260 bar and 70 ° C, have been reached, the circulation of CO 2 is continued through vessels 10 and 20 for one hour. Vessels 11 and 21 are pressurized with CO 2 during this first hour.

Toisen uuttotunnin aikana COa-virtaus ohjataan kuvion 2 mukaisesti astioiden 10, 11, 20 ja 21 läpi. Astia 12 paineistetaan CO2: 11a tämän toisen tunnin aikana.During the second extraction hour, the CO 2 flow is directed through vessels 10, 11, 20 and 21 as shown in Figure 2. Vessel 12 is pressurized with CO2 during this second hour.

Kolmannen toimintatunnin aikana uuttoastia 10 poistetaan virtaus järjestelmästa ja astia 12 lisätään virtausjärjestelmään. COa-virtaus ohjataan astioiden 11, 12, 20 ja 21 läpi. Astia 22 paineistetaan CO2: 11a tämän kolmannen tunnin aikana ja astian 10 seisokki alkaa. Seisokin aikana uuttoastiassa 10 oleva CO2 johdetaan ilmakehään ja uutettu tupakka poistetaan. Astia 10 täytetään jälleen tupakalla ja sitten paineistetulla CO2: 11a, minkä jälkeen astia on valmis palautettavaksi uuttojaksoon. Uuttoastian seisokkia varten on käytettävissä kolme tuntia.During the third hour of operation, the extraction vessel 10 is removed from the flow system and the vessel 12 is added to the flow system. The CO 2 flow is directed through vessels 11, 12, 20 and 21. Vessel 22 is pressurized with CO2 during this third hour and vessel 10 begins to shut down. During the downtime, the CO2 in the extraction vessel 10 is vented to the atmosphere and the extracted tobacco is removed. The vessel 10 is again filled with tobacco and then with pressurized CO2, after which the vessel is ready to be returned to the extraction cycle. Three hours are available for extractor downtime.

Neljännen toimintatunnin aikana astia 13 lisätään uuttojaksoon ja astia 11 poistetaan uuttojaksosta. Pidätysastia 20 poistetaan virtausjärjestelmästä ja astia 22 lisätään virtausjärjestelmään. CC>2-virtaus ohjataan astioiden 12, 13, 21 ja 22 läpi. Seisokin aikana pidätysastiassa 20 oleva CO2 johdetaan ilmakehään ja käytetty hiili poistetaan. Astia 20 täytetään uudestaan hiilellä ja sitten se täytetään paineistetulla CO2: 11a, minkä jälkeen se on valmis palautettavaksi uuttojaksoon. Pidä- tysastian seisokkia varten on käytettävissä kolme tuntia.During the fourth hour of operation, vessel 13 is added to the extraction cycle and vessel 11 is removed from the extraction cycle. The retaining vessel 20 is removed from the flow system and the vessel 22 is added to the flow system. The CC> 2 flow is directed through vessels 12, 13, 21 and 22. During the downtime, the CO2 in the capture vessel 20 is vented to the atmosphere and the spent carbon is removed. The vessel 20 is refilled with carbon and then filled with pressurized CO2, after which it is ready to be returned to the extraction cycle. Three hours are available for the container to be shut down.

22 S 9 3 2 422 S 9 3 2 4

Muuttumattomina pysyvät olosuhteet saavutetaan kuudessa tunnissa. Astia 10 palautetaan uuttojaksoon 6. toimintatunnin kuluessa (taulukko 4). Kukin uuttoastia 11, 12, 13 ja 14 siir retään samalla tavalla seisokkiin ja palautetaan sitten uudestaan uuttojaksoon.Conditions that remain unchanged are reached within six hours. Vessel 10 is returned to the extraction cycle within 6 hours of operation (Table 4). Each of the extraction vessels 11, 12, 13 and 14 is stopped in the same manner and then returned to the extraction cycle.

Jatkuva toimintaContinuous activity

Kuten kuviosta 2 ja taulukosta 4 nähdään, kerran tunnissa tuotetaan yksi panos (4845 lbs. (n. 2198 kg)) uutettua tupakkaa. Nikotiinipitoisuus tupakassa on pienentynyt 97 %, pitoisuudesta 1,85 % nikotiinia (kp) pitoisuuteen 0,05 % nikotiinia (kp). Uuttoaika on yhteensä kaksi tuntia. Liuottimen ja tupakan välinen suhde on 84 osaa COa:ta tupakan yhtä osaa kohden (kp). Tämä liuottimen ja tupakan välinen suhde on merkittävästi pienempi kuin panosjärjestelmässä välttämätön suhde, 150 osaa COa: ta tupakan yhtä osaa (kp) kohden.As shown in Figure 2 and Table 4, once an hour, one batch (4845 lbs. (Ca. 2198 kg)) of extracted tobacco is produced. The nicotine content in tobacco has decreased by 97%, from 1.85% nicotine (kp) to 0.05% nicotine (kp). The extraction time is a total of two hours. The ratio of solvent to tobacco is 84 parts COa per part tobacco (kp). This ratio of solvent to tobacco is significantly lower than the ratio required in the batch system, 150 parts COa per part (kp) of tobacco.

23 B S 3 2 423 B S 3 2 4

Taulukko 4 COa-virtausjärj estely1 Seisokki -Table 4 COa flow arrangement1 Stoppage -

Uutto- Pidätys- vaiheessaIn the Extraction-Retention phase

Aika astiat astiat olevat _(h)__astiat2_ Käynnistys: 1 10 20 2 10,11 20,21 3 11, 12 20, 21 10 4 12, 13 21, 22 10, 1 1, 20 5 13,14 21, 22 10, 1 1, 12, 20 6 14, 10 21, 22 11, 12, 13, 20Time dishes dishes are _ (h) __ dishes2_ Start: 1 10 20 2 10.11 20.21 3 11, 12 20, 21 10 4 12, 13 21, 22 10, 1 1, 20 5 13.14 21, 22 10 , 1 1, 12, 20 6 14, 10 21, 22 11, 12, 13, 20

Jatkuva toiminta vakiintuneissa olosuhteissa: 7 10, 11 22, 20 12, 13, 14, 21 8 11, 12 22, 20 13, 14, 10, 21 9 12, 13 22, 20 14, 10, 11, 21 10 13, 14 20, 21 10, 11, 12, 22 11 14, 10 20, 21 11, 12, 13, 22 12 10, 11 20, 21 12, 13, 14, 22 13 11, 12 21, 22 13, 14, 10, 20 14 12, 13 21, 22 14, 10, 11, 20 15 ----- jatkuva toiminta -------------Continuous operation under steady state conditions: 7 10, 11 22, 20 12, 13, 14, 21 8 11, 12 22, 20 13, 14, 10, 21 9 12, 13 22, 20 14, 10, 11, 21 10 13, 14 20, 21 10, 11, 12, 22 11 14, 10 20, 21 11, 12, 13, 22 12 10, 11 20, 21 12, 13, 14, 22 13 11, 12 21, 22 13, 14 10, 20 14 12, 13 21, 22 14, 10, 11, 20 15 ----- continuous operation -------------

Huom: 1 COa-virtaus pidetään arvossa 305 000 lbs/h (n. 138 345 kg/h) mainittujen astioiden läpi.Note: 1 The COa flow is maintained at 305,000 lbs / h (approx. 138,345 kg / h) through these vessels.

2 Seisokin pituus on 3 tuntia. Seisokin aikana toteutetaan seuraavat vaiheet: COa johdetaan ulos astiasta2 The length of the downtime is 3 hours. During downtime, the following steps are performed: CO is discharged from the vessel

Uutettu tupakka tai käytetty hiili poistetaan astiastaThe extracted tobacco or used carbon is removed from the container

Astiaan laitetaan uutta tupakkaa tai aktiivihiiltä Astia paineistetaan COa: 11a uutto-olosuhteisiin (260 atm, 70 *C).New tobacco or activated carbon is placed in the vessel. The vessel is pressurized with CO 2 under extraction conditions (260 atm, 70 ° C).

24 S 9 3 2 424 S 9 3 2 4

Kuten taulukosta 5 nähdään, jatkuva toiminta suurentaa nikotiinin pitoisuutta COa-liuottimessa suurentamatta merkittävästi tupakassa läsnäolevien muiden liukoisten materiaalien (joiden arvellaan olevan tärkeitä tuotteen laadun kannalta) pitoisuutta COa-liuottimessa.As can be seen from Table 5, continuous action increases the concentration of nicotine in the COa solvent without significantly increasing the concentration of other soluble materials present in the tobacco (which are considered important for product quality) in the COa solvent.

Taulukko 5Table 5

Panos- Jatkuva toimi nta_toimi nta % nikotiinia tupakassa (%, kp)Contribution- Continuous operation nta_action nta% nicotine in tobacco (%, kp)

Uuttamaton 1,85 1,85Extractable 1.85 1.85

Uutettu 0,05 0,05Extracted 0.05 0.05

Liuotin/tupakka-suhde (kp) 150 84Solvent / tobacco ratio (kp) 150 84

Liukoisten aineiden pitoisuus CO2: ssa (ppm)Soluble matter content in CO2 (ppm)

Nikotiini 120 214Nicotine 120 214

Tupakan muut liukoiset aineet 120-240 120-240Other soluble tobacco substances 120-240 120-240

Tupakasta poistuneiden liukoisten aineiden % osuus% Of solutes removed from tobacco

Nikotiini 1,8 1,8Nicotine 1.8 1.8

Muut liukoiset aineet 1, 8-3, 6 1,0-2,0Other solutes 1, 8-3, 6 1.0-2.0

Asiantuntija-arvioiden perusteella todetaan, että liuottimen ja tupakan välistä pientä suhdetta käyttäen uutetusta tupakasta valmistettujen savukkeiden subjektiivinen laatu on parempi kuin liuottimen ja tupakan välistä suurta suhdetta käyttäen uutetusta tupakasta valmistettujen savukkeiden subjektiivinen laatu.Expert judgment suggests that the subjective quality of cigarettes made from tobacco extracted using a low ratio of solvent to tobacco is better than the subjective quality of cigarettes made from tobacco extracted using a high ratio of solvent to tobacco.

Claims (15)

25 8932425 89324 1. Menetelmä nikotiinin erottamiseksi liuottimesta, jossa menetelmässä nikotiinia sisältävää liuotinta syötetään nikotiinia pidättävää materiaalia sisältävän pidättävän virtaus-järjestelmän ensimmäiseen päähän ja nikotiinia olennaisesti sisältämätön liuotin poistetaan pidättävän virtausjärjestelmän toisesta päästä, tunnettu siitä, että erä käytettyä pidättävää materiaalia poistetaan määräajoin pidättävän virtaus j ärj estelmän ensimmäisestä päästä ja erä tuoretta pidättävää materiaalia laitetaan määräajoin pidättävän virtausjärjes-telmän toiseen päähän.A method of separating nicotine from a solvent, the method comprising feeding a nicotine-containing solvent to a first end of a restraining flow system containing a nicotine-retaining material and removing a substantially nicotine-free solvent from one end of the restraining flow system, characterized in that a batch of used restraining material is periodically end and a batch of fresh retaining material is periodically placed at one end of the retaining flow system. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pidättävä materiaali on absorboivaa ainetta, joka valitaan hiilen, piidioksidin, alumiinioksidin, magnesium-silikaatin ja ioninvaihtohartsien joukosta.A method according to claim 1, characterized in that the retaining material is an absorbent selected from the group consisting of carbon, silica, alumina, magnesium silicate and ion exchange resins. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pidättävä materiaali valitaan hapolla tai sen suolalla käsiteltyjen tupakkatuotteiden kuten tupakan, tupakan varsien ja tupakkakasvituotteiden, sekä kaakaopavun kuorten j oukosta.A method according to claim 1, characterized in that the retaining material is selected from tobacco products treated with an acid or a salt thereof, such as tobacco, tobacco stems and tobacco plant products, and cocoa bean shells. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pidättävä materiaali on absorboivaa ainetta, joka valitaan veden, hapon, hapon vesiliuoksen ja suolan vesi-liuoksen joukosta.A method according to claim 1, characterized in that the retaining material is an absorbent selected from the group consisting of water, acid, aqueous acid solution and aqueous salt solution. 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pidättävä materiaali sisältää absorboivaa ainetta, joka valitaan rikkihapon, fosforihapon, typpihapon, viinihapon, sitruunahapon, omenahapon, maitohapon, malonihapon, meripihkahapon, etikkahapon, glutaamihapon tai monokaliumsitraatin joukosta.Process according to one of the preceding claims, characterized in that the retaining material contains an absorbent selected from sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, tartaric acid, citric acid, malic acid, lactic acid, malonic acid, succinic acid, acetic acid, glutamic acid or monocalamic acid. 26 S932426 S9324 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pidätysprosessi toteutetaan lukuisissa sarjaan kytketyissä pidätysastioissa.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the retention process is carried out in a plurality of retention vessels connected in series. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kahta tai useampaa rinnakkain kytkettyä pidätysas-tiaa käytetään kulloinkin yhden tai useamman sarjaan kytketyn astian sijasta.Method according to Claim 6, characterized in that two or more holding vessels connected in parallel are used in each case instead of one or more vessels connected in series. 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuotin on ylikriittisessä tilassa.Process according to Claim 1, characterized in that the solvent is in a supercritical state. 9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuotin on nestemäisessä tilassa.Process according to Claim 1, characterized in that the solvent is in a liquid state. 10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin yksi pidätysastia poistetaan määräajoin pidättävän virtausjärjestelmän mainitusta ensimmäisestä päästä ja ainakin yksi toinen pidätysastia lisätään tällaisen järjestelmän mainittuun toiseen päähän.A method according to claim 8 or 9, characterized in that at least one retaining vessel is periodically removed from said first end of the retaining flow system and at least one second retaining vessel is added to said second end of such a system. 11. Laitteisto patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, tunnettu siitä, että siinä on lukuisia pidätysastioita (20...22), jotka astiat on kytketty sarjaan ja sovitettu ylikriittisessä tilassa olevan liuottimen vas taanottamis eks i.Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it has a plurality of retaining vessels (20 ... 22) which are connected in series and adapted to receive a solvent in a supercritical state. 12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että kahta tai useampaa rinnakkain kytkettyä astiaa käytetään kulloinkin yhden tai useamman sarjaan kytketyn astian sijasta.Apparatus according to Claim 11, characterized in that two or more vessels connected in parallel are used in each case instead of one or more vessels connected in series. 13. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että siinä on useita sarjaan kytkettyjä pidätys-astioita (20...22), jotka sisältävät pidättävää materiaalia, pidättävän virtausjärjestelmän muodostamiseksi, jossa järjestelmässä on ensimmäinen pää ja toinen pää siten, että nikotii- 27 39324 nia sisältävää liuotinta voidaan syöttää mainitussa ensimmäisessä päässä olevaan pidätysastiaan ja poistaa olennaisesti nikotiinia sisältämättömänä liuottimena mainitussa toisessa päässä olevasta pidätysastiasta, jolloin laitteeseen lisäksi kuuluu ainakin yksi toinen pidätys as ti a, joka sisältää nikotiinia sisältämätöntä pidättävää materiaalia, joka astia voidaan määräajoin kytkeä virtausjärjestelmän mainittuun toiseen päähän, kun ainakin yksi käytetty pidätysastia poistetaan mainitusta ensimmäisestä päästä.Apparatus according to claim 11, characterized in that it comprises a plurality of retaining vessels (20 ... 22) connected in series and containing a retaining material to form a restraining flow system, the system having a first end and a second end such that the nicotine-containing solvent can be fed to said first end retention vessel and removed as substantially nicotine-free solvent from said second end retention vessel, the device further comprising at least one second retention vessel containing nicotine-free retention material, the container being periodically to said second end of the flow system when at least one used retaining vessel is removed from said first end. 14. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän käyttö nikotiinin talteenottamiseksi nikotiinia sisältävästä liuottimesta, jota on käytetty nikotiinin uuttamiseksi tupakasta.Use of a method according to claim 1 for recovering nicotine from a nicotine-containing solvent used to extract nicotine from tobacco. 15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että nikotiinia sisältävää liuotinta on käytetty nikotiinin uuttamiseksi tupakasta uuttavassa virtausjärjestelmäs-sä, jossa erä uutettua tupakkaa on poistettu määräajoin uuttavan virtausjärjestelmän ensimmäisestä päästä ja erä uuttama-tonta tupakkaa laitettu uuttavan virtausjärjestelmän toiseen päähän. 28 0 9 324Use according to claim 14, characterized in that the nicotine-containing solvent is used for extracting nicotine from tobacco in an extraction flow system, wherein a batch of extracted tobacco is periodically removed from the first end of the extraction flow system and a batch of unextracted tobacco is placed at the other end of the extraction flow system. 28 0 9 324
FI921078A 1987-11-19 1992-03-12 REQUIREMENTS FOR SEPARATION OF SEPARATED SEPARATION AV NIKOTIN FRAON ETT LOESNINGSMEDEL FI89324C (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/122,760 US5497792A (en) 1987-11-19 1987-11-19 Process and apparatus for the semicontinuous extraction of nicotine from tobacco
US12276087 1987-11-19
FI885371 1988-11-18
FI885371A FI885371A (en) 1987-11-19 1988-11-18 FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER SEMIKONTINUERLIG EXTRAKTION AV NIKOTIN FRAON TOBAK.

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI921078A0 FI921078A0 (en) 1992-03-12
FI89324B FI89324B (en) 1993-06-15
FI89324C true FI89324C (en) 1993-09-27

Family

ID=26158454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI921078A FI89324C (en) 1987-11-19 1992-03-12 REQUIREMENTS FOR SEPARATION OF SEPARATED SEPARATION AV NIKOTIN FRAON ETT LOESNINGSMEDEL

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI89324C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI89324B (en) 1993-06-15
FI921078A0 (en) 1992-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2709400B2 (en) Method and apparatus for semi-continuous extraction of nicotine from tobacco
US8887737B2 (en) Extraction and storage of tobacco constituents
JP4462569B2 (en) Method for extracting component from material to be processed and apparatus used for the method
US4153063A (en) Process for the extraction of nicotine from tobacco
US4168324A (en) Process of extracting stimulants from coffee
JP2005532821A (en) Reduction of components in tobacco
JPH03160949A (en) Removal of caffeine from coffee using supercritical fluid
US5089280A (en) Process for decaffinating green coffee beans
US4348422A (en) Process for the direct decaffeination of aqueous coffee extract solutions
CA2572995C (en) Method for decaffeinating tea
FI89324C (en) REQUIREMENTS FOR SEPARATION OF SEPARATED SEPARATION AV NIKOTIN FRAON ETT LOESNINGSMEDEL
EP2658634B1 (en) Dehydration process that employs an ionic liquid choline salt
US5338575A (en) Process for the quasi-continuous decaffeination of raw coffee
DK158955B (en) PROCEDURE FOR REMOVING THE BITTERS FROM USED OILS
US20240058726A1 (en) Method, system and/or apparatus for use of liquid or fluid carbon dioxide in extraction and/or solubilising source material and binding and/or elution with a molecularly imprinted polymer
JPH01289448A (en) Decaffeinating plant material
JP3030099B2 (en) Extraction method of roasted and ground coffee
JP3223058B2 (en) Method for extracting soluble matter from natural solid raw materials
DK162687B (en) PROCEDURE FOR REMOVING COFFEIN FROM GREEN COFFEE BEANS WITH ACTIVE COAL
US4562083A (en) Decaffeination of green coffee with n-butyl acetate
EP3959993B1 (en) Method for solvent free production of aroma concentrates
DE10236485B4 (en) Cleaning substrate surfaces using CO2 and N2O

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application