HU192149B

HU192149B - Method for producing continuous tobacco-substituting foil

Info

Publication number: HU192149B
Application number: HU832303A
Authority: HU
Inventors: Laszlo Egri
Original assignee: Tamag Basel Ag
Priority date: 1982-06-30
Filing date: 1983-06-24
Publication date: 1987-05-28
Also published as: EP0097968A1; ES523699A0; DE3366819D1; AU564994B2; DE3224416C1; ES8405097A1; SU1405690A3; BR8303484A; EP0097968B1; HUT37559A; AU1615183A; CA1196774A; IL68984A0; ZA834369B; ATE22780T1; KR900000645B1; KR840004864A; US4564031A; AR230928A1

Description

A találmány tárgya eljárás folytonos, dohánypótló fólia előállítására, amelynek egyik felületét vízben oldhatatlan film borítja, a fólia aprított növényi anyagokból és/vagy dohányhulladékból készül.

A regenerált, dohánypótló termékek aprított növényi eredetű anyagból, előnyösen dohányból történő előállítására ismert eljárások főleg három csoportba oszthatók:

(1) papíreljárás

A rostosított dohányt viszonylag nagy mennyiségű vízzel kimossák, amikoris a mosófolyadékot részlegesen recirkuláltátják. Az aránylag sok cellulózt tartalmazó, vlizt képező dohányrostokat szűrőszalagra öntik. A nagy víztartalom következtében a kívánt nedvességtartalomra szárításhoz tetemes mennyiségű energia szükséges.

(2) Slurry eljárás

Őrölt dohányt mintegy tízszeres mennyiségű vízzel és megfelelő kötőanyaggal zaggyá kevernek, és a masszát acélszalagra öntik. Ez az eljárás a nagy vízfelesleg miatt szintén viszonylag sok energiát követel a szárításhoz.

(3) extrudálás és/vagy hengerlés

Az aprított dohányhoz - szárazanyag-tartalmánál általában kisebb mennyiségű - kötőanyagot, vizet és/vagy oldószert adnak, és az összekeverés után kapott pasztaszerű masszát nyomás alkalmazásával, azaz extrudálással és/vagy hengerléssel és/vagy szalagon történő formázással fóliává alakítják, majd viszonylag kis energia-ráfordítással a kívánt végleges nedvességtartalomra szárítjuk.

A papíreljárás és a slurry-eljárás esetében a formázás gyakorlatilag nyomás alkalmazása nélkül történik, és az így kapott fóliának vágott állapotban nagy a térkitöltő képessége. Ez nyersanyag megtakarítást jelent, tekintettel arra, hogy a cigarettagyártásban nem a súly, hanem - azonos térfogat mellett - a cigaretta keménysége a mérvadó.

Az extrudálással és/vagy hengerléssel, azaz kevés vízzel, de nyomás alkalmazásával előállított fólia térkitöltő képessége általában kisebb, ami az előállításához kapcsolódó energetikai előnyt csökkenti. Feltételezik, hogy a kisebb térkitöltő képesség a fólia tömör jellegére, illetve a papíreljárással vagy slurry eljárással előállított fóliához képest kevésbé porózus szerkezetére vezethető vissza.

A dohányiparban belső szivarburokkénti vagy fedőburokként alkalmazásra kerülő dohányfóliákkal szemben a térkitöltő képesség iránt nem támasztanak magas követelményeket, az ilyen fóliák vízzel, illetve nyállal szembeni állósága iránt azonban Igen, hiszen a szivaron lévő fólia közvetlenül szájba kertü.

A 2 797 689 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás eljárást ismertet dohánypótló fóliák vízállóságának növelésére oly módon, hogy kötőanyagként karboximetil-cellulózt alkalmaznak szabad sav formájában. A karboximetil-cellulóz azonban rendkívüli mértékben csípőssé teszi a füstöt, amit megfelelő szilícium katalizátorok adagolásával igyekeznek eUensúlyozní.

A vízállóság növelésére egyéb eljárások is ismeretesek, például a keresztirányban térhálósító szerek, így glíoxál stb. alkalmazása (2 653 377 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás).

Ismertek továbbá eljárások, amelyek segítségével a slurry-eljárással előállított fólia nyállal szembeni állósága növelhető, úgyhogy a fólia szivarburokként is alkalmazható.

Ilyen eljárást a 3 185 161 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertet: szerves oldószerben oldható, az oldószer eltávolítása után oldhatatlan cellulóz polimerizátumot, például alkoholban oldható etil-cellulózt visznek fel bevonóanyagként a dohánypótló fólia felületére.

A 3 016 907 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásból ismert eljárás szerint kötőanyagból és dohányból álló filmre dohányport szórnak. A felü létén lévő dohányport mechanikai lekopásának meg akadályozása céljából a port járulékosan különböző kötőinyag-oldatokkal bepennetezik, majd szárítják. A por rögzítéséhez használt kötőanyag lehet metilcellulóz, dextrin, pektin, alginát, keményítő, stb.

A referált módszerek azonban nem a térkitöltő képesség növelését célozzák. Legtöbbjük a nedves fóliát a bevonóanyag előnyösen permetezéssel végzett felhordása előtt szárítják, majd bevonás után újból szárítják, a kívánt végleges nedvességtartalomra. Így például a 3 185 161 és a 3 185 162 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások szerint legalább az egyik oldalon vékony, hidrofób bevonattal rendelkező dehányfóliát úgy állítanak elő, hogy finomra aprított dohányból és vízben oldódó kötőanyag vizes oldatából dohányfóliát formáznak, a fóliát szárítják, majd etil-cellulóz alkoholos oldatával bevonják, és végül a bevonatot szárítják. Az eljárás tehát kétszeres szárítást követel, emellett hosszú szállítószalagot is, ami nem gazdaságos és egyébként is helyigényes.

A iohánypótló fólia térkitöltő képességének növelésére ismertet megoldást a 25 05 149 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás, amely szerint 30—75%-ig metilezett pektint dolgoznak a dohányhulladékból álló masszába.

Az említett papíreljárásban a fólia szakítás! szilárdságának biztosítása céljából a cellulózrostok viszonylag nagy részaránya szükséges. Ugyanerre a célra a slurry eljárásban aránylag sok kötőanyagot kell alkalmazni. Az összes ilyen adalék azonban a füst minőségét kedvezőtlenül befolyásolja. Ezzel szemben az extrudálíssal és/vagy hengerléssel, kevesebb vízzel és adalékkal dolgozó eljárás esetén a füst minősége megfelelően jobb ugyan, a gazdasági szempontok miatt ma már általánosan követelt térkitöltő képessége azonban rosszabb.

Az extrudálással és/vagy hengerléssel előállított fólia különböző fizikai tulajdonságainak javítása céljából a fólia felületét különböző, vízben oldódó vagy nem oldódó kötőanyagok oldatával vagy szuszpenzlójával vonták be. A kötőanyagok lehetnek például nátrium-karboximetil-cellulóz, a guarmagvak lisztje, alginát vagy a szentjánoskenyér magvainak lisztje, oldatuk, illetve szuszpenziójuk adott esetben keresztirányban térhálósító adalékot, így glixált vagy egyéb dialdehidet tartalmazhat. Ezzel a fizikai tulajdonságok, például a szakítószilárdság bizonyos javulása volt elérhetőugyan, de amikor a fóliákat bedolgozták a cigarettákba, az eredmény nem volt kielégítő.

A fentieket összefoglalva megállapítható, hogy az aprított növényi eredetű anyagokból és/vagy dohányhulladékból előállított dohánypótló fóliák különböző tulajdonságai nem teljesen kielégítőek. Ennek megfe lelően a találmány feladata jó minőségű füstöt adó, folytonos, dohánypótló fólia előállításához alkalmas eljárás kidolgozása, amellyel a technika állásából ismert eljárások hátrányai kiküszöbölhetők, és főleg megnövelt térkitöltő képességű, nedvességgel szemben ellenálló fólia állítható elő.

Ezt a feladatot olyan eljárással oldottuk meg, amely szerint növényi eredetű anyagot és/vagy dohányhulladékot - szárazanyagtartalmánál kisebb mennyiségű - kötőanyaggal és vizel összekeverünk, a maszszát nyomás alatt formázó elemek között formázzuk, a kialakított, folytonos és még nedves, 30—50 m# nedvességtartalmú fóliát legalább egy alacsony, 40% nál kisebb észterezésí fokú (és/vagy alacsony észtere· zési fokú és 15% feletti mértékben amidált), vízben oldódó módosított pektin oldatával vagy szuszpenziójával bevonjuk, a módosított pektint kétvegyértékű és/vagy három vegyértékű fémionokkal érin tkezte tjük és a bevont fóliát szárítva a késztermék száraz súlyára vonatkoztatva a felületen legalább 0,5 m% módosított pektint tartalmazó bevonatot alakítunk ki.

A fenti módon extrudálással és/vagy hengerléssel nagy térkitöltő képességű, a nedvességgel szemben ellenálló dohányfólia gyártható. A fólia előállításához szükséges energia mennyiség a slurry-, illetve papíreljárás esetén szükséges energia mennyiségénél sokkal kisebb, emellett a találmány szerint készített fólia füstminősége lényegesen jobb.

Meglepő módom azt tapasztaltuk, hogy ha felviszszük a viszkózus bevonóoldatot vagy -szuszpenziót a formázott, de még nem szárított, 30-50 m% iiedvességtartalmú fólia felületére, szárítás után a vágott dohánypótlo fólia térkitöltő képessége csak akkor fokozódik szignifikánsan, ha a bevonóoldat vagy -szuszpenzó egy vagy több alacsony (40% alatti) észterezésí fokú módosított pektint tartalmaz, és a pektint kétvegyértékű és/vagy háromvegyértékű fémionokkal érintkeztetve vízben oldhatatlan filmet alakítunk ki a dohánypótló fólia felületén. A növelt térkitöltő képesség a dohánypótló fólia cigarettákká történő feldolgozása után is megmarad.

A találmány szerinti eljárásban alkalmazható módosított pektinek észterezésí foka általában 0,5 és 40% közötti érték. A nagyobb észterezésí fokú pektinek jobb oldhatósága miatt a 10—40%-osan észterezett pektineket részesítjük előnyben.

A kis mértékben észterezett pektinek helyett olyan pektint is alkalmazhatunk, amely kis mértékben észterezett és emellett amidált, azaz az észtercsoportok (metilészter-csoportok) egy része amidcsoportokkal van lecserélve vagypedig a még szabad karboxilcsoportok egy része amidcsoporttá van kialakítva. A

S’ ina fent megadott észterezésí fok mellett tehát ább 15%-ig amidálva lehet, a 35—20%-ig észterezett és ennek megfelelően 15 -30%-ig amidált pektineket előnyben részesítjük. Természetesen egy vagy több alacsony észterezésí fokú pektin és egy vagy több amidált, kis mértékben észterezett pektin kombinációját is alkalmazhatjuk.

A találmány szerinti eljárásban 10%-nál kisebb észterezésí fokú pektinek is alkalmazhatók, tekintettel arra, hogy az ilyen pektinek már viszonylag kis mennyiségű kétvegyértékű és/vagy háromvegyértékű fémionokkal képeznek vízben nem oldódó, megfelelő : stabilitású filmeket. A 10%-nál kisebb észterezésí fokú pektinek rosszul oldódnak vízben, ezért a bevonóoldat, illetve -szuszpenzió készítéséhez előnyösen ez alkálifém?ótkat, így nátrium- vagy ammóniumpekbnátjalkat alkalmazzuk. Az ilyen pektinátok észterezési foka előnyösen 0,5 és 10%, különösen előnyösen 1 és 5% közötti érték.

Meglepő, hogy ezzel a viszonylag egyszerű és olcsó intézkedés segítségével a nyomással dolgozó rendszerekben előállított fólia térkitöltő képessége eléri, sőt meg is haladja a papíreljárás vagy a slurry-eljárás szerint előállított fólia térkitöltő képességét, ugyanakkor a javított tulajdonságok megmaradnak a fólia gépi feldolgozása során is.

Kétvegyértékű és/vagy háromvegyértékű fémionokként előnyösen kalciumionokat és/vagy magnéz umionokat és/vagy alumíniumionokat alkalmazunk. A találmány értelmében vízben nem oldódó filmmel bevont fólia térkitöltő képessége vágott állapotban mintegy 20—60%-kal nagyobb, mint az azonos módon előállított, azonos összetételű, de bevonattal el nem látott termékeké, még akkor is, ha az utóbbiakban több a kötőanyag.

A bevonóoldat, illetve -szuszpenzió előnyösen 2-8 m% mennyiségben tartalmazza a módosított pektint, Így az oldat illetve szuszpenzió alkalmazási hőmérséklet melletti viszkozitása 5000—60.000 mPa közötti é ték.

A vízben oldhatatlan film képződéséhez szükséges kalcium- és/vagy magnézium- és/vagy alumíniumionokat vagy a bevonóoldatba, illetve -szuszpenzióba, vagypedig az aprított növényi eredetű anyagokhoz és/ vagy dohányhulladékhoz keverjük. Az idő előtti gélképződés megakadályozása végett az ionokat előnyösen vízben nem oldódó sóik alakjában, például CaC0₃Ca₃(PO4)j, A1PO₄, MgCO₃ stb. formájában adjuk a bevonóoldathoz, illetve -szuszpenzióhoz. Amennyiben az ionokat az aprított növényi eredetű anyaghoz és/vagy dohányhulladékhoz keverjük, oldható sókat, igy például laktátokat, szulfátokat is alkalmazhatunk. Mindkét esetben a bevont fólia szárítása közben a kétvegyértékű, illetve háromvegyértékű ionok az oldott, módosított pektin kationjaival felcserélődnek, így képződik a vízben nem oldódó film. Az alkalmazás módjától és a bevonóanyagtól függően az ionok koncentrációja abban az esetben, ha a bevonófolyadékhoz adagoljuk, a módosított pektin mennyiségére vonatkoztatva előnyösen 0,5-20 m%, és abban az esetben, ha az aprított növényi eredetű anyaghoz és/ vagy dohányhulladékhoz adjuk, a késztermék szárazanyagsúlyára vonatkoztatva 0,5-10 m%. Az itt megadott tartományok tájékoztató jellegűek, előfordulhat, hogy a módosított pektin minőségétől függően a szükséges ionmennyiség a megadottnál kisebb vagy nagyobb.

A találmányt az alábbi példákkal ismertetjük közelebbről.

1. példa őrölt dohányhulladék, nátrium-karboximetil-cellulóz (NaCMC), kalcium-karbonát és víz alaposan homogenizált zagyát háromhengeres hengerszéken fóliává hengereljük. A harmadik hengeren a fóliát kenőberendezés segítségével különböző bevonóoldatokkal bevonjuk, perforált szalagra levesszük, előszárítjuk és dobszárítóban 14-16 m% végleges víztartalomra szárítjuk. Az egyes fóliák összetételét az 1. táblázat szemlélteti.

192.149

1. Táblázat

A B C D dohányliszt (g) kötő- 91,0 92,5 anyag (NaCMC) (közvetlenül a dohánylisztbe keverve) (g) 6 3 kálcium-karbonát 3 3

92,5

92,5 bevonat (az adalékok g-ban) kis mértékben (30-38%-ig) észterezett pektin — 1,5 nagy mértékben (60-70%-ig) észterezett pektin — —

NaCMC guar magvak lisztje amidált, kid mértékben észterezett pektin (mintegy 22%-ig amidálva, észterezési fok kb.28%)

Az A-F jelű fóliákból mintaként hengerlés! irányban, valamint a hengerlés! irányra merőlegesen 1 mm széles csíkokat vágtunk ki, a csíkokat 14 m%-os víztartalomra megszárítottuk, majd a Brogwald féle denziméterrel megmértük térkitöltő képességüket.

A 2. táblázat mutatja, hogy a kismértékben észterezett pektinnel bevont fólia (B), valamint az amidált

3Q és kismértékben észterezett pektinnel bevont fólia (F) térkitöltő képessége - a kötőanyagok kisebb összmennyiségének ellenére — a be nem vont fóliához (A) viszonyítva nagyobb, és ez a nagyobb térkitöltő képesség a cigarettakészítés során is megmarad, míg az összehasonlító C, D és E fólia esetében a javított tér35 kitöltő képesség a feldolgozás során elvész.

2. Táblázat

C D E F térkitöltő képesség 14% nedvességtartalom mellett, denzimetrikusan mérve (cnr/g) a hengerlés irányában vágva a hengerlés irányára merőlegesen vágva

Egy cigaretta*) átlagos súlya (mg) azonos nedvességtartalom és azonos keménység mellett

4.20 5,03 (-) (+19,8%)

3.21 4,58 (-) (+42,7%)

985 916

4,35 4,91 (+3,6%) (+16,9%)

3,57 4,20 (+11,2%) (+30,8%)

989 973

4,75 5,30 (+13,1%) (+26,2%)

4,02 4,68 (+25,2%) (+45,8%)

979 910 (-) (-7,0%) (+0,4%) (-1,2%) (-0,6%) (-7,6%) ^Géppel előállított cigaretták, 20 m% vágott fólia, 80 m% szokásos dohénykeverék

192.149

2. példa

Az 1, példában leírtak szerint fóliát készítünk, majd az egyik oldalát kis mértékben (20-22%-lg) észterezett pektin különböző mennyiségeivel bevonjuk. A bevonöoldat a pektin súlyára vonatkoztatva 2 m% kalciumiont tartalmazott. A 3. táblázat a térkitöltő képességet mutatja a pektin mennyiségének függvényében.

3, Táblázat

Pektinmennyiség Térkitöltő képesség (cm^/g) 14% a fólia száraz- nedvességtartalom mellet, denzi-

anyagsúlya %-ában	metrikusan mérve hengerlési irány- hengerlési irány-
bán vágva	ra merőlegesen vágva
0,2	4,02	2,9,
0,5	4,26	3,18
0,8	4,53	3,61
1,0	4,9	4,02
1,2	4,9	4,2
1,5	5,08	4,6
2,0	5,2	4,64
2,5	5,2	4,68

A táblázat azt mutatja, hogy a térkitöltő képesség a bevonó pektin mennyiségével növekszik, de 1,5% felett a növekedés üteme egyértelműen lelassul.

Ugyanez érvényes úgynevezett dohánypótló anyagokból, azaz őrölt növényi részekből, például a kakaóbab héjából, a kávébab héjából vagy facelliilózból készített fóliákra is.

3. példa

2300 g őrölt dohányhulladék, 50 g nátrium-karboxímetilcellulóz, 37,5 g guarmag liszt, 25 g magnézium-formiát és 50 g alumínium-szulfát száraz keveréssel készített keverékét 1000 g vízzel alaposan öszszekeverjük. A nedves, de még pergő masszát háromhengeres hengerszéken fóliává hengereljük. A harmadik hengeren a fóliát felhordó henger segítségével 1 —4%-ig észterezett nátrium-pektinát 5%-os, szobahőmérsékleten mintegy 40 000 mPa viszkozitású oldatával bevonjuk, mégpedig úgy, hogy a kész fólia a felületén 1,5 m% nátrium-pektinátot tartalmazzon. A bevont fóliát szalagon 14 m% nedvességtartalomig szárítjuk (A fólia jele: A)

A fenti anyagokból és adalékokból a B jelű fóliát 30 is készítjük, azzal az eltéréssel, hogy a nátrium-pektinátot nem bevonatként visszük fel, hanem 1,5 s% mennyiségben belekeverjük az alapmasszába.

Végül azonos összetételű C) jelű fóliát is készítünk, ie a papíieljárás szerint.

Mind a három fóliát aktasemmisítő berendezés se35 gítségcvel a hengerlési irányra átlósan 1 mm szélességű azono; hosszúságú csíkokra vágjuk, a nedvességtartalmaz 14%-ra állítjuk be, és a térkitöltő képességet a Brogwaldt-féle denziméterrel megmérjük. Mind a három fóliából cigarettákat is készítettünk és ezeket dohányipari szakemberekkel elbíráltattuk. Az eredményéké'a 4. táblázatban adjuk meg.

4. Táblázat

Fólia jel	térkitöltő képesség crrr/g	A füstminőség bírálata
A	5,4	aromás, kidomborodó dohányjelleg nincs mellékíz
B	3,⁸	aromás, kidomborodó dohányjelleg A-hoz képest (gyakorlatilag nincs különbség
C	5,3	üres, nincs dohányíz cellulózszerííen csípős

192.149

Claims

1. Eljárás folytonos, dohánypótló, az egyik oldalán 5 vízben nem oldódó filmmel bevont fólia előállítására aprított növényi eredetű anyagból és/vagy dohányhulladékból az alapanyag vizzel és kötőanyaggal történő pépesítése és a vizes pép formázása útján, azzal jellemezve, hogy a növényi eredetű anyagot és/vagy dohányhulladékot - a szárazanyagtartalmánál kisebb mennyiségű - kötőanyaggal és vízzel összekeverjük, a masszát formázó eleinek segítségével önmagában ismert módon fóliává alakítjuk, és folytonos még nedves, 30—50% nedvességtartaímú fóliát legfeljebb egy, 40%-nál kisebb észterezési fokú (és/vagy alacsony észterezési fokú és 15% feletti mértékben ³amidéit), vízben oldódó módosított pektin oldatával vagy szuszpenziójával bevonjuk, a módosított pektint kétvegyértékű és/vagy háromvegyértékű férnionokkal önmagában ismert módon térhálósítjuk és a bevont fóliát szárítva a késztermék száraz súlyának legalább 20 0,5 m%-át kitevő pektinmennyiséget tartalmazó bevonatot alakítunk tó a felületen.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy pektinként egy vagy több, 10%nál kisebb észterezési fokú pektin alkalmazunk alkálifém-pektinát és/vagy ammónium-pektinát és/vagy 25 ammónium-pektinát alakjában.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy két- és/vagy háromvegyértékű fémionokat kalciumionokat és/vagy magnéziumionokat és/vagy alumíniumionokat alkalmazunk.

4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti eljá- ™ rás, azzal jellemezve, hogy bevonóoldatként, illetve -szuszpenzióként 2-8 m% módosított pektint tartalmazó oldatot alkalmazunk.

5. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzaljeUémezve, hogy a műveleti hőmérsékleten 5000 mPa — 60 000 mPa viszkozitású bevonóoldatot, illetve -szuszpenziót alkalmazunk.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a módosított pektint a késztermék száraz súlyára vonatkoztatva 1,2-5,5 m% mennyiségben visszük fel a fóliára.

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a bevonóoldathoz, illetve -szuszpenzióhoz adjuk a kalciumionokat és/vagy magnéziumionokat és/vagy alumíniumionokat, a módosított pektin súlyára számítva 0,5-20 m% mennyiségben.

8. Az 1—6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az aprított növényi eredetű anyaghoz és/vagy dogányhulladékhoz adjuk s kalciumionokat és/vagy magnéziumionokat és/vagy alumíniumionokat, a késztermék száraz súlyára vonatkoztatva 0,5—10 m% mennyiségben.

9. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kalciumionokat és/vagy magnéziumionokat és/vagy alumíniumionokat vízben oldhatatlan kalcium- és/vagy magnézium- és/vagy alumíniumsók alakjában adagoljuk a módosított pektint tartalmazó bevonóoldathoz, illetve szuszpenzióhoz.

10. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kalciumionokat és/vagy magnéziumionokat és/vagy alumíniumionokat vízben oldódó sók alakjában adjuk az aprított növényi eredetű anyaghoz és/vagy dohányhulladékhoz.