HU219363B - Processes and apparatus for impregnation and expansion of tobacco - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás dohány expandálására, amelynek során a) adohányt lehűtik, b) a dohányt szén-dioxid-gázzal 2758–7287 kPanyomáson és a szén-dioxid-gáz telítési vagy közel telítésihőmérsékleten érintkeztetik, c) a dohány szén-dioxiddal valóérintkeztetését annak átitatódásáig végzik, d) a nyomást leveszik, e)ezután a dohányt expandálják és a b) lépés előtt a dohányt legalább160 km/m3 sűrűségre tömörítik. Az eljárás során az a) lépésben adohány hűtését a d) lépés előtt szabályozott mennyiségű szén-dioxidkondenzálódási hőmérsékletéig végzik, miáltal a nyomásnak a d)lépésben történő csökkentésekor a dohány – 37 °C és –7 °C közöttihőmérsékletre hűl le, és a tömörítési lépésnek legalább egy részétkülön edényben végzik, majd a dohányt az átitatási lépéshez egynyomásálló edénybe (30) vezetik be. A találmány tárgya továbbá olyandohány expandálására szolgáló másik eljárás, amelynek során a) adohányt lehűtik, b) a dohányt szén-dioxid-gázzal 2758–7287 kPanyomáson és a szén-dioxid-gáz telítési vagy közel telítésihőmérsékletén érintkeztetik, c) a dohány szén-dioxiddal valóérintkeztetését annak átitatódásáig végzik, d) leveszik a nyomást, e)ezután a dohányt expandálják, az a) lépésben a dohány hűtését a d)lépés előtt szabályozott mennyiségű szén-dioxid kondenzálódásihőmérsékletéig végzik, miáltal a nyomásnak a d) lépésben történőcsökkentésekor a dohány –37 °C és –7 °C közötti hőmérsékletre hűl le,amelynek során a dohányt a b) lépés előtt 208 kg/m3 sűrűségretömörítik. A találmány tárgya dohánynak szén-dioxiddal történőátitatására szolgáló berendezés is, amelynek a dohányt tároló és adohány átitatását szolgáló szén-dioxid-gázt befogadó nyomásálló edénye(30) egy, a dohánynak a nyomásálló edénybe (30) való behelyezéseelőtti összenyomására tömörítődugattyúja (13), egy szállítócsövekkel(4, 5, 6, 7) ellátott, a dohányadagokat a tömörítődugattyútól (13) adohányátitató nyomásálló edényhez (30) továbbító szállítóeszköze,valamint egy dohányadagnak egy szállítócsőből (4, 5, 6, 7) adohányátitató nyomásálló edénybe (30) való átrakására és a dohányátitatása utáni visszarakására szolgáló átadóeszköze van. ŕ

Description

Az eljárás során az a) lépésben a dohány hűtését a

d) lépés előtt szabályozott mennyiségű szén-dioxid kondenzálódási hőmérsékletéig végzik, miáltal a nyomásnak a d) lépésben történő csökkentésekor a dohány -37 °C és -7 °C közötti hőmérsékletre hűl le, és a tömörítési lépésnek legalább egy részét külön edényben végzik, majd a dohányt az átitatási lépéshez egy nyomásálló edénybe (30) vezetik be.

A találmány tárgya továbbá olyan dohány expandálására szolgáló másik eljárás, amelynek során

a) a dohányt lehűtik,

b) a dohányt szén-dioxid-gázzal 2758-7287 kPa nyomáson és a szén-dioxid-gáz telítési vagy közel telítési hőmérsékletén érintkeztetik,

c) a dohány szén-dioxiddal való érintkeztetését annak átitatódásáig végzik,

d) leveszik a nyomást,

e) ezután a dohányt expandálják, az a) lépésben a dohány hűtését a d) lépés előtt szabályozott mennyiségű szén-dioxid kondenzálódási hőmérsékletéig végzik, miáltal a nyomásnak a d) lépésben történő csökkentésekor a dohány -37 °C és -7 °C közötti hőmérsékletre hűl le, amelynek során a dohányt a b) lépés előtt 208 kg/m³ sűrűségre tömörítik.

A találmány tárgya dohánynak szén-dioxiddal történő átitatására szolgáló berendezés is, amelynek a dohányt tároló és a dohány átitatását szolgáló szén-dioxidgázt befogadó nyomásálló edénye (30) egy, a dohánynak a nyomásálló edénybe (30) való behelyezése előtti összenyomására tömörítődugattyúja (13), egy szállítócsövekkel (4, 5, 6, 7) ellátott, a dohányadagokat a tömörítődugattyútól (13) a dohányátitató nyomásálló edényhez (30) továbbító szállítóeszköze, valamint egy dohányadagnak egy szállítócsőből (4, 5,6, 7) a dohányátitató nyomásálló edénybe (30) való átrakására és a dohány átitatása utáni visszarakására szolgáló átadóeszköze van.

A találmány tárgya eljárások és berendezés dohány telítésére és expandálására, amely eljárás során a dohány telítését és expandálását szén-dioxiddal végezzük.

A dohányiparban már régen felismerték a dohány expandálásának kívánatosságát, amelynek célja a dohány térfogatának vagy terjedelmének növelése. A dohány expandálásának különböző okai vannak. Az egyik korai cél a dohány expandálásával az volt, hogy pótolják a dohányszárítási folyamat során fellépő tömegveszteséget. Egy másik cél bizonyos dohányrészek, így dohányszárak dohányzási jellemzőinek javítása volt. Arra is törekedtek, hogy növeljék a dohány töltőképességét, és így kisebb mennyiségű dohányból olyan dohányárut, például cigarettát lehessen előállítani, amelynek a tömöttsége ugyanolyan, mint az összehasonlítható, de nem expandált dohányból készült és sűrűbb dohánytöltésű dohányárué, és mégis kevesebb kátrányt és nikotint ad le.

A dohány expandálására különböző eljárások ismeretesek.

Az egyik ilyen eljárás szerint a dohányt nyomás alatt egy gázzal telítik, majd a nyomást megszüntetik. Ezáltal a gáz expandálja a dohánysejteket, és a kezelt dohány térfogata megnövekszik. Más, alkalmazott vagy javasolt eljárások során a dohányt különböző folyadékokkal, például vízzel vagy viszonylag illékony szerves vagy szervetlen folyadékokkal kezelik, és így a dohányt ezzel a folyadékkal telítik, majd a folyadékokat kihajtják, és így a dohány expandál. További javasolt eljárások szerint a dohányt szilárd anyagokkal kezelik, amelyek melegítéskor elbomlanak, és így gázok keletkeznek, amelyek a dohány expandálására szolgálnak. Ismét más eljárások során a dohányt gáztartalmú folyadékokkal - például szén-dioxid-tartamú vízzel - nyomás alatt kezelik, hogy a gáz bejusson a dohányba. Amikor az így telített dohányt melegítik vagy a környezeti nyomást csökkentik, akkor a dohány expandál. A dohány expandálására kifejlesztett további eljárások során a dohányt gázokkal kezelik, amelyeknek a reakciójakor a dohányban szilárd kémiai reakciótermékek keletkeznek. Ezeket a szilárd reakciótermékeket hőhatással lebontják. így gázok képződnek a dohányban, amelyek távozásukkor a dohányt expandálják. Ezeket az eljárásokat az alábbiakban részletesebben ismertetjük.

Az US 1 789 435 számú szabadalmi leírás egy olyan eljárást és berendezést ismertet a dohány térfogatának expandálására, amelynek célja a dohánylevél szárításakor bekövetkező térfogatcsökkenés pótlása. Evégett a szárított és kondicionált dohányt nyomás alatt gázzal érintkeztetik, majd a nyomást leveszik, és ekkor a dohány expandál. A gáz lehet levegő, szén-dioxid vagy gőz. A találmány szerint a dohány térfogata ezzel az eljárással 5-15 térfogat%-kal növelhető.

Az US 3 771 533 számú saját szabadalmi leírásunk szerint a dohányt szén-dioxiddal és ammóniagázokkal kezelik. A dohány telítődik ezekkel a gázokkal, és in situ ammónium-karbamát képződik. Ezután az ammónium-karbamátot hőhatással lebontják. Ezáltal a dohánysejtekben gázok képződnek, amelyek a dohányt expandálják.

Az US 4 258 729 számú saját szabadalmi leírásunk egy olyan eljárást ismertet dohány térfogatának expandálására, aminek során a dohányt gáz alakú szén-dioxiddal telítik olyan feltételek között, hogy a szén-dioxid lényegében gáz alakban marad. A dohánynak a telítési lépés előtti előhűtését vagy a dohányágy külső eszközökkel történő, telítés közbeni hűtését korlátozzák, hogy a szén-dioxid jelentős mértékben ne kondenzálódhasson.

Az US 4 325 250 számú saját szabadalmi leírásunk egy olyan eljárást ismertet dohány térfogatának expandálására, amelynek során a dohányt gáz alakú széndioxiddal telítik olyan feltételek között, hogy a széndioxid lényegében gáz alakban marad. A nyomás levétele közben a szén-dioxid egy része a dohányon belül részlegesen kondenzált állapotba kerül. A találmány értelmében a szén-dioxid entalpiáját úgy szabályozzák, hogy a szén-dioxid kondenzálódása minimális legyen.

HU 219 363 Β

Egy másik szabadalmi leírásunk egy olyan eljárást és egy berendezést ismertet dohány térfogatának expandálására, amely szerint a dohányt folyékony szén-dioxiddal telítik, a folyékony szén-dioxidot in situ szilárd szén-dioxiddá alakítják át, majd a szilárd szén-dioxidot elpárologtatják, és így a dohányt expandálják.

Az US 5 251 649 számú szabadalmi leírás egy eljárást ismertet dohánynak szén-dioxiddal történő telítésére, majd a dohány expandálására. Ennek az eljárásnak a lépései során a dohányt gáz alakú szén-dioxiddal érintkeztetik, és a folyamat feltételeit úgy szabályozzák, hogy szabályozott mennyiségű szén-dioxid kondenzálódjon a dohányon.

Megállapították, hogy gáz alakú szén-dioxidot alkalmazó dohánytelítési eljárásoknál a folyamat végén (miután a szén-dioxid a maximális nyomásról kiszellőzött) a dohánynak kellőképpen alacsony kilépési hőmérsékleten kell lennie ahhoz, hogy a dohány eredményesen telítődjön. A kiszellőzés alatt a távozó szén-dioxid csökkenti a dohányágy hőmérsékletét.

A dohány telítésére gáz alakú szén-dioxiddal szabályozott kondenzálódás nélkül alkalmazó, ismert eljárások során nem tudják a nagy sűrűségű dohány kellő hűtését létrehozni, mivel a hűtést csak a gáz kitágulása adja. Ahogyan növekszik a dohányágy sűrűsége, úgy növekszik a hűtendő dohány tömege és úgy csökken a dohányágyban maradó térfogat vagy üres tér („hézagtérfogat”) és a hűtéshez rendelkezésre álló gáz. Kellő hűtés nélkül nem biztosítható a telített dohány expandálás előtti elfogadható stabilitása.

A lazán töltött dohányágynak tipikusan van egy dohány-sűrűségigradiense. A nagyobb sűrűség a fenék felé van a dohányoszlop tömegének összenyomó hatása miatt. Azoknál a dohányexpandálási eljárásoknál, amelyek során lazán töltött, viszonylag alacsony sűrűségű dohányágyakban gáz alakú szén-dioxidot alkalmaznak, bekövetkezhet a dohány egyenetlen hűlése, és ennek következtében a dohány egyenetlen stabilitása és expandálása.

A mély dohányágy alján fennálló sűrűség a csak gázt alkalmazó eljárásoknál korlátozó tényezőként jelentkezhet, mivel a mély ágy alján lévő dohány sűrűsége túl nagy lehet, és ezért gáztágulásos hűtéssel nem lehet hatékonyan hűteni. Ezért a gáz alakú szén-dioxidot alkalmazó dohányexpandálási eljárások viszonylag kis vagy vékony dohányágyakra korlátozódnak. Az ilyen kis ágyakat kísérleti fejlesztésekhez használják, de az ipari gyakorlatban általában nem használatosak.

Megállapítottuk, hogy míg a nagy sűrűség meggátolja a gátolja a gáz alakú szén-dioxidot alkalmazó, ismert expandálási folyamatok sikeres alkalmazását, addig az EP-0 519 696 Al számú szabadalom szerinti eljárás - ami szén-dioxid-gáz szabályozott kondenzálását alkalmazza - nagy sűrűségek esetén és különösen előzetesen tömörített dohányhoz alkalmazható. Ennek az eljárásnak előnye a nagyobb teljesítőképesség.

A tömörítés történhet egy dohányadag közvetlen összenyomása útján, vagy feldolgozási lépésekkel, például vágással.

Találmányunk célja olyan eljárás és berendezés dohány telítésére és expandálására, amelynek révén a dohány hűtése és ennek következtében stabilitása, valamint expandálása egyenletessé válik.

A találmány szerinti célkitűzést egyrészt olyan eljárással valósítjuk meg, amelynek során

a) a dohányt lehűtjük,

b) a dohányt szén-dioxid-gázzal 2758-7287 kPa nyomáson és a szén-dioxid-gáz telítési vagy közel telítési hőmérsékletén érintkeztetjük,

c) a dohány szén-dioxiddal való érintkeztetését annak átitatódásáig végezzük,

d) a nyomást levesszük,

e) ezután a dohányt expandáljuk és a b) lépés előtt a dohányt legalább 160 kg/m³ sűrűségre tömörítjük, és amelyet az jellemez, hogy az a) lépésben a dohány hűtését a d) lépés előtt szabályozott mennyiségű széndioxid kondenzálódási hőmérsékletéig végezzük, miáltal a nyomásnak a d) lépésben történő csökkentésekor a dohány -37 °C és -7 °C közötti hőmérsékletre hűl le, és hogy a tömörítési lépésnek legalább egy részét külön edényben végezzük, majd a dohányt az átitatási lépéshez egy nyomásálló edénybe vezetjük be.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósítási módja során a dohányt a nyomásálló edényben tovább tömörítjük, és a tömörítést 160-320 km/m³ sűrűségre vagy 192-256 kg/m³ sűrűségre, vagy 208-240 kg/m³ sűrűségre végezzük.

A találmány szerinti célkitűzést továbbá olyan eljárással valósítjuk meg, amelynek során

a) a dohányt lehűtjük,

b) a dohányt szén-dioxid-gázzal 2758-7287 kPa nyomáson és a szén-dioxid-gáz telítési vagy közel telítési hőmérsékletén érintkeztetjük,

c) a dohány szén-dioxiddal való érintkeztetését annak átitatódásáig végezzük,

d) levesszük a nyomást,

e) ezután a dohányt expandáljuk, az a) lépésben a dohány hűtését a d) lépés előtt szabályozott mennyiségű szén-dioxid kondenzálódási hőmérsékletéig végezzük, miáltal a nyomásnak a d) lépésben történő csökkentésekor a dohány körülbelül -37 °C és -7 °C közötti hőmérsékletre hűl le, és amelyet az jellemez, hogy a dohányt a b) lépés előtt legalább 208 kg/m³ sűrűségre tömörítjük.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósítási módja során a dohány illóanyag-tartalma (OV) a b) lépés előtt 13-16 tömeg%, a dohányt a rajta átáramló szén-dioxid-gázzal hűtjük, és a szén-dioxid-gázzal végzett hűtés közben a nyomást 3447 kPa alatti értéken tartjuk.

A találmány szerinti eljárás egy másik előnyös megvalósítási módja során a hűtés után a szén-dioxid-gáz nyomását, a szén-dioxid-gáz a dohányon történő kondenzálódására, megnöveljük 5170-6549 kPa közötti értékre, vagy hűtés közben 1723-3447 kPa közötti értékre.

A találmány szerinti eljárás egy további előnyös megvalósítási módja során a nyomást a szén-dioxid-gázzal végzett hűtés közben 1379 kPa alatti értéken tartjuk, majd a szén-dioxid-gáz nyomását a szén-dioxid-gáznak a dohányon történő kondenzálódására

HU 219 363 Β

2578 kPa érték fölé emeljük, míg egy másik lehetséges megvalósítási mód során a dohányt a szén-dioxid gázzal való érintkezés előtt előhűtjük, és az előhűtést a dohányra adott részleges vákuummal végezzük, a dohány eredeti illóanyag-tartalma 15-19 tömeg%, de az illóanyag-tartalom csökkentése és a dohány hűtése végett a szén-dioxid gázzal való érintkeztetés előtt a dohányra részleges vákuumot adunk, majd a dohányt -12 °C-ra vagy ennél alacsonyabb hőmérsékletre hűtjük.

A találmány szerinti eljárás egy célszerű megvalósítási módja során a dohányon kondenzálódott széndioxid mennyisége a dohány egy kg-jára vonatkoztatva 0,1-0,6 kg, előnyösen 0,1-0,3 kg, míg az érintkeztetési lépés időtartama 1-300 másodperc, az érintkeztetési lépés után a nyomás levétele 1-300 másodpercig tart. Az átitatott dohányt a nyomás levétele után és az expandálás előtt olyan légkörben tartjuk, amelynek a harmatpontja nem haladja meg a dohánynak a nyomás levétele utáni hőmérsékletét, majd a dohányt 0,1-5 másodperc közötti időn át 149-427 °C közötti hőmérsékleten tartott környezetben végzett melegítéssel expandáljuk.

Egy másik lehetséges megvalósítási mód során a dohányt gőzzel és/vagy levegővel 177-288 °C-on 4 másodpercnél rövidebb ideig érintkeztetve expandáljuk, és a dohány hőmérséklete a nyomás levétele után -12 °C alatti.

A találmány szerinti eljárás egy további célszerű megvalósítási módja során az a) lépésben a dohányt szén-dioxid-gázzal -12 °C vagy ennél alacsonyabb hőmérsékletre hűtjük, majd a nyomást telített szén-dioxid-gázzal 2758-7287 kPa-ra emeljük, és így dohányból és kondenzált szén-dioxidból álló rendszert hozunk létre, a hűtést a rendszeren átáramló szén-dioxid-gázzal végezzük, majd a gáz nyomását kondenzálódás és a dohány átitatása végett megemeljük, és a nyomás levétele után az átitatott dohány 1-4 tömeg⁰/ szén-dioxidot tart vissza.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósítási módja során a feldolgozandó dohányadagokat szállítóedényekben tartjuk, amelyeket átviszünk több állomáson, többek között egy töltőállomáson, egy átitatóállomáson és egy ürítőállomáson, a töltőállomáson a dohányt berakjuk a szállítóedénybe, az átitatóállomáson a dohányadagot nyomásálló edénybe rakjuk át, hűtjük, átitatjuk és visszarakjuk a szállítóedénybe, és az ürítőállomáson a dohányadagot eltávolítjuk a szállítóedényből, a dohányt a töltőállomáson tömörítjük, és amíg egy dohányadagot tömörítünk, addig egy másik dohányadag az átitatóedényben van, ahol az átitatáshoz használt nyomásálló edény űrtartalma legfeljebb 0,07 m³, és előnyösen 0,042 m³-nél kisebb, és a b), c) és d) lépés elvégzésének összegezett ideje legfeljebb 300 másodperc, előnyösen legfeljebb 100 másodperc.

A találmány további célkitűzését olyan, dohánynak szén-dioxiddal történő átitatására szolgáló berendezéssel valósítjuk meg, amelynek jellemzője, hogy a dohányt tároló és a dohány átitatását szolgáló szén-dioxid-gázt befogadó nyomásálló edénye, egy, a dohánynak a nyomásálló edénybe való behelyezése előtti összenyomására dohány tömöri tője, egy szállítóedényekkel ellátott, a dohányadagokat a dohánytömörítőtől a dohányátitató edényhez továbbító szállítóeszköze, valamint egy dohányadagnak egy szállítóedényből a dohányátitató nyomásálló edénybe való átrakására és a dohány átitatása utáni visszarakására szolgáló átadóeszköze van, és az összes szállítóedényt egymás után több állomáson, mégpedig egy, a szállítóedényeket megtöltő töltőállomáson, egy, a nyomásálló edényt befogadó átitatóállomáson, az átitatott dohányt eltávolító nyitóállomáson átvivő szállítóeszköze van, ahol a dohánytömörítő a töltőállomáson van elhelyezve, vagy a dohánytömörítő a töltőállomás és az átitatóállomás között, egy tömörítőállomáson van elhelyezve, valamint egy további, a dohányátitató, nyomásálló edényt egy átitatott dohányadag eltávolítása utáni melegítőeszköze van.

A találmány szerinti berendezés egy előnyös kiviteli alakjának a felső és egy alsó gázelosztó lapot tartalmazó nyomásálló edénye vagy egy gázzal töltött felső és alsó teret tartalmazó dohányátitató, nyomásálló edénye, a nyomásálló edényt megtöltő mozgatható dugattyúegysége van, továbbá a dohányátitató nyomásálló edénye egy, a dohányt a nyomásálló edényből kiürítő kilökődugattyúval van ellátva.

A találmány szerinti berendezés egy másik előnyös kiviteli alakjánál a dohányátitató nyomásálló edénye egy hőszigetelő béléssel van ellátva, míg egy másik lehetséges kiviteli alakjánál a dohányátitató nyomásálló edénye egy, a nyomásálló edény belsejében elhelyezhető hőszigetelő hüvellyel van ellátva.

A találmány szerinti berendezés egy további kiviteli alakjánál a dohányátitató nyomásálló edénye egy felső és egy alsó rostával van ellátva.

Találmányunkat, valamint annak további céljait és előnyeit annak példaképpeni megvalósítási módja és kiviteli alakja kapcsán a csatolt ábrák alapján részleteiben ismertetjük, ahol az

1. ábra a szén-dioxid normál hőmérséklet-entrópia ábrája, a

2. ábra az EP-A-O 519 696 számú szabadalom szerinti dohányexpandáltatási eljárás egyszerűsített tömbvázlata, a

2A. ábra a 2. ábra változata, a találmány szerinti eljárás egyik megvalósítási módja dohány tömörítésére, telítésére és expandálására, a

3. ábra 1723,5 kPa nyomáson és -18 °C-on telített dohányból kibocsátott szén-dioxid (tömeg%-ban kifejezve) a dohánytelítés utáni idő függvényében 12 tömeg⁰/, 14 tömeg⁰/, 16,0 tömeg⁰/ és 20 tömeg% illőanyagot (OV) tartalmazó dohányoknál, a

4. ábra a dohányban visszatartott szén-dioxid (tömeg°/-ban kifejezve) a kiszellőzés utáni idő függvényében három különböző illóanyag-tartalmú dohánynál, az

5. ábra az expandált dohány egyensúlyi hengertérfogatához (CV) az expandálás előtti pihentetési idő függvényében 12 tömeg% és 21 tömeg% illóanyagot tartalmazó dohánynál, a

6. ábra az expandált dohány fajlagos térfogata az expandálás előtti pihentetési idő függvényében 12 tö4

HU 219 363 Β meg% és 21 tömeg% illóanyagot tartalmazó dohánynál, a

7. ábra az expandált dohány egyensúlyi hengertérfogata a toronyból távozó illóanyag mennyiségének függvényében, a

8. ábra a dohányban lévő redukálócukrok százalékos csökkenése az expandáltatótoronyból távozó illóanyag mennyiségének függvényében, a

9. ábra a dohányban lévő alkaloidák százalékos csökkenése az expandáltatótoronyból távozó illóanyag mennyiségének függvényében, a

10. ábra egy dohánytelítő edény vázlata a dohányágy különböző pontjaiban fennálló dohányhőmérsékletekkel, a kiszellőzés után, a

11. ábra az expandált dohány fajlagos térfogata a dohánytelítés utáni, expandálás előtti pihentetési idő függvényében, a

12. ábra az expandált dohány egyensúlyi hengertérfogata (CV) a dohánytelítés után, expandálás előtti pihentetési idő függvényében, a

13. ábra a dohány hőmérséklete a dohány illóanyagtartalmának (OV) függvényében, ami mutatja a kelló stabilitáshoz szükséges elóhűtés mennyiségét (például 1 óra kiszellózés utáni pihentetés az expandálás előtt) 5515 kPa-on telített dohánynál, a

14. ábra a találmány szerinti berendezés nagy sűrűségű dohány rövid ciklusú telítésére szolgáló kiviteli alakjának vázlatos felülnézete, a

15. ábra a 14. ábra szerinti berendezés vázlatos metszete, a

16. ábra a 15. ábra szerinti nyomásálló edény metszete felnagyítva, a

17. ábra a találmány szerinti berendezés egy másik kiviteli alakjának a 14. ábrához hasonló felülnézete, a

18. ábra a 17. ábra szerinti berendezés 15. ábrához hasonló metszete, a

19. ábra a 17. ábra szerinti berendezés nyomásálló edényének metszete felnagyítva.

A találmány tárgya dohány expandálására szolgáló eljárás, mely során készen előforduló, relatíve nem költséges, éghetetlen, nem mérgező expanziós szert használnak. Pontosabban a találmány lényegesen csökkentett sűrűségű és megnövekedett töltési erejű expandált dohánytermék gyártására vonatkozik, ez nyomás alatt impregnáló dohány által telített gázos széndioxid és kondenzált folyékony szén-dioxid ellenőrzött mennyiségével történik, a nyomás gyorsan esik, ezután a dohány expandálása megtörténik. Az expanziót kísérheti az impregnált dohány melegítése, kisugárzott energiának vagy hasonló energiának való kitétele, amely azt okozza, hogy az impregnált dohány gyorsan expandálódik. A jelen találmány szerinti eljárás kivitelezésére használható egészben tartósított dohánylevél, darabolt vagy darált alakban, vagy dohányszárra és helyreállított dohányra szelektálva. Aprított alakban az impregnálandó dohánynak előnyösen 3,36-0,149 mm közötti szemcsemérete van, előnyösen nem kisebb mint 0,55 mm. A nedvességszázalékot azonosnak lehet tekinteni a kemence illóanyag-tartalmával (OV), mivel a dohány tömegének kevesebb mint 0,9 tömeg%-a illékony és nem víz. A kemence illóanyag-meghatározása azt jelenti, hogy a dohány tömegveszteségét egyszerűen megmérik, miután 3 órán keresztül a levegőt a kemencében 100 °C-on keringtették. Az eredeti tömeghez viszonyított tömeg%-os tömegveszteséget hívják a kemencében távozó illóanyag-tartalomnak.

A kezelendő dohány kemencében távozó illóanyagtartalma legalább 12 tömeg%, és kevesebb mint 71 tömeg⁰/». A kezelendő dohány kemencében távozó illóanyag-tartalma előnyös módon 13 tömeg% és 16 tömeg% között van. Ha a kemencében távozó illóanyagtartalom 12 tömeg% alatt van, akkor a dohány könnyen törik, és nagy mennyiségű dohánytörmelék keletkezik. 21 tömeg% illóanyag-tartalom felett túl nagy hűtésre van szükség az elfogadható stabilitás eléréséhez, és igen alacsony kiszellózés utáni hőmérséklet szükséges. Ekkor a dohány rideg lesz, és könnyen törik.

A találmány értelmében kívánatos nagy sűrűség vagy az egész dohányágy egyenletesebb sűrűsége, vagy mind a nagy sűrűség, mind az egyenletesebb dohányágy létrehozása végett a dohányt a szén-dioxidos telítés előtt tömörítjük vagy összenyomjuk. A dohány tömöríthető a nyomásálló edénybe történő berakás előtt, a nyomásálló edényben vagy mind a berakás előtt, mind az edényben, úgyhogy a dohány létrejött sűrűsége a nyomásálló edényben lényegében egyenletes és jóval nagyobb, mint a tipikus laza töltésű dohány sűrűsége.

Ipari méretű telítési folyamathoz a dohányt tartalmazó nyomásálló edényt előnyös módon szén-dioxid-gázzal átöblítjük. Az átöblítési művelet időtartama általában 1 -4 perc között van. Az előnyös kiviteli alaknál nagy sűrűségű dohányágyat alkalmazunk, az átöblU tési követelmények enyhébbek, mivel az üres tér minimalizálható, és mivel az edény - a dohány tömegéhez viszonyítva - kisebb. A később a 14-16. ábrák kapcsán részletesen ismertetésre kerülő példában az átöblítési lépés időtartama mindössze 5 másodperc. Az átöblítési lépés a végtermék minőségének romlása nélkül elhagyható. Az átöblítés előnye azoknak a gázoknak az eltávolítása, amelyek akadályozhatják a szén-dioxid visszanyerését, és azoknak az idegen gázoknak az eltávolítása, amelyek akadályozhatják a szén-dioxid teljes behatolását.

A találmány szerinti eljárás során alkalmazott gáz alakú szén-dioxidot általában egy táptartályból vesszük, amelyben a szén-dioxidot telített folyadék alakjában 2758-7239 kPa közötti nyomáson tartjuk. A táptartályba be lehet vezetni a nyomásálló edényből kiengedett és újrasűrített gáz alakú szén-dioxidot. További szén-dioxid vehető egy tárolótartályból, amelyben a szén-dioxidot folyékony alakban, 1482-2103 kPa közötti nyomáson és -28,9 °C és -17,8 °C közötti hőmérsékleten tartjuk. A tárolóedényből vett folyékony szén-dioxid az újrasűrített gáz alakú szén-dioxiddal keverhető és a táptartályban tárolható. Egy másik változat szerint a tárolóedényből vett folyékony szén-dioxidot előmelegítjük - például a tápvezeték körül elhelyezett, alkalmas futótekercsekkel - -17,8-+29 °C-ra és 2068-6894 kPa nyomásra, mielőtt bevezetjük a nyomásálló edénybe.

HU 219 363 Β

Amikor a szén-dioxidot bevezettük a nyomásálló edénybe, akkor az edény belseje a kezelendő dohánnyal együtt -6,7-+26,7 °C közötti hőmérsékletű lesz, és a nyomás elegendő lesz ahhoz, hogy a szén-dioxid-gázt telített vagy lényegében telített állapotban tartsa.

A dohány stabilitása - vagyis az időtartam, ameddig a telített dohányt a nyomás levétele után, a végső expandálási lépésig úgy lehet tárolni, hogy még kellőképpen expandál - a dohány kezdeti, kemencében távozó illóanyag-tartalmától (OV-tartalmától), vagyis telítés előtti illóanyag-tartalmától és a dohánynak a nyomásálló edény kiszellőztetése utáni hőmérsékletétől függ. Azonos mértékű stabilitáshoz a nagyobb kezdeti illóanyag-tartalmú dohánynál alacsonyabb kiszellőzés utáni hőmérséklet szükséges, mint a kisebb kezdeti illóanyag-tartalmú dohánynál.

A kemencében távozó illóanyag-tartalom által a szén-dioxid-gázzal 1723,5 kPa nyomáson és -18 °C-on telített dohány stabilitására gyakorolt hatást úgy határoztuk meg, hogy mért tömegű - tipikusan 60-70 g - világos dohányt 300 m³-es nyomásálló edénybe helyeztük. Az edényt ezután -18 °C-ra szabályozott hőmérsékletű fürdőbe merítettük. Amikor az edény és a fürdő termikus egyensúlyba került, akkor az edényt szén-dioxid-gázzal átöblítettük, majd az edényben 1723,5 kPa nyomást hoztunk létre. Gázfázisú dohánytelítést biztosítottunk úgy, hogy a szén-dioxid-nyomást -18 °C-on legalább 1379-2068 kPa-lal a szén-dioxid telítési nyomása alatt tartottuk. A dohányt 15-60 percen át nyomás alatt hagytuk itatódni, majd a nyomást az edényben a légkörbe való kiszellőztetéssel hirtelen 3-4 másodperc alatt lecsökkentettük. A szellőzőszelepet azonnal zártuk, és a dohány a -18 °C hőmérsékletre szabályozott fürdőbe merített edényben maradt 1 órán át. 1 óra elteltével az edény hőmérsékletét 25 °C-ra növeltük, és 2 órán át így maradt, hogy a dohányban maradó szén-dioxid felszabaduljon. Az edény nyomását és hőmérsékletét folytonosan rögzítettük a Laboratories Technologies Corp. cég IBM-kompatibilis számítógépével, amiben „LABTECH version 4” adatgyűjtő szoftvert használtunk. A dohányból állandó hőmérsékleten kibocsátott szén-dioxid mennyisége az idő függvényében az edény nyomásának időbeli változása alapján kiszámítható.

A 3. ábrán látható szén-dioxid-gázzal 1723,5 kPa nyomáson, -18 °C-on a fentebb leírtak szerint telített, 12 tömeg%, 14 tömeg%, 16,2 tömeg% és 20 tömeg% kemencében távozó illóanyag-tartalmú (OV-tartalmú) világos dohányok stabilitása. A 20 tömeg% illóanyagtartalmú dohány a felvett szén-dioxidnak 71 tömeg%át vesztette el 15 perc alatt, -18 °C-on, míg a 12 tömeg⁰/® illóanyag-tartalmú dohány a szén-dioxidnak csupán 25 tömeg%-át vesztette el 60 perc alatt. Az edény hőmérsékletének 25 °C-ra történő megnövelése után kibocsátott teljes szén-dioxid-mennyiség jellemzi a teljes szén-dioxid-felvételt. Ez az adat mutatja, hogy összehasonlító nyomásokon és hőmérsékleteken végzett dohánytelítéseknél a dohány illóanyag-tartalmának növekedésével a dohány stabilitása csökken.

A dohány kellő stabilitásának biztosításához a dohány hőmérsékletének közelítőleg -17,8 °C és -12,2 °C között kell lennie a nyomásálló edény kiszellőztetése után, ha az expandálandó dohány kezdeti illóanyagtartalma 15 tömeg%. A 15 tömeg%-nál nagyobb kezdeti illóanyag-tartalmú dohányt -17,8 °C és 12,2 °C közöttinél magasabb hőmérsékleten lehet tartani az összehasonlítható mértékű stabilitás elérése végett.

Példaképpen a 4. ábrán látható a dohány kiszellőzés utáni hőmérséklete által a dohány stabilitására kifejtett hatás különböző illóanyag-tartalmak esetére. A 4. ábra mutatja, hogy a nagyobb, 21 tömeg% illóanyag-tartalmú dohány alacsonyabb, -37,4 °C kiszellőzése utáni hőmérsékletet igényel a szén-dioxid időbeli visszatartásának hasonló szintjéhez az alacsonyabb, 12 tömeg% illóanyag-tartalmú dohánnyal összehasonlítva, amelynél a kiszellőzés utáni hőmérséklet -17,8 °C és -12,2 °C.

Az 5. és 6. ábrán a dohány illóanyag-tartalma és kiszellőzés utáni hőmérséklete által megadott hőmérsékleten a megadott időn át pihentetett, majd expandált dohány egyensúlyi hengertérfogatára és fajlagos térfogatára gyakorolt hatás látható.

A 4., 5. és 6. ábra a 49., 54. és 65. munkamenet adatain alapszik. Mindegyik munkamenetben világos dohányt helyeztünk 0,96 m³ teljes űrtartalmú nyomásálló edénybe, amiből 0,68 m³-t foglalt el a dohány. Az 54. és 65. munkamenetben közelítőleg 9,97 kg 20 tömeg% illóanyag-tartalmú dohányt helyeztünk a nyomásálló edénybe. Ezt a dohányt az 54. munkamenetben 2902 kPa, a 65. munkamenetben 1055 kPa nyomáson az edényen 4-5 percig átfolyó szén-dioxiddal előhűtöttük a szén-dioxid-gázzal 5515 kPa nyomás alá helyezés előtt.

A dohánytelítési nyomást, a szén-dioxidnak a dohányhoz viszonyított tömegarányát - tömeg%-át - és a dohány hőkapacitását úgy lehet variálni, hogy speciális körülmények között a kondenzálódott szén-dioxid elpárolgásával biztosítandó hűtés terjedelme viszonylag kicsi legyen a szén-dioxid-gáz nyomáslevétel utáni kitágulása által létrehozott hűtéshez képest. Ahogyan azonban a szén-dioxid-gáznak a dohányhoz viszonyított tömegaránya csökken, vagyis ahogyan a dohány sűrűsége növekszik, úgy növekszik a kondenzálódott széndioxid elpárolgásából eredő hűtés iránti igény. Az eljárás nagyobb teljesítőképessége és a dohány előtömörítése révén egyenletesebb expandálása végett a kondenzálódott szén-dioxid-képződését és elpárolgását szabályozni kell.

Mindegyik - 49., 54. és 65. - munkamenetben 5515 kPa dohánytelítési nyomás elérése után a rendszer nyomását 5 percen át 5515 kPa értéken tartottuk, majd az edényben a nyomást hirtelen, mintegy 90 másodperc alatt lecsökkentettük a légköri nyomásra. Az 1 kg dohányon hűtés utáni nyomás alá helyezés alatt kondenzálódott szén-dioxid tömegét az 54. és 65. munkamenetnél kiszámítottuk, és az 1. táblázatban adtuk meg. A telített dohányt kiszellőzés utáni hőmérsékleten, száraz atmoszférában az expandálásig egy 76,2 mm átmérőjű expandálótoronyban tartottuk, ahol legfeljebb 5 másodpercen át a megadott hőmérsékletű és 44,1 m/s sebességű gőzzel érintkezett.

HU 219 363 Β

1. táblázat

A munkamenet száma		54.	65.
Az anyag illóanyagtartalma, OV	tömeg%	20,5	20,4
A dohány tömege	kg	10,2	63
CO2-átáramlás, hűtési nyomás	kPa	2902	1055
Dohánytelítési nyomás	kPa	5515	5322
Előhűtési hőmérséklet	°C	12,2	29,9
Kiszellőzés utáni hőmérséklet	°C	12,2-6,7	-37,4
Expandálótorony gázhőmérséklete	°C	302	302
Egyensúlyi hengertérfogat	cm3/g	8,5	10,0
Fajtérfogat	cm3/g	1,8	2,5
Kondenzálódott CO2 számított értéke	kg/kg dohány	0,19	0,58

A „hengertérfogat” (cylinder volume, CV) a dohány expandálódásának mértékegysége. A jelen szabadalmi bejelentésben a kapcsolatos kifejezésekhez tartozó értékeket az alábbiak szerint határoztuk meg.

g expandálatlan dohánytöltetet vagy 10 g expandált dohánytöltetet 6 cm átmérőjű sűrűségmérő hengerbe helyezünk. A sűrűségmérő henger típusszáma DD-60, gyártója a Heinr. Borgwaldt GmbH, Schnackenburgallee Nr. 15, Postfach 54 0702, 2000 Hamburg 54, Németország. A hengerben lévő dohányra 30 másodpercre egy 2 kg-os, 5,6 cm átmérőjű dugattyút helyezünk. Az összenyomott dohány kapott térfogatát leolvassuk, és elosztjuk a dohányminta tömegével. így megkapjuk a hengertérfogatot cm³/g-ban. A próba adott tömegű dohánytöltet látszólagos térfogatát határozza meg. A töltőanyag kapott térfogatát nevezzük hengertérfogatnak (CV). A próbát normál környezeti feltételek - 24 °C és 60% relatív páratartalom - között végezzük. Általában - ha ez nincs másképpen megadva - a mintát ebben a környezetben 24-48 órán át előkondicionáljuk.

A „fajlagos térfogat” (SV) szilárd anyagok, például dohány, térfogatának és valódi sűrűségének mérésére szolgáló egység, amelynél az ideális gázokra vonatkozó gáztörvény alapelveit alkalmazzuk. A fajlagos térfogat a sűrűség reciproka, és cm³/g-ban fejezzük ki. Mért tömegű dohánymintát „ahogyan van” (eredeti állapotban) 100 °C-on 3 órán át szárítunk vagy egyensúlyba hozunk, majd egy Quantachrome Pentapiknométerbe (Elinca, CH) tesszük. A piknométert ezután héliummal tisztítjuk, és nyomás alá helyezzük. A dohány által kiszorított hélium térfogatát összehasonlítjuk az üres piknométer megöltéséhez szükséges hélium térfogatával, és a dohány térfogatát Arkhimédész törvénye alapján meghatározzuk. A jelen szabadalmi bejelentésben - ha ennek ellenkezőjét nem adjuk meg - a fajlagos térfogat meghatározásához ugyanolyan dohányt használtunk, mint az illóanyag-tartalom méréséhez, vagyis keringtetett levegőjű, 100 °C-ra szabályozott kemencében a 3 órán át tartott, szárított dohányt.

A dohány stabilitásának kívánt mértéke és ebből következően a dohány kiszellőzése utáni kívánt hőmérséklete sok tényezőtől, többek között a nyomáslecsökkentés utáni és a dohány expandálása előtti idő hosszától függ. Ezért a kiszellőzés utáni kívánt hőmérsékletet a stabilitás kívánt mértékének figyelembevételével kell megvalósítani. A találmány szerinti eljárás egy másik megvalósítási módja értelmében a telített dohányt a dohánytelítési lépés és az expandálási lépés között kezeljük, hogy fenntartsuk a dohány szén-dioxid-visszatartó képességét. A dohányt például szigetelt és hűtött szállítópályán szállítjuk, és elválasztjuk minden nedves levegőtől.

A dohány kiszellőzése utáni kívánt hőmérséklete bármilyen alkalmas módon biztosítható, így a dohány előhűtésével a nyomásálló edénybe történő bejuttatása előtt a dohány in situ hűtés útján a nyomásálló edényben hideg szén-dioxidos öblítéssel vagy más módon, vagy in situ vákuumos hűtés útján, amit a szén-dioxid-gáz átfolyása növel. A vákuumos hűtés előnye, hogy a dohány illóanyag-tartalmát (OV) a dohány termikus bomlása nélkül csökkenti. A vákuumos hűtés emellett a nem kondenzálódó gázokat eltávolítja az edényből, és ezzel lehetővé válik az öblítési lépés elhagyása. A vákuumos hűtést hatékonyan és kedvezően lehet alkalmazni arra, hogy a dohány hőmérsékletét -1 °C-ra csökkentsük. A dohányt előnyös in situ, a nyomásálló edényben hűteni.

Az előhűtés vagy in situ hűtés mértéke - ami a dohány kiszellőzés utáni hőmérsékletének beállításához szükséges - a szén-dioxid-gáz nyomásleengedés alatti kitágulása révén létrejövő hűtés mértékétől függ. A dohány szén-dioxid-gáz kitágulása révén létrejövő, bekövetkező hűtésének mértéke a szén-dioxid-gáz tömegének a dohány tömegéhez viszonyított arányától, a dohány hőkapacitásától, a végső dohánytelítési nyomástól és a rendszer hőmérsékletétől függ. Ezért egy adott dohánytelítési folyamatban - a dohányadag, valamint a rendszer nyomása, hőmérséklete és térfogata rögzített - a dohány kiszellőzés utáni végső hőmérsékletét a dohányon kondenzálódni hagyott szén-dioxid mennyiségének szabályozásával lehet szabályozni. A dohányból elpárolgó szén-dioxid által létrehozott hűtés mértéke, a kondenzált szén-dioxid tömegének a dohány tömegéhez viszonyított arányától, a dohány hőkapacitásától és a rendszer hőmérsékletétől vagy nyomásától függ.

Kondenzált szén-dioxid jelenléte esetén a sűrűség változásai nem befolyásolják jelentősen a kiszellőzés utáni hőmérsékleteket. Ha a dohányt a szén-dioxidos dohánytelítés előtt tömörítjük, akkor nagyobb lesz a sűrűség, és egy adott dohánytelítő edénybe nagyobb tömegű dohányt lehet tölteni. Bár az előnyös végrehajtási módnál a nagyobb sűrűség elérését célzó tömörítési lépés során egy dugattyúval mechanikai tömörítést végzünk, de bármi más, nem mechanikai eljárást vagy berendezést is lehet alkalmazni a dohány tömörítésére.

HU 219 363 Β

A dohány kívánt stabilitását az alkalmazott dohánytelítési és -expandálási folyamatok konkrét kialakítása határozza meg. A 13. ábrán látható a dohánynak a dohány kívánt stabilitásának eléréséhez szükséges kiszellózés utáni hőmérséklete az illóanyag-tartalom (OV) függvényében egy konkrét folyamat esetében. A 200 jelű alsó, vonalkázott terület adja meg a szén-dioxid-gáz kitágulása révén létrejött hűtés mértékét, a 250 jelű felső terület pedig a szén-dioxid-folyadék elpárolgásával létrehozandó járulékos hűtésnek azt a mértékét a dohány illóanyag-tartalma függvényében, ami a kívánt stabilitást biztosítja. Ebben a példában a dohány stabilitása akkor megfelelő, ha a dohány hőmérséklete a „stabilitási” vonal által mutatott hőmérséklettel megegyezik vagy az alatt van. A folyamatnak a dohány kiszellőzés utáni hőmérsékletét befolyásoló változói között vannak a már korábban megadott változók és egyéb változók, így - a teljesség igénye nélkül - az edény hőmérséklete, az edény tömege, az edény űrtartalma, az edény alakja, az áramlás geometriája, a berendezések orientációja, az edény falára történő hőátadás sebessége és a folyamatnak a dohánytelítés és az expandálás közötti, tervezett visszatartási ideje.

A 13. ábra szerinti 5515 kPa nyomású folyamatnál, amelyben a kiszellőzés utáni pihentetési idő 1 óra, 12 tömeg% illóanyag-tartalmú (OV) dohánynál nincs szükség előhűtésre a kívánt stabilitás eléréshez, míg 21 tömeg% illóanyag-tartalmú (OV) dohánynál -37,4 °C kiszellőzési hőmérséklet eléréséhez előhűtésre van szükség.

A dohány kiszellőzés utáni, -37,4-6,7 °C közötti hőmérséklete jóval magasabb, mint az a kiszellőzés utáni, -79 °C-os hőmérséklet, ami akkor áll fenn, ha dohánytelítő anyagként folyékony szén-dioxidot használnak. A dohánynak ez a kiszellőzés utáni magasabb hőmérséklete és a dohány kisebb illóanyag-tartalma (OV) lehetővé teszi, hogy az expandálási lépést jóval alacsonyabb hőmérsékleten hajtsuk végre. Ennek eredménye az, hogy kevesebb lesz a pörkölődés és kisebb lesz az aromaveszteség. Ezen kívül kevesebb energia szükséges a dohány expandálásához, továbbá egyszerűbbé válik a telített dohány kezelése, mivel nagyon kevés szilárd szén-dioxid keletkezik, ha egyáltalán keletkezik. A csak folyékony szén-dioxiddal telített dohánytól eltérően a jelen találmány szerint telített dohány nem hajlamos csomók képződésére, amelyeket mechanikai úton kell széttörni. Ezáltal nagyobb lesz a felhasználható dohány részaránya, mivel a csomótörési művelet során keletkező törmelék túl apró ahhoz, hogy cigarettában használni lehessen.

Ezenkívül a 21 tömeg% illóanyag-tartalmú, -37,4 °C-os és a 12 tömeg% illóanyag-tartalmú, -6,7 °C-os dohányok és az ezek között a határok között lévő dohányok nem ridegek, és ezért kezelésük során a károsodás minimális. Ez a tulajdonság a használható dohány nagyobb részarányát eredményezi, mivel kevesebb dohány törik mechanikailag a normális kezelés közben, például amikor a dohányt a nyomásálló edényből kiürítjük vagy a nyomásálló edényből az expandálási zónába továbbítjuk.

A telített dohány expandálása közben bekövetkező kémiai változatokat, például a redukálócukrok és alkaloidák melegítés hatására bekövetkező veszteségét csökkenteni lehet azzal, hogy a dohány kimenőillóanyag-tartalmát (OV), vagyis a dohánynak közvetlenül az expandálás utáni illóanyag-tartalmát (OV) 6 tömegárra vagy ennél nagyobb értékre növeljük. Ez az expandálási lépés hőmérsékletének csökkentésével érhető el. A dohány kimenőillóanyag-tartalmának (OV) növekedése rendszerint az expandálás létrehozott mértékének csökkenésével jár együtt. Az expandálás mértékének csökkenése erősen függ a dohány indulási adagjának illóanyag-tartalmától. Amikor a dohányadag illóanyag-tartalmát közelítőleg 13 tömeg%-ra csökkentjük, akkor az expandálás mértékének minimális csökkenését figyelhetjük meg még abban az esetben is, ha az expandáltatókészülékből kilépő dohány illóanyag-tartalma 6 tömeg% vagy ennél több. Ha tehát az adag illóanyag-tartalmát (OV) és az expandálási hőmérsékletet csökkentjük, akkor meglepően jó expandálás érhető el, és ugyanakkor minimálisak a kémiai változások. Ez a 7., 8. és 9. ábrán látható.

A 7., 8. és 9. ábra a 2241., 2242. és 2244-2254. munkamenet adatain alapszik. Ezeket az adatokat a 2. táblázatban foglaltuk össze. Az említett munkamenetekben mért mennyiségű világos dohányt helyeztünk az 1. példában leírt edényhez hasonló nyomásálló edénybe.

2. táblázat

A munkamenet száma	221	2242	2244-46 (harmadik)	2245 (második)
A dohány tömege, kg	45,3	45,3	147,7	147,4
Kondenzálódott CO2 (kg/kg) (számított)	nem értelmezhető	nem értelmezhető	0,36	0,36
A torony hőmérséklete (°C)	329,1	356,9	259,7	267,5
Adag:
eredeti OV (tömeg%)	18,8	18,9	17,0	17,2
egyensúlyi OV (tömeg%)	12,2	12,1	12,2	12,1
Egyensúlyi hengertérfogat (cm3/g)	4,5	4,6	4,8	4,9
Faj térfogat, (cm3/g)	0,8	0,9	0,8	0,8

HU 219 363 Β

2. táblázat (folytatás)

A munkamenet száma	221	2242	2244-46 (harmadik)	2245 (második)
Torony:
eredeti OV (tömeg%)	2,5	2,2	4,6	3,3
egyensúlyi OV (tömeg%)	11,5	11,2	11,9	11,8
Egyensúlyi hengertérfogat (cm3/g)	9,5	10,8	7,1	8,2
Fajtérfogat (cm3/g)	3,0	3,1	1,8	2,3
Adag:
alkaloidák11	2,71	2,71	2,71	2,71
redukálócukrokx	13,6	13,6	13,6	13,6
Toronykimenet:
alkaloidák’	2,12	1,94	2,47	2,42
%-os csökkenés	21,8	28,4	8,9	10,7
redukálócukrok’	11,9	10,6	13,3	13,3
%-os csökkenés	12,5	22,0	2,2	2,2

’ Tömegszázalék,, száraztömegre vonatkoztatva.

A munkamenet száma	2246	2247-48	2248 (második)	2249-50
A dohány tömege (kg)	147,4	108,9	108,9	108,9
Kondenzálódott CO2 (kg/kg) (számított)	0,36	0,29	0,29	0,29
A torony hőmérséklete (°C)	315,2	204,2	232,0	259,7
Adag:
eredeti OV (tömeg%)	17,5	14,30	14,2	15,2
egyensúlyi OV (tömeg%)	12,0	11,6	11,8	11,8
Egyensúlyi hengertérfogat (cm3/g)	4,9	5,2	5,3	0,8
Fajtérfoga (cm3/g)	0,8	0,8	0,8	0,8
Torony:
eredeti OV (tömeg%)	3,1	6,1	4,6	4,4
egyensúlyi OV (tömeg%)	11,6	12,0	11,6	11,5
Egyensúlyi hengertérfogat (cm3/g)	9,5	7,4	8,7	9,4
Fajtérfogat (cm3/g)	2,8	2,2	2,6	2,9
Adag:
alkaloidák’	2,71	2,71	2,71	2,71
redukálócukrok’	13,6	13,6	13,6	13,6
Toronykimenet:
alkaloidák’	2,12	2,61	2,49	2,36
%-os csökkenés	21,8	3,7	8,1	12,9
redukálócukrok’	11,2	13,6	13,6	13,2
%-os csökkenés	17,6	0	0	2,9

’ Tömcgszázalék,, száraztömegre vonatkoztatva.

A munkamenet száma	2250 (második)	2251-52	2252 (második)	2253-54	2254 (második)
A dohány tömege (kg)	108,9	95,3	95,3	95,3	95,3
Kondenzálódott CO2 (kg/kg) (számított)	0,29	0,25	0,25	0,25	0,25
A torony hőmérséklete (°C)	259,7	190,3	218,1	245,6	273,6
Adag:
eredeti OV (tömeg%)	15,0	12,9	13,0	12,8	12,9
egyensúlyi OV (tömeg%)	11,9	12,0	11,6	11,8	12,0

HU 219 363 Β

2. táblázat (folytatás)

A munkamenet száma	2250 (második)	2251-52	2252 (második)	2253-54	2254 (második)
Egyensúlyi hengertérfogat (cm3/g)	5,3	5,4	5,4	5,3	5,4
Fajtérfogat (cm3/g)	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
Torony:
eredeti OV (tömeg%)	2,8	6,5	5,0	3,6	2,9
egyensúlyi OV (tömeg%)	11,4	12,2	12,1	11,8	11,7
Egyensúlyi hengertérfogat (cm3/g)	9,4	8,6	8,9	8,9	9,1
Fajtérfoga, (cm3/g)	3,0	2,6	2,8	3,1	3,2
Adag:
alkaloidák1	2,71	2,71	2,71	2,71	2,71
redukálócukrok*	13,6	13,6	13,6	13,6	13,6
Toronykimenet:
alkaloidák1	2,26	2,54	2,45	2,39	2,28
%-os csökkenés	16,6	6,3	9,6	11,8	15,9
redukál ócukrok*	13,2	13,6	13,5	13,1	12,9
%-os csökkenés	2,9	0	0,7	3,7	5,1

* Tömegszázalék,, száraztömegre vonatkoztatva.

A 2241. és 2242. számú munkamenetben 2964 kPa nyomású folyékony szén-dioxidot használunk a dohány telítésére. A dohányt 60 másodpercig hagytuk a folyékony szén-dioxidban átitatódni, majd a felesleges folyadékot leengedtük. Az edényben a nyomást ezután hirtelen lecsökkentettük a légköri nyomás értékére, és így in situ szilárd szén-dioxid képződött. A telített dohányt ezután eltávolítottuk az edényből, és az esetlegesen keletkezett csomókat széttörtük. A dohányt ezután 203 mm átmérőjű expandálótoronyban a megadott hőmérsékletre beállított, 25,9 m/s sebességű, 75 térfogat%-os gőz/levegő keverékkel 4 másodpercnél kevesebb ideig érintkeztetve expandáltuk.

A dohány expandálás előtti és expandálás utáni nikotinalkaloida- és redukálócukor-tartalmát egy Bran Luebbe GmbH (előzőleg Technicon) által gyártott folytonos áramláselemző rendszerrel mértük. A nikotinalkaloidákat és redukálócukrokat vizes ecetsavoldattal extraháltuk a dohányból. Az extraktumokat először dialízisnek vetettük alá, ami megszünteti mindkét meghatározás nagyobb akadályait. A redukálócukrokat p-oxibenzoesav-hidraziddal, bázikus közegben, 85 °C-on bekövetkező reakciójukkal határoztuk meg, amelynek során szín keletkezik. A nikotinalkaloidákat cián-kloriddal, aromás amin jelenlétében határoztuk meg. A dohányban lévő alkaloidák vagy redukálócukrok tartalmának csökkenése jelzi a dohány vegyi és aroma-összetevőinek elvonását vagy csökkenését.

A 2244-2254. számú munkamenetben 2964 kPa nyomású folyékony szén-dioxidot használtunk a dohány telítésére. A dohányt 60 másodpercig hagytuk a folyékony szén-dioxidban átitatódni, majd a felesleges folyadékot leengedtük. Az edényben a nyomást ezután hirtelen lecsökkentettük a légköri nyomás értékére, és így in situ szilárd szén-dioxid képződött. A telített dohányt ezután eltávolítottuk az edényből, és az esetlegesen keletkezett csomókat széttörtük. A dohányt ezután 203 mm átmérőjű expandálótoronyban a megadott hőmérsékletre beállított, 25,9 m/s sebességű, 75 térfogat%-os gőz/levegő keverékkel 4 másodpercnél kevesebb ideig érintkeztetve expandáltuk.

A dohány expandálás előtti és expandálás utáni nikotinalkaloida- és redukálócukor-tartalmát egy Bran Luebbe GmbH (előzőleg: Technicon) által gyártott folytonos áramláselemező rendszerrel mértük. A nikotinalkaloidákat és redukálócukrokat vizes ecetsavoldattal extraháltuk a dohányból. Az extraktumokat először dialízisnek vetettük alá, ami megszünteti mindkét meghatározás nagyobb akadályait. A redukálócukrokat poxi-benzoesav-hidraziddal, bázikus közegben, 85 °Con bekövetkező reakciójukkal határoztuk meg, amelynek során szín keletkezik. A nikotinalkaloidákat ciánkloriddal, aromás amin jelenlétében határoztuk meg. A dohányban lévő alkaloidák vagy redukálócukrok tartalmának csökkentése jelzi a dohány vegyi és aromaösszetevőinek elvonását vagy csökkenését.

A 2244-2254. számú munkamenetben a dohányt az 1. példában leírt eljárás szerint gáz alakú szén-dioxiddal 5515 kPa nyomáson telítettük. Az expandálási hőmérséklet hatásának vizsgálata végett azonosan telített dohányt különböző hőmérsékleteken expandáltattuk. Például 147 kg dohányt telítettünk, majd 1 óra folyamán vett három mintát vizsgáltunk és expandáltattunk 260 °C, 288 °C és 315,5 °C hőmérsékleten. Ezek a 2244., 2245., illetve 2246. munkamenetben szerepelnek. Az illóanyag-tartalom (OV) hatásának vizsgálata végett 13 tömeg%, 15 tömeg%, 17 tömeg% és 19 tömeg% illóanyag-tartalmú dohánytételeket telítettünk.

HU 219 363 Β

A munkamenet száma utáni „első”, „második” vagy „harmadik” sorszámozás megadja a sorrendet, ami szerint az adott telítésből származó dohányt expandáltattuk. A telített dohányt 203 mm-es expandálótoronyban, a megadott hőmérsékletre beállított 25,9 m/s sebességű, 75 térfogat%-os gáz/levegő keverékkel 4 másodpercnél kevesebb ideig érintkeztetve expandáltattuk. A dohány alkaloida- és redukálócukor-tartalmát a fentebb leírt módon mértük.

A kezelendő dohányt a 2. ábrán látható tömbvázlat szerint egy 10 szárítóba juttattuk, ahol nedvességtartalmát 19-28 tömeg%-ról 12-21 tömeg%-ra, előnyös módon 13-16 tömeg%-ra csökkentettük. A szárítás bármilyen alkalmas módon végezhető. Ez a szárított dohány tömbben egy silóban tárolható későbbi telítés vagy/és expandálás végett vagy - szükség esetén kellő hőmérséklet-beállítás és tömörítés után - közvetlenül a 30 nyomásálló edénybe adagolható.

Egy másik változat szerint bemért mennyiségű szárított dohányt mérlegfutószalagon megmérünk, és egy 20 dohányhűtőben lévő szállítószalagra juttatunk telítés előtti kezelés végett. A dohányt a 20 dohányhűtőben bármilyen alkalmas módon - ami lehet mélyhűtés is -6,7 °C alá, előnyös módon -17,8 °C alá hűtjük egy 30 nyomásálló edénybe történő beadagolás előtt.

A 2A. ábrán látható tömbvázlat hasonló a 2. ábra szerintihez, de tartalmaz egy 80 tömörítőegységet is, ami a dohányt a találmány tökéletesített végrehajtási módja szerint a szén-dioxidos telítés előtt tömöríti. A dohány tömöríthető in situ a 30 nyomásálló edényben vagy egy külön tömörítőállomáson, vagy mindkettőben. Eszerint a 80 tömörítőegység lehet a 30 nyomásálló edénytől független, vagy azzal összeépített. A 80 tömörítőegység tartalmazza az alkalmas tömörítőelrendezést és anyagmozgató elrendezést.

A 80 tömörítőegység 15 tömeg% illóanyag-tartalmú dohányt az eredeti laza sűrűségről 192-256 kg/m³, előnyös módon 208-240 kg/m³ tömörített sűrűségűre nyomja össze vagy tömöríti. Megfigyeltük, hogy a 240 vagy 256 kg/m³-nél jobban tömörített dohánynál a nyomásálló edényből való kiszedés után bizonyos csomósodás jelentkezik.

Kis (például 28,3 dm³-es) dohánytelítő edényben a dohány tömörített térfogatsűrűsége mechanikai tömörítés után az egész dohányágyban lényegében egyforma. Nagy dohánytelítő edényben a mechanikai tömörítés egyenletesebb sűrűséget eredményez, mint csak a nehézségi erő által létrehozott sűrűség. Ha például 25 tömeg% illóanyag-tartalmú (OV) világos dohányt lazán töltöttünk 175 cm magas és 61 cm átmérőjű hengerbe, akkor a mért sűrűség az ágyban a 0 és 50,8 cm magasan lévő mérési pontok között lényegében egyenletesen 368-408 kg/m³-re csökkent, majd 480 cm és az ágy teteje között lényegében lineárisan 336 kg/m³-ről 232 kg/m³-re csökkent. Ha a dohányágyat legalább a sűrűség küszöbértékére tömörítjük, akkor a gravitációs tömörítőhatás elhanyagolható, és a sűrűség az egész ágyban lényegében egyenletes.

A következő módszerrel mértük a sűrűséget a dohányágyban különböző mélységekben. Előre megmért mennyiségű dohányt, például 18,1 kg-os mennyiségeket, egymás után helyeztünk egy hengerbe. Minden 18,1 kg dohánymennyiség után a hengerbe egy mérőpálcát helyeztünk. Amikor a henger megtelt dohánnyal úgy, hogy az egymást követő 18,1 kg-os dohánymennyiségeknél mérőpálcát helyeztünk el, a hengert óvatosan eltávolítottuk úgy, hogy a dohányoszlop és a mérőpálcák állva maradjanak. Mértük mindegyik mérőpálca magasságát, és ennek alapján számítottuk a hozzá tartozó 18,1 kg-nyi dohánymennyiség által elfoglalt térfogatot, valamint sűrűséget.

A hűtött és tömörített dohányt egy dohányadagoló 31 nyíláson át a 30 nyomásálló edénybe adagoljuk, ahol lerakódik. A 30 nyomásálló edény előnyös módon függőleges hossztengelyű henger, amelynek a fenekén vagy annak közelében egy, szén-dioxid-adagoló 33 nyílás és a tetején vagy annak közelében egy szén-dioxidkiszellőztető 32 nyílás van. A kiszellőztetés történhet azonban bármilyen alkalmas irányban, például függőlegesen, vízszintesen, radiálisán stb., mivel a találmány szerinti eljárás a szén-dioxid egyenletesre szabályozott kondenzálódása révén lényegében egyenletessé teszi a hőmérsékletet az egész dohányágyban. Emellett az ágy lényegében homogén és egyöntetű, és lehetővé teszi az egyenletes gázáramlást bármilyen irányban.

A 30 nyomásálló edényt ezután gáz alakú széndioxiddal átöblítjük, hogy belőle minden levegőt vagy más, nem kondenzálódó gázt eltávolítsunk. Egy másik változat szerint a 30 nyomásálló edény kiüríthető egy vákuumszivattyúval, ami a levegőt vagy más gázokat a szén-dioxidnak a 30 nyomásálló edénybe történő bevezetése előtt eltávolítja. Az öblítést kívánatos úgy végezni, hogy a 30 nyomásálló edényben lévő dohány hőmérséklete jelentősen ne emelkedjék. Ennek az öblítési lépésnek a kiáramló gázát a szén-dioxid visszanyerése és ismételt felhasználása végett valamilyen alkalmas módon kezelni lehet, vagy egy 34 vezetéken át ki lehet szellőztetni a légkörbe.

Az öblítési lépés után szén-dioxid-gázt vezetünk be a 30 nyomásálló edénybe egy 50 szén-dioxid-táptartályból, ahol a szén-dioxidot 2578-7239 kPa közötti nyomás alatt tartjuk. Amikor a 30 nyomásálló edény belső nyomása eléri a 2068-3447 kPa közötti értéket, akkor nyitjuk a szén-dioxid-kivezető 32 nyílást, ami lehetővé teszi, hogy a szén-dioxid átfolyjon a dohányágyon és a dohányt lényegében egyenletes hőmérsékletre lehűtse. Eközben a 30 nyomásálló edényben a nyomást 2068-3447 kPa között tartjuk. Mikor a dohány hőmérséklete lényegében egyenletessé vált, akkor zárjuk a szén-dioxid-kivezető 32 nyílást, és a nyomást a 30 nyomásálló edényben 4826-6894 kPa-ra, előnyös módon 5515 kPa-ra növeljük a szén-dioxidgáz hozzáadása révén. Ezután a szén-dioxid-bevezető 33 nyílást zárjuk. Ekkor a dohányágy hőmérséklete közelítőleg a szén-dioxid telítési hőmérsékletén van. Gazdaságosan alkalmazható olyan nagy nyomás is, mint 7239 kPa, és elfogadható a szén-dioxid kritikus nyomása, a 7287 kPa is. A használatos dohánytelítésinyomás-tartománynak amúgy nincs más felső határa, csak a rendelkezésre álló berendezés által lehetővé tett ér11

HU 219 363 Β ték és a szuperkritikus szén-dioxid által a dohányra gyakorolt hatás.

A 30 nyomásálló edény nyomás alá helyezésekor olyan termodinamikai utat követünk, ami lehetővé teszi, hogy szabályozott mennyiségű szén-dioxid-gáz kondenzálódjon a dohányon. Az 1. ábra a szén-dioxid normál hőmérséklet (°C)-entrópia (KJ/KgK) ábrája, ahol az I-V vonal ábrázolja a találmány szerinti termodinamikai utat. Például 18,3 °C-os dohányt teszünk egy 30 nyomásálló edénybe, és a nyomást 2068 kPa-ra növeljük (I—II vonal). Ezután az edényt 2068 kPa-on átáramló szén-dioxiddal lehűtjük -17,8 °C-ra (II—III vonal). További szén-dioxid-gázt vezetünk be a 30 nyomásálló edénybe, a nyomást 5515 kPa-ra és a hőmérsékletet 19,4 °C-ra növelve. Minthogy azonban a dohány hőmérséklete a szén-dioxid-gáz telítési hőmérséklete alatt van, ezért szabályozott mennyiségű szén-dioxid-gáz kondenzálódik egyenesen a dohányon (III—IV vonal). A rendszer a kívánt időtartamon át 5515 kPa nyomáson tartjuk, majd az edényben a nyomást hirtelen lecsökkentjük a légköri nyomásra, ami (-20,6--23,3 °C) kiszellőzés utáni hőmérsékletet eredményez (IV-V vonal).

A dohány nyomás alá helyezés előtti in situ hűtése -12,2 °C-ra általában lehetővé teszi bizonyos mennyiségű telített szén-dioxid-gáz kondenzálódását. A kondenzálódás általában a folyékony szén-dioxid lényegében egyenletes eloszlását eredményezi az egész dohányágyban. Ennek a folyékony szén-dioxidnak a kiszellőzési lépés alatti elpárolgása elősegíti a dohány egyenletes hűlését. A dohány telítés utáni egyenletes hőmérséklete egyenletesebben expandált dohányt eredményez. A szén-dioxid egyenletes kondenzálódását a dohányon és a dohány ebből eredő egyenletes hűlését elősegíti, hogy a dohányt előzetesen lényegében egyenletes sűrűségűre nyomtuk össze.

Ez az egyenletes dohányhőmérséklet a 10. ábrán látható, ami a 28. munkamenetben használt dohánytelítő

100 edényt vázlatosan ábrázolja, és mutatja a hőmérsékletet (°C-ban) a dohányágy különböző helyein kiszellőzés után. Például a dohányágy hőmérséklete egy 120 keresztmetszetben, a 100 edény tetejéről 914 mm-re -11,7 °C, -14 °C, -14 °C és -16 °C volt.

815 kg, 15 tömeg% illóanyag-tartalmú (OV) világos dohányt 1524 mm belső átmérőjű és 2591 mm magas 30 nyomásálló edénybe helyeztünk. A 30 nyomásálló edényt ezután szén-dioxid-gázzal 30 másodpercen át öblítettük, majd szén-dioxid-gázzal 2413 kPa nyomás alá helyeztük. A dohányágyat ezután 2413 kPa nyomáson 12,5 percen át átfolyó hűtéssel -12,2 °C-ra hűtöttük. A 30 nyomásálló edényben a nyomást ezután 5515 kPa-ra növeltük. 60 másodpercen át így tartottuk, majd 4,5 perc alatt hirtelen levettük a nyomást. A dohányágy hőmérsékletét különböző pontokon mértük, és lényegében egyenletesnek találtuk. Ez a 10. ábrán látható. Kiszámítottuk, hogy egy kg dohányra vonatkoztatva 0,26 kg szén-dioxid kondenzálódik.

A 2. ábrára visszatérve, a dohányt a 30 nyomásálló edényben 5515 kPa szén-dioxid-nyomás alatt tartjuk 1-300 másodperc közötti időn át, előnyös módon 60 másodpercig. Azt állapítottuk meg, hogy a dohánynak a szén-dioxid-gázzal való érintkezési idejét - vagyis azt az időtartamot, amelynek folyamán a dohányt a szén-dioxid-gázzal érintkezésben kell tartani ahhoz,, hogy a kívánt mennyiségű szén-dioxidot elnyelje - erősen befolyásolja a dohány illóanyag-tartalma (OV) és az alkalmazott telítési nyomás. Az eredetileg nagyobb illóanyag-tartalmú dohánynál adott nyomáson rövidebb érintkezési időre van szükség a dohánytelítés összehasonlítható mértékének eléréséhez. Ez különösen kisebb nyomásokon van így. Nagyobb dohánytelítési nyomásokon a dohány illóanyag-tartalma (OV) által a szén-dioxiddal való érintkezés idejére kifejtett hatás csökken. Ezt a 3. táblázat illusztrálja.

3. táblázat

A munkamenet száma	20.	14.	21.	59.	49.	33.	32.	35.	30.	27.
A dohány eredeti illóanyagtartalma (tömeg%)	3247	3185	3206	5530	5516	2965	2965	2965	3172	3103
Dohánytelítési nyomás (kPa)	471	462	465	802	800	430	430	430	460	450
Érintkezési idő telítési nyomáson, perc	5	15	60	1	5	0,25	5	10	15	20
Toronykimenet:
Egyensúlyi hengertérfogat (CV)(cm3/g)	7,5	8,7	10,1	9,8	10,4	8,5	9,3	10,5	11,1	10,5
Fajtérfogat (cm3/g)	1,8	2,1	2,8	3,1	3,1	2,1	2,6	3,4	3,1	2,9
Kontroll*
Egyensúlyi hengertérfogat (cm3/g)	5,3	5,4	5,2	5,6	5,7	5,5	5,5	5,7	5,5	5,5
Fajtérfogat (cm3/g)	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8

* A beadagolt dohány hengertérfogata és faj térfogata.

HU 219 363 Β

Miután a dohány kellőképpen telítődött, a 30 nyomásálló edényben a nyomást hirtelen a 30 nyomásálló edény nagyságától fiiggően 1-300 másodperc közötti idő alatt lecsökkentettük úgy, hogy a szén-dioxidot először egy 40 szén-dioxid-visszanyerő egységbe, majd a 34 vezetéken át a légkörbe kiszellőztettük. Ez alatt a kiszellőzés alatt a dohányon kondenzálódott szén-dioxid elpárologva elősegíti a dohány hűtését, ami a dohány kiszellőzés utáni -37,4 °C közötti hőmérsékletét eredményezi.

A dohányban kondenzálódott szén-dioxid mennyisége a dohány 1 kg-jára vonatkoztatva előnyösen 0,1-0,9 kg/kg. A legjobb tartomány 0,1-0,3 kg/kg tartomány, de bizonyos körülmények között 0,5 vagy 0,6 kg/kg is alkalmas.

A 30 nyomásálló edényből kivett telített dohányt bármilyen alkalmas módon, például egy 70 expandálótoronyba adagolva, közvetlenül expandálni lehet. Egy másik változat szerint a telített dohányt 1 órán át kiszellőzés utáni hőmérsékletén lehet tartani az ezt követő expandálás végett egy 60 átadóeszközben száraz atmoszférában, vagyis olyan atmoszférában, amelynek a harmatpontja a kiszellőzési hőmérséklet alatt van. Expandálás és kívánt esetben újrarendezés után a dohány felhasználható dohányáruk, köztük cigaretta előállítására.

A következő példák illusztratív jellegűek.

1. példa

109 kg, 15 tömeg% illóolaj-tartalmú (OV) világos dohánytöltőanyag-mintát -6,7 °C-ra hűtöttünk, majd 610 mm átmérőjű és 2440 mm magas 30 nyomásálló edénybe helyeztünk. A 30 nyomásálló edényt ezután szén-dioxid-gázzal 2068 kPa nyomás alá helyeztük, majd a dohányt szén-dioxid-gázzal, közel telítési feltételek között, 5 percen át öblítve -17 °C-ra hűtöttük, miközben a 30 nyomásálló edényben 2068 kPa nyomást tartottunk. Ezután 5515 kPa nyomás alá helyeztük szén-dioxid-gázzal. A 30 nyomásálló edényben a nyomást 60 másodpercen át 5515 kPa-on tartottuk. A nyomást 30 nyomásálló edényben 300 másodperc szellőztetéssel légköri nyomásra csökkentettük. Ezután a dohány hőmérséklete -17,8 °C volt. A dohány hőmérséklete, a rendszer nyomása, hőmérséklete és térfogata, valamint a dohány kiszellőzés utáni hőmérséklete alapján kiszámítható, hogy így 1 kg dohányon közelítőleg 0,29 kg szén-dioxid kondenzálódott.

A telített dohányminta tömege 2 tömeg%-kal nőtt, ami a szén-dioxidos dohánytelítésnek tulajdonítható. A telített dohányt ezután 1 órán át melegítettük egy 203 mm átmérőjű expandálótoronyban, 288 °C-os 25,9 m/s sebességű, 75 térfogat%-os gőz/levegő keverékkel érintkeztetve 2 másodpercnél rövidebb ideig. Az expandálótoronyból kilépő termék illóanyag-tartalma (OV) 2,8 tömeg% volt. A terméket ezután standard feltételek között 24 °C-on és 60 tömeg% relatív páratartalomban 24 órán át egyensúlyba hoztuk. Az egyensúlyba hozott termék töltőképességét a szabványosított hengertérfogat (CV)-próbával mértük. A próba eredménye 5,3 cm³/g hengertérfogat volt, 11,4 tömeg% egyensúlyi nedvességtartalom mellett. Az expandálatlan kontrolitermék hengertérfogata 12,2 tömeg% egyensúlyi nedvességtartalom mellett 5,3 cm³/g volt. Eszerint a mintának a hengertérfogat-módszerrel mért töltőképessége feldolgozás után 77%-kal nőtt.

A dohánytelítés utáni, expandálás előtti pihentetési idő által az expandált dohány fajlagos térfogatára és egyensúlyi hengertérfogatára (CV) gyakorolt hatást a 2132-1...2135-2. munkamenetben vizsgáltuk. Mindegyik - 2132,1., 2132,2. 2134-1., 2134-2, 2135-1. és 2135-2. munkamenetben 101 kg, 15 tömeg% illóanyagtartalmú (OV) világos dohányt az 1. példában leírttal azonos 30 nyomásálló edénybe helyeztünk. A 30 nyomásálló edényt szén-dioxid-gázzal 1723-2068 kPa nyomás alá helyeztük. A dohányt ezután - ugyanúgy, mint az 1. példában - hűtöttük, és eközben a nyomást 1723-2068 kPa között tartottuk. A 30 nyomásálló edényben a nyomást ezután szén-dioxid-gázzal 5515 kPa-ra növeltük. Ezt a nyomást 60 másodpercen át tartottuk, majd a 30 nyomásálló edényt 300 másodperc alatt légköri nyomásra kiszellőztettük. A telített dohányt olyan környezetben tartottuk, amelynek a harmatpontja kisebb, mint a dohány kiszellőzés utáni, expandálás előtti hőmérséklete. All. ábrán látható a dohánytelítés utáni pihentetési idő által az expandált dohány fajlagos térfogatára gyakorolt hatás. A12. ábrán a dohánytelítés utáni pihentetési idő által az expandált dohány egyensúlyi hengertérfogatára (CV) gyakorolt hatás látható.

2. példa

8,6 kg, 15 tömeg⁰/ illóanyag-tartalmú, világos dohánytöltőanyagot 0,096 m³-es 30 nyomásálló edénybe helyeztünk. A 30 nyomásálló edényt ezután szén-dioxid-gázzal 1276 kPa nyomás alá helyeztük. Ezt követően a dohányt szén-dioxid-gázzal átöblítve -31,7 °C-ra hűtöttük közel telítési feltételek között, 5 percen át, és eközben az edényben a nyomást 1276 kPa-on tartottuk. Az edényben a nyomást szén-dioxid-gázzal 2965 kPa-ra emeltük, és 5 percen át ezen tartottuk. 60 másodperces kiszellőztetéssel a 30 nyomásálló edényben a nyomást a légköri nyomásra csökkentettük. Ezután a dohány hőmérséklete -33,9 °C volt. A dohány hőmérsékletét a rendszer nyomása, hőmérséklete és térfogata alapján kiszámítottuk, melynek eredményeként 1 kg dohányon közelítőleg 0,23 kg szén-dioxid kondenzálódott.

A telített minta 2 tömeg%-kal nőtt, ami a szén-dioxidos telítésnek tulajdonítható. A telített dohányt ezután 76,2 mm átmérőjű 70 expandálótoronyban 1 órán át melegítettük 274 °C-os, 41 m/s sebességű, 100%-os gőzzel érintkeztetve, 2 másodpercnél rövidebb ideig. A 70 expandálótoronyból kilépő termék illóanyag-tartalma (OV) 3,8 tömeg% volt. A terméket standard feltételek között, 24 °C-on és 60% relatív páratartalomban 24 órán át egyensúlyba hoztuk. Az egyensúlyba hozott termék töltőképességét a szabványosított hengertérfogat (CV)próbával mértük. Ennek eredménye 11,0 tömeg% egyensúlyi nedvességtartalom mellett 10,1 cm³/g egyensúlyi hengertérfogat-érték volt. Az expandálatlan kontrollminta hengertérfogata 5,8 cm³/g volt, 11,6 tömeg% egyensúlyi nedvességtartalom mellett. A feldolgozott minta töltőképessége tehát a hengertérfogat-módszerrel mérve 74%-kal nőtt.

HU 219 363 Β

Ahogyan azt már leírtuk, a találmány szerinti eljárást előnyösen lehet alkalmazni a dohánynak viszonylag kis tételekben végzett, rövid ciklusú telítésére, úgyhogy a folyamat lényegében folytonossá válik. Az eljárásnak ezt az előnyös megvalósítási módját - amit a találmány szerinti berendezésben végzünk el - most a 14-19. ábrák kapcsán ismertetjük. A leírt megvalósítási mód például kis tételekben végzett, rövid ciklusú eljárásra és berendezésre vonatkozik, amelyben 15 tömeg% illóanyag-tartalmú (OV) dohányt telítünk. A teljesítmény 227 kg/óra és a sűrűség 224 kg/m³.

A 14. ábrán látható a találmány szerinti előnyös eljárás megvalósítására szolgáló berendezés vázlatos felülnézete. Egy 1 gépállványra 2’ állóasztal (lásd a 15. ábrát) és a 2’ állóasztalra pedig egy 2 forgóasztal van szerelve. A 2 forgóasztal az óramutató járásával ellentétes irányban (R nyíl) forog egy lényegében függőleges A mértani tengely körül.

A 2 forgóasztalt lényegében 90°-os lépésekben egy önmagában ismert hajtószerkezet, például egy pneumatikus működtetőelem, egy motor és reteszelhető fogaskerékcsoport vagy egy léptetőmotor forgatja (R nyíl). Ezeket nem ábrázoltuk, de ezeket az adott területen járatos szakember ismeri. A 2 forgóasztalra a későbbiekben ismertetésre kerültek szerint négy hasonló, henger alakú cső van szerelve. Ezek közül egy 4 cső adagolási vagy töltési helyzetben, egy 5 cső préselési helyzetben, egy 6 cső egy telítőállomás alatti helyzetben, míg egy 7 cső pedig ürítési helyzetben van ábrázolva. Amikor a hajtószerkezet a 2 forgóasztalt 90°-os lépésekben forgatja, mindegyik 4,5,6 és 7 cső 4 másodperc alatt elfordul a folyamat megfelelő következő állomásához, és 96 másodpercig ott marad, amint ezt lentebb ismertetjük.

A 15. ábra a 14. ábra szerinti berendezés kiterített metszete. A 2 forgóasztal közvetlenül az 1. gépállványon lévő 2’ állóasztal felett van elhelyezve. A 2 forgóasztalnak a 2’ állóasztalon történő tartása önmagában ismert csapágyakkal történik, amelyek lehetővé teszik a 2 forgóasztal és a 2’ állóasztal egymáshoz viszonyított elfordulását. A 4, 5, 6 és 7 cső a 2 forgóasztalban lévő megfelelő lyukban van elhelyezve úgy, hogy mindegyik cső a 2 forgóasztalon át felül és alul nyitott. Mindegyik 4, 5, 6 és 7 cső alján egy 8 törlőbetét helyezhető el, ami a 2’ állóasztalt törölve megakadályozza, hogy a dohány a 2 forgóasztal és a 2’ állóasztal között összegyűljön.

Egy adagoló 9 szállítószalag segítségével laza dohányrakományt (például 15 tömeg% illóanyag-tartalmú dohányt) juttatunk folytonos áramban (lásd F nyíl) egy 11 kiegyenlítősurrantóba vagy közvetlenül a csőbe. A dohányt például az adagoló 9 szállítószalagra történő ráadás előtt előkezelhetjük a 2. ábra szerinti 10 szárítóban és 20 dohányhűtőben. A dohány a 11 kiegyenlítősurrantón és egy nyitott 12 tolózáron át az adagolási helyzetben lévő 4 csőbe hullik. A dohány adagolási üzemét úgy szabályozzuk, hogy a 4 csövet lényegében a tetejéig megöltjük az állomás 90 másodperces ciklusideje alatt. A 2 forgóasztal ezután 4 másodpercen belül a 4 csövet a 15 ábrán az 5 cső által elfoglalt tömörítővagy préselőállomáshoz forgatja, ami lényegében azonos a 2. ábra szerinti 80 tömörítőegységgel.

Az alatt az idő alatt, amelynek folyamán a 2 forgóasztal a leírt módon, az egymást követő megállapítási helyzetekbe forog, a 12 tolózár zár, és megállítja a laza dohányáramot, ami all kiegyenlítősurrantóban felhalmozódik mindaddig, amíg a következő cső (például a 7 cső) a 12 tolózár alá nem kerül. Ekkor a 12 tolózár nyit.

A 4, 5, 6 és 7 csövek hossza előnyösen 609 mm, belső átmérője 350 mm, és falvastagságuk akkora, hogy kibírja a dohányra ható tömörítőerőket. Amikor egy megtöltött cső préselési helyzetben van (5 cső), akkor egy 13 tömörítődugattyú-egységet működtetünk. Ez a 13 tömörítődugattyú-egység lényegében megegyezik a 2a. ábra szerinti 80 tömörítőegységgel, és például egy hidraulikus dugattyúból és hengerből lehet kialakítva. A 13 tömörítődugattyú-egység a dohányt összenyomja vagy tömöríti eredeti laza töltési térfogatának felére és az eredeti laza töltési térfogat sűrűségének kétszeresére, vagyis a sűrűséget 208 km/m³-re növeli.

A 13 tömörítődugattyú-egység a dohány összenyomása után, egy állomás 90 másodperces ciklusidejének letelte előtt visszahúzódik. Ezután a tömörített dohányt tartalmazó cső 4 másodperc alatt telítési helyzetbe forog (6 cső), és ott a 2’ állóasztalban lévő lyukkal fedésbe pozicionálódik. A 30 nyomásálló edény egy 14 dugattyúegysége a 2 forgóasztal alatti, szaggatott vonallal ábrázolt helyzetből elmozdul egy 61 lyukon és a 6 csövön át. A 14 dugattyúegység ezután a dohányt tovább tömöríti 224 kg/m³ sűrűségre. Ezután egy 15 rögzítőszeg a 14 dugattyúegységet az adott helyen rögzíti, majd az összenyomott dohányt a 30 nyomásálló edényben széndioxiddal telítjük, amint ezt lentebb ismertettük.

Ezt követően a 15 rögzítőszeget szabad helyzetbe állítjuk, a 14 dugattyúegység kihúzódik a 30 nyomásálló edényből, és ezzel egyidejűleg a 16 kitolódugattyú lefelé mozogva teljesen eltávolítja a telített dohányágyat a 30 nyomásálló edényből. Ha a 14 dugattyúegység kihúzódott a 6 cső aljából és a 16 kitolódugattyú visszaállt kiindulási helyzetébe, akkor a 6 cső továbbforgatható, hogy a telített dohányt az ürítőállomásra (7 cső) vigye.

Egy 3 ürítőegység, például egy dugattyú, lefelé áthalad a 7 csövön, teljesen eltávolítja a telített dohányt a 7 csőből, majd visszahúzódik. A dohány egy, a 2’ állóasztalban lévő 71 lyukon át egy 17 ürítőbunker-egységbe hullik. A 17 ürítőbunker-egységet szigetelt és hűtött, száraz levegővel hűtjük (a dohány kiszellőzés utáni hőmérséklete alatti hőmérsékleten), hogy a dohány szén-dioxid-telítését megőrizzük. A 17 ürítőbunkeregység tartamaz egy 18 kiegyenlítőbunkert és több, csapos leszedőtárcsát vagy úgynevezett 19 nyitógörgőt. A 17 ürítőbunker-egység a telített dohány egyedi adagjait (a jelen példában az adagok tömege 6,35 kg) a dohány folytonos D térfogatáramává egyenlíti ki, és a D térfogatáram alakját úgy módosítja, hogy az expandálóberendezés ne tömődjön el. A dohányt egy ideig a 17 ürítóbunker-egységben tartjuk. A dohányiparban ezt az időtartamot halmozási időnek nevezik. A halmozási

HU 219 363 Β idő attól függ, hogy milyen gyakran kap a 17 ürítőbunker-egység dohányt a telítőegységből. A rövidebb telítési ciklus csökkenti a halmozási időt minden dohányadagnál, mivel csökkenti a szén-dioxid dohányban való visszatartása iránt támasztott stabilitási követelményeket. Minthogy a CO₂-stabilitás fordítottan arányos a dohány kiszellőzés utáni hőmérsékletével, ezért a rövidebb ciklus nemcsak csökkentett stabilitás melletti hatékony működést, hanem magasabb kiszellőzés utáni kilépési hőmérsékleteket is eredményez egy hosszabb ciklushoz képest.

A 16. ábra a 15. ábra szerinti 30 nyomásállóedényelrendezés nagyított metszete, miután a 30 nyomásálló edény 14 dugattyúja az előtömörített dohányágyat (amit az áttekinthetőség végett nem ábrázoltunk) a 30 nyomásálló edénybe betolta, a dohányt tovább tömörítette, és ezen a helyen a 15 rögzítőszeg a 14 dugattyút rögzítette. A 30 nyomásálló edény tartalmaz egy 355,6 mm belső átmérőjű hengert, például az Autoclave Engineering, Inc. cégtől vagy a Pressure Products, Inc. cégtől beszerezhető hengert. A 34 henger előnyös módon hőszigetelő 35 béléssel van ellátva, amelynek a falvastagsága 3,18 mm. Egy 16 kitolódugattyú-egység úgy van elhelyezve, hogy egy 16’ nyíl irányában, a 34 henger 36 tetejében lévő, nyomásálló 37 tömítéssel ellátott lyukon át mozog. A 16 kitolódugattyú-egység 38 szára egy felső gázelosztó 39a lapot, egy felső 41a gázkamralapot és egy felső 42a rostát hordoz.

A 42a rosta, a 41a lap és a 39a lap egy felső 58 gázelosztó egységet képez, ami úgy van méretezve, hogy szorosan, de mozgathatóan illeszkedik a 35 szigetelőbélésbe. A 42a rosta kerülete körül egy 43a törlőbetét van elhelyezve. A 30 nyomásálló edény szemben lévő végén a 14 dugattyúegységen egy hasonló elrendezés van, ami a 43b törlőbetéttel ellátott alsó, 42b rostából, egy alsó 41b gázkamralapból és egy alsó gázelosztó 39b lapból áll. A 42b rosta, a 41b lap és a 39b lap egy alsó 58b gázelosztó egységet képez, ami úgy van méretezve, hogy egy csúszólap illeszkedik a 34 henger belső átmérőjébe, vagyis 355,6 mm-nél kisebb.

így egy dohánytároló üreg képződik, amit radiálisán a 35 bélés belső falai, fent a 42a rosta és lent a 42b rosta határol. A 16 kitolódugattyú-egység tengelye körüli nyomásálló 37 tömítés nagynyomású tömítés, ami a szén-dioxid-gázt telítési nyomásokon záija. A gázleosztó 39a lap és a 34a henger teteje között egy kisnyomású 45a tömítés, míg az alsó, gázelosztó egység kerülete és a 34a henger belső fala között egy további kisnyomású 45b tömítés van. A kisnyomású 45a és 45b tömítés lehet egy O-gyűrű, amelynek csak a megfelelő gázelosztó lapok, gázkamralapok, rosták és a dohányágy közötti kis nyomáskülönbséget kell kibírnia. Ez a 45a és 45b tömítés biztosítja, hogy a gáz megfelelően oszoljon el a gázelosztó egységeken és a dohányágyban, és ne a 30 nyomásálló edény falai mentén haladjon.

A tömörített dohány szén-dioxidos telítése végett nyitunk egy - itt nem ábrázolt - szabályozószelepet, úgyhogy szén-dioxid-gáz a 33’ nyilak mentén, a gázbevezető 33 nyílásokon át, majd a 46b gáztéren, a 39b és 41b lapon, valamint a 42b rostán át behatolva átitatja a dohányágyat, majd kiáramlik a felső 42a rostán, a 41a és 39a lapon, a 46a gáztéren és 32 nyíláson át.

A beáramló szén-dioxid-gáz a dohányágyból kiöblíti a levegőt, ami a 42a rostán, a 41a és 39a lapon, majd egy 46a gáztéren és a gázkivezető 32 nyílásokon át egy - itt nem ábrázolt - szabályozószelephez áramlik. A szabályozószeleppel a gázt ki lehet szellőztetni a légkörbe vagy vissza lehet nyomni egy 40 szén-dioxid-visszanyeró egységbe (2. ábra). A 33 bevezetőnyílások elónyös módon a 46b gáztér alján vagy annak közelében vannak elhelyezve, hogy a kondenzátum lefolyhasson, és a 32 kivezetónyílások a 46a gáztér tetején vagy annak közelében vannak elhelyezve, hogy az összenyomást hő kiszellőzzön, és ne képezzen bennrekedt „melegpontokat”.

Egy másik változat szerint a levegőt vagy más gázokat a 30 nyomásálló edényből úgy öblítjük ki, hogy arra vákuumot adunk. A vákuumos öblítés különösen alkalmas a jelen kiviteli alak szerinti 30 nyomásálló edényhez, mivel ez viszonylag kis gáztérfogatot tartalmaz, és a kellő vákuum 5 másodperc alatt létrehozható.

A felső szabályozószelep először teljesen nyitott állapotban van, hogy a levegőt 5 másodperc alatt ki lehessen öblíteni. Ezután az első szabályozószelepet lefojtjuk 1724 kPa nyomásra. Ennek hatására a nyomásálló edény 2 másodperc alatt 1723 kPa nyomásra áll be, miközben egy nagyon kis mennyiségű gáz távozhat a felső szabályozószelepen át. A dohány találmány szerinti hűtése végett 1724 kPa nyomású telített szén-dioxid-gázt áramoltatunk át az ágyon 50 másodpercen át. A dohányágyat egyenletesen lehűtjük a szén-dioxid telítési feltételéig, 1724 kPa-on (lásd például az 1. ábrát).

Ezután a felső szabályozószelepet 5515 kPa-ra állítjuk be. Ekkor szén-dioxid áramlik az ágyba, és a nyomást 6 másodperc alatt 5515 kPa-ra növeli, miközben egy egészen kis mennyiségű gáz még távozhat a felső szabályozószelepen át. Ahogyan a nyomás az ágyban egyenletesen növekszik, a gáz telítési hőmérséklete emelkedik (ugyancsak egyenletesen az egész ágyban), és így szén-dioxid kondenzálódik egyenletesen a hideg dohányon az ágyban. Ahogyan a kondenzálódás melegíti a dohányt, úgy késik a dohány hőmérséklete a széndioxid-gáz emelkedő telítési hőmérséklete mögött. így folytatódik a kondenzátum képződése, míg a nyomás el nem éri az 5515 kPa értéket.

Megállapítottuk, hogy a kiválasztott 5571 kPa vagy nagyobb nyomásokon a 15 tömeg% illóanyag-tartalmú (OV) dohánynál nincs szükség járulékos átitatódást időre a dohány kellő telítéséhez a kiválasztott nagyon nyomáson. Ezért az 5515 kPa nyomás elérésekor mind a felső, mind az alsó szabályozószelepet nyitottuk, hogy a szén-dioxid a 33 bevezetőnyílásokon, valamint a 32 kivezetőnyílásokon át (felső és alsó 32’ nyilak) 15 másodpercen át kiszellőzhessen légköri nyomásig. A kiszellőzéshez szükséges idő csökkenthető azzal, hogy az ágyat mind felülről, mind alulról szellőztetjük. Ezt a rövid ciklusú eljárást, ami óránként 227 kg/m³ sűrűségű telített dohányt szolgáltat, a 4. táblázatban foglaltuk össze. Ezt a találmány szerinti rövid ciklusú telítési eljárást 100 másodperc alatt el lehet végezni, mivel az öblítés!, nyomás alá helyezési és kiszellőztetési lépéseket

HU 219 363 Β nagyon gyorsan el lehet végezni, és mivel a nagynyomású átitatódási időt, valamint az összenyomási hő eltávolítását célzó lépéseket el lehet hagyni.

4. táblázat

Közelítőleges idő (s)	Művelet
4	a nyomásálló edény dugattyújának és a kitolódugattyúnak a felfelé mozgatása a dohány betöltése végett
2	a rögzítőszeg zárása
5	CO2-áram a levegő kiöblítésére
2	nyomásnövelés 1724 kPa-ra
56	CO2-átáramlás 1724 kPa-on
6	nyomásnövelés 5515 kPa-ra
0	átáramlási, átitatódási idő 5515 kPa-on
15	kiszellőztetés
2	rögzítőszeg kireteszelése
4	a nyomásálló edény dugattyújának és a kitolódugattyúnak a lefelé mozgatása a dohánynak a telítőegységből való eltávolítása végett
4	asztal elforgatása körülbelül 90°-kal
100	a tétel közelítő ciklusideje

A kiszellőzés alatt a gáz kitágulása létrehoz némi hűtést, de a hűtés nagyobbik részét a kondenzálódott szén-dioxid elpárolgása szolgáltatja.

A hűtőhatás a dohányágy hőmérsékletét a jelen példában egyenletesen -17,8 °C-ra vagy kisebbre állítja be. A kiszellőzés utáni hőmérsékletet a dohány előhűtésének szabályozásával és a nyomásnövelési ciklus paramétereivel - így az átáramlási nyomással és a maximális nyomással - lehet szabályozni, amelyek a létrejövő kondenzálódás mértékét szabályozzák. így az ágy sűrűségétől függetlenül egyenletes hűtést, telítést és kiszellőzés utáni stabilitást lehet biztosítani.

A találmány szerinti rövid ciklusú dohánytelítési eljárás további előnye, hogy lényegében folyamatos, 227-236 kg/óra körüli teljesítményt lehet elérni a leírt működtetéssel, amikor is az adagonkénti teljes ciklusidő 100 másodperc, az adag tömege 6,35-6,80 kg (15 tömeg% eredeti illóanyag-tartalmú dohány 224 kg/m³-re tömörítve). A fent leírt példában szereplő kiviteli alakot valamivel 227 kg/óra feletti névleges teljesítményre alakítottuk ki. Más teljesítmény egyszerűen beállítható a berendezés méreteinek és az eljárás változójának módosítása útján.

A 17. ábrán a leirt berendezés egy másik kiviteli alakjának vázlatos felülnézete látható. Ez a berendezés hasonlít az előbb leírt berendezéshez és lényegében hasonlóan is működik, de a töltési pozíció kombinálva van a tömörítési pozícióval.

Ennél a kiviteli alaknál három hasonló, henger alakú 4, 6 és 7 cső van, éspedig az adagolási vagy töltési helyzetben ábrázolt 4 cső, a dohánytelítési állomáson lévő 6 cső és az ürítési helyzetben lévő 7 cső. Amikor a hajtószerkezet a 2 forgóasztalt 120°-os lépésekben forgatja, akkor a 4, 6 és 7 cső 4 másodperc alatt a megfelelő következő állomásra kerül és 102 másodpercig ott tartózkodik, amint ezt később részletesen ismertetjük.

A 18. ábrán a 17. ábra szerinti berendezés kiterített metszete látható. A 15. ábra kapcsán adott ismertetés lényegében a 18. ábrára is vonatkozik, itt azonban csak három - 4, 6 és 7 - cső van a 2 forgóasztalban lévő megfelelő lyukban. A 4 cső egy, a 2 forgóasztallal forgó felső 4a csőből és a 2’ állóasztalon rögzített alsó, 4b csőből áll. Amikor a forgóasztal sorban a megállási helyzetekbe forog, akkor a 4a, 6 és 7 cső egymást követően fedésbe kerül az alatta lévő alsó, 4b csővel. A 4a, 6 és 7 csőben van egy-egy 4’, 6’ és 7’ tömörítőhüvely. Ennél a kiviteli alaknál a 4’, 6’ és 7’ hüvely hossza 330 mm, belső átmérőjük 343 mm és falvastagságuk 6,35 mm. A 4’, 6’ és 7’ hüvelyek szorosan, de mozgathatóan illeszkednek a 4a, 6 és 7 hüvelybe. A 4’, 6’ és 7’ hüvelyek előnyös módon hőszigetelő anyagból készülnek, és több nyomáskiegyenlítő lyuk létrehozása végett perforálva vannak, ahogyan ezt később ismertetjük.

A dohányadagolási sebességet úgy szabályozzuk, hogy a kívánt mennyiségű dohányt 90 másodperc alatt töltjük be a 4b csőbe és a 4’ hüvelybe. Ezután a 12 tolózárat zárjuk, és egy tömörítési ellentartó 48 lap a 4a cső tetején lévő helyzetébe mozdul el egy 48’ nyíl irányába 2 másodperc alatt. Egy másik változat szerint a 12 tolózár és a 48 lap képezhet egy egységet is. Ezután a tömörítődugattyú 10 másodperc alatt tömöríti a dohányt. A 13 tömörítődugattyú kiindulóhelyzetét a dohányadag kívánt mennyiségétől függően lehet beállítani. Ezt követően a 2 forgóasztal 4 másodpercen belül elfordul, és a tömörített dohánnyal töltött 4a csövet és 4’ hüvelyt a dohánytelítési helyzetbe viszi (6 cső).

A 30 nyomásálló edény 14 dugattyúegysége a 2’ állóasztal alatti, szaggatott vonallal ábrázolt helyzetből átmegy a 61 lyukon és a 6 csövön. A 14 dugattyúegység a 6’ tömörítőhüvelyt és a 6’ hüvelyben lévő előtömörített dohányt a 6 csőből átviszi a 30 nyomásálló edénybe. Ezután a 15 rögzitőszeg a 14 dugattyúegységet a helyén rögzíti, és az összepréselt dohányt lényegében a korábban leírtak szerint szén-dioxiddal telítjük a 30 nyomásálló edényben.

A 15 rögzítőszeg kireteszelt helyzetben áll, a 14 dugattyúegység kihúzódik a 30 nyomásálló edényből, és ezzel egyidejűleg a 16 kitolódugattyú lefelé mozog, és teljesen eltávolítja a tömörítési 6’ hüvelyt és a telített dohányágyat a 30 nyomásálló edényből. Amikor a 14 dugattyúegység elhagyja a 6 cső alját és a 16 kitolódugattyú visszahúzódott kiindulóhelyzetébe, akkor a 6 cső továbbléphet, és a telített dohányt tartalmazó, benne lévő 6’ hüvelyt a 18. ábra szerint az ürítőállomásra viszi (7 cső).

A 19. ábra a 18. ábra szerinti 30 nyomásálló edény nagyított metszete, miután a 30 nyomásálló edény dugattyúja az előtömörített - és itt az áttekinthetőség érdekében nem ábrázolt - dohányágyat tartalmazó tömörítési 6’ hüvelyt betolta a 30 nyomásálló edénybe és a 14 dugattyút a 15 rögzítőszeg a helyén rögzítette. A 34 henger ennél a kiviteli alaknál nincs hőszigetelő 35 béléssel bélelve, hanem a 6’ hüvely van benne.

HU 219 363 Β így létrejön egy dohányt tartalmazó üreg, ami radiálisán a 6’ hüvely belső falai, fent a 42a rosta és lent a 42b rosta határolnak. Az 58 gázelosztó egység és a 34 henger teteje között egy kisnyomású 45a tömítés van. Az 58 gázelosztó egységen egy kisnyomású 52a tömítés van rögzítve az 58 gázelosztó egység és a 6’ hüvely felső éle között. Az 58 gázelosztó egység felső részén rögzített kisnyomású 45a és 52a tömítés, valamint az 58 gázelosztó egység alsó részén rögzített 45b és 52b tömítés lehet O gyűrű, amelynek csak a megfelelő gázelosztó lapok, gázkamralapok, rosták és a dohány között fellépő kis nyomáskülönbséget kell kibírnia. Ezek a tömítések biztosítják, hogy a gáz kellően eloszoljon a rostákon át, és ne a nyomásálló edény falai mentén haladjon. A 6’ hüvely perforálható, és az így kapott 6” lyukak biztosítják, hogy a hüvely falain át ne lépjen fel nyomáskülönbség.

Ennél a kiviteli alaknál a 32 kivezetőnyílások a 34 henger tetején vannak elhelyezve a felfelé szellőzés végett (lásd 32’ nyilak). A 46a gáztér az 58 gázelosztóegységben, annak felső részén egy üregként van kialakítva.

A dohánytelítési eljárás hasonló a fentebb leírt és a

4. táblázatban összefoglalt folyamathoz. Ennél a kiviteli alaknál azonban a nyomásemelés 1724 kPa-ra 2 másodpercig, az 1724 kPa-os átáramoltatás 61 másodpercig és a nyomásemelés 5515 kPa-ra 7 másodpercig tart. így a teljes dohánytelítési ciklus 102 másodpercet vesz igénybe.

Egy további példában a csőnek, amelyben a tömörített dohányt telítettük, a belső átmérője 120 mm, magassága 305 mm, és így térfogata körülbelül 3,45 dm³ volt.

Világos és „burley”(levegőn szárított dohány, amely5 nek a színe világosbarna és csokoládébama közötti, főleg az USA Kentucky államában termelik) - dohány közelítőleg 4:1 arányú keverékét (blend) az 5. táblázatban megadott, különböző kezdeti illóanyag-tartalmakra szétválasztottuk. A dohánytelítő csőben a tömörített do10 hány sűrűsége különböző volt, amint ezt az 5. táblázat mutatja. Az edény alján szén-dioxid-gázt vezettünk be, és a nyomást 1586-1723 kPa-ra emeltük. Ezen a nyomáson áramoltattuk át a CO₂-gázt a dohányon, míg a hőmérséklet a dohányágy tetején el nem érte a

-18,9 °C-ot. Ezután zártuk a kivezetőnyílást az edény tetején, és a nyomást 4826-5515 kPa-ra növeltük. A maximális nyomás elérése után egy percen belül az edényről a nyomást levettük úgy, hogy gázt engedtünk ki az edénynek mind a tetején, mind az alján. Az 5. táb20 lázat tartalmazza a különböző eredeti sűrűségekkel és illóanyag-tartalmakkal végzett próbák eredményeit. Az „átfolyási arány” a hűtéshez használt CO₂ tömegének a dohány tömegéhez viszonyított aránya. Az „átfolyási végső hőmérséklet” az a hőmérséklet, amelynél az edényt zárjuk. A „kiszellőzés utáni hőmérséklet átlaga” a dohány kiszellőzés utáni hőmérséklete a nyomás lecsökkentése után. Az „átlagos visszatartott CO₂” a dohányban a kiszellőzés után megmaradt CO₂ tömege, a teljes tömeg százalékában kifejezve.

5. táblázat

A próba száma	Tömörített sűrűség, (kg/m3)	A dohány illóanyag-tartalma, (tömeg%)	Átfolyási arány, CO2 (kg/dohány kg)	Átfolyási végső hőmérséklet, (°C)	Kiszellőzés utáni hőmérséklet átlaga, (°C)	Átlagos visszatartott CO2%
5.	288	21	7	-18,7	-19,9	1,53
6.	320	21	7	-19,2	-19,1	1,02
13.	160	21	13	-19,1	-20,4	0,89
14.	256	21	7	-18,8	-20,6	1,32
7.	160	12,6	15	-18,9	-19,9	1,65
8.	192	12,6	9	-20,0	-21,6	1,59
9.	224	12,6	7	-18,9	-20,6	1,35
10.	256	12,6	9	-18,8	-18,8	1,50
11.	288	12,6	7	-19,3	-19,7	1,65
12.	320	12,6	9	-19,0	-19,5	1,92
15.	160	15	12		-23,2	1,94
16.	256	15	9	-18,9	-19,6	1,56

Ha a találmány szerinti eljárást kisadagos, rövid ciklusú dohánytelítésre alkalmazzuk, a leírt, lényegében folyamatosan működő berendezésben, akkor a dohánytelítő edény minden ciklusban tovább hűlhet. Ha ez bekövetkezik, akkor kondenzálódás vagy fagyás jelentkezhet. Ha ez a „hólabdaeffektus” a kívánt műkö55 dési feltétek között problémát okoz, akkor a gázterekben a 16. és 19. ábra szerint 35a és 35b futőegységeket vagy hőszigetelést lehet elhelyezni. A 16 ábra szerinti hőszigetelő 35 bélés és a 19. ábra szerinti 6’ hüvely ugyanezt a célt szolgálja azzal, hogy a 34 fémhengert elszigeteli a hideg dohányágytól és gáztól. A 35a és

HU 219 363 Β

35b fűtőegységek szabályozhatóak, például a dohánytelítési ciklusok bekapcsolhatóak, hogy megakadályozzák a fémfelületek álladóan fokozódó lehűlését és ebből eredő lefagyását. Egy másik változat szerint forró gázt, például 21,1-64,4 °C-ra melegített levegőt lehet a dohánytelítési ciklusok között a 30 nyomásálló edénybe vezetni.

A leírt előnyös kiviteli alakoknál forgótomyot használhatunk, de a berendezés munkaállomásait el lehet rendezni lineárisan vagy más módon is. Ez a szokásos mérnöki szaktudással megoldható.

A találmányt előnyös kiviteli alakjai kapcsán mutattuk be és írtuk le, de az adott területen járatos szakemberek számára nyilvánvaló, hogy azt a találmány szellemétől és teijedelmétől való eltérés nélkül különbözőképpen módosítani lehet. Például a dohány telítésére alkalmazott berendezés mérete változik, ha a kívánt nyomás eléréséhez szükséges idő vagy a kiszellőzési idő, vagy a dohányágy kellő lehűtéséhez szükséges idő változik.

A találmány szerinti eljárás és berendezés előnye:

- kisebb energiafelhasználás szükséges az expandáláshoz,

- a végső dohánytermék kémiai összetevők és aroma-összetevők, például redukálócukrok és alkaloidok jobb szabályozását teszi lehetővé, mivel az expandálás az ismert eljárásokhoz képest tágabb hőmérséklet-tartományban végezhető.

Emellett a dohánynak a találmány szerinti telítése és expandáltatása révén a folyamat teljesítőképessége nagyobb lesz, mint azoknál az eljárásoknál, amelyek során gáz alakú szén-dioxidot olyan feltételek között alkalmaznak, amelyek nem vezetnek a szén-dioxid kiszellőzés előtti kondenzálódásához. A találmány értelmében a kondenzálódott szén-dioxid elpárolgása kellő hűtést biztosít, úgyhogy még nagy sűrűségű dohányt is hatékonyan lehet telíteni és expandáltatok Ez az elpárolgási hűtés előnyös a nagy sűrűségű dohányágyak esetén ahhoz, hogy a dohány kiszellőzés utáni hőmérséklete eléggé alacsony legyen, és ez biztosítsa a telített dohány stabilitását.

Megállapítottuk, hogy a találmány alkalmazásakor a dohánynak a kiszellőzés utáni hőmérséklete lényegében független a dohány sűrűségétől. A találmány alkalmazható mind nagysorozatú, mind kissorozatú gyártásban.

A dohány telítés előtti összenyomása vagy tömörítése nemcsak a kívánt nagy sűrűséget hozza létre, hanem egyenletesebbé is teszi a sűrűséget az egész ágyban. Ez egyrészt biztosítja a szén-dioxidos dohánytelítés egyenletességét, másrészt növeli a folyamatban előállítható dohánytömeget.

Az előállítható nagyobb dohánytömeg azt jelenti, hogy nagyobb az eljárással elérhető teljesítőképesség, ami a gyártási költségeket csökkenti, vagy - a folyamathoz szükséges berendezések nagyságának csökkenése miatt - lehetővé teszi a beruházási költség (tőkeköltség) csökkentését. Ezenkívül egy kissorozatú, rövid ciklusú folyamat a később leírt berendezésben végrehajtva lényegében folytonos folyamatként működik.

Megnövelt térfogatsűrűség révén kevesebb szén-dioxid-gázra van szükség. Ez kömyezetkímélést jelent, mivel a dohány egy kilogrammjára vonatkoztatva kevesebb gáz szellőzik ki a légkörbe.

Claims (45)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás dohány expandálására, amelynek során

   a) a dohány lehűtjük,

   b) a dohányt szén-dioxid-gázzal 2758-7287 kPa nyomáson és a szén-dioxid-gáz telítési vagy közel telítési hőmérsékletén érintkeztetjük,

   c) a dohány szén-dioxiddal való érintkeztetését annak átitatódásáig végezzük,

   d) a nyomást levesszük,

   e) ezután a dohányt expandáljuk és az a) vagy b) lépés előtt a dohányt legalább 160 kg/m³ sűrűségre tömöritjük, azzal jellemezve, hogy az a) lépésben a dohány hűtését a d) lépés előtt szabályozott mennyiségű széndioxid kondenzálódási hőmérsékletéig végezzük, miáltal a nyomásnak a d) lépésben történő csökkentésekor a dohány -37 °C és -7 °C közötti hőmérsékletre hűl le, és hogy a tömörítési lépésnek legalább egy részét külön edényben végezzük, majd a dohányt az átitatási lépéshez egy nyomásálló edénybe vezetjük be.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a dohányt a nyomásálló edényben tovább tömörítjük.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a dohányt 160-320 kg/m³ sűrűségre tömörítjük.
4. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a dohányt 192-256 kg/m³ sűrűségre tömöritjük.
5. 5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a dohányt 208-240 kg/m³ sűrűségre tömöritjük.
6. 6. Eljárás dohány expandálására, amelynek során

   a) a dohányt lehűtjük,

   b) a dohányt szén-dioxid-gázzal 2758-7287 kPa nyomáson és a szén-dioxid-gáz telítési vagy közel telítési hőmérsékletén érintkeztetjük,

   c) a dohány szén-dioxiddal való érintkeztetését annak átitatódásáig végezzük,

   d) levesszük a nyomást,

   e) ezután a dohányt expandáljuk, az a) lépésben a dohány hűtését a d) lépés előtt szabályozott mennyiségű szén-dioxid kondenzálódási hőmérsékletéig végezzük, miáltal a nyomásnak a d) lépésben történő csökkentésekor a dohány -37 °C és -7 °C közötti hőmérsékletre hűl le, azzal jellemezve, hogy a dohányt a b) lépés előtt legalább 208 kg/m³ sűrűségre tömöritjük.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a b) lépés előtt 13-16 tömeg% illóanyag-tartalmú (OV) dohányt alkalmazunk.
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a dohányt a rajta átáramló szén-dioxid-gázzal hűtjük.
9. 9. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szén-dioxid-gázzal végzett hűtés közben a nyomást 3447 kPa alatti értéken tartjuk.

   HU 219 363 Β
10. 10. A 8. vagy 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy hűtés után a szén-dioxid-gáz nyomását, a szén-dioxid-gáznak a dohányon történő kondenzálódására, megnöveljük.
11. 11. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nyomást 5170-6549 kPa közötti értékre növeljük.
12. 12. All. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nyomást hűtés közben 1723-3447 kPa közötti értékre növeljük.
13. 13. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nyomást a szén-dioxid-gázzal végzett hűtés közben 1379 kPa alatti értéken tartjuk, majd a szén-dioxid-gáz nyomását a szén-dioxid-gáznak a dohányon történő kondenzálódására 2578 kPa érték fölé emeljük.
14. 14. A 8-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzaljellemezve, hogy a dohányt a szén-dioxid-gázzal való érintkezés előtt előhűtjük.
15. 15. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az előhűtést a dohányra adott részleges vákuummal végezzük.
16. 16. A 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy 15-19 tömeg% eredeti illóanyag-tartalmú dohányt alkalmazunk, valamint az illóanyag-tartalom csökkentése és a dohány hűtése végett a szén-dioxid-gázzal való érintkeztetés előtt a dohányra részleges vákuumot adunk.
17. 17. Az 1-16. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a dohányt -12 °C vagy ennél alacsonyabb hőmérsékletre hűtjük.
18. 18. Az 1-17. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a dohány egy kg-jára vonatkoztatva 0,1-0,6 kg szén-dioxidot kondenzáltatunk rajta.
19. 19. A 18. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a dohány egy kg-jára vonatkoztatva 0,1-0,3 kg szén-dioxidot kondenzáltatunk rajta.
20. 20. Az 1-19. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a dohánnyal a szén-dioxidot 1-300 másodpercig érintkeztetjük.
21. 21. Az 1-20. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az érintkeztetési lépés után a nyomást 1-300 másodperc alatt vesszük le.
22. 22. Az 1-21. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az átitatott dohányt a nyomás levétele után és az expandálás előtt olyan légkörben tartjuk, amelynek a harmatpontja nem haladja meg a dohánynak a nyomás levétele utáni hőmérsékletét.
23. 23. Az 1-22. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a dohányt 0,1-5 másodperc közötti időn át 149 °C-427 °C közötti hőmérsékleten tartott környezetben végzett melegítéssel expandáljuk.
24. 24. Az 1-21. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a dohányt gőzzel és/vagy levegővel, 177-288 °C-on, 4 másodpercnél rövidebb ideig érintkeztetve expandáljuk.
25. 25. Az 1-24. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nyomás levétele után a -12 °C alatti hőmérsékletű dohányt expandáljuk.
26. 26. Az 1. vagy 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az a) lépésben a dohányt szén-dioxid-gázzal -12 °C vagy ennél alacsonyabb hőmérsékletre hűtjük, majd a nyomást telített szén-dioxid-gázzal 2758-7287 kPa-ra emeljük, és így dohányból és kondenzált szén-dioxidból álló rendszert hozunk létre.
27. 27. A 26. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hűtést a rendszeren átáramló szén-dioxidgázzal végezzük, majd a gáz nyomását kondenzálódás és a dohány átitatása végett megemeljük.
28. 28. Az 1-27. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nyomás levétele után 1 -4 tömeg% szén-dioxidot visszatartó átitatott dohányt alkalmazunk.
29. 29. Az 1-28. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a feldolgozandó dohányadagokat szállítóedényekben tartjuk, amelyeket átviszünk több állomáson, többek között egy töltőállomáson, egy átitatóállomáson és egy ürítőállomáson. A töltőállomáson a dohányt berakjuk a szállítóedénybe, az átitatóállomáson a dohányadagot nyomásálló edénybe rakjuk át, hűtjük, átitatjuk és visszarakjuk a szállítóedénybe, és az ürítőállomáson a dohányadagot eltávolítjuk a szállítóedényből.
30. 30. A 29. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a dohányt a töltőállomáson tömörítjük.
31. 31. A 29. vagy 30. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy amíg egy dohányadagot tömörítünk, addig egy másik dohányadagot az átitatóedényben tartunk.
32. 32. Az 1-31. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az átitatáshoz legfeljebb 0,07 m³ és előnyösen 0,042 m³-nél kisebb űrtartalmú nyomásálló edényt alkalmazunk.
33. 33. Az 1-32. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a b), c) és d) lépést együttesen legfeljebb 300 másodperc, előnyösen legfeljebb 100 másodperc alatt végezzük el.
34. 34. Berendezés dohány szén-dioxiddal történő átitatására, azzal jellemezve, hogy a dohányt tároló és a dohány átitatását szolgáló szén-dioxid-gázt befogadó nyomásálló edénye (30), egy, a dohánynak a nyomásálló edénybe (30) való behelyezése előtti összenyomására tömörítőegysége (80), egy szállítócsövekkel (4, 5, 6, 7) ellátott, a dohányadagokat a tömörítőegységtől (80) a dohányátitató nyomásálló edényhez (30) továbbító szállítóeszköze, valamint egy dohányadagnak egy szállítócsőből (4, 5, 6, 7) a dohányátitató nyomásálló edénybe (30) való átrakására és a dohány átitatása utáni visszarakására szolgáló átadóeszköze (60) van.
35. 35. A 34. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az összes szállítócsövet (4, 5,6,7) egymás után több állomáson, mégpedig egy, a szállítócsöveket (4, 5, 6, 7) megtöltő töltőállomáson, egy, a nyomásálló edényt (30) befogadó átitatóállomáson, az átitatott dohányt eltávolító nyitóállomáson átvivő szállítóeszköze van.
36. 36. A 35. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a tömörítőegység (80) a töltőállomáson van elhelyezve.
37. 37. A 35. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a tömörítőegység (80) a töltőállomás és az

    HU 219 363 Β átitatóállomás között egy tömörítőállomáson van elhelyezve.
38. 38. A 34-37. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy egy, a dohányátitató nyomásálló edényt (30) egy átitatott dohányadag eltávolítása után melegítő eszköze van.
39. 39. A 34-38. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy egy felső és egy alsó gázelosztó lapot (39a, 39b) tartalmazó nyomásálló edénye (30) van.
40. 40. A 34-39. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy egy gázzal töltött felső és alsó gázteret (46a, 46b) tartalmazó dohányátitató nyomásálló edénye (30) van.
41. 41. A 34-40. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a nyomásálló edényt megtöltő mozgatható dugattyúegysége (14) van.
42. 42. A 34-41. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a dohányátitató nyomásálló edénye (30) egy, a dohányt a nyomásálló edényből (30) kiürítő kitolódugattyúval (16) van ellátva.
43. 43. A 34-42. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a dohányátitató nyomásálló edénye (30) egy hőszigetelő béléssel (35) van ellátva.
44. 44. A 34-43. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a dohányátitató nyomásálló edénye (30) egy, a nyomásálló edény (30) belsejében elhelyezhető hőszigetelő hüvellyel (4’, 6’, 7’) van ellátva.
45. 45. A 34-44. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a dohányátitató nyomásálló edénye (30) egy felső és egy alsó rostával (42a, 42b) van ellátva.