JP2008522595A - タバコ原料の繊維の離解 - Google Patents

Abstract

本発明は、刻み煙草原料の製造方法であって、タバコ初期原料は、加熱及び圧力にさらされ、いったん加熱及び圧力にさらされると、タバコ初期原料は、剪断ギャップを通じて搬送され、膨張及び繊維を離解される製造方法に関する。本発明は、さらに、切断されたタバコ原料の製造装置であって、圧力チャンバーを有し、圧力チャンバーは、低圧力側にタバコ原料取込口、圧力側にタバコ原料排出口を備え、さらにタバコ原料取込口からタバコ原料排出口へタバコ原料を搬送する搬送システムを備え、タバコ原料排出口は、タバコ原料が通過して、膨張するギャップを備え、ギャップは、互いに接近可能な壁を備える製造装置に関する。本発明は、さらに、このように切断され、繊維を離解されたタバコ原料製品を含む喫煙品と、タバコ原料の繊維の離解に、剪断ギャップ排出口を有するプラグ・スクリュー・フィーダ押出機を使用する使用方法とに関する。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、タバコ原料の繊維の離解に関する。具体的には、本発明は、繊維の離解によって切断されたタバコ原料の製造に関し、特に、本発明の結果として、特に有利な特性を有する製品が製造されるように、タバコの茎原料における繊維が離解されて、最終的に、喫煙品の製造に使用できるという事実に関する。

タバコの加工中、つまり、実製品である紙巻きタバコの製造、及び紙巻きタバコのパッケージ化の前に行われる加工作業中において、最も重要なタバコ原料、つまり、タバコの葉（Lamina）及びタバコの茎（Stems）は、あらゆる喫煙品の製造に使用できるようになる前に複数の加工ステップを受ける。あらゆる喫煙品としては、紙巻きタバコ、シガリロ、手巻きタバコ、さらに、細刻みのタバコ、もしくはパイプタバコが挙げられる。また、タバコの茎における少なくとも特定の部位がこれら喫煙品の全てに使用され得る。

上述のタバコの茎は、タバコの茎全体であってもよく、タバコの茎全体は、以下において生茎とも称される。または、上述のタバコの茎は、繊維の離解が不完全な生の茎であってもよく、繊維の離解が不完全な生の茎は、ウィノウィング（Winnowings）とも称される。ウィノウィングは、粗く切断された茎の小片であり、一般的に、既に切断されたタバコから選別され、取り除かれている。その理由は、ウィノウィングは、その大きさ及び形状が喫煙品に望ましくなく、喫煙品の質を損ない得るからである。タバコ製造からのウィノウィング（ZHV−ウィノウィング＝タバコ製造／パッケージ化からのウィノウィング）と、タバコ加工からのウィノウィング（TV−ウィノウィング）との間のさらなる選別が行われる。ウィノウィングは、大抵、再利用、もしくは廃棄物として処分される。

例えばカッターもしくはシュレッダーを使用する従来の茎切断工程は、タバコ加工作業の主要な難題を表している。タバコ屑による過大な原料損失を生じることなく、適切な切断結果を保証するためには、茎原料は、切断工程において、茎原料の中心までもが３０〜５０％という比較的高い水分量に加湿されなければならない。下流に接続された膨張工程でもまた、大抵、包装容量を増加させるために、取込口にて可能な限り高い含水率を必要とする。茎原料の粗い性質（木質であって、１〜およそ１５ｍｍの材料厚を有している）に起因して、茎原料は、均一に調節（加熱、冷却、乾燥及び加湿）することさえ非常に難しいので、多くの調節工程は、非常に長い滞留時間を含んでいる。この滞留時間は、具体的には、加湿工程に適用され、加湿工程では、水分を含有した原料を大抵２〜６時間一時的に貯蔵し、水分を確実に原料の内部まで浸透させる必要さえある。均一な２段階の加湿工程が利用される。説明した従来の工程に必要な高い水分の程度では、他の主要な不利な点、即ち、刻みタバコ原料を乾燥させる必要性を伴う。つまり、このような乾燥工程は、高いエネルギーと、高い設備費とをもたらす。

茎シュレッダを使用する工程では、例えば加工中におよそ４０〜４５％という非常に高い水分量が必要となるのに加え、細断された原料が過度に多くの小片（微粉）を含むという別の主要な不利点がある。過度に多くの小片は、即ち、約１５〜３０％であり、どのように工程が実施されるかに依存している。尚、過度に多くの小片は、析出されて、廃棄もしくはフィルムに加工されたのち、再利用されなければならない。例えば、茎の切断にミルを使用する場合といった特定の別工程でも、同一の問題が伴う。

別の茎加工作業は、茎をタバコフィルムに加工し、その後、茎は、葉タバコの混合物と混ぜ合わされる。茎を葉タバコの混合物と混ぜ合わせるために、茎は、まず、微粉へと刻まれる。このようなタバコフィルムの製造方法は、例えば、ドイツ特許明細書ＤＥ ４０ ０５ ６５６ Ｃ２と、ドイツ特許明細書ＤＥ ４３ ２５ ４９７ Ａ１とから知られている。タバコフィルム工程は、接着剤（例えば澱粉）と、水分保持剤（例えばグリセリン）と、他の添加物（例えば香味料）などの添加物を使用して行われ、工程によっては、乏しい包装容量や、葉タバコに比べて味覚の不足が生じることを抑制した製品をもたらすことになる。

ドイツ特許明細書ＤＥ １００ ６５ １３２ Ａ１は、塊を生成する方法を開示している。ドイツ特許明細書ＤＥ １００ ６５ １３２ Ａ１は、最小のタバコ小片、具体的にはタバコ屑から塊を生成することを提案している。換言すれば、この塊は、タバコ製造機械から析出されることがない、より大きな小片複合物であり、望ましくない。

上述の方法と同様に、上質のタバコ屑小片は、接着剤及び液体と混合されたのち、塊、即ち、より大きな構成単位を形成するために、圧縮加熱チャンバーから噴き出される。上述の問題と同様である、接着剤を使用する問題が発生する。別の不都合は、このような工程が原理上、より粗いタバコ原料の加工に既に不適切であるという事実である。その理由は、このような工程は、小さな小片からより大きな塊を生成するように設計されているからである。この工程を利用してタバコ原料を切断することは実行し得ない。

本発明の目的は、上記で概要説明した不都合が生じることなく、刻みタバコ原料の製造を可能にすることである。特に、本発明は、喫煙品原料として即時使用するのに適したタバコ製品、もしくは、その後の加工をほとんど必要としないタバコ製品を製造することを可能にするはずである。加工に要する時間と、加工の複雑さもまた低減されるはずである。

この目的は、請求項１に定義された方法、及び請求項１８に定義された装置に基づいて、本発明によって達成される。さらに、本発明は、請求項３２に定義された喫煙品、及び請求項３４に定義された使用方法に関する。従属請求項は、本発明の有利な実施形態を記載している。

特に、上記で定義された本発明は、以下の利点をもたらす。使用された茎原料は、評価されたアップグレード工程に供され、得られた製品は、葉タバコに比べて、ほんのわずかにしか味覚の不足がなく、それゆえ、より広い範囲の喫煙品のタバコ混合物に使用可能である。得られた製品は、繊維の離解が十分になされ、切断された構造を備えているため、刻みタバコ混合物においてほとんど視認できない。加工順序は、簡素で単純であり、投資及び生産費の低下をもたらす。方法の複雑性が低いため、使用される装置に必要な空間は非常に小さい。繊維の離解によって、別の方法で加工された茎製品に比べ、タバコの煙における一酸化炭素の凝縮率の低減をもたらし得る製品が製造される。本発明によって、非常に短い時間内の連続的な加工が可能となり、長い貯蔵時間が避けられる。

本発明によって提案される方法の利点は、具体的には、圧力にさらされ、加熱されたタバコ原料を膨張させ、タバコ原料をギャップに通して剪断するという複合作業に寄与され、全般的に、非常に良好な繊維の離解をもたらす。本発明によって提案された装置に関する限り、この装置の利点は、特に、最適に繊維を離解された製品が、互いに接近するギャップ壁によって高い程度の恒常性及び信頼性で製造され得るという事実に基づいている。また、本発明の結果として製造され得る製品は、上述したような包装容量の利点を有し、包装容量は、葉タバコの範囲であり、さらに、わずかしか微粉が生成されないという高い原料歩留まりを可能としている。タバコ茎原料の貯蔵時間は、著しく低減、もしくは無用となる。

本発明によって提案された方法は、以下の異なる方法で実施されてもよい。
タバコ初期原料は、概して、粗いタバコ原料であり、具体的には、２ｍｍよりも大きな小片サイズを有している。タバコ初期原料は、タバコ茎原料もしくはウィノウィング原料である可能性があり、具体的には、２ｍｍよりも大きな茎サイズを有している。この点において、注目すべきは、生茎、ウィノウィング、短茎、もしくは茎繊維だけでなく、屑（小さい葉タバコ小片）、他のタバコ小片もしくは前述の要素の混合物が使用され得るということである。

フィルムを製造する工程とは対照的に、本発明によって提案される方法により、タバコ原料を加工する可能性が提供され、構造付与原料を製品に加えることなく、タバコ原料を喫煙品に使用することができる。

タバコ初期原料は、６０℃〜１８０℃、具体的には１００℃〜１４０℃、好ましくは１１０℃〜１３０℃に加熱され、１０〜２００バール、具体的には４０〜１５０バール、好ましくは６０〜１２０バールの圧力にさらされ得る。そして、連続的な循環を通じたタバコ原料の滞留時間は、３分未満、具体的には２分未満、好ましくは１分未満となり得る。

タバコ初期原料は、好ましくは、機械的に圧力にさらされ、具体的には、チャンバー内の剪断ギャップに対して機械的に圧縮される。このような状況であれば、原料は、剪断ギャップが配置された、加熱可能なスクリュー・コンベアにおけるチャンバーの排出口側に向かって原料を圧縮するコンベア・スクリューによって圧力にさらされてもよい。また、原料は、剪断ギャップに向かって搬送されるときに、チャンバー内もしくはスクリュー・コンベア内にて、予め粗く切断されるか、もしくは予め粗く繊維を離解されてもよい。

１つの実施形態では、剪断ギャップは、予め引き寄せられた状態で閉塞され、タバコ原料の圧力によって間欠的に開放され、原料が剪断ギャップを通過する。剪断ギャップが予め引き寄せられた状態で閉塞され、剪断ギャップがタバコ原料の圧力によって間欠的に開放されるのに代えて、原料は、連続的に開放された剪断ギャップを介して供給されるのも好ましい。

剪断ギャップ壁は、タバコ原料が通過するときに相対運動を生じてもよく、また、定常、つまり、連続的なギャップの開放を維持するギャップ距離を有しながら相対運動を生じてもよい。１つの実施形態では、タバコ原料は、剪断ギャップを通過するときに大気圧まで膨張する。加熱及び圧力の発生前、もしくは加熱及び圧力の発生中に、包装及び／もしくは香味付けを有する、もしくは包装及び／もしくは香味付けを有さないタバコ原料調節工程が行われてもよく、タバコ原料調節工程が行われる場合、原料が含有する水分は、おおよそ９〜１２％からおおよそ１８〜４５％、具体的には、２０〜３０％まで増加する。１つの実施形態では、タバコ原料は、膨張され、剪断ギャップを通過すると、おおよそ１４〜４２％、好ましくは１６〜１８％の含水率を有する。そして、剪断ギャップの後に、室温及び大気圧にタバコ原料を冷却する選択肢があり、この選択肢によって、タバコ原料は、おおよそ１２〜１６％の含水率を有するまで乾燥、もしくは乾燥可能となる。

タバコ初期原料がウィノウィング原料の場合、もしくは予め十分に切断された原料が使用される場合、本発明が提案する方法によって生産された、切断され、圧力で繊維が離解されたタバコ原料は、喫煙品原料としてさらなる工程にそのまま使用できる。これに代わり、例えば、初期原料が非常に粗い茎原料である場合には、切断され、圧力で繊維が離解されたタバコ原料は、本発明が提案する方法に続く分類に供されてもよい。この場合の好ましい実施形態では、分類中に析出された過剰に粗い原料は、再度工程に戻され、析出されていない残りの原料は、喫煙品原料としてさらに使用するために、そのまま搬送され得る。

本発明が提案する装置は、以下の実施形態のとおりに構成されてもよい。
装置のギャップ壁は、互いに離間及び接近可能である。ギャップ壁は、ギャップが閉鎖される状態へと偏向され得る。その代わり、ギャップ壁は、所定の距離もしくは予め定めた調整可能な距離を有しながら互いに接近してもよい。ギャップ壁が所定の距離もしくは予め定めた調整可能な距離を有しながら互いに接近する場合、ギャップ壁同士は、０．０１ｍｍ〜２ｍｍ、具体的には０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの所定距離で位置する。これらの数字は、滑らかなギャップ壁に関連する。

１つの好ましい実施形態では、ギャップ壁は、ギャップ壁が移動する方向に対して縦方向もしくは横方向に配置された、粗面もしくは溝面、具体的には、溝側面もしくは交差溝側面を有し、２〜３ｍｍまでの深さを有している。側面の深い領域では、距離は、上記で特定された距離よりも必然的に対応して長くなる。

１つの実施形態では、圧力チャンバーに配設されたギャップ壁は、静止している一方、協働壁は、変位駆動部を設けられた協働保持部に移動し得る。ギャップ壁は、連続的に互いに接近してもよいし、間欠的に互いに接近してもよいし、１方向もしくは２方向に移動してもよいし、前後に移動してもよい。ギャップは、具体的には環状ギャップ、好ましくは円錐状ギャップであってもよい。

本発明の１つの実施形態では、圧力チャンバーは、取込口から排出口にタバコ原料を搬送するプラグ・スクリュー・フィーダ形式のコンベアシステムを備えている。この点において、注目すべきことは、圧力が、例えばプラグ・スクリュー・フィーダによって生成されるなど、機械的手段によって生成されることである。但し、他のシステムも、原則的に、本発明の内容に使用され得る。他の何らかの機械的手段によって圧力を生成することは除外されない。例えば、ピストンシステムによって圧力を生成すること、もしくは、ガス圧力によって非機械的に圧力を生成すること、もしくはガス圧力によって機械的にだけでなく圧力を生成することは除外されない。

プラグ・スクリュー・フィーダを使用する場合、排出口に向かう領域におけるチャンバーの体積を例えば小さなスクリューピッチに減小させるという減小特徴を有利に備えている。

機械的な事前切断手段もしくは機械的な事前繊維離解手段は、圧力チャンバー内に有利に配置される。１つの有利な実施形態では、スクリューチャンバー圧力装置が、同一の圧力チャンバーハウジング内もしくは上流に接続された別の圧力チャンバーハウジング内にて、本発明が提案する装置の上流に配置されている。この種の圧力調節装置は、例えばドイツ特許ＤＥ １０３ ０４ ６２９ Ａ１に記載されており、本発明が提案する圧力繊維解離システムと組み合わせるのに非常によく適している。圧力調節システムは、図１に図示され、ドイツ特許ＤＥ １０３ ０４ ６２９ Ａ１における関連する説明にて説明された全ての構造上の特徴を組み込んでもよく、これら構造上の特徴のさらなる詳細については、参照されてもよい。

別の選択肢は、調節剤、もしくは包装剤及び香味剤のための取込口を有する圧力チャンバーを具備することである。
本発明が提案する喫煙品は、切断され、繊維を離解されたタバコ原料製品を備えており、このタバコ原料製品は、上記で概要説明した方法のうちの１つによって、もしくは上記で説明した装置の１つを使って製造されている。本発明が提案する喫煙品は、タバコ原料製品を、５０％までの比率、具体的には０．５％〜３５％の比率、特に好ましくは０．５％〜２５％の比率で含んでいてもよい。

本発明は、さらに、タバコ原料の繊維を離解するための剪断ギャップ排出口を有する、シングルスクリューコンベアもしくはツインスクリューコンベアの使用方法に関する。本発明の意味範囲内における、剪断ギャップという表現は、原料が通過するときに原料が剪断されるオリフィスを意味するものと解釈されるべきである。現在に至るまで、押出機は、タバコフィルムの製造、もしくは最高級のタバコ小片から塊を生成するためにのみ使用されているだけである。本発明は、タバコ原料を切断し、繊維を解離することに剪断ギャップを有する押出機を使用することについて初めて説明している。

本発明が提案する使用方法の内容では、本発明が提案する方法は、全ての方法の変形に実行され、本発明が提案する装置は、全ての実施形態で使用され得る。
以下に、実施形態を参照しつつ、本発明をさらに詳細に説明する。実施形態は、記載した全ての特徴を個別、もしくはあらゆる組み合わせで組み込んでもよい。添付の図面に対して、実施形態の参照を行う。

まず、図１，２を参照しつつ、本発明が提案する圧力繊維解離システムがどのようにしてタバコ準備工程に適合するのかについて、より詳細な説明を以下に行う。
一般的に言って、図１に図示されたシーケンスは、最終製品に使用するために生の茎からの茎からタバコを準備することを示している。

特定の水分値は、水分に基づいており、推奨値もしくは好ましい値を表している。本発明の基礎的原理に従えば、当業者は、最適な状況を設定し、ひいては、本発明が提案する特定の装置（膨張プラント）を最適な状況に適応させることができるであろう。

生の茎は、一般的に、おおよそ１０％の含水率を有する調節システムに入る。調節は、大気条件下で行われてもよいが、上述したドイツ特許明細書ＤＥ １０３ ０４ ６２９ Ａ１に記載されているように、大気圧より大きな圧力で調節工程を行うことが有利である。当業者に知られた方法では、調節中、及び本質的に同時に加工中に（大気圧もしくは大気圧よりも大きい）、包装剤及び香味剤が加えられてもよい。茎は、１８％〜４５％の含水率で調節工程から離脱し、本発明が提案する繊維離解システムに搬送される。図３〜５に図示された実施形態を参照して、繊維離解システムの詳細を以下に説明する。

一般的に、茎は、繊維離解中にある程度の水分を失い、１６％〜４２％の含水率を有する、切断された茎がここで分類される。この段階で、過大な茎部は、搬出され、これまでに説明したシーケンスに戻される。この含水率は、一般的に低く、全分量の１０％未満である。別の比率を有する切断された茎は、所望の加工パラメータに基づいて、異なる方法でここで加工され得る。例えば１４％〜１５％の水分量では、茎は、喫煙品の最終製品のためのタバコ混合システムにそのまま送られる。例えば１５％〜４０％のより高い水分量では、茎は、まだ膨張及び乾燥工程を通過しなければならず、膨張及び乾燥工程の後では、この茎もまた、１４％〜１５％の含水率を有するようになり、最終製品の混合物に加えることができる。別の分類工程が最初に任意に行われてもよく、別の分類工程の結果、あらゆる大きな部分が析出され、生の茎のところへ戻され得る。生の茎のところへ戻された、あらゆる大きな部分は、これまで説明した工程に戻される。紙タバコ製造もしくはタバコ製造から出たウィノウィングは、この工程において、生の茎の代わりに初期原料として使用される。そして、工程は、一般的に、第１の分類の前に終了し、繊維を離解されたウィノウィングは、そのまま最終製品へと送られる。

図２は、本発明が提案する繊維離解工程に含まれるシーケンスと、直後に続く加工ステップとを若干詳細に、より狭く限定、もしくはわずかに異なる水分値で具体的に図示している。この点において、注目すべきことは、概して、これら値及び加工パラメータは、所望の最終製品に基づいて、当業者によって常に選択及び設定されるということである。

図２において、図１の最初の２つの方法ステップ（調節、繊維の離解、選別）は、複数のボックスで組み合わされている。タバコ原料、具体的には、例えば生の茎、ウィノウィング、短い茎、茎繊維などの茎原料、さらに、屑（小さな葉タバコ小片）、他のタバコ小片、もしくは個別に記載された要素の混合物は、最初の加工ステップにて調節され、原料に応じて約２０％〜３０％程度に加湿される。例えば、ドイツ特許明細書ＤＥ １００ ３８ １１４ Ａ１及びドイツ特許明細書ＤＥ １０３ ０４ ６２９ Ａ１に記載されているように、加湿、選択的な香味付け、包装は、一般的に、短い貯蔵時間をかけて大気圧で行われてもよいし、貯蔵期間をかけることなく加圧下で行われてもよい。茎原料が、生の茎、短い茎、もしくは茎繊維などの粗い種類の場合、茎原料は、２ｍｍ〜１５ｍｍの間の小片サイズに予め切断されてもよい。茎原料が２ｍｍ〜１５ｍｍの間の小片サイズに予め切断された場合、茎原料は、この段階では、選択された方法に基づいて、部分的に繊維を離解されてもよい。全ての標準的な方法を使用して、予め切断してもよい。しかしながら、どのような方法が使用されたとしても、屑及び小片は、回避されるはずである（少量の微粉は許容される）。細かい出発原料の場合、事前切断作業は、完全に省略することが可能である。

そして、原料は、加熱され（約６０℃〜１８０℃）、圧力（約１０〜２００バール）にさらされ、一方では、化学的に操作された工程（例えばメイラード反応もしくはカラメル化）を通じて香味に所望の改善が施され、他方では、剪断ギャップを通じた、剪断及び膨張によって繊維の離解が生じ得るのに十分なエネルギーが貯蔵される。圧力発生及び加熱は、標準的なプラグ・スクリュー・フィーダで操作されてもよく、具体的には、標準的なプラグ・スクリュー・フィーダのハウジングも加熱されてもよい。このようなシステムのさらなる詳細を以下に説明する。

噴流水は、剪断ギャップを出て、大気に入ると、急激に蒸発する。そして、任意の他の噴流含有物もまた、大気に入ると、急減に蒸発する。蒸発することによって、剪断効果に加え、ギャップ内で原料の繊維が解離し、原料が膨張する。加工圧力及び温度に依存して、フラッシュ蒸発により、原料の水分は、約１０％に低減される。そして、タバコに含まれている含有物もまた、ある程度まで低減される。この点において、閉塞を防止及び解消するために、剪断ギャップの表面同士が一定の割合で相対的に移動するのであれば有利であることは証明されている。剪断ギャップの表面同士が一定の割合で相対的に移動することで、確実に、ギャップの全断面が使用され、ギャップにおいて一定の物理的条件が広がるので、最終的に均一な製品がもたらされることになる。この目的を達成するように、ギャップ表面に構造が与えられ、もしくは溝が与えられていれば、有利であることも証明されている。

続いて、コンベアベルト上で空気吸い込みによって生じ、底から作用し得る、原料の約１００℃から室温への冷却の間、タバコ原料は、蒸発によって生じる冷却によってさらに水分を失う。タバコ原料は、蒸発によって生じる冷却でさらに水分を失うことによって、乾燥機なしで最終製品の水分レベルに到達することができる。タバコ原料が乾燥機なしで最終製品の水分レベルに到達することができることによって、葉タバコ混合物にそのまま混合することができる。

切断されたタバコ原料と過大な小片との分類が必要か否かは、切断される原料と、事前切断工程の性質とに依存することになる。紙タバコ製造から出たウィノウィングの場合、もしくは類似のサイズの原料については、一般的に、分類は不要である。

ミルもしくは破砕機を使用する事前切断工程と、圧力の発生と、加熱されたプラグ・スクリュー・フィーダを使用する加熱とを行う代わりに、シングルスクリュー押出機もしくはツインスクリュー押出機を使用することも好ましくなり得る。その理由は、シングルスクリュー押出機もしくはツインスクリュー押出機を使用することで、原料を剪断によって予め切断するのと同時に、摩擦によって熱を発生し、スクリューの圧縮によって、対応する圧力を増大させることができるからである。その結果、３つの必要な加工ステップを同時に１つの装置に組み合わせることができる。１つの装置に組み合わせた状況であれば、原料が完全に切断及び可塑化されず、タバコ原料の繊維構造が維持されるように、押出機が構成されなければならない。つまり、押出工程は、伝統的な意味で行われるはずではない。

全ての意図された目的は、本発明が提案する工程によって達成される。
−香味向上もしくは味覚改善
−煙における一酸化炭素の凝縮率の低減（例えば切断された茎製品といった他の茎製品と比べた場合）
−初期原料に応じて、切断された葉タバコの包装容量と同等の包装容量
−切断された葉タバコと同等に視認できない繊維
−加湿中に貯蔵時間の大幅な短縮、もしくは圧力調節中の貯蔵時間が不要
−乾燥機不要
−高い原料歩留まり（１ｍｍ未満の小片は、１０％未満を表す）
−省スペース要求、低い設備投資、低い稼働費用に対応したコンパクトな全工程
ここで、図３を参照しつつ、本発明が提案する装置の実施形態をより詳細に説明する。図３は、全体として参照符号１を付された、本発明が提案する圧力繊維解離装置を図示している。圧力繊維解離装置は、チャンバーハウジング２を備え、チャンバーハウジング２内にコンベアスクリュー３が配置されている。コンベアスクリュー３は、モータ４によって回転される。また、図３に図示されているのは、タバコ原料取込口５と、参照符号６及び７を付された、水、包装（及び／もしくは香味料）、蒸気のための追加的な取込口である。排出口側（図中右側）には、チャンバーがヘッド８を備え、ヘッド８は、内錐を形成している。外錘１０の外錘壁と連結したヘッド８の内錐壁は、スクリュー３によって搬送されたタバコ原料を排出できるギャップ９を形成している。内錘８のギャップの頂点に配置されているのは、チャンバー２の内部に通じるオリフィスである。繊維を離解され、排出されたタバコ原料には、参照符号１２が付されている。

外錘１０は、協働ホルダ１１によって位置決めされ、協働ホルダ１１は、同時に、円錐体１０のための回転駆動力を為してもよい。円錐体１０は、屈曲された矢印で示されたとおり、この回転駆動力によって、中心軸を中心にして回転し得る。協働ホルダ１１と円錐体１０との間の接続は、両矢印で示されている。つまり、円錐体１０は、中心軸に沿って内錘８の方へ移動され得る。そこで、円錐体１０は、円錐体１０の軸位置に確実に保持されることができ、さらに、円錐体１０が軸方向に移動できるようにも配置され得る。この構造の結果、好ましくは液圧手段によって、ギャップの幅は、調節もしくは変化可能となり、反対圧力もまた、左、つまり、ギャップ９を閉鎖する方向に向かって発生し得る。

本発明が提案する、タバコ茎の繊維を離解する工程における第１部分は、大気圧より大きな圧力で行われる。この大気圧よりも大きな圧力は、調節されたタバコ茎が特別な場合にタバコ原料が取込口５を通って取り込まれ、スクリュー３を通ってチャンバー２に搬送されると発生される。コンベアスクリューの端部に配置されているのは、剪断ギャップ排出口である。剪断ギャップ排出口は、押出機と同じ方法でコンベアチャンバーを実質的に閉鎖する。図３に図示されているように、この機能しない排出口は、好ましくは、環状ギャップの形、すなわち円錐ギャップ９として設けられており、円錐ギャップ９のギャップ幅は、外錘１０（シュテムペル（Ｓｔｅｍｐｅｌ））によって設定され得る。その結果、茎は、増大された圧力（２００バールまでの圧力）と上昇された温度（具体的には１００℃よりも著しく高い温度）とにさらされる。このギャップの方へ茎が搬送されることによって生じる機械的な圧力に加え、付加的な力もまた茎に作用する。つまり、剪断力が、茎を予め切断及び繊維離解する壁と接続されたコンベアスクリューのピッチに作用するのである。剪断効果は、ハウジング壁を通じてすきま風を取り込む、もしくはさらなる流動抵抗を取り込むことによって助長され得る。さらに、コンベアスクリューもしくはハウジング２内の水分、温度、圧力を調整するために、複数の箇所に蒸気が取り込まれてもよい。（例えば、図７に図示されているように）蒸気を取り込んだ結果、及び調節工程からの茎における自然含水のため、茎がギャップ９から離脱するときに、さらなる繊維の離解が茎に発生する。つまり、水分が急激に蒸発するのであり、これが繊維離解工程の第２部分である。茎における水分は、圧力にさらされながら、圧力が環状ギャップの下流側に向かって大気圧へと低下していくにつれて、急激に蒸発する。つまり、フラッシュ蒸発が発生する。

調節工程と圧力繊維離解工程との間のつながりは、調節が行われる圧力状態に依存する。最も簡素な状況では、タバコ原料は、単に、大気条件下で調節され、コンベアシュートもしくはコンベアベルトによって、例えばホッパーである取込口５内へと搬送される。参照符号６によって強調されているように、調節工程は、水と包装とを取り込むことによってハウジング２の中間位置で行われ得る。

繊維離解工程の決定的なステップは、ギャップ９の通過時及びギャップ９からの離脱時に発生する。タバコ原料がギャップ９を通過するときに、タバコ茎は、ギャップ壁間で剪断され、ギャップからの離脱時に上述したフラッシュ蒸発が発生する。これらの協働効果によって、十分な繊維離解加工製品がもたらされ、少なくとも繊維離解加工製品の大部分はすでに、喫煙品を製造するのに使用され得る。

環状面もしくは円錐面の大きな領域と交差し、そして急激に分離する狭い剪断ギャップ９が閉塞するのを防止するためには、円錐１０が、円錐１０の回転軸を中心にして回転を維持するのが有用であることが証明されている。この回転は、連続的であってもよいし、間欠的であってもよい。また、回転方向は、交互に入れ替わってもよい。こういう状況であれば、回転は、全回転であってもよいし、１／４のみ、もしくは１／３のみの回転であってもよいし、小さな構成単位もしくは大きな構成単位の回転であってもよい。

また、少なくとも１つの円錐の表面、つまり、ヘッド８の内錘もしくはシュテムペル１０の外錘が、例えば溝状、もしくは、２ｍｍもしくは３ｍｍまでの深さに凹んだ交差溝となるように粗化もしくは溝付けされていると有利であることも証明されている。この点において、唯一重要なことは、粗化／溝付けがなされていること、そして、溝の深さ及び延長（方向）がどのような方法で配置されていてもよいことである。ことさら、円錐１０の回転が回転することによって、閉塞の発生が著しく低減し得る。この結果として、より均一な圧力状況であれば、より均一な最終製品がもたらされる。

最終的な繊維離解加工製品は、外観及び使用に関しては、シュレッダーによって加工された茎の性質に類似の性質を示す。しかしながら、本発明が提案する圧力繊維離解工程には、茎がシュレッダーによって加工される場合のように多くの屑が生じるという不利点がない。そして、それほど高い程度に加湿する必要がなく、その後の乾燥を著しく低減、もしくは、その後の乾燥を削除することができる。

つながった、もしくは組み合わされた調節工程及び圧力繊維解離工程に関する限り、本発明は、さらに別の可能性を提供する。ここで、図４，５を参照しつつ、さらに別の可能性について説明する。図４において、圧力調節装置２０は、本発明が提案する圧力繊維解離装置から分岐して、本発明が提案する圧力繊維解離装置の上流に接続されている。圧力調節装置２０は、全体としては、具体的には、ドイツ特許明細書ＤＥ １０３ ０４ ６２９ Ａ１の図１に図示されている形式の１つであり、関連する記載部分に説明されている。関連する記載部分は、参照によってここに援用する。圧力調節装置２０は、タバコ原料取込口２５と、差動耐圧セル状車輪門２６とを備えている。差動耐圧セル状車輪門２６では、タバコ原料が差動耐圧セル状車輪門２６を通って、圧力チャンバー２１に取り込まれる。圧力チャンバー２１では、タバコ原料は、コンベアスクリュー２２によって搬送される。コンベアスクリュー２２は、モータ２４によって駆動される。チャンバー２１の終端に配置されているのは、タバコ原料の排出口２７であり、排出口２７は、圧力繊維離解装置１の取込口を同時に構成している。ドイツ特許明細書ＤＥ １０３ ０４ ６２９ Ａ１に記載されている装置とは異なり、圧力調節装置の排出口には、差動耐圧門が設けられていない。タバコ原料は、チャンバー２２の圧力によって、圧力繊維解離装置１の取込口に搬送される。

本発明の範囲内では、セル状車輪門を使用して圧力調節チャンバー２２からの排出口を操作し、圧力を低減させることも当然可能であろう。この場合、図３に図示されているように、タバコ原料は、周囲圧力で圧力繊維解離工程へ搬送されるであろう。

しかしながら、図４に図示されているように、調節の開始から繊維解離工程に至る工程領域全体に上述の大気圧を適用できるように、圧力調節工程から圧力繊維解離工程への搬送中に圧力を低下させることを避けることが好ましい。図４におけるプラント全体は、図１における“調節（及び包装）／繊維解離”ボックスに対応している。茎は、差動耐圧セル状車輪門２６を通って搬送される。差動耐圧セル状車輪門２６の一端の耐圧と、作動中に、繊維離解された茎で常時満たされた、狭い環状ギャップ９とによって、組み合わされた装置全体で大気圧よりも大きな圧力を維持することが可能となる。大気圧よりも大きな圧力を維持するため、差動耐圧セル状車輪門２６のハウジングを加熱することによって、差動耐圧セル状車輪門２６の密封を最大限に高めてもよい。

タバコの茎がチャンバー２２にいったん取り込まれると、茎は、大気圧よりも大きな圧力にさらされる。この圧力は、差動耐圧セル状車輪門２６の自然漏れ速度（ギャップ及び流出体積）を補償するように蒸気を取り入れることで維持される。茎は、蒸気によって加熱され、含水率が増加する。原理上、過剰に飽和した蒸気を使用して、このようなチャンバーにおける乾燥工程を操作することも可能であろう。しかし、過剰に飽和した蒸気が繊維の離解に使用されるとき、取り込まれた茎が著しく高い含水率を有していると大抵有利である。タバコの茎は、コンベアスクリュー２２によって調節チャンバー２２を通って搬送される。タバコの茎の滞留時間を設定できることを利用して、この目的のために異なる設定（スクリューのピッチ、回転速度、チャンバーの傾き）を使用することも可能である。滞留時間は、概して、２分〜１０分の間である。水、包装及び／もしくは香味原料も加えられ得る間である圧力調節工程が終わると、茎は、排出口２７を通って圧力繊維解離装置１へと搬送される。ハウジングもまたホッパー形式の設計である場合、茎を取り込む工程もまた簡略化され得る。繊維離解工程の領域における茎の一般的な滞留時間は、２分未満であり、具体的には、１分未満である。そして、茎は、上述した所望の状態で圧力繊維離解工程から離脱する。

圧力調節スクリューの代わりに、大気圧未満で調節スクリューを使用することも可能であろう。
図５は、圧力調節と圧力繊維離解とを組み合わせたシステムを有するプラントの別の実施形態を図示している。圧力調節装置２０及び圧力繊維離解装置１は、実質的には、図３，４に図示された構成であるため、個別の構成要素を説明する必要はない。図４に図示された実施形態と比較した差異は、調節装置２０のコンベアスクリュー及び圧力繊維離解装置１の繊維離解スクリューが、同一のシャフトに搭載され、単一のモータによって駆動できるという事実にある。双方のスクリューに同一の回転速度が使用される場合、調節工程の領域における断面／体積を異ならせたり、選択的な工程を解除することなど、他の手段を使用することで２つの加工ステップにおける滞留時間を異ならせることができる。

図４，５に図示された状況では、調節剤及び蒸気は、圧力調節装置上に既に存在している適切な入口オプションを通して導入される。そのため、圧力繊維離解装置上に対応する設備を設ける必要がない。具体的には、香味及び／もしくは包装は、両方の圧力範囲、つまり、圧力チャンバーの１つ、もしくは大気圧、つまり、圧力チャンバーの外部に導入され得る。

本発明が提案する圧力繊維離解システムを使用してタバコを製造するのに使用される手順を図示しているフローチャートである。 システムを若干より詳細に示している別のフローチャートである。 本発明が提案する圧力繊維離解システムの実施形態を示している。 上流に接続された圧力調節システムの第１実施形態を有した、本発明が提案する圧力繊維離解装置を図示している。 組み合わされた圧力調節−圧力繊維離解装置に基づく第２実施形態を示している。

Claims (36)

1. 刻みタバコ原料の製造方法であって、
   タバコ初期原料は、加熱及び圧力にさらされ、
   前記タバコ初期原料は、加熱及び圧力にさらされると、剪断ギャップを通って搬送されて、切断、具体的には、膨張によって繊維を離解される
   ことを特徴とする製造方法。
2. 請求項１に記載の製造方法であって、
   前記タバコ初期原料は、大部分が、粗いタバコ原料、具体的には、２ｍｍよりも大きい小片サイズを有する粗いタバコ原料である
   ことを特徴とする製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の製造方法であって、
   前記タバコ初期原料は、タバコ茎原料、具体的には、２ｍｍよりも大きい茎サイズを有するタバコ茎原料である
   ことを特徴とする製造方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の製造方法であって、
   前記タバコ初期原料は、ウィノウィング原料である
   ことを特徴とする製造方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の製造方法であって、
   構造付与原料を加えることなく、前記タバコ初期原料を使用して実施される
   ことを特徴とする製造方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の製造方法であって、
   前記タバコ初期原料は、６０〜１８０℃の温度、具体的には１００〜１４０℃の温度、好ましくは１１０〜１３０℃の温度に加熱され、１０〜２００バールの圧力、具体的には４０〜１５０バールの圧力、好ましくは６０〜１２０バールの圧力にさらされ、連続的な循環中における前記タバコ初期原料の滞留時間は、３分未満、具体的には２分未満、好ましくは１分未満である
   ことを特徴とする製造方法。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の製造方法であって、
   前記タバコ初期原料は、機械的に圧力にさらされ、具体的にはチャンバー（２）内における剪断ギャップ（９）に対して機械的に圧縮される
   ことを特徴とする製造方法。
8. 請求項７に記載の製造方法であって、
   前記タバコ初期原料は、前記剪断ギャップ（９）が配置されている加熱可能なスクリューコンベアの前記チャンバー（２）の排出口側に対して前記タバコ初期原料を圧縮するコンベアスクリュー（３）によって圧力にさらされる
   ことを特徴とする製造方法。
9. 請求項７または請求項８に記載の製造方法であって、
   前記タバコ初期原料は、前記剪断ギャップ（９）に向かって搬送されているときに、前記スクリューコンベアの各々における前記チャンバー（２）にて、予め粗く切断、もしくは粗く繊維を離解される
   ことを特徴とする製造方法。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の製造方法であって、
    前記剪断ギャップ（９）は、予め引き寄せられた状態で閉鎖され、前記タバコ原料の圧力によって間欠的に開放され、前記タバコ初期原料が前記剪断ギャップ（９）を通過する
    ことを特徴とする製造方法。
11. 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の製造方法であって、
    前記タバコ初期原料は、連続的に開放された剪断ギャップ（９）を通って搬送される
    ことを特徴とする製造方法。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の製造方法であって、
    前記剪断ギャップの壁は、前記タバコ初期原料が通過するときに相対的に移動できる
    ことを特徴とする製造方法。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の製造方法であって、
    前記タバコ初期原料は、前記剪断ギャップ（９）を通過するときに、大気圧に膨張される
    ことを特徴とする製造方法。
14. 請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の製造方法であって、
    加熱及び圧力の発生の前、もしくは加熱及び圧力の発生中に、タバコ原料調節工程が実行されることで、もしくは包装及び／もしくは香味が加えられることで、原料含水率が、おおよそ９〜１２％からおおよそ１８〜４５％、具体的には２０〜３０％に増加する
    ことを特徴とする製造方法。
15. 請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の製造方法であって、
    前記タバコ初期原料は、膨張及び前記剪断ギャップ（９）の通過後に、おおよそ１４〜４２％、好ましくは１６〜１８％の含水率を有している
    ことを特徴とする製造方法。
16. 請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の製造方法であって、
    前記タバコ初期原料は、前記剪断ギャップ（９）の後、室温に冷却されるとともに、大気圧にさらされることで、おおよそ１２〜１６％の含水率を有する
    ことを特徴とする製造方法。
17. 請求項１乃至請求項１６のいずれかに記載の製造方法であって、
    切断され、予め繊維を離解されたタバコ原料は、
    前記タバコ初期原料がウィノウィング原料である場合には、喫煙品原料として、さらなる工程にそのまま搬送され、
    前記タバコ初期原料が粗い茎原料である場合には、分類にさらされ、分類中に析出された前記タバコ原料は、前記製造方法に再度さらされ、析出されなかった残りの部分は、喫煙品として、さらなる工程にそのまま搬送される
    ことを特徴とする製造方法。
18. 切断されたタバコ原料の製造装置であって、
    加熱可能な圧力チャンバー（２）を有し、
    該圧力チャンバー（２）は、
    低圧力側にタバコ原料取込口（５）、圧力側にタバコ原料排出口を備え、さらに該タバコ原料取込口（５）から該タバコ原料排出口へ前記タバコ原料を搬送する搬送システム（３）を備え、
    前記タバコ原料排出口は、前記タバコ原料が通過して、膨張するギャップを備え、
    該ギャップ（９）は、互いに接近可能な壁を備える
    ことを特徴とする製造装置。
19. 請求項１８に記載の製造装置であって、
    機能しない前記ギャップ壁は、互いに離間及び互いに接近可能である
    ことを特徴とする製造装置。
20. 請求項１８または請求項１９に記載の製造装置であって、
    前記ギャップ壁は、前記ギャップ（９）が閉鎖状態となるように予め引き寄せられる
    ことを特徴とする製造装置。
21. 請求項１８に記載の製造装置であって、
    前記ギャップ壁は、固定された距離、もしくは固定されるように設定可能な距離を隔てて移動可能である
    ことを特徴とする製造装置。
22. 請求項２１に記載の製造装置であって、
    前記ギャップ壁は、０．０１ｍｍ〜２ｍｍ、具体的には０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの固定された距離に配置されている
    ことを特徴とする製造装置。
23. 請求項１８乃至請求項２２いずれかに記載の製造装置であって、
    前記ギャップ壁は、粗面もしくは溝面、具体的には溝もしくは交差溝を有し、
    該粗面もしくは該溝面は、好ましくは、前記ギャップ壁の移動方向に対して縦もしくは横に配置され、具体的には、２〜３ｍｍまでの深さを有している
    ことを特徴とする製造装置。
24. 請求項１８乃至請求項２３いずれかに記載の製造装置であって、
    前記圧力チャンバー（２）に配置された前記ギャップ壁は、静止している一方、
    前記協働壁は、駆動力によって移動可能に協働ホルダ（１１）に搭載されている
    ことを特徴とする製造装置。
25. 請求項１８乃至請求項２４いずれかに記載の製造装置であって、
    前記ギャップ壁は、互いの方向、もしくは一方向または二方向、もしくは前後方向に、連続的もしくは間欠的に移動可能である
    ことを特徴とする製造装置。
26. 請求項１８乃至請求項２５いずれかに記載の製造装置であって、
    前記ギャップは、環状ギャップ、具体的には円錐ギャップである
    ことを特徴とする製造装置。
27. 請求項２４乃至請求項２６いずれかに記載の製造装置であって、
    前記圧力チャンバー（２）は、前記取込口から前記排出口へ前記タバコ原料を搬送する搬送システムとして、プラグ・スクリュー・フィーダ（３）を備えている
    ことを特徴とする製造装置。
28. 請求項２７に記載の製造装置であって、
    前記プラグ・スクリュー・フィーダ（３）は、前記排出口の領域に向かって前記チャンバーの体積が減小、具体的には、小さなスクリューピッチに減小する特徴を有している
    ことを特徴とする製造装置。
29. 請求項１８乃至請求項２８いずれかに記載の製造装置であって、
    機械的な事前切断手段、もしくは機械的な事前繊維離解手段は、前記圧力チャンバー（２）内に設けられている
    ことを特徴とする製造装置。
30. 請求項１８乃至請求項２９いずれかに記載の製造装置であって、
    スクリューチャンバー圧力調節システム（２０）は、同一の前記製造装置の上流、もしくは上流に接続された別の圧力チャンバーハウジングの上流に配置されている
    ことを特徴とする製造装置。
31. 請求項１８乃至請求項３０いずれかに記載の製造装置であって、
    前記圧力チャンバーは、包装剤もしくは香味剤もしくは蒸気を調節するための取込口（６，７）を備えている
    ことを特徴とする製造装置。
32. 喫煙品であって、
    請求項１乃至請求項１７に記載された製造方法のいずれかによって、もしくは請求項１８乃至請求項３１のいずれかに記載された製造装置によって製造された、切断され、繊維を離解されたタバコ原料製品を含む
    ことを特徴とする喫煙品。
33. 請求項３２に記載された喫煙品であって、
    前記タバコ原料製品を５０％までの比率、具体的には０．５％〜３５％の比率、特に好ましくは０．５％〜２５％の比率で含んでいる
    ことを特徴とする喫煙品。
34. タバコ原料の繊維の離解に、剪断ギャップ排出口を有するプラグ・スクリュー・フィーダ押出機を使用する使用方法。
35. 請求項３４に記載の使用方法であって、
    請求項１乃至請求項１７に記載された１つもしくは複数の製造方法が実施される
    ことを特徴とする使用方法。
36. 請求項３４もしくは請求項３５に記載された使用方法であって、
    請求項１８乃至請求項３１の１つに記載された特徴を備える装置を前記タバコ原料の繊維の離解に使用する
    ことを特徴とする使用方法。

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