JP2012000002A - シートたばこの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加香処理したシートたばこの水分量を一定にして、高品質なシートたばこを安定に製造することのできるシートたばこの製造装置を提供する。
【解決手段】ベースシートたばこの水分量を調整する前乾燥工程と、前乾燥工程を経たベースシートたばこに所定の香味成分を塗工する加香工程と、前記加香工程を経たベースシートたばこの水分量を調整する後乾燥工程とを備える。そして後乾燥工程におけるベースシートたばこの搬送路に沿って設けた第１、第２および第３のヒータの内、最下流に設けた第３のヒータを後乾燥工程を経たベースシートたばこの水分量に応じてフィードバック制御し、第１のヒータを加香工程で制御された加香比に応じて定値制御すると共に、第２のヒータを前乾燥工程でのフィードバック制御に用いる水分量に応じてフィードフォワード制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、加香処理したシートたばこの水分量を一定にして、高品質なシートたばこを安定に製造することのできるシートたばこの方法および製造装置に関する。

シートたばこは、例えばたばこの製造過程において余剰物として生じるたばこ中骨やたばこ細粉に結合剤および補強材、更には水等を混合して造粒し、これによって得られた湿潤粉粒物をシート状に圧延した後、乾燥することによって製造される。この際、シート状に圧延したベースシートたばこに、たばこ原料から抽出した香味成分を塗工して、その品質を高めることも行われる。そしてこの種のシートたばこは、通常のたばこ製造過程と同様に、裁刻・加湿等の処理が施された後、たばこ刻みの一部を代替して製品たばこに含められる。

ちなみにシートたばこの従来一般的な製造方法については、例えば特許文献１等に詳しく紹介される。またベースシートたばこへの香味成分の塗工技術については、例えば抄紙した紙ウェブの表面に塗液を塗布して製造される塗工紙の製造技術として特許文献２等に詳しく紹介される。
特開２００２−１７６９６４号公報 特開２００３−２１１０７２号公報

ところで前述した如くベースシートたばこの表面に香味成分を塗工して加香処理したシートたばこを高品質に製造する場合、加香機に供給するベースシートたばこの水分量のみならず、香味成分を塗工したベースシートたばこを乾燥処理して完成されるシートたばこの水分量を適切に管理することが重要である。特にベースシートたばこの表面に一定量の加香比で、香味成分をムラなく塗工する上で上記ベースシートたばこの水分量を、例えば４５％に保つことが重要であり、またシートたばこの最終仕上げ水分量としては、例えば１２％に一定化することが重要である。

しかしながら従来では、抄紙・脱水して製造されるベースシートたばこを乾燥処理するヤンキー型乾燥機［前乾燥工程］において、単にその乾燥ドラムに供給する蒸気圧をドラム温度に応じて制御しているに過ぎない。また加香機にて香味成分を塗工したベースシートたばこを乾燥処理する乾燥炉［後乾燥工程］においても、その出口部に設けた水分計にて計測される水分量に応じて炉内温度（ヒータ温度）を制御しているに過ぎない。

ちなみに乾燥炉に導かれるベースシートたばこの坪量が一定であり、加香機による加香量が一定であれば、乾燥炉の出口部に設けた水分計にて計測される水分量に応じて該乾燥炉の温度を制御するだけでシートたばこの水分量を容易に一定化することができる。しかしながら上述した如くヤンキー型乾燥機［前乾燥工程］が温度制御されるといえども、ベースシートたばこの坪量が一定であることが保証されない限り、このヤンキー型乾燥機から加香機に導かれるベースシートたばこの水分量が一定であるとは言い難い。

しかも前記加香機においては、上記ベースシートたばこへの香味成分の塗工量を一定化制御しているだけなので、ベースシートたばこの坪量によっては必ずしもその加香比が一定であると言い難く、香味成分の塗工によってその水分量自体も変化する。この為、乾燥炉に導かれるベースシートたばこの坪量（水分量）の変化（変動）が該乾燥炉における温度制御の外乱として作用し、シートたばこの最終仕上げ水分量を一定に保つことが困難であると言う問題があった。しかも上述した外乱要因は前記ヤンキー型乾燥機での制御応答性、および前記加香機での制御応答性に依存し、また前記乾燥炉での制御応答性とも異なる。これ故、シートたばこの最終仕上げ水分量を、例えば１２％として一定に保つ上での該乾燥炉の温度制御が非常に困難であると言う問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、加香処理したシートたばこの水分量を一定にして、高品質なシートたばこを安定に製造することのできるシートたばこの製造方法および装置を提供することにある。
換言すれば本発明は、ベースシートたばこに塗工する香味成分の加香比を一定に保つと共に、加香処理したシートたばこを乾燥処理する乾燥炉の温度制御を工夫することで、最終仕上げ水分量を一定にした高品質なシートたばこを安定に製造することのできるシートたばこの製造方法および装置を提供することを目的としている。

上述した目的を達成するべく本発明に係るシートたばこの製造方法は、シートたばこ原料から生成したベースシートたばこの水分量を調整した後、該ベースシートたばこの表面に香味成分を塗工し、その後、前記ベースシートたばこの搬送路に沿って設けられた第１、第２および第３のヒータを用いて前記香味成分を塗工したベースシートたばこを乾燥処理してシートたばこを製造するに際し、
前記乾燥処理して製造されるシートたばこの水分量に応じて前記ベースシートたばこの搬送路の最下流に設けられた前記第３のヒータの加熱温度をフィードバック制御し、前記香味成分の塗工前の前記ベースシートたばこの水分量に応じて前記ベースシートたばこの搬送路の上流側に設けられた前記第１または第２のヒータの一方の加熱温度をフィードフォワード制御すると共に、前記第１または第２のヒータの他方の加熱温度を定値制御することを特徴としている。

ちなみに前記シートたばこ原料から生成したベースシートたばこの水分量の調整は、単波長型の光学式水分計を用いて計測される水分量に応じて調整されるものであって、前記乾燥処理における前記第１または第２のヒータの過熱温度のフィードフォワード制御は、前記単波長型の光学式水分計を用いて計測される水分量に応じて実行することが好ましい。

また上述した目的を達成するべく本発明に係るシートたばこの製造装置は、
<ａ> シートたばこ原料から生成したベースシートたばこの水分量を調整する前乾燥工程と、
<ｂ> この前乾燥工程の出口側に設けられた第１の成分計にて計測される前記ベースシートたばこの水分量に応じて該前乾燥工程における乾燥温度を制御する前乾燥制御系と、
<ｃ> 前記前乾燥工程を経たベースシートたばこの表面に所定の香味成分を塗工する加香工程と、
<ｄ> この加香工程の出口側に設けられた第２の成分計にて計測される前記ベースシートたばこの吸光度に応じて該加香工程での加香比を制御する加香制御系と、
<ｅ> 前記加香工程を経たベースシートたばこの水分量を調整する後乾燥工程と
<ｆ> この後乾燥工程の出口側に設けられて前記ベースシートたばこの水分量を計測する第３の成分計とを具備し、
<ｇ> 特に前記後乾燥工程を、前記ベースシートたばこの搬送路に沿って設けた第１、第２および第３のヒータと、これらの各ヒータを個別に制御する第１、第２および第３の温度制御系とにより構成し、
<ｇ１> 前記ベースシートたばこの搬送路の最下流に設けられた前記第３のヒータを制御する前記第３の温度制御系を、前記第３の成分計により計測される前記ベースシートたばこの水分量に応じて前記第３のヒータの加熱温度を制御するフィードバック制御系として構築し、
<ｇ２> 前記第１および第２のヒータをそれぞれ制御する前記第１および第２の温度制御系の一方を、前記第１の成分計にて計測される前記ベースシートたばこの水分量に応じて前記第１または第２のヒータの加熱温度を制御するフィードフォワード制御系として構築し、
<ｇ３> 前記第１および第２の温度制御系の他方を、前記加香制御系により制御される加香比に応じて定められた一定の制御値にて前記第１または第２ヒータの加熱温度を制御する定値制御系として構築したことを特徴としている。

ちなみに前記第１および第２の成分計は、それぞれ単波長型の光学式水分計からなる。また前記前乾燥工程は、例えばベースシートたばこの搬送路を形成する乾燥ドラムを蒸気により加熱するヤンキー型乾燥機からなり、前記前乾燥制御系は、前記第１の成分計にて計測される前記ベースシートたばこの水分量に応じて前記ヤンキー型乾燥機に供給する蒸気圧をフィードバック制御するＰＩ制御系として構築することが好ましい。

また前記第１、第２および第３のヒータは、例えば印加電圧によって発熱温度が制御される赤外線ヒータからなる。そしてこれらのヒータは前記ベースシートたばこの搬送路を囲繞して設けられる乾燥炉内に組み込まれる。

上記構成のシートたばこの製造方法および製造装置によれば、第１の成分計にて計測されるベースシートたばこの水分量に応じて前乾燥工程における乾燥温度を制御するので、加香工程に導くベースシートたばこの水分量を容易に一定化制御することができる。しかも第２の成分計にて計測されるベースシートたばこの吸光度に応じて加香工程での香味成分の塗工量を制御するので、その加香比を容易に一定化制御することができる。

その上で第３の成分計により計測されるベースシートたばこの水分量に応じて前記乾燥炉における最下流側の第３のヒータの加熱温度をフィードバック制御すると共に、その上流側の第１および第２のヒータの一方を、前記第１の成分計にて計測されるベースシートたばこの水分量に応じてフィードフォワード制御し、他方を加香比に応じて定められた一定の制御値にて定値制御するので、前乾燥工程における温度制御および加香工程における香味成分の塗工量制御に起因する外乱要因を打ち消しながら、つまり乾燥炉に導かれるベースシートたばこの坪量（水分量）の変化（変動）を打ち消しながら、シートたばこの最終仕上げ水分量を一定に制御することが可能となる。特に前乾燥工程における温度制御および加香工程における香味成分の塗工量制御の応答性が、乾燥炉における温度のフィードバック制御の応答性とは大きく異なっていることに着目して、前述したように第１〜第３のヒータをそれぞれ個別に制御するので、簡易にして効果的に温度制御に対する外乱要因を抑え込みながら最下流の第３のヒータの温度をフィードバック制御し、シートたばこの最終仕上げ水分量を、例えば１２％として一定に制御することができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るシートたばこの製造方法および製造装置について説明する。
図１はシートたばこの製造装置の要部概略構成を示している。シートたばこは、基本的にはたばこの製造過程において余剰物として生じるたばこ中骨やたばこ細粉からなるシートたばこ材料を液抽出し、またその抽出残を叩解・希釈し、所定のスラリー濃度に希釈した後、そのスラリーを抄紙しながら脱水・乾燥して製造される。特にこのシートたばこの製造装置は、抽出残スラリーを脱水・乾燥して製造されるベースシートたばこＢＳを、図１に示すようにヤンキー型乾燥機１０を用いて乾燥処理［前乾燥］した後、加香機２０に導いて香味成分を塗工し、この加香処理を施したベースシートたばこＢＳを乾燥炉３０に導いて乾燥処理［後乾燥］するように構成される。

ちなみにヤンキー型乾燥機１０は、蒸気を用いて加熱される乾燥ドラム１１の周面をベースシートたばこＢＳの搬送路としたもので、乾燥ドラム１１を回転させながらその周面に当接して搬送されるベースシートたばこＢＳを乾燥処理するように構成されている。このヤンキー型乾燥機１０は、基本的には乾燥ドラム１１の温度に応じて該乾燥ドラム１１に供給する蒸気圧を制御し、これによって乾燥ドラム１１の温度（乾燥温度）を制御する温度制御系１２を備える。

また加香機２０は、前記ヤンキー型乾燥機１０から導かれるベースシートたばこＢＳを挟み込んで搬送する一対の塗工ローラ２１ａ,２１ｂを備え、該塗工ローラ２１ａ,２１ｂに供給される液状の香味成分（図示せず）を前記ベースシートたばこＢＳの表面に塗工するように構成される。またこの加香機２０には、前記一対の塗工ローラ２１ａ,２１ｂ間の間隙を可変することで、ベースシートたばこＢＳに対する前記香味成分の塗工量を調節する間隙調整機構２２が備えられている。ちなみに前記一対の塗工ローラ２１ａ,２１ｂは、その間隙が広い程、ベースシートたばこＢＳに対して香味成分を多量に塗工し、間隙が狭くなるに従ってその塗工量を少なくすると言う性質（性能）を持つ。

そして前記乾燥炉３０は、前記加香機２０にて加香処理されたベースシートたばこＢＳを搬送する長尺のコンベア機構３１を覆って設けられ、その内部に設けたヒータ３２にて前記ベースシートたばこＢＳを乾燥処理してその水分量を調節するように構成される。特にこの乾燥炉３０においては、ベースシートたばこＢＳの搬送路に沿って３段に亘ってヒータ３２（Ｈ１,Ｈ２,Ｈ３）を設けており、後述するようにこれらの第１〜第３のヒータＨ１,Ｈ２,Ｈ３を個別に温度制御するものとなっている。

シートたばこの製造装置は、基本的には上述したように加香機２０により香味付けが施されるベースシートたばこＢＳに対する前乾燥工程としてのヤンキー型乾燥機１０、および加香機２０により香味付けが施されたベースシートたばこＢＳに対する後乾燥工程としての乾燥炉３０を具備して構成される。そして本発明に係るシートたばこの製造装置においては、前記ヤンキー型乾燥機１０から前記加香機２０に導かれるベースシートたばこＢＳの水分量を管理するべく、ヤンキー型乾燥機１０の出口側に第１の成分計１３を設けると共に、加香機２０にてベースシートたばこＢＳに塗工した香味成分の塗工量、ひいてはその加香比を管理するべく加香機２０の出口側に第２の成分計２３を設けている。更に乾燥炉３０を介して取り出されるベースシートたばこＢＳの水分量を管理するべく、乾燥炉３０の出口側に第３の成分計３３を設けている。ちなみに前記第１および第２の水分計１３,２３は、例えば近赤外光を用いた単波長高水分型（波長１４５０ｎｍ）の光学式水分計からなり、また前記第３の水分計３３は、多波長型（波長１９２０ｎｍ）の水分計からなる。

ここで先ず前記ヤンキー型乾燥機１０における温度制御について説明する。ヤンキー型乾燥機１０における温度制御は、基本的にはその乾燥温度を一定化するべく温度センサ１４を用いて乾燥ドラム１１の温度を検出すると共に、前記乾燥ドラム１１に供給する蒸気の圧力を圧力計１５を用いて検出し、温度制御系（調節計）１２においては上記温度と圧力とに従って圧力制御弁１６の弁開度をフィードバック制御している。

この点、本装置においては、図１および図２に示すように前記ヤンキー型乾燥機１０を用いて前乾燥処理したベースシートたばこＢＳの水分量を前記第１の水分計１３にて計測し、この水分量を新たな制御パラメータとして上述した温度と圧力とからなる制御パラメータに加えることで、前記ヤンキー型乾燥機１０を用いて前乾燥処理したベースシートたばこＢＳの水分量が、例えば４５％となるように前記乾燥ドラム１１の温度を、ひいては乾燥ドラム１１に供給する蒸気の圧力を制御するように構成される。ちなみにこの温度制御は、乾燥ドラム１１に供給する蒸気の圧力と該乾燥ドラム１１の温度との関係、およびその制御応答性が明らかであることから、この制御応答性を踏まえて前記第１の水分計１３にて計測される水分量が所定の目標値（例えば４５％）となるようにＰＩ制御することによってなされる。このような温度制御によりヤンキー型乾燥機１０により前乾燥処理されて加香機２０に供給されるベースシートたばこＢＳの水分量が、例えば４５％として一定に保たれる。

一方、前記シートたばこの加香装置は、図３に示すように前述した加香機１０を主体として構成され、前述した第２の水分計２３にて計測されるベースシートたばこＢＳの吸光度に応じて一対の塗工ローラ２１ａ,２１ｂ間の間隙を調整し、これによってベースシートたばこＢＳに塗布する香味成分の塗工量、ひいてはその加香比を制御するように構成される。

ちなみに前記一対の塗工ローラ２１ａ,２１ｂは、図示しないモータにより一定の回転速度（周速度）で回転駆動されるものであって、例えば図３に示すように一方の塗工ローラ２１ａは基台２１ｃ上に固定的に設けられ、また他方の塗工ローラ２１ｂはスライダ２１ｄを介して前記基台２１ｃ上に進退自在に設けられている。そして前記スライダ２１ｄの進退に伴う前記他方の塗工ローラ２１ｂの前記一方の塗工ローラ２１ａに対峙する向きへの移動により、これらの塗工ローラ２１ａ,２１ｂ間の間隙が調整されるようになっている。特にこの図３に示す例においては前記スライダ２１ｄは、シリンダ２１ｅによって進退駆動される楔機構２１ｆとバネ２１ｇとの間に設けられており、前記楔機構２１ｆを介する押圧力を受けて前記バネ２１ｇに抗して移動するようになっている。

そして前記一対の塗工ローラ２１ａ,２１ｂ間の間隙を調整する前述した間隙調整機構（調節計）２２は、間隙センサ２４によって計測される前記一対の塗工ローラ２１ａ,２１ｂ間の間隙と、前述した第２の成分計２３により計測されるベースシートたばこＢＳの吸光度とに応じて、例えば圧縮空気型のアクチュエータ２５を介して前記シリンダ２１ｄを進退駆動するように構成されている。尚、圧縮空気型のアクチュエータ２５に代えて油圧式のアクチュエータ２５を用いることも可能であり、その駆動方式については特に限定されない。また前述した楔機構２１ｆに代えて、いわゆるジャッキ式の駆動機構や電気式のリニアアクチュエータを用いてシリンダ２１ｄを駆動することも勿論可能である。

ここで第２の成分計２３を用いて計測するベースシートたばこＢＳの吸光度について説明すると、前述したように単波長型の光学式水分計からなる第２の成分計２３は、基本的には計測対象物（ベースシートたばこＢＳ）の吸光度からその水分量を計測するものである。しかしながらベースシートたばこＢＳに塗工する香味成分は、例えばたばこ原料から抽出したニコチンや糖等を含む茶褐色の可溶成分からなり、一般的にはその吸光度と水分量との相関が低い。しかも図４にたばこ原料から抽出した香味成分および水の吸光度スペクトルを対比して示すように、これらの吸光度スペクトルは略同じ傾向を示す。従って単波長型の光学式水分計を用いて、例えば波長１９２０ｎｍでの吸光度を求めたとしても、その吸光度が水分量を示しているのか、或いはたばこ原料から抽出した香味成分の量を示しているのかを識別することは困難である。換言すれば第２の成分計２３を用いてベースシートたばこＢＳの吸光度を計測したとしても、その吸光度から水分量または香味成分の塗工量を直接的に把握することは困難である。

しかし前述した加香装置において一対の塗工ローラ２１ａ,２１ｂ間の間隙と吸光度との関係、および間隙と香味成分の塗工量（加香比）との関係についてそれぞれ調べてみたところ、図５に示すようにいずれも線形な関係を有することが見出された。尚、加香比については、たばこ原料から抽出した香味成分は専ら糖質であることに着目して糖度計を用いてその糖度を計測し、この糖度を単位面積当たりのベースシートたばこＢＳに塗工した香味成分の塗工量Ａとして換算した。ちなみに加香比は、単位面積当たりのベースシートたばこＢＳ塗工した香味成分の塗工量Ａと、上記単位面積当たりのベースシートたばこＢＳの重さＢとから
加香比＝Ａ／（Ａ＋Ｂ）
として算出される。

そしてこの加香装置においては、図５に示すように一対の塗工ローラ２１ａ,２１ｂ間の間隙と吸光度とが線形の関係を有すると共に、前記間隙と香味成分の塗工量（加香比）とが線形の関係を有することから、前記吸光度と香味成分の塗工量（加香比）との間にも線形な関係が成立することに着目して、予め間隙をパラメータとする吸光度と加香比との検量線データを作成し、これを加香比制御用のテーブル２６として登録している。そして前述した第２の成分計２３にて加香処理を施したベースシートたばこＢＳの吸光度を計測したとき、前述した間隙調整機構（調節計）２２において前記テーブル２６に記述した検量線データを参照して前記吸光度に相当する加香比を求め、この加香比に従って前記一対の塗工ローラ２１ａ,２１ｂ間の間隙をフィードバック制御するものとなっている。換言すれば前記間隙調整機構（調節計）２２は、前記第２の成分計２３にて計測される吸光度を前記テーブル２６を参照することで加香比に変換し、この加香比に従って前記一対の塗工ローラ２１ａ,２１ｂ間の間隙をフィードバック制御することで、加香機２０による香味成分の塗工量を一定化制御するものとなっている。

かくして上述した如く構成されたシートたばこの加香装置によれば、加香機１０にて加香処理したベースシートたばこＢＳの吸光度を第２の成分計２３にて計測し、その吸光度に応じてテーブル２６を参照して求められる加香比に応じて前記加香機１０における一対の塗工ローラ２１ａ,２１ｂの間隙をフィードバック制御するので、これによって香味成分を塗工したベースシートたばこＢＳの加香比を一定にし、その喫味品質の安定化を図ることが可能となる。しかも第２の成分計２３にて計測されるベースシートたばこＢＳの吸光度に応じて一対の塗工ローラ２１ａ,２１ｂの間隙をフィードバック制御すると言う簡単な制御系にて、その加香比を安定化することができる。特に前述した前乾燥処理での温度制御によって前記加香機２０に導かれるベースシートたばこＢＳの水分量が、例えば４５％として一定に保たれていることと相俟って、その加香処理を安定に実行することが可能となる。

次に上述した如く加香処理されたベースシートたばこＢＳの前述した乾燥炉３０による後乾燥処理について説明する。この乾燥炉３０は、例えば全長５〜６ｍ程度の搬送路を形成したコンベア機構３１を覆って設けられるもので、その内部には前記コンベア機構３１が形成した搬送路方向に沿ってヒータ３２が３段に亘って設けられている。これらの３段のヒータ３２（Ｈ１,Ｈ２,Ｈ３）、具体的には搬送方向の上流側から順序付けられた第１〜第３のヒータ３２ａ,３２ｂ,３２ｃは、前記乾燥炉３０内を上流域・中流域・下流域に分けてそれぞれ個別に温度制御可能なものである。尚、前記乾燥炉３０は上述した第１〜第３のヒータ３２ａ,３２ｂ,３２ｃによる加熱処理とは別に、図示しない温風器から供給される温風（熱風）を通流させることで、その路内温度を全体的に或る程度の高温に保たれるようになっている。

ちなみに前記第１〜第３のヒータ３２ａ,３２ｂ,３２ｃは、例えば並列に接続された３本の赤外線ヒータ素子としてそれぞれ実現される。そして第１〜第３のヒータ３２ａ,３２ｂ,３２ｃをそれぞれ構成する赤外線ヒータ素子は、図６に示すように各ヒータ３２ａ,３２ｂ,３２ｃに対応付けて設けられた調節計３３ａ,３３ｂ,３３ｃによりそれぞれ個別に発熱駆動制御されるものとなっている。尚、前記各調節計３３ａ,３３ｂ,３３ｃは、基本的には温度センサ３４ａ,３４ｂ,３４ｃによってそれぞれ検出される前記第１〜第３のヒータ３２ａ,３２ｂ,３２ｃのヒータ温度（発熱温度）に応じて、これらの第１〜第３のヒータ３２ａ,３２ｂ,３２ｃをそれぞれ構成する前記各赤外線ヒータ素子の駆動電圧を個別に可変し、これによってその発熱温度（ヒータ温度）を調節するように構成される。

このような３段に亘るヒータ３２ａ,３２ｂ,３２ｃとその調節計３３ａ,３３ｂ,３３ｃを備えた乾燥炉３０は、その路内温度（乾燥温度）を一括して制御することも可能であるが、ここではシートたばこＢＳの最終的な仕上げ水分量を、例えば１２％として安定に一定化制御するべく、基本的には前記乾燥炉３０の出口部に設けた第３の成分計３３にてシートたばこＢＳの水分量を監視しながら、その水分量に応じて乾燥炉３０の加熱温度（乾燥温度）をフィードバック制御するものとなっている。

この際、前述したヤンキー型乾燥機１０での前乾燥処理における水分量のＰＩ制御、前記加香機２０での加香処理における香味成分の塗工量制御（加香比制御）、および乾燥炉３０での温度制御は、その制御対象自体が互いに全く異質である。この為、これらの制御応答性が互いに異なることが否めない。すると前記第３の成分計３３にて計測される水分量に応じて乾燥炉３０を温度制御するに際して、上述した前乾燥処理での制御応答性および加香処理での制御応答性が外乱要因として加わり、これに起因して乾燥炉３０での温度制御に誤差が生じるので、前記シートたばこＢＳの最終的な仕上げ水分量が安定しなくなる虞がある。

そこで本発明に係るシートたばこの製造方法および製造装置においては、前記乾燥炉３０の上流域および中流域にそれぞれ設けた第１および第２のヒータ３２ａ,３２ｂを用いて前記前乾燥処理での制御応答性および加香処理での制御応答性にそれぞれ起因する外乱要因を相殺する温度制御を実行した後、これらの外乱要因が取り除いた状態にて前記乾燥炉３０の下流域に設けた第３ヒータ３２ｃを用いてシートたばこＢＳの最終的な仕上げ水分量を一定化する為の温度制御を行うものとしている。

具体的には前記乾燥炉３０の下流域に設けた第３のヒータ３２ｃによるシートたばこＢＳの乾燥処理温度が、その最終的な仕上げ水分量に直接的に大きく関与すると見込まれることから、前記第３の成分計３３にて計測される水分量に応じてフィードバック制御（ＦＢ制御）するようにしている。そして前記加香処理においては前述したように第２の成分計２３を用いて計測される吸光度に応じて香味成分の塗工量を制御しているが、その制御応答性が前乾燥処理および後乾燥処理での制御応答性に比較して高速である。そこで乾燥炉３０においては、加香処理での加香比に応じて前記乾燥炉３０の上流域に設けた第１のヒータ３２ａを定値制御し、これによって香味成分の塗工に伴う水分量の変動を抑えるようにしている。

更には前記前乾燥処理においては、前述したように第１の成分計１３を用いてヤンキー型乾燥機１０の乾燥温度をフィードバック制御しているものの、その制御応答性が乾燥炉３０での制御応答性に比較して遙かに遅い。そこでこの前乾燥処理における遅い制御応答性を補うべく、乾燥炉３０においては前乾燥処理において前記第１の成分計１３にて計測された水分量に従って前記乾燥炉３０の上流域に設けた第１のヒータ３２ａをフィードフォワード制御（ＦＦ制御）し、これによって前乾燥処理における水分量制御の応答遅れに起因するベースシートたばこＢＳの水分量の変動を抑えるようにしている。

そしてこれらの第１および第２のヒータ３２ａ,３２ｂにおける定値制御およびフィードフォワード制御（ＦＦ制御）によって、乾燥機３０による乾燥処理に供されるベースシートたばこＢＳの水分量に対する外乱要因を抑えた上で、前述した第３の成分計３３により検出される水分量に基づく前記第３のヒータ３２ｃでのヒータ温度（乾燥温度）のフィードバック制御を行うことによりベースシートたばこＢＳの最終的な仕上げ水分量を、例えば１２％として安定に一定化するものとなっている。

図７は上述した第１〜第３のヒータ３２ａ,３２ｂ,３２ｃの温度制御を個別に行うことによって得られるシートたばこＢＳの最終仕上げ水分量の変化を示している。この図７に示されるように前述した乾燥炉３０に対するヒータ温度制御によれば、その制御開始から約３０分でシートたばこＢＳの最終仕上げ水分量を、目標とする仕上げ水分量の設定値［１２％］に略一定化制御し得ることが確認できた。しかもヤンキー型乾燥機１０での温度制御の影響を受けることなく前記第３の成分計３３による計測値に基づくフードバック制御ループを構築することができるので、加香比を一定化したシートたばこＢＳの最終水分量を安定に一定化制御することができ、喫味特性の安定した高品質なシートたばこを製造し得ることが確認できた。

またヤンキー型乾燥機１０の温度制御に用いる第１の成分計１３の出力、および加香機２０における加香比制御に用いる第２の成分計２３の出力をそのまま用いて乾燥炉３０における第１および第２のヒータ３２ａ,３２ｂの温度制御を行うので、ヤンキー型乾燥機１０の温度制御および加香機２０における加香比制御に起因する外乱要因をそのまま乾燥炉３０の温度制御に反映させて、その外乱要因を打ち消すことができる。従って温度制御系における制御パラメータが徒に複雑化することがなく、簡易な構成の制御系にて安定した温度制御が可能となる等の効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば前記第１のヒータ３２ａを第１の成分計１３の出力に基づいてフィードフォワード制御し、前記第２のヒータ３２ｂを第２の成分計２３の出力に応じて定値制御するようにしても良い。また場合によっては第１の成分計１３の出力に基づくフィードフォワード制御値に、第２の成分計２３の出力に応じて定値制御値を上乗せして、第１および第２のヒータ３２ａ,３２ｂを一括して制御することも可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態に係るシートたばこ製造装置の概略構成を示す図。 加工装置の前段に設けられるヤンキー型乾燥機を用いた前乾燥処理工程と、その温度制御系を示す概略図。 一対の塗工ローラを備えた加香装置の概略構成とその制御系を示す図。 たばこ原料から抽出した香味成分および水の吸光度スペクトルを対比して示す図。 一対の塗工ローラの間隙と加香比との関係およびローラ間隙と加香処理したベースシートたばこの吸光度との関係をそれぞれ示す図。 加香装置の後段に設けられる乾燥炉を用いた後乾燥処理工程と、その温度制御系を示す概略図。 本発明に係るシートたばこ製造装置による最終水分量の制御性を示す図。

符号の説明

１０ ヤンキー型乾燥機（前乾燥工程）
１２ 温度制御系（調節計）
１３ 第１の成分計
２０ 加香機
２１ａ,２１ｂ 塗工ローラ
２２ 間隙調整機構（調節計）
２３ 第２の成分計
２６ テーブル（ローラ間隙と加香比との検量線）
３０ 乾燥炉（後乾燥工程）
３２ａ,３２ｂ,３２ｃ ヒータ
３３ａ,３３ｂ,３３ｃ 調節計
３３ 第３の成分計

Claims (6)

1. シートたばこ原料から生成したベースシートたばこの水分量を調整した後、該ベースシートたばこの表面に香味成分を塗工し、その後、前記ベースシートたばこの搬送路に沿って設けられた第１、第２および第３のヒータを用いて前記香味成分を塗工したベースシートたばこを乾燥処理してシートたばこを製造するに際し、
   前記乾燥処理して製造されるシートたばこの水分量に応じて前記ベースシートたばこの搬送路の最下流に設けられた前記第３のヒータの加熱温度をフィードバック制御し、前記香味成分の塗工前の前記ベースシートたばこの水分量に応じて前記ベースシートたばこの搬送路の上流側に設けられた前記第１または第２のヒータの一方の加熱温度をフィードフォワード制御すると共に、前記第１または第２のヒータの他方の加熱温度を定値制御することを特徴とするシートたばこの製造方法。
2. 前記シートたばこ原料から生成したベースシートたばこの水分量は、単波長型の光学式水分計を用いて計測される水分量に応じて調整されるものであって、前記乾燥処理における前記第１または第２のヒータの過熱温度のフィードフォワード制御は、前記単波長型の光学式水分計を用いて計測される水分量に応じて実行されるものである請求項１に記載のシートたばこの製造方法。
3. シートたばこ原料から生成したベースシートたばこの水分量を調整する前乾燥工程と、
   この前乾燥工程の出口側に設けられた第１の成分計にて計測される前記ベースシートたばこの水分量に応じて該前乾燥工程における乾燥温度を制御する前乾燥制御系と、
   前記前乾燥工程を経たベースシートたばこの表面に香味成分を塗工する加香工程と、
   この加香工程の出口側に設けられた第２の成分計にて計測される前記ベースシートたばこの吸光度に応じて該加香工程での加香比を制御する加香制御系と、
   前記加香工程を経たベースシートたばこの水分量を調整する後乾燥工程と
   この後乾燥工程の出口側に設けられて前記ベースシートたばこの水分量を計測する第３の成分計とを具備し、
   前記後乾燥工程は前記ベースシートたばこの搬送路に沿って設けられた第１、第２および第３のヒータと、これらの各ヒータを個別に制御する第１、第２および第３の温度制御系とにより構成され、
   前記ベースシートたばこの搬送路の最下流に設けられた前記第３のヒータを制御する前記第３の温度制御系は、前記第３の成分計により計測される前記ベースシートたばこの水分量に応じて前記第３のヒータの加熱温度を制御するフィードバック制御系をなし、
   前記第１および第２ヒータをそれぞれ制御する前記第１および第２の温度制御系の一方は、前記第１の成分計にて計測される前記ベースシートたばこの水分量に応じて前記第１または第２ヒータの加熱温度を制御するフィードフォワード制御系をなし、
   前記第１および第２の温度制御系の他方は、前記加香制御系により制御される加香比に応じて定められた一定の制御値にて前記第１または第２ヒータの加熱温度を制御する定値制御系をなすことを特徴とするシートたばこの製造装置。
4. 前記第１および第２の成分計は、それぞれ単波長型の光学式水分計である請求項３に記載のシートたばこの製造装置。
5. 前記前乾燥工程は、ベースシートたばこの搬送路を形成する乾燥ドラムを蒸気により加熱するヤンキー型乾燥機からなり、
   前記前乾燥制御系は、前記第１の成分計にて計測される前記ベースシートたばこの水分量に応じて前記ヤンキー型乾燥機に供給する蒸気圧をフィードバック制御するＰＩ制御系をなすものである請求項３に記載のシートたばこの製造装置。
6. 前記第１、第２および第３のヒータは、印加電圧によって発熱温度が制御される赤外線ヒータであって、前記ベースシートたばこの搬送路を囲繞して設けられる乾燥炉内に組み込まれるものである請求項３に記載のシートたばこの製造装置。

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