JP3625843B2 - たばこ茎部の蒸気破裂法 - Google Patents

Description

発明の背景
1.技術分野
この発明は煙の質を改善するためにたばこの茎部を破裂する方法に関し、特にたばこ茎部の細胞を高圧の飽和蒸気で破裂した後、急速な減圧と冷却を行い、煙の質に対する悪影響物を減らすと共に、好ましい風味化合物を形成させる方法に関する。
2.背景技術
繊維質の植物性物質を加圧蒸気で処理すると繊維の破壊がもたらされることは、長年の間一般に知られている。またたばこの特性を変えるために、通常何らかの形のアンモニア及びアルカリ性物質である化学的添加剤と組み合わせて、蒸気処理が使われてきた。例えば、久しい以前に期限が満了している特許である、Jacob S.Storerに付与された米国特許第42,319号（1864）は、植物（藁、草、葉、長い繊維あるいは木性繊維を有する植物の茎など）の繊維質部を、化学物質（灰汁、ソーダ、ソーダ灰、アンモニア、石炭または塩など）で処理し、素材の質あるいは色を損なうおそれのある望ましくない化合物を蒸気を介して溶解除去することを教示している。Richterに付与された米国特許第2,032,437号（1936）は、閉じ込め状態下で、亜硫酸塩または酸性亜硫酸塩調理用酒類などの消化剤の化学的作用によって、繊維を木あるいはその他の原セルロース材料から解離する方法を教示している。Snyderに付与された米国特許第2,964,518号（1960）は、素材の繊維質及び木質部分を分離するために、木製材料をアンモニアと蒸気の作用により、41 37.9〜8620.7kPaの圧力範囲及び250−300℃の温度範囲で、90分間処理する方法を教示している。
またたばこの処理技術分野においては、たばこの中に風味化合物を形成する手段として、蒸気と化学物質を用いることも一般に知られている。Lilly,Jr.らに付与された米国特許第4,607,646号（1986）は、80−150℃の温度に加熱され圧力も制御された系中で、天然の糖を含む非バーレー（burley:ケンタッキー・オハイオ両州産の薄葉たばこ）たばこにアンモニアを作用させ、バーレー様の煙風味特性を付与しつつ、なお揮発性のたばこ成分をほぼすべて保持させることを教示している。たばこを処理して風味化合物を形成する処理に関して、その他いくつかの特許も知られている。Denierらに付与された米国特許第4,677,994号（1987）は、アンモニア源をたばこに施してたばこを処理、乾燥及び膨張させた後、アンモニア化されたたばこを蒸気で所定時間処理し、その結果たばこの風味の質及び充填値（fill value）を向上させることを教示している。Denierらに付与された米国特許第4,744,375号（1988）は、湿らせたたばこを閉じ込めゾーン内に導入し、アンモニア源を同じく導入し、閉じ込めゾーンを加熱してたばこを所定の温度にし、たばこ内に風味化合物を生成することを教示している。Denierらに付与された米国特許第4,825,884号（1989）は、たばこを柑橘類ペクチン、転化糖や燐酸二アンモニウムあるいはそれらの組み合わせと接触させ、湿らせたたばこをアンモニア源と一緒に閉じ込めゾーン内に導入し、閉じ込めゾーンを加熱してたばこを所定の湿度にし、たばこ内に風味化合物を生成することを教示している。
さらにたばこ処理技術分野において、比較的高い圧力でたばこの茎部を膨張させるのに蒸気を用いることが知られている。GB−Ａ−675292は、蒸気を毛羽立て剤として用い得ることを教示もしくは示唆しており、また265psigの絶対圧力の飽和蒸気及び715psigの圧力で、特にでんぷんまたはタンパク質を有機物が熱によって根本的に影響されることを開示している。米国特許第4,211,243号は、150℃から300℃の過熱蒸気で茎部を処理することを教示している。
従来のたばこ処理技術分野においては概して、風味化合物を形成したり、あるいは木製品中のリグニン（木質素）及びセルロースを破壊してその他の製品を製造するのに有用な副生物を形成するために、蒸気、アンモニアまたは化学物質の様々な組み合わせがたばこ素材を処理するのに使われてきた。
発明の開示
本発明においては、簡単で、効率的で、経済的な改良されたたばこ処理法が提供される。本発明は、バーレー及び火力乾燥したもの両方を含むたばこの茎部を、高圧の飽和蒸気雰囲気内で短時間処理し、その後急激に圧力を解放して、たばこの茎部繊維の細胞を破裂させることの利点、効率、経済性及び実用性を認識したことに基づいている。この処理法は、改良された煙の特性を有するたばこ茎部製品を生成する。さらに、たばこ茎部の蒸気破裂には、アンモニアまたはその他のアルカリ性化合物などの化学物質でたばこの茎部を前処理することを付加してもよい。ただしそのような化学的処理は、煙の質やたばこ茎部の風味化合物を生成する必要はない。
たばこ茎部の蒸気破裂は、燃焼時における茎部の煙の質に対する悪影響物になり得る可能性のある生物ポリマーを破砕する手段である。植物の細胞壁を突き破るのに高圧の蒸気が用いられ、細胞内に含まれた生物ポリマーと高温で蒸気が反応し、生物ポリマーを破砕する。これら生物ポリマーのいくつかは、煙の質に対する悪影響物になる見られている。こうした悪影響物を減らせば、より深いこく、よりおいしい味、及びより少ない刺激など、たばこの官能特性が改善されることが見いだされた。さらに、蒸気破裂された茎部の破砕副生物の一部は、煙の質を改善するものである。さらに、蒸気破裂の前に化学的添加物をたばこの茎部へ付加することにより、蒸気破裂の処理を高めることができる。化学的添加物には、加水分解を触媒促進する有機酸、糖と反応するアンモニア、及びリグニンからの風味化合物の生成を触媒促進する炭酸カリウムが含まれる。本発明は、蒸気生成における主要な反応物つまり水が比較的安価で毒性がないため、特に有用な処理法を与えるものである。
すなわち本発明は、たばこ茎部の煙の質を改善するユニークな方法を提供するものであり、バーレー及び火力乾燥したもの両方を含むたばこの茎部をたばこ閉じ込めゾーン内に導入し、閉状態にした閉じ込めゾーンを加熱して、茎部を充分な時間（約１−８分）の間、ほぼ193 から223℃の範囲の温度および1379.3〜2758.6kPaの範囲の圧力に維持した後、たばこ閉じ込めゾーン内の加圧茎部を突然且つ急速に減圧し、さらにたばこ茎部を冷却して植物細胞を破裂させ、それによってたばこ茎部の繊維中のリグノセルロースを改変し、煙の官能特性に対する悪影響物を減らす一方、改良されたたばこ風味化合物を生成する。こうして得られる物質は、異なる時間及び圧力条件に応じ、繊維質の分離からゼラチン状態にまで変化し、破裂してない原材料の茎部よりも芳香性が強くなる。芳香は一般にチョコレート、バニラ、リコリス、プルン、パンプキン、ワイン、パン、トースト、及びコーヒーとして記されるものである。さらに引き続く実験分析により、蒸気破裂後におけるたばこ茎部の化学的構成が実質的に変化していること、つまり蒸気破裂された茎部は、フラン誘導体、カルボキシル酸、アルコール及びフェノール酸をより高いレベルで含むものになることが見いだされた。さらに火力乾燥した茎部の蒸気破裂は、別の糖を発生させると共に、他の水溶性のリグニン分解生成物を含むことが見いだされた。
たばこ茎部の蒸気破裂に加えて、蒸気を含浸させ好ましい風味化合物の生成を触媒促進する前に、化学的添加物をたばこ茎部に施してもよい。中でも、燐酸二アンモニウムの形態のアンモニアが、特に火力乾燥した茎部に対して有益であることが見いだされた。乳酸などの有機酸がバーレーの茎部を改善することが見いだされた一方、クエン酸及び乳酸が生物ポリマーの破壊を触媒促進し、煙の吸入刺激の減少が観察されることが見いだされた。また炭酸カリウムは、バニリン種の風味化合物の形成を触媒促進することが見いだされた。但し、それ以外の弱酸及び強塩基の塩も使える。さらに、重炭酸アンモニウムなどのアルカリ性アンモニア源及び尿素は、燐酸二アンモニウムと同様な官能特性を生み出すことが見いだされており、またセルロースも軟化させ得る。またさらに、クエン酸二アンモニウムの形態の酸性アンモニアは、半セルロースの糖への加水分解を触媒促進し、次いでアンモニアと反応して望ましい糖−アンモニア化合物を形成することが見いだされた。但し、それ以外の適切なpHレベルを持った化合物も使える。
通例、蒸気破裂された茎部副生物は、ハンドシートと呼ばれる薄い紙シートを作成するのに使われ、これらシートが小片に切断されてたばこに混合され、再製たばこ製品を製造する。蒸気破裂された茎部から作成されたハンドシートは、現在市販されている再製たばこと比べ、靱性、強度、伸張性及びスチフネスなどの物理的特性に優れている。茎部の破裂前に、バーレーの茎部に乳酸を付加すること及び火力乾燥した茎部に燐酸二アンモニウムを付加することが、たばこの茎部及びそれから作られた紙再製品中における望ましい官能効果の発生を促進させるものと考えられる。
本発明の上記以外の各種特徴は、ここに述べる新規な開示内容を読むことで、当業者にとって明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
本発明の好ましい実施例を開示した図面は下記の通りである：
図１は、本発明の方法を実施するのに使用可能な装置の概略流れ図；
及び
図２は、アンモニアを用いた本発明の方法を実施するのに使用可能な別の装置の概略流れ図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明の方法の好ましい実施例を示した図１を参照する。破裂させるべきたばこの茎部は、多数の小孔を有するスクリーン型フロースルーバスケット（図示せず）内に入れられる。次いでバスケットは容器つまり含浸器２内に置かれ、漏れが生じないようにその蓋が密封される。圧力が少なくとも2758.6kPaで、温度225℃の蒸気を発生可能なボイラーまたは何らかの高圧蒸気系などの蒸気源10が設けられている。蒸気付加系内の蒸気トラップ８が蒸気ラインから望ましくない過剰の凝縮物を取り除くのに用いられ、凝縮物が含浸器２内へ流入しないようにしている。破裂後における気体の排気を助けるために真空源15が設けられており、弁９によって制御される。排気弁13と14は、含浸器２内に含まれた気体を急速に解放及び排気することにより、蒸気圧の突然且つ急速な減圧を可能とするように特別に構成されている。排気ライン23が両排気弁13と14を共通の排気ブロワー24に接続し、排気ブロワー24が減圧及び排気行程をさらに促進させる。
動作時、主蒸気弁７が開かれ、蒸気源10からの新鮮な蒸気を、密封容器内のたばこの含浸のため利用可能とする。各弁9,11,12,13及び14は閉じたままで、弁16と17が開かれ、蒸気を密封容器内に導入する。含浸器２内への蒸気の流れは、圧力計22の指示に従い、1379.3〜2758.6 kPaの範囲内の所望圧力になるまで継続して許容され、また温度計25の指示に従い、193℃から223℃の範囲内の所望の温度される。所望の圧力及び温度に到達し、64−448秒の範囲内の所望の滞留時間の間たばこが処理されたら、弁19を閉じる一方、弁9,13及び14を開いて、含浸器２を直ちに排気つまり減圧する。周囲圧への減圧は約20秒である。
たばこの含浸中、蒸気はたばこ茎部の繊維の細胞壁内に侵入せしめられする。植物の細胞壁は、リグニンからなるリグノセルロース、セルロースと結合した複合ポリマー物質、細胞壁を厚くし補強している繊維質炭水化物で構成されている。過熱蒸気が導入されると、蒸気はリグノセルロースを構成している生物ポリマーと反応してそれらを破砕する。次いで、含浸器２内が突然且つ急速に減圧されると、細胞の一部が破裂し、リグニンとセルロースとの間の密な化学的連結を破壊する。真空弁９を開き、含浸器２の蓋を取って残りの気体を放出した後冷却が行われ、処理物がすばやく冷却される。次いで処理物は、上述したハンドシートへとさらに処理するため乾燥され、ハンドシートは細かく切断されてたばこの混合物に付加され、喫煙品として適切な再製たばこ製品とされる。
図２は別の好ましい実施例を開示しているが、タンク５からのアンモニアガスを上記した条件下の含浸器２の雰囲気内へ導入するアンモニア搬送系が取り付けられている。たばこの茎部は上記と同じくスクリーンバスケット（図示せず）内に入れられて含浸器２内に挿入され、漏れを防ぐためにその蓋が密封される。弁３を閉じた状態で、主アンモニアガス弁４を開く。圧力計６の指示に従いほぼ827.6〜896.6kPaの圧力で、アンモニアガスが閉じこめゾーン内に導入される。主蒸気弁７が開かれ、蒸気源10からの新鮮な蒸気を、圧力1379.3〜2758.6kPaで密封容器内のたばこの含浸のため利用可能とする。各弁9,11,12,13及び14は閉じたままで、弁16と17を開く。尚、弁18はガスがアンモニアタンク５内へ逆流するのを防止する逆止弁として機能する。弁３と19が開かれ、アンモニアガスと蒸気をそれぞれの弁を介して、たばこ茎部のスクリーンバスケットが入った含浸器２内へ流入可能とする。この際、アンモニアガスの流量は回転計21によって指示される。両気体の流れは、圧力計22の指示に従い、200−400psigの範囲内の所望圧力になるまで継続して許容され、また温度計25の指示に従い、193℃から223℃の範囲内の所望の温度され、ほぼ１−８分の範囲内の所定の滞留時間の間その状態に保持される。その後、弁３と19を閉じる一方、逃がし弁13と14を開いて、上述のように含浸器２の急速且つ突然の減圧を行わしめる。先に述べたように、ライン23が両逃がし弁13と14を共通の排気ブロワー24に接続しており、排気ブロワー24が急速な減圧行程を促進させる。減圧後、たばこの茎部は取り出され、喫煙品に含入されるようにさらに処理される。
上記の好ましい実施例のいずれにおいても、処理すべきたばこの茎部は含浸器２内に置かれる前に、糖、燐酸二アンモニウム、柑橘類ペクチンまたはその他の化学的添加剤、及び上述したようなその他の化学物質、あるいはそれらの任意の組み合わせを用いて前処理してもよい。以下、ここに記載した本発明の方法及びその変形に基づき、図１または図２に示した装置のどちらかの実施例を用いて、各種のたばこ茎部を処理したいくつかの例とその結果を示す。
例 Ｉ
バーレー及び火力乾燥したもの両方を含む未処理の原材料であるたばこ茎部で、ほぼ12重量％の水分含有量を有する第１のサンプルを含浸器２つまり反応容器内に導入し、その後反応容器を密閉した。温度が215℃から223℃の蒸気を反応容器内に導入し、ほぼ64−448秒の間、1 379.3〜2758.6kPaの圧力に保持した。次いで圧力を周囲圧へ20秒以内で急激に解放し、細胞を破裂させ、繊維を分離せしめた。得られた生成物は、チョコレート、バニラ、パン、プルン、リコリス、ワイン、コーヒー及びパンプキンを思い出させる甘い香味を呈した。さらに、第１のサンプルのたばこ生成物を含んだシガレット（紙巻きたばこ）は、例と同様のたばこであるが、例１で作られた再製たばこを含んでないシガレットと比べ、より少ない刺激とより多い全体の味を有していた。
例 II
バーレー及び火力乾燥したものそれぞれ１バッチづつで、合計２バッチのたばこ茎部を、1.25％の燐酸二アンモニウムで処理した。次いで両方のバッチを、193℃から223℃の温度範囲でほぼ３分間蒸気処理した後、周囲圧へ約20秒以内で減圧した。得られた処理物は条件に応じ繊維状からほぼゼリー状まで変化し、原材料の茎部より芳香性が強く、チョコレート、バニラ、リコリス、プルン、パンプキン、ワイン、パン、トースト及びコーヒーとして記される香味を有することが認められた。引き続く分析の結果は、バーレー茎部において糖をより高いレベルで含むほか、フラン誘導体、カルボキシル酸、アルコール及びフェノール酸もより高いレベルで含むことを示した。
バーレー及び火力乾燥したもの両方を含む蒸気破裂させたたばこ茎部を50℃で乾燥し、切断し、シガレットたばこの試験ブレンド中に25重量％のレベルで含め、対照グループの人たちに喫煙してもらった。その結果、燐酸二アンモニウムで前処理したバーレー及び火力乾燥したもの両方のたばこ茎部を含むシガレットは、より深いこく、よりおいしいたばこの味、及びより少ない刺激を有することが見いだされた。炭酸アンモニウムで前処理した火力乾燥したものの蒸気破裂茎部が好まれ、その製品はより強いインパクト、刺激及びこく、さらにおいしいたばこの味を呈することが見いだされた。また、化学的添加剤で前処理しなかったバーレー及び火力乾燥したもの両方のたばこ茎部は対照のサンプルよりも好まれ、より深いこく、よりおいしいたばこの味、及び同等のインパクトと刺激を有することが見いだされた。最後に、乳酸で前処理したバーレーの蒸気破裂茎部は対照のサンプルよりも好まれ、よりおいしいたばこの味、より少ないインパクト、刺激及びこくを有することが見いだされた。
尚、当業者にとって、本発明の範囲もしくは精神を逸脱することなく、本発明の方法のいくつかの工程の１つ以上について各種変更可能であることが理解されるべきである。

Claims (7)

1. 煙の質を改善するためにたばこの茎部を破裂する方法において、前記たばこの茎部を密封容器（２）内に入れる工程、
   前記たばこの茎部を1379.3〜2758.6kPaの圧力で蒸気（10）で前記たばこ茎部の細胞内へ侵入するのに充分な時間の間で処理し、ほぼ193から223℃の温度範囲で行われることを特徴とする工程、
   前記密封容器（２）を急速に減圧し、前記たばこ茎部の前記細胞を破裂させる工程、
   前記破裂したたばこの茎部を前記密封容器（２）から取り出す工程を有し、蒸気が前記たばこの茎の細胞に浸透するのに充分な時間は１−８分であり、前記減圧が［約］20秒以下で急速に行われ、前記細胞の破裂により、燃焼時における茎部の煙の質に対する悪影響物になり得る可能性のある生物ポリマーを破砕すること、およ び前記たばこの茎部を前記密封容器内へ入れる前に前記 たばこの茎部が選択した化学的添加剤で処理されることを特徴とする方法。
2. 前記蒸気圧が煙の質に対する悪影響物を減 少するように変えられる請求の範囲第１項に記載の方法。
3. 前記処理時間が煙の質に対する悪影響物を 減少するように変えられる請求の範囲第１項に記載の方 法。
4. 前記化学的添加剤がアンモニア源である請求の範囲第１項に記載の方法。
5. 前記化学的添加剤が、重炭酸アンモニウ ム、尿素、燐酸二アンモニウム、クエン酸二アンモニウ ム、ガス状アンモニア及びこれらの組み合わせからなる 群の中から選ばれたアンモニア源物質である請求の範囲第１項に記載の方法。
6. 前記化学的添加剤が有機酸である請求の範囲第１項に記載の方法。
7. 前記化学的添加剤が、乳酸、クエン酸、及 びリンゴ酸からなる群の中から選ばれた有機酸である請 求の範囲第６項に記載の方法。

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