JP3763850B2 - タバコの膨張方法 - Google Patents

Description

本発明は、タバコの処理方法に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、タバコのフィリング(filling)能力を増強させるタバコの膨張(expanding)法に関するものである。
収穫後、タバコの葉は、乾燥(curing)プロセスに付される。この乾燥プロセスの間に水を減少させた結果、タバコの葉は不定に縮まる。葉巻又は紙巻タバコの製造用に乾燥させたタバコを処理して、そのフィリング能力を増強させることにより縮みを戻すことは、タバコ産業界では慣用の手段となっている。このようにしてタバコを処理することによって、乾燥させたタバコの細胞構造を、乾燥する前の葉に見られるのと同じ状態に膨張させることが、一般的に検討されている。
タバコのフィリング能力を増強させるには、多くの方法がある。これらは、乾燥後に生成物を回復させるためにタバコ産業界で広く使用されている。本発明は、注意深く調節したプロセスにおいて蒸気相の膨張媒体としてイソペンタンを使用することによって、慣用的に使用される膨張プロセス及びそのための回復によるレベルと同等及びしばしばそれより良好であるフィラー膨張レベルを達成することができる、との発見に基づいている。
従って、本発明は、下記の一連の工程（１）〜（５）を含んでなる、タバコ処理方法、を提供するものである。
（１）チャンバー内で、タバコを、７０ｍｂａｒ（７ｋＰａ）以下の低圧に付す工程、
（２）温度７０℃〜１００℃の範囲において、イソペンタン蒸気をチャンバー内に導入し、且つ少なくとも圧力４ｂａｒ（４００ｋＰａ）の下で、タバコをイソペンタン蒸気に接触させておいて、タバコの構造に含浸を生じさせる工程、
（３）タバコの構造に損傷を与えることなく、チャンバーを減圧することによって、過剰のイソペンタン蒸気を取り除く工程、
（４）含浸させたタバコを水蒸気と接触させてタバコを膨張させる工程、
（５）少なくとも１００ｍｂａｒ／分（１０ｋＰａ／分）の速度でチャンバーの圧力を低下させる工程、及び、
（６）チャンバーをガス抜きして大気圧に戻す工程。
本発明の方法によって処理されるタバコは、典型的には、乾燥させたタバコの葉片の形態をしており、乾燥させた葉全体をスレッシング(threshing)、フレーリング(flailing)又はスライシング(slicing)することによって得られる。或いは、該タバコは、葉全体から葉中央の脈を切り取った小片の形態であることができ、又は細断された葉であることができる。処理するタバコは、典型的には、加工チャンバー内のバスケットに配置される。
本発明によれば、乾燥させたタバコは、７０ｍｂａｒ（７ｋＰａ）以下の低圧、すなわちチャンバー内で７０ｍｂａｒかそれより低い圧力、に付される。この処理により、加工チャンバー内の空気及びタバコの葉片の間に囲まれた部分中、若しくは細胞構造中、に保持された空気を取り除く。さもなければ、この空気が次に行うイソペンタン蒸気による細胞構造の含浸を妨げることになる。７０ｍｂａｒより高い圧の適用は、タバコ内に吸蔵された空気を取り除くには十分ではなく、結果として、続いて行うイソペンタン蒸気によるタバコの細胞構造の含浸が損なわれる。チャンバー内の圧力は、好ましくは２５ｍｂａｒ（２．５ｋＰａ）より低く減らし、さらに好ましくは約１０ｍｂａｒ（１ｋＰａ）に減らして、タバコ構造内から空気を取除き、プロセスの次の段階でイソペンタンによる置換が最適になるようにする。次にイソペンタン蒸気をポンプで加工チャンバー内に注入する。本発明では、液体イソペンタンを加工チャンバーに導入しないことが重要である。そのため、加工チャンバーの外で貯蔵した液体イソペンタンは、タバコとの接触が可能となる前に、７０℃〜１００℃の間のイソペンタン蒸気を生ずる蒸発器を通して、チャンバー内に導入する。イソペンタンは、揮発性と引火性が強い溶剤であるので、その加工及び回収系の工業設計は注意深く取り掛からなければならない。チャンバーに導入するイソペンタン蒸気の温度は、７０℃〜１００℃の範囲である。もっとも、チャンバー内でタバコと接触する際に温度が６０℃〜８０℃に低下するかもしれない。温度が１００℃よりも高いイソペンタン蒸気は、チャンバー内に導入すべきでない。このようなイソペンタン蒸気は、次に行う水蒸気膨張処理を損ない、タバコの膨張が充分に達成出来なくなるからである。さらに、蒸発器を調節して７０℃よりも低い温度でイソペンタン蒸気を生じさせる場合には、液体イソペンタンがそこを通り抜けて加工チャンバーに入る危険がある。７０℃より低い温度のイソペンタン蒸気は、該チャンバーに入る際に、チャンバーの内容物によって、イソペンタン蒸気が凝縮する程度に冷却されることになろう。加工チャンバー内に液体イソペンタンを入れると、該プロセスは混乱してしまう。第一に、チャンバー内に少しでも液体イソペンタンがあると、液体イソペンタンが蒸発するので、系からエネルギーが奪われることになる。第二に、過剰のイソペンタンを回収する手順に必要とされるエネルギーが増加することになる。
タバコの葉の細胞に含浸させるイソペンタンの量は、加工チャンバー内で生じたイソペンタン蒸気圧により調節される。イソペンタン蒸気は、チャンバーの内圧が、少なくとも４０００ｍｂａｒ（４００ｋＰａ）、好ましくは５２００ｍｂａｒ（５２０ｋＰａ）、になるまで、チャンバー内に導入される。この圧力値に達したときに、チャンバーを密閉すると、その後、イソペンタン蒸気の温度が上昇し続けるので、チャンバーの内圧は上昇し続けることができる。次に、少なくとも圧力が４０００ｍｂａｒ（４００ｋＰａ）で、温度が典型的には６０℃〜８０℃の範囲において、タバコをイソペンタン蒸気と接触させておいて、タバコの葉の細胞にイソペンタンが完全に浸透するようにする。本発明者は、約３０分よりも長い間、高圧のイソペンタン蒸気とタバコを接触させておくことにより、タバコの膨張が良好なレベルになることができることを見出した。好ましくは、使用された圧力において、タバコは、４０〜５０分間、イソペンタンと接触させておく。この保持時間により、イソペンタン蒸気がタバコの構造に含浸される。
この時間が経過した直後に、できるだけ早くチャンバー内を、好ましくは１０００〜１５００ｍｂａｒ（１００〜１５０ｋＰａ）の範囲の値に減圧することによって、タバコの細胞構造の何らかの実質的な破裂又は破損を生ずることなく、全ての過剰なイソペンタン蒸気がチャンバーから取り除かれる。次に続くタバコの膨張が損われあるいは妨げられさえするので、プロセスのこの段階での細胞構造の実質的な破裂又は破損は、破滅的である。本発明者は、この圧力の低下が、１０〜２０分間で、典型的には約１５分間で、達成できることを見出した。
上述のようなチャンバーの排気に続いて直ぐに、水蒸気をチャンバー内に導入する。含浸させたタバコを水蒸気と接触させることによって、含浸させたタバコの温度を素早く上昇させる。この温度上昇の結果、タバコの細胞構造の内側に閉じこめられたイソペンタンは、体積が増加し、タバコの細胞構造を膨張させる。水蒸気が導入されると、チャンバー内の圧力は、典型的には３０００ｍｂａｒ（３００ｋＰａ）以下、好ましくは２２００〜３０００ｍｂａｒ（２２０〜３００ｋＰａ）の範囲内、のレベルに上昇する。タバコの急速な温度上昇が、有効な膨張を達成するためには必要である。
該チャンバー内に、タバコの膨張に有害な影響を与える乱流が生じないように、水蒸気の導入には注意を払うべきである。水蒸気導入の過程でチャンバーの圧力が上述のレベルに達した場合には、水蒸気の導入を停止する。タバコ細胞の構造からその膨張の際に放出される水蒸気とイソペンタン蒸気は、チャンバーから回収されてプラント内の冷却装置に行く。この装置は、冷却水を通した冷却器からなる。水蒸気とイソペンタン蒸気の凝縮速度に影響を及す該冷却器の効率は、チャンバー内の圧力の低下速度に影響する。たとえば、冷却器ユニットを通って流れる水の温度を変えることにより、又は、冷却器ユニットを通る水の流速を変えることにより、冷却器ユニットの効率が変えられる。このようにして、冷却器ユニットで水蒸気とイソペンタン蒸気の凝縮速度を制御することによって、チャンバー内の圧力変化速度を制御することができる。本発明は、プロセスのこの段階の過程で、チャンバー内の圧力変化速度を制御することによって、達成された細胞構造の膨張によって決る処理済タバコの最終フィリング値を制御することができる、との発見に基づくものである。得られた処理されたタバコのフィリング値と、プロセスのこの段階におけるチャンバー内の圧力変化速度、との間の関係は、調査範囲にわたって直線関係にあることがわかっている。本発明者は、満足できるフィリング値を得るためには、圧力変化速度が少なくとも１００ｍｂａｒ／分（１０ｋＰａ／分）であるべきであることを見出した。しかしながら、高いフィリング値を得るためには、この系を運転して、圧力変化速度を、少なくとも３００ｍｂａｒ／分（３０ｋｐａ／分）とするのが好ましく、４００ｍｂａｒ／分（４０ｋｐａ／分）より大きくするのが最も好ましい。プロセスのこの段階の過程では、圧力を、約１００〜３００ｍｂａｒ（１０〜３０ｋＰａ）に低下させ、その時点でチャンバーは隔離しておいて、空気をゆっくりと再導入させて圧力を大気圧に戻す。
次に、このように処理されたタバコは、加工チャンバーから取出した後、必要により、圧搾空気で運ばれ、必要に応じて葉巻又は紙巻タバコの生産のために通常の方法でブレンドされる。圧搾空気による運搬は、タバコから熱を取除き、それによって、達成された膨張を固定化する。このため、加工チャンバーを出た後、処理されたタバコを圧搾空気により運ぶ、という本発明のプロセスの追加工程は、好ましい実施態様をなす。
下記の諸例に記載されているように、乾燥させ、スレッシングされた葉巻タバコの製品のフィリング値を測定するために、フィリング値装置が使用される。この装置は、直径が６４mmであってその中に直径６３mmのピストンが滑入するシリンダーから本質的になっている。該ピストンの側面には、目盛尺がある。ピストンに圧力を加え、所定のタバコ重量である１４．１８ｇの容積がミリリットルで測定される。この装置は厳密には、所定量のスレッシングされた葉巻タバコのフィリング値を測定しており、その再現性も良好であることが、実験からわかっている。全ての例においてピストンによって加えられたタバコへの圧力は、１２．８ｋＰａであり、１０分間加えられた。この時間は、フィリング値が読みとられる時間である。タバコの水分含量は、この方法により測定したフィリング値に影響を及ぼすので、フィリング値の比較は同様の水分含量で行なった。
例１
水分含量が１４％でフィリング値が５ｃｃ／ｇである、乾燥させてスレッシングされた葉巻タバコ１５０ｋｇを、バスケット内に配置して、本発明の方法に従って処理チャンバー内で処理した。処理チャンバー内の圧力を、約２５ｍｂａｒ（約２．５ｋＰａ）の値に低下させ、次いで、該チャンバー内に７０℃〜１００℃の温度のイソペンタン蒸気をポンプで注入して、圧力が約４．３ｂａｒ（４３０ｋＰａ）になるまでチャンバー内の圧力を上昇させた。
タバコは、さらに３０分間イソペンタン蒸気と接触させておいた。次いで、約１５分間かけて、チャンバー内の圧力を圧力約１．４ｂａｒ（１４０ｋＰａ）に低下させることにより、全ての過剰なイソペンタン蒸気をチャンバー内から取除いた。次に、圧力が約３ｂａｒ（３００ｋＰａ）になるまでチャンバー内に水蒸気を導入した。この圧力とするのに必要な時間は約２分間であった。この後、水蒸気とイソペンタン蒸気をチャンバーから移して冷却器に通しながら、チャンバー内の圧力を１５０ｍｂａｒ／分（１５ｋＰａ／分）の速度で低下させた。圧力は約２００ｍｂａｒ（２０ｋＰａ）に低下させた。これは大気圧に戻すために空気をチャンバーに導入することができる圧力である。図１は、処理チャンバー内で用いられた圧力値を示す。
処理されたタバコをチャンバーから移した後の、そのタバコの最終フィリング値を測定すると、７．４ｃｃ／ｇであった。
例２
チャンバー内に水蒸気を導入した後、チャンバー内の圧力を４５０ｍｂａｒ／分（４５ｋＰａ／分）の速度で低下させたこと以外は、例１の手順を、同じ未処理タバコの別のサンプルで繰返した。図２は、この例の間、処理チャンバー内で用いられた圧力値を示す。処理されたタバコをチャンバーから移した後の、そのタバコの最終フィリング値を測定すると、８．２ｃｃ／ｇであった。
例３
本発明によって処理されたタバコの最終フィリング値を、含浸させたタバコの水蒸気処理後の処理チャンバー内の圧力の低下速度、との関係を調査した。調査は、例１の手順を数回繰返すことにより行ったが、タバコの水蒸気処理後の処理チャンバー内の圧力の低下速度は、各場合で異なる速度を用いた。処理チャンバーから回収された水蒸気とイソペンタン蒸気の混合物が、使用した装置の冷却器ユニットで凝縮される速度を変えることにより、ある試験から次のものに圧力の低下速度を変化させた。冷却器ユニットの効率を向上させることにより、処理チャンバー内の圧力変化速度を増加させることができる。
試験を実施する際には、冷却器の効率の４レベルの内の一つを用いた。この４レベルとは以下のものをいう。

圧力低下段階における圧力変化速度は、モニターした圧力対時間分布から測定し、各場合について記録した。試験の結果は次表に示してある。

得られた全平均フィリング値を、圧力低下段階において用いられた圧力変化速度に対してプロットし、最適線をこれらを通して描いた。これを図３に示す。得られた結果および図３に示した最適線によれば、処理されたタバコのフィリング値（ＦＶ）は、タバコの水蒸気処理後のチャンバー内の圧力変化速度（ＲＣＰ）と、下式により関係づけられる。
ＦＶ＝２．２２１×１０^-3×ＲＣＰ＋６．９９７

Claims (5)

1. 下記の一連の工程（１）〜（５）を含んでなる、タバコの処理方法。
   （１）チャンバー内で、タバコを、７０ｍｂａｒ（７ｋＰａ）以下の低圧に付す工程、
   （２）温度７０℃〜１００℃の範囲において、イソペンタン蒸気をチャンバー内に導入し、且つ少なくとも圧力４ｂａｒ（４００ｋＰａ）の下で、タバコをイソペンタン蒸気に接触させておいて、タバコに含浸を生じさせる工程、
   （３）タバコの細胞構造に損傷を与えることなく、チャンバーを減圧することによって、過剰のイソペンタン蒸気を取り除く工程、
   （４）含浸させたタバコを水蒸気と接触させてタバコを膨張させる工程、
   （５）少なくとも１００ｍｂａｒ／分（１０ｋＰａ／分）の速度でチャンバーの圧力を低下させる工程、及び、
   （６）チャンバーをガス抜きして大気圧に戻す工程。
2. 工程（１）において、タバコを２５ｍｂａｒ（２．５ｋＰａ）より低い低圧に付す、請求項１に記載の方法。
3. 工程（２）において、４０００〜５２００ｍｂａｒ（４００〜５２０ｋＰａ）の範囲の圧力の下、少なくとも３０分間、タバコをイソペンタン蒸気と接触させておく、請求項１又は２のいずれか一項に記載の方法。
4. 工程（４）において、水蒸気をチャンバー内に導入して圧力を２２００〜３０００ｍｂａｒ（２２０〜３００ｋＰａ）の値に上昇させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. プロセス中の工程５において、圧力変化速度が少なくとも３００ｍｂａｒ／分（３０ｋＰａ／分）である、請求項４に記載の方法。

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