JP4271144B2 - タバコの充填容量増大方法 - Google Patents

Description

本発明は、タバコ材料を窒素および／またはアルゴンからなる処理ガスで４００〜１，０００バールの圧力で処理し、その後連続的に減圧し、次に、排出されたタバコ材料を熱で後処理することにより、裁断されたタバコ葉またはタバコ主脈などの加圧されたタバコの充填容量、またはタバコの追加材料の充填容量を増大させる方法に関する。

ＩＮＣＯＭ膨張法としても知られているこの種の方法は、二酸化炭素、アンモニアまたは揮発性有機ガスを用いたタバコの加圧処理に比べ有利でなければならない。したがって、ＤＥ２９０３３００Ｃ２は、３００〜８００バールの使用圧力を用いた、そのような膨張法を記載している。実施例は充填容量増大に対する最終圧力の大きな影響を示しているが、1分〜１０分の範囲内の暴露時間では影響はわずかであることを示している。この刊行物は、タバコの圧縮または締固めについては言及していない。

ＤＥ３１１９３３０Ｃ２は水蒸気または飽和蒸気による加圧ガス処理タバコの熱処理を開示しており、高圧処理については、すでに述べた特許ＤＥ２９０３３００Ｃ２を参照している。

さらに、ＤＥ３４１４６２５Ｃ２はカスケード法を記載している。この方法によれば、反応器に充填する前に処理ガスを冷却する、またはオートクレーブを冷却する、または過冷却および液化された処理ガスを用いる、等の広範な手段により、排出されたタバコの温度が熱処理前に０℃より低くなることが保証される。実施例は、２００リットルのオートクレーブに３０ｋｇのタバコを充填することに基づき、この充填量は０．１５ｋｇ／ｄｍ³の充填密度に相当する。

特許ＤＥ３９３５７７４Ｃ２は、オートクレーブ内の圧縮された処理ガスの冷却を外部の熱交換器を介して行うことを記載している。この場合、複数のオートクレーブを互いに連結して、トレインと称するもの形成している。結局、この方法は、処理されるガスおよび品物の特殊な冷却を表している。

ＤＥ１０００６４２５Ｃ１は、約１６％までの比較的低い水分を持つタバコを約５５℃より高い作業温度で処理することを記載している。用いた２ｄｍ³のオートクレーブ容積、および３００ｇの初期タバコ重量から、の装入されたタバコの充填密度０．１５ｋｇ／ｄｍ³が算出され、これは既に引用済みのＤＥ３４１４６２５Ｃ２の内容に相当する。

ＤＥ１０００６４２４Ａ１は、少なくとも１つの保持段階を具え、系を残留圧力で加熱することにより、１０〜８０℃のタバコ排出温度を達成する減圧法を開示している。

西独国特許第２９０３３００号明細書 西独国特許第３１１９３３０号明細書 西独国特許第３４１４６２５号明細書 西独国特許第３９３５７７４号明細書 独国特許発明第１０００６４２５号明細書 独国特許出願公開第１０００６４２４号明細書

従来技術に記載されたほぼ０．１５ｋｇ／ｄｍ³の充填密度は、いっそうの加圧操作なしでタバコが圧力容器に充填されると得られる。対照的に、急速な圧力上昇を用いた既知の方法において充填密度を増加させると、膨張タバコ材料の充填容量はより低くなった。

本発明の目的は、既知の方法を一層発展させ、従来よりも経済的にし、比較的高い充填容量を持たせることである。

驚いたことには、ＤＥ２９０３３００Ｃ２の教示と対照的に、高い充填密度の範囲内では、圧縮ガスの作用時間は膨張されたタバコ材料の充填容量にかなりの影響を及ぼすことが事実認められている。

引用された従来技術は、基礎をなす方法がどのように一層最適化できれば、膨張されたタバコ材料の充填容量ができるだけ高くなるか、を記載している。しかしながら、充填容量の増加に加え、あるオートクレーブ容積に対するタバコの充填量がＩＮＣＯＭ法の経済性にとって重要な要因である。

本発明の方法は、実施例を参考にして以下により詳細に説明する。

はじめに、用語「圧力時間」は、最終圧力に初めて到達するまでの圧力上昇時間と、最終圧力に到達した後に減圧操作が開始されるまでの最適保持時間との合計と定義される。

本発明の十分に長い圧力時間は、以下の様々な工程手順により達成できる：
i. 直後の減圧までの緩徐な圧力上昇。
ii. 急速な圧力上昇と、その後の保持時間、すなわち、処理ガスを供給または除去することなく容器を圧力下に放置すること。
iii. 急速な圧力上昇と、その後の保持時間、減圧開始の前に処理ガスをさらに供給し、再び最終圧力に到達すること。

容器内の圧力は冷却により保持時間中に減少するので、上記iiiの工程手順を行うと、減圧の前に最終圧力を再度確立することができる。驚くべきことには、この手順はiiの手順と比べると、充填容量を一層増加させる(増加の度合いは低いが）。

充填量の増加は、より高い処理能力を可能とするだけでなく、膨張すべきタバコの所定の量に対する処理ガスの特定の消費量および消費エネルギーの減少ももたらす。

以下の実施例は、まず、従来技術にしたがう圧力容器内のタバコ充填密度０．１５ｋｇ／ｄｍ³で様々な圧力時間および工程手順の及ぼす影響を説明するものである。

実施例１
高圧処理は、内容物容積２ｄｍ³の実験室用オートクレーブ内で実施した。循環液体媒体用の外被を用いて、所望の作業温度を設定した。圧力上昇は下方から進行し、圧力低下は上方から進行した。複数の弁により、意図した配線図の実現が可能となった。圧縮機で最終圧力を設定した。

熱による後処理のための実験装置は、搬送ベルトとなる通気性金網、所望の幅にタバコウェブを形成する案内板、長穴状出口オリフィスをもつ蒸気ノズル、およびベルトの下方に配設された蒸気抜き取り器から構成された。飽和蒸気による後処理は５ｃｍ／秒のベルト速度および１０ｋｇ／時の蒸気出力で行った。

タバコ試料は平らなプラスチック皿に広げ、２１℃、相対湿度６２％の標準化された気候条件に状態調整された。充填容量はBorgwaldtの密度計を用いて決定し、比体積（ｃｍ³／ｇ）は公称水分１２重量％、公称温度２２℃の数値に換算した。未処理対照または基礎試料および膨張した試料のデータから、相対的充填容量増加率（膨張度とも呼ぶ）は、以下の式から算出する（式中、Ｆ_Bは基礎試料の充填容量、Ｆ_Eは膨張タバコの充填容量である）：

Δ％＝（Ｆ_E−Ｆ_B）エ１００％／Ｆ_B

実験は、タバコ水分１８重量％、初期タバコ重量３００ｇで実施した。作業温度は４０℃に温度調節して設定した。最終圧力は７００バールで、減圧は約０．５分かけて行なった。全ての実験はバージニアタバコの均一混合物と、飽和蒸気を用いた前述の後処理方法に基づいた。圧力上昇時間、最終圧力到達後の保持時間に変化を設け、また保持時間終了時にさらに供給するかどうかの選択肢も設けた。表１に、実験パラメータ、および得られた充填容量の相対増加率または膨張度をまとめて示す。

実施例２
実験は、実施例１と同様に行なったが、タバコ水分は１２％、作業温度は６０℃とした。表２には、実験パラメータ、および得られた充填容量の相対増加率または膨張度を示す。

実施例１および２の結果から、従来の充填密度の範囲内では、圧力時間は充填容量の増加にわずかな影響しか及ぼさないことが明らかである。

以下の実施例３と４は、本発明にしたがう０．２ｋｇ／ｄｍ³より大きな圧力容器内タバコ充填密度での様々な圧力時間および工程手順の影響を示す：

実施例３
実験は、実施例１と同様に行なったが、初期タバコ重量は５００ｇとした。タバコは、圧力容器への充填中に手で押して圧縮した。表３に、実験パラメータ、および得られた充填容量の相対増加率または膨張度をまとめた。

実施例４
実験は、実施例２と同様に行なったが、初期タバコ重量は４５０ｇとした。タバコは、圧力容器に充填される前に電子レンジで約５０℃に加熱し、充填中に手で押して圧縮した。表４に、実験パラメータ、および得られた充填容量の相対増加率または膨張度をまとめた。

実施例３および４は、本発明の０．２ｋｇ／ｄｍ³より大きな充填密度において充填容量増加率に及ぼす圧力時間の影響を示す。これらの条件下では、圧力時間が約３００秒の数値を超えた場合にのみ、良好な膨張効果を得ることができる。さらに、同等の圧力時間では、工程手順iiiが最良の結果をもたらすことが明らかである。

Claims (5)

1. １０〜３０％の初期水分を持つタバコ材料又はタバコの追加材料を圧力容器内に充填し、窒素および／またはアルゴンからなる処理ガスを当該圧力容器内に供給して当該材料を４００〜１，０００バールの圧力で加圧処理した後、当該圧力容器内から当該処理ガスを排出して当該圧力容器内を連続的に減圧してから、当該材料を熱で後処理することにより、前記材料の充填容量を増大させる方法であって、
   前記材料を前記圧力容器内に０．２ｋｇ／ｄｍ ³ より大きい充填密度で充填すると共に、前記圧力容器内の昇圧を開始してから当該圧力容器内の減圧を開始するまでの圧力時間を少なくとも３００秒とする
   ことを特徴とする方法。
2. 前記材料を、前記圧力容器へ充填する前、充填中または充填した後に機械的に圧縮する
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記材料を、機械的に圧縮する前または圧縮中に加熱する
   ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記圧力時間に、前記圧力容器内の昇圧を開始して、昇圧した圧力で当該圧力容器内を放置してから、当該圧力容器内の減圧を開始するように、当該圧力容器内の昇圧を急速に行う
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記圧力時間に、前記圧力容器内の昇圧を開始して、昇圧した圧力で当該圧力容器内を放置してから、当該圧力容器内に当該処理ガスを再び供給して、当該圧力容器内をさらに加圧した後に、当該圧力容器内の減圧を開始することを行う
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。