JPH0336503B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の背景 本発明はタバコを発泡させてタバコの充填容量
を増加する、即ち、タバコの嵩密度を低下する方
法に関する。本方法は、紙巻きタバコ用刻み充填
材料（cut filler）を処理するのに特に適してい
る。 タバコの葉は、乾燥する間に水分を失つて縮
み、その後の貯蔵や刻み等の処理が、葉全体、特
に、刻み充填料用に用いられる薄い葉身部をこの
縮んだ又はしぼんだ状態にさせるに寄与する。 1970年頃以前に、タバコの充填容量を増加する
プロセスがいくつか提案又は提出された。我々が
知る限りでは、これらの提案のどれもが工業生産
及び使用に具体化する程十分に実用的なものでな
かつた。多くは経済的に実行できる程十分な発泡
又は充填容量の増加を達成しなかつた；他は極め
て多くの微粒子としさもなくば弱い葉身をそこな
い、他方、他はタバコの葉の容易に発泡する茎部
にのみ適用できるが紙巻きタバコ用の刻み充填材
の主成分である葉身には適用できなかつた。凍結
乾燥等の更に他の提案は手の込んだ高価な加工装
置と極めて多額の運転費用とを要するものであつ
た。 例えば、ダブリユ．ジエー．ホーキンス（W.
J.Hawkins）に係る米国特許1789435号は乾燥中
に収縮した乾燥したタバコの容積を増加する方法
及び装置について説明している。この方法では、
乾燥及び状態調整したタバコに空気、二酸化炭素
又は水蒸気でよいガスを約1.4Kg／cm²の圧力にお
いて接触させた後、圧力を急に解放してタバコ成
分をもとの容積ぐらいに発泡させる。その方法に
よりタバコの容積が約５〜15％増加することがこ
の特許で述べられている。 ロジヤー ジー．デ ラ バーデ（Roger Z.
de la Burde）に係る一連の特許である米国特許
3409022号、同3409023号、同3409027号、同
3409028号は、茎に種々の型の熱処理又はマイク
ロ波エネルギーを用いる発泡操作を行うことによ
つて喫煙製品に用いるタバコの茎の実用性を高め
る種々のプロセスに関する。しかし、タバコの茎
を発泡させる方法は特に関係がない、というの
は、茎をふくらませることは極めて容易だからで
ある。 ウイリアム エツチ．ジヨーンソンに係る米国
特許3710802号及びアメリカンプランズ社に係る
英国明細書1293735号はタバコを発泡させる凍結
乾燥方法に関する。 これらのプロセスのどれもが刻み充填料を発泡
させるのに実用的でないことが分かつた。 1970年に、フレドリツクソン（Fredrickson）
の米国特許3524451号（1981年に再発行特許30693
号として再発行された）、モーザー−スチユワー
トの米国特許3524452号が特許付与された。これ
らの特許はタバコに揮発性の含浸剤を接触させた
後に、熱ガス流を急速に通過させてタバコに接触
させることによつて加熱して含浸剤を揮発してタ
バコを発泡させるプロセスを記載している。これ
らのフラツシユ発泡プロセスがタバコ、特に刻み
充填料の充填容量を増加する工業上実用的な最初
のプロセスであることが分かり、現在広く認めら
れて世界中広範囲にわたつて工業的に活用されて
いる。 これらのプロセスの変更が後に発行されたフレ
ドリツクソン−ヒツクマンの米国特許3683937号
に記載されている。この特許は、タバコに揮発性
含浸剤の蒸気をタバコの温度を支配圧力における
含浸剤の沸点以上に保ちながら接触させてタバコ
を液体状又は固体状の含浸剤の何ら無い状態にし
た後、急速に降圧又は昇温して蒸気の解放条件を
与えてタバコを発泡させることによりタバコの充
填容量を増加することを教示している。 アームストロングの米国特許3771533号は、二
酸化炭素とアンモニアガスとで現位置で炭酸アン
モニウムを生成するタバコの処理に関する。次
に、炭酸アンモニウムを加熱によつて分解し、タ
バコの気泡内のガスを解放してタバコの発泡を引
き起こしている。 一層最近になつて、ウツチの米国特許4235250
号、バーデ等の米国特許4258729号、サイクス等
の米国特許4336814号は、発泡剤として特定の含
浸剤、即ち二酸化炭素を用い、タバコに二酸化炭
素のガス又は液体を接触させてタバコを含浸した
後、二酸化炭素を含浸したタバコを急速に加熱す
る条件として二酸化炭素を揮発し、それによつて
タバコを発泡させるプロセスを開示している。 我々の知る限りでは、工業的に用いられてきて
いるタバコの充填容量を増加するプロセスの全て
が含浸剤を揮発する加熱工程を必要としており、
そのためエネルギーを消費しかつ装置を必要とす
ることにより費用がかかる。 本発明の主要な目的は、加熱工程を必要としな
いで含浸剤を揮発してタバコの気泡構造を発泡さ
せるタバコの充填容量の増加方法を提供するもの
である。 発明の要約 本発明はタバコに発泡剤の蒸気を高温及び高圧
条件で接触させてから、圧力を解放して比較的短
時間にほぼ大気圧として、後に別の加熱工程を存
在させずにタバコを発泡させてタバコの充填容量
を増加することを含むタバコの充填容量の改良さ
れた増加方法を提供するものである。 本発明の方法は、葉（茎と葉脈とを含む）、ス
トリツプ（茎を取り除いた葉）、又は巻きタバコ
用刻み充填料（紙巻きタバコ材料用に切断又は細
断したストリツプ）の形を取る乾燥した
（cured）タバコに適用することができる。刻み
充填料の形を取るタバコが好ましい、というの
は、粒径が小さい程プロセスが一層有効になり、
かつまた、葉又はストリツプの形を取る発泡した
タバコを後に裁断機又は破砕機にかけて加工する
ならば、充填容量の増加の幾分かは失われるかも
しれないからである。 処理されるべきタバコは運搬及び加工の間の破
損又は破砕を最少にするために柔軟な状態にすべ
きである。タバコを柔軟にする従来の方法な含水
量を約８〜30％、好ましくは約10〜16％の範囲に
調整することであり、この含水量は本発明により
処理するタバコについて極めて満足すべきもので
ある。本発明によつて加工する間にタバコから失
われる水はほとんど無く、含水量の低下は通常せ
いぜい約２〜４％であり、従つて、約13〜16％の
含水量で出発すれば更に水分調整をする必要がな
く紙巻きタバコ材料に適した水分の発泡したタバ
コとなる。 本発明で使用し得る発泡剤はタバコに含浸する
それらの不活性物質、即ち、タバコの気泡構造に
十分に浸透し、圧力を36Kg／cm²以上から下げて該
物質の固相を生成することなくかつ後の加熱工程
無くしてタバコの気泡構造を発泡させる物質であ
る。好適な発泡剤は臨界温度が30〜155℃、好ま
しくは32〜120℃の範囲の低沸点高揮発性化合物
である。本明細書で使用する如き「不活性」なる
用語はタバコのいかなる成分とも化学的に認め得
る程に反応しないそれらの物質を言う。好適な発
泡剤はエタン、プロパン、プロピレン、ｎ−プタ
ン、イソブタン等の軽質炭化水素、冷媒
（Refrigerant）12（ジクロルジフルオルメタン）、
冷媒22（モノクロルジフルオルメタン）等のハロ
ゲン化炭化水素（ハロカーボン）を含む。好適な
発泡剤の大気圧沸点は約−90°〜約２℃の範囲で
ある。発泡剤の混合物を用いても満足な結果が得
られる。混合物の場合の温度及び圧力の臨界値
は、マグローヒル出版社発行、ロバートエツチ．
ぺリー、セシルエツチ．チルトン編集の「ケミカ
ルエンジニアーズハンドブツク」第５版、３−
227貢及びその後の貢に説明されている方法を用
いて適度の正確さで推定することができる。 本発明の方法は、含水量が約８〜約30重量％、
好ましくは約10〜約20％のタバコを適当な圧力容
器に入れ、発泡剤を蒸気状で容器内に導入してタ
バコに接触させてタバコに発泡剤を含浸すること
によつて行う。発泡剤の導入に先立つてタバコを
入れた容器から空気のほとんどを除去することが
望ましい。これは真空にするか又は窒素等の不活
性ガスでパージすることによつて行うことができ
る。発泡剤蒸気は、昇圧する際に容器内に液体発
泡剤がほとんど又は少しも生成しないように、臨
界超過温度、即ち、発泡剤の臨界温度を越える温
度で容器に導入するのが好ましい。また、加熱蒸
気を使用することもタバコを暖めるのに有用であ
る。容器を加圧する間、タバコの温度を発泡剤の
蒸気−液体平衡温度よりも高温に保つことが好ま
しいが、この間に発泡剤がかなりの程度凝縮して
も害にならない。発泡剤の蒸気を発泡剤の臨界温
度より約20℃低い温度〜該臨界温度より約42℃高
い温度、好ましくは、発泡剤の臨界温度より約14
〜42℃高い温度で導入すれば、ほとんどの場合に
おいてタバコの入つた容器を加圧する間の発泡剤
の過度の凝縮が防げる。加圧する間に過剰量の凝
縮液体発泡剤の生成を防止するのに必要な温度及
び圧力条件は温度−圧力エンタルピー線図を使用
して容易に確認することができる。達成するタバ
コの発泡度を最大にするために、発泡剤加圧下に
ある間タバコの温度を使用する発泡剤の臨界温度
より約42℃以上高くしないことが好ましい。 本発明の方法において、ガス状発泡剤を、少く
とも36Kg／cm²、好ましくは臨界超過圧（即ち、発
泡剤の臨界圧を超える圧力）、より好ましくは57
Kg／cm²を超える圧力、更に好ましくは71Kg／cm²を
超える圧力でタバコに接触させる。本方法で用い
ることのできる圧力の上限はわからない。タバコ
を本方法により142Kg／cm²より低い圧力を用いて
過度に破壊することなく満足し得る程度にまで発
泡させることができ、通常これよりも高い圧力は
必要でない。 発泡剤の圧力を36Kg／cm²以上に上げるのに時
間、典型的には約１〜10分を要し、かつ発泡剤を
ガスとして導入するから、タバコに発泡剤を有効
に含浸するために、加圧下におけるそれ以上の保
圧時間をほとんど又は全く必要としない。低い圧
力、例えば36〜57Kg／cm²を用いる場合、約１〜10
分の短い時間その圧力を保つた後降圧を開始する
ことによりタバコの幾分か大きな発泡を達成する
ことができる。降圧は、圧力を１秒〜10分、好ま
しくは約３〜300秒、最適には約５〜30秒以内に
大気圧に又は大気圧近くにまで下げるように比較
的速い速度で行う。 降圧工程の間にタバコから取り除いた発泡剤ガ
スを、望むならば、公知の手段によつて回収し再
使用することができる。降圧する間タバコから発
泡剤が排出し、圧力を０ケージ圧力にまで下げた
後にタバコを圧力容器から取り出す。驚いたこと
には、タバコを発泡させるか又はタバコを発泡状
態に設定又は固定させるかのどちらかのために、
加圧の後の加熱工程を必要としない。後の加熱工
程の無いことからいくつかの利点が生ずる。これ
らの利点の中で、揮発性成分が加熱によつて駆逐
されなかつたことにより、一層高品質の発泡した
タバコ製品となる。その他の利点は、タバコの取
り扱いが減少することによりそれに伴う破損が少
くなると共に、設備及び運転費用が安くなること
である。 発明の詳細な説明 本発明は、広義には、タバコの充填容量の増加
方法において、低沸点高揮発性発泡剤を使用する
方法に関するものである。タバコを発泡状態に設
定又は固体するためにいくつかの他のプロセスが
必要とする加熱工程を必要としないで50％以上の
充填容量の増加を達成する。好適な発泡剤は大気
圧沸点が−90°〜２℃の範囲の常態でガス状の炭
化水素及びハロカーボンである。これらの化合物
の臨界温度は30°〜155℃の範囲である。好適な発
泡剤の沸点及び臨界点を以下の表に掲載する。

【表】 これらの化合物の混合物もまた発泡剤として使
用することができる。しかし、操作を容易にする
ため、一種の化合物を少くとも約90〜95％含有す
る比較的純粋な発泡剤を使用するのが好ましい。 本発明のタバコの発泡方法を実施するために、
約８〜30重量％の範囲の含水量を有するタバコを
ガスの導入及び抜き出し用導管を１つ以上付けた
圧力容器内に閉じ込める。可燃性の発泡剤を使用
する際の安全性を高めかつ容器に導入する発泡剤
の希釈を低減するために、発泡剤を導入するに先
立つてタバコの入つた容器から空気のほとんどを
除去するのが好ましい。これは容器を窒素又は発
泡剤等の不活性ガスでパージするか、又は真空を
用いることによつて行うことができる。容器から
空気を真空排気して、適当には水銀約125mmの絶
対圧にするのが好ましい。次に、発泡剤を容器に
導入してタバコに接触させるが、発泡剤を導入す
る際の温度は発泡剤の臨界温度より約20℃低い温
度と臨界温度より約42℃高い温度との間の範囲内
にする。容器内のタバコの加圧を続けて発泡剤圧
をその臨界圧より約4.5Kg／cm²低い圧力よりも高
くかつ少くとも約36Kg／cm²、好ましくは約57Kg／
cm²よりも高く、最も望ましくは約71Kg／cm²よりも
高くする。発泡剤によるタバコの含浸は、通常所
望の圧力に達する時間によつて十分に完全である
が、36〜57Kg／cm²の範囲の低い圧力を用いる場合
には、降圧を開始するに先立つて圧力を約１〜10
分間保つのが有利であるかもしれない。次に、容
器内の圧力を、発泡剤ガスを絞り弁により抜き出
して１秒〜10分の時間内、好ましくは３〜300秒
の時間内、最も望ましくは約５〜30秒の内にほぼ
大気圧にまで減圧する。次に、容器を開けて発泡
したタバコを容器から取り出す。タバコを発泡し
た状態に設定又は固定するのに更に加熱工程を必
要としない。発泡したタバコは従来の手段によつ
て容易に周囲温度に調整することができる。降圧
工程の間に容器から抜き出した発泡剤ガスを、望
むならば従来の手段によつて回収することができ
る。 発泡が起きる現象は完全には理解されていない
が、タバコの最も有効な発泡は、降圧する間発泡
剤の少くとも一部がタバコ内で液体又は凝縮相に
変わつた後、更に減圧するにつれて蒸発する場合
に行われるようである。プロセス中のどの点でタ
バコの発泡が起きるのかは知らないが、降圧する
間に起きると考えられる。降圧が完了した後に圧
力容器を開けてタバコを回収すれば、タバコは驚
いたことに気泡構造に損傷を受けることなく、充
填容量が50％以上増加した発泡状態で見出され
る。100％を超えて150％以上にまで至る充填容量
の増加が本方法を用いることによつて達成され
た。 本明細書で用いる如きタバコの含水量は、対流
炉内で100℃において15分間加熱する際のタバコ
の重量％減として表わす。本明細書で用いる如き
タバコの充填容量は、内径が約25mmの目盛り付
100ミリリツターシリンダーと直径約24mm、重さ
約802.5ｇでシリンダー内を滑走可能に位置させ
たピストンとから本質的に構成される測定器を用
いて測定した。タバコの３ｇ試料をシリンダー内
に入れ、その上にピストンを位置させた。ピスト
ンによつて加えられた重力は約0.16Kg／cm²
（2.3psi）の圧力に相当した。試料の充填値、又
は充填容量はシリンダー内のタバコの３ｇ試料を
その上にピストンの重量が３分間作用した後圧縮
した容積であつた。この圧力は、紙巻きタバコに
おいて通常包装紙によりタバコに加えられる圧力
に近い圧力に相当する。タバコの含水量はこの方
法によつて測定される充填値に影響を及ぼす。従
つて、発泡前後の両方のタバコの比較充填容量
は、本質的に同一の含水量を有するタバコについ
て求めた。充填容量の増加％又は発泡％は、発泡
した試料の充填容量から未発泡の対照試料の充填
容量を引いて、この差を対照試料の充填容量で割
り、この商に100を掛けて算出した。 本発明を一層完全に理解するため、本発明を実
施する手順の特定の実施例を今参照する。 実施例 １ タバコの発泡実験を、100Kg／cm²を超える圧力
を入れることのできる容積が4.5の圧力容器か
ら成る装置を用いて行つた。この容器は容易に開
閉してタバコの出し入れができるものであつた。
熱電対を容器の内側に取り付けて容器の内容物の
温度を測定し、かつ圧力計が容器内の圧力を指し
た。加熱器及び120〜130℃の温度に保つた液浴に
浸漬したチユーブコイルを通して発泡剤を容器内
に導入した。絞り弁を付けたチユーブ管路を通し
て発泡剤の蒸気を容器から抜き出した。 バーレー及び熱風乾燥した（flue−cured）タ
バコの巻きタバコ用充填料ブレンド約450ｇを容
器に入れ、容器を閉止して種々の発泡剤を用いる
実験を行つた。次に真空を用いて容器内をほぼ絶
対圧125−130mmHgに減圧した。次に、発泡剤を
加熱器及びチユーブコイルにより容器に導入して
容器内の所望の圧力に達した。発泡剤を最初に導
入してから所望の圧力を達成するまでの時間を本
明細書中加圧時間として表わす。容器内の温度及
び圧力を最高圧力に達した時に指示計器から読
み、本明細書中室温及び室圧として表わす。発泡
剤を容器からガス抜きし始めるに先立つて容器が
室圧にある時間を本明細書において含浸時間とし
て表わすが、発泡剤によるタバコの含浸は、また
加圧中にも起きることがわかる。含浸時間が有る
場合には、その最後に、絞り弁を開け、発泡剤を
容器からガス抜きして容器内の圧力を実質的に大
気圧にまで減圧した。ガス抜きが起きた間の時間
を本明細書において降圧時間として表わす。 容器のガス抜きを完結した時に、容器を開けて
発泡状のタバコを取り出した。一般的に言えば、
降圧を完了した際のタバコの温度は実験による試
験の間に到達した室温よりも15°〜65℃低い範囲
であつた。発泡したタバコを周囲温度に至らせて
から、含水量及び充填容量の測定を行つた。 下記の第１表に使用した条件及び得られた充填
容量の増加に関する代表的な実験を掲載する。表
に掲載したタバコの含水量は、未発泡試料を圧力
容器に入れた際の重量％で表わした水分％であ
る。各実験の降圧時間は５〜20秒であつた。

【表】

【表】 実施例 ２ 含水量が13.8％の巻きタバコ用刻み充填料ブレ
ンドを実験室用小圧力容器に入れて次の重量％の
組成を有する軽質炭化水素の混合物で加圧した：
メタン0.67％、エタン7.51％、プロパン90.17％、
ｎ−ブタン0.1％、イソブタン1.55％。この発泡
剤混合物についての臨界温度及び臨界圧を計算し
て、それぞれ92℃及び50Kg／cm²であつた。。容器
をこの混合物で加圧して室圧40Kg／cm²とし、この
時の室温は85℃であつた。６分の含浸時間後に発
泡剤を容器から１分の降圧時間の内にガス抜きし
た。タバコを容器から取り出したところ、充填容
量が未発泡試料よりも109％増加していることが
分かつた。 本発明の特定の実施態様を先に説明してきた
が、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく
その他の変更態様を行い得ることは当然明らかで
あろう。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ タバコを不活性なガス状発泡剤と少なくとも
   36Kg／cm²の圧力及び該発泡剤の臨界温度以下約20
   ℃〜該臨界温度以上42℃の範囲内の温度で接触さ
   せた後、１秒〜10分の時間圧力を開放してタバコ
   を発泡させることを含み、該発泡剤が臨界温度
   30°〜155℃の範囲を有する炭化水素及びハロカー
   ボンからなる群より選ばれる一種或はそれ以上の
   化合物からなる、タバコの充填容量を少なくとも
   50％増加する方法。