JPS585028B2 - 膨脹させたタバコ材料の再調質法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 タバコ材料を膨張させる多くの方法は膨張させたタバコ
材料中の水分レベルを低下させる条件にタバコ材料を置
くことにある。

組織膨張法によって得られるタバコ材料中の水分は一般
に約６％以下であり、３％以下になることもある。

従ってタバコ材料を膨張させると、生成する充てん用タ
バコ材料は引続く処理または使用の際の希望値よりも著
しく乾燥している。

従って破壊をさけ、また十分な品質の喫煙を確保するた
めに、膨張させたタバコ材料はその取扱い前にその水分
レベルを通常の使用条件で平衡させるように再調質（再
加湿）しなければならない。

標準的な条件は代表的にいって、また本明細書で定義し
ているように２４℃および相対湿度６０％である。

膨張条件を受けていないタバコ材料は多くの場合この標
準的な条件で水分的１２％で平衡している。

苛酷な乾燥をともなう組織膨張処理を受けているタバコ
材料はこれより少し低い水分レベル、たとえば１１％で
平衡する。

この値はタバコ材料を再調質するときの適する目標レベ
ルである。

タバコ材料を再調質または再加湿する多くの方法が使用
されている。

通常実施されている方法は比較的に迅速で時間がかから
ない次の２方法である。

直接再調質する第一の方法は膨張させたタバコ材料に単
に水を噴霧させるだけである。

第二の方法は膨張させたタバコ材料を飽和水蒸気にさら
すことよりなる。

直接法も高温法も、膨張させた充てん用タバコ材料に過
度の収縮を起すので、膨張させたタバコの葉の場合完全
に十分とはいいがたい。

膨張させたタバコ材料を液体状の水と高温または直接接
触させると、葉の構造がつぶれて膨張させていないもと
の状態にもどる傾向がある。

従ってこのような急速再調質性を使用するとき、充てん
力がかなり失われ、組織膨張処理によって得られる利益
が小さくなる。

これらの難点をさけるために今まで使用されている方法
のひとつは、膨張させたタバコ材料を目標の湿度レベル
に、またはそれより少し上のレベルで室温で平衡させる
ことよりなる。

この方法は一般に緩慢であって、タバコ材料を目的とす
る条件にするのに２４分間〜１日またはそれ以上を要す
ることがわかった。

このような従来の加湿法では、たとえば膨張させた乾燥
タバコ材料に８〜２４時間室温および相対湿度６０％の
空気を通す。

しかしながら長期間の平衡を必要とするために、これら
の平衡化法の工業的な実施が幾分不満足となる。

さらにこのような方法によって得られるタバコ材料は、
明らかにこれを不均一に空気流にさらすために一般に８
〜１６％の水分が不均一になることがわかった。

空気の強制循環方式は前述の平衡化法の問題点を解決す
るように設計されている。

しかしながらこれらの方式は多くの設備費を要し、依然
としてかなり長い平衡化時間を要する。

たとえばこのような方式のひとっであるブロクターおよ
びシュワルツの装置（Ｐｒｏｃｔｏｒ ａｎｄ Ｓｃｈ
ｗａｒ ｌｚ ｕｎｉ ｔ ）を使用する場合、十分な
再加湿を得るためには、湿潤空気をタバコ材料床に２４
〜４０分間通さなければならないことがわかった。

平衡化法で起る前述の問題点のほかに、タバコ材料の再
調質に現在使用されている空気強制循環装置の一部には
火災の危険性もあり得る。

このことは、使用される組織膨張装置の設計の結果とし
て時々燃焼またはくすぶっている材料が再調質装置に導
入されることによって起る。

充てん用タバコ材料を通る強制空気流はこれらの粒子を
あおつて炎をあげさせる。

この火災によって装置を長い間体転させると同時にタバ
コ材料を失なうことがある。

優秀な再調質タバコ材料が本発明の方法によって迅速に
得られることが意外にもわかった。

本発明によって得られるタバコ材料はもとの膨張を受け
ていない状態に収縮する傾向が比較的に小さくまた従来
法に比較してより均一な水分レベルを示す。

さらに本発明の方法は処理時間が短縮さね小型の装置で
間にあうためにスペースが小さくてすみ、費用のかかる
空気取扱いおよび調湿装置を必要とせず、またある種の
再調質装置で起ることがある火災の心配もない。

本発明によれば、膨張させた比較的に乾燥したタバコ材
料をかさを失なわないで急速に迅速に再調質できる方法
が得られる。

本発明によれば、膨張させたタバコ材料に平均粒径が６
０ミクロン以下、好ましくは２０〜６０ミクロンの大き
さの微細な霧状の水滴を噴霧し、タバコ材料の水分含量
を２０％以下に再調質（再加湿）する方法が得られる。

この方法はフライト（ｆｌｉｇｈｔｓ）のついた回転円
筒中で常温で約１〜４分で実施することができる。

本発明は裁断タバコ材料を破壊しないで迅速にタバコ材
料を再調質する方法に関する。

広い意味では本発明の方法は膨張処理を受けた比較的に
乾燥したタバコ材料を、特定の制御された粒径を有する
噴霧された微細な水滴と接触させることよりなる。

この方法によってタバコ材料の比較的に均一な急速再加
湿が簡単に安価におこなわれ、もとの膨張させていない
状態に収縮することが非常に少ない。

本発明の方法によれば、膨張処理を受けたタバコ材料を
水滴の平均粒径が約６０ミクロン以下、好ましくは２０
〜６０ミクロンである霧状またはミスト状の水で処理す
る。

代表的にいって膨張処理を受けたタバコ材料は後述する
オーブンポラタイル（ｏｖｅｎ ｖｏｌａｔｉｌｅｓ、
ＯＶ）として測定するとき、６％以下の水分を含むが、
場合によっては１％以下から常態の１２％までの水分を
含有することがある。

本発明の方法によれば、この種の膨張させたタバコ材料
に許容される程度の水分が、タバコ材料の収縮または圧
潰によってもとの膨張させていない状態に過度にもどる
ことなく、通常の室温で１〜４分間で得られる。

再調質において、噴霧する霧状の水滴の平均粗径を約６
０ミクロン以下に保持し、膨張させたタバコ材料の水分
含量を２０％以下にすることによって、膨張させたタバ
コ材料の収縮を低下できることがわかった。

粒径６０ミクロンより大きい水滴および裁断タバコ材料
の表面に水がたまると膨張させたタバコ材料の組織の圧
潰を起す。

また水分含量を２０％以下に再調質するとこより、膨張
させたタバコ材料における収縮度を低下できる。

水分１５％以下に再調質することが好ましく、また膨張
させた充てん用タバコ材料の正常な平衡水分またはそれ
以下、すなわち１０．５〜１２％に再調質されたタバコ
材料の場合に最良の結果が得られる。

本発明の方法を実施するのに必要な粒径の霧状またはミ
スト状の水滴を得るのに数種の方法がある。

最も古くまた最もよく知られている方法では、高圧の空
気を使用し、高圧の空気は液体を強制的に小さなオリフ
ィスに通す。

ノズルの先端には高速の気液流を生じる。

代表的な粒径は５〜１２０ミクロンであり、空気流が霧
状水滴の分散に与る。

適当な噴霧スプレイングシステムズ（Ｓｐｒａｙｉｎｇ
Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏ、）のノズル（１／４ＪＣＯＰ
ｎｅｕｍａｔｉｃ Ａｔｏｍｉｚｉｎｇ Ｎｏｚｚｌｅ
）または空気ノズルと組合せた同社の流体ノズルを使用
して得られる。

ゲージ圧７〜７０Ｋｇ／ｃｍ２（１００〜１０１０００
ｐｓｉで運転され、空気を使用しない高圧水アトマイジ
ングノズルも使用することができる。

音波アトマイゼーション（ｓｏｎｉｃ ａｔｏｍｉｚａ
ｔｉｏｎ）は音波のエネルギを利用して水滴を細分する
。

ノズルの先細り一末広がりになった内部腔を流れる圧縮
空気は共振子に高周波圧力波を生じる。

このエネルギ波は共振子から放射される衝撃波によって
補強され、ノズル出口と共振子との間に強力なエネルギ
の場を生じる。

この場にあげられ〜あるいは吸引された水は均一にアト
マイズされて低前進速度を有する微滴となる。

代表的な粒径は１０〜２５ミクロンとなる。

適当な音波発生装置にはソニコア（“５ｏｎｉｃｏｒｅ
”）アトマイザがある。

超音波アエロゾル発生装置は２０ミクロン以上から１ミ
クロン以下の粒径の微滴を作ることができる。

その原理は音波によって水の本体を周期的に励起させ、
不安定になって微滴となって放出される波を表面に形成
する。

この発生装置は一般に前述の２つの微滴発生装置より高
価になる。

音波または超音波型のような圧縮空気を使用しない発生
装置を使用するとき、ミストを発生装置から運び出し、
また水滴が膨張させたタバコ材料にたまることを防止す
るための空気流等が必要である。

膨張させたタバコ材料は、材料を層状にして噴霧室に供
給し、通常室温から３０〜５０℃高い温度で層状にした
材料に直接噴霧することによって所要量の噴霧水で処理
することができる。

本発明の方法を実施するのに適する処理室は回転円筒室
である。

リフティングフライト（ｌｉｆｔｉｎｇ ｆｌｉｇｈｔ
ｓ）を有する回転円筒室は裁断タバコ材料を均一に微水
滴とよく接触させ、処理室を定常的に移送するのに好適
である。

円筒室は粒径１〜１２０ミクロンの噴霧ミストを供給で
きるアトマイシンゲスプレーヘッドその他の適当な装置
を装備することができる。

再調質中にタバコ材料の破損をできるだけ少なくするた
めに、この種の装置で最初の少数のノズルで噴霧水全体
のうちの大部分を供給することによって水分を急速にた
かめることが好ましい。

本発明のタバコ材料の再調質法を実施するときに加える
水の量は供給されるタバコ材料の水分、一般に約９〜１
４％とする材料の目的とする最終水分および運転の予備
実験または適当な水分測定器を使用することによって求
められる添加水の保留率によって変化する。

目的とする水分を得るために必要な噴霧水に接触させる
時間および水放出速度は簡単な補正運転によって決定す
ることができる。

噴射速度は一般にタバコ材料を目的とする水分レベルに
するのに必要な理論値の約５〜５０％余計に供給するよ
うに設定される。

一般に１シントロン」振動器（“５ｙｎｔｒｏｎ”ｖｉ
ｂｒａｔｏｒ”）による本発明の急速再調質性は、調湿
キャビネットに１８〜２４時間保持するときに得られる
水分レベル、または工業的に使用されている処理室内に
２４〜６０分間保持するときに得られる水分レベルに等
しい膨張させたタバコ材料中の水分レベルを１〜４分間
で達成し、しかもＣ■として測定したときのかさ容積を
全くあるいはわずかじか（０〜３単位）そこなわない。

本発明の方法によって再調質された膨張させたタバコ材
料はちがった方法によって処理する前後に標準ふるいわ
け試験で粒径分布で測定した場合、破損に非常にわずか
の差しが表わさない。

さらにまた生成する充てん用タバコ材料は喫煙性、充て
ん強さおよび化学的性質の点で実用されているブレンド
と本質的な相違を示さない。

本発明の利点は処理時間が短いこと、処理使用材料が少
ないこと、処理に使用される装置が小型なこと、高価な
空気増扱いおよび調湿装置が不要なことおよび生成タバ
コ原料が均質なことである。

本発明の方法の別の利点は再調質装置で現在使用されて
いる空気強制循環装置で起ることがある火災の危険性を
なくすることができる点である。

噴射水によって、組織膨張装置から再調質室に受入れる
燃焼している粒子は消火される。

従って本発明の再調質系は一部の再調質法で起る火災か
ら生じることがある長い休転時間および材料の損失の問
題が克服される。

本明細書で使用される水分％は、タバコ材料の重量の約
０．９％以下が水以外の揮発分であるのでＯＶと同じと
解することができる。

ＯＶの測定はタバコ材料を１００℃の空気循環炉に３時
間置いたときの重量損を測定するだけでよい。

本明細書でいうタバコ材料の膨張度はシリンダ容積によ
って測定される。

シリンダ容積Ｃ■は次のように測定される。

すなわち重量１０，０００ｇの充てん用タバコ材料を「
シントロン」振動機の上に置かれて振動している直径３
，３５８ｃｍのシリンダに入れ、直径３，３３５ｃｍの
重量１．８７５ｇのピストンで５分間圧縮し、充てん用
タバコ材料の生成容積をＣＶとして報告される。

この試験は、通常特記しない限り２３．９℃および相対
湿度６０％の標準環境条件で実施され、試料はこの環境
条件で１８時間予備調質しておく。

この数値は水分量（ＯＶ）によって振動する。

ＯＶを少しことにする材料を比較できるようにするため
に、次の式 ％式％） 〔式中ＯＶＳは指定されたＯＶであり、Ｆは処理される
充てん用タバコ材料の特定のタイプに対して予定される
補正係数（容積％）である〕に従ってＣＶ値をある特定
されたＯＶに対して補正することができる。

ＣＶおよびＣＣＶはＣＣ／１０ｇで表わされる。

ＣＶ測定法はウェークハム等の報文〔Ｗａｋｅｈａｍ
ｅｔ ａｌ、、“Ｆｉｌｌｉｎｇ Ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ
ＣｕｔＴｏｂａｃｃｏ ａｎｄ Ｃｉｇａｒｅｔｔｅ
Ｈａｒｄｎｅｓｓ ”、Ｔｏｂａｃｃ。

５ｃｉｅｎｃｅ、Ｖｏｌ、ＸＸ、ｐａｇｅｓ １５７〜
１６０（１９７６））に記載されている。

ことになったＯＶの材料を比較できるようにするために
、本明細書のＣＶ値は０Ｖ１１．０％を基準にして人為
的に補正した。

このことはＯＶ１％あたり、予定された補正係数７．５
を使用することによって、 ＣＣＶ＝ＣＶ＋（％ＣＶ−１１．０×７．５によって計
算される。

膨張させてないタバコ材料はもちろん補正しないか、あ
るいは未処理タバコ材料に適する高Ｏ■レベルに補正さ
れる。

特記しない限り本明細書で使用される％はすべで重量基
準である。

次の実施例は本発明を例示する。

実施例 １ 再調質されたタバコ材料の充てん力に対する噴霧水の微
滴の粒径の効果を決定するために、数種の実験をおこな
った。

既知量の膨張させた乾燥光てん用タバコ材料をプラスチ
ックの袋に入札既知の微滴の粒径を有する制御された水
の量を噴射した。

ことなった２種のタイプの水および空気ノズルを使用し
、微滴の粒径を空気圧によって制御し、平均粒径を２０
〜２５０ミクロンとした。

これらの結果は、膨張させた充てん用タバコ材料の収縮
は水滴の大きさに関係があることを示す。

収縮は粒径を６０ミクロン以下の大きさに保つとき最小
となる。

実施例 ２ 実施例１の如くセットして微滴の粒径を４０ミクロンに
したスプレーを使用して膨張させた乾燥光てん用タバコ
原料に加える水の量を８〜６１重量％に変化させた他の
一連の試験をおこなった。

加湿した充てん用タバコ原料およびこれらを２１℃、相
対湿度６０％で再調質したサンプルの充てん力（ＣＶ）
を測定した。

これらの試験結果を次表に示す。

これらの結果は、２０％より多い水分のタバコ材料を得
るために水を加えると、膨張させた充てん用タバコ材料
に不可逆収縮を起すことを示す。

もし膨張させ、再調質された充てん用タバコ材料の水分
が２０％以下、さらに好ましくは１５％以下に限定され
るならば、噴霧水で再調質するときの収縮を低下させる
ことができる。

再調質された充てん用タバコ材料の水分が、膨張させた
タバコ材料の通常の平衡水分またはそれ以下の場合、す
なわち１０．５〜１２％の場合に最良の結果が得られる
。

実施例 ３ 米国特許第３，７７１，５３３号明細書に記載の方法に
よって組織を膨張させた工業的な巻タバコ充てん用タバ
コ材料を組織膨張装置の出口から直接２基の再調質装置
の一方へ供給した。

一方の再調質装置は高さ１５ｃｍ（６インチ）の長手方
向に等間隔に並べられた８個の直線型フライトを装備し
た長さ３．７ｍ（１２フイート）、内径０．９１ｍ（３
フイート）の水平型回転円筒室であり、９個の空気でア
トマイズする水噴霧ノズル（Ｓｐｒａｙｉｎｇ Ｓｙｓ
ｔｅｍ Ｃｏ、１／４ＪＣＯ型）を円筒室の内部に長手
方向に等間隔に設けられ、水流量３３．７９Ｋｇ／時（
７４，２ポンド／時、入口から数えて第１〜第５ノズル
までの流量は２７．３１／時、残りのノズルの流量は６
．４１／時である）としてノズルは粒径４０ミクロンの
微滴を作るように作動する。

最初の５個のノズルで約８０％の水を供給することによ
って、水分が急激に上昇し、充てん用タバコ材料の破壊
が低下する。

円筒室の回転を５．７５ｒｐｍとして充てん用タバコ材
料の処理量は出口で３２６．６Ｋｇ／時（７２０ポンド
／時）である。

滞留時間は３分間である。供給された水の７９％がタバ
コ材料に保持されたと推定される。

比較のために、第二の再調質装置は噴射ミスト装置と平
行して運転されるドライヤ型の再調質装置とし、相対湿
度６８％および２４℃の空気を供給するブロクターおよ
びシュワルツの再調質装置を使用した。

縦型の組織膨張塔から受けた０■３．９％の新しく膨張
させた充てん用タバコ材料について５時間の比較試験を
おこなった。

第１表は生成タバコ材料の特性、ふるいわけ試験および
標準偏差に関する再調質の２方法の比較結果を示す。

これらの結果は、本発明の方法が比較のために使用され
た従来法よりも小さな変動を示すことを示す。

実施例 ４ 巻タバコ充てん用タバコ材料のブレンドを米国特許出願
Ｓ、Ｎ、４４１，７６７号明細書に記載の方法によって
膨張させ、膨張装置出口からＯＶ３％以下で直接３種類
の再調質装置のひとつに供給した。

第１の装置は以前の再調質法で使用されていたように流
速３０．５ｍ／秒（１００フイート／秒の２４℃、相対
湿度６０％の空気を供給する従来型のドライヤ型のもの
で、第２の装置はトレーに１０ｃｍ（４インチ）の深さ
に拡げた材料の上に２１℃、相対湿度６０％の空気を供
給する調湿キャビネットであり、第３の装置は充てん用
タバコ材料をひつくり返えし分配させるための長手方向
に配置された高さ２０ｃｍ（８インチ）の１２個の直線
フライトを設けた本発明を実施するために準備された回
転円筒室であり、１８個の水アトマイジングノズル（Ｓ
ｐｒａｙｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏ、の１／４Ｊ型を
３０．５ｃｍずつの間隙で円筒の中心線から３８ｃｍ（
１５インチ）はなれた線に沿って配置され、ゲージ圧２
．８Ｋｇ／ｃｍ２（４０ｐｓｉｇ）の水圧、ゲージ圧２
．８Ｋｇ／ｃｍ２（４０ｐｓｉｇ）の空気圧で作動して
平均粒径４０ミクロンの水の微滴を作った。

水の放出量は２２６．８Ｋｇ／時（５００ポンド／時）
であり、処理されるタバコ材料の滞留時間は前もって補
正して１分間とした。

３つの運転期間は試験Ｉ、■および■の順序にした。

第■表はＣＶ値の比較を、第１表はふるいわけ試験の結
果を示す。

実施例 ５ 組織膨張塔から出たＯＶ３．５％の新しく膨張された充
てん用タバコ原料を２種類の再調質装置の一方へ直接供
給した。

第１の装置は実施例３で使用されたような従来型のドラ
イヤ式の装置であり第２の装置は実施例４で使用された
ような回転円筒室であり、最初の６個のノズルはタバコ
材料中にの水分を急速に上昇させるために水の４０％を
供給するように調節された。

膨張させた充てん用タバコ材料の処理量を１，９９６Ｋ
ｇ／時（４，４００ポンド／時）に設定し、円筒室は６
ｒｐｍで回転させ、微滴の平均粒径は４０ミクロンとし
た。

これらの試験結果を第■表に示す。

実施例 ６ 実施例５で記載したような装置から排出される充てん用
タバコ材料に６，１５および２５％のレベルで巻タバコ
材料ブレンドに混入して巻タバコを製造した。

容量測定、主観的および化学的比較をおこなったが、市
場にでている組織膨張タバコ原料と比較するとき、巻タ
バコの喫煙性、充てんかたさおよび化学的性質における
相違は認められなかった。

得られた結果を第Ｖ表および第■表に示す。

実施例 ７ 組織膨張装置の設計によっては、時々燃焼している充て
んタバコ材料が再調質装置に持ちこまれる。

現在使用されているブロクターアンドシュワルツの装置
で、タバコ材料床を通して強制送風を必要とするが、こ
の送風がこれらの充てん用タバコ材料の粒子をあおって
焔を出させ、長期間の休転と製造損失を生じる。

本発明の細かいミスト状の水が燃焼している粒子の火を
消す能力を試験するために、回転円筒装置を実施例５の
ように運転しながら装置にくすぶっている膨張させた充
てん用タバコ原料６．８Ｋｇ（１５ポンド）を導入して
３種類の試験をおこなった。

これらの運転の結果を次に示す。

運転１．排出のとき燃焼している粒子なし運転２．排出
のとき燃焼している粒子なし運転３．排出のとき燃焼し
ている粒子なしこれらの結果は、円筒再調貫装量が現在
使用されているブロクターアンドシュワルツ装置で起る
火災の危険性を低下させる有効な手段であることを示す
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 膨張させたタバコ材料に平均粒径が６０ミクロン以
   下の大きさの微細な水滴を噴霧し、該タバコ材料の水分
   含量を２０％以下に再調質することを特徴とする膨張さ
   せたタバコ材料の再調質法。 ２ 水滴の平均粒径が２０〜６０ミクロンである特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 膨張させたタバコ材料がリフティングフライト（ｌ
   ｉｆｔｉｎｇ ｆｌｉｇｈｔｓ）を有する回転円筒中で
   噴霧される特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４ 高圧水を小さなオリフィスに強制的に通すことによ
   って噴霧を発生させる特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ５ 高圧水アトマイジングノズル（ａｔｏｍｉｚｉｎｇ
   ｎｏｚｚｌｅｓ）によって噴霧を発生させる特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ６ 音波アトマイゼーション（ｓｏｎｉｃ ａｔｏｍｉ
   ｚａｔｉｏｎ）によって噴霧を発生させる特許請求の範
   囲第１項に記載の方法。 ７ 超音波発生機によって噴霧を発生させる特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。