KR100288602B1 - 재구성된 담배시이트와 그의 제조방법 및 용도 - Google Patents

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로버트 제이. 에크, 케이 팻시 에이
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Abstract

본 발명은 담배가루와 결합제로부터 제조된 재구성된 담배시이트에 관한 것이다.
더욱상세하게는, 담배가루의 평균입도가 약 60 내지 400 메쉬이므로 개선된 품질과 존속성을 갖는 담배 함량이 약 80 내지 90%인 재구성 담배시이트를 제공하게 된다. 담배가루의 감소된 입도는 슬러리 점도를 증가시킴이 없이 슬러리의 고체함량을 증가시키게 된다. 증가된 고체함량은 캐스팅된 시이트의 건조 하중을 떨어뜨리게 되어 생산속도를 증가시키게 된다. 재구성 담배시이트는 담배 가루와 결합제로 이루어진 슬러리로부터 제조될 수 있으며, 슬러리를 시이트로 캐스팅하기 전에 슬러리내에 함유된 공기를 제거시키는 방법으로 처리할 수 있다. 또한 본 발명은 본 발며에 따라 제조된 슬러리 내에 함유된 공기의 양을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

Description

재구성된 담배시이트와 그의 제조방법 및 용도
제1도는 마이크톤으로 표시되는 담배가루의 평균입도에 대해 슬러리의 주어진 고체함량에 대한 담배슬러리 점성을 표시한 도면이고,
제2도는 본 발명의 방법을 도해한 것이고,
제2(a)도는 본 발명의 방법의 또 다른 구현예를 도해한 것이고,
제3도는 상기 방법에 의해 본 발명의 재구성 담배시이트를 생산하는데 사용되는 담배슬러리 내에 함유된 공기의 양을 측정하는 장치를 나타낸 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 담배슬러리의 공기 함량 측정장치 10 : 자석식 교반기
11 : 자석식 교반응 바아 12 : 상단 개구부
13 : 눈금측량부
14 : 테어드 상부의 하부 접속부 15 : 클램프
16 : 테어드 하부의 상부 접속부 17 : 측정장치의 테어드 하부
18 : 측정장치의 상부 18 : 측정장치의 상부
본 발명은 재구성된 담배시이트와 그의 제조방법 및 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 균일한 두께와 증가된 존속성을 나타내는 재구성된 담배시이트와 그 제조방법 및 용도에 관한 것이다.
궐련 등의 남매제품 제조에 있어서 일부 담배는 처리과정에서 상기 용도에 부적합하거나 또는 부적합하게 된다. 일반적으로 담배줄기와 잎조각은 잎담배의 스트리핑에서 생겨난다. 또한, 담배의 가루는 담배가 처리되어 상품화되고 수송될때 생성된다. 담배가루, 담배줄기 및 잎조각들은 과거에는 재구성된 담배시이트를 만드는데 사용되었으나 항상 성공적인 것은 아니었다.
일단 제조된 재구성 담배시이트는 궐련과 다른 흡연기구에 적절한 담배충전재를 제조하는 완전한 잎담배와 같은 형태로 절단될 수 있다. 이 재료가 충전재로 처리되는 동안 재구성된 담배시이트는 습윤, 운반, 건조 및 절단을 견뎌내야만 한다. 완전한 잎담배와 마찬가지로 재구성된 담배시이트는 충전재로 절단된 때 부분적 파손의 부산물로써 담배가루를 생성한다. 담배시이트가 처리과정에서 부산물인 담배가루를 최소한으로 줄이고 임상적인 요구를 만족하는 추가의 재구성 담배시이트를 생산할 필요성을 최소화할 것이기 때문이다. 이러한 측면에서, 궐련과 기타 흡연기구의 제조와 결합된 비용은 감소될 수 있다.
종래기술에서 알려진 재구성 담배시이트의 다양한 제조방법들에도 불구하고, 이들의 제조에는 많은 어려움이 있다. 이들 방법의 일부는 시이트를 원재료로써 담배잎과 같은 방법에 사용할 목적으로 담배가루를 시이트로 제조하는 담배시이트 제조방법과 유사한데, 즉 담배시이트를 절단하여 이것을 권련의 제조에서 담배충전재로써 사용하기 위한 다른 세편된 담배와 결합시킬 수 있다.
이러한 시이트를 제조하기 위해 다른 일반적인 방법을 사용할 수도 있다. 예를들면, 미국특허 제2,897,103호에는 실질적인 양의 담배이외의 성분을 함유하는 담배시이트를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 이러한 담배이외의 물질들은 대개 궐련에 바람직하지 못한 흥미를 주게되므로 그 양을 최소화하여야 한다.
다른 방법으로 미국특허 제4,325,391호에는 액체매체 중에서 담배가루와 결합제를 계란거품기와 같이 작동하는 믹서로 결합하여 슬러리를 만들고 이 슬러리를 시이트로 만드는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 일단 이러한 일반적인 방법으로 제조된 담배슬러리가 재구성 담배시이트로 만들어진 후 건조되면 슬러리 혼합물에 포집되어 있던 공기로 인해 시이트의 표면에서 구멍이 관찰될 수 있다. 이러한 포집되어 있던 공기로 인한 구멍들은 최종시이트에서 엷은 얼룩이나 함몰로 나타나서 처리되는 동안 시이트의 존속성을 저하시키게 된다.
또한, 재구성 담배시이트의 두께 변화는 그 존속성을 감소시키는 경향이 있다. 균일하지 않은 두께를 가지는 시이트를 충전제로 전단될 때 이들은 시이트 표면에서 발견되는 엷은 얼룩 때문에 더 크게 파손되는 경향을 보인다. 이런 점에서 충전재의 길이가 시이트의 구멍에 제한되지 않는 충전재 제조에 유용한 재구성 담배시이트가 요구된다.
종래의 방법에 의해 제조된 재구성 담배시이트에 대한 공통적인 문제는 시이트의 존속성에 영향을 주는 구멍과 균일하지 않은 시이트 두께이다. 또한, 신속하고 효율적인 방법으로 상기 방법들을 개시하고 중단하는 능력은 이제가질 개발된 방법들에서는 제시되지 않는다.
이하, 본 발명은 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 담배입자와 결함제의 슬러리로부터 제조되는 궐련충전재 등의 흡연재료로써 유용한 재구성 담배시이트인 것이다. 본 발명은 담배의 평균입도를 최적화하고 상기 슬러리를 담배시이트로 제조하기 전에 슬러리중의 공기 함량을 감소하여 개선된 품질과 존속성을 가지는 재구성 담배시이트인 것이다. 또한, 본 발명은 담배가루입자, 결합제 및 수성매체중의 기타 시료들을 혼합하여 슬러리를 만들고, 연속적인 스테인레스스틸 벨트에서 이 슬러리를 캐스팅하고, 캐스팅된 슬러리를 건조하여 재구성 담배시이트를 제조하고 이들을 분리하는 것으로 이루어진 실질적으로 4단계의 시이트 제조방법인 것이다. 임의로 캐스팅전에 슬러리로부터 함유된 공기를 제고할 수 있다.
본 발명은 공정상의 어려운 점을 이길 수 있는 더 우수한 재구성 담배시이트를 제공하여 상기한 문제들을 해결하였다. 따라서, 본 발명의 목적은 종래기술에서 알려진 재구성 담배시이트보다 담배의 퍼센트가 높은 약 60메쉬 내지 400 메쉬의 담배가루와 적당한 결합제로 이루어진 재구성 담배시이트를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 재구성 담배시이트 제조를 위해서는 슬러리에 보습제, 담배용 방부제 및 기타 첨가제를 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 약 60 메쉬 내지 400 메쉬의 평균입도를 가지는 담배가루, 결함제, 담배용 방부제 및 수성매체로 이루어진 슬러리를 제조하고 이 슬러리를 지지장치에서 캐스팅하여 캐스팅한 슬러리를 건조하여 재구성 담배시이트를 제조하고 지지장치로부터 이를 분리시키는 단계들로 이루어진 재구성 담배시이트를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 또한 슬러리에 포집된 공기를 캐스팅전에 슬러리에서 제거하는 추가단계를 포함하는 재구성 담배시이트를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 슬러리내에 포집된 공기의 양을 측정하는 장치를 제공하는 것이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 충분히 이해하기 위하여 다음과 같이 용어들을 정의하였다.
“숙성(Ageing)”--담배가루와 결합제 또는 선택된 결합제 방출제와 접촉되도록 하는 시간의 길이.
“신장(Elongation)”--재구성 담배시이트가 파손전에 늘어날 수 있는 능력.
이 용어는 상대적인 비율로 표시된다.
“오븐에서 휘발되는 양(Oven-volatiles content)” 또는 “OV”--담배충전제 샘플을 100℃(212℉)의 오븐에서 3시간 동안 공기를 순환시킨 후에 %로 표시되는 샘플의 손실된 중량. 손실된 중량이 물의 양뿐만 아니라 담배의 휘발성물질때문일수는 있으나 OV는 수분함량과 교환적으로 사용되며 상기 시험조건하에서는 물이외에 약 1% 이하의 담배충전재가 휘발되므로 수분함량과 동량으로 생각될 수 있다.
“평형 OV”--적어도 48시간 동안 24℃(75℉)와 60% RH에서 평형시킨 후의 샘플의 OV
“충전재”-- 궐련을 제조하기 위해 절단 및 혼합, 가공, 풍미된 담배.
“보습제”--수분유지와 가소성을 위해 담배에 첨가되는 글리세린과 기타 글리클 등의 글습성 물질.
“메쉬”-- 모든 값은 미국표준제로써 기재되었으며 이 값들은 주어진 크기의 입자들 중 95% 이상이 주어진 메쉬 값의 체를 통과하는 능력을 나타낸다. 이와 관련하여 메쉬값은 체의 매 인치에 대한 메쉬구멍의 수를 나타낸다.
“함몰”-- 캐스팅중에 슬러리내에 포집된 공기로 인해 재구성 담배이트에서 발견되는 결함, 구멍 또는 크레이터.
“재구성 담배시이트”-- 미세하게 분쇄되고 응집제 또는 결합제와 혼합할 수 있는 담배가루, 줄기, 부산물 등의 암연 또는 캐스딩에 의해 생산될 수 있는 실질적으로 균일한 두께와 가소성을 가지는 담배시이트.
“상대 습도”-- 또는 “RH”-- 동일한 온도에서 공기중에 포화될 수 있는 수분의 최대량에 대한 공기중의 둘의 비율.
“시이트 밀도”-- 재구성 담배시이트의 시이트 중량과 시이트 두께가 결합된 성질. g/㎖로 표시한다.
“존속성”-- 재구성 담배시이트가 부산물인 담배가루를 최소한 생산하면서 처리과정을 견디는 능력.
“인장강도”-- 재구성 담배시이트를 파손하기 위해 상기 시이트에 적용된 힘의 양. N/m(kg/in)로 표시한다.
“흡수된 인장에너지”또는 “TEA”-- 인장강도와 신장의 결합, 즉 가로좌표인 신장에 대해 세로좌표인 인장강도를 표시하여 생기 곡선이하의 면적이 TEA이다. 최적 TEA는 재구성 담배시이트가 적어도 완전한 잎담배 정도의 존속성을 제공하는 값이 될 것이다. MN/㎥(kg/in/in2)으로 표시한다.
“담배가루”-- 미세한 담배입자, 예를들면 담배를 이용하는 제조공정에서 담배의 파손에 의해 생성되는 약 8 내지 400 메쉬 정도의 입자, 이 입자들은 담배의 잎, 줄기 등일 수도 있다.
본 발명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 제조된 재구성 담배시이트는 종래기술에 의해 알려진 재구성 담배시이트보다 질과 존속성이 강화된 것이다.
제1도와 관련하여, 본 발명은 고체총량이 높은 담배슬러리가 얻어지도록 미세한 정도(예를들면 약 400 메쉬, 약 32μ 미만의 입자)로 분쇄한 건조한 담배가루를 사용하는 반면 상기 슬러리는 이전의 담배슬러리들과 동일한 점도를 유지한다. 제1도는 담배 입도가 감소하면 슬러리의 점성이 주어진 고체를 함유하는 슬러리에 대해 감소되는 것을 나타낸다. 부차적으로, 미세하게 분쇄된 담배가루를 사용하는 것은 담배가루로 제조될 수 있는 담배충전재의 길이를 증가시키는 재구성 담배시이트의 균질성을 개선한다.
또한, 슬러리의 담배 함량과 이로부터 제조된 최종시이트는 이전에 제조된 재구성 담배시이트중의 담배 함량을 능가하는약 80 내지 90%(나머지 10 내지 20%는 결합제, 보습제, 방부제 및 풍미제로 이루어진다)이다. 다른 장점으로, 본 밤령에 따른 재구성 담배시이트의 제조는 캐스팅전에 3시간의 슬러리 숙성단계를 포함하는 종래기술의 방법과 비교할 때 비교적 용이하게 시작하고 중단할 수 있다.
제2도는 본 발명의 공정도이다. 건조한 담배원료, 바람직하게는 담배가루를 건조, 분쇄하여 원하는 크기로 선별하는 분쇄기에 투여한다. 분쇄된 담배가루는 고전단믹서에서 결합제, 보습제, 풍미제 등을 포함하는 수성매체와 혼합하여 담배슬러리를 제조한다. 임의로, 제2(a)도에 나타낸 바와 같이 수성매체와 혼합하기 전에 건조한 결합제를 건조한 담배와 혼합할 수 있다. 혼합후에는 담배슬러리가 지지장치에서 시이트로 캐스트되기 전에 분리시킬 수 있다. 재구성 담배시이트를 건조하고 나서 지지장치에서 분리한다. 굴련 및 기타 흡연기구에 적당한 담배 충전제를 제조하기 위해 완성된 시이트를 완전한 잎담배와 같은 형태로 절단한다.
본 발명에 따른 재구성 담배시이트를 제조하기 위하여 먼저 수성 담배슬러리를 제조하였다. 이 슬러리는 담배가루, 결합제 및 수성매체로 이루어진다. 또한 슬러리는 담배용 보존제도 포함할 수 있다. 바람직하게는 슬러리의 성분들은 리본블렌더로 혼합하여 고전단믹서로 전단한다. 그리고 나서 이 슬러리를 이음새 없는 이동성 벨트에서 캐스팅한다. 캐스팅된 슬러리를 건조장치를 통과시켜 재구성 담배시이트가 제조되도록 수분을 제거한다. 최종적으로 이 시이트를 수술용 칼과 같은 날카로운 도구를 이용하여 벨트에서 분리시킨다. 벨트로부터 시이트를 분리하는 조작전에 시이트에 습기를 가하므로써 분리를 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서는 슬러리내에 함유된 공기를 벨트에서 슬러리를 캐스팅하기 전에 제거할 수 있다.
더욱 상세하게는, 본 발명의 재구성 담배시이트는 입도가 감소된 담배가루와 슬러리를 제조하기 위한 수성매체중의 결합제를 결합하여 제조할 수 있다. 이 슬러리는 회분식 방법 또는 연속 방법으로 제조하여 담배가루를 워링 블렌더(Waring Blender, Waring of Waring사 제품, 캘리포니아) 드의 고전단 혼합장치에서 물에 용해된 결합제와 혼합할 수 있다. 그러나, 시이트에 고전단을 주기 위해서는 정쇄기를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 담배가 유연성을 유지하도록 하기 위해서 상기 슬러리에 보습제를 첨가할 수 있다. 필요하다면 슬러리에 담배의 질을 보존하므로써 곰팡이의 성장을 예방할 수 있는 제제를 첨가할 수 있다.
어떠한 형태의 담배에서 생성된 담배가루도 사용될 수 있으나 부산물인 담배가루의 일정한 형태가 바람직하다.
특히 다음과 같은 담배종류에서 얻어진 입자들이 바람직하다 : Flue-Cured, Turkish, Burley, Virhinina, Maryland, Oriental 또는 이들이ㅡ 혼합물.
존속성 정도에 대한 담배입자 크기의 효과와 관련하여 담배입자 크긱가 시험되었다. 본 발명에 따르면 감소된 입자가 더 유리한데 왜냐하면 담배슬러리의 점도를 감소시켜서 슬러리의 바람직한 점성의 부수적인 변화없이 슬러리중의 고체 총량을 증가시키는 효과 때문이다. 슬러리중에서 증강된 고체함량은 공정중의 건조하중을 감소시킨다.
또한 담배입자 크기가 작은 것을 선택할수록 본 발명의 재구성 담배시이트 제조에 더 적은 양의 결합제가 사용될 수 있다. 예를들면 약 120 메수의 담배가루와 약 10부의 펙틴으로 제조된 시이트는 약 400 메쉬의 담배라루와 약 4부의 펙틴으로 제조된 재구성 담배시이트에 대하여 질과 존속성에 있어서 실질적으로 동등하다. 펙틴은 본 발명에 규정된 어떠한 펙틴도 선택될 수 있다. 시이트의 제조에 있어서 결합제를 적게 사용할수록 담배의 사용량은 더 많아진다. 이러한 방법으로 재구성 담배시이트에 완전한 잎담배에 더욱 근접한 향과 풍미가 주어질 것이다.
이론에 근거하지 않더라도 담배가루가 더 미세한 입도로 건조 분쇄되므로 하여 담배내에 함유된 펙틴이 신속하게 더욱 효과적으로 완벽하게 방출될 것임을 알 수 있다. 이러한 점에서 더 작은 메쉬값을 가지는 담배가루의 더 큰 표면적 때문에 담배가루가 디암모늄포스페니트(“DAP”) 및 암모니아와 접촉될 때 입도의 감소는 캐스팅시간을 더욱 신속하게 한다. 또한, 고체의 높은 총함량은 재구성 담배시이트를 제조하는 더 효율적이고 경제적인 방법으로 옮겨진 시이트를 제조하는데 필요한 시간을 감소시킨다.
본 발명의 재구성 담배시이트의 제조에 사용하기 위한 담배가루의 적당한 평균입도는 약 60메쉬 내지 400메쉬 또는 그 이상의 메쉬가(즉 더 작은 입도)내에서 선택될 수 있다. 그러나, 약 120메쉬의 담배입도가 바람직하다. 이러한 입도는 미세한 메쉬 크기의 이점과 미세한 입자를 생산하는 것과 관련한 비용간의 절충안을 제공한다.
본 발명에 사용되는 담배가루의 메쉬가를 조절함과 아울러 담배가루가 실질적으로 재구성 담배시이트 전체에 분산되도록 상기한 펙틴 또는 고무와 같은 결합제를 첨가하거나 담배 자체에서 유리된 담배펙틴과 같은 결합제를 가지는 것이 유리하다.
고무와 관련한 자세한 설명은 Gums And Stabilizers For The Food Industry, IRL Press(G. O. Phillip 등, eds, 1099), Whistler, Industrial Gums: Polysaccharides And Their Derivatives, Academic Press(2d ed, 1973) 및 Lawrence, Natural Gums For Edible Purposes, Noyes Data Corp. (1976)에 기재되어 있다.
시이트의 모양을 그대로 유지하기 위해서 여러 가지 고무와 펙틴이 재구성 담배시이트에 결합제로 사용되었다. 어떠한 결합제도 사용할 수 있으나 바람직하기로는 과실류, 감귤류 또는 담배펙틴 등의 천연 펙틴, 히드록시에틸구아 또는 히드록시프로필구아 등의 구아점, 히드록시에틸 및 히드록시프로필 로커스트콩고무 등의 로커스트콩고고무, 알긴산염, 변성 또는 유도된 것을 포함한 전분류, 메틸, 에틸, 에틸히드록시메틸 및 카르복시메틸 셀룰로스 등의 셀룰로스, 타마린드 고무, 덱스트란, 플라톤, 잔탄검 등이다. 본 발명에서 특별히 바람직한 결합제는 펙틴과 구아이다.
펙틴은 일반적으로 수분 유지를 돕는 보습제로 알려져 있다. 여러 가지 메쉬값의 담배가루 입자와 결합된 결합제인 10% 감귤펙틴의 효과를 다음 표 1에 기재하였다.
[표 1]
TEA가는 130g/㎡(12g/ft2) 크기의 시이트에 대한 것이다.
함유된 공기를 제거하기 위해서 캐스팅전에 슬러리를 진공처리하였따.
담배가루와 결함제는 약 50:1 내지 약 10:1의 중량비로 유리하게 사용될 수 있다. 이 비율은 본 발명의 재구성 담배시이트 제조를 위해 선택되는 담배입도와 담배종류에 따라 변화될 수 있다. 캐스팅전에 탈기된 슬러리로부터 제조된 재구성 담배시이트의 성질에 대한 담배슬러리중의 여러 가지 함량의 감귤펙틴 효과를 다음 표 2에 기재하였다.
[표 2]
TEA가는 130g/㎡(12g/ft3) 크기의 시이트에 대한 것이다.
결합제로서 바람직한 펙틴은 담배자체에서 방출되는 담배펙틴이다. 이러한 방출은 항상 그러한 것은 아니나 대개는 화학방출제의 첨가에 의해 촉진된다. 예를들면 DAP와 암모니아를 첨가할 경우 유리한 결과가 얻어졌다.
담배자체에서 방출되는 담배펙틴이 결합제로서 사용될 때 슬러리의 pH는 약 9를 유지하는 것이 바람직하다. 암모니아 또는 기타 적당한 유리염기가 슬러리의 pH를 증가시키는 사용될 수 있다. 또한, 펙틴이 담배에서 충분히 방출될 수 있도록 슬러리를 약 15분 내지 3시간 동안 숙성시키는 것이 바람직하다.
담배펙틴이외의 펙틴 또는 구이검이 결합제로서 사용될 경우 슬러리의 pH는 약 5 내지 6정도로 약간 산성을 띠는 것이 바람직하다. 담배에서 방출되는 담배펙틴이외의 것을 결합제로 사용할 경우 슬러리를 숙성시킬 필요는 없다.
결합제는 슬러리를 시이트로 캐스팅하기 전에 약 25℃(80℉) 내지 85℃(180℉)로 가열하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하기로는 결합제를 슬러리중에서 약 15℃(60℉) 내지 95℃(200℉)로 가열하는 것이다.
또 다른 바람직한 구현에는 DAP와 암모니아 또는 상기한 방출제 등의 펙틴방출제와 함께 구아, 펙틴 또는 상기한 기타 결합제로 사용하는 것이다.
슬러리중에서 이러한 성분들의 상대적인 양을 변화시킴으로써 재구성 담배시이트이 주요 속성을 하나의 성분만을 사용하여 구성된 시이트의 중간체 수준으로 조절할 수 있다.
또한, 담배슬러리 제조에 사용되는 물은 사용된 결합제에 따라 경우 또는 연수를 모두 사용할 수 있다. 즉 결합제로 담배펙틴을 선택하였다면 DAP용액이 제조되었을 때 인산칼슘 생성을 최소화하거나 피하기를 위해 연수를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 평균입도에 적합한 담배가루는 종래의 담배 제조방법으로부터 흔히 발생하는 부산물로써 얻어질 수 있다. 이러한 점에서 본 발명에 따르면 담배가루의 입도는 입자를 분쇄할 수 있는 모든 일반적인 방법에 의해 감소될 수 있다. 다만, 분쇄방법중에서는 충격분쇄(impact grinding)와 로울러분쇄(roller grinding)가 바람직하다. 상기 방법들에 의해 얻어진 입도 비율을 다음의 표 3에 기재하였다.
[표 3]
본 발명에 사용되는 담배입도 범위를 좁히기 위해서 여러 가지의 입도를 분별할 수 있는 기술을 적용할 수 있다. 약 120 내지 400 메쉬 또는 그 이상의 메쉬값의 평균입도를 얻기 위해서 독일에서 제조된 Alpine Sieve Tester를 사용하는 것이 바람직하나 상기한 메쉬값을 얻을 수 있는 어떠한 기계나 기술도 사용될 수 있다.
담배가루는 메쉬값이 높은 것이 유리한데 바람직하게는 실질적으로 균일한 입도를 가지는 것으로, 왜냐하면 이러한 입도는 슬러리중에서 담배가루와 결합제간에 반응을 촉진하여 반응이 거의 완결되도록 하기 때문이다. 약 120메쉬, 200메쉬 및 400메쉬의 담배가루로 제조된 담배시이트는 다음 표 4의 특징을 나타낸다.
[표 4]
TEA가는 130g/m2(12g/ft2) 크기의 시이트에 대한 것이다.
캐스팅전에 슬러리를 진공처리하였다.
표 4의 자료에 따르면 다배가루의 입도가 작을수록 입자들과 결합제간에 일어날 수 있는 화학적 상호작용이 강화되므로 본 발명의 재구성 담배시이트에 더욱 특징적으로 존속성을 부여한다는 것을 알 수 있다. 그러므로, 담배가루와 DAP/암모니아 혼합물중의 담배팩된 결우에는 이러한 화학적 상호작용은 담배가루에서 펙틴의 방출을 촉진할 것이다. 임의로, 슬러리에 첨가되는 담배펙틴이외의 결합제의 경우 감소된 입도로 인하여 표면적이 커짐에 따라 보다 빠르고 효과적인 상호작용을 일으킨다.
본 발명의 한 구현예에 따라 보습제는 연화제로 작용하는 이들의 성질을 이요하기 위해 담배슬러리에 첨가될 수 있다. 글리세린, 프로필렌글리콜 등의 글리콜류가 본 발명에 유리하게 적용될 수 있으나 어떠한 보습제도 사용될 수 있다. 또한 담배의 보존에 유용한 첨가제로는 프로피온산염, 탄산염, 벤조산염 등이 본 발명의 재구성 담배시이트에 항진균제 및 항산화제로 사용될 수 있다. 이러한 종류의 첨가제로 바람직한 것을 소르브산칼륨이다.
슬러리의 제조과정에서 고체의 총량은 약 15 내지 30%, 바람직하기로는 약 17 내지 25%인 것이 유리하다. 개선된 기호특성을 가진 고품질의 재구성 담배시이트를 제공하기 위해서는 상기의 바람직한 범위에서 전체 고체중 약 80 내지 90%가 담배이어야 한다. 앞서 지적된 바와 같이 슬러리는 상기한 범위의 고체 함량을 인식한 회분식 방법 또는 연속 방법으로 제조될 수 있다.
작은 담배입자, 바람직하기로는 약 60 내지 400메쉬 범위의 담배입자를 담배슬러리를 제조하기 위해 사용할 수 있다. 표면에서 관찰가능한 구멍이 최소인 균일한 두께를 가지는 우수한 품질의 재구성 담배시이트를 제조하기 위해서 슬러리내에 포집되어 있는 공기를 캐스팅전에 제거할 수 있다.
다음의 표 5에는 캐스팅전에 담배슬러리에서 공기를 제거한 효과를 나타내었다.
시험용 시이트를 캐스팅하기 위해 사용된 슬러리는 캐스팅전에 수온주 약 15인치로 진공을 실시하였고 대조용 시이트는 진공을 실시하지 않았다.
[표 5]
본 발명에 따르면, 담배슬러리는 지지체 표면위에 캐스팅되거나 압출될 수 있다. 상기 지지체 표면은 어떠한 것도 가능하다 스테인레스스틸 연속벨트가 바람직하다. 본 발명의 한 구현예에 따르면 슬러리를 지지체 표면위에 삽입하기 전에 슬러리내에 표집된 공기를 제거한다.
캐스팅전에 또는 스러리를 담배시이트로 제조하기 전에 슬러리내에 함유된 모든 공기를 실질적으로 제거하기 위해서는 어떠한 기구나 부품 또는 기술도 사용될 수 있다. 특히 뉴져어지, 스프링필드의 코넬 머쉰(Cornell Machine)사에서 제조한 Versator가 바람직하다. Versator를 사용하여 슬러리 제조단계와 슬러리 캐스팅 단계사이에 수온주 약 500mm(20인치) 내지 760mm(30인치)의 감소된 압력으로 용기에 진공을 실시할 수 있다.
또한, 재구성 담배시이트 제조에 사용하기에 적당한 수많은 결합제들은 과도하게 상승된 온도에서 가수분해되기 쉬우므로 벨트에서 슬러리를 캐스팅하는데 바람직한 온도 범위는 약 25℃(80℉) 내지 95℃(200℉)이다. 더욱 바람직하기로는 약 85℃(180℉)이다. 상기한 바람직한 범위의 온도를 캐스팅함으로써 슬러리의 점도가 저하되어 상기한 바와 같이 고체총량이 같은 정도의 점도의 상기 슬러리에서 증가될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 슬러리에서 제거된 공기의 양을 측정하는데 사용될 수 있는 제3도에 나타낸 바와 같은 장치를 제공하는 것이다. 제거된 공기의 양은 용기에 적용된 진공의 정도와 이러한 진공이 실시된 시간에 따라 변화된다. 제거된 공기의 측정을 위해서 약 15내지 20g의 기지중량의 슬러리를 자석식 교반용 비아(11)를 포함하는 측정장치(1)의 테어드 하부(17)에 놓는다. 측정장치(1)의 테어드 하부(17)의 크기 제한을 고려하여 미리 결정된 양의 슬러리를 사용할 수도 있다. 측정장치(1)의 테어드 하부(17)의 상부 점속부(16)는 여기에 삽입된 측정 장치(1)의 상부(18)의 하부 접속부(14)가 있어야 한다. 클램프(15)는 측정장치(1)의 하부(17)의 하부(17)의 상부 접속부(16)와 상부(18)의 하부 접속부(14)가 결합되는데 위치하여 상부(18)와 하부(17)를 고정시킨다. ㎖나 기타편리한 부피단위로 표시된 측정장치(1)의 눈금측량부(13)는 측정장치(1) 상단의 개구부(12)를 통해서 슬러리의 교란없이 온도가 순환가능한 액체, 바람직하게는 저점도의 물과 같은 액체로 측정장치(1)의 눈금측량부(13)의 임의의 눈금까지, 바람직하게는 눈금 2 내지 3까지 채워져야 한다. 담배슬러리와 반응하지 않는 어떠한 액체도 사용될 수 있으나 정도가 높은 액체는 포집된 공기를 탈기시키는데 더 많은 시간을 필요로 하므로 저점도 액체가 고점도 액체보다 바람직하다.
일단 액체를 첨가하면 이 액체의 표시를 측정장치(1)의 눈금측량부(13)에 반드시 표기하고 자석식 교반기(10)로 슬러리 혼합물을 천천히 교반하기 시작한다. 약 5 내지 15분 동안 또는 슬러리가 용해되거나 균질화될 때까지 교반을 지속한다.
그리고 나서 상기 시스템이 평형이 되도록 자석식 교반기(10)를 정지시킬 수 있다.
이러한 방법으로 측정장치(1)의 눈금측량부(13)에 이른 액체의 새로운 양을 초기량에서 감하여 슬러리 샘플내에 포집된 공기량을 측정할 수 있다.
얻어진 값은 다음 식에 따라 ㎖공기/kg슬러리로 표시되는 담배슬러리의 공기함량을 결정하는데 사용된다.
시험기간동안 슬러리중의 공기함량을 측정하는 것을 실시자가 슬러리중에 함유된 공기함량과 슬러리중에 포집된 공기의 양이 제조된 시이트의 존속성에 어떻게 영향을 미치는지에 대해 과거경험을 근거로 하여 숙련된 판단을 하게 할 것이다.
그러므로, 다양한 척도와 성분들이 가능한 고품질 및 높은 존속성이 있는 시이트를 제조하기 위해 재구성 담배시이트 제조과정에서 이러한 측정을 실시하는 것이 바람직하다.
슬러리에서 공기를 제거한 후 실질적으로 공기가 없는 슬러리는 스테인레스틸 벨트 등의 지지장치에서 캐스팅될 수 있다. 캐스팅된 슬러리가 건조되는 온도는 약 95℃(200℉) 내지 370℃(700℉)인데, 바람직하기로는 약 100℃(212℉) 내지 315℃(600℉)이다. 스테인레스스틸 벨트는 약 30m/분(100ft/분)에서 150m/분(500ft/분)까지의 속도로 진행될 수 있으나 전형적인 작동속도는 약 120m/분(400ft/분)이다. 일단 캐스팅이 되면 시이트는 건조하여 슬러리에 사용된 수성매체를 제거한다. 재구성 담배시이트를 제조하기 위해 캐스팅된 슬러리를 건조하는 데에는 모든 일반적인 방법들이 사용될 수 있으나, 가스건조기 또는 증기가열벨트가 바람직하다.
본 발명에 따른 담배슬러리에서는 고체총량이 더 많아지므로 슬러리에 존재하는 수성매체양이 감소된다. 따라서, 본 발명의 재구성 담배시이트는 더 빠른 속도로 건조될 수 있다. 상기 시이트는 약 25 내지 40% OV로 건죄되었을 때 벨트로부터 분리하는 것이 바람직하다.
시이트를 분리한 후 벨트에 남아 있는 침전물을 용해하기 위해 약 10%의 시이트르산으로 벨트를 처리할 수 있다. 벨트가 진행되는 방향에 대하여 역으로 회전하는 브러쉬로 시트르산 처리후 연하된 막으로 남아 있는 침전물을 제거하고 벨트를 물로 세척한다. 벨트를 닦아 건조하고 레시틴 등의 방출제로 처리하므로써 다음의 사용에 대비하고 시이트의 분리를 촉진할 수 있다.
본 발명의 재구성 담배시이트 스테인레스스틸 벨트에서 분리한 후 절단기로 약 50mm×15mm(2×6인치)의 사각형으로 절단된다. 어떠한 절단기도 사용될 수 있으며 바람직하기로는 셰브론(Chevron) 절단기이다. 담배충전제의 제조전에 절단된 완전한 잎담배와의 혼합이 용이하도록 약 100mm(4인치)의 사각형으로 절단하는 것이 바람직하다.
다음 표 6에 보이는 바와 같이 본 발명의 방법에 따라 제조된 재구성 담배시이트는 선택된 4개의 담배입도를 가지는 표 6에 대조용으로 기재된 일반적인 방법으로 제조된 재구성 담배시이트들과 비교하여 훨씬 우수한 특성을 나타내고 있다.
시험용 시이트가 캐스팅하기 전에 달기를 위해 슬러리에 수온주 약 380mm(15인치)의 진공이 실시된 것을 제외하고 표 6에 기재된 주어진 입도의 대조용 및 시험용 시이트를 제조하는 데에는 동일한 슬러리가 사용되었다. 실험실내에서 슬러리를 다시 제조하는데 있어서의 어려움 때문에 주어진 시험용 시이트의 데이터는 대조용 시이트와만 비교되었고 기타의 시험용 시이트와의 비교는 실시되지 않았다.
[표 6]
본 발명의 방법에 따라 제조된 재구성 담배시이트는 그 자체만으로 또는 완전한 잎담배와 혼합하여 궐련 및 기타 흡연기구용으로 적당한 충전재를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 상기 재구성 담배시이트와의 혼합에 사용되는 완전한 잎담배는 앞서 기재한 어떠한 담배종류도 가능하다. 본 발명의 방법은 실질적으로 상기한 담배종류의 일종만으로 이루어진 또는 임의로 이들의 결합으로 이루어진 재구성 담배시이트를 제조할 수 있다.
본 발명은 재구성 담배로 제조된 시이트에 관한 겅시나 본 발명은 연속 또는 개입형태로 재구성 담배의 튜브, 박(箔), 막대도 포함한다. 마찬가지로, 어떠한 상기 재구성 담배구조도 이 구조가 적절한 방법으로 실시되어 담배충전재 제조에 유용하게 사용될 수 있다. 또한 본 발명에 따르면, 자연적으로 발생하거나 배양된 잎이 있는 다양한 식물들을 포함하는 이 분야에서잘 알려진 기타 연소가능한 재료들에 근거한 흡연성 성분들은 개별적으로 또는 담배와 혼합하여 본 발명의 방법에 의해 상기한 구조와 유사하게 제조될 수 있다.
본 발명에 따르면 기타 잎이 있는 식물의 가루입자들은 본 발명의 방법 내지는 흡연기구의 연소과정에 반드시 결합시킬 필요는 없는 상기 잎들의 가루로 이루어지는 재구성 시이트 또는 기타 구조물 제조하는데 유용하다.
다음 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지는 않는다.
[실시예]
[실시예 1 (Run 37)]
적어도 95%중량%의 입자가 120메쉬 체를 통과한 담배입자 슬러리를 워링 블렌더에서 제조하여 약 25%의 펙틴분산액을 제조하기 위하여 충분한 물중에서 120메쉬의 담배가루 100부당 감귤펙틴 약 10부, 프로필렌글리콜 약 7부 및 글리세린 약 3.7부를 함유하는 고체 총량이 약 17%인 슬러리를 제조하였다.
슬러리를 제조한 후, 워링 블렌더의 고전단 혼합때문에 슬러리내에 포집된 공기를 제거하기 위해 진공펌프를 사용하여 슬러리에 약 2분동안 수은주 약 380mm(15인치)의 진공을 실시하였다.
상기 슬러리를 숙성시키지 않은 상태로 캐스팅 상자로 옮겨 깨끗한 스테인레스스틸 판에서 시이트를 캐스팅하였다. 이 판은 시이트의 분리가 용이하도록 레시틴으로 전처리되었다. 새롭게 캐스팅된 시이트는 판으로부터 복구되기 전에 증기욕에서 약 3 내지 4분동안 건조하였다.
시험 OV를 측정한 결과, 약 14.1%였다. 얻어진 재구성 담배시이트의 시이트 중량은 약 130g/m2(12.0g/ft2)이고 시이토두께는 약 0.22mm(8.7mil), 시이트밀도는 약 0.58g/ml이었다.
슬러리에 진공을 실시하여 이러한 종류의 시이트에서 전형적으로 발견되는 구멍이 급격하게 감소되었다. 상기 시이트의 물리적 성질을 측정한 결과, 인장강도 540N/M(1.4kg/in), TEA×10216MN/m3(27.0kg/in/on2), 신장력 1.9%였다.
[실시예 2 (Run 64)]
실시예 1에서 제조한 시이트의 품질을 비교평가하기 위해 실시예 1에 기재한 성분들을 이용하여 워링 블렌더로 고체 중량이 약 17%인 담배슬러리를 제조하였다. 그러나 이 시이트에는 캐스팅전에 슬러리에 진공을 실시하지 않았다. 시험 OV는 약 14.8%였다. 얻어진 재구성 담배 시이트의 물리적 성질을 측정한 결과, 시이트 중량은 약 180g/m2(17.0g/ft2)이고, 시이토두께는 약 0.33mm(12.8mil), 시이트밀도는 약 0.56g/ml이었다.
상기 시이트의 물리적 성질을 측정한 결과, 인장강도 413N/M(1.07kg/in), TEA×1029.81MN/m3(16.4kg/in/on2), 신장력 1.8%였다.
[실시예 3 (Run 38)]
물중에 400메쉬 담배 100부당 감귤펙틴 약 10부, 굴리세린 약 3.7부 및 프로필렌글리콜 7부를 함유하는 담배슬러리를 워링 블렌더에서 제조하였다. 상기 슬러리를 약 25% 펙틴 분산액으로 제조하기 위하여 충분한 물중에 약 18%의 고체함량을 가지도록 하였다.
슬러리중에 포장된 공기를 제거하기 위하여 상기 슬러리에 약 2분 동안 수온주 약 380mm(15인치)의 진공을 실시하였다. 이 슬러리를 실시예 1에서와 같이 캐스팅하고 건조하였다. 시험 OV는 약 15.3%였다. 완성된 시이트의 물리적 성질을 측정한 결과, 시이트중량은 153g/m2(14.2g/ft2)이고, 시이트두께는 약 0.14mm(5.4mil), 시이트밀도는 약 1.16g/ml이었다.
약 400메쉬의 담배입자를 사용하여 물리적인 품질이 개선된 시이트를 제조하였다. 상기 시이트의 물리적 특성을 측정한 결과, 인장강도 726N/M(1.88kg/in), TEA×10237.5MN/m3(62.7kg/in/on2), 신장력 3.6%였다.
[실시예 4 (Run 67)]
실시예 3에서 사용된 것과 같은 비율의 동일 성분으로 이루어진 담배슬러리를 워링 블렌더로 제조하였다. 상기 슬러리는 약 19%의 고체 총량을 함유하였다. 얻어진 슬러리를 실시예 1과 같이 캐스팅하고 건조하였으나 캐스팅전에 진공은 실시하지 않았다.
시험 OV는 14.4%였다. 완성된 시이트의 물리적 성질을 측정한 결과, 시이트 중량은 142g/m2(13g/ft2)이고, 시이트두께는 약 0.14mm(5.7mil), 시이트밀도는 약 0.98g/ml였다.
진공은 생략하므로써 존속성면에서 시이트의 물리적 품질에 있어서 현저한 감소가 관찰되었다. 진공을 실시하지 않고 제조된 시이트의 특성은 인장강도가 730N/M(1.9kg/in), TEA×10222.3MN/m3(37.3kg/in/on2), 신장력 2.1%였다.
본 발명을 바람직한 구현예와 관렬하여 특별시 예시 및 기재하는 과정에서 이 분야에 숙련된 사람들은 본 발명의 정신과 범위에서 벗어나지 않는 형태 및 상세한 사항의 다양한 변화가 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims (26)

  1. (a) 120 내지 400 메쉬의 평균 입도를 갖는 담배 가루: 검으로 이루어진 결합제; 수성 매체로 이루어지고 담배 대 결합제의 중량비는 50 : 1 내지 10 : 1인 슬러리를 제조하는 단계와; (b) 상기 슬러리를 지지체 위에 캐스팅하는 단계; (c) 상기 캐스팅된 슬러리를 건조시켜서 재구성된 담배 시이트를 제조하는 단계; (d) 상기 지지체에서 재구서된 담배 시이트를 제거하는 단계로 이루어지는 재구성된 담배 시이트의 제조방법에 있어서, 상기 결합제로는 구아검, 로거스트 콩고무, 타마린드 검 또는 잔탄검을 사용하며, 상기 단계(a)ㅇ서 제조된 슬러리는 고체 함량이 17 내지 30%이고, 재구성 담배는 80 내지 90%이고 나머지는 실질적으로 검, 보습제, 담배 방부제 또는 향료인 것을 특징으로 하는 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결합제는 히드록시에틸 구아검, 히드록시프로필 구아검, 히드록시에틸 로커스트 콩고무 또는 히드록시 프로필 로커스트 콩 고무인 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 결합제는 구아검인 재구서된 담배 시이트의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 단계(a)에서 형성된 슬러리는 보습제로 이루어진 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 보습제는 글리세린 또는 프로필렌글리콜 또는 이들의 혼합물인 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  6. 제1항 또는 제2항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 단계(a)에서 형성된 슬러리는 담배 방부제로 이루어진 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 담배 방부제는 프로피온산염, 탄산염, 벤조산염 또는 소르브산 칼륨중 적어도 하나를 선택하여서 되는 재구성된 담배 시이트이트 제조방법.
  8. 제1항 또는 제2항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 단계(b) 이전에 슬러리 내에 있는 공기를 제거하여서 되는 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 슬러리내에 있는 공기는 진공을 실시하여 제거되는 담배 시이트이트 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 단계(b)이전에 결합제를 25℃(80℉) 내지 85℃(180℉)의 온도로 가열시켜서 되는 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  11. 제1항 또는 제2항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 담배가루는 담배 줄기와 담배잎으로 이루어진 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  12. 제1항 또는 제2항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 담배가루는 플루-큐어드, 터키스, 메릴랜드, 비얼레이, 버지니아 또는 오리엔탈 담배중 적어도 1종의 입자로 하여서 이루어진 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  13. 제1항 또는 제2항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 단계(a)에서 형성된 슬러리의 pH는 5 내지 6인 재구성된 담배시이트의 제조방법.
  14. 제1항 또는 제2항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 단계(b) 이전에 1/4 시간 내지 3 시간 동안 슬러리의 숙성 단계를 추가로 하여서 이루어진 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  15. 제1항 또는 제2항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 담배 가루는 건조 분쇄에 의해 제조하여서 되는 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  16. 제1항 또는 제2항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수성 매체는 물인 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  17. 제1항 또는 제2항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 단계(a)에서 형성된 슬러리는 고체 함량이 약 17% 내지 25%인 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  18. 제1항 또는 제2항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 단계(a)는 슬러리를 고전단 혼합장치를 통해서 공급하여서 되는 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  19. 제1항 또는 제2항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 지지체는 스테인레스 스틸 벨트인 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  20. 제1항 또는 제2항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 단계(d) 이후에 상기 지지체를 약 10%의 시트르산 용액으로 처리하는 단계를 추가로 하여서 이루어지는 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  21. 제1항 또는 제2항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 단계(b) 이저에 상기 지지체를 방출제로 처리하는 단계를 추가로 하여서 이루어지는 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 방출제는 레시틴인 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  23. 제1항 또는 제2항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 어느 하나의 항에 있어서, 단계(c)는 공기 건조 장치를 사용하여 실시되는 것인 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  24. 제1항 또는 제2항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 단계(c)는 증기 건조 장치를 사용하여 실시되는 것인 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  25. 제1항 또는 제2항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 어느 하나의 항에 있어서, 단계(a)는 회분식으로 실시되는 것인 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
  26. 제1항 또는 제2항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 단계(a)는 연속식으로 실시되는 것인 재구성된 담배 시이트의 제조방법.
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