KR100388552B1

KR100388552B1 - 팽화담배재료의제조방법

Info

Publication number: KR100388552B1
Application number: KR10-1998-0709549A
Authority: KR
Inventors: 히로미 우에마츠; 카츠히코 칸; 유키오 나카니시; 켄스케 우치야마
Original assignee: 니뽄 다바코 산교 가부시키가이샤
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1998-03-24
Publication date: 2003-10-08
Anticipated expiration: 2018-03-24
Also published as: JP3165791B2; DE69820585T2; EP0940091A4; EP0940091B1; WO1998043502A1; US6158440A; JPH10262635A; CN1095636C; CN1220584A; KR20000015988A; TW404820B; EP0940091A1; DE69820585D1

Abstract

팽화 담배재료의 제조방법이 개시되어 있다. 이 방법에 의하면, 담배재료(TM)를 압력용기(11)에넣은 후이산화탄소 가스(22)를 도입하여 이것에 의해 압력 용기(11)내를 소정의 함침압력까지 가압한다. 이어 함침압력을 유지하면서 담배재료(TM)의위쪽에서소결금속판(13)등을 통하여 액체 이산화탄소(21)을 공급하여 압력용기(11)내를 공급한 액체 이산화탄소의 증발에 의해 이산화탄소 가스로 포화시킴과 동시에 증발잠열에 의해 담배재료를 냉각하여 이산화탄소를 함침시킨다. 이 이산화탄소 함침 담배재료를 기류건조기중에서 고온의 기류와 접촉시켜 팽화시킨다.

Description

팽화 담배재료의 제조방법

권지담배 등의담배제품에서의 담배 재료의 사용량을 절감함과 동시에 담배 제품의향끽미 등을완화시키기 위하여, 담배재료의 팽화가 행하여지고 있다. 이 팽화는 건조· 수축한 담배조직을 생잎에 가까운 상태까지 팽창· 복원시키는 기술이며, 담배 제품의 제조에 있어서 중요한 기술을 이루고 있다.

담배 재료의 팽화는 기본적으로, 담배 조직내에팽화조제를침투시킨 후 가열함으로써 팽화조제를 체적팽창시켜 수축한 담배조직을 그것에 의해 펴 넓힘으로써 행하여진다.

이와 같은 담배 재료의 팽화 방법으로서 이산화탄소를팽화조제로서사용하는 방법이 알려져 있다.

예를 들면, 일본국 특공소 56-50830호 공보에는 약 24.6∼31.6kg/㎠의 압력하에서 액체 이산화탄소에 담배 재료를 침지하여 담배재료에 액체 이산화탄소를 함침시켜, 함침된 액체 이산화탄소를 고체 이산화탄소로변환시킨 후,고온하에서 고체 이산화탄소를 증발시켜 담배조직을 팽창시키는 방법이 개시되어 있다.

이 방법에서는 담배 재료 전체를 액체 이산화탄소에 침지하기 때문에, 담배 재료중의 향미 성분이 액체 이산화탄소중에 추출되어 버려 팽창 담배 재료의 향끽미가 저하된다. 또 담배 재료에 다량으로 부착한 액체 이산화탄소가 고체 이산화탄소로 변환되므로써 결과 담배 재료를 고착· 고결시킨다. 고착한 담배 재료는 가열 팽창 공정에 제공되기 전에 이것을 상당한 정도의 힘을 가지고 풀어헤칠 필요가 있으며,그 때권지담배를 제조하는 데에 부적절한 미세분말을 발생시켜 수율을 저하시킨다. 그래서 담배 재료를 액체 이산화탄소에침지한 후,액체 이산화탄소의 연속 액체류(運續液體流)가끝날 때까지담배 재료로부터 액체 이산화탄소의 물기 빼기를 하는 것이 장려되고 있으나, 물기 빼기를 위한 시간이 부가될 뿐만 아니라 또한 만족할 수 있는 결과가 얻어지지 못하고 있다.

일본 특공소 56-50952호에는 이산화탄소를 가스상으로 담배 재료에함침시킨후, 이것을 급속 가열함으로써 팽창(팽화)시키는 방법이 개시되어 있다. 이 이산화탄소 가스에 의한 팽창 방법은 액체 이산화탄소를 사용하는 상기 방법에서의 문제점을 회피할 수 있으나, 담배재료에 보유되는 이산화탄소의 양이 얼마 안되기 때문에 가열팽창공정으로이행할 때까지이산화탄소가 휘산하기 쉽고, 충분한 담배재료의 팽창이 달성되지 않는다.

일본 특개평 4-228055호 공보와 특개평 5-219928호 공보에는 이산화탄소 가스의 응축에 의하여 이산화탄소의 함침량을 증대시키기 위하여 미리 담배를 충분히 냉각하는 담배의 팽창방법이 개시되어 있다. 보다 구체적으로는 일본 특개평 4-228055호 공보에 개시된 방법에서는 수평의 혼합 탱크내에 공급된 담배를 혼합 탱크내로 이송하면서 액체 이산화탄소를 혼합 탱크내에 도입하여 팽창시킴으로써 생성한 냉기체 이산화탄소, 이산화탄소 스노우 등으로 이루어지는안개상의냉혼합체와 접촉· 혼합하여 담배를 냉각한다. 이 냉각 담배를 혼합 탱크와 접속하는 수직인 압력 탱크에 도입하여, 이 압력 탱크내에서 냉각 담배를 기체 이산화탄소와 접촉시켜 소망의 함침을 행한다. 이 방법에서는 예비 냉각에 특별한 장치가 필요할 뿐만 아니라, 안개상 냉혼합체(주로 스노우)와 담배와의 열교환(열전달) 상태가국부적으로 되기 쉽고,담배 온도에 분포(얼룩)가 생기기 쉽다.

또, 일본 특개평 5-219928호 공보에 개시된 방법에서는 담배에 이산화탄소 가스를 통과시켜 담배의 예비 냉각을 행하고 있다. 이 예비 냉각에는 이산화탄소 가스를 압력용기내로 순환시키지 않으면 안되기 때문에 별도의 순환 설비가 필요하게 된다. 또, 이 방법에 있어서는 냉각에 사용하는 이산화탄소 가스의 비열이 작기 때문에 충분히 낮은 소정의 온도까지 담배를 냉각하기위해서는담배를 다량의 이산화탄소 가스와 접촉시킬 필요가 있다. 또 이들 종래의 방법에서는 담배 재료의 냉각 효율이 낮으므로, 냉각에 다량의 이산화탄소가 필요할 뿐만 아니라 담배를 예비 냉각하여도 그 후, 이산화탄소 가스에 의한 함침을 위해 압력 용기내에서 이산화탄소 가스를 소정의 함침 압력까지 승압하면 발생하는 압축열에 의해 담배가 따뜻하게 되어 버린다. 따라서 필요이상의 낮은 온도까지 과잉으로 예비 냉각하지 않으면 안되며, 경제적이지 못하다.

본 발명의 목적은 필요 최소한 양의 이산화탄소를 사용하여 이산화탄소를담배재료에단시간으로 충분히 함침시킬 수가 있으며, 또 품질이 우수한 팽화율이 높은 팽화 담배 재료를 간단한 구성의 장치를 사용하여 제조할 수 있는 팽화 담배 재료의 제조방법을 제공하는데 있다.

발명의 개시

본 발명은 이산화탄소, 주로 이산화탄소 가스를 이용하여 담배 재료를 팽화시키는 방법으로서, 이산화탄소에 의한 담배 재료의 함침에, 액체 이산화탄소의 증발 잠열에 의한담배재료의냉각을 이용하는 방법을 제공한다.

본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위하여 주로 이산화탄소가스를 이용하는 담배의 팽화방법에 대하여 예의 연구한 결과, 이산화탄소를 담배 재료에 충분히 함침시키기 위해서는, 압력 용기내의 이산화탄소의 상태는 그 담배 재료와 접촉하는 부분이 박막상의 액체 내지 안개상의 포화가스 상태에 있는 것이 좋고, 그러기위해서는담배 재료를 이산화탄소 함침시의 압력(함침압력)에 대응하는 포화온도로 냉각하는 것이 효과적이라는 것, 그리고 이 담배 재료의 냉각에 액체 이산화탄소가 이산화탄소 가스로 상이변화할 때의증발잠열을 이용하는 것이 매우 유효하다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하는데 이르렀다.

즉, 본 발명은 이산화탄소가 담배 재료에 충분히 함침되도록 압력 용기내에 수용된 담배재료를 냉각하기 위하여 액체 이산화탄소의 증발 잠열을 이용한다. 담배 재료를 수용하는 담배 압력 용기를 소망의 함침압력까지 이산화탄소 가스로가압한 후,이 함침 압력을 유지하면서 담배재료에 액체 이산화탄소를 공급한다. 공급된 액체 이산화탄소는 담배 재료와 접촉하여 압력 용기내에서 증발하여, 압력 용기 내를 이산화탄소 가스로 포화시킨다. 그때의 액체 이산화탄소의 증발잠열에 의해 담배 재료는 그 함침압력에 대응하는 이산화탄소의 포화온도에 상당하는 온도까지냉각되어압력용기내 분위기의 이산화탄소로 충분히 함침된다. 이 이산화탄소 함침 담배재료를 가열 팽화시킴으로써 팽화 담배 재료가 얻어진다.

본 발명에 있어서는 압력용기내의 담배재료 전체가 상기 포화온도에 도달하면, 액체 이산화탄소의 공급을 정지하여 바로 용기내 압력을(통상 거의 대기압까지) 낮추어 담배 재료를 꺼내어도 되나, 액체 이산화탄소의 공급을정지한 후,압력개방까지의 사이에 소정시간을 유지하는 것이 바람직하다. 또 함침압력은 액체 이산화탄소가 고체 이산화탄소로 변환되는 개시점, 즉 이산화탄소 상태도의 3중점에서의 압력(게이지압으로약 4.3kg/㎠)이상의 압력인 것이 바람직하다. 또 담배 재료의 팽화는 담배재료를 기류 건조기에서 고온의 기류와 접촉시킴으로써 행하는 것이 바람직하며, 이접촉 후 팽화 담배재료를 고온의 가스류에서 분리한다.

즉, 본 발명의 하나의 측면에 의하면,

(a) 담배재료를 압력용기에 넣고,

(b) 이산화탄소 가스에 의해 상기 압력 용기내를게이지압으로적어도 약 4.3kg/㎠의 함침압력까지 가압하여,

(c) 그 함침압력을 유지하면서, 상기 담배재료의위쪽으로액체 이산화탄소를 공급하여 상기 압력 용기내를 액체 이산화탄소의 증발에 의해 이산화탄소 가스로 포화시키고,

(d) 소정시간 유지한 후, 상기 압력 용기내의 압력을 거의 대기압까지 감압하고,

(e) 상기 압력 용기에서 담배 재료를 꺼내어,

(f) 꺼낸 담배재료를 기류건조기에 공급하여 기류건조기에서 고온의 기류와 접촉시킴으로써 담배재료를 팽화시키고,

(g) 고온의 기류에서 팽화담배재료를분리하는 각 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 팽화 담배재료의 제조방법이 제공된다.

또, 본 발명의 다른 측면에 의하면,

(a) 첫 번째의 온도에 있는 담배재료를 압력용기에 넣는 공정,

(b) 그 첫 번째의 온도에서의 이산화탄소 가스의 포화압력보다도 낮은 함침 압력까지 상기압력용기내를이산화탄소 가스로 가압하는 공정,

(c) 상기 압력용기내의 담배재료가 상기 함침압력에서의 이산화탄소 가스의 포화온도에 상당하는 두 번째의 온도에 도달하는데 필요 최소한양의액체 이산화탄소를 압력 용기내의 담배재료의위쪽에서담배재료에 공급하여 담배재료와 접촉시키고, 액체 이산화탄소의 증발잠열에 의해 담배재료를 상기 두 번째의 온도까지 냉각함으로써 이산화탄소를 담배재료에 함침시키는 공정,

(d) 압력용기에서 이산화탄소 함침 담배 재료를 꺼내는 공정,

(e) 꺼낸 이산화탄소 함침 담배 재료를 가열 팽화시키는 공정

을 구비한 팽화담배재료의제조방법이 제공된다.

본 발명은 팽화 담배재료의 제조방법에 관한것으로서, 상세하게는 팽화조제로서 이산화탄소를 사용한 팽화담배재료의제조방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 방법에 있어서, 담배 재료를 이산화탄소에 의해 함침시키기 위하여 사용하는 함침장치의일례를개략적으로 나타내는 도면.

발명의 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에 의하면, 우선 담배재료를 압력용기(함침용기)에 넣는다.

담배재료는 일반적으로는 통상의 살담배형태이든가,세편(細片)(스몰라미나)상의것이며,여러 가지 종류의 담배 품종의 것을 사용할 수가 있다.

담배 재료의 수분량은건조중량기준으로12% 내지 33%인 것이 바람직하며, 건조중량기준으로 12% 내지 25%인 것이 보다 바람직하다. 또 압력용기에 도입될 때의 담배 재료의 온도(초기온도)는 담배제조공장의 온도관리에따라서공장내의 실온과 동등한 20℃ 내지 30℃로 되어 있는 것이 일반적이며, 통상 담배재료는 이 온도에서 압력용기에 수용된다. 말할 것도 없이 이것보다 낮은 초기품온(初期品溫) 또는 높은 초기품온을 가진 담배재료를 사용할 수도 있다.

그런 다음에, 통상 행하여지고 있는 것과 같이 담배재료를 수용한 압력용기 내의 공기를 퍼지한다. 이 퍼지는 이산화탄소 가스를 압력용기내에 통과시키든지 또는 진공펌프를 사용하여 압력용기내를 감압함으로써 행할 수가 있다.

퍼지종료 후,담배재료를 수용한 압력용기내를 소망의 함침압력까지 이산화탄소가스에 의해 가압한다. 이 함침압력은 액체 이산화탄소가 고체 이산화탄소로 변환되는 개시점 즉, 이산화탄소 상태도의 3중점에서의 압력(게이지압으로약 4.3kg/㎠)이상의 압력인 것이 바람직하다. 함침압력을 이와 같이 이산화탄소 상태도의 3중점에서의 압력이상의 압력으로 설정함으로써 후에 공급되는 액체 이산화탄소가 고체 이산화탄소로 변환되어 압력용기벽에 고착한다든지, 압력용기의 배관계를 막는다든지 할 염려가 없어진다.

본 발명에 있어서는 액체 이산화탄소의 증발잠열을 이용하여 담배재료를 냉각하는 것으로 되어 있으므로 함침압력은 보다 엄밀히 말하면 압력용기에 수용된 담배재료의 초기품온(예를들면 20℃ 내지 30℃)에서의 이산화탄소 가스의 포화압력 보다도 낮은 압력이라 규정된다.

본 발명에서 함침압력은 담배재료의 저온에 대한 무르기(취성), 함침계통을 저온으로 유지하기 위한 설비를 포함하는 경제성 등의 관점에서 이산화탄소 가스의 포화온도가 약 -37℃인 10kg/㎠(게이지압)이상이 보다 바람직하다.

그리고 담배재료의 보다 높은 팽화율을 달성할 수 있다고 하는 점에서는 함침압력은가능한 한높은 편이 바람직하다. 그러나 이산화탄소에는 비교적 낮은 압력 및 온도에임계점(74.2kg/㎠(게이지압), 31.1℃)이있어서,이 압력 및 온도를 넘으면 이산화탄소는 액상을 유지할 수 없게 되며, 제어계도 복잡하게 될 뿐만 아니라 팽화율의 향상도 달성할 수 없기 때문에, 실용적으로는 함침압력은 통상게이지압으로약 74kg/㎠(이산화탄소 가스 포화온도 31℃)를 넘어서는 안된다.

한편, 함침압력이 낮을수록 압력용기에 요구되는 강도가 낮아도 되며, 압력 용기의 코스트가 절감된다.

이상의 내용으로부터 실제적인 함침압력은 담배재료의원하는팽화율, 사용하는 액체 이산화탄소의 양(이하에 기술), 압력용기의 강도,작업성 등을감안하여 설정된다. 통상, 담배재료의 품온이 20℃ 내지 30℃이기 때문에게이지압으로30∼60kg/㎠의 함침압력이 알맞게 사용될 수 있다.

이상과 같이 하여 함침압력까지 이산화탄소 가스를 압력용기내에 도입한 후 함침압력을 유지하면서 담배재료의위쪽에서액체 이산화탄소를 공급한다.

액체 이산화탄소의 공급은, 압력용기의 위 덮개의 하부에 설치된 1개 또는 그 이상의 스프레이노즐을 통하여 압력용기의 위 덮개 하부에서 압력용기의 개구를 횡단하도록 설치된 홀경 2∼200㎛의 소결금속판을 통하여 또는 압력용기의 개구단부 근방의외주벽에 설치된 스프레이노즐을 통하여, 혹은 기타의 적합한 수단에 의해 행할 수가 있다.

공급하는 액체 이산화탄소의 양은 압력용기내의 담배재료가 상기 함침압력에서의 포화 이산화탄소 가스의 온도에 상당하는 온도에 도달하는데 필요 최소한 양으로 규정할 수가 있다.

일례를들면 위에서 기술한 바와 같이, 담배재료의 초기품온은 통상 20℃ 내지 30℃이며, 이 온도에서의 이산화탄소 가스의 포화압력은 게이지압으로 대개 57 내지 72kg/㎠이다. 함침압력을 담배재료의 초기품온에서의 이산화탄소 가스의 포화압력 미만의 압력으로 설정하면, 담배재료를 수용하는 압력용기내에 공급된 액체 이산화탄소는 압력용기내에서 담배재료와 접촉하여증발하게 되며, 그 때의증발잠열에 의해 담배재료는 냉각된다. 따라서 제어된 양의 액체 이산화탄소를 압력용기내에 공급하면, 그 액체 이산화탄소는 모두 기화하여 압력용기내에서 포화상태로 되며, 따라서 담배재료의 품온은 함침압력에서의 이산화탄소가스의 포화온도로 된다. 액체 이산화탄소의 증발에 의해 압력용기내 압력이 상승하려고 하나, 이것을예를 들면압력용기에 부설한 보압(保壓)밸브와 같은 당업자에 잘 알려져 있는 보압수단을 사용하여 적당히 배출함으로써 압력용기내의 압력을 함침압력으로 유지하는 것이 용이하게 된다.

액체 이산화탄소의 공급량을 구하는 방법을, 초기품온이 25℃로서 25%(건조 중량기준)의 수분을 함유하는 담배재료(살담배)를 사용하여 함침압력이 게이지압으로 30kg/㎠인 경우를 예를 들어 이하에 설명한다.

(1) 우선, 25℃의 온도상태에 있는 살담배를 함침압력 30kg/㎠(게이지압)에서의 이산화탄소 가스의 포화온도(-4,5℃)까지 냉각하는데 필요한 열량을 다음과 같이 구한다.

(a) 살담배의 비열은 원료의 종류에 따라서 약간 다르며, 또 담배의 수분량에 따라서도 변화하지만 일반적으로는 건조 담배의 비열(0.34kcal/kg℃)에 건조 중량 기준으로 나타내는 수분량의 값을 더한 것이라 간주할 수가 있다. 따라서, 수분이 25%(0.25kgH₂O/kg 건조 살담배)인 살담배의 비열은 약 0.6kcal/kg℃가 된다.

(b) 이 값에 냉각하는 온도{25℃-(-4.5℃)=29.5℃}를 곱하면 살담배 1kg(건조중량)당 냉각에 필요한 열량=약 18kcal/kg이 구하여진다.

(2) 다음에 액체 이산화탄소의 증발잠열은 파 가몬 프레스사 발행 「순수 및 응용화학의 국제단위」나 일본기계학회에 의한열물성치집 등의과학문헌에 기재되어 있으며,게이지압으로30kg/㎠에서의 액체 이산화탄소의 증발잠열은 약 60kcal/kg이다.

(3) 따라서 살담배를 냉각하는데 필요한 액체 이산화탄소의 양은 살담배를냉각하는데 필요한 상기 열량 약 18kcal/kg를 액체 이산화탄소의 상기 증발잠열 약 60kcal/kg으로 나눈 값이 된다. 즉, 살담배 1kg(건조중량)을 냉각하는데는 0.29kg의 액체 이산화탄소를 공급하면 좋은 것으로 된다.

그러나 실제로는 압력 용기외에서의 침입열 및 공급하는 액체 이산화탄소의 압력이나 온도의 상태의 영향이 있기 때문에 상기 산출(이론) 공급량보다 조금 과잉의 액체 이산화탄소를 공급하는 것이 바람직하다. 즉, 공급하는 액체 이산화탄소의 양은 상기 이론치의 1∼약 7배, 바람직하기는 1.5∼4배 양인 것이 바람직하다.

통상 담배재료중량에 대한 비율로 말하면, 액체 이산화탄소는 건조중량기준의 담배재료 중량의 0.04배 내지 약 2.4배, 바람직하기는 0.06배 내지 약 1.4배 중량의 비율로 공급하는 것이 바람직하다. 이 비율은 담배재료가 건조중량기준으로 12% 내지 25%의 수분을 함유하고, 20℃ 내지 30℃의 초기품온을 가지는 것이며, 함침압력이게이지압으로30 내지 60kg/㎠인 경우에 특히 적절하다. 함침압력이 높을수록 이산화탄소의 공급량은 적어도 된다.

이렇게 하여 담배재료는 공급된 액체 이산화탄소의 증발잠열에 의해 함침압력에서의 이산화탄소 가스의 포화온도까지 냉각되어 이산화탄소로 충분히 함침된다.

액체 이산화탄소의 공급량이 적은 경우에는 공급된 액체 이산화탄소의 전부가 건조가스 상태로 기화하여 담배재료의 온도는 상기 포화온도에 도달하지 않으므로 액체 이산화탄소를 추가한다. 이 상태는 담배재료에 접촉되게 설치된 온도 센서에 의해 검지할 수 있다.또 한편,액체 이산화탄소의 공급량이 너무 많은 경우에는 액체 이산화탄소는 일부 액체 상태 그대로 남는다. 이 잔존 액체 이산화탄소 부분은 중력에 의하여 압력용기의 저부에 모이므로 이것을 회수하면 된다. 이 상태는 압력용기의 저부에 설치된 관찰창을 통하여 감시할 수가 있다.

압력용기내가 이산화탄소의 포화상태에 도달한다는 것은 담배재료의 최하부 혹은 압력용기의 저부출구(회수배관)에 설치한 온도센서가 그 포화온도를 나타냄으로써 확인할 수가 있다. 혹은 압력용기의 저부에 액체 이산화탄소가 조금이라도 존재하는 것을 상기 관찰창에서 확인한 시점을 상기 포화상태에 도달한 시점으로 하여도 된다.

이렇게한 후,액체 이산화탄소의 공급을 정지하여 압력용기를 거의 대기압까지 해방한 후 이산화탄소 함침 담배재료를 압력용기에서 꺼내어, 이것을 가열팽화공정으로 이송하여 가열팽화를 행한다.

압력용기에서 꺼낸 그대로의 담배재료는 상기 함침작용의 영향에 의해 용기내 형상을 보유하고 있는 경우가 있으나, 그 경우라도 담배재료는 고결· 고착되어 있지는 않고 손으로 가볍게 쥐면 간단히 흐트러지는 정도이다. 그와 같은 경우에는 각각 복수의 핀을 입설한 1쌍의 롤러간에 담배재료를 통과시킴으로써 담배재료를 해제하는 것이 적절하다. 이 해제에의해서는담배재료는 파쇄되지 않는다(즉, 부스러기세편 등이생기지 않는다). 따라서 본 발명에 의하여 처리된 이산화탄소 함침 담배재료는 파쇄되는일 없이,가열팽화공정으로 이행시킬 수가 있다.

가열팽화 공정에서는 통상, 기류 건조기에서 이산화탄소 함침담배 재료를 고온의 기류와 접촉시킨다.

기류건조기는 그 자체가 잘 알려져 있는 바와 같이 통상 스테인레스강관으로 만들어진 팽화관 내를 고온의 기류가 고속으로 흐르는 것이다. 고온기류는 통상, 대부분의 수증기를 포함한다.

가열팽화에 있어서, 일반적으로 가열온도가 높을수록 담배조직중의 이산화탄소의 팽창속도가 빠르게 되어 보다 높은 팽화율이 얻어진다. 그러나 본 발명에 있어서는함침 후에담배재료에 부착한 고체 이산화탄소가 없거나 거의 없으므로 팽화온도가 비교적 저온이라도원하는팽화율을 달성할 수 있다. 어쨌든 담배재료의 팽화에는 급속한 가열이 바람직하며, 팽화한 담배조직을 일단 고정시키기 위하여예를 들면8%(건조중량기준)이하의 수분까지 건조하는 것이 바람직하다.이와 같은급속 가열수단으로서는 상기 기류건조기가 적합하다. 그리고 가열온도와 시간은 소망의 팽화율과 향끽미(예를 들면,타서 눋는냄새가 없을것 등)를 감안하여 결정할 수가 있다. 본 발명에서는 약 260℃∼350℃의 고온기류에 불과 1∼2초간 접촉시킴으로써 높은 팽화율을 달성할 수 있다.

팽화에 연속하여 팽화담배재료를 고온가스로부터 분리한다. 이 분리는 당분야에서 알려져 있는 바와 같이 기류건조기에 접속한 탄젠셜세퍼레이터에 의해 행할 수가 있다.

또, 액체 이산화탄소를 도입하여 압력용기가 포화상태에도달한 후, 바로 압력을 해방하지 않고, 이산화탄소의 담배재료에의 함침을 보다 확실히 하기 위하여 그대로의 상태를유지하고 나서압력을 해방할 수가 있다. 이 유지시간은 10초이상인 것이 바람직하며 20분정도까지로 충분하다. 이 유지시간은 함침압력이 낮을수록길게 하며, 함침압력이 높을수록 짧게 할 수가 있다.

그런데 본 발명에서 함침압력과 담배재료중의 초기 수분량과의 사이에 상관 관계가 있는 것을 알았다. 이하에 나타내는 실시예에도 나타나 있는 바와 같이 함침압력이 높을수록 가장 높은 범위의 팽화율을 달성하는 담배재료의 초기 수분량(이하 적정 초기 수분량이라 한다)이 적어도 된다는 것을 알았다.예를 들면,함침압력이게이지압으로30kg/㎠의 경우는 담배재료의 초기수분은 20∼25%(건조중량 기준)이며, 함침압력이 게이지압으로 40kg/㎠의 경우는 담배 재료의 초기수분은 18∼23%(건조중량기준)이며, 함침압력이게이지압으로50kg/㎠의 경우는 담배재료의 초기수분은 16~21%(건조중량기준)이면 각각의 함침압력에서 가장 높은 범위의 팽화율이 달성된다.

적정초기 수분량은, 담배재료의 품종이나,잎가름 등등급에 따라 다소 변동할 수 있으나, 특히 여러 가지의 담배원료가 혼합된 블렌드 살담배를 사용할 때는 상기 수분 범위내에 포함된다.

또, 적정 초기수분량을 함유하는 담배재료를 사용하면 함침압력이 높을수록 높은 팽화율이 달성되는 것도 알았다.

함침압력이 높은 것의 다른 이점은 사용하는 액체 이산화탄소의 필요 최소량을 저감할 수 있으며, 또함침 후의담배재료의 고착의 가능성을 보다 한층 배제할 수 있다고 하는 것이다. 즉,예를 들면이산화탄소 가스의 포화온도는 게이지압으로 30kg/㎠에서는 약 -4.5℃이지만, 게이지압으로 50kg/㎠에서는 약 +14.5℃이다. 따라서 20∼30℃의 초기품온의 담배재료를 포화온도까지 냉각하기에 필요한 열량(따라서, 액체 이산화탄소의 양)은 함침압력이 높을수록 적어도 되는 것으로 된다. 더하여 상술한 바와 같이 담배재료의 적정 초기 수분량은 함침압력이 높을수록 낮게 될 경향이 있으므로 담배재료의 수분량에 대응하는 비열도 적게 되어 냉각에 필요한 열량(따라서, 액체 이산화탄소의 양)은 한층 저감된다. 이렇게 하여 함침압력이 높을수록 사용하는 액체 이산화탄소의 양이 적고, 함침중에 담배재료가 도달하는 온도(이산화탄소 가스의 둔화온도)가 높고, 또 담배재료의 적정수분이 낮게 되므로 담배재료의 고착의 가능성을 보다 한층 배제할 수 있다. 하기 표 1∼표4에 함침압력이 게이지압으로 30kg/㎠(포화온도 -4.5℃, 액체 이산화탄소의 증발잠열 60kcal/kg), 40kg/㎠(포화온도 +6.3℃, 액체 이산화탄소의 증발잠열 50kcal/kg), 50kg/㎠(포화온도 +14.5℃, 액체 이산화탄소의 증발잠열 43kcal/kg) 및 60kg/㎠(포화온도 +22.0℃, 액체 이산화탄소의 증발잠열 34kcal/kg) 각각의 경우에 있어서의 담배재료의 초기수분(건조중량기준)과 담배재료의 초기품온과 필요 최소량의 액체 이산화탄소량(담배재료 1kg(건조중량기준)에 대한 계산치)과의 관계를 나타낸다. 또 표 1∼표 4에는 각각의 함침압력에서 가장 높은 팽화율을 달성하는 담배재료의 초기 수분치를 최적 수분으로서 나타내었다.

표 1 : 함침압력 30kg/㎠(게이지압)에서의 담배재료 1kg당의 액체 이산화탄소의 필요최소량(kg)

표 2 : 함침압력 40kg/㎠(게이지압)에서의 담배재료 1kg당의 액체 이산화탄소의 필요최소량(kg)

표 3 : 함침압력 50kg/㎠(게이지압)에서의 담배재료 1kg당의 액체 이산화탄소의 필요최소량(kg)

표 4 : 함침압력 60kg/㎠(게이지압)에서의 담배재료 1kg당의 액체 이산화탄소의 필요최소량(kg)

도 1은 본 발명의 방법에서 이산화탄소에 의해 담배재료를 함침시키기 위하여 사용하는 함침장치의일례를개략적으로 나타내는 도면이다. 이 함침장치(10)은 금속금망용기(MC)에 수용된 상태에서 담배원료(TM)을 수용하기 위한 압력용기(함침용기)(11)을 구비한다. 이 압력용기(11)은예를 들면,스테인레스강으로 만들어 원통상의 동체를 갖는다. 이 압력용기(11)의 상부개구단부에는 윗덮개(12)가 압력용기(11)을 기밀로폐색할 수 있도록개폐가 자유롭게 취부되어 있다.

윗덮개(12)의 밑쪽에는 홀경 2~200㎛의 다공질의 소결 금속판으로 만들어진 액채 이산화탄소 산포 부재(13)이 윗덮개(12)의 하면으로부터 간격을 두고 설치되어 있다. 이 산포부재(13)은 압력용기(11)의 내부단면 평면 형상과 같은 평면형상을 가지며, 윗덮개(12)에 의해 압력용기(11)을 기밀로 닫았을 때 압력용기(11)의 개구단면을 횡단하도록 배치된다.

압력용기(11)의 외주면은 압력 용기내로의 외부열의 칩입을 방지하여 압력용기(11)의 내의 함침압력을, 이에 따라 압력용기(11)내의 이산화탄소 가스의 포화 온도를 유지하기 위한 재킷(14)에 의하여 덮여져 있다. 이 재킷(14)내에는 상기 포화온도를 유지하기 위하여 필요한 냉매 또는 열매를 순환시킬 수가 있다.

압력용기(11)의 외부에는 액체 이산화탄소를 저장하는 리저버(20)이 배치되어 있다. 이 리저버(20) 내의 액체 이산화탄소(21)의위쪽은이산화탄소 가스(22)로 충만되어 있다.

압력용기(11)에 이산화탄소 가스(22)를 공급하기 위하여 일단부에서 윗덮개(12)를 통하여 압력용기(11)내와 연통하여 타단부에서 리저버(20)의 상부와 연통하는 라인(L1)이 설치되어 있다. 라인(L1)에는 압력용기(11)의 정부(頂部) 근방에 개폐 밸브(V1)이 설치되어 있다. 압력용기(11) 내로의 이산화탄소 가스(22)의 공급 및 공급 정지는 밸브(V5)의 개폐에 의해 제어된다.

리저버(20)의 저부와 연통하여 압력용기(11) 내에 액체 이산화탄소(21)을 공급하기 위한 라인(L2)가 설치되어 있다. 이 액체 이산화탄소 공급라인(L2)에는 리저버(20)쪽에서 순차적으로 개폐 밸브(V2), 액체 이산화탄소 공급펌프(P), 유량계(FM), 감압밸브(V3)이 설치되어 있다. 밸브(V2)를 개방하여 공급펌프(P)를 구동함으로써 리저버(20)내의 액체 이산화탄소(21)은 압력용기(11)을 향하여 흐른다. 유량계(FM)은 이 액체 이산화탄소의 유량을 측정하여 설정된 적정 계산치에 도달하면 공급펌프(P)를 정지하는 신호를 발생한다. 이 신호에 응답하여 공급펌프(P)를 정지시킬 수가 있다. 감압밸브(V3)은 라인(L2)를 통하여 압력용기(11)에 공급되는 액체 이산화탄소(21)을 소정의 압력으로 조절한다.

라인(L2)는 감압밸브(V3)의 하류측에서 2개의 라인(L3) 및 (L4)로 분기되어 있다. 분기라인(L3)은 압력용기(11)의 외부에서 라인(L1)에 합류되어 있다.다른 쪽의분기라인(L4)는 압력용기(11)의 상부주위에서 압력용기(11)의 내부를 향하여 배열설치된 스프레이노즐(도시않음)과 접속되어 있다.

라인(L3)를 통하여 공급되는 액체 이산화탄소는 소결금속판(13)의 홀을 통하여 담배재료(TM)에 산포된다. 또 라인(L4)를 통하여 공급되는 액체 이산화탄소는 상기 스프레이노즐에서 담배재료(TM)에 산포된다. 분기라인(L3) 및 분기라인(L4)를 통하는 액체 이산화탄소의 공급은 동시에 행하여도 되고 적당히 교대하여 행하여도 된다. 그 때문에 라인(L3) 및 라인(L4)에는 각각 개폐밸브(V4) 및 (V5)가 설치되어 있다. 또한, 라인(L3)를 통하는 액체 이산화탄소의 공급과 라인(L4)를 통하는 액체 이산화탄소의 공급은 어느한 쪽만을행하여도 되므로 라인(L3) 및 라인(L4)의 어느 한쪽을 생략할 수가 있으며, 그 경우 나머지 라인(L3 또는 L4)중의 밸브(V4 또는 V5)도 불필요하다. 또 소결금속판(13) 대신에 복수의 스프레이노즐을 설치한 디스크를 설치하여 라인(L3)으로부터의 액체 이산화탄소를 스프레이노즐에서 산포하도록 할 수도 있다.

그런데, 압력용기(11) 내에 수용되는 담배재료(TM)의 상부, 저부 및 중간부에 위치하도록 각각 측온수단,예를 들면열전대(熟電對)(TC1, TC3 및 TC2)가 설치되며, 그 지시온도는 압력용기(11) 외부의 온도검출기(TD)에 의해 검출된다.

또, 압력용기(11)의 밑쪽에는 액체 이산화탄소 회수탱크(15)가 배치되어 있으며, 압력용기(11)에 공급된 액체 이산화탄소가 담배재료(TM)을 통하여 약간 유출되는 경우에, 개폐밸브(V6)가 장치된 라인(15)를 통하여 이것을 받아낸다. 이 회수탱크(15)로 회수된 액체 이산화탄소는 개폐밸브(V7)이 장치된 라인(L6)을 통하여 도시하지 않은 회수설비에서 회수· 정제공정을 거쳐 리저버(20)에 되돌아온다. 또 라인(L5)에는 밸브(V6)의 상류쪽에 압력해방라인(L7)이 접속되어 있으며, 여기에 장치된 개폐밸브(V8)의 개방에 의해 압력용기(11)내의 압력을 거의 대기압까지 해방할 수가 있다. 압력해방밸브(V8)에서 라인(L7)을 통하여 배출된 이산화탄소 가스도 도시하지 않은 회수설비로 보내어진다.

또 압력용기(11)의 상부에는 압력용기(11)내와 연통하여 보압밸브(V9)가 장치된 라인(L8)이 설치되어 있다. 보압밸브(V9)는 압력용기(11)내의 이산화탄소 가스압이 설정된 함침압력을 초과하지 않도록 조절하는 것이며, 감압밸브(V3)과의 협동에 의해 함침압력을 양호한 정밀도로 조절할 수가 있다. 또 보압밸브(V9)에서 라인(L8)을 통하여 배출된 이산화탄소 가스도 도시하지 않은 회수설비로 보내어진다.

이 함침장치(10)을 사용하여 담배재료를 이산화탄소로 함침시키기 위하여 우선 금망용기(MC)에 수용된 담배재료(TM)을 압력용기(11)에 넣는다. 이렇게한 후,윗덮개(12)를 닫고, 밸브(V1)을 개방함과 동시에 밸브(V8)을 개방하여 이산화탄소가스를 압력용기(11)내에 단시간 통과시켜 압력용기(11)내를 퍼지한다.

이어 밸브(V8)을 닫고, 압력용기(11)내를 이산화탄소 가스에 의해 소망의 함침압력까지 가압한다.가압종료 후밸브(V1)을 닫고, 밸브(V2)를 개방함과 동시에 밸브(V4) 및/또는 밸브(V5)를 개방하여 액체 이산화탄소를 담배재료(TM)의위쪽에서산포한다.열전대(TC1~TC3)모두가 함침압력에서의 이산화탄소 가스의 포화온도를 나타내면 바로 밸브(V2),나아가서는(V4) 및/또는 밸브(V5)를 닫아 액체 이산화탄소의 공급을 정지한다. 그 직후 또는그리고 나서소정의 유지시간이경과한 후,압력개방밸브(V8)을 개방하여 압력용기(11)내의 압력을 거의 대기압까지 해방한다. 이렇게한 후,윗덮개(12)를 열어 이산화탄소 함침담배재료를 꺼내어 이것을 기류건조기(도시않음)에 넣어 소정의 가열팽화처리를 한다.

이상의 설명에서도 알 수 있듯이 함침장치(10)은 담배재료의 예비냉각을 위한 별개의 장치를 필요로 하지 않고 압력용기에 액체 이산화탄소 산포수단을 부설하는 것만으로 된 간단한 구성이다. 본 발명에 의하면 이와 같은 간단한 구성의 장치를 사용하여 담배재료에 이산화탄소를 함침시킴으로써팽화처리 후우수한 팽화율(팽숭성(經嵩性))을 가진 팽화담배가 얻어진다.

이하 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 기재한다. 이하의 실시예에서 이산화탄소의 함침에 사용한 장치는 도 1에 나타내는 이산화탄소 함침장치와 같은 구조를 가지는 것이며, 본 발명에 의한 액체 이산화탄소의 산포에는 소결금속판(13)만을 사용하였다. 함침장치의 조작은 도 1에 관하여 기술한 바와 같이 하였다. 또 이하의실시예 등에서압력은 모두 게이지압이다.

이하의 실시예에서 각 용어는 다음과 같이 정의된다.

수분: 100℃의 자연대류오븐에 담배재료시료를 1시간넣은 후에감소한 중량을 수분량으로 한다. 담배재료의 건조중량에 대한물의 비율로 나타낸다. 또 이 수분의 정의는 본 명세서를 통하여 전부 적용된다.

팽숭성 : 권지담배를 제조하는 경우의 담배재료의 충전능력을 나타내는 값. 독일의 볼그왈드사(Borgwaldt GmbH)제 DD60A형의 겉보기밀도 측정기(densimeter)를 사용하여 아래와 같이 측정한다.

(1) 담배재료시료를 직경 60mm의 원통용기(실린더)에 충전한다. 시료로는,팽화처리 전의시료는 15g을, 팽화처리 후의 시료는재조습(再調濕)한 후,10g을 사용한다.

(2) 3kg의 하중이 걸린 직경 56mm의 피스톤으로 충전담배재료시료를 30초간 압축한다.

(3) 압축된 담배재료의 층의 높이가 표시되므로 그 값에서 담배재료의 겉보기체적을 구한다. 이 겉보기 체적을 담배시료중량으로 나누어 얻은 값을 팽숭성이 라한다(표시단위 cc/g).

또 팽숭성의 수치가 높을수록 담배재료의 충전능력이 높고, 권지담배 1개당에 충전하는 담배재료의 중량이 적어도 된다.

팽숭성 향상율 :팽화처리 후의담배재료의 팽숭성을팽화처리 전의담배재료의 팽숭성으로나눈 값.이 수치가 클수록 충전능력이 향상된 것으로 된다.

CO₂보유율 : 함침의 전후에서 시료의 중량을 측정하여 증가중량분을이산화탄소(CO ₂ )보유량으로 하고,이 CO₂보유량을함침 전의시료중량(건조중량)으로나눈 값을 CO ₂ 보유율이라 한다.

재조습(再調濕) : 팽화시킨 담배재료를 권지담배용의 적정수분으로 조정하는 것. 온도 22℃, 상대습도 60%의 실내에서 1주간 방치함으로써 행한다.

끽미품질 : 담배의 향기, 맛 등을 판정하는 전문 훈련을 받은 패널 10명에 의하여 끽미를 관능평가한 결과이다. 각 패널이 끽미품질을 -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3의 7단계로 나타내며, 그 평균치를 취한다. 비교대상(기준)을 0으로 하여 차이가 있음을 1, 제법 차이가 있음을 2, 매우 차이가 있음을3으로써나타낸다. 부호 +는 끽미품질이 좋은 것을 부호 -는 끽미품질이 나쁜 것을 나타낸다. 즉, -3은 끽미품질이 매우 나쁘고, +3은 끽미품질이 매우 좋은 것을 의미한다.

실시예 1

대표적인 담배 블렌드 세편(기호 : B-3)에 물을 분무하여 가습하고,하기 표5에나타내는 것과 같은 초기 수분량이 다른 5종류의 시료를 조제하였다.

가습 후5시간 이상 경과한 각 세편(건조중량으로 약 100g)을 스테인레스강제 금망용기에 넣어 이것을 압력용기(내용적 1ℓ , 직경 80mm, 깊이 200mm)에 수용하였다. 이어 압력용기내를 이산화탄소 가스로 10초간 퍼지하였다.

계속하여 이산화탄소 가스를 압력용기내에 도입하여 압력용기내를 30, 40 또는 50kg/㎠의 함침압력까지 가압하였다.

이산화탄소 가스의 공급을정지한 후,압력용기의위쪽에서액체 이산화탄소의 공급을 개시하였다. 액체 이산화탄소는 서서히 살담배층 중의 상부, 중간부 및 최하부에 각각 위치하는열전대(TC1~TC3)의전부가 함침압력에서의 이산화탄소 가스의 포화온도를 나타낼 때까지 산포하였다.

최하부의 열전대가 상기 포화온도를 나타내는 것과 거의 동시에 압력용기의 저부에서 아주 약간의 액체 이산화탄소가 흘러나왔다.

이 시점에서 정지하고 나서 1분경과 후,압력용기내 압력을 약 10초로 대기압까지 해방하여 이산화탄소 함침 살담배를 꺼내었다.

이 살담배를 기류건조기에 투입하여 가열팽화를 행하였다.

기류건조기는 내경 84.9mm, 길이 12mm의스테인레스강판(팽화관)으로만들어지며, 86체적%의 수증기를 함유하는 고온기류가 38m/초의 속도로 흐르는 것이었다. 기류건조기의 입구온도는 350℃로 제어하였다. 살담배의 팽화관내 통과시간은 약 1초였다. 팽화관을 통과한 팽화 살담배를 탄젠셜세퍼레이터에서 기류로부터 분리하여 꺼내었다.

얻어진 팽화 살담배의 수분은 3∼4%이었다.

각 팽화 살담배를 재조습한 후 팽숭성, 팽숭성 향상율 및 CO₂보유율을 측정하였다. 결과를 표 5에 나타낸다.

표 5

표 5에 나타내는 결과에서 본 발명의 방법에 의해 우수한 팽숭성을 달성할 수 있다는 것을 알 수 있다.또, 이들의결과에서 함침압력이 높을수록 담배재료의 초기 수분을 낮게 하면 팽숭성이 향상하는 것을 확인하였다.

본 실시예에서 가장 팽숭성이 높은 팽화 살담배가 얻어진 조건(즉, 함침압력 50kg/㎠, 살담배의 초기수분 18.4%)에서 동일한 이산화탄소 함침처리를행한 후,이산화탄소 함침 살담배를 스테인레스강제의 진공 단열용기에 보존· 방치하였다. 30분간방치한 후에,동일하게 기류건조기에서 가열팽화를 행하였다.방치 후에도단열용기내의 살담배의 온도는 -40℃를 유지하며, 팽화 살담배의 팽숭성은9.68cc/g이며 방치하지 않고 가열팽화한 경우의 팽숭성 9.77cc/g에 손색이 없었다.

일반적으로 담배조직내에서 휘산하는 이산화탄소의 양을 최소한으로억제하기 위하여이산화탄소 함침 담배재료는함침 후바로 가열 팽창시키는 것이 바람직하다고 되어 있다. 그러나 상기 결과에서 본 발명에 의하면, 적절한 보냉수단을 채용하여 담배조직내에 3%(건조중량기준) 정도의 이산화탄소를 함침시키면, 충분한 팽화효과가 얻어지는 것을 알았다.

실시예 2

일본산황색종 살담배(기호 : ESE)의 수분이 25%가 되도록 물을 분무하여 가습하였다. 5시간이상 경과한 가습 살담배 약 100g(건조중량기준)을 스테인레스강제의금망용기에 넣어 1과 같은 함침장치에 수용한 후 이산화탄소 가스로 10초간 퍼지하였다.

계속하여 이산화탄소 가스로 30kg/㎠까지 가압한 후 액체 이산화탄소를 산포하였다. 12초 후에 살담배중에 위치하는 3개의열전대(TC1~TC3)는모두 이산화탄소 30kg/㎠에 대응하는 포화온도 즉, -4.5℃를 나타내었다. 이 시점에서 액체 이산화탄소의 공급을 정지하였다. 공급한 액체 이산화탄소의 양은 68g이었다.

액체 이산화탄소의 공급을 정지하고 나서8초 후에압력용기내의 압력을 약 10초에 걸쳐 대기압까지 해방하였다.

함침처리에 필요한 시간(이산화탄소 가스에 의해가압한 후부터대기압으로의 해방종료까지) 즉, 함침시간은 약 30초였다.

압력해방 후바로 살담배를 꺼내어 중량을 측정하였더니 143.8g였다. 이산화탄소에 의한함침처리 전의살담배의 중량은 122.1g이었으므로,함침 후의살담배는 21.7g의 이산화탄소를 보유한 것으로 된다. 이것은 살담배의 건조중량에 대하여 22.1%에 상당한다.

이산화탄소 함침 살담배는 압력용기 내부에 대응하는 원주형상을 유지하고 있었으나, 손으로 가볍게 쥐면 쉽게 부스러져 고착은 일체 없었다.

이 이산화탄소 함침 살담배를 실시예 1과 같은 기류건조기 중에서 가열팽화시켰다. 얻어진 팽화 살담배의 수분은 3.4%였다.재조습한 후팽숭성을 측정하였더니 9.42cc/g이었다. 또 미처리 살담배의 팽숭성은 4.09cc/g였다.

다음에 보유시간을 바꾸어 같은 로트의 가습 살담배를 사용하여 똑같은 함침, 팽화처리를 하였다.

이상의 결과를 합쳐 하기 표 6에 나타낸다. 또 표 6에는 함침시간도 기재하였다.

표 6

표 6에 나타내는 결과에서 알 수 있는 바와 같이 보유시간을 길게 할수록 잉여의 소량의 액체 이산화탄소가 중량에 의해 압력용기의 저부에 모여 CO₂보유율이저하되는 경향이 있으나, 팽숭성은 함침시간 혹은 보유시간 여하에 관계없이 우수하였다. 따라서 필요 최소량의 액체 이산화탄소를 산포하여 담배원료를 확실히 냉각하면 30초라는 짧은 함침시간이라도 양호한 팽숭성을 달성할 수 있는 것이 명확하게 되었다.

비교예 1

실시예 2에서 사용한 가습 살담배를 사용하여 일본 특공소 56-50830호 공보에 기재된 실시예의 방법에 의거하여 이산화탄소를 함침시켰다. 즉, 실시예 2에서 사용한 압력용기내에 동일하게 가습 살담배를 수용하여 이산화탄소 가스로퍼지한 후,액체 이산화탄소를 압력용기 상부의 보압밸브 V9에서 액체 이산화탄소가뿜어나올때까지 압력용기내에 공급하였다. 액체 이산화탄소를 압력용기에충만시킬 때까지의시간은 압력용기의 용적, 펌프능력, 배관 및 공급밸브의 크기에 따라 다르지만 본 비교예에서는 1분 30초의 시간을 요하였다.

이어 압력용기에서 회수탱크로 액체 이산화탄소를 빼내었다. 이것을 빼내는데는 1분을 요하였다.

연속하여 액체 이산화탄소를 뿜어내는 것이끝난 후밸브 V6을 닫고 물기를 빼기위하여 하기 표 7에 나타내는 물기빼기는 시간이 경과한 후에 압력을 대기압까지 해방하였다. 압력해방에 요한 시간은 실시예 1과 같은 약 10초였다.

따라서 퍼지 시간이외의 함침처리에 요한 시간은 물기제거후의 물기빼기 시간에 더하여 2분 40초 필요하였다.

꺼낸 함침 살담배는 고결되어 있었으며 손으로 세게 흩뜨려, 실시예 1과 같은 조건에서 기류건조기에 의해 가열팽화시켰다. 결과를 표 7에 나타낸다.

표 7

액체 이산화탄소의 침지에 의한 함침에서는 물기제거후 물기빼기를 위한 소정의 물기빼기시간을 마련함으로써 이산화탄소 보유율을 저하시켜 함침살담배의 고결을 감소시키는 것이 유효한 것으로 되어 있다. 그러나물기제거 후물기빼기 시간을 5분을 취한 경우라도 실시예 2에서의 함침시간 30초의 경우의 보유율과 같은 정도밖에 되지 않았으며, 팽숭성도 약간 뒤떨어져 있었다. 이것은 담배재료 전체를 액체 이산화탄소에 침지하면, 과잉의 액체 이산화탄소가 담배재료에 존재하게 되어 연속한 액체 이산화탄소의 흐름이 정지하여도 담배재료의 간격에 액체 이산화탄소가 잔류해버리기 때문이라 생각된다.

실시예 3

실시예 1에서의 3수준의 함침압력 하에서 각각 가장 높은 팽숭성을 나타낸 초기수분을 함유하는 담배재료(살담배)에 실시예 1과 같은 조작에 의해 이산화탄소를 함침시켰다. 꺼낸 담배재료를 실시예 1에서 사용한 기류건조기와는 다른 기류 건조기를 사용하여 가열팽화시켰다. 본 실시예에서 사용한 기류건조기는 팽화관의 길이가 20m이며, 입구온도를 180℃ 또는 260℃로 제어하였다. 기류의 속도는 실시예 1과 같았다. 얻어진 결과를 하기 표 8에 나타낸다. 표 8에는 실시예 1의 가열팽화조건 하에서의 결과도 병기하였다.

표 8

표 8의 결과에서 명확한 바와 같이 260℃에서 2초간의 가열팽화처리에 의해 350℃에서 1초간의 가열팽화처리의 경우와 동등한 팽승성이 얻어졌다. 200℃에서 2초간의 가열팽화 처리에 의한 팽승성은 이보다 약간 뒤떨어지지만 높은 값이었다.

실시예 4

이 실시예에는 용량 10ℓ (직경 200mm, 깊이 320mm)의 압력용기를 사용하여 블렌드 살담배(B-3 ; 초기수분 25%)를 실시예 2와 같은 조작에 의해 팽화시켰다.

즉, 약 1250g(건조중량으로 1000g)의 블렌드 살담배를 압력용기에 충전한 후, 이산화탄소 가스에 의해 30kg/㎠까지 가압하여 790g의 액체 이산화탄소를 산포하였다. 이 액체 이산화탄소의 공급량은 건조중량기준으로 블렌드 살담배 79%에 상당한다.

이산화탄소 가스에 의한 상기 함침압력까지의 가압과 액체 이산화탄소의 산포는 1분간 행하였다. 액체 이산화탄소의 공급을종료하고 나서, 1분 후에블렌드 살담배 층중의 3개소의열전대(TC1~TC3)는모두 포화온도(-4.5℃)를 나타내었다.

보유시간을 0분(없음), 3분 또는 8분을 취해,그 후압력용기내의 압력을 약 30초간으로 대기압까지 해방하였다.

꺼낸 블렌드 살담배를 각각 복수개의 길이 30mm의 핀을 입설한 1쌍의 롤러로 이루어지는 살담배 해제기에 통과시킨후 실시예 1과 같은 조건하에서 기류건조기에서 가열팽화시켰다. 결과를하기 표9에 나타낸다.

비교예 2

실시예 4에서 사용한 압력용기를 사용하여 비교예 1의 방법에 의해 동일한 블렌드 살담배를 액체 이산화탄소에 침지하여그 후의처리를 하였다.

이 비교예2에서는 블렌드 살담배를 액체 이산화탄소에 침지시키기 위하여 8분, 액체 이산화탄소의 물기제거를 위하여 2분의 시간을 요하였다.

물기빼기시간 0분(없음), 3분 또는 8분을경과한 후압력용기내 압력을 약 30초간사이에 대기압까지 해방하였다.

꺼낸 블렌드 살담배를 실시예 4에서 사용한 살담배해제기에통과시킨 후,같은 기류건조기에서 같은 조건으로 가열팽화시켰다.

결과를 하기 표 9에 병기한다. 표 9에서 「경과시간」은실시예 4에서는 상기 보유시간을 의미하며, 비교예 2에서는 상기 물기빼는 시간을 의미한다.

표 9

표9에서도 명확한 바와 같이 액체 이산화탄소를 산포하는 본 발명의 방법에 의하면 여분의 이산화탄소를 거의 사용하지 않기 때문에 어떠한 장치규모라도 액체 이산화탄소에 침지하는 방법보다도 함침시간을 단축할 수가 있다. 함침시간이 단축되면 단위시간당의 처리량을 증가시킬 수가 있거나 혹은 장치를 소형화할 수 있다.

또 용적이 큰 압력용기를 사용하면 본 발명의 액체 이산화탄소 산포법과 종래의 액체 이산화탄소 침지법에 의한 이산화탄소 보유율이 크게 달라진다(표 9 참조). 종래의 침지방법에서는 여분의 이산화탄소가 제법 잔류하고 있으며, 8분간의 물빼기 유지시간을 취하여도 이산화탄소 보유율은 약 28%이었다.꺼낸 살담배의 하부 반분은 현저하게 고착되어 있으며 손으로 쥐어도 부스러지지 않기 때문에 살담배 해제기를 사용하여 덩어리를 흩뜨릴 필요가 있었다. 살담배를 고착시키는 것과 같은 여분의 이산화탄소는 회수하는 것이 곤란하며, 환경과 제조코스트에 악영향을 미칠 가능성이 있기 때문에 바람직하지 못하다.

또 한편,액체 이산화탄소의 산포에 의한 본 발명의 방법에서는 미리 정하여진 필요 최소한 량의 이산화탄소를 유효하게사용하기 때문에여분의 이산화탄소는 거의 없다. 따라서 꺼낸 살담배는 고착되어 있지 않으며 처음부터흐트러져있으며살담배 해제기의 롤러간을 거의 그대로 지나갔다.

다음에 각각 실시예 4 및 비교예 2에서 유지시간을 8분간으로 하여양 방법에의해 팽화 후의 살담배를 체로 나누었다. 시빙머신(Sieving Machine)으로서 독일의 JEL사(J.Engelsmann AG)의 PRUEFSIB JEL200형을 사용하여 체로서 국제표준화기구(ISO), 일본공업규격(JIS)에 의해 제정된 체눈 4.00, 3.15, 2.00, 1.00 및 0.50mm의 체를 겹쳐 상기 시빙머신에 설치하였다.

먼저 팽화 살담배를 충분히 혼합하고 압축하여 나누어 25g을 재었다. 이 살담배를 2분간 체에 넣어 각각의 체위에 남은 살담배 및 0.50mm의 체를 통과한 살담배의 중량을 정확하게 칭량하여 처음의 살담배 중량(25g)에 대한 각각의 비율을 구하였다. 이 측정 조작을 시료에 대해 8회 반복하여 평균치를 구하였다. 결과를 표 10에 나타낸다.

표 10

살담배가 고착하면, 이것을 해제할 때 살담배가 부서진다. 1mm의 체눈의 체를 통과하는 것과 같은 미세한 살담배(세분)는 권지 담배의 제조에는 부적당하며, 수율이 저하해버린다.

표 10에서도 알 수 있듯이 종래의 이산화탄소 침지법에서는 함침 살담배의 고착이 현저하여 살담배 해제에 의한 부스러짐이 많고, 본 발명의 액체 이산화탄소산포법에 의한 것과 비교하여 전체적으로 살담배의 길이가 짧게 되어 있었다. 특히 1mm의 체를 통과한 세분의 비율이 20%를 넘었다.

이에 대하여 본 발명의 액체 이산화탄소 산포법에 의한 것은 살담배 해제기를 거의 그대로 통과하기 때문에 함침 살담배의 부스러짐이 적고 세분의 비율은 11%이며, 종래의 침지법에 의한 것의 반이었다.

다음에 체질하는데 이용한 나머지의 팽화 살담배를 권지담배로 말아올려 처리방법을 밝히지 않고 끽미 품질의 비교를 하였다. 판정결과는 종래의 침지법에 의한 것을 0으로 한 경우에 본 발명의 산포법에 의한 것은 +2이며, 명확하게 끽미 품질이 우수하였다. 이것은 종래의 침지법에 의한 것은 특히 액체이산화탄소가 휘발성 성분을 용해하므로 담배의 향기가 빠져버리는 것에 기인하고 있다고 생각된다.

이상 기술한 바와 같이 본 발명에 의하면 필요 최소한의 이산화탄소를 사용하여 이산화탄소를 담배재료에 단시간에 함침시킬 수가 있으며, 또 품질이 우수한 팽화 담배재료를 간단한 구성의 장치를 사용하여 제조할 수가 있다.

Claims

(a) 담배재료를 압력용기에 넣고,

(b) 이산화탄소 가스에 의해 압력용기내를 게이지압으로 적어도 약 4.3kg/㎠의 함침압력까지 가압하여,

(c) 그 함침압력을 유지하면서 담배재료의 위쪽에서 액체 이산화탄소를 공급하여 압력용기내를 액체 이산화탄소의 증발에 의해 이산화탄소 가스로 포화시키고,

(d) 소정시간 유지한 후, 압력용기내의 압력을 거의 대기압까지 감압하고,

(e) 압력용기에서 담배재료를 꺼내어,

(f) 꺼낸 담배재료를 기류건조기에 공급하여, 그 기류건조기에서 고온의 기류와 접촉시킴으로써 담배재료를 팽화시키고,

(g) 고온의 기류로부터 팽화담배 재료를 분리하는 각 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 팽화 담배재료의 제조방법.
제1항에 있어서, 공정(a)에서의 담배재료가 건조중량기준으로 12% 내지 33%의 수분을 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항에 있어서, 공정(a)에서의 담배재료가 20℃ 내지 30℃의 온도에 있는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항에 있어서, 공정(b)에서의 함침압력이 게이지압으로 10 내지 74kg/㎠인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제4항에 있어서, 공정(b)에서의 함침압력이 게이지압으로 30 내지 60kg/㎠인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항에 있어서, 공정(b)에서의 함침압력이 높을수록 적은 수분을 가진 담배 재료를 공정(a)에서 사용하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항에 있어서, 공정(c)에서의 액체 이산화탄소의 공급량이 건조중량기준의 담배재료 중량의 0.04배 내지 약 2. 4배인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제7항에 있어서, 공정(c)에서의 액체 이산화탄소의 공급량이 건조중량기준의 담배재료 중량의 0.06배 내지 약 1. 4배인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항에 있어서, 공정(c)에서 담배재료의 온도가 함침압력에서의 이산화탄소 가스의 포화온도에 도달한 직후에 액체 이산화탄소의 공급을 정지하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항에 있어서, 공정(c)에서 액체 이산화탄소가 압력용기의 저부에서 조금유출한 시점에서 액체 이산화탄소의 공급을 정지하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항에 있어서, 공정(d)에서의 유지시간이 10초 이상인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항에 있어서, 공정(f)에서의 고온의 기류가 수증기를 포함하며, 260℃내지 350℃의 온도인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제12항에 있어서, 공정(f)에서 담배재료를 고온의 기류와 1초 내지 2초간 접촉시키는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항에 있어서, 공정(f)에서 담배재료를 건조중량기준으로 8% 이하의 수분이 될 때까지 팽화시키는 것을 특징으로 하는 제조방법.
(a) 첫 번째의 온도에 있는 담배재료를 압력용기에 넣는 공정,

(b) 상기 첫 번째의 온도에서의 이산화탄소 가스의 포화압력보다 낮은 함침 압력까지 압력용기내를 이산화탄소 가스로 가압하는 공정,

(c) 압력용기내의 담배재료가 상기 함침압력에서의 이산화탄소 가스의 포화 온도에 상당하는 두 번째의 온도에 도달하는데 필요한 최소한 양의 액체 이산화탄소를 압력용기내의 담배재료의 위쪽에서 그 담배재료에 공급하여 담배재료와 접촉시켜, 액체 이산화탄소의 증발잠열에 의해 담배재료를 상기 두 번째의 온도까지 냉각함으로써 이산화탄소를 담배재료에 함침시키는 공정,

(d) 압력용기에서 이산화탄소 함침 담배재료를 꺼내는 공정,

(e) 꺼낸 이산화탄소 함침 담배재료를 가열팽화시키는 공정을 구비한 팽화 담배재료의 제조방법.
제15항에 있어서, 공정(a)에서의 첫 번째의 온도가 20℃ 내지 30℃의 온도인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제15항에 있어서, 공정(a)에서의 담배재료가 건조중량기준으로 12% 내지 25% 의 수분을 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제15항에 있어서, 공정(b)에서의 함침압력이 이산화탄소의 3중점에서의 압력 이상, 임계점에서의 압력 미만인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제18항에 있어서, 공정(b)에서의 함침압력이 게이지압으로 10 내지 74kg/㎠인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제15항에 있어서, 공정(b)에서의 함침압력이 높을수록 적은 수분을 가진 담배재료를 공정(a)에서 사용하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제15항에 있어서, 공정(c)에서의 액체 이산화탄소의 공급량이 이론량의 1배 내지 7배인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제21항에 있어서, 공정(c)에서의 액체 이산화탄소의 공급량이 이론량의 1.5배 내지 약 4배인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제15항에 있어서, 공정(c)에서 담배재료의 온도가 두 번째의 온도에 도달한 직후에 액체 이산화탄소의 공급을 정지하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제15항에 있어서, 공정(c)에서 액체 이산화탄소가 압력용기의 저부에서 조금 유출한 시점에서 액체 이산화탄소의 공급을 정지하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제15항에 있어서, 공정(e)에서 이산화탄소 함침 담배재료를, 수증기를 포함하며 260℃ 내지 350℃의 온도에 있는 기류와 접촉시키는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제25항에 있어서, 공정(e)에서 이산화탄소 함침 담배재료를 1초 내지 2초간기류와 접촉시키는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제15항에 있어서, 공정(e)에서 담배재료를 건조중량기준으로 8%이하의 수분이 될 때까지 팽화시키는 것을 특징으로 하는 제조방법.