KR100463487B1

KR100463487B1 - 인화점을 고려한 가향조제 및 균일 가향 방법

Info

Publication number: KR100463487B1
Application number: KR10-2001-0036874A
Authority: KR
Inventors: 곽대근
Original assignee: 주식회사 케이티앤지
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2004-12-29
Also published as: KR20030000758A

Abstract

본 발명은 향료의 용매 종류별 배합비를 조절하여 인화점을 높이고, 사용하는 주정의 일부를 물로 대체하므로써 담배 제조 경비를 절감하기 위한 것이다. 가향액은 향료 4~10%, 보습제 10~20% 및 용매 72~86%로 조성되며, 용매는 물과 주정의 비율을 2:1 내지 1:1의 중량비로 배합하여 사용한다. 본 발명에 의하면, 휘발성 용매인 주정에 물이 첨가되므로 가향액의 인화점이 높게 되고 주정의 사용에 따른 담배의 미세공 수축을 방지할 수 있어서 가양액의 흡착이 증대되므로 가향작업시 가향손실을 최대한 억제하고 가향후 주정의 휘발량을 감소시켜 작업 안전성과 환경을 개선에 도움이 된다.

또한 본 발명은 원료의 표면에 향료가 균일하게 흡착할 수 있도록 적정 가향액량을 분무하는 방법에도 관계된다. 이 방법에 의하면 균일가향에 의한 가향 반점발생 요인을 제거하여 품질비용을 줄이고 제품의 품질을 균일하게 하는 효과가 있다.

Description

인화점을 고려한 가향조제 및 균일 가향 방법{RAISED FLASH POINT FLUIDS AND METHOD UNIFORM TOP DRESSING}

담배 제조 공정중 중요한 공정의 하나인 가향작업은 오래전부터 실시하여 온 공정이다. 가향 작업의 목적은 담배원료에 향료를 첨가하는 것이다. 가향작업은 주로 고비점(저휘발성) 향료를 첨가하는 1차 가향작업과 저비점(휘발성)향료를 사용하는 2차 가향작업으로 구분된다. 가향작업은 경사진 원통형 실린더내에서 담배원료에 향료액을 노즐로 분무하는 방법으로 작업하고 있다.

일반적으로 2차 가향작업은 약 4∼10%정도의 기본향료와 10∼20%의 보습제를 포함하고 용매로서 주정을 72∼86% 사용하는 가향액을 사용하고 있다. 이때 가향액에 사용하는 주정은 그 인화점이 13℃이고, 전술한 주정을 72-86% 포함하는 가향액은 인화점이 13℃보다 높으나 20℃ 이하로 낮아지게 된다. 따라서 종래의 가향액을 사용하는 2차 가향작업에서는 가향액을 노즐로 분무할 때 주정이 주성분으로 구성된 증기가 발생하게 되고, 이 증기는 증기 주위에서 전기 누전이나 담뱃불, 또는 기타 부주의로 인한 불꽃이 있으면 쉽게 인화할 수 있어서 화재의 위험이 매우 크게 된다. 따라서 종래의 2차 가향작업시에는 조제 가향액의 온도를 20℃로 낮추고 있다. 그러나 봄, 여름, 가을의 작업장 표준온도가 25∼30℃이고 2차 가향기에 공급되는 각초의 담배온도는 30℃정도로서 가향액 표준 온도보다 높으므로, 이 기간동안에는 2차 가향할 때 화재 위험이 더욱 크게 되는 문제점이 발생하게 된다. 특히 가향 용매로서 사용된 주정은 가향작업 이후 여러 공정을 통과하는 동안 대부분 휘발하여 소실되므로 낭비적인 요소가 되고 작업 환경에도 영향을 준다. 또한 종래의 주정을 용매로 사용하는 가향액은 주정이 향료와 함께 낮은 공비점을 형성하므로 향료가 저온에서 휘발되어 향료의 손실이 많았다.

특히, 주정은 담배의 미세세공을 수축시켜 향료의 흡착을 방지하므로 필요이상의 가향액을 사용하여야 했다.

특히, 통상적인 가향작업에서는 원료에 대한 가향액 양과 실린더를 통과하는 원료의 양을 가향 실린더의 기계적 특성과 원료의 물리적 특성(비중, 흡.방습 특성)을 감안하여 적당하게 가감하지 않고 일률적으로 적용하고 있어서, 원료의 물리적 특성에 따라 처리량이 많은 박엽계인 저비중엽 원료는 흐름이 뭉쳐서 말리는 가능성이 있고, 처리량이 적은 후엽계인 비중이 큰 원료의 흐름은 파도처럼 불균일하게 되어 분무된 향료방울이 뭉친 원료의 외부에 주로 흡착되므로 가향편차가 증대될 수 있으므로 실린더 체적에 대한 통과원료의 체적비를 적정하게 할 수 있는 방법이 필요하다. 전술한 바와 같이 가향액을 일률적으로 처리하는 종래의 방법은 향료의 손실을 가져오거나 또는 충분한 가향 효과를 가져오지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 작업장의 실온보다 높은 인화점을 갖고 있어서 작업장의 온도를 20℃ 이하로 낮추지 않고도 안전하게 작업할 수 있고 용매의 휘발에 의한 화재의 위험성을 줄이면서 향료의 휘발에 따른 손실을 가능한 한 줄일 수 있는 가향액이 요구되고 있다. 또한, 적량의 가향액을 효과적으로 사용하는 가향방법이 요구되고 있다.

화재 위험을 예방하고 작업의 안전성을 확보하기 위하여 비휘발성 액체를 사용하여 가향액의 인화점을 작업장 온도보다 높여서 향료제품을 더욱 안전성이 있게하고, 휘발되어 소실되는 주정의 사용량을 적정량으로 줄여 비용을 절감하고 주정과 함께 공비점을 낮게 형성하여 휘발에 의한 향료손실을 줄이고 가향액 온도를 20℃로 냉각하는 작업방법을 단순화시키며 작업환경을 개선하는 가향방법이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 가향액의 인화점이 실온보다 낮아서 2차 가향작업장에서 발생하는 화재의 위험성을 예방하고, 용매인 주정과 함께 휘발되어 손실되는 향료의 양을 줄일 수 있는 2차 가향액을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 균일 가향을 위해서 원료량에 균일 분무를 할 수 있는 가향액의 적정 체적을 산출하고 실린더에서 가향을 노즐로 분무할 때 분무한 가향입자가 원료에 균일하게 흡착되도록 통과하는 원료의 물류가 뭉쳐서 말리거나 파도처럼 불균일하게 되지 않고 균일하도록 하기 위하여 가향 실린더의 기계적특성과 원료의 물리적 특성(비중, 흡.방습 특성)을 고려하여 적정량의 가향액을 원료에 처리하는 가향방법을 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은 가향액에 첨가되는 용매를 주정과 물이 2:1 내지 1:1의 비율로 배합된 혼합 용매를 사용하는 본 발명의 가향액에 의하여 달성된다.

본 발명의 또 하나의 목적은 2차 가향시에 실린더를 통과하는 원료의 적정 통과량을 산출하고 전술한 통과량에 맞게 적량의 가향액을 처리하는 본 발명의 가향액 처리방법에 의하여 달성된다.

도1은 궐련에 대한 끽미 평가에 대한 그래프이다.

본 발명은 담배제조공정중의 2차 가향 공정 중에 사용되는 기본향료 4~10%, 보습제 10~20% 및 용매 72~86%로 이루어지는 가향액에 있어서, 용매가 주정과 비휘발성인 물을 2:1 내지 1:1의 중량비로 포함함을 특징으로 하는 가향액으로 구성된다.

향료로는 ℓ-멘솔, 바니린, 안젤리카 추출물, 아니스, 사과 쥬스, 아프리코트 추출물, 치콜리 추출물, 진저 오일, 홉스 오일, 펜넬 스위트 오일등과 같은 천연 향료가 사용된다.

보습제는 글리세린과 프로필렌 글리콜을 중량 기준으로 70 : 30 또는 80 : 20의 비율로 배합하여 첨가하였으며, 향료에 대하여 중량비로 1 : 2 내지 1: 3 범위로 첨가한다.

사용하는 용매는 향료 성분의 용해도를 높이기 위하여 알콜을 사용하는바, 인화점을 높이기 위하여 비휘발성 용매인 물과 배합하여 사용하며, 일반적으로 알콜과 물의 사용 비율은 2 :1 내지 1: 5로 사용할 수 있으나, 바람직한 것은 알콜과 물을 1:1로 배합하는 것이다. 배합 가향액 중의 용매 사용 비율은 72∼86%로 되게 사용하며, 바람직한 것은 가향액의 중량을 기준으로 75∼85% 사용하는 것이다.

특히, 물은 가향액의 인화점을 높일 뿐만 아니라 담배 조직의 미세공을 증대시켜 향료의 흡착을 증대시키므로 가향작업을 위한 향료의 분무작업시에 휘발에 의한 향료의 손실을 방지한다.

담배에 첨가(분무)하는 가향액의 양을 이론적으로 산출하여 균일하게 가향이 되도록 하는 것이 좋다. 일반적으로 각초 100kg에 분무할 가향액의 양은 다음 계산식으로 계산된다.

{100×10⁶(mg) ÷ 전충량(mg)}×0.01~0.1mm³= 가향액량

원료의 비표면적은 다음과 같다.

시 료	비표면적(cm²/kg)
황색종	7,700
버어리종	12,800
프레온 팽화 황색종	15,100
팽화주맥	8,790
Samejima T, Agric. Biol. Chem. 41(6), 983~988(1977)

담배 1본당 전충량에 대한 비표면적을 계산하는 방법은 각 단엽의 비표면적을 S₁(황색종), S₂(버어리종), S₃(팽화각), S₄(팽화주)로, 각 단엽의 배합비율을 P₁(황색종 40.6%), P₂(버어리종 19.5%), P₃(팽화각 13.1%), P₄(팽화주 21.8%)라고 놓은다음 배합제품의 전충량이 700mg인 궐련의 비표면적 S는 다음의 식으로 구해진다.

이 식에서 의하여 계산한 1본의 궐련에 대한 비표면적 6.68cm²/본에 가향액 0.02mm³를 분무해야 원료 표면 전체에 균일 첨가 가능하다.

원료 100kg당 적량의 가향액은 대략 1∼3ℓ범위이고, 이 때 가향액의 첨가량은 가향 실린더를 통과하는 원료의 적정 유량을 다음의 식과 같이 원료의 비중에 따른 원료의 체적을 계산하여 실린더를 체적 대 원료의 체적비가 8∼13:1의 범위가 되게 하여 각초 입자 전체에 균일하게 접촉되도록 분무한다.

실린더 체적(m³) ÷ {담배의 비중(m³/kg)×실린더내 머무는 담배량(kg)} = 8.5 ∼13.0

담배의 비중 측정 방법은 압력을 가하지 않은 상태에서 측정한 값을 말한다.

본 발명의 가향액에 의하면 가향액 중에 비휘발성 용매가 포함되므로 가향액의 인화점이 높아서 2차 가향작업 중에 발생할 수 있는 화재 위험 예방과 작업의 안전성 및 작업환경 개선을 이룰 수 있으며, 주정의 사용량을 줄여서 주정의 휘발에 의한 손실을 감소시키므로 담배 제조원가를 절감하여 경제성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

특히 비휘발성 용매인 물은 담배조직의 미세세공을 증대시켜 첨가하는 향료의 흡착을 증대시키므로 휘발에 의한 향료의 손실을 억제할 수 있게 된다.

또한 본 발명의 방법에 의하면, 담배원료에 첨가하는 가향액의 적정량 산출과 담배원료의 실린더내 적정 물류량을 산출하여 담배에 적량의 가향량(체적)을 균일하게 분무하므로 균일한 가향이 이루어지게 되어 가향반점 발생 요인이 제거되고 담배제품 품질을 균일하게 유지하는 이점이 있다.

<실시예>

-실시예 1-

가향용매의 배합비를 조절하여 만든 향액의 인화점 및 용해성

No.	2차가향향소류(%)	96%주정(%)	물(체적 %)	프로필렌 글리콜(%)	글리세롤(%)	인화점(℃)	용해성
1	5.0	82.5	0	10.0	2.5	13	완전용해
2	5.0	55.0	27.5	10.0	2.5	29	완전용해
3	5.0	55.0	27.5	12.5	0	30	완전용해
4	5.0	55.0	27.5	0	12.5	24	완전용해
5	5.0	41.3	41.3	10.0	2.5	42	완전용해
6	5.0	20.6	20.6	20.6	20.6	46	완전용해
7	5.0	41.6	0	41.3	0	22	완전용해
8	5.0	41.6	0	0	41.3	17	완전용해
9	5.0	20.0	80.0	0	0	90	현탁액

- 비휘발성 용매중에도 인화점에 대한 효과를 비교하면 프로필렌 글리콜은 물의 3/4의 효과가 있고, 글리세롤은 프로필렌 글리콜의 1/10의 효과가 있었다.

-실시예 2-

담배원료의 물리성 측정을 위한 전처리방법은 담배원료중의 휘발성 물질 제거를 위해 온도 30℃, 시간 10시간, 압력 10^-8bar의 조건으로 건조한 시료를 실험에 사용하였다.

30℃에서 각 상대습도별 담배원료의 평형흡착수량과 에탄올흡착량 및 세공용적

원료	상대습도[-]	평형흡착수량[m³/kg]	에탄올흡착량[m³/kg]	세공용적[m³/kg]
황색종(B2O)	0.3	0.8×10^-4	4.8×10^-4	1.2×10^-4
	0.6	1.6×10^-4	8.5×10^-4	2.2×10^-4
	0.8	3.3×10^-4	10.5×10^-4	3.0×10^-4
버어리종(B2T)	0.3	1.1×10^-4	7.1×10^-4	2.0×10^-4
	0.6	1.4×10^-4	8.6×10^-4	2.0×10^-4
	0.8			2.3×10^-4

- 황색종은 상대습도별 세공용적의 변화에 따른 평형흡착수량과 에탄올흡착량의 변화가 버어리종보다 크다. 이는 상대습도에 따라 수분의 흡착에 의한 황색종의 구조변화가 버어리종보다 크기 때문이라고 생각된다.

-실시예 3-

황색종 원료 60%, 버어리종 원료 20%, 오리엔트종 원료 10%, 판상엽 10%로 배합한 원료에 조합향료(향소류 5%, 보습제 13%, 순도 96%인 주정 82%)를 담배원료 100kg당 1,300cc를 분무하여 만든 제품에서 궐련의 중량은 670±10mg/본, 공기희석율은 49±8%인 시료를 선별하여 연기분석 시료로 사용하였으며 품질을 분석한 결과는 다음과 같다.

연기성분 분석 결과

조합향료 내용	연소성(분.초/3cm)	연기성분(mg/cig.)
향소류	연소성(분.초/3cm)	보습제	용매비율(주정 농도)	Tar	Nicotine	CO	Puff No.
5%	13%	82%(100%)	5´06˝(18˝)	6.23	0.75	5.10	6.4
5%	13%	82%(75%)	4´56˝(17˝)	5.77	0.71	4.61	6.6
5%	13%	82%(50%)	4´56˝(08˝)	5.80	0.70	4.73	6.6

-사용하는 주정의 농도를 50%까지 낮추어도 연기성분의 이행량에는 유의차가 없었다.

실시예 3에서 제조한 궐련에 대한 관능(끽미) 평가 결과를 비교하면 도1과 같으며, 향액 조제에 사용한 주정의 농도에 대한 끽미에는 유의차가 없었다.

Claims

담배 제조 공정 중의 2차 가향 공정 중에 사용되는 향료 4~10%, 보습제 10~20% 및 용매 72~86%로 이루어지는 가향액에 있어서, 용매는 주정과 비휘발성 용매인 물이 2:1 내지 1:1의 중량비로 이루어졌음을 특징으로 하는 가향액.
제1항에서, 용매가 주정과 물을 1:1의 중량비로 포함함을 특징으로 하는 가향액.
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