KR100486449B1 - 유해성분을 저감시키는 담배잎의 가공방법 - Google Patents

Abstract

유해성분을 저감시키는 담배잎의 가공방법이 개시된다. 담배잎 가공방법은 식품첨가물인 탄산염계 물질을 담배잎에 투여하는 단계와, 담배잎을 고온 증기로 가열하는 단계를 포함한다. 이러한 담배잎 가공방법에 의하면, 담배잎에 탄산염계 물질을 투여하고, 고온의 증기를 인가하여, 탄산염계 물질이 담배잎에 함유된 유해성분과 강력하게 반응하여 수렴시킨 후 증발에 의해 분리 제거됨으로써, 담배잎의 유해성분을 저감시킬 수 있다. 또한, 담배잎의 유해성분 제거처리과정을 거쳐 담배의 자극성 냄새성분이 제거되어 이후의 가향조건을 개선시킴으로써 혐끽미는 억제되고 향끽미는 향상시킨다. 그리고, 담배의 시끽 연소시 담배의 고유한 향 및 맛은 그대로 유지되며 부루연으로 인한 간접흡연의 피해도 최소화 할 수 있고, 흡연가의 건강손상을 억제시킴과 아울러 흡연욕구를 해소할 수 있어 금연초 등의 기능성 담배의 제조가 가능하다. 또한, 담배잎의 유해성분 처리과정이 분무 및 증기 가열에 의해 간단히 이루어짐으로써 담배 생산 수율에 영향을 미치지 않는 장점을 제공한다.

Description

유해성분을 저감시키는 담배잎의 가공방법{Method of processing tabacco leaves}

본 발명은 유해성분을 저감시키는 담배잎의 가공방법에 관한 것으로서, 상세하게는 화학반응에 의해 담배잎의 유해성분을 제거 처리하는 담배잎의 가공방법에 관한 것이다.

일반적으로 필터담배는 농가에서 수확 건조한 잎담배를 가습, 가향 등의 공정에 의해 가공처리한 후 절각하여 각초를 제조하고, 다시 각초를 궐련지로 말아 필터가 없는 막궐련을 제조한 후, 팁페이퍼를 이용하여 필터와 막궐련을 연결하여 제조한다.

농가에서 수확 건조한 잎담배는 보통 수분 함량이 16 내지 18%정도로 비교적 높고 균일하지 않고, 잎살부위와 줄기의 보습력이 달라 그대로 숙성할 경우 곰팡이와 해충의 발생 등 부패, 변질의 우려가 있어, 줄기를 제거하고, 건조한 후 담배 제조시까지 임시 보관하기 위해 압축시켜 소정크기로 패킹하여 보관한다. 이렇게 건조상태로 압축되어 패킹된 담배잎 집적체는 담배잎의 풀어짐이 원할 하도록 집적체를 적절한 크기로 절단하는 제1 절단공정, 담배잎에 적당한 온도와 수분을 가하는 가습/가온 공정, 자연 증발에 의해 수분함량을 일정하게 유지시키고 담배잎을 숙성시키는 발효공정, 가향공정, 건조공정, 각초용으로 절단하는 제2절단공정등의 일련의 후속공정을 거쳐 제조된다.

이러한 잎담배의 가공공정을 거쳐 통상 궐련 형태로 제조되는 담배는 탄화시 발생되는 연기에 일산화탄소, 시안화수소, 아크롤레인, 아세트알데히드, 포름알데히드, 아세트니드릴 등과 함께 니코틴, 타르와 같은 입자상의 물질이 함유되어 있다. 특히 니코틴은 담배의 대표적인 중독성 유해성분으로 알려져있다. 이러한 유해성분들은 흡연자 뿐만 아니라 주위 사람도 직접 및 간접 흡연에 의해 건강을 해치게 한다. 또한, 담배 성분중 냄새를 발생하는 성분은 실내에 흡착되어 불쾌감을 주고, 실내 마감재의 변색을 초래하는 등의 악영향을 준다 .

이러한 담배의 유해특성을 개선하기 위해 니코틴을 제거 또는 감소시키기 위한 다양한 방법이 시도되어 왔고, 가장 일반적인 방법으로는 필터에 의해 나코틴을 여과시켜 흡연시 니코틴의 흡입량을 감소시키는 방법이 있다. 이러한 필터 방식에 의한 니코틴 여과율은 통상 20 내지 40%정도로 흡연시 여과되지 않은 니코틴과 타르를 상당량 흡연자는 흡입하게 된다.

이러한 필터방식 이외에도 담배잎 이외의 중화성분을 갖는 물질을 담배잎과 함께 혼합하여 제조하는 방식등이 연구되고 있으나, 이러한 방식들은 이물질의 혼입에 의해 담배 고유의 맛을 재현해내기가 어렵고, 담배잎 자체적으로 함유하는 유해성분을 담배잎으로부터 직접 제거하는 방식이 아니어서 담배잎 자체의 유해성분을 근본적으로 제거하지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 담배잎에 함유된 유해성분을 담배잎으로부터 화학반응 처리에 의해 제거할 수 있는 담배잎의 가공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 담배잎에 함유된 유해성분을 제거하되, 담배 고유의 맛은 유지시킬 수 있는 담배잎의 가공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존의 담배 제조 자동화 공정에 적용할 수 있는 담배잎의 가공방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 담배잎 가공방법은 가. 탄산염계 물질을 담배잎에 투여하는 단계와; 나. 상기 담배잎을 고온으로 가열하는 단계;를 포함한다.

상기 담배잎 가열은 증기로 수행하는 것이 바람직하다.

바람직하게는 상기 가열단계는 담배의 품온이 65도 정도 되게 증기로 가열한다.

바람직하게는 상기 탄산염계 물질은 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨, 탄산나트륨 수용액, 탄산칼륨 수용액, 탄산수소나트륨 중 어느 하나가 적용된다.

상기 탄산나트륨 수용액, 탄산칼륨 수용액, 탄산수소나트륨 수용액에 함유된 탄산나트륨, 탄산칼륨 또는 탄산수소나트륨의 농도는 적어도 10%이상으로 하여 적용한다.

바람직하게는 상기 증기의 온도는 290도 이상으로 인가한다.

상기 탄산염계 물질 투여단계는 압축된 담배잎 집적체를 소정 크기로 절단하는 절단 단계와, 절단된 상기 담배잎에 소정의 가향액을 투여하는 가향 단계 사이에 수행되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 담배잎 가공방법을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 기존의 담배 제조 자동 생산 설비를 그대로 활용하면서도 탄산염계 물질을 이용하여 담배잎의 유해성분 제거처리를 수행할 수 있는 방안으로서, 기존의 담배잎의 가공 공정에서 요구되는 가습/가온 공정에 탄산염계 물질을 투여한다.

이러한 가공공정의 예가 도 1에 도시되어 있다.

먼저, 농가에서 수확된 잎담배로부터 줄기를 제거하고, 건조한 후 압축시켜 소정크기 예컨대 한변의 길이가 길이가 수십센티미터 정도되게 패킹된 담배잎 집적체를 소정 크기로 절단한다(단계 110).

이후, 절단된 담배잎에 탄산염계 물질인 탄산나트륨 분말, 탄산나트륨 수용액, 탄산칼륨 분말, 탄산칼륨 수용액, 탄산수소 나트륨 분말, 탄산수소나트륨 수용액 중 어느 하나를 투여하고, 증기로 담배잎을 가열시킨다(단계 120). 여기서, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨 중 적어도 2개 이상의 물질을 상호 혼합할 수 있음은 물론이다.

증기에 의해 가열되는 담배잎의 품온이 65도 정도가 되도록 증기의 가열 온도 및 분무량이 조절되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 증기의 온도는 290℃ 내지 400도 바람직하게는 380℃ 정도로 인가한다. 또한, 탄산염계 물질을 액상으로 투여하는 경우 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨의 함유농도가 적어도 10%이상 되도록 고농도화 하여 분무 방식으로 투여한다.

탄산염계 물질을 액상으로 투여하는 경우 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨 중 적어도 하나를 용질로 하고, 용매로는 물 또는 전기분해 처리에 의해 생성된 강알칼리성 전해수를 이용한다.

용매를 물로 할 때 보다 강알칼리성 전해수를 적용한 경우 담배잎의 유해성분 제거능력이 보다 향상된다.

여기서 강알칼리성 전해수는 용질과 대응되는 계열의 첨가제를 전해장치에 투입하여 생성된 것을 적용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 첨가제를 탄산나트륨으로 하여 전해처리하여 생성된 강알칼리성 전해수는 탄산나트륨 또는 탄산수소나트륨의 용매로 사용한다. 같은 방법으로 첨가제를 탄산칼륨으로 하여 전해처리하여 생성된 강알칼리성 전해수는 탄산칼륨의 용매로 사용한다.

이러한 탄산염계 강알칼리성 전해수는 전해장치의 양극실에 탄산염계 첨가제가 희석된 탄산염계 수용액을 투입하고, 음극실에 원수 즉 물을 투입하여 전해처리하면, 음극실에서 생성된다. 바람직하게는 다단 또는 순환 전해처리하는 시스템을 적용하여 강알칼리성 전해수를 생성한다.

도 2는 강알칼리성 전해수를 생성하는 시스템의 일 예를 나타내 보인 도면이다.

도면을 참조하면, 전해수 생성 시스템은 전해장치(50)와, 체류 저수조(60)(70)를 구비한다.

원수탱크(10)는 원수를 저장하는 탱크이다. 원수는 수돗물, 담수, 해수, 지하수 등을 사용할 수 있다.

원수탱크(10)에 저수된 원수는 펌프(P)(11)와 필터(20)를 거쳐 첨가제 희석 교반기(40) 및 전해장치(50)의 양극실(59a)로 공급되도록 공급 관로가 형성되어 있다.

첨가제 투입장치(30)와 첨가제 희석 교반기(40)는 전해장치(50)에 투입할 탄산염계 수용액을 생성하는 장치이다.

첨가제 투입장치(30)는 첨가제로서 탄산염계 물질인 탄산나트륨, 탄산칼륨 또는 탄산수소나트륨을 저장하여 공급한다.

여기서 첨가제 투입장치(30)와 원수탱크(10)로부터 첨가제 희석 교반기(40)로 각각 투입되는 원수와 첨가제의 혼합 비율은 적절하게 결정된다. 예컨대, 첨가제를 원수에 대해 약 5 내지 10퍼센트의 중량비로 첨가한다.

전해장치(50)는 양이온만 선택적으로 투과시키는 양이온 선택 투과 격막(54)에 의해 음극실(55a)과 양극실(59a)로 분리되게 형성되어 있다.

이하의 설명에서 음극수는 음극실(55a)에서 생성된 전해수를 말하고, 양극수는 양극실(59a)에서 생성된 전해수를 말한다.

음극수 체류 저수조(70)는 전해장치(50)의 음극실(55a)을 거쳐 생성된 음극수를 저수시키고, 저수된 음극수를 전해장치(50)에 재투입할 수 있도록 전해장치(50)와 순환관로를 통해 연결되어 있다.

참조부호 62 및 72는 전해수에 포함된 기체를 외부로 방출할 수 있도록 기체 제거장치이다.

음극수 체류 저수조(70)는 전해장치(50)를 거쳐 생성된 음극수를 30초 이상 체류시키는 것이 바람직하다.

전해장치(50)의 양극실(59a)을 거쳐 생성된 양극수는 양극수 체류저수조(60)를 통해 양극실로 재투입할 수 있도록 되어 있다.

전해수 저장탱크(80)는 체류 순환 전해과정을 거쳐 생성된 음극수를 음극수 체류 저수조(70)로부터 유입받아 저장하기 위한 것이다.

이러한 체류 순환식 전해수 생성 시스템은 음극수 순환계통을 따라 순환 전해되는 음극수를 강알칼리성 전해수로 만든다.

여기서, 체류 순환식 전해수 생성 시스템은 강알칼리성 전해수의 생성을 위해 요구되는 전해/체류 차수에 대응되게 처리된다.

한편, 음극수 생성 능력을 증가시키기 위해 복수의 전해장치(50)를 하나의 체류저수조와 병렬상으로 접속할 수 있음은 물론이다.

한편, 물 또는 도 2의 시스템에 의해 생성된 강알칼리성 전해수를 용매로 하여 생성된 탄산염계 수용액, 또는 분말상태의 탄산염계 물질을 담배잎에 투여하면서, 증기 가열공정을 수행하는 가온/가습 장치의 일부가 도 3에 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 가온/가습 장치는 통형의 회전드럼(91)을 구비한다.

회전드럼(91)은 절단기(미도시)에 의해 절단된 담배잎을 이송하는 콘베이어(92)와 가습/가온 처리된 담배잎을 발효 저장고(미도시)로 이송하는 콘베이어(93) 사이에 설치된다.

회전드럼(91)은 다수의 통공을 갖게 형성되며, 하우징(96)내에 경사지게 회전가능하도록 배치되어 구동원(미도시)에 의해 회전된다.

회전드럼(91)의 내측벽에는 담배잎의 전진력을 강화시키기 위해 나선형 홈(91a)이 형성되어 있다.

증기 발생장치(미도시)로부터 발생된 증기는 증기 공급관(94a) 및 노즐(94b)를 통해 통공을 갖는 회전드럼(91)내로 인가된다.

탄산염계 물질은 액상 또는 분말인지에 따라 대응되게 분사할 수 있도록 탄산염계 물질 투여장치(미도시)가 구비된다.

도시된 예에서는 탄산염계 수용액을 회전드럼(91)내로 투여할 수 있도록 탄산염계 수용액 공급관로(95a) 및 에어분출 관로(95b)가 상호 집중되게 노즐(95c)과 연결되어 있다.

참조부호 98은 탄산염계 수용액과 가열된 담배잎과의 반응시 발생하는 가스를 수집하여 배출하기 위한 가스 배출기이다. 가스 배출기는 회전드럼(91)이 수납된 하우징(96) 내에도 설치될 수 있음은 물론이다.

이러한 가습/가온장치를 이용한 담배잎 가공방법에 의하면, 탄산나트륨 수용액, 탄산칼륨 수용액 또는 탄산수소나트륨 수용액을 노즐(95c)을 통해 분사하도록 적용하는 경우 기존의 담배 자동화 제조공정상에 설치된 가습/가온장치를 그대로 이용할 수 있다. 즉, 공급관로(95a)를 통해 기존의 물을 공급하는 장치에 물대신 탄산나트륨 수용액, 탄산칼륨 수용액 또는 탄산수소 나트륨 수용액을 투입하여 공급하면 탄산염계 물질 투여장치로 사용할 수 있다.

이러한 가습/가온 장치에 의한 분무/ 증기 가열과정을 통해 열에 매우 안정적인 성질을 갖고 있는 탄산염계 물질은 담배잎과 반응하여 담배잎에 함유된 성분중 인체에 유해한 전알칼로이드 및 휘발성 염기 등의 유해성분 및 자극성 냄새성분을 강력하게 흡착 및 휘산시켜 제거한다.

탄산염계물질에 의해 처리된 담배잎은 PH가 알칼리성으로 조절되고, 탄산성분은 강한 침투력 및 조직의 팽화를 촉진시켜 증기에 고온으로 가열되는 담배잎의 유해성분 제거반응을 촉진시키고, 이후의 담배 숙성 반응을 활성화 시킨다.

실험에 의하면, 이러한 담배 가공공정을 통해 탄산염계 물질에 의해 처리된 담배잎에 대해 각종 유해성분 함량을 분석한 결과 니코틴, 타르, 벤조피렌, 일산화탄소 등과 같은 유해성분이 상당량 감소되었다.

특히, 담배잎에 가해지는 증기의 온도, 투여량, 탄산염의 희석율, 탄산염 물질의 담배잎에 대한 분사량 조절에 의해 담배 종류별 니코틴, 타르등의 함량을 제어할 수 있어 담배잎을 원료로하는 금연초를 제조할 수 있다.

고농도의 탄산염계 분말 또는 수용액을 담배잎에 처리하면 흡연가에게 담배의 고유맛을 제공하면서도 인체에 유해한 성분이 저감된 담배를 제공할 수 있다. 또한, 실험결과 담배잎의 맛과 향을 내는 성분은 거의 영향을 미치지 않았고 탄산염에 의해 처리한 담배잎은 불쾌한 자극성 냄새성분의 제거에 의해 보다 좋은 가향 조건을 제공한다.

한편, 분말 또는 수용액상태의 탄산칼륨은 탄산나트륨에 비해 담배잎의 유해성분을 제거하는 능력이 더욱 높음이 확인되었다.

본 출원인의 실험에 의하면, 분말 또는 수용액상태의 탄산칼륨을 고온 증기와 함께 담배잎에 투여하면, 탄산 나트륨 분말 또는 탄산나트륨 수용액을 담배잎에 투여한 것보다 이후의 담배 제조 과정을 거친 담배잎에 잔류되는 비율이 더욱 낮음이 확인되었다. 즉, 탄산칼륨은 탄산나트륨 보다 유해성분 제거 능력이 높고 및 제거대상물질에 잔존하는 비율이 더욱 낮은 장점을 제공한다.

탄산 수소나트륨의 경우도 탄산나트륨 보다 유해성분 제거능력이 더 뛰어난 특성을 제공함이 확인 되었다.

특히, 분말 또는 수용액 상태의 탄산 수소 나트륨은 탄산칼륨 또는 탄산나트륨 물질을 증기로 가열되는 담배잎에 투여할 때 암모늄염 가스의 발생이 없어 제조상의 높은 안전성을 제공하며, 65℃ 이상에서 탄산, 탄산수, 탄산나트륨의 기능이 활성화 되는 장점을 제공한다.

다시 도 1로 돌아가서, 분무/증기 가열 처리된 담배잎을 소정시간 적체상태로 유지하여 숙성시키는 발효과정을 수행한다(단계 130). 분무/증기 가열과정을 통해 대부분의 유해성분이 제거된 담배잎은 분무/ 증기 가열과정을 거쳐 약 65도 정도의 온도를 유지하고 있어, 발효과정에서도 잔류된 탄산염 물질이 니코틴을 포함한 유해성분을 후속적으로 흡착하여 함께 증발되는 과정이 연속된다.

이후, 숙성 처리된 잎담배에 대해 1차 가향처리를 수행한다(단계 140).

1차 가향처리는 액상으로 조제된 가향액을 담배잎에 분무 및 가열한다. 가향액은 공지된 물질 예컨대 이성화당, 글리세린등 적용하고자 하는 향료를 소정비율로 혼합하여 물에 용융시켜 적용한다.

이후 2차 가향 및 유기산처리를 수행한다(단계 150). 2차가향 및 유기산처리는 가향액과 유기산 예컨대 구연산을 함께 혼합하여 담배잎에 분무한다. 이 과정에서 담배잎은 중화된다.

이후 수분량이 적절하게 예컨대 약 17%정도로 유지되도록 건조과정을 수행한다(단계 160).

다음으로, 궐련으로 제조하기 위한 후속공정이 수행된다(단계 170). 즉, 각초용으로 재절단하는 절단공정, 절단된 각초를 궐련에 말아 궐련을 제조하는 공정들이 있다.

이러한 담배 가공 공정에 의해 탄산염계 물질에 의해 처리된 담배잎은 PH가 알카리성으로 변하게 되고, 후속공정인 가향 및 유기산 처리공정에서 유기산 예컨대 구연산을 향액에 조제하여 담배잎에 투여하여 중화처리하면, 담배 고유의 맛과 향이 향상되는 것이 끽연 실험결과 확인되었다.

한편, 담배잎의 유해성분 제거율을 높이기 위해 가향공정 이후 또는 가향액분무 공정시 가향액과 함께 탄산염계 물질을 담배잎에 투여 및 가열 건조하는 공정을 추가로 삽입할 수 있음은 물론이다.

담배잎에 이러한 탄산염계 물질을 투여 후 증기, 열풍 등과 같은 가열 방식에 의해 증발 건조시킴에 의해 담배잎에 함유된 유해성분이 제거하는 것은 기존의 담배제조공정에 영향을 미치지 않으면서 수행될 수 있기 때문에 담배 제조공정 순서 또는 특정공정과 관계없이 적용할 수 있음은 물론이다. 예를 들면, 농가에서 재배된 담배잎을 보관하기 위한 전처리로서 앞서 설명된 탄산염계 물질을 담배잎에 투여하고 가열처리한 후 보관할 수 있음은 물론이다.

그 밖에 탄산염계 수용액에 담배잎을 소정시간 침지시켜 유해성분을 제거할 수 있음은 물론이다.

지금까지 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 담배잎 가공방법에 의하면, 담배잎에 탄산염계 물질을 투여하고, 고온의 증기를 인가함으로써, 탄산염계 물질이 담배잎에 함유된 유해성분과 강력하게 반응하여 수렴시킨 후 증발에 의해 분리 제거되어 담배잎의 유해성분을 저감시킬 수 있다. 또한, 담배잎의 유해성분 제거처리과정을 거쳐 담배의 자극성 냄새성분이 제거되어 이후의 가향조건을 향상시킨다. 그리고, 담배의 연소시 담배의 고유한 향 및 맛은 그대로 유지됨으로써, 흡연가의 건강손상을 억제시킴과 아울러 흡연욕구를 해소할 수 있다. 또한, 담배잎의 유해성분 처리과정이 분무 및 증기 가열에 의해 간단히 이루어짐으로써 담배 생산 수율에 영향을 미치지 않는 장점을 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 담배잎 가공과정을 나타내 보인 플로우도이고,

도 2는 본 발명에 적용되는 탄산염계 수용액을 생성하기 위한 용매를 생성하 는 전해수 생성시스템의 일 예를 나타내 보인 도면이고,

도 3은 본 발명의 담배잎 가공방법에 적용되는 가습/가온 장치를 개략적으로 나타내 보인 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50: 전해장치

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 가. 탄산나트륨을 첨가제로 하여 생성된 수용액을 전해장치의 양극실에 투입하고, 양이온 선택 투과막에 의해 상기 양극실과 분리된 상기 전해장치의 음극실에 원수를 투입하여 1회 이상 전해 처리하여 상기 음극실에서 생성된 강알칼리성 전해수를 이용한 용매에 탄산나트륨 또는 탄산수소나트륨을 녹여 생성된 탄산염계 수용액을 담배잎에 투여하는 단계와;

   나. 상기 담배잎을 고온으로 가열하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유해 성분을 저감시키는 담배잎의 가공방법.
5. 가. 탄산칼륨을 첨가제로 하여 생성된 수용액을 전해장치의 양극실에 투입하고, 양이온 선택 투과막에 의해 상기 양극실과 분리된 상기 전해장치의 음극실에 원수를 투입하여 1회 이상 전해 처리하여 상기 음극실에서 생성된 강알칼리성 전해수를 이용한 용매에 탄산칼륨을 녹여 생성된 탄산염계 수용액을 담배잎에 투여하는 단계와;

   나. 상기 담배잎을 고온으로 가열하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유해 성분을 저감시키는 담배잎의 가공방법.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 탄산염계 수용액에 함유된 용질의 농도는 10%이상인 것을 특징으로 하는 유해성분을 저감시키는 담배잎의 가공방법.
7. 삭제
8. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 고온으로 가열하는 단계는 290도 이상의 고온 증기로 상기 담배잎에 인가하여 상기 담배잎의 온도가 65도 정도가 되도록 가열처리 하는 것을 특징으로 하는 유해 성분을 저감시키는 담배잎의 가공방법.