KR19990036066A - 담배 줄기의 증기 파열 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 담배 줄기를 파열시켜 궐련 품질을 개선시키는 방법에 관한 것이며, 특히 담배 줄기 세포를 고압 포화 증기로 파열시키고, 이어서 급속 감압 및 냉각시켜서 궐련 품질에 해로운 영향을 감소시키고 향기로운 맛의 화합물을 형성하는 방법에 관한 것이다.

Description

담배 줄기의 증기 파열 방법

가압 증기로 섬유질 식물성 물질을 처리하는 것이 섬유의 분해에 기여한다는 것은 수년동안 알려져 왔다. 또한, 증기 처리는 화학 첨가제, 대개는 암모니아 및 알칼리성 물질 형태와 함께 사용되어 담배 특성을 변형시켜 왔다. 예를 들면, 장기 만료된 특허 중에서, 제이콥 에스. 스터러(1864)의 미국 특허 제 42,319 호에는 식물의 섬유질 부분(예를 들면, 긴 스테이플 또는 목질 섬유를 갖는 식물의 밀짚, 풀, 잎 또는 줄기)을 화학물질(예, 가성 소다, 소다, 소다회, 암모니아, 석회 또는 염)으로 처리하고, 증기를 전달하고, 물질의 품질 또는 색상을 해치는 바람직하지 못한 화합물을 용해시켜 제거하는 것이 개시되어 있다. 라이터(1936)의 미국 특허 제 2,032,437 호에는 소화성 액체, 예를 들면, 밀폐하의 아황산염 또는 아황산 조리용 알콜의 화학 작용에 의해 목재 또는 기타 미가공 섬유질 물질로부터 섬유질을 방출시키는 방법이 개시되어 있다. 스나이더(1960)의 미국 특허 제 2,964,518 호에는 목질 물질을 600∼1250psig 범위내의 압력에서 약 250∼300℃의 온도에서 90분 이하동안 암모니아 및 증기로 처리하여 물질의 섬유질 및 리그닌질 부분을 분리하는 것이 개시되어 있다.

또한, 담배내의 맛 화합물을 형성하는 수단으로서 증기 및 화학물질을 사용하는 종래의 담배 처리가 공지되어 있다. 릴리 쥬니어 일동(1986)의 미국 특허 제 4,607,646 호에는 암모니아를 천연 당을 포함하는 비-벌리(burley) 담배로, 80∼150℃의 온도로 가열된 압력 조절 계내에서 반응시켜 벌리와 같은 궐련 맛 특성을 부여하지만, 여전히 모든 휘발성 담배 성분은 거의 보유하고 있는 것으로 개시되어 있다. 담배를 처리하여 맛 화합물을 형성시키는 방법에 관한 여러 기타의 특허가 공지되어 있다. 데니어 일동(1987)의 미국 특허 제 4,677,994 호에는 암모니아 원을 담배에 살포하고, 암모니아 처리된 담배를 소정의 시간동안 증기로 처리하여 맛 품질이 개선되고 담배의 가치를 충족시키는 것이 개시되어 있다. 데니어 일동(1988)의 미국 특허 4,744,375 호에는 습윤화된 담배를 용기 영역에 투입하고, 암모니아 원을 투입하고, 용기 영역을 가열하여 담배를 소정의 온도로 가열하여 담배에 맛 화합물을 생성하는 것이 개시되어 있다. 데니어 일동(1989)의 미국 특허 제 4,825,884 호에는 담배를 감귤류 펙틴, 전화 당 또는 인산이암모늄 또는 이의 조합물과 접촉시키고, 습윤화된 담배를 용기 영역에 암모늄 원과 함께 투입하고, 용기 영역을 가열하여 소정의 온도로 담배를 처리하여 담배내의 맛 화합물을 생성하는 것이 개시되어 있다.

대체로, 종래의 담배 처리는 담배 물질을 처리하는데 증기, 암모니아 또는 화학물질의 다양한 조합을 사용하여 맛 화합물을 형성하고, 목재 생성물내의 리그닌 및 셀룰로스를 분해하여 기타의 제품을 제조하는데 유용한 부산물을 형성하는 것이었다.

본 발명은 담배 줄기를 파열시켜 궐련 품질을 개선시키는 방법, 특히 담배 줄기의 세포를 고압 포화 증기로 파열시킨 후, 급속 감압 및 냉각시켜 궐련 품질에 해로운 영향을 감소시키고, 향기로운 맛의 화합물을 형성하는 방법에 관한 것이다.

도면을 살펴보면, 본 발명의 이로운 실시태양이 개시될 것이다.

도 1 은 본 발명의 방법을 실시하는데 사용할 수 있는 장치의 개략적인 다이아그램이다.

도 2 는 암모니아를 사용한 본 발명의 방법을 실시하는데 사용될 수 있는 다른 장치의 개략적인 다이아그램이다.

본 발명을 실시하는데 있어서의 최선의 실시태양

도 1 을 참고로 하여 본 발명 방법의 바람직한 실시태양을 예시한다. 파열시키고자 하는 담배 줄기를 공극성 스크린형 유동 배스킷(도시하지 않음)에 부착시킨다. 배스킷을 용기 또는 함침기(2)에 넣고, 이의 뚜껑을 닫아 누출을 방지한다. 400psig 이상의 압력 및 225℃ 의 온도에서 과열 증기를 생성할 수 있는 보일러 또는 임의의 고압 증기 시스템과 같은 증기 원(10)이 제공된다. 증기 부가 시스템내의 증기 트랩(8)을 사용하여 증기 라인으로부터의 원치 않는 과량의 응축물을 제거함으로써 응축물이 함침기(2)로 흐르지 않게 한다. 진공 원(15)을 제공하여 파열 후 기체의 배기를 돕고 밸브(9)로 조절한다. 배기 밸브(13,14)는 함침기(2)내에 포함된 기체를 급속 방출하고 배기시켜 증기 압력의 급속 감압을 가능케 하도록 특별하게 구조되었다. 배기 라인(23)은 배기 밸브(13,14)가 모두 통상의 배기 송풍기(24)에 연결되어 감압 및 배기 단계를 부가로 보조한다.

작동 시에, 제 1 증기 밸브(7)를 개방하여 밀폐된 용기내에서의 담배의 함침에 이용할 수 있는 증기 원(10)으로부터 라이브 증기를 형성한다. 밸브(9,11,12,13,14)를 잠그고, 밸브(16,17)를 개방하여 밀폐된 용기에 증기를 투입한다. 압력 게이지(22)에 의해 나타난 바와 같이 소정 압력이 200∼400psig 범위 내로 및 온도 게이지(25)에 의해 나타난 바와 같이 소정 온도가 193∼223℃ 범위 내가 될 때까지 함침기(2)에 증기를 유동시킨다. 소정의 압력 및 온도에 다다르고 담배를 64∼448초 범위 내의 소정의 보유 시간동안 처리하는 경우, 밸브(19)를 잠그고, 밸브(9,13,14)를 개방시켜 함침기(2)를 즉시 배기시키거나 또는 감압시킨다. 상압으로 감압시키는 것은 약 20초 동안 발생한다.

담배를 함침시키는 동안, 증기를 담배 줄기의 섬유 세포벽에 가한다. 식물 세포벽은 리그노셀룰로스로 형성되어 있으며, 이는 리그닌, 셀룰로스와 혼합된 복합 중합성 물질, 섬유상 탄수화물로 구성되어 세포벽을 두껍게 하고, 강화시킨다. 과열된 증기를 가하면, 증기는 리그노셀룰로스로 형성된 생중합체와 반응하여 이를 분해한다. 그후, 함침기(2)를 급속 감압시키면, 몇몇의 세포가 파열되며, 리그닌 및 셀룰로스사이에서의 완전 화학 결합을 분해한다. 진공 밸브(9)를 개방시키고, 함침기(2)에 뚜껑을 닫아서 임의의 잔류 기체를 제거하고, 급냉시켜 물질을 급속 냉각시킨다. 상기 기재된 바와 같이 물질을 핸드 시이트로 부가 처리하기 위해 건조시키고, 이를 조각조각 찢고, 담배 혼합물에 첨가하여 흡연 제품에 적절한 재구성된 담배 제품을 제조한다.

도 2 는 다른 바람직한 실시태양을 개시하고 있으나, 이는 상기 기재된 조건하에서 함침기(2)의 대기에 탱크(5)로부터의 암모니아 기체를 투입하는 암모니아 전달 시스템이 부착되어 있다. 담배 줄기를 스크린 배스킷(도시하지 않음)에 유사하게 넣고, 함침기(2)에 삽입하고, 이의 뚜껑을 닫아 누출을 방지했다. 밸브(3)를 잠그고, 제 1 암모니아 기체 밸브(4)를 개방시킨다. 압력 게이지(6)에 의해 나타난 바와 같이, 약 120∼130psig 의 압력에서 암모니아 기체를 용기 영역에 투입한다. 제 1 증기 밸브(7)를 개방시켜 200∼400psig 의 증기 원(10)으로부터의 과열된 라이브 증기가 함침에 사용될 수 있도록 했다. 밸브(9,11,12,13,14)를 잠그고, 밸브(16,17)를 개방시킨다. 밸브(18)는 체크 밸브로 작용하여 암모니아 탱크(5)로의 기체의 역류를 방지하도록 한다. 밸브(3,19)를 개방시켜 암모니아 기체 및 증기가 함침기(2)로 이들 밸브를 통해 각각 흐르게 하며, 상기 함침기(2)는 담배 줄기의 스크린 배스킷을 포함하며, 여기에서 암모니아 기체 흐름이 로토미터(21)에 의해 나타난다. 함침기(2)로의 이들 두 기체의 흐름은 소정의 압력이 압력 게이지(22)에 의해 나타난 바와 같이 200∼400psig 가 될 때까지 지속시킨다. 담배의 온도를 온도 게이지(25)에 의해 나타난 바와 같이 소정의 온도 193∼223℃ 범위내의 온도가 되게 하고, 약 1∼8분 범위내의 소정의 보유 시간동안 유지시킨다. 그후, 밸브(3,19)를 잠그고, 이스케이프 밸브(13,14)를 개방시켜 상기 기재된 바와 같이 함침기(2)를 급속 감압시킨다. 또한, 상기 기재된 바와 같이, 라인(23)은 급속 감압 단계를 보조하는 통상의 배기 송풍기(24)에 이스케이프 밸브(13,14) 모두를 연결시킨다. 감압후, 담배 줄기를 꺼내고, 흡연 제품에 포함시키기 위해 처리한다.

상기의 바람직한 두 가지의 바람직한 실시태양에 있어서, 처리하고자 하는 담배 줄기를 상기 기재된 바와 같이 당, 인산이암모늄 또는 감귤류 펙틴 또는 기타의 화학 첨가제 및 기타의 화학물질 또는 이의 임의의 조합물로 예비처리한 후, 함침기(2)에 넣을 수 있다. 하기에는 여러 실시예를 예시하고 있으며, 본 발명의 방법 및 본 명세서에서 개시된 본 발명의 변형예에 의해 다양한 담배 줄기를 도 1 또는 도 2 장치의 실시태양을 이용하여 처리하기 위한 표를 제공한다.

본 발명에서는 개선되고, 간단하고, 효율적이며 경제적인 담배 처리 방법이 제공된다. 본 발명은 벌리 및 건조 처리된 담배 줄기 모두를 고압 포화된 증기 대기내에서 단시간내에 처리한 후, 압력을 급속 방출함으로써 담배 줄기 섬유의 세포가 파열되도록 하는 이롭고, 효율적이며, 경제적이며 유용하게 된다. 이는 궐련 특성이 개선된 담배 줄기 제품을 생성한다. 또한, 이러한 화학 처리가 궐련 특성을 개질시키거나 또는 담배 줄기의 맛 화합물을 생성하는데 필요하지는 않을지라도, 담배 줄기의 증기 파열은 담배 줄기를 화학물질, 예컨대, 암모니아 또는 기타의 알칼리성 화합물로 예비처리하여 담배 줄기의 증기 파열을 보충할 수 있다.

담배 줄기의 증기 파열은 연소시에 줄기의 흡연 특성에 해로운 영향을 줄 수 있는 생중합체를 분해하는 방법이 된다. 고압 증기를 사용하여 식물의 세포벽을 투과시키고, 이때, 고온에서 증기가 세포내에 포함된 생중합체와 반응하여 분해된다. 이러한 생중합체 몇몇이 궐련 품질에 해로운 영향을 끼치는 것으로 생각된다. 이러한 해로운 영향을 감소시키는 것은 예를 들면, 인체에 더 잘 맞고, 맛이 더 좋아지고, 자극이 덜한 것과 같은 담배의 감각적 특성을 개선시킨다. 또한, 몇몇의 증기 파열된 줄기 분해 부산물은 궐련 품질을 개선시킬 수 있다. 부가로, 증기 파열 이전에 화학 첨가제를 담배 줄기에 첨가하는 것은 증기 파열 공정을 향상시킬 수 있다. 화학 첨가제의 예로는 가수분해를 촉매화시키는 유기 산, 당과 반응하는 암모니아, 리그닌으로부터 맛 화합물을 생성하는 것을 촉매화시키는 탄산칼륨이 있다. 본 발명은 증기 형성시의 주요 반응제인 물이 비교적 저렴하고 비독성이기 때문에 매우 유용한 방법을 제공하게 된다.

특히, 본 발명은 벌리 또는 건조처리된 담배 줄기를 담배 용기 영역에 투입하고, 용기 영역이 밀폐될 때 이를 가열하여 줄기를 고압(200∼400psig)에서, 약 200∼400psig에서는 198∼231℃, 180∼340psig에서는 193∼223℃ 범위내의 온도로 충분한 시간(약 1∼8분)동안 처리한 후, 담배 용기 영역내에서 가압 증기로 급속 감압시키고, 담배 줄기를 냉각시켜 식물 세포를 파열시킴으로써 담배 줄기 섬유질내의 리그노셀룰로스를 개질시키고, 이에 따라서 궐련의 감각적 특성에 해로운 영향을 감소시키면서 개선된 담배 맛 화합물을 생성하는 독특한 방법을 제공한다. 여러 가지 시간 및 압력 조건에 따라 생성된 물질은 섬유질 분리 내지는 겔 형성까지 다양하며, 파열되지 않은 미가공 줄기보다 더욱더 향기롭다. 향에는 대개 초콜릿, 바닐라, 감초, 말린 자두, 호박, 와인, 빵, 토스트 및 커피와 같은 것이 있다. 또한, 부가의 실험실 분석에 의하면 증기 파열후의 담배 줄기의 화학 조성에서의 실질적인 변화로, 이른바 파열된 줄기는 푸란 유도체, 카르복실산, 알콜 및 페놀을 상당량 포함하는 것으로 나타났다. 부가로, 건조 처리된 줄기의 증기 파열은 부가의 당을 생성하며, 기타의 수용성 리그닌 분해 생성물을 포함하는 것으로 알려졌다.

담배 줄기의 증기 파열 이외에, 화학 첨가제를 담배 줄기에 살포한 후, 증기로 침지시켜 향기로운 맛 화합물의 생성을 촉매화시킬 수 있다. 특히, 인산이암모늄 형태의 암모니아는 건조 처리된 줄기에 특히 이로운 것으로 나타났다. 락트산과 같은 유기 산은 벌리 줄기를 개질시키는 것으로 알려졌으며, 시트르산 및 락트산은 생중합체의 분해를 촉매화시키는 것으로 알려져서 궐련 흡입 자극이 감소되는 것으로 관찰되었다. 기타 강 염기 및 약산의 염이 사용될 수 있을지라도, 탄산칼륨은 바닐라형 맛 화합물의 형성을 촉매화하는 것으로 알려졌다. 부가로, 중탄산암모늄 및 우레아와 같은 알칼리성 암모니아 원은 인산이암모늄과 유사한 감각적 특성을 생성하는 것으로 알려졌으며, 이는 셀룰로스를 연화시킬 수 있다. 부가로, 적절한 pH 를 갖는 기타 암모니아 화합물을 사용할 수 있을지라도, 시트르산이암모늄 형태의 산성 암모니아는 헤미셀룰로스를 당으로 가수분해하는 것을 촉매화시키고, 차후에 암모니아와 반응하여 바람직한 당-암모니아 화합물을 형성하는 것으로 알려졌다.

특히, 증기 파열된 줄기 부산물을 사용하여 핸드 시이트로 불리는 박지 시이트를 제조하고, 이를 띠 형태로 절단하고, 담배와 혼합하여 재구성된 담배 제품을 제조할 수 있다. 증기 파열된 줄기로 제조된 핸드 시이트는 현재 시판되고 있는 재구성된 담배에 비해서 물리적 특성, 예를 들면, 인성, 강도, 연신 및 뻣뻣함이 우수하다. 락트산을 벌리 줄기에 첨가하고, 인산이암모늄을 건조 처리된 줄기에 첨가한 후, 줄기를 파열시키는 것은 담배 줄기 및 이로부터 제조된 종이 재구성된 제품에서의 바람직한 감각적 효과를 생성하는데 있어서 유용할 수 있다.

본 발명의 기타의 다양한 특성은 이하의 신규한 개시를 숙독함으로써 당업자에게 명백할 것이다.

실시예 I

수분 함량이 약 12중량% 인 미처리 미가공 담배 줄기, 벌리 및 건조 처리된 제 1 샘플을 함침기(2) 또는 반응 용기에 투입한 후, 이를 밀폐시킨다. 215∼223℃ 온도의 포화 증기를 반응 용기에 투입하고, 약 64∼448초 동안 200∼400psig 의 압력에서 유지한다. 압력을 20초 동안 상압으로 급속 방출하여 세포를 파열시키고, 섬유를 분리한다. 생성된 생성물은 초콜릿, 바닐라, 빵, 말린 자두, 감초, 와인, 커피 및 호박을 연상시키는 달콤한 향을 갖는다. 또한, 제 1 샘플의 담배 제품이 혼입된 궐련은 실시예 I 에서 제조한 재구성 담배를 제외하고 예로서 동일한 담배를 사용하여 제조한 궐련보다 자극이 적고 전체적인 맛이 낫다.

실시예 II

벌리 및 건조 처리된 담배중 하나의 2 배취의 담배 줄기를 1.25%의 인산이암모늄 용액으로 처리했다. 배취를 193∼223℃의 온도 범위에서 약 3분 동안 증기 처리한 후, 약 20초 이내에서 상압으로 감압시킨다. 생성된 물질은 조건에 따라 섬유상 내지 거의 젤리형이 되며, 이들은 미가공 줄기에 비해 향이 더 좋은 것으로 나타났으며, 이들은 초콜릿, 바닐라, 감초, 말린 자두, 호박, 와인, 빵, 토스트 및 커피와 같은 향을 갖는다. 차후의 분석에 의하면, 벌리 줄기에 상당량의 당 뿐 아니라, 상당량의 푸란 유도체, 카르복실산, 알콜 및 페놀이 생성되는 것으로 나타났다.

벌리 및 건조 처리된 담배의 증기 파열된 줄기 모두를 50℃에서 건조시키고, 절단하고, 궐련 담배의 테스트 혼합물에 25중량% 정도로 포함시키며, 여러 대조군에 의해 흡연하도록 했다. 벌리 및 건조 처리된 줄기의 담배를 혼입하고, 인산이암모늄으로 예비처리한 궐련은 인체에 더 잘 맞고, 담배 맛이 더 좋으며, 덜 자극적이다. 탄산암모늄으로 예비처리된 건조 처리 증기 파열된 줄기가 바람직하며, 생성물은 효과가 더 크며, 자극이 크며, 인체에 더 잘 맞으며, 담배 맛이 더 좋다. 또한, 화학 첨가제로 예비처리하지 않은 벌리 및 건조 처리된 줄기는 인체에 더 잘 맞으며, 담배 맛이 좋고 동일한 효과 및 자극을 갖는 대조용 샘플에 비해서 바람직했다. 최근에, 락트산으로 예비처리된 벌리 증기 파열된 줄기는 담배 맛은 더 좋으나, 효과 및 자극이 적고, 인체에 덜 맞는 대조용 샘플에 비해 바람직하다.

본 발명의 범주 및 정신에서 벗어나지 않고 본 명세서에서 개시된 본 발명의 방법의 하나이상의 여러 단계에서 당업자에 의해 다양한 변형예가 형성될 수 있다.

Claims (14)

1. 담배 줄기를 밀폐된 용기 내에서 부착시키고;

   증기가 상기 담배 줄기의 세포를 투과하기에 충분한 시간동안 과열 온도 및 고압에서 포화 증기로 담배 줄기를 처리하고;

   상기 밀봉 용기를 급속 감압 처리하여 상기 담배 줄기 세포가 파열되도록 하고;

   상기 밀폐 용기로부터 상기 파열된 담배 줄기를 꺼내는 단계를 포함하는 궐련 품질을 개선시키기 위해 담배 줄기를 파열시키는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 과열 온도는 약 193∼223℃인 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 고압은 약 200∼400psig 인 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 시간은 약 1∼8분인 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 감압은 약 20초 동안 발생시키는 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 포화 증기압은 궐련 품질에 해로운 영향을 감소시키도록 변화시키는 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 시간은 궐련 품질에 해로운 영향을 감소시키도록 변화시키는 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 담배 줄기는 화학 첨가제로 예비처리되어 향기로운 맛의 화합물을 형성하는 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 화학 첨가제는 중탄산암모늄, 우레아, 인산이암모늄, 시트르산이암모늄, 기체 암모니아 및 이의 조합물로 구성된 군에서 선택된 암모니아 원 물질인 방법.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 화학 첨가제가 락트산, 시트르산 및 말산으로 구성된 군에서 선택된 유기 산인 방법.
11. 담배 줄기를 소정의 화학 첨가제로 처리하고;

    담배 줄기를 밀폐 용기 내에서 부착시키고;

    200∼400psig의 압력에서, 1∼8분 동안 과열 증기로 담배 줄기를 처리하고;

    상기 밀폐 용기로부터 포화 증기를 급속 감압시키고;

    상기 담배 줄기를 밀폐 용기로부터 꺼내는 단계를 포함하는, 궐련 품질을 개선시키고 향기로운 맛의 화합물을 형성하는 담배 줄기를 파열시키는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 화학 첨가제가 암모니아 원인 방법.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 화학 첨가제가 유기 산인 방법.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 감압은 약 20초 범위 내에서 상압으로 감압시키는 것을 포함하는 방법.