KR20010032857A

KR20010032857A - 증기 분해 담배를 사용하여 재구성 담배 시트를 제조하는방법

Info

Publication number: KR20010032857A
Application number: KR1020007006185A
Authority: KR
Inventors: 아데데지지드
Original assignee: 브라운 앤드 윌리암슨 토바코 코포레이션
Priority date: 1997-12-08
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2001-04-25
Also published as: CN1281341A; BR9813459A; WO1999029190A1; WO1999029190A9; EP1039811B1; JP2001525191A; EP1039811A1; US5947128A; CA2313130A1

Abstract

캐스트 재구성 담배 시트의 흡연의 질과 역학적 성질을 개량하는 공정은, 담배 원료를 암모늄 염과 수산화 암모늄을 함유하는 수용액에 첨가함으로써 달성된다. 결과로 얻는 제1 담배 슬러리를 압력이 적어도 60 psi 인 증기를 사용하여 대략 1 내지 5 분 동안 가압하고, 그 후 대기압까지 급속히 감압한다. 감압된 담배를 제 2 담배 슬러리로 형성한다. 결과로 얻는 담배 잔류물을 재구성 담배 시트로 캐스트하여, 후속 공정에서 흡연 제품으로 가공한다.

Description

증기 분해 담배를 사용하여 재구성 담배 시트를 제조하는 방법{A METHOD FOR MAKING A RECONSTITUTED TOBACCO SHEET USING STEAM EXPLODED TOBACCO}

본원의 발명자들은 궐련(cigarette), 파이프 담배 등과 같은 흡연 제품의 제조에 있어서, 이들 흡연 제품에 사용하기 위해 처리된 담배의 상당 부분이 그 물리적 크기나 바람직하지 않은 맛 때문에 사용하기에 적합하지 않은 것을 발견하였다. 예를 들면, 제조 공정에서 생기는 담배 줄기와 담배 미분(微粉)(fine)은 전술한 흡연 제품의 제조에 사용하기가 부적합하다. 이러한 줄기와 미분은 원료 투입량의 상당 부분을 차지하기 때문에, 이러한 줄기와 미분을 추가적으로 가공하여 재구성 담배 시트와 같은 제품으로 처리하기 위한 공정이 개발되어 왔으며, 이 제품은 비교적 상당한 비율로, 적절히 처리된 담배잎과 혼합하여 사용할 수 있다. 재구성 담배를 처리함에 있어서, 줄기와 미분 내의 어떤 성분들은 용해되어 담배의 고체 성분에서 분리될 수 있다. 이러한 용해된 성분들은 폐기하거나, 그 일부분을 후속 단계에서 재구성 담배 시트를 처리하는 공정에 재도입한다. 예를 들면 데니어(Denier) 등의 미국 특허 제4,744,375호에는, 암모니아와 같은 방향성 화합물을 담배에 사용하여 재구성 담배 시트에 사용할 수 있는 담배 제품을 제조하는 공정이 개시되어 있다.

본 발명은 담배를 높은 온도 및 압력으로 처리하는 공정에 관한 것으로, 보다 상세히 말하면, 증기 분해 담배(steam exploded tobacco)를 사용하여, 흡연의 질과 역학적 성질을 개량하는 재구성 담배 시트(reconstituted tobacco sheet)를 제조하는 공정에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 공정의 개략도.

도 1a는 본 발명의 또 다른 공정의 개략도.

도 2는 본 발명의 바람직한 담배의 증기 분해 장치의 입면도.

본 발명은 줄기와 미분 형태의 담배를 물 안에서 분산시킴으로써 재구성 담배를 제조하는 방법에 관한 것이다. 결과로 얻는 담배 슬러리를 폐쇄된 가압 용기 내에서 포화 증기를 사용하여 가열하고, 충분한 시간 동안 그 상태를 유지함으로써 담배가 팽윤 또는 분해되게 한다. 그리고 나서 용기를 급속히 대기압까지 감압함으로써, 담배 입자가 섬유질화(fiberization)되고 담배 내의 일부 구성성분이 화학적으로 해중합화(depolymerization)되도록 한다. 이러한 기계적 작용으로 인해서 펙틴이 방출 및 용해되며, 담배 성분이 구조 및 형태적으로 약간 변형된다. 증기 가압 이전 또는 이후에 상기 담배 슬러리에 수산화 암모늄 및 암모늄 염을 첨가하며, 증기 가압 이전에 첨가하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 기타 선택된 화학 첨가제 외에도 전화당(轉化糖) 및 습윤제(濕潤劑)도 유용한 것으로 발견되었다.

따라서 본 발명의 목적의 하나는, 자극이 감소되고 맛이 향상되며 흡연의 질이 개량된 재구성 담배의 제조에 사용되는 담배 제품을 제공하는 것이다.

보다 상세히 말하면 본 발명은, 50 내지 100 중량부의 담배 원료를, 100 내지 200 중량부의 물과, 2 내지 20 중량부의 암모늄 염, 대략 3 내지 25 중량부의 수산화 암모늄 및 1 중량부 미만의 습윤제를 함유하는 용기에 첨가하는 단계와; 결과로 얻는 제1 담배 슬러리 혼합물을 포화 증기를 이용하여 온도가 대략 200 내지 420 °F, 압력이 60 내지 400 psi 가 되도록 대략 1 내지 15 분 동안 유지하는 단계와; 상기 제1 담배 슬러리에 작용되는 압력을 0.1 내지 1.0 분 동안 대기압으로 감소시키는 단계와; 물을 첨가해서, 물을 90 중량%까지 함유하는 제2 담배 슬러리를 형성하는 단계와; 담배 입경을 감소시키는 단계와; 9 내지 23 중량%의 물을 함유하는 캐스트 담배 시트 제품을 형성하는 단계를 포함하는 캐스트 재구성 담배 시트 제조 방법에 관계된다.

본 발명에 있어서, 상기 암모늄 염은 디암모늄 포스페이트(diammonium phosphate), 아세트산 암모늄, 염화 암모늄, 인산 암모늄 및 그 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 글리세린 및 프로필렌 글리콜과 같은 습윤제와, 포도당 및 과당과 같은 전화당도 또한 사용될 수 있다. 상기 제1 담배 슬러리는 100 psi 의 포화 증기로 대략 335 °F 까지 가열하는 것이 바람직하며, 상기 온도 및 압력를 대략 3 분 동안 유지한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제1 담배 슬러리에 포화 증기를 인가해서 대략 1 내지 15 분 동안 온도가 200 내지 420 °F, 압력이 60 내지 400 psi 가 되도록 한 후, 담배의 캐스트 시트를 형성하는 후속 공정을 행하기 전에 대기압까지 감압한 후에 화학 첨가제를 첨가한다.

후술되는 본 발명의 공정에 대한 설명과 실시예들로부터 본 발명이 보다 명확히 이해될 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 증기 분해 공정을 행하는 바람직한 방법에 있어서, 연도 건조 스크랩(flue cured scrap), 벌리 스크랩(burley scrap), 드레싱 및 가공 분진(threshing and fabrication dust), 파쇄된 담배 가루(shredded tobacco meal), 연도 건조 줄기(flue cured stem), 벌리 줄기(burley stem) 등과 같은 형태의 담배 원료를, 물, 암모늄 염 및 수산화 암모늄을 수용하고 있는 압력 용기(16)의 유입구(12) 내로 도입한다. 또한 습윤제와 전화당을 추가할 수도 있다. 담배의 총량은 대략 50 내지 100 중량부의 범위 내에 있고, 물은 대략 100 내지 200 중량부, 암모늄 염은 대략 2 내지 20 중량부, 수산화 암모늄은 대략 3 내지 25 중량부, 습윤제는 1 중량부 미만, 그리고 전화당은 1 중량부 미만의 범위 내에 있다. 바람직하게는, 화학 첨가제의 총량은 5 내지 20 중량부이며, 암모늄 염은 5 내지 10 중량부, 수산화 암모늄은 10 내지 15 중량부, 그리고 습윤제는 1 중량부 미만이다. 상기 유입구(12)에 밸브(14)가 마련되어, 장입 후, 그리고 증기 가압 전에 상기 용기(16)를 밀폐하는 기능을 한다.

본 발명에 유용한 것으로 발견된 암모늄 염에는 디암모늄 포스페이트(diammonium phosphate), 아세트산 암모늄, 염화 암모늄, 인산 암모늄 등과 그 혼합물이 포함된다. 상기 암모늄 염은 1 내지 5 중량부인 것이 바람직하다.

본 발명에 유용한 것으로 발견된 기타 첨가제에는 소르빈산 칼륨, 시트러스 펙틴(citrus pectin) 외에 구연산, 젖산이 포함된다. 상기 첨가제는 통상적으로 1 내지 10 중량부이며, 5 중량부 미만인 것이 바람직하다.

결과로서 얻는 물/담배 혼합물 또는 제1 담배 슬러리의 온도가 대략 60 내지 400 °F 까지 증가되도록, 60 내지 400 psi 의 증기를 증기 유입구(20)를 통해서 인가한다. 그리고 나서 상기 온도를 대략 1 내지 15 분 동안 유지한다. 바람직하게는, 증기를 대략 100 psi 의 압력과 대략 335 °F 의 온도로 대략 3 분 동안 유지한다.

다음으로 증기 가압된 담배를 0.1 내지 1.0 분 동안 대기압까지 급속히 감압한다. 그리고 나서 해제 밸브(22)를 개방해서 상기 제1 슬러리를 도관(26)을 통해서 사이클론 분리기(28)로 이송하며, 출구(24)를 통해 증기를 배기하고, 결과로서 얻는 제품을 후속 공정을 위해 저부 배출구(30)로 배출한다.

도 1에 도시된 대로, 사이클론 분리기(28)를 사용하는 증기 분해 공정을 거친 슬러리는 슬러리 탱크로 이송되며, 이 슬러리 탱크에서 물을 첨가해서 물을 90 중량%까지 함유하는 제2 담배 슬러리를 제조한다. 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 상기 제2 담배 슬러리에 수산화 암모늄, 암모늄 염 및 기타 화학 물질을 첨가할 수 있다. 결과로 얻는 제2 슬러리를 리츠형 블렌더(Rietz-type blender)와 같은 분쇄기 또는 미분쇄기로 이송해서, 담배 섬유의 입경을 추가적으로 감소시킨다. 그리고 나서 상기 제2 슬러리를 통상적인 증기 가열식 드럼형 또는 박스형 건조기로 이송해서 물을 제거함으로써, 담배가 1000 중량부일 때, 대략 10 내지 30 중량부의 물을 함유하는 캐스트 재구성 담배 시트를 형성한다. 이 시트를 후속 공정에서 흡연의 질이 좋은 담배로 가공한다.

선택적으로는, 도 1a 에 도시된 바와 같이 증기 분해 공정을 거친 담배 슬러리에 추가적으로 물을 첨가하는 단계를 생략할 수 있다. 그렇게 되면 슬러리의 점성 및 유동성이 증가한다. 그리고, 이 슬러리를 일반적으로 가압 헤드 박스(pressurized head box) 또는 압출 다이로부터 증기 가열 드럼 건조기로 캐스트(cast)함으로써, 역학적 성질이 개량된 캐스트 재구성 담배 시트를 형성한다.

실시예 1-20

본 발명을 보다 잘 이해하기 위한 실시예들이 후술되며, 그로써 본 발명의 범위가 부당하게 제한되지는 않는다.

실시예 1

담배 스크랩, 드레싱 및 가공 분진, 담배 가루, 연도 건조 줄기 및 벌리 줄기를 포함하는 10.34 파운드의 담배 원료 혼합물을, 1.293 파운드의 수산화 암모늄, 0.986 파운드의 디암모늄 포스페이트, 0.155 파운드의 전화당, 0.0146 파운드의 소르빈산 칼륨 및 0.516 파운드의 글리세린을 함유하는 20 파운드의 물 안에 분산시켰다. 그리고, 상기 담배-물-화학물질 혼합물을 증기 용기에 장입하고, 이 용기 내에 100 psi 의 포화 증기를 인가해서 용기 내의 온도를 335 °F 로 상승시켰다. 이 335°F 의 온도를 3 분 동안 유지시켰다. 이 3 분이 경과한 후, 1 분 미만 동안 압력 용기를 대기압까지 감압하고, 동시에 슬러리를 사이클론 분리기로 이송해서 증기를 배출함으로써 담배 제품을 회복시켰다.

상기 증기 가압된 담배의 1.56 파운드 샘플을 4.5 리터의 물을 담고 있는 용기에 첨가하였다. 이 슬러리 혼합물을 200 °F 까지 가열해서 이 온도를 5 분 동안 유지했다. 그리고 나서 이 혼합물을 고전단 분쇄기(high shear disintegrator)인 리츠 블렌더에서 혼합함으로써 양호한 슬러리 주도(fine slurry consistency)를 얻었다. 그리고, 상기 슬러리를 스테인레스 강 위에서 가드니어 블레이드(gardenier blade)를 사용하여 대략 0.025 인치 두께의 필름으로 형성하고, 증기 가열식 박스 건조기에서 건조하였다. 그 후에 상기 캐스트 시트 원료를 궐련에 합체하였다.

실시예 2

실시예 2에서는 슬러리 혼합물을 200°F 에서 90 분 동안 유지한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 재구성 담배 시트를 만들었다. 결과로 얻은 캐스트 재구성 시트 원료를 궐련에 합체하였다.

실시예 3

실시예 3에서는, 압력이 67 psi 이고 온도가 300 °F 인 증기를 담배에 인가하여 이 압력과 온도를 6 분 동안 유지한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법과 동일한 분량의 원료를 사용하여 실시하였다. 결과로 얻은 캐스트 재구성 담배 시트를 궐련에 합체하였다.

실시예 4

슬러리 혼합물을 200 °F에서 90 분 동안 유지한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법으로 캐스트 재구성 담배 시트를 만들었다.

실시예 5

실시예 5에서는, 담배를 422 psi 와 400 °F에서 5 분 동안 증기 처리한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법과 동일한 분량의 원료를 사용하여 실시하였다.

실시예 6

슬러리 혼합물을 200 °F 에서 90 분 동안 유지한 것을 제외하고는, 실시예 5와 동일한 방법으로 캐스트 재구성 담배 시트를 만들었다.

실시예 7

실시예 7에서는, 담배를 134 psi 와 350 °F 에서 10 분 동안 증기 처리한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법과 동일한 분량의 원료를 사용하여 실시하였다.

실시예 8

슬러리 혼합물을 200 °F 에서 90 분 동안 유지한 것을 제외하고는, 실시예 7과 동일한 방법으로 캐스트 재구성 담배 시트를 만들었다.

실시예 9

실시예 9에서는, 담배를 100 psi 와 335 °F에서 3 분 동안 증기 처리한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법와 동일한 분량의 원료를 사용하여 실시하였다. 또한 증기 처리 전에 5 내지 6 시간 동안 담배를 첨가제와 접촉시켰다.

실시예 10

슬러리 혼합물을 200 °F에서 90 분 동안 유지한 것을 제외하고는, 실시예 9와 동일한 방법으로 재구성 담배 시트를 만들었다.

실시예 11

연도 건조 스크랩, 벌리 스크랩, 드레싱 및 가공 분진, 파쇄된 담배 가루, 작은 연도 건조 줄기, 작은 벌리 줄기 및 큰 벌리 줄기 형태인 총량 10.34 파운드의 담배 원료를 20 파운드의 물 안에 분산시켰다. 상기 담배-물 혼합물을 증기 압력 용기 내로 장입하고 100 psi 의 포화 증기로 처리하여 온도를 335 °F 로 상승시켰으며, 이 조건을 3 분 동안 유지하였다.

계속해서, 1.56 파운드의 상기 증기 처리된 담배를, 1.293 파운드의 수산화 암모늄, 0.986 파운드의 디암모늄 포스페이트, 0.155 파운드의 전화당, 0.0146 파운드의 소르빈산 칼륨 및 0.516 파운드의 글리세린을 함유하는 4.5 리터의 물에 첨가하였다. 상기 혼합물을 200 °F 까지 가열한 후, 이 온도를 5 분 동안 유지하였다. 결과로 얻은 슬러리 혼합물을 고전단 분쇄기에서 블렌딩함으로써 양호한 슬러리 주도를 얻었다. 그리고, 상기 슬러리를 스테인레스 강 위에서 가드니어 블레이드를 사용하여 대략 0.025 인치 두께의 필름으로 형성하였다. 그리고 나서 상기 캐스트 필름을 증기 가열식 박스 건조기에서 건조하였다. 결과로 얻은 캐스트 재구성 시트 담배를 궐련에 합체하였다.

실시예 12

슬러리 혼합물을 200 °F에서 90 분 동안 유지한 것을 제외하고는, 실시예 11과 동일한 방법으로 재구성 담배 시트를 만들었다. 결과로 얻은 캐스트 재구성 시트 원료를 궐련에 합체하였다.

실시예 13

실시예 13에서는, 담배를 67 psi 와 300 °F 의 증기에 인가하여 이 압력과 온도를 6 분 동안 유지한 것을 제외하고는, 실시예 11과 동일한 방법과 동일한 분량의 원료를 사용하여 실시하였다. 결과로 얻은 캐스트 재구성 담배 시트를 궐련에 합체하였다.

실시예 14

슬러리 혼합물을 200 °F 에서 90 분 동안 유지한 것을 제외하고는, 실시예 13과 동일한 방법으로 캐스트 재구성 담배 시트를 만들었다.

실시예 15

실시예 15에서는, 담배를 422 psi 와 400 °F 에서 5 분 동안 증기 처리한 것을 제외하고는, 실시예 11과 동일한 방법과 동일한 분량의 원료를 사용하여 실시하였다.

실시예 16

슬러리 혼합물을 200 °F 에서 90 분 동안 유지한 것을 제외하고는, 실시예 15와 동일한 방법으로 캐스트 재구성 담배 시트를 만들었다.

실시예 17

실시예 17에서는, 담배를 134 psi 와 350 °F 에서 10 분 동안 증기 처리한 것을 제외하고는, 실시예 11과 동일한 방법과 동일한 분량의 원료를 사용하여 실시하였다.

실시예 18

슬러리 혼합물을 200 °F에서 90 분 동안 유지한 것을 제외하고는, 실시예 17과 동일한 방법으로 캐스트 재구성 담배 시트를 만들었다.

실시예 19

실시예 19에서는, 담배를 100 psi 와 335 °F 에서 3 분 동안 증기 처리한 것을 제외하고는, 실시예 11과 동일한 방법과 동일한 분량의 원료를 사용하여 실시하였다. 또한, 증기 처리 전에 담배를 첨가제와 5 내지 6 시간 동안 접촉시켰다.

실시예 20

슬러리 혼합물을 200 °F 에서 90 분 동안 유지한 것을 제외하고는, 실시예 10과 동일한 방법으로 캐스트 재구성 담배 시트를 만들었다.

본원의 발명자들은, 실시예 11 내지 20에서 얻은 캐스트 재구성 담배를 사용하여 제조한 궐련은 맛이 부드럽고 쾌적한 맛을 제공한다는 것을 발견했으며, 증기 가압 처리 전에 수산화 암모늄 및 암모늄 염을 첨가하는 공정을 거친 실시예 1 내지 10에서 얻은 재구성 담배로 제조한 궐련은, 실시예 11 내지 20에서 얻은 재구성 담배를 사용한 궐련보다 더욱 부드럽고 쾌적한 맛을 제공한다는 것을 발견했다.

전술한 상세한 설명 및 실시예들은 이해를 명확하게 하기 위해서 주어진 것이며, 그로부터 불필요한 제한이 가해져서는 안 된다. 그리고, 본 발명의 정신과 청구범위의 보호 범위를 벗어나지 않으면서 변형예들을 실시할 수 있다는 것을 당업자들은 명백히 이해할 것이다.

Claims

가) 50 내지 100 중량부의 담배 원료를, 100 내지 200 중량부의 물과, 대략 2 내지 20 중량부의 암모늄 염, 대략 3 내지 25 중량부의 수산화 암모늄 및 1 중량부 미만의 습윤제를 함유하는 대략 5 내지 80 중량부의 화학 첨가제를 수용하고 있는 용기에 첨가하여 결과적인 혼합물로서 제1 담배 슬러리를 형성하는 단계와;

나) 상기 제1 담배 슬러리를 포화 증기를 이용하여 온도가 대략 200 내지 420 °F, 압력이 60 내지 420 psi 가 되도록 하고, 이 온도와 압력을 대략 1 내지 5 분 동안 유지하는 단계와;

다) 상기 제1 담배 슬러리에 작용되는 압력을 0.1 내지 1.0 분 동안 대기압으로 감소시키는 단계와;

라) 상기 제1 담배 슬러리에 물을 첨가해서, 물을 90 중량%까지 함유하는 제2 담배 슬러리를 형성하는 단계와;

마) 상기 제2 담배 슬러리의 담배 입경을 감소시키는 단계와;

바) 상기 제2 담배 슬러리에서 물을 제거함과 동시에 대략 9 내지 23 중량%의 물을 함유하는 캐스트 담배 시트(cast tobacco sheet) 제품을 형성하는 단계

를 포함하는 캐스트 재구성 담배 시트(cast reconstituted tobacco sheet) 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 암모늄 염은 아세트산 암모늄, 염화 암모늄, 인산 암모늄 및 그 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 캐스트 재구성 담배 시트 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 습윤제는 글리세린 및 프로필렌 글리콜로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 캐스트 재구성 담배 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 소르빈산 칼륨, 요소, 시트러스 펙틴(citrus pectin), 구연산, 젖산, 전화당 및 그 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 추가의 화학 첨가제를 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐스트 재구성 담배 시트 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 전화당은 포도당 및 과당을 함유하는 것을 특징으로 하는 캐스트 재구성 담배 시트 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 전화당은 1 중량부 이하인 것을 특징으로 하는 캐스트 재구성 담배 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 단계 마)에 있어서의 입경을 교반 수단을 내장하는 용기로 감소시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐스트 재구성 담배 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 드럼 건조기를 사용하여 물을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐스트 재구성 담배 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 화학 첨가제는 5 내지 20 중량부인 것을 특징으로 하는 캐스트 재구성 담배 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 암모늄 염은 5 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는 캐스트 재구성 담배 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 수산화 암모늄은 10 내지 15 중량부인 것을 특징으로 하는 캐스트 재구성 담배 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 습윤제는 2 내지 8 중량부인 것을 특징으로 하는 캐스트 재구성 담배 시트 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 인산 암모늄은 디암모늄 포스페이트(diammonium phosphate)인 것을 특징으로 하는 캐스트 재구성 담배 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 습윤제를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐스트 재구성 담배 시트 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 습윤제는 1 중량부 미만인 것을 특징으로 하는 캐스트 재구성 담배 시트 제조 방법.