KR20200032504A - 균질화 담배 물질용 슬러리 제조 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

균질화 담배 물질용 슬러리 제조 방법 및 장치는, 하나 이상의 담배 유형들의 담배를 선택하고, 진공 펌프의 배기에 따라 내부 공간의 압력이 제 1 내부 압력의 진공으로 형성된 분쇄기에서 담배를 거친 분쇄하고, 거친 분쇄된 담배를 배합하고, 진공 펌프의 배기에 따라 내부 공간의 압력이 제 2 내부 압력의 진공으로 형성된 미세 분쇄 스테이션에서 배합된 담배를 미세 분쇄한다.

Description

균질화 담배 물질용 슬러리 제조 방법 및 장치 {SLURRY PRODUCTION METHOD AND APPARATUS FOR HOMOGENIZED TOBACCO MATERIAL}

균질화 담배 물질용 슬러리 제조 방법 및 장치에 관한다.

최근, 담배 제품의 제조에는, 담배 잎 이외에도, 균질화 담배 물질이 사용된다. 이 균질화 담배 물질은 통상적으로 담배 줄기 또는 담배 가루 등과 같이 절단 필러의 제조에 덜 적합한 담배 식물의 부분으로 제조된다. 통상적으로, 담배 가루는 제조 중에 담배 잎을 취급하는 동안 부산물로서 생성된다.

일반적인 균질화 담배 물질의 형태는 재생 담배 시트(reconstituted tobacco sheet) 및 캐스트 리프(cast leaf)이다. 균질화 담배 물질 시트를 형성하는 공정은 담배 가루와 결합제를 혼합하여 슬러리를 형성하고, 슬러리를 사용하여 담배 웹을 생성하며, 움직이는 금속 벨트 상으로 점성 슬러리를 주조하여 캐스트 리프를 제조한다. 대안적으로는, 점도가 낮고 수분 함량이 높은 슬러리를 사용하여 제지 공정과 유사한 공정에서 재구성한 담배를 생산할 수 있다. 균질화 담배 웹은 궐련 및 기타 흡연 물품에 적합한 담배 절단 필러를 제조하기 위해 전체 잎담배와 유사한 방식으로 절단될 수 있다. 통상적인 궐련에 사용하기 위한 균질화 담배의 기능은 충전력, 내인발성, 담배 막대의 견고함 및 연소 특성과 같은 담배의 물성에 실질적으로 제한된다.

한편, 재생 담배 시트를 위해 담배 잎을 사용하기 위해서는 분쇄(또는 글라인딩) 공정을 거쳐 일정한 크기의 입도를 만드는 것이 바람직하나, 분쇄(또는 글라인딩) 공정에서 내부 압력이 조절되지 못할 경우에는 분쇄기 내부의 중력으로 인해 입도 사이즈 별로 층 분리가 되어 담배 잎 분포가 균일하지 않게 되어 분쇄 효율이 떨어지고 입도 사이즈의 편차가 커질 수 있다.

다양한 실시예들은 균질화 담배 물질용 슬러리 제조 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 본 개시가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 일 측면에 따르면, 균질화 담배 물질용 슬러리 제조 방법은, 하나 이상의 담배 유형들의 담배를 선택하는 단계; 진공 펌프의 배기에 따라 내부 공간의 압력이 제 1 내부 압력의 진공으로 형성된 분쇄기에서, 상기 선택된 담배 유형들의 담배를 거친 분쇄하는 단계; 상기 거친 분쇄된 담배를 배합하는 단계; 및 상기 진공 펌프의 배기에 따라 내부 공간의 압력이 제 2 내부 압력의 진공으로 형성된 미세 분쇄 스테이션에서, 상기 배합된 담배를 미세 분쇄하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 제 1 내부 압력 및 상기 제 2 내부 압력 중 적어도 하나는, 700mmHg a. 이하의 압력이다.

또한, 상기 분쇄기에서 상기 담배의 분쇄가 수행되는 상기 내부 공간 및 상기 미세 분쇄 스테이션에서 상기 담배의 분쇄가 수행되는 상기 내부 공간은 상기 진공 펌프의 배기에 의해 진공 챔버로 형성된다.

또한, 상기 제 1 내부 압력 및 상기 제 2 내부 압력은 서로 동일하거나 또는 서로 다른 압력값들이다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 측면에 따르면, 균질화 담배 물질용 슬러리 제조 장치는, 선택된 하나 이상의 담배 유형들의 담배를 수용하는 담배 수용 스테이션; 진공 펌프의 배기에 따라 내부 공간의 압력이 제 1 내부 압력의 진공으로 형성된 상태에서, 상기 선택된 담배 유형들의 담배를 거친 분쇄하는 분쇄기; 상기 거친 분쇄된 담배를 배합하는 배합기; 및 상기 진공 펌프의 배기에 따라 내부 공간의 압력이 제 2 내부 압력의 진공으로 형성된 상태에서, 상기 배합된 담배를 미세 분쇄하는 미세 분쇄 스테이션을 포함한다.

또한, 상기 분쇄기 및 상기 미쇄 분쇄 스테이션에서 상기 담배의 분쇄가 수행되는 각각의 내부 공간의 진공도 또는 압력을 측정하는 진공계; 및 상기 진공계의 측정값에 기초하여 상기 제 1 내부 압력 및 상기 제 2 내부 압력의 형성을 위하여 상기 분쇄기 및 상기 미쇄 분쇄 스테이션 각각의 내부 공간의 배기를 조절하는 진공 제어부를 더 포함한다.

상기된 바에 따르면, 균질화 담배 물질을 제조하기 위한 담배 잎 분쇄 공정에서 분쇄기 내부 압력를 제어함으로써 분쇄기 내부를 무중력 상태와 유사한 조건으로 조성할 수 있음에 따라, 내부 공간에서 담배가 균일하게 분포되어 담배가 분쇄기에 접촉하는 면적이 넓어져 분쇄된 담배의 입도 사이즈 편차가 최소화되고 분쇄 시간이 최소화되는 것과 같이 분쇄 공정의 효율이 증대될 수 있다.

도 1은 균질화 담배 물질용 슬러리를 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 도 1의 방법의 변형예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 균질화 담배 물질 제조 방법의 블록도이다.
도 4는 도 1, 도 2 또는 도 3의 방법의 단계들 중 하나의 확대도이다.
도 5는 일 실시예에 따라 도 1 및 도 2의 방법을 수행하기 위한 슬러리 제조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 분쇄기 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 3의 방법을 수행하기 위한 장치이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 오로지 예시를 위한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 하기 설명은 실시예들을 구체화하기 위한 것일 뿐 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 상세한 설명 및 실시예로부터 당해 기술분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.

본 명세서에서 사용되는 '구성된다' 또는 '포함한다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용되는 다양한 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

균질화 담배 물질은 담배 물질의 입자들의 응집에 의해 형성된 임의의 담배 물질을 포함하기 위해 사용된다. 균질화 담배 물질의 시트 또는 웹은 담배 잎몸(leaf lamina) 및 담배 잎자루(leaf stem) 중 하나 또는 양쪽 모두를 연마하거나 그렇지 않으면 분쇄하여 얻어진 미립자 담배를 응집시켜서 형성된다. 또한, 균질화 담배 물질은 담배의 처리, 취급 및 배송 중에 형성된 담배 가루, 담배 미분 및 기타 미립자 담배 부산물 중 하나 이상의 미량을 포함할 수 있다.

균질화 담배 물질은 담배 입자를 응집시키는데 도움이 되도록 하나 이상의 내인성 결합제, 하나 이상의 외인성 결합제, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

또한, 균질화 담배 물질은 담배 및 비담배 섬유, 에어로졸 형성제, 습윤제, 가소제, 가향제, 충전제, 수성 및 비수성 용매, 및 이들의 조합을 포함하는 기타 첨가제를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

가열식 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재로서 균질화 담배를 사용하고자 할 경우, 균질화 담배는 건조 중량 기준으로 약 5% 초과의 에어로졸 형성제 함량을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 바람직하게는, 가열 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 균질화 담배는 건조 중량 기준으로 약 5% 내지 약 30% 사이의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다.

균질화 담배 물질 시트를 형성하기 위한 슬러리는 적절히 배합된 상이한 담배 유형의 담배 잎몸 및 줄기로 형성된다. 여기서, 담배 유형은 다양한 종류의 담배 중 하나를 의미할 수 있다. 예를 들어, 담배 유형은 밝은 담배, 어두운 담배 및 방향족 담배의 3가지 주요 그룹으로 구별될 수 있고, 이 3가지 유형의 구분은 담배 제품에서 추가 처리되기 전에 담배가 거치는 경화 공정에 기초한다.

밝은 담배는 일반적으로 크고 밝은 색의 잎이 달린 담배이다. 밝은 담배는 연도 경화된(flue cured) 담배에 사용된다. 밝은 담배의 예는 중국 Flue-Cured, Flue-Cured 브라질, 버지니아 담배와 같은 미국 Flue-Cured, 인도 Flue-Cured, 탄자니아 Flue-Cured 또는 기타 아프리카 Flue- Cured이다. 밝은 담배는 설탕 대 질소 비율이 높은 특징이 있다. 밝은 담배는 경화 후에 강하고 활기찬 감각과 연관되는 담배 유형이다. 밝은 담배는 잎의 건조 중량을 기준으로 약 2.5% 내지 약 20%의 환원당 함량과 잎의 건조 중량을 기준으로 약 0.12% 미만의 총 암모니아 함량을 가진 담배이다. 여기서, 환원당은 예컨대 포도당 또는 과당을 포함하고, 총 암모니아는 예컨대 암모니아 및 암모니아 염을 포함한다.

어두운 담배는 일반적으로 크고 짙은 색의 잎이 달린 담배이다. 어두운 담배는 공기 경화된 담배에 사용된다. 또한, 어두운 담배는 발효될 수 있다. 츄잉, 스너프, 시가 및 파이프 배합물 용으로 주로 사용되는 담배도 이 분류에 포함된다. 어두운 담배는 경화 후에 연기가 많이 나고 어두운 시가 타입의 감각과 연관되는 담배 타입이다. 어두운 담배는 설탕 대 질소 비율이 낮은 특징이 있다. 어두운 담배의 예는 Burley Malawi 또는 다른 African Burley, Dark Cured Brazil Galpao, Sun Cured 또는 Air Cured Indonesia Kasturi이다. 어두운 담배는 잎의 건조 중량을 기준으로 약 5% 미만의 환원당 함량과 잎의 건조 중량을 기준으로 최대 약 0.5%의 총 암모니아 함량을 가진 담배이다.

방향족 담배는 흔히 작고 밝은 색의 잎이 달린 담배이다. 방향족 담배는 방향족 함량이 높은, 예컨대, 정유의 함량이 높은 기타 담배에 사용된다. 감각적인 관점에서 볼 때, 방향족 담배는 경화 후에 강하고 향기로운 감각과 연관되는 담배 유형이다. 방향족 담배의 예는 Greek Oriental, Oriental Turkey, Semi-oriental Tobacco뿐만 아니라, Perique, Rustica, US Burley 또는 Meriland와 같은 Fire Cured, US Burley이다.

배합물은 소위 필러 담배를 포함할 수 있다. 필러 담배는 특정 담배 유형이 아니지만, 배합물에 사용된 다른 담배 유형을 보완하기 위해 주로 사용되며 최종 제품에 특정 특성의 향기 방향을 유도하지 않는 담배 유형을 포함한다. 필러 담배는 다른 담배 유형의 줄기, 주맥 또는 잎자루일 수 있고, 예들 들어 연도 경화된 브라질 하부 잎자루의 연도 경화된 줄기일 수 있다.

각각의 담배 유형 내에서, 담배 잎은 예컨대 원산지, 식물에서의 위치, 색상, 표면 질감, 크기 및 형상과 관련하여 더 등급이 정해진다. 담배 잎의 여타 특성은 담배 배합물을 형성하기 위해 사용된다. 담배 배합물은 담배 배합물이 응집된 특정 특성을 갖도록 동일하거나 상이한 유형에 속하는 담배들의 혼합물이다. 이 특성은 예컨대 가열되거나 연소될 때의 고유한 맛 또는 특정 에어로졸 조성일 수 있다. 배합물은 서로에 대해 주어진 비율로 특정 담배 유형들과 등급들을 포함한다.

동일한 담배 유형 내의 상이한 등급들은 각 배합물 성분의 가변성을 감소시키기 위해 교차 배합될 수 있다. 상이한 담배 등급들은 미리 정해진 특정 특성을 가진 원하는 배합물을 실현하기 위해 선택된다. 예컨대, 배합물은 균질화 담배 물질의 건조 중량 당 환원당, 총 암모니아 및 총 알칼로이드의 목표치를 가질 수 있다. 총 알칼로이드는 예컨대 니코틴과, 노르니코틴, 아나타빈, 아나바신 및 미오스민을 포함한 소량의 알칼로이드이다.

예컨대, 밝은 담배는 등급 A의 담배, 등급 B의 담배 및 등급 C의 담배를 포함할 수 있다. 등급 A의 밝은 담배는 등급 B 및 등급 C의 밝은 담배와 약간 상이한 화학적 특성을 갖는다. 향기 담배는 등급 D의 담배 및 등급 E의 담배를 포함할 수 있으며, 여기서 등급 D의 향기 담배는 등급 E의 향기 담배와 약간 상이한 화학적 특성을 갖는다. 예시를 위한, 담배 배합물의 가능한 목표치는, 예컨대 총 담배 배합물의 건조 중량 기준으로 약 10%의 환원당 함량을 가질 수 있다. 선택된 목표치를 달성하기 위해, 70% 밝은 담배 및 30% 향기 담배를 선택함으로써 담배 배합물을 형성할 수 있다. 70% 밝은 담배는 등급 A의 담배, 등급 B의 담배 및 등급 C의 담배 중에서 선택되며, 30% 향기 담배는 등급 D의 담배 및 등급 E의 담배 중에서 선택된다. 배합물에 포함되는 등급 A, B, C, D, E의 담배 양은, 담배 배합물의 목표치를 충족하도록 하는 등급 A, B, C, D, E를 갖는 각 담배의 화학적 조성에 의존하게 된다.

다양한 담배 유형은 일반적으로 잎몸과 줄기에서 입수할 수 있다. 균질화 담배 물질용 슬러리를 제조하기 위해, 선택된 담배 유형은 적절한 담배 크기, 예컨대, 슬러리를 형성하기에 적합한 담배 크기를 달성하기 위해 분쇄되어야 한다.

분쇄 공정 동안 사용되는 에너지를 최소화하기 위해, 분쇄 공정은 거친 분쇄 단계 및 미세 분쇄 단계의 두 단계들로 나누어질 수 있다. 거친 분쇄 단계는 담배 스트립을 가능한 한 가장 작은 크기로 분쇄하는 동시에 담배의 셀 구조가 실질적으로 손상되지 않는 상태를 유지하는 것을 포함한다. 따라서, 거칠게 분쇄된 담배 입자는 실질적으로 건조한 상태를 유지하게 된다. 이것은 건조 담배 입자가 예컨대 보관, 배합 및 다른 후속 공정과 같이 쉽게 취급될 수 있기 때문에 유리하다. 거친 분쇄 단계를 포함하는 것으로 인하여, 미세 분쇄 단계에서 에너지 소모가 약 30%만큼 유리하게 감소될 수 있다. 따라서, 미세 분쇄 단계에서의 에너지 소모 감소는, 에너지 소모가 거친 분쇄 없이 동일한 레벨로 유지될 경우에 미세 분쇄 단계를 통해 가능한 처리량을 증가시키는데 사용할 수 있다. 유리하게는, 이로 인하여 미세 분쇄된 담배 분말의 제조에 요구되는 것보다도 덜 정교한 기계가, 거칠게 분쇄된 담배 입자를 제조하는데 이용될 필요가 있게 되기 때문에 생산 비용을 감소시키는 것이 또한 가능하게 된다.

거친 분쇄 단계에서는, 담배가 거칠게 분쇄되며, 담배의 셀이 대체로 부서지거나 파괴되지 않게 되는 입자 크기로 감소된다. 거친 분쇄 단계에서의 결과물인 거칠게 분쇄된 담배는 건조한 상태로 남기 때문에, 점착성 또는 끈적거림이 방지될 수 있다.

거친 분쇄 단계 후에 추가적으로 수행되는 미세 분쇄 단계에서는, 담배가 슬러리 형성에 적합한 평균 입자 크기를 갖는 담배 분말로 분쇄된다. 이러한 미세 분쇄 단계에서는, 담배의 셀이 어느 정도까지 또는 완전히 파괴된다.

담배 분말 평균 크기를 감소시킴으로써, 균질화 담배 웹을 형성하는데 있어 보다 적은 결합제가 필요하게 될 수 있다. 담배를 더욱 미세한 분말 크기로 미세 분쇄함으로써, 담배 셀 내의 물질이 예컨대 펙틴, 니코틴, 정유 및 다른 향료와 같은 담배 셀로부터 용이하게 방출될 수 있다.

담배의 거친 분쇄는 예를 들어, 배합에 사용되는 각 담배 유형에 대한 공정 라인과 함께 병행적으로 수행될 수 있다. 이 경우는 상이한 담배 유형이 거친 분쇄 중에 상이한 처리를 필요로 하는 경우에 바람직하다. 또는, 대안적으로, 담배의 거친 분쇄와, 배합에 사용되는 각 담배 유형에 대한 공정 라인이 연속적으로 수행될 수도 있다.

원하는 배합물을 얻기 위해 선택된 상이한 담배 유형의 배합은, 거친 분쇄 이전에(즉 잎몸과 줄기의 수준에서) 또는 거친 분쇄 이후에 수행될 수 있다. 바람직하게는, 이 배합 단계는 거친 분쇄 단계 이후에 수행된다. 이 단계에서는, 거칠게 분쇄된 담배 물질의 취급이 여전히 용이하다. 동시에, 이 때문에 단일 제조 설비에서의 직렬형 배합이 가능하게 된다. 또한, 배합된 담배 잎 또는 스트립을 중간에 박싱(boxing)하거나 보관하는 공정이 필요하지 않게 된다. 바람직하게는, 담배 분말용으로 선택된 담배가 담배 잎 표준 선적 상자로, 거칠게 분쇄된 담배 입자가 제조되는 설비에 전달될 수 있다. 거칠게 분쇄된 담배 입자가 제조되는 설비의 출구에서는, 거칠게 분쇄된 담배 입자가 미세 분쇄 및 주조 기계로 직렬형으로 운반될 수 있다. 대안적으로는, 거칠게 분쇄된 담배 입자가 패킹(packing)되어서 미세 분쇄 및 주조 기계를 구비한 설비로 운송될 수도 있다. 바람직하게는, 미세 분쇄 및 주조 기계는 미세 분쇄 이후 담배 분말의 물리적 특성 때문에(예컨대, 내인성 결합제의 방출을 야기하는 담배의 보호 셀 구조 파괴 때문에) 동일한 위치에 있게 된다.

대안적으로는, 배합이 미세 분쇄 단계 이후에 구현될 수 있으며, 이에 따라 상이한 담배 유형 또는 등급으로 제조된 담배 분말이 배합된다.

바람직하게는, 선택된 담배를 미세하게 분쇄하는 단계는 약 0.03 mm 내지 약 0.12 mm의 평균 크기를 갖는 담배 분말로, 담배를 미세하게 분쇄하는 것을 포함한다. 약 0.03 mm 내지 약 0.12 mm의 평균 크기는 담배 셀이 분쇄에 의해 적어도 부분적으로 파괴되는 크기를 나타낸다. 또한, 이 평균 크기의 담배 분말을 사용하여 얻어진 슬러리는 부드럽고 균일하다. 담배 분말(tobacco powder)이라는 용어는, 약 0.03 mm 내지 약 0.12 mm의 평균 크기를 갖는 담배를 나타내는 것을 의미할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

바람직하게는, 거친 분쇄 단계는 약 0.25 mm 내지 약 2.0 mm의 평균 크기, 보다 바람직하게는 약 0.3 mm 내지 약 1.0 mm의 평균 크기 및 가장 바람직하게는 약 0.3 mm 내지 약 0.6 mm의 평균 크기를 갖는 담배 입자를 얻기 위해 담배 잎을 거칠게 분쇄하는 것을 포함한다. 약 0.25 mm 내지 약 2 mm 크기에서는, 담배의 셀이 계속하여 실질적으로 손상되지 않으며, 이에 따라 거칠게 분쇄된 담배의 취급이 상대적으로 용이하게 된다. 특히, 이 크기에서는, 담배 입자가 본질적으로 건조하며 비점착성을 유지하게 된다. 미세 분쇄 공정에 할당되는 에너지의 양은 입자 크기에 반비례한다. 즉, 거친 분쇄 단계에서의 입자의 크기가 작을수록, 거친 분쇄 공정에 대하여 더 많은 에너지가 할당될 수 있다. 따라서, 후속하는 미세 분쇄 공정에 필요한 에너지 양이 유리하게 감소될 수가 있다. 여기서, 담배 입자(tobacco particles)는 약 0.25 mm 내지 약 2.0 mm의 평균 크기를 갖는 담배를 의미할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

한편, 거친 분쇄 이전에, 약 2 mm 내지 약 100 mm의 평균 크기를 갖는 담배 스트립을 얻기 위해 담배를 세단(shredding)하는 단계를 더 포함할 수 있다.

담배 입자 크기 감소를 복수의 개별 단계로 나누면, 각각의 개별 감소 단계 동안에 전체 에너지 소모가 더욱 감소된다. 따라서, 바람직하게는, 잎몸 및 줄기 크기로부터 약 0.3 mm 내지 약 2 mm의 입자 크기로 담배를 분쇄하는 단계가 2개의 하위 단계, 즉 담배가 수 센티미터의 평균 크기로 세단되는 처음의 세단 단계 및 그 후의 약 0.3 mm 내지 약 2 mm의 원하는 크기까지의 거친 분쇄 단계를 포함한다. 초기의 세단 공정이 입자 크기를 약 2 mm 미만으로 감소시키는 경우에는, 후속하는 거친 분쇄 단계가 입자 크기를 더 작은 범위로 더 감소시키게 된다.

하나 이상의 담배 유형의 담배를 선택하는 단계는 배합물 내 담배 총량의 건조 중량 기준으로 적어도 약 30%의 밝은 담배를 선택하고, 배합물 내 담배 총량의 건조 중량 기준으로 약 0% 내지 약 40%의 어두운 담배를 선택하고, 배합물 내 담배 총량의 건조 중량 기준으로 약 0% 내지 약 40%의 향기 담배를 선택하는 것을 포함한다. 제조된 균질화 담배 물질이 에어로졸 형성 물품에 사용되는 경우, 그 장치에 의해 생성되는 에어로졸의 향, 맛 및 화학적 조성은, 그 후에 균질화 담배 물질로 변형되는 슬러리로 존재하는 화합물로부터 거의 완전하게 나오게 된다. 슬러리로 존재하며 그 후에 균질화 담배 물질로 존재하는 담배 배합물은 기타 담배 제조 공정들의 잔여물을 소량만 포함하게 되며, 예컨대 배합물 내 담배 총량의 건조 중량 기준으로 약 5% 미만을 포함하게 된다. 담배 배합물은 궐련 배합 공정에서와 유사한 방식으로 얻어지는 상이한 담배 유형 및 등급의 배합물이다. 특히, 이것은 몇몇 특정한 미리 정해진 특성을 갖게 되는 원하는 특정 배합물을 얻기 위해서, 상이한 유형의 담배가 선택된다는 것을 의미한다. 예를 들어, 선택되는 특성은 담배 배합물 내 환원당, 총 암모니아 및 총 알칼로이드 중 하나 이상일 수 있다.

제조 공정은 균질화 담배 물질의 건조 중량 기준으로 약 1% 내지 약 5%의 상이한 담배 유형의 배합물에 결합제를 첨가하는 단계를 포함한다. 제조 공정에서 사용되는 담배 분말의 크기를 조절하는 것 이외에, 담배 분말이 균질화 담배 웹 전체에 걸쳐 분산된 상태를 유지하는 것을 보장하기 위해, 고무진 또는 펙틴 중 임의의 것과 같은 결합제를 첨가하는 것은 또한 유리하다.

임의의 결합제가 사용될 수 있지만, 바람직한 결합제는 과일, 감귤 또는 담배 펙틴과 같은 천연 펙틴; 히드록시 에틸구아 및 히드록시프로필구아와 같은 구아 고무진; 히드록시에틸 및 히드록시프로필 로커스트 콩 고무진과 같은 로커스트 콩 고무진; 알지네이트; 개질되거나 유도된 전분과 같은 전분; 메틸, 에틸, 에틸히드록시메틸 및 카르복시메틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스; 타마린드 고무진; 덱스트란; 풀론; 곤약 가루; 크산탄 고무진 등이다. 예를 들어, 바람직한 결합제는 구아일 수 있다.

유리하게는, 제조 공정은 에어로졸 형성제를 슬러리의 건조 중량으로 약 5% 내지 약 30%의 상이한 담배 유형의 배합물에 첨가하는 단계를 포함한다.

균질화 담배 물질의 웹용 슬러리에 포함시키기 위한 적절한 에어로졸 형성제는 당해 기술분야에 공지되어 있으며, 멘톨과 같은 일가 알코올, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트(dimethyl dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(dimethyl tetradecanedioate)와 같은, 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함하고 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.

균질화 담배 물질이 가열식 에어로졸 발생 물품 내에서 에어로졸 형성 기재로서 사용하기 위해 의도되는 경우, 균질화 담배 물질의 웹은 건조 중량 기준으로 약 5중량% 내지 약 30중량%의 에어로졸 형성제 또는 습윤제 함량을 가질 수 있다. 가열 요소를 갖는 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위해 의도되는 균질화 담배 물질은 바람직하게는 5% 보다 많고 약 30%까지의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 가열 요소를 갖는 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위해 의도되는 균질화 담배 물질의 경우, 에어로졸 형성제는 바람직하게는 글리세린일 수 있다.

제조 공정은 결합제 및 에어로졸 형성제를 배합된 담배 분말에 첨가하기 전에, 결합제 및 에어로졸 형성제를 혼합하는 단계를 포함한다. 나머지 슬러리를 혼합하기 전에 결합제 및 에어로졸 형성제를 사전 혼합하는 것은, 그렇게 하지 않으면 결합제가 물과 접촉할 시에 결합제가 겔화될 수도 있기 때문이다. 겔화는 균질화 담배 물질을 제조하는데 사용되는 슬러리의 의도하지 않은 불균일 혼합을 초래할 수도 있다. 가능한 한 이러한 겔화를 회피 또는 지연시키기 위해, 결합제 및 에어로졸 형성제는 슬러리에 임의의 다른 화합물을 도입하기 전에 함께 혼합됨으로써 이들이 현탁액을 형성하는 것이 바람직하다.

담배 분말 배합물은 균질화 담배 물질의 건조 중량을 기준으로 약 20% 내지 약 93%를 형성한다. 보다 바람직하게는, 담배 분말 배합물은 균질화 담배 물질의 건조 중량을 기준으로 약 50% 내지 약 90%를 형성한다. 바람직한 담배 분말의 양은 또한 담배 웹 형성 공정에 의존한다.

제조 공정은 셀룰로오스 펄프를, 균질화 담배 물질의 건조 중량 기준으로 약 1% 내지 약 3%의 양으로 담배 분말의 분쇄된 배합물에 첨가하는 단계를 포함한다.

셀룰로오스 펄프는 물과 셀룰로오스 섬유를 포함한다. 균질화 담배 물질용 슬러리에 포함되는 셀룰로오스 섬유는 관련 기술 분야에 공지되어 있으며, 이에 한정되는 것은 아니지만, 연질목 섬유, 경질목 섬유, 황마(jute) 섬유, 아마 섬유, 담배 섬유 및 이들의 조합을 포함한다. 펄프화 이외에, 셀룰로오스 섬유는 정제, 기계적 펄프화, 화학적 펄프화, 표백, 황산염 펄프화 및 이들의 조합과 같은 적절한 공정을 거칠 수 있다.

섬유 입자는 담배 줄기 물질, 잎자루 또는 다른 담배 식물 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 목재 섬유와 같은 셀룰로오스계 섬유는 낮은 리그닌 함량을 포함한다. 섬유 입자는 캐스트 리프에 대한 충분한 인장 강도를 생성하고자 하는 의도에 기초하여 선택될 수 있다. 대안적으로, 식물 섬유와 같은 섬유가 상기 섬유와 함께, 또는 대안적으로, 대마 및 대나무를 포함하여, 사용될 수 있다.

슬러리로부터 에어로졸 발생 장치에서 절단되어 도입되는 최종 균질화 담배 물질로 가공하는 동안에, 균질화 담배 시트는 종종 습윤, 운반, 건조 및 절단에 견뎌낼 필요가 있다. 균질화 담배 웹이 최소한의 파손 및 결함 형성으로 혹독한 가공 환경을 견뎌내는 능력은, 담배 물질의 손실을 감소시키기 때문에 매우 바람직한 특성이다. 슬러리에 셀룰로오스 섬유를 도입하면, 강화제로서 작용하는 담배 물질 웹의 트랙션에 대한 인장 강도가 증가하게 된다. 따라서, 셀룰로오스 섬유 첨가는 균질화 담배 물질 웹의 회복력을 증가시키게 되며, 이에 따라 에어로졸 발생 장치 및 기타 흡연 물품의 제조 비용을 감소시킨다.

특히, 슬러리를 주조하여 균질화 담배 웹을 형성하는 단계 전의 슬러리 밀도는 웹 자체의 최종 품질을 결정하는데 중요하다. 적절한 슬러리 밀도 및 균질성은 결함의 수를 최소화하고 웹의 인장 강도를 최대화한다.

제조 공정은 담배 분말의 배합물을 포함하는 슬러리를 형성하는 단계 및 슬러리의 웹을 연속적인 담배 웹으로 주조하는 단계를 포함한다.

균질화 담배 물질은 캐스트 리프 담배일 수 있다. 캐스트 리프를 형성하기 위해 사용되는 슬러리는 담배 분말과, 바람직하게는 섬유 입자, 에어로졸 형성제, 향료 및 결합제 중 하나 이상을 포함한다. 담배 분말은 원하는 웹 두께 및 주조 간격에 따라 약 0.03 mm 내지 약 0.12 mm 정도의 평균 크기를 가진 분말 형태일 수 있다.

균질화 담배 물질의 웹은 지지면 상에 전술한 담배 분말의 배합물을 포함하여 제조된 슬러리를 주조하는 단계를 일반적으로 포함하는 유형의 주조 공정으로 형성되는 것이 바람직하다. 그 다음, 바람직하게는, 주조된 웹을 건조시켜 균질화 담배 물질의 웹을 형성한 다음, 이를 지지면으로부터 제거한다.

바람직하게는, 주조시 주조된 담배 물질 웹의 수분은 주조시 담배 물질의 총 중량의 약 60% 내지 약 80%이다. 바람직하게는, 균질화 담배 물질의 제조 방법은 주조된 웹을 건조하여 주조된 웹을 권취하는 단계를 포함하며, 권취시 주조된 웹의 수분은 담배 물질 웹의 건조 중량의 약 7% 내지 약 15%이다. 바람직하게는, 권취시 균질화 담배 웹의 수분은 균질화 담배 웹의 건조 중량의 약 8% 내지 약 12%이다.

에어로졸 발생 물품은 제조된 균질화 담배 물질의 일부를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 물품으로서, 에어로졸 발생 물품은 비가연성 에어로졸 발생 물품일 수 있거나, 가연성 에어로졸 발생 물품일 수 있다. 비가연성 에어로졸 발생 물품은, 에어로졸 형성 기재를 연소하지 않고, 예컨대, 에어로졸 형성 기재를 가열하여, 또는 화학 반응에 의해, 또는 에어로졸 형성 기재의 기계적 자극에 의해, 휘발성 화합물을 방출한다. 가연성 에어로졸 발생 물품은, 예를 들어, 종래의 궐련에서와 같이, 에어로졸 형성 기재의 직접적인 연소에 의해 에어로졸을 방출한다.

에어로졸 형성 기재는 에어로졸 휘발성 화합물을 형성할 수 있고 에어로졸 형성 기재를 가열 또는 연소함으로써 방출될 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있다. 균질화 담배 물질이 에어로졸 형성 발생 물품에 사용되기 위해서는, 에어로졸 형성제가 캐스트 리프를 형성하는 슬러리에 포함되는 것이 바람직하다. 에어로졸 형성제는 미리 정해진 특성 중 하나 이상에 기초하여 선택될 수 있다. 기능적으로, 에어로졸 형성제는 에어로졸 형성제의 특정 휘발 온도 이상으로 가열되는 경우에 휘발되어 에어로졸에 니코틴 및/또는 향이 전달되도록 하는 기작을 제공한다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 제조 공정에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 1은 균질화 담배 물질용 슬러리를 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 2는 도 1의 방법의 변형예를 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저 도 1을 참조하면, 슬러리의 제조 방법의 첫 번째 단계는 균질화 담배 물질을 제조하기 위해 담배 배합물에 사용되는 담배 유형 및 담배 등급의 선택 단계(100)이다. 예를 들어, 담배 유형 및 담배 등급의 선택은 밝은 담배, 어두운 담배, 향기 담배 및 충전제 담배일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

균질화 담배 물질의 제조에 사용되는 것으로 의도되는 선택된 담배 유형 및 담배 등급을 이용하여 하기 단계들에 따른 가공이 수행될 수 있다.

선택된 담배가 놓여지는 담배 놓기 단계(101)가 수행된다. 담배 놓기 단계(101)는 제품 추적 및 추적성을 위해 예컨대 바코드 판독기에 의해 검증될 수 있는 등급 및 양과 같은 담배 무결성을 검사하는 단계를 포함할 수 있다. 수확 및 숙성 후에, 담배의 잎에는 예컨대 잎 자리(stalk position), 품질 및 색상을 나타내는 등급이 매겨진다.

또한, 담배 놓기 단계(101)는 담배가 균질화 담배 물질의 제조를 위해 제조 공장으로 운송되는 경우, 담배 상자의 탈박스화(de-boxing) 또는 케이스 개방(case opening)하는 것을 포함할 수도 있다. 그 후, 탈박스화된 담배는 바람직하게는 중량을 측정하기 위해 중량 측정 스테이션으로 공급된다.

또한, 담배 놓기 단계(101)는 필요한 경우, 담배 잎이 선적을 위하여 선적 상자 베일(bales)로 보통 압축될 때, 베일 슬라이싱(bale slicing)을 포함할 수도 있다.

한편, 다음의 단계들이 각 담배 유형에 대해 수행된다. 이러한 단계들은 하나의 생산 라인만이 필요하게 되도록 등급에 따라 나중에 수행될 수도 있다. 대안적으로, 상이한 담배 유형은 별도의 라인에서 가공될 수도 있다. 이것은 몇몇 담배 유형들에 대한 가공 단계들이 상이한 경우에 유리할 수 있다. 예를 들어, 종래의 기본적인 담배 가공에서는, 어두운 담배가 종종 추가 케이싱을 수용하기 때문에, 밝은 담배와 어두운 담배가 적어도 부분적으로는 별도의 과정에서 가공되었다. 그러나, 균질화 담배 웹을 형성하기 이전에, 배합된 담배 분말에 어떠한 케이싱도 추가되지 않을 수 있다.

슬러리의 제조 방법은 담배 잎의 거친 분쇄 단계(102)를 포함한다.

한편, 도 2에 도시된 변형예에 따르면, 담배 놓기 단계(101)와 담배 거친 분쇄 단계(102) 사이에, 추가적으로 세단(shredding) 단계(103)가 수행될 수 있다. 세단 단계(103)에서, 담배는 약 2 mm 내지 약 100 mm의 평균 크기를 갖는 스트립(strips)으로 세단된다.

세단 단계(103) 후에는, 비록 도 1 및 도 2에는 도시되지 않았으나, 스트립으로부터 비담배 물질을 제거하는 단계가 수행될 수 있다.

이어서, 세단된 담배는 거친 분쇄 단계(102)를 향해 반송된다. 담배 잎의 스트립을 거칠게 분쇄하는 분쇄기(또는 밀(mill), 글라인더)로 보내는 담배의 흐름 속도는 바람직하게 제어 및 측정된다.

거친 분쇄 단계(102)에서, 담배 스트립은 약 0.25 mm 내지 약 2 mm의 평균 입자 크기로 감소된다. 이 단계에서, 담배 입자는 여전히 셀(cell)들이 실질적으로 손상되지 않으며 결과물인 입자가 관련 이송 문제를 안고 있지 않다.

한편, 도 2에 도시된 변형예에 따르면, 거칠게 분쇄된 담배를 패킹하고 선적하기 위한 패킹/선적 단계(104)를 포함할 수 있다. 패킹/선적 단계(104)는, 거친 분쇄 단계(102) 및 후속 단계가 상이한 제조 설비에서 수행될 경우에 수행되는 선택적 단계에 해당한다.

거친 분쇄 단계(102) 후에, 담배 입자는 예컨대 공압 이송(pneumatic transfer)에 의해서, 배합 단계(105)로 이송된다. 대안적으로, 배합 단계(105)는 거친 분쇄 단계(102) 이전에 또는 존재할 경우, 세단 단계(103) 이전에, 또는 대안적으로 세단 단계(103)와 거친 분쇄 단계(102) 사이에 수행 될 수 있다.

배합 단계(105)에서는, 담배 배합용으로 선택된 상이한 담배 유형의 모든 거칠게 분쇄된 담배 입자가 배합된다. 따라서, 배합 단계(105)는 모든 선택된 담배 유형에 대한 단일의 단계이다. 이것은, 배합 단계 후에는 모든 상이한 담배 유형에 대해 단일의 공정 라인만 있으면 된다는 것을 의미한다.

배합 단계(105)에서는, 다양한 담배 유형의 입자 혼합이 수행된다. 바람직하게는, 담배 배합물의 특성들 중의 하나 이상의 특성을 측정 및 제어하는 단계가 수행된다. 담배의 흐름은 미리 설정된 목표치 또는 미리 설정된 목표치들 따라 원하는 배합이 얻어지도록 제어될 수가 있다.

도 4는 도 1, 도 2 또는 도 3의 방법의 단계들 중 하나의 확대도로서, 배합 단계(105) 동안의 다양한 담배 유형의 도입이 도시되어 있다. 예를 들어 도 4를 참고하면, 배합물은 이 배합물 내 총 담배의 건조 중량 기준으로 적어도 약 30%의 밝은 담배(1)를 포함하며, 어두운 담배(2) 및 향기 담배(3)가 그 배합물 내 총 담배의 건조 중량 기준으로 약 0% 내지 약 40%, 예를 들어 약 35% 퍼센티지로 포함된다. 보다 바람직하게는, 또한 충전제 담배(4)가 배합물 내 총 담배의 건조 중량 기준 약 0% 내지 약 20%의 퍼센티지로 도입된다. 따라서, 다양한 담배 유형의 흐름 속도는 이러한 다양한 담배 유형의 비율이 얻어지도록 제어된다. 대안적으로, 사용된 상이한 담배 잎에 대하여 거친 분쇄 단계(102)가 후속적으로 행해지는 경우, 단계(102)의 시작에서의 중량 측정 단계는 흐름 속도를 제어하는 대신에 담배 유형 및 등급마다 사용되는 담배의 양을 결정한다.

각각의 담배 유형 자체가 하위 배합물일 수 있다는 것을 이해해야 하며, 즉, 밝은 담배 유형(bright tobacco type)은 예를 들어 상이한 등급을 갖는 버지니아 담배와 브라질 황색종 담배를 혼합한 것일 수 있다.

다시 도 1 또는 도 2를 참고하면, 배합 단계(105) 후에, 약 0.03 mm 내지 약 0.12 mm의 담배 분말 평균 크기까지로, 미세 분쇄 단계(106)가 수행된다. 이 미세 분쇄 단계(106)는 담배의 크기를 슬러리 제조에 적합한 분말 크기로 감소시킨다. 이러한 미세 분쇄 단계(106) 후에는, 담배의 셀이 적어도 부분적으로 파괴되어 담배 분말은 점착성이 될 수도 있다.

이렇게 수득된 담배 분말은 담배 슬러리를 형성하는데 즉시 사용될 수 있다. 대안적으로는, 예를 들어 적절한 용기에 담배 분말을 보관하는 추가 단계가 포함될 수도 있다(도시되지 않음).

도 3은 균질화 담배 물질 제조 방법의 블록도이다.

도 3을 참조하면, 균질화 담배 웹의 제조를 방법이 도시되어있다. 미세 분쇄 단계(106)로부터의, 담배 분말이 후속 슬러리 제조 단계(107)에서 사용된다. 슬러리 제조 단계(107) 이전에 또는 그 동안, 2개의 추가 단계, 즉 셀룰로오스 섬유(5) 및 물(6)이 펄프화되어 섬유를 물에 균일하게 분산시키고 정제하는 펄프 제조 단계(108) 및 현탁액 제조 단계(109)(여기서 에어로졸 형성제(7) 및 결합제(8)가 사전 혼합됨)를 포함한다. 바람직하게는, 에어로졸 형성제(7)는 글리세롤(glycerol)을 포함하고, 결합제(8)는 구아(guar)를 포함한다. 유리하게는, 현탁액 제조 단계(109)는 물의 도입 없이 구아와 글리세롤을 사전 혼합하는 것을 포함한다.

슬러리 제조 단계(107)는 바람직하게는 에어로졸 형성제 및 결합제의 사전 혼합 용액을 슬러리 혼합 탱크로 이송하고, 또한 펄프를 슬러리 혼합 탱크로 이송하는 것을 포함한다. 또한, 슬러리 준비 단계는 펄프 및 구아(글리세롤 현탁액)를 가진 슬러리 혼합 탱크에 담배 분말 배합물을 투여하는 것을 포함한다. 보다 바람직하게는, 이 단계는 또한 슬러리의 균일성 및 균질성을 보장하기 위해 고 전단 혼합기(high shear mixer)로 슬러리를 가공하는 것을 포함한다.

바람직하게는, 슬러리 제조 단계(107)는 또한 물을 첨가하는 단계를 포함하며, 여기서 물을 슬러리에 첨가하여 원하는 점도 및 수분을 얻는다.

균질화 담배 웹을 형성하기 위해, 바람직하게는 슬러리 제조 단계(107)에 따라 형성된 슬러리를 주조 단계(110)에서 주조한다. 바람직하게는, 이러한 주조 단계(110)는 슬러리를 주조 스테이션으로 운반하고, 또한 슬러리를 지지체 상에 균질하고 균일한 막 두께를 갖는 웹으로 주조하는 것을 포함한다. 바람직하게는, 이러한 주조 단계(110)는 슬러리를 주조 스테이션으로 운반하고, 또한 슬러리를 지지체 상에 균질하고 균일한 막 두께를 갖는 웹으로 주조하는 것을 포함한다.

균질화 캐스트 웹은 예컨대 무단(endless) 스테인리스 스틸 벨트 건조기에서의 주조 웹의 균일하고 온화한(gentle) 건조를 포함하는 웹 건조 단계(111)에서 건조된다. 무단 스테인리스 스틸 벨트 건조기는 개별적으로 제어 가능한 구역을 포함 할 수 있다. 바람직하게는 건조 단계는 각각의 건조 구역에서의 주조 잎 온도를 모니터링하여 각 건조 구역에서의 온화한 건조 프로파일을 보장하고, 또한 균질화 캐스트 웹이 형성되는 지지체를 가열하는 것을 포함한다. 바람직하게는, 건조 프로파일은 소위 TLC 건조 프로파일이다.

웹 건조 단계(111)의 종료시, 건조된 웹에 존재하는 수분 함량 및 결함 수를 측정하기 위해 모니터링 단계(도시되지 않음)가 수행된다.

목표 수분 함량으로 건조된 균질화 담배 웹은 권취 단계(112)에서 권취되어, 예를 들어 단일의 마스터 보빈(master bobbin)을 형성한다. 그 다음, 이 마스터 보빈은 슬릿 형성 및 작은 보빈 형성 공정으로 더 작은 보빈의 제조를 수행하는데 사용될 수 있다. 그 다음, 더 작은 보빈은 에어로졸 발생 물품(미도시)의 제조에 사용될 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따라 도 1 및 도 2의 방법을 수행하기 위한 슬러리 제조 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 1 또는 도 2에 따른 균질화 담배 물질용 슬러리 제조 방법은 도 5에 도시된 슬러리 제조를 위한 장치(200)를 사용하여 수행된다.

장치(200)는 상이한 담배 유형의 축적, 탈-스태킹, 중량 측정 및 검사가 이루어지는 담배 수용 스테이션(201)을 포함한다. 선택적으로는, 담배가 카톤(carton)으로 수송된 경우, 수용 스테이션(201)에서 담배를 담고 있는 카톤의 제거가 수행된다. 담배 수용 스테이션(201)은 선택적으로 담배 베일 스플릿 유닛(tobacco bale splitting unit)을 또한 포함한다.

한편, 도 5에는 하나의 유형의 담배에 대한 생산 라인만이 도시되어 있지만, 배합 단계가 수행되는 시기에 따라 균질화 담배 물질 웹에 사용된 각각의 담배 유형에 대해서 동일한 장비가 제공될 수 있다.

담배는 세단 단계(103)를 위해서 세단기(shredder)(202)에 도입된다. 세단기(202)는 예를 들어 핀 세단기(pin shredder)일 수 있다. 세단기(202)는 바람직하게는 모든 크기의 베일을 취급하여, 담배 스트립을 풀고서 스트립을 더 작은 조각으로 세단하도록 구성된다. 각 생산 라인에서의 담배 조각들은 예컨대 공압 이송(203)에 의해서, 거친 분쇄 단계(102)를 위해 분쇄기(또는 밀)(204)로 이송된다. 바람직하게는, 담배 조각 내의 이물질을 제거하기 위해, 이송 동안에 제어가 행해진다. 예를 들어, 세단된 담배의 공압 이송에 따라, 스트링 제거 컨베이어 시스템, 중질 입자 분리기 및 금속 검출기가 제공될 수 있으며, 도 5에서는 이들 모두가 도면부호 205로 표시되어 있다.

분쇄기(또는 밀)(204)은 약 0.25 mm 내지 약 2 mm의 크기까지 담배 스트립을 거칠게 분쇄하도록 구성된다. 분쇄기(또는 밀)(204)의 로터(rotor) 속도는 담배 세단 흐름 속도를 기준으로 제어 및 변경될 수가 있다.

바람직하게는, 균일한 질량 흐름 제어를 위한 버퍼 사일로(buffer silo)(206)가 거친 분쇄를 위한 분쇄기(또는 밀)(204) 다음에 위치된다. 또한, 바람직하게는 분쇄기(또는 밀)(204)은 안전상의 이유로 스파크 검출기 및 안전 차단 시스템(207)을 구비한다.

분쇄기(또는 밀)(204)로부터의, 담배 입자는 예를 들어 공압 이송(208)에 의해서 배합기(210)로 이송된다. 배합기(210)는 바람직하게는 적절한 밸브 제어 시스템이 존재하는 사일로를 포함한다. 배합기에서는, 미리 정해진 배합을 위해 선택된 모든 상이한 종류의 담배 입자가 도입된다. 배합기(210)에서는, 담배 입자가 균일한 배합물로 혼합된다. 배합기(210)로부터의, 담배 입자의 배합물은 미세 분쇄 스테이션(211)으로 운반된다.

미세 분쇄 스테이션(211)은 예를 들어 적절한 세목의 미세 담배 분말로, 즉 약 0.03 mm 내지 약 0.12 mm의 담배 분말로 제조하기에 적합한 설계 보조 장치를 갖는 충격 분류 분쇄기(또는 밀)이다. 미세 분쇄 스테이션(211) 이후에, 공압 이송 라인(212)은 슬러리 제조 공정이 이루어지는 하류 슬러리 배치 혼합 탱크로의 연속 공급을 위해, 미세 담배 분말을 버퍼 분말 사일로(213)에 이송하도록 구성된다.

한편, 거친 분쇄 단계(102)를 위한 분쇄기(또는 밀)(204) 및 미세 분쇄 단계(106)를 위한 미세 분쇄 스테이션(211)에서는, 분쇄 동안에 분쇄기 내부의 중력으로 인해 입도 사이즈 별로 층 분리가 되어 담배 잎 분포가 균일하지 않게 되어 분쇄 효율이 떨어지고 입도 사이즈의 편차가 커질 수 있다.

따라서, 일 실시예에 따르면, 분쇄기(또는 밀)(204)가 거친 분쇄 단계(102)를 위해 구동되는 동안에 분쇄기(또는 밀)(204)에서 담배의 분쇄가 수행되는 내부 공간은 진공 챔버와 같이 진공으로 구현된다. 또한, 마찬가지로, 미세 분쇄 스테이션(211)가 미세 분쇄 단계(106)를 위해 구동되는 동안 미세 분쇄 스테이션(211)에서 담배의 분쇄가 수행되는 내부 공간은 진공 챔버와 같이 진공으로 구현된다. 여기서, 내부 공간은 담배가 분쇄되는 공간을 의미한다.

이때, 분쇄기(또는 밀)(204) 또는 미세 분쇄 스테이션(211)에서 분쇄기 내부는 예를 들어, 700mmHg a. 이하에서 바람직하게 선택된 임의의 압력으로 유지될 수 있다. 다만, 내부 압력의 수치는 분쇄기(또는 밀)(204) 또는 미세 분쇄 스테이션(211)의 작업 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

또한, 분쇄기(또는 밀)(204)의 내부 압력(제 1 내부 압력)과 미세 분쇄 스테이션(211)의 내부 압력(제 2 내부 압력)은 동일하거나 또는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 분쇄기(또는 밀)(204)는 500mmHg a.의 내부 압력(제 1 내부 압력)으로 유지되도록 제어될 수 있고, 미세 분쇄 스테이션(211)은 보다 높은(또는 보다 낮은) 내부 압력(제 2 내부 압력)로 내부 압력(제 2 내부 압력)으로 유지되도록 제어될 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 분쇄기 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참고하면, 분쇄기 구조(600)는 앞서 도면들에서 설명된 분쇄기(또는 밀)(204) 또는 미세 분쇄 스테이션(211)에 적용되는 구조로서, 개략적으로 도시되어 있다.

거친 분쇄 또는 미세 분쇄를 위한 분쇄 공정 동안 분쇄기 구조(600)에서 담배의 분쇄가 수행되는 내부 공간(605)은 진공 챔버와 같이 유지된다.

진공계(631)는 분쇄기 구조(600)의 내부 공간(605)의 진공도 또는 압력을 측정할 수 있는 계측기이다.

진공 제어부(633)는 진공계(631)의 측정값에 기초하여 내부 공간(605)의 진공도 또는 압력을 제어한다. 구체적으로, 진공 제어부(633)는 분쇄기 구조(600)의 내부 공간(605)을 진공 상태(또는 진공에 가까운 상태, 예를 들어 700mmHg a. 이하에서 바람직하게 선택된 임의의 압력)로 형성하기 위해 진공 제어부(633)의 진공 펌프를 이용하여 내부 공간(605)을 배기한다. 이 때, 진공 펌프는 배기관(또는 진공로)을 통해 내부 공간(605)을 배기한다.

진공 제어부(633)는 거친 분쇄 단계(102) 또는 미세 분쇄 단계(106)가 수행되는 동안 진공계(631)의 측정값과 압력(또는 진공도) 목표값(예를 들어 700mmHg a. 이하에서 바람직하게 선택된 임의의 압력)을 실시간으로 비교하여, 내부 공간(605)의 압력 또는 진공도를 제어한다.

이로써, 분쇄기 구조(600)의 내부 공간(605)을 무중력 상태와 유사한 조건으로 조성할 수 있음에 따라, 내부 공간에서 담배가 균일하게 분포되어 담배가 분쇄기에 접촉하는 면적이 넓어져 분쇄된 담배의 입도 사이즈 편차가 최소화되고 분쇄 시간이 최소화되는 분쇄 공정의 효율이 증대될 수 있다.

앞서 도 1 내지 도 3에서 설명된 단계 106, 107 및 108에서 전술한 담배 분말을 사용하여 제조된 슬러리는, 바람직하게는 도 7에 도시된 바와 같은 주조 스테이션(300)에서 또한 주조된다.

도 7은 도 3의 방법을 수행하기 위한 장치이다.

도 7을 참고하면, 버퍼 탱크(도시되지 않음)로부터의 슬러리는 정밀한 흐름 속도 제어 측정을 갖는 적절한 펌프에 의해 주조 스테이션(300)으로 이송된다. 주조 스테이션(300)은 다음의 섹션들을 포함하는 것이 바람직하다. 적절한 웹 형성을 위해 필요한 균일성 및 두께를 갖는 스테인리스 스틸 벨트와 같은 지지체(303) 상에 슬러리가 주조되는 정밀 슬러리 주조 박스 및 블레이드 조립체(301)가, 펌프로부터의 슬러리를 수용한다. 건조 구역 또는 섹션을 갖는 주 건조기(302)가 주조된 담배 웹을 건조시키기 위해서 제공된다. 바람직하게는, 개별 건조 구역은 지지체 상의 가열된 공기 및 조절 가능한 배기 공기 제어로, 지지체 바닥면 상에서의 증기 가열을 갖는다. 주 건조기(302) 내의, 균질화 담배 웹은 지지체(303) 상에서 원하는 최종 수분으로 건조된다.본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 균질화 담배 물질용 슬러리 제조 방법에 있어서,
   하나 이상의 담배 유형들의 담배를 선택하는 단계;
   진공 펌프의 배기에 따라 내부 공간의 압력이 제 1 내부 압력의 진공으로 형성된 분쇄기에서, 상기 선택된 담배 유형들의 담배를 거친 분쇄하는 단계;
   상기 거친 분쇄된 담배를 배합하는 단계; 및
   상기 진공 펌프의 배기에 따라 내부 공간의 압력이 제 2 내부 압력의 진공으로 형성된 미세 분쇄 스테이션에서, 상기 배합된 담배를 미세 분쇄하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 내부 압력 및 상기 제 2 내부 압력 중 적어도 하나는, 700mmHg a. 이하의 압력인, 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 분쇄기에서 상기 담배의 분쇄가 수행되는 상기 내부 공간 및 상기 미세 분쇄 스테이션에서 상기 담배의 분쇄가 일어나는 상기 내부 공간은 상기 진공 펌프의 배기에 의해 진공 챔버로 형성되는, 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 내부 압력 및 상기 제 2 내부 압력은 서로 동일하거나 또는 서로 다른 압력값들인, 방법.
5. 균질화 담배 물질용 슬러리 제조 장치에 있어서,
   선택된 하나 이상의 담배 유형들의 담배를 수용하는 담배 수용 스테이션;
   진공 펌프의 배기에 따라 내부 공간의 압력이 제 1 내부 압력의 진공으로 형성된 상태에서, 상기 선택된 담배 유형들의 담배를 거친 분쇄하는 분쇄기;
   상기 거친 분쇄된 담배를 배합하는 배합기; 및
   상기 진공 펌프의 배기에 따라 내부 공간의 압력이 제 2 내부 압력의 진공으로 형성된 상태에서, 상기 배합된 담배를 미세 분쇄하는 미세 분쇄 스테이션을 포함하는, 슬러리 제조 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 분쇄기 및 상기 미쇄 분쇄 스테이션에서 상기 담배의 분쇄가 수행되는 각각의 내부 공간의 진공도 또는 압력을 측정하는 진공계; 및
   상기 진공계의 측정값에 기초하여 상기 제 1 내부 압력 및 상기 제 2 내부 압력의 형성을 위하여 상기 분쇄기 및 상기 미쇄 분쇄 스테이션 각각의 내부 공간의 배기를 조절하는 진공 제어부를 더 포함하는, 슬러리 제조 장치.

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