KR20210102266A - 알칼로이드 함유 물질의 시트의 제조를 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 알칼로이드 함유 물질의 시트를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 방법은,
- 알칼로이드 함유 물질의 입자, 결합제, 에어로졸 형성제 및 물을 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계;
- 슬러리를 캐스팅하여 캐스트 시트를 형성하는 단계(100);
- 가열된 유체에 의해 캐스트 시트를 건조시키는 단계(101); 및
- 건조 중에 생성된 배출물로부터 열을 회수하는 단계(103)를 포함한다.

Description

알칼로이드 함유 물질의 시트의 제조를 위한 방법
본 발명은 알칼로이드 함유 물질의 시트를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 예를 들어 궐련 또는 "비연소 가열 (heat-not-burn)" 유형 알칼로이드 함유 제품과 같은, 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 물질의 시트를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
오늘날, 담배 제품의 제조에서, 담뱃잎 외에 균질화된 담배 물질이 또한 사용된다. 이 균질화된 담배 물질은, 통상적으로, 예를 들어 담배 줄기 또는 담배 가루 등과 같은 각초의 제조에 덜 적합한, 담배 식물의 부분으로부터 제조된다. 통상적으로, 담배 가루는 제조 시 담뱃잎을 취급하는 동안 부산물로서 생성된다.
가장 일반적으로 사용되는 균질화된 담배 재료의 형태는 재구성 담배 시트 및 캐스트 리프이다. 균질화된 담배 물질 시트를 형성하는 공정은, 담배 가루와 결합제가 혼합되어 슬러리를 형성하는 단계를 일반적으로 포함한다. 그 다음, 슬러리를 사용하여 담배 웹을 생성하며, 예를 들어 이동하는 금속 벨트 상으로 점성 슬러리를 캐스팅하여 소위 캐스트 리프를 제조한다. 대안적으로, 점도가 낮고 수분 함량이 높은 슬러리는 제지 공정과 유사한 공정에서 재구성 담배를 생성하는 데 사용될 수 있다. 일단 제조되면, 균질화된 담배 웹은 궐련 및 다른 흡연 물품에 적합한 담배 각초를 제조하기 위해 전체 잎담배와 유사한 방식으로 절단될 수 있다. 이러한 균질화된 담배의 제조 공정은, 예를 들어 유럽 특허 EP 0565360에 개시되어 있다.
전술한 공정에서, 슬러리는 이동 벨트와 같은 기판 상에 캐스팅된 다음, 에어로졸 발생 물품용 구성요소를 얻기 위해 추가로 가공될 수 있는 물질의 시트를 얻기 위해 가열된다. 캐스트 시트가 위에 있는 이동 벨트는 긴 "건조기" 내에서 이동하는데, 여기서 온도는 점진적으로 시트를 가열하고 건조하도록 제어된다. 캐스트 시트를 건조시키기 위해, 건조기는 일반적으로 고온 공기의 스트림을 시트의 상단 표면을 향해 방출하고 증기를 스틸 벨트의 하단 표면을 향해 방출하여 후자를 가열한다. 벨트 상에 침착된 슬러리는 실질적으로 액체 형태로 건조기에 진입하고, 건조기 내부에서 건조되고 가열되고, 연속적인 캐스트 시트로서 실질적으로 고체 형태로 빠져나간다.
전술한 건조 공정은 시트를 가열하고 건조하기 위해 높은 양의 에너지를 필요로 한다. 이러한 열의 일부는 시트로 효과적으로 전달되어 시트를 건조시킨다(증발 잠열). 일부 추가 열은 건조기의 배출물을 통해 배출될 때 뜨거운 건조 공기 및 증기에 남아 있거나, 시트가 제거된 후 가열된 이동 금속 벨트에 남아 있다.
또한, 이러한 건조 공정 동안, 시트 내에 존재하는 일부 향미제 및 알칼로이드는 증발하는 물에 의해 포획되고, 그런 다음 건조 시트로부터 증기에 의해 운반되어 버리게 된다.
건조 단계의 효율을 증가시키는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 알칼로이드 함유 물질의 시트를 준비하는 새로운 방법에 대한 필요성이 있지만, 바람직하게는, 반드시 전술한 건조 공정의 가열 특징에 적합한, "비연소 가열" 유형의 가열식 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 것일 필요는 없다.
본 발명은 알칼로이드 함유 물질의 시트를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 알칼로이드 함유 물질의 입자, 결합제, 에어로졸 형성제 및 물을 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계; 슬러리를 캐스팅하여 캐스트 시트를 형성하는 단계; 가열된 유체에 의해 캐스트 시트를 건조시키는 단계; 및 건조 중에 생성된 배출물로부터 열을 회수하는 단계를 포함한다.
알칼로이드를 포함하는 물질을 함유하는 슬러리는 예를 들어 지지체 상에, 캐스팅된다. 생성된 캐스트 시트는 가열된 유체를 사용하여 건조기에서 건조되고, 이는 캐스트 시트와 열을 교환한다. 가열된 유체는 시트를 가열하고 건조시킬 수 있다. 이러한 건조 공정 동안, 배출물이 생성된다. 본 발명에 따르면, 배출물을 수집하고 그로부터 열을 회수한다. 이러한 방식으로, 배출물에 낭비되었을 열을, 예를 들어 시트의 동일한 제조 공정에서 재사용할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "시트"는 시트의 두께보다 실질적으로 더 큰 폭과 길이를 갖는 박층 요소를 나타낸다. 알칼로이드 함유 물질의 시트의 폭은, 바람직하게는 약 10mm보다 더 크고, 더 바람직하게는 약 20mm 또는 약 30mm보다 더 크다. 더욱 더 바람직하게는, 알칼로이드 함유 물질의 시트의 폭은 약 60mm 내지 약 2500mm에 포함되어 있다. 알칼로이드 함유 물질의 시트의 두께는 바람직하게는 약 50μm 내지 약 300μm에 포함되고, 보다 바람직하게는 시트의 두께는 약 100μm 내지 약 250μm, 더욱 더 바람직하게는 약 130μm 내지 약 220μm에 포함되어 있다. 연속적인 "시트"는 본원에서 "웹"이라 칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "캐스팅 블레이드"는 길이방향 연장의 주요 부분을 따라 본질적으로 일정한 단면을 가질 수 있는 길이방향으로 형상화된 요소를 나타낸다. 이는, 슬러리와 같은, 상기 에지에 의해 영향을 받을 페이스트성, 점성 또는 액체 유사 물질과 접촉하도록 의도되는 적어도 하나의 에지를 나타낸다. 상기 에지는 날카롭고 나이프형 에지를 가질 수 있다. 대안적으로, 그것은 직사각형의 또는 둥근 에지를 가질 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "이동식 지지체"는 적어도 하나의 길이 방향으로 이동될 수 있는 표면을 포함하는 임의의 수단을 나타낸다. 이동 가능한 지지체는 일 방향으로 중단되지 않은 이송 능력을 제공하도록 폐쇄 루프를 형성할 수 있다. 이동식 지지체는 컨베이어 벨트를 포함할 수 있다. 이동식 지지체는 본질적으로 평평할 수 있고 구조화된 또는 비구조화된 표면을 나타낼 수 있다. 이동 가능한 지지체는 지지체의 표면 상에 개구부를 갖지 않을 수 있거나, 바람직하게는 지지체 상에 증착된 슬러리에 침투할 수 없는 이러한 크기의 오리피스만을 포함할 수 있다. 이동식 지지체는 시트 유사 이동 가능하고 굽힘 가능한 밴드를 포함할 수 있다. 밴드는 스틸, 구리, 철 합금 및 구리 합금을 포함하지만 이에 한정되지 않는 금속 재료 또는 고무 재료로 제조될 수 있다. 밴드는 슬러리의 건조 공정을 가속화하기 위해 가열될 수 있도록 내열성 재료로 제조될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "슬러리"는, 슬러리가 여전히 액체형, 점성 또는 페이스트성 작용을 나타내면, 상이한 액체형, 점성 또는 페이스트성 물질의 에멀젼을 포함할 수 있고 일정량의 고체 상태 입자들을 함유할 수 있는 액체형, 점성 또는 페이스트성 물질을 나타낸다.
"알칼로이드 함유 물질"은 하나 이상의 알칼로이드 함유 물질이다. 알칼로이드는 니코틴을 포함할 수 있다. 니코틴은, 예를 들어 담배에서 발견될 수 있다.
알칼로이드는 주로 염기성 질소 원자를 함유하는 자연 발생 화학적 화합물의 그룹이다. 이 그룹은 또한 중성 및 심지어 약산성 특성을 갖는 일부 관련 화합물을 포함한다. 유사한 구조의 일부 합성 화합물은 또한 알칼로이드로 지칭된다. 탄소, 수소 및 질소 이외에, 알칼로이드는 또한 산소, 황 및 보다 드물게 염소, 브롬 및 인과 같은 다른 원소를 함유할 수 있다.
알칼로이드는 박테리아, 균류, 식물 및 동물을 포함하는 다양한 유기체에 의해 생산된다. 이들은 산-염기 추출에 의해 이들 유기체의 조 추출물로부터 정제될 수 있다. 카페인, 니코틴, 테오브로민, 아트로핀, 튜보쿠라린은 알칼로이드의 예이다.
바람직하게는, 알칼로이드 함유 물질은 균질화된 담배 물질을 포함한다. 따라서, 이 경우 알칼로이드는 니코틴이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "균질화된 담배 물질"은 미립자 담배를 응집시켜서 형성된 물질을 나타내며, 이는 알칼로이드 니코틴을 함유한다.
가장 보편적으로 사용되는 균질화된 담배 물질의 형태는 재구성 담배 시트 및 캐스트 리프다. 균질화된 담배 물질 시트를 형성하는 공정은, 담배 가루와 결합제가 혼합되어 슬러리를 형성하는 단계를 일반적으로 포함한다. 이어서, 슬러리는 담배 웹을 생성하는 데 사용된다. 예를 들어, 이동하는 금속 벨트 상으로 점성 슬러리를 캐스팅하여 소위 캐스트 리프를 제조한다. 대안적으로, 점도가 낮고 수분 함량이 높은 슬러리는 제지 공정과 유사한 공정에서 재구성 담배를 생성하는 데 사용될 수 있다.
담배의 시트 재료는 재구성 시트 재료로 지칭될 수 있으며, 담배 조성물을 형성하기 위하여 입자 담배(예를 들어, 재구성 담배) 또는 담배 입자 블렌드, 보습제 및 수성 용매를 사용하여 형성되어 있다. 담배 조성물은 이어서 캐스팅, 압출, 압연 또는 프레싱되어 담배 조성물로부터 시트 재료로 형성될 수 있다. 담배 시트는 담배 미립자로 종이와 같은 재료를 만드는 데 사용되는 습식 공정을 이용하여 형성되거나 담배 미립자가 결합제 재료와 함께 혼합되고 이동 벨트 상에 캐스팅되어 시트로 형성되어 있는 캐스트 리프 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
균질화된 담배 시트는 담배 외에도 결합제를 일반적으로 바람직하게는 포함하고 있다. 균질화된 담배 시트는 구아 및 글리세린과 같은 에어로졸 형성제를 일반적으로 바람직하게는 포함하고 있다.
용어 "에어로졸 형성 기재"는, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재를 지칭한다. 일반적으로, 에어로졸 형성 기재는, 가열 시 휘발성 화합물을 방출된다. 에어로졸 형성 기재는 휘발성 알칼로이드 향미 화합물을 함유하는 알칼로이드 함유 물질을 포함할 수 있고, 이는, 가열 시 에어로졸 형성 기재로부터 방출된다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 물질을 포함할 수 있다.
알칼로이드 함유 물질의 시트를 형성하기 위해, 슬러리가 형성된다.
슬러리는 다수의 상이한 구성요소 또는 성분을 포함할 수 있다. 이들 구성요소는 알칼로이드 함유 물질의 캐스트 시트의 특성에 영향을 미칠 수 있다. 제1 성분은 예를 들어 분말 형태의, 알칼로이드 함유 물질이다. 이러한 물질은 바람직하게는 슬러리 내에 존재하는 담배의 대부분을 함유하는, 예를 들어 담배 분말 배합물일 수 잇다. 담배 분말 블렌드는 균질화된 담배 물질 내의 대부분의 담배의 공급원이므로, 최종 제품, 예를 들어 균질화된 담배 물질의 가열에 의해 생성된 에어로졸에 향미를 제공한다.
바람직하게는, 알칼로이드 함유 물질의 분말은 약 0.03mm 내지 약 0.12mm의 크기를 갖는다. 알칼로이드 함유 물질의 입자 또는 분말의 크기에 있어서, Dv95 크기는 의미가 있다. 상기 열거된 값들 각각은 입자 크기의 Dv95를 나타낸다. Dv95에서의 "v"는 부피 분포가 고려된다는 것을 의미한다. 부피 분포를 사용하면 균등한 구체의 개념이 도입된다. 균등한 구체는 측정 중인 특성의 실제 입자와 동일한 구체이다. 따라서, 광 산란 방법의 경우, 이는 실제 입자와 동일한 산란 강도를 생성하는 구체이다. 이는 실질적으로 동일한 부피의 입자를 갖는 구체이다. 또한, Dv95에서의 "95"는 분포의 95%가 더 작은 입자 크기를 가지고 5%가 더 큰 입자 크기를 갖는 직경을 의미한다. 따라서, 입자 크기는, 입자의 95%가 명시된 값보다 더 작은 (입자의 실질적으로 동일한 부피를 갖는 대응하는 구체의) 직경을 갖는 부피 분포에 따른 크기이다. 60μm의 입자 크기는 입자의 95%가 60μm보다 더 작은 직경을 갖는다는 것을 의미하며, 여기서 직경은 입자보다 대응하는 부피를 갖는 구체의 직경이다.
입자의 Dv95 크기는 Horiba LA 950 또는 LA 960 입자 크기 분포 분석기를 사용하여 측정된다. HORIBA LA-960 입자 크기 분석기는 크기 분포를 측정하기 위해 레이저 회절 방법을 사용한다. 이 기술은 입자로부터 산란된 광(에지 회절) 및 입자를 통한 광(이차 산란 굴절)을 사용하여 크기를 계산하기 위한 제1 원리를 사용한다. LA-960은 Mie 산란 이론을 통합한다.
균질화된 시트의 인장 특성을 향상시키기 위해 결합제가 슬러리에 첨가될 수 있다. 에어로졸 형성제는 에어로졸의 형성을 촉진하기 위해 슬러리에 첨가될 수 있다. 또한, 알칼로이드 함유 물질의 웹을 캐스팅하는 데 최적인 특정 점도 및 수분에 도달하기 위해, 슬러리에 물이 첨가될 수 있다.
슬러리에 첨가되는 결합제의 양은 슬러리의 건조 중량으로 상기 약 1% 내지 약 5%가 포함될 수 있다. 보다 바람직하게는, 그것은 약 2% 내지 약 4%로 포함된다. 슬러리 내에 사용되는 결합제는 본 명세서에서 기술되는 검 또는 펙틴 중 임의의 것일 수 있다. 결합제는 담배와 같은, 알칼로이드 함유 물질의 분말이 균질화 담배 웹 전반에 걸쳐서 실질적으로 분산되게 유지되는 것을 보장할 수 있다. 임의의 결합제가 사용될 수 있지만, 바람직한 결합제는 과일, 감귤 또는 담배 펙틴과 같은 천연 펙틴; 히드록시에틸 구아 및 히드록시프로필 구아와 같은 구아검(guar gum); 히드록시에틸 및 히드록시프로필 로커스트콩검과 같은 로커스트콩검; 알지네이트; 개질되거나 유도된 전분과 같은 전분; 메틸, 에틸, 에틸히드록시메틸 및 카르복시메틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스; 타마린드검; 덱스트란; 풀론; 곤약 가루; 잔탄검 등이다. 본 발명에 사용하기에 특히 바람직한 결합제는 구아이다.
알칼로이드 함유 물질용 슬러리에 포함시키기 위한 적절한 에어로졸 형성제는 당업계에 공지되어 있고, 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 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
바람직한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.
슬러리는 건조 중량 기준으로 약 5% 초과하는 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다. 슬러리는 건조 중량 기준으로 약 5중량% 내지 약 30중량%의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다. 더 바람직하게는, 에어로졸 형성제는 슬러리의 건조 중량의 약 10% 내지 약 25%로 포함된다. 더 바람직하게는, 에어로졸 형성제는 슬러리의 건조 중량의 약 15% 내지 약 25%로 포함된다.
강화제로서 작용하는, 알칼로이드 물질 웹의 인장 강도를 증가시키기 위해, 셀룰로오스 섬유를 함유하는 셀룰로오스 펄프가 바람직하게는 슬러리에 추가된다.
슬러리 내에 셀룰로오스 섬유를 도입하면, 통상적으로 강화제로서 작용하는 담배 물질 웹의 인장 강도가 증가하게 될 수도 있다. 따라서, 셀룰로오스 섬유를 첨가하면, 균질화 담배 물질 웹의 탄성력을 증가시킬 수 있다. 균질화 담배 물질용 슬러리에 포함되는 셀룰로오스 섬유는 관련 기술 분야에 공지되어 있고, 이에 한정되는 것은 아니지만, 연질목 섬유, 경질목 섬유, 황마(jute) 섬유, 아마 섬유, 담배 섬유 및 이들의 조합을 포함한다. 셀룰로오스 섬유는 펄프화 외에도 정제, 기계적 펄프화, 화학적 펄프화, 표백, 황산염 펄프화 및 이들의 조합과 같은 적합한 공정을 거친 것일 수 있다. 셀룰로오스 섬유는 담배 줄기 물질, 잎자루 또는 다른 담배 식물 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 목재 섬유와 같은 셀룰로오스 섬유는 낮은 리그닌 함량을 포함한다. 대안적으로, 식물 섬유와 같은 섬유는 위의 섬유와 함께 사용되거나, 대마 및 대나무를 포함하는 대안으로 사용될 수 있다. 셀룰로오스 섬유의 길이는, 유리하게는 약 0.2 mm 내지 약 4 mm이다. 바람직하게는, 셀룰로오스 섬유의 중량 당 평균 길이는 약 1mm 내지 약 3mm이다. 또한, 바람직하게는, 셀룰로오스 섬유의 양은 슬러리(또는 균질화 담배 시트)의 총 중량의 건조 중량으로 약 1% 내지 약 7%로 포함된다.
섬유의 평균 길이는 Techpap SAS에 의해 상업화된 MORFI COMPACT에 의해 측정했을 때, 이들의 실제 길이를 지칭한다(컬이 있거나 또는 꼬인 것인지에 관계없이). 평균 길이는 N 섬유의 측정에 대해 MORFI COMPACT에 의한 섬유의 측정된 길이의 수학적 평균이며, 여기서 N > 5이다. MORFI COMPACT는 섬유의 프레임워크를 따라 섬유의 길이를 측정하여, 실제 전개된 길이를 측정하는 섬유 분석기이다. 측정된 물체의 길이가 200μm 내지 10000μm이고 그 폭이 5μm 내지 75μm인 경우, 측정 물체는 섬유로 간주된다. 섬유 길이는 탈이온수가 섬유에 첨가되고 Morfi 소프트웨어가 사용될 때 측정된다.
바람직하게는, 캐스팅시 상기 슬러리의 수분은 캐스팅시 담배 물질의 총 중량의 약 60% 내지 약 80%이다. 바람직하게는, 슬러리 내의 물의 양은 캐스팅 시 슬러리의 총 질량의 약 60% 내지 80%에 포함된다.
결합제 및 셀룰로오스 섬유는 바람직하게는 약 1:7 내지 약 5:1의 중량비로 포함된다. 더욱 바람직하게는, 결합제 및 셀룰로오스 섬유는 약 1:1 내지 약 3:1의 중량비로 포함된다.
결합제 및 에어로졸 형성제는 바람직하게는 약 1:30 내지 약 1:1의 중량비로 포함된다. 더욱 바람직하게는, 결합제 및 에어로졸 형성제는 약 1:20 내지 약 1:4의 중량비로 포함된다.
바람직하게는, 알칼로이드 함유 물질은 담배이다. 결합제 및 담배 입자는 바람직하게는 약 1:100 내지 약 1:10의 중량비로 포함된다. 더욱 바람직하게는, 결합제 및 담배 입자는 약 1:50 내지 약 1:15, 더욱더 바람직하게는, 약 1:30 내지 약 1:20의 중량비로 포함된다.
에어로졸 형성제 및 담배 입자는 바람직하게는 약 1:20 내지 약 1:1에 포함된 중량비로 포함된다. 더욱 바람직하게는, 에어로졸 형성제 및 담배 입자는 약 1:6 내지 약 1:2에 포함된 중량비로 포함된다.
에어로졸 형성제 및 셀룰로오스 섬유는 바람직하게는 약 1:1 내지 약 30:1의 중량비로 포함된다. 더욱 바람직하게는, 에어로졸 형성제 및 셀룰로오스 섬유는 약 5:1 내지 약 15:1에 포함된 중량비로 포함된다.
셀룰로오스 섬유 및 담배 입자는 바람직하게는 약 1:100 내지 약 1:10의 중량비로 포함된다. 더 바람직하게는, 셀룰로오스 섬유 및 담배 입자는, 바람직하게는 약 1:50 내지 약 1:20의 중량비로 포함된다.
전술한 일부 또는 모든 성분으로 형성된 슬러리는 예를 들어 캐스팅 박스에 함유될 수 있다. 슬러리는 상이한 위치로부터 캐스팅 박스에 도달할 수 있다. 따라서, 캐스팅 박스는 슬러리가 형성되는 장소가 아닐 수 있다. 예를 들어, 슬러리는 적절한 배관을 통해 캐스팅 박스로 전달되는 사일로에서 생성될 수 있다.
캐스팅 박스 내부의 슬러리는 바람직하게 약 주변 온도로, 즉 약 15℃ 내지 약 30℃로 유지된다. 캐스팅 박스에서, 시트를 형성하기 위해 슬러리는 캐스팅된다. 바람직하게는, 시트는 이동 가능한 지지체, 예를 들어 컨베이어 벨트 상에 캐스팅된다.
바람직하게는, 슬러리는 슬러리가 알칼로이드 함유 물질의 연속적인 웹을 형성하기 위해서 이동 가능한 지지체에 캐스팅되는 동안 캐스팅 박스에 연속적으로 공급된다. 따라서, 사일로와 캐스팅 박스는 슬러리가 하나로부터 다른 하나로 유동하게 하기 위해서 바람직하게 유체 연결된다.
이러한 방식으로, 바람직하게 미리 정의된 양의 슬러리가 캐스팅 박스 내에 유지된다. 바람직하게는, 슬러리는 캐스팅 박스에 연속적으로 공급되는 반면에, 슬러리는 알칼로이드 함유 물질의 연속 웹을 형성하기 위해 캐스팅 블레이드에 의해 이동 가능한 지지체에서 캐스팅된다. 그러나, 다른 캐스팅 시스템, 예를 들어 롤러가 알칼로이드 함유 물질의 시트를 캐스팅하는 데 사용될 수도 있다.
캐스팅 박스는 바람직하게는 박스 형상이다. 바람직하게, 캐스팅 박스는 벽면들을 포함하고 있다. 더 바람직하게는, 벽면들은 측벽면을 차례로 포함하고 있다. 측벽면들은 제1, 제2, 제3 및 제4 측벽면으로 불리는, 대향 벽면들의 제1 및 제2 커플을 포함할 수 있다. 측벽면들은 유리하게는 실질적으로 수직이거나, 또는 수직면에 대하여 기울어져 있다. 제1 및 제2 측벽면들, 및 제3 및 제4 측벽면들은 각각 서로 마주하고 있다. 바람직하게는, 캐스팅 박스의 벽면은 또한 애퍼처를 갖는 하단 벽면을 포함한다. 바람직하게는, 전체 하단 벽면은 애퍼처를 정의한다.
이동 지지체는 바람직하게는 캐스팅 박스로부터 슬러리를 제거하기 위해 길이 방향을 따라 이동한다. 지지체는, 예를 들어 스테인리스 스틸 이동 가능한 벨트를 포함할 수 있다. 지지체는 이동 가능한 지지체를 진행하는 데 적합한 드럼에 의해 이동된다. 드럼은 캐스트 웹을 위한 이동 가능한 지지체와 열 접촉하는 데 더 적응된다.
캐스팅 후, 캐스트 시트를 건조시켜 그의 수분 함량을 감소시킨다. 건조는 또한 시트를 "경화"시키는 데 사용된다. 캐스트 시트를 건조시키기 위해, 건조 스테이션, 간단히 "건조기"가 사용될 수 있다.
건조 스테이션에서, 바람직하게 캐스트 시트의 온도가 상승하여, 캐스트 시트 내부의 수분이 감소될 수 있다. 바람직하게, 캐스팅 시 상기 캐스트 시트의 수분-즉, 슬러리의 수분-은 슬러리의 총 중량의 약 60% 내지 약 80%이다. 바람직하게, 건조의 종료 시 상기 캐스트 시트의 수분은 알칼로이드 함유 물질의 시트의 총 중량의 약 7% 내지 약 15%이다. 바람직하게는, 건조의 종료 시 알칼로이드 함유 물질의 상기 시트의 수분은 알칼로이드 함유 물질의 시트의 총 중량의 약 8% 내지 약 12%이다. 캐스팅 시 및 건조 공정의 종료 시 슬러리의 수분은 후속 제조 단계에서 알칼로이드 함유 물질의 시트의 균질성 및 시트의 제조 능력에 영향을 미치기 때문에 제어에 대한 중요한 파라미터이다.
슬러리의 수분의 이상적인 레벨이 약 60% 내지 약 80%이라는 것이 발견되었다. 이러한 바람직한 범위 아래에서, 캐스팅 시 슬러리의 밀도는 종종 캐스팅 웹에서의 결함의 출현을 야기하도록 이루어진다. 또한, 이러한 범위 밖의 수분 레벨은 후속 제조 단계에서 알칼로이드 함유 물질의 시트의 효율적인 취급을 복잡하게 할 수 있는 캐스트 시트의 감소된 인장 강도를 초래할 수 있다. 그러므로, 캐스트 시트로부터 건조 단계 동안 제거될 필요가 있는 여분의 수분은 비교적으로 높다.
수분의 제거는 바람직하게는 가열된 유체의 스트림에 노출됨으로써 수행된다. 예를 들어, 가열된 유체는 건조 공기일 수 있으며, 여기서 건조 공기는 캐스트 시트의 온도보다 높은 온도를 갖는다. 증기도 사용될 수 있다.
바람직하게는, 건조기는 건조 라인을 따라 복수의 건조 섹션들로 나누어진다. 건조 라인은 시트가 건조기 내에서 이동하는 길이 방향으로서 정의된다. 다른 건조 섹션의 하류에 있는 건조 섹션은 시트의 이동 방향을 따라 다른 하류에 있는 섹션을 의미한다. 바람직하게, 건조 섹션 이상이 존재한다. 바람직하게, 건조 섹션 각각은 독립적으로 제어되어, 각 건조 섹션에서 공정 파라미터는 다른 섹션으로부터 독립적으로 설정될 수 있다. 바람직하게는, 적어도 제1 건조 섹션은, 고온 공기와 증기를 각각 이동 가능한 지지체의 제1 및 제2 표면을 향해 배출하기에 적합한 고온 공기 발생기 및 증기 발생기를 차례로 포함하는 제1 및 제2 온도 제어 수단을 포함한다. 그런 다음, 증기는 지지체 자체로 유도되는 반면, 고온 공기는 이동 가능한 지지체 내로 캐스팅된 캐스트 시트의 자유 표면을 향해 유도된다. 유리하게, 배출된 증기 및 고온 공기의 흐름률은 측정되고 조절될 수 있다. 바람직하게, 초가열된 증기는 캐스트 웹의 수분을 감소하는데 사용된다.
가열된 유체는 바람직하게는 고온 공기, 증기 또는 과열된 증기이다. 가열된 유체는 고온 공기, 증기 및 과열 증기의 임의의 조합일 수 있다. 예를 들어, 고온 공기 및 증기가 함께 사용될 수 있다.
추가로, 바람직하게 연속 피드백 제어가 존재하여, 건조 공기 발생기로부터 배출된 건조 공기 및 증기 발생기에 의해 배출된 증기의 흐름률 또는 온도 또는 둘 모두가 건조 섹션(들)에서의 캐스트 시트의 온도 및 수분의 값에 따라 변형될 수 있다.
건조기는 바람직하게는 실질적으로 폐쇄된 환경이다. 가열된 유체는 건조기 내에 도입된 캐스트 시트를 가열 및/또는 건조시킨다. 이러한 가열 및/또는 건조 공정에서, 가열된 유체는 습도뿐만 아니라 휘발성 물질, 예를 들어, 향미 또는 알칼로이드와 같은 일부 성분을 시트로부터 추출하거나 제거할 수 있다.
건조기 내부에 생성된 결과적인 배출물은 바람직하게 수집되거나 모아진다. 배출물은 가스 및 증기와 같은, 유체, 또는 액체의 형태일 수 있다.
본 발명은 건조기의 폐열, 특히 모은 또는 수집된 배출물에 존재하는 폐열을 회수하는 것을 제안한다. 배출물로부터 열을 회수하기 위한 임의의 공지된 수단이 본 발명에 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 열 회수는 건조기의 배출물에서 나오는 열을 회수함으로써 달성될 수 있으며, 이는 건조기 주위 또는 건조기를 따라 여러 위치로부터 수집될 수 있다. 일부 배출물은 상부 부분으로부터 나올 수 있으며, 여기서 "상부 부분"과 함께, 캐스트 시트 위의 건조기의 부분이 표시되어 있다. 상부 부분으로부터 회수된 배출물은 시트로부터 나오는 증기 및 휘발성 물질과 혼합될 수 있다.
"하부 부분"을 갖는, 캐스트 시트 아래의 건조기의 부분이 표시되는, 건조기의 하단부로부터 나오는 일부 배출물은 모아질 수 있을 뿐만 아니라 열도 그로부터 회수될 수 있다. 하부 부분으로부터 회수된 배출물은 증기 응축으로 인해 주로 액체일 수 있다.
이들 배출물의 상이한 조성물로 인해, 바람직하게는 각각의 상이한 배출물 유형에 대한 열 회수를 위한 분리된 공정이 수행된다.
회수된 열은 캐스팅 및/또는 건조 공정에서 재사용될 수 있다. 바람직하게는, 회수된 열은 알칼로이드 함유 물질의 시트를 제조하기 위해 장치 내에 사용된다. 이러한 방식으로, 알칼로이드를 포함하는 물질의 시트의 생산 효율이 증가된다.
또한, 공정은 건조기의 구성을 실질적으로 변경하지 않는다. 일반적으로, 배출물은 플랜트 외부에서 화학물질/먼지 화합물의 방출을 피하기 위해 수집된다. 따라서, 본 발명의 방법은 기존 건조기에 부품을 고가로 추가할 필요가 없다.
또한, 특히 건조기의 상부 부분으로부터 수집된, 배출물의 조성이 점진적으로 건조되는 시트로부터 나오는 휘발성 물질의 조성의 변화로 인해 건조 라인을 따라 가변될 수 있기 때문에, 배출물의 수집은 바람직하게 건조 라인을 따라 상이한 구역에서 일어난다.
바람직하게는, 상기 방법은, 건조 중에 생성된 배출물로부터 휘발성 물질을 회수하는 단계; 및 회수된 휘발성 물질로부터 향미 추출물을 수득하는 단계를 포함한다. 이미 수집된 배출물에는, 알칼로이드 함유 물질의 시트로부터 나오는 휘발성 물질도 존재한다. 이러한 휘발성 물질은 회수되어 재사용될 수도 있다.
보다 바람직하게는, 건조 단계에서 생성된 배출물로부터 휘발성 물질을 회수하는 단계는 다음 중 하나 이상을 포함한다:
- 상기 배출물을 응축시키는 단계;
- 상기 배출물을 필터링하는 단계;
- 상기 배출물의 액체-액체 분리를 수행하는 단계;
- 배출물을 증류하는 단계.
특히, 배출물의 응축 직후에 필터링하는 단계는 배출물 내부의 가능한 먼지를 제거하는 데 유용할 수 있다. 그런 다음 액체-액체 분리의 경우, 바람직하게는 농축 단계도 이어진다. 동일한 농축 단계는 또한 증류 단계를 따를 수 있다: 배출물의 특정 화합물을 분리하는 데 사용되는 상기 증류 단계.
보다 바람직하게는, 상기 방법은: 향미 추출물을 슬러리에 첨가하는 단계를 포함한다. 회수된 휘발성 물질은 알칼로이드 함유 물질의 시트의 형성에 다시 사용될 수 있다. 휘발성 물질은 시트의 향미를 향상시키거나 시트의 일부 성분, 예를 들어 함유된 알칼로이드의 농도를 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 바람직하게는, 추출된 향미는 슬러리 내에 재도입된다.
바람직하게는, 상기 방법은 캐스팅 전에 회수된 열을 사용하여 슬러리를 데우는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 회수된 열은 알칼로이드 함유 물질의 시트를 제조하기 위한 전체 공정이 더 효율적이도록 캐스팅 및/또는 건조 단계에 사용된다. 예를 들어, 회수된 열은 슬러리, 예를 들어 캐스팅 박스에 함유된 슬러리를 데우기 위해 사용될 수 있다. 열은 당업계에 공지된 열 회수 메커니즘에 의해 회수될 수 있다. 예로는 건조 라인의 구역으로부터 다른 구역으로 배출물을 유도하는 튜브 열 교환기, 열 펌프(열이 회수되는 물질의 온도가 그것이 사용될 설계된 영역에서의 온도보다 낮은 경우) 또는 파이프(들)가 있을 수 있다.
회수된 열에 의한 슬러리의 이러한 예열은 슬러리 점도가 더 높은 온도에서 더 낮기 때문에 슬러리를 더 많은 액체로 만드는 것을 돕고, 따라서 슬러리의 혼합 및/또는 캐스팅을 돕는다.
바람직하게는, 상기 방법은 회수된 열을 사용하여 주어진 위치에서 캐스트 시트를 데우는 단계를 포함한다. 보다 바람직하게는, 상기 방법은, 회수된 열을 사용하여 배출물이 이송 방향으로 회수되는 위치의 상류 위치에서 캐스트 시트를 데우는 단계를 포함한다. 건조기가 캐스트 시트를 가열하는 것을 돕고 그렇게 하기 위한 에너지의 필요성을 감소시키기 위해, 회수된 열이 건조 공정 동안 시트를 가열하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 온도(T1)에서 배출된 주어진 위치에서 건조기로부터의 배출물 생산량은, 건조기 내부에서 가동되는 열전도성 파이프와 같은 파이프를 통해, T1보다 낮은 온도에서 배출물이 배출되는 건조기의 부분을 향해 유도될 수 있다. 더 낮은 온도에서 한 위치를 빠져나오는 배출물은 건조기의 해당 위치에서 더 낮은 내부 온도를 나타낼 수 있다.
예를 들어, 건조 라인이 캐스트 시트를 점진적으로 가열하는 경우, 즉, 건조기 내부의 이송 방향을 따라 이동하면서 캐스트 시트의 온도가 증가하는 경우, 건조기의 상류 구역을 가열하는 것을 돕기 위해 구역의 배출물 생산량이 건조기 내부 상류로 이송될 수 있다. 이 경우의 배출물은 바람직하게는 적절한 파이프(들)를 통해 건조기의 한 구역으로부터 다른 구역으로 단순히 전달된다.
건조기의 하단부 구역의 배출물 생산량은 건조기의 상단부 구역을 가열하는 데 사용될 수 있다. 하단부에서, 일반적으로 가열된 유체는 증기이고, 건조 라인에 사용되는 증기는 보통 건조기의 상부 부분에 사용되는 고온 건조 공기보다 더 고온이다. 배출물로서 수집된 증기는 다른 하단부 구역을 가열하는 것을 돕는 데 사용될 수 있고, 그런 다음 건조기의 상부 부분을 유도하여 상부 부분 구역을 가열하는 것을 도울 수 있다.
바람직하게는, 상기 방법은, 건조 동안 이송 방향을 따라 캐스트 시트를 이송하는 단계; 및 이송 방향을 따라 상이한 위치로부터 건조 단계에서 생산된 배출물을 수집하는 단계를 포함한다. 보다 바람직하게는, 상기 방법은 배출물의 수집 위치에 따라 배출물로부터 상이한 물질을 수득하는 단계를 또한 포함한다.
건조기 라인을 따르는 별도의 수집 지점이 상이한 휘발성 물질을 함유하는 상이한 분율의 배출물을 수집하는데 사용될 수 있다. 상이한 휘발성 물질은 상이한 향미 특성을 가질 수 있다. 실제로, 캐스트 시트의 조성은 건조 공정을 따라 변할 수 있으므로, 이송 방향을 따라, 배출물은 동일한 휘발성 물질을 함유하지 않을 수 있다. 나타낸 바와 같이, 이러한 회수 동안 상이한 처리(예를 들어, 응축, 필터링, 액체-액체 분리, 증류 등)가 사용될 수 있고, 이러한 처리 및/또는 이러한 처리의 산출물은 배출물 및 그 휘발성 물질이 회수되는 건조 라인의 구역에 따라 분리될 수 있다.
바람직하게는, 상기 방법은, 슬러리를 이동 가능한 지지체 상에 캐스팅하는 단계; 및 이동 가능한 지지체로부터 열을 회수하는 단계를 포함한다.
유리하게, 이동 가능한 지지체는 무한 스테인리스 스틸 컨베이어 벨트를 포함한다. 스테인리스 스틸은 양호한 열 전도체이기 때문에 용이한 열 전달을 허용하는 물질이다. 동시에, 스테인리스 스틸 벨트는 지지체에 단단히 부착되는 캐스트 시트의 위험을 감소시키므로, 건조 단계 후에 이동 가능한 지지체로부터 캐스트 시트의 완전하고 연속적인 제거를 허용할 수 있다. 캐스트 시트의 제조 공정 동안, 캐스트 시트가 적어도 부분적으로 건조된 후에, 캐스트 시트는 추가 처리되기 위해 이동 가능한 지지체로부터 제거된다. 그런 다음 캐스트 시트는 바람직하게 더 건조되고, 냉각되고, 그 후에 보빈에 권취된다. 무한 이동 가능한 지지체는 캐스팅 박스의 위치로 복귀되어, 추가 슬러리는 이동 가능한 지지체 상으로 캐스팅될 수 있다. 지지체로부터의 캐스트 시트의 제거는 바람직하게 닥터링 블레이드라 불리는 블레이드에 의해 발생한다. 캐스트 시트가 지지체 상에 단단히 "접착"되는 경우에, 닥터링 블레이드의 작용은 캐스트 웹의 파손 및 기계 중단을 야기할 수 있다. 따라서, 지지체로부터 캐스트 시트의 제거가 가능한 한 용이한 것이 바람직하다. 지지체를 위한 재료로서 스테인리스 스틸의 사용은 바람직한 해결책인 것으로 밝혀졌다. 또한, 스테인리스 스틸은 시트의 캐스팅을 위해 요구되는 높은 정밀도로 기계 가공될 수 있다. 이것은 스테인리스 스틸을 이동 가능한 지지체로서의 비용 효율적인 물질로 만든다.
이동 가능한 지지체가 캐스트 시트와 접촉한다는 사실로 인해, 건조기에서 캐스트 시트를 가열하는 것은 또한 이동 가능한 지지체를 가열하는 것을 암시한다. 이러한 열을 또한 회수하고 재사용하는 것이 바람직하며, 그렇지 않으면 폐기될 것이다. 바람직하게, 이동 가능한 지지체로부터의 열은 건조 단계 후에, 즉 건조기 외부에서 회수된다. 예를 들어, 일부 냉각수는 이동 가능한 지지체에 매우 근접하게 보내질 수 있고, 지지체에 의해 가열된 물은 캐스팅 장치 및/또는 건조기의 부분을 가열하기 위해 재사용될 수 있다. 이러한 열 회수 시스템은 일부 생산 라인 상에 이미 존재하는 기존의 냉각수 배관에 결합되어 이동 가능한 지지체를 냉각시킬 수 있다.
이동 가능한 지지체에 의해 가열된 이러한 물은 이를 열 교환기에 전달함으로써 재사용될 수 있다.
제1 구현예에서, 열 회수는 이동 가능한 지지체를 청소하는 동안 일어난다. 이동 가능한 지지체가 건조기를 빠져나온 후, 바람직하게는 물을 사용하여 이를 청소한다. 예를 들어, 물이 시트와 접촉하지 않는 이동 가능한 지지체의 표면 상에 분무될 수 있다. 이동 가능한 지지체를 청소하는 데 사용되는 이러한 물은 일반적으로, 예를 들어 약 12°C에서 "냉" 온도를 가지며, 이동 가능한 지지체와의 접촉으로 인해 20°C를 초과하는 온도로 가열된다.
물에 의한 이동 가능한 지지체의 냉각은 또한 다른 이점을 초래할 수 있다. 먼저, 냉각수가 가열된 다음 재사용된다. 또한, 냉각수는, 냉각수가 캐스팅 스테이지로 복귀할 때, 이동 가능한 지지체의 온도를 균일하게 하는 것을 도울 수 있다. 캐스팅 시, 건조 동안 시트에서 불균질한 온도가 불균질함을 유발하여 제품 일관성을 변화시키고 결함을 생성할 수 있기 때문에, 이동 가능한 지지체가 균질한 온도를 갖는 것이 바람직하다.
바람직한 구현예에 따라, 이동 가능한 지지체의 온도는 물 냉각 분배기에 의해 조절된다. 바람직하게, 건조 섹션으로부터 지지체가 복귀한다는 사실로 인해 지지체의 온도가 캐스팅 시 원하는 온도보다 일반적으로 높기 때문에, 물은 이동 가능한 지지체를 냉각하는데, 예를 들어, 그를 이동시키는 드럼(들)을 냉각하는데 사용되고, 여기서 지지체와 캐스트 웹은 캐스트 웹으로부터 수분을 제거하기 위해 가열된다. 물은 물의 이용 가능성 및 높은 열 용량으로 인해 소정 범위 내에서 제어된 물체(이 경우에는 드럼)의 온도를 유지하기 위한 양호하고 비용 효율적인 수단이다.
그런 다음 가열되고 나서 재사용되는 물로 냉각하는 것은, 시트를 보빈에 권취하기 전에 수행될 수도 있다. 이러한 냉각은 물뿐만 아니라 저온 공기에 의해서도 수행될 수 있다. 그런 다음 가열된 공기는 예를 들어 열 교환기를 통과한 다음 재사용된다. 이러한 열 회수는, 시트를 권취하기 전 냉각이 시트에 의해 형성된 층들이 보빈에서 일단 서로 점착되는 경향을 감소시키기 때문에, 여러 가지 이점을 또한 가질 것이다. 층의 이러한 "점착성"은 하류 기계의 속도 저하 또는 심지어 걸림을 생성할 수 있기 때문에 현재의 문제이다.
바람직하게는, 상기 방법은, 건조 단계 동안 형성된 물을 수집하는 단계; 및 수집된 물로부터 열을 회수하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 건조기에서, 캐스트 시트는 증기 발생기에 의해 아래부터 가열된다. 증기는 응축되어 건조기의 하부 부분에 물을 형성할 수 있다. 이러한 가열된 물이 수집될 수 있고, 그 안에 존재하는 열이 회수될 수 있는데, 예를 들어 캐스팅 및/또는 건조 장치의 다른 위치에서 이를 이송할 수 있다.
바람직하게는, 상기 방법은, 회수된 열을 사용하여 회수된 휘발성 물질을 분리하는 단계를 포함한다. 배출물로부터 휘발성 물질을 얻기 위해, 동일한 배출물로부터 회수된 열이, 예를 들어 증류 공정에 사용될 수 있다. 본 구현예는 폐열 회수와 폐휘발성 물질 회수 사이의 강력한 결합을 보여준다.
바람직하게는, 건조 단계에서 생성된 배출물로부터 열을 회수하는 단계는, 열 교환기에 의해 열을 회수하는 단계; 열 펌프에 의해 열을 회수하는 단계; 또는 파이프에 의해 배출물을 이송하는 단계 중 하나 이상을 포함한다. 배출물 내에 존재하는 열은 예를 들어 물을 가열하기 위해 사용될 수 있다. 그런 다음, 가열된 물은 파이프에서 흐를 수 있고 알칼로이드 함유 물질의 시트를 제조하기 위한 장치의 다른 부분을 데울 수 있다. 대안적으로, 배출물은 그 안의 유체를 가열하는 열 교환기를 통해 흐를 수 있다. 배출물은 액체 또는 가스의 형태일 수 있다.
바람직하게, 캐스트 시트는 건조기에서 건조되고, 건조 단계에서 생성된 배출물로부터 열을 회수하는 단계는 건조기의 상부 부분에서 생성된 배출물로부터 열을 회수하는 단계를 포함한다. 배출물은 바람직하게는 가스 형태이다.
바람직하게, 캐스트 시트는 건조기에서 건조되고, 건조 단계에서 생성된 배출물로부터 열을 회수하는 단계는, 건조기의 상부 부분으로부터 가스 배출물을 수집하는 단계; 건조기의 하부 부분으로부터 액체 배출물을 수집하는 단계 중 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 다른 장점은 첨부된 도면을 비-제한적으로 참조한 본 발명의 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다.
- 도 1은 본 발명에 따른 균질화 담배 웹의 제조를 위한 장치의 개략적인 측면도이다;
- 도 2는 도 1의 장치의 부분의 섹션에서 개략적인 측면도이다;
- 도 3은 도 1의 장치의 다른 부분의 세부 사항의 개략적인 측면도이다;
- 도 4는 도 1의 장치의 더 상세한 측면도이다; 그리고
도 5는 본 발명의 장치를 이용하여 균질화 담배 웹의 제조 방법의 흐름도이다.
초기에 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 균질화 담배 물질과 같은, 알칼로이드 함유 물질의 시트(9)의 제조를 위한 장치는 참조 번호 1로 나타내고 표시된다.
시트의 제조를 위한 장치(1)는, 캐스팅 장치(2)를 포함하고, 화살표(28)로 표시된, 시트의 움직임 방향으로 캐스팅 장치(2) 하류에 위치되어 있는 건조 장치(3)를 또한 포함한다. 장치(1)는 건조 장치(3)의 하류에 있는 권취 스테이션(10)을 또한 포함한다.
캐스팅 장치(2)는, 균질화 담배 물질의 웹을 형성하기 위한 슬러리가 도입되는 캐스팅 박스(4), 펌프(5), 캐스팅 블레이드(6)(도 2 참조) 및 제1 이동 가능한 지지체(7)를 포함한다. 캐스팅 박스(4)는 임의의 기하학적 형상을 가질 수 있고, 도시된 구현예에서, 실질적으로 프리즘이다. 캐스팅 박스의 온도는 캐스팅 박스 제어 수단(첨부된 도면에서 미도시)에 의해 캐스팅 공정 동안 필요시 슬러리의 온도를 변형하기 위해 변경될 수 있다. 캐스팅 박스(4)는 그 하부에 대응하는 개구부(43)를 갖고, 개구부는 캐스팅 박스의 폭을 따라 연장되어, 슬러리는 캐스팅 박스로부터 이동 가능한 지지체(7) 상으로 캐스팅될 수 있다. 버퍼 탱크(도면에서 미도시)로부터의 슬러리는 펌프(5)에 의해 캐스팅 박스(4)로 전달된다. 바람직하게 펌프(5)는 캐스팅 박스(4)에 주입된 슬러리의 양을 제어하기 위해 흐름률의 제어(또한 도면에서 보이지 않음)를 포함한다. 펌프(5)는 유리하게, 슬러리 전달 시간이 필요한 최소로 유지되는 것을 보장하도록 설계된다.
추가로, 도 2를 참조하여, 캐스팅 장치(2)는 슬러리를 캐스팅하기 위해 캐스팅 박스(4)에 고정된 캐스팅 블레이드(6)를 포함한다. 캐스팅 블레이드(6)는 폭인 메인 치수를 갖고, 하부에서 애퍼처(43)에 또는 이에 근접하게 캐스팅 박스(4)에 고정된다.
캐스팅 블레이드(6)는 바람직하게 캐스팅 블레이드(6)의 위치의 정밀한 제어가 블레이드(6)와 지지체(7) 사이의 갭을 조절하도록 하는 조정 가능한 보드(도면에서 미도시)에 의해 캐스팅 박스(4)에 부착된다. 블레이드(6)는 도 2에서 볼 수 있는 액추에이터(210)와 같은 액추에이터에 의해 갭의 치수를 변경하기 위해 이동될 수 있다.
캐스팅 박스(4) 및 캐스팅 블레이드(6)는 이동식 지지체(7)를 회전시키는 드럼(8) 위에 장착된다. 캐스팅 블레이드(6)와 이동 가능한 지지체(7) 사이에 갭이 존재하고, 그 치수는 -그 중에서도 -균질화 담배 물질 캐스트 웹의 두께를 결정한다.
캐스팅 장치(2)는 또한, 슬러리가 균질화 담배 물질의 웹을 형성하도록 캐스팅되는 이동형 지지체(7)를 포함한다. 이동형 지지체(7)는 예를 들어, 드럼 조립체 주위에 적어도 부분적으로 배열되는 연속적인 무한 스테인리스 스틸 벨트(7)를 포함한다. 드럼 조립체는 캐스팅 박스(4) 아래에 위치된 메인 드럼(8)을 포함한다. 메인 드럼(8)은 메인 드럼(8)의 회전에 의해 이동 가능한 지지체(7)를 진행한다. 바람직하게, 캐스팅 박스(4)는 메인 드럼(8)의 위에 장착된다.
추가로, 도 2를 다시 참조하면, 캐스팅 장치(2)는 복수의 센서를 포함한다. 제1 센서(30), 레벨 센서는 캐스팅 박스(4) 내의 슬러리의 높이(41)를 제어하는 데 적응된다. 이 센서(30)는 바람직하게 센서 자체와 캐스팅 박스(4)에서의 슬러리의 표면 사이의 거리(42)를 측정한다. 슬러리의 높이(41)는 그런 후에 센서(30)와 캐스팅 박스(4)의 하부 사이의 알려진 거리로부터 유도된다. 추가로, 바람직하게 추가 센서(32)는 이동 가능한 지지체(7) 상의 균질화 담배 층의 평방 센티미터당 중량을 측정하기 위해 이동 가능한 지지체(7) 위에 배열된다. 센서(32)는 예를 들어 핵자 측정 헤드일 수 있다. 균질화 담배의 캐스트 웹에서의 결함의 위치를 지정하고 결정하기 위한 센서(31), 캐스팅 시 슬러리 및 캐스트 리프의 수분을 결정하기 위한 (도면에 도시되지 않은) 센서, 및 캐스팅 박스(4)에서의 슬러리의 온도를 결정하기 위한 (도면에 도시되지 않은) 온도 센서와 같은, 추가 센서가 또한, 바람직하게 존재한다.
바람직하게, 하나 이상의 센서(30, 31, 32)는 측정될 각 파라미터(예를 들어, 온도, 수분 슬러리 레벨, 결함의 존재 및 위치)에 대한 신호를 중앙 제어 유닛(40)으로 전송한다. 중앙 제어 유닛(40)은 바람직하게 하나, 일부 또는 모든 펌프(5), 조정 가능한 보드, 또는 캐스팅 장치(2) 또는 슬러리 제조 장치(미도시)에서의 추가 회로 및 액추에이터에 전기적으로 연결되어 있다. 캐스트 시트(9)가 결함 또는 불균질성을 드러내거나 캐스트 시트의 특징이 미리 설정된 범위 외부에 있는 경우에, 중앙 제어 유닛(40)은 공정 파라미터에서의 변화를 지시할 수 있고 따라서 슬러리의 특징 또는 캐스팅의 파라미터에 영향을 미칠 수 있다. 이들 공정 파라미터는, 예를 들어 캐스팅 블레이드(6)와 지지체(7) 사이의 갭의 치수, 또는 캐스팅 박스에서의 슬러리의 양일 수 있다. 추가로, 드럼(8), 이에 따라 지지체(7)의 속도의 제어도 또한 구현될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 건조 장치(3)는 제1 유체 발생기 장치 및 제2 유체 발생기 장치를 포함한다. 제1 유체 발생기 장치는 이동 가능한 지지체(7) 아래에 위치되고, 증기, 바람직하게 초가열된 증기를 이동 가능한 지지체(7)의 하단부쪽으로 배출하기에 적합한 증기 발생기(25)를 포함한다. 추가로, 제2 유체 발생기 장치는 건조 공기를 위로부터 지지체(7) 상에 위치된 캐스트 웹쪽으로 배출하기 위한 건조 공기 발생기(26)를 포함한다. 증기 및 건조 공기 둘 모두의 흐름률은 제어 가능하고, 변화 가능하다. 건조 공기의 온도도 또한 변형될 수 있다.
제1 및 제2 유체 발생기는 열을 발생시킨다. 이러한 열은 또한 시트가 건조되는 동안 배출물을 발생시킨다. 배출물은 제1 및 제2 수집 수단(5a 및 5b)에서 수집된다. 제2 수집 수단(5b)은 바람직하게는 건조 장치(3)의 하단에 위치되어 있다. 제1 수집 수단(5a)은 바람직하게는 건조 장치(3)의 상단에 위치되어 있다. 상단에 있는 제1 수집 수단(5a)은 바람직하게는 가스 배출물을 수집한다. 하단에 있는 제2 수집 수단(5b)은 바람직하게는 증기로부터 응축수와 같은 액체 배출물을 수집한다. 바람직하게는, 제1 및 제2 수집 수단(5a, 5b)은 또한 배출물로부터 휘발성 물질을 추출하거나 그렇지 않으면 회수하는 장치를 포함한다.
바람직하게, 건조 장치(3)의 하류에, 닥터 블레이드(48)가 위치되어, 건조 장치(3)의 출구에서의 제1 이동 가능한 지지체(7)로부터 캐스트 웹을 제거한다. 제1 이동 가능한 지지체(7)로부터의 캐스트 시트(9)는 추가의 제2 이동 가능한 지지체(70) 상에 놓인다. 건조 장치(3)는 캐스트 시트(9)의 수분 함량을 측정하기 위한 수분 센서(41)를 더 포함한다. 바람직하게는, 수분 센서(41)는 건조 장치(3)의 출구에 위치되어 있다. 건조 장치(3)는 바람직하게는 캐스트 시트(9)의 두께를 측정하기 위한 두께 센서(42)를 또한 포함한다. 바람직하게는, 두께 센서(42)는 건조 장치(3)의 출구에 위치되어 있다. 수분 센서(41) 및 두께 센서(42) 각각에 의해 측정된 두께 값 및 수분 값은, 제어 유닛(40)에 전송되어 상기 수분 값 또는 상기 두께 값이 바람직한 설정 범위 내에 있지 않은 경우, 증기의 흐름률, 또는 건조 공기의 흐름률 또는 건조 공기의 온도, 또는 상기의 조합 중 하나는 피드백 제어를 갖기 위해 수행될 수 있다. 증기의 유동 분포는 변형될 수 있다. 건조 공기의 유동 분포는 변형될 수 있다. 건조 공기의 온도 분포는 변형될 수 있다. 또한, 제어 유닛(40)은 캐스팅 박스의 온도, 슬러리의 점도 또는 다른 공정 파라미터와 같은 상이한 파라미터를 변화시킬 수 있다.
건조 장치(3)의 출구에서, 바람직하게 냉각 섹션(90)이 존재한다. 제2 이동 가능한 지지체(70)는 캐스트 시트(9)를 건조 장치(3)로부터 냉각 섹션(90)으로 이동시킨다. 냉각 섹션(90)에서, 캐스트 시트를 보빈으로 권취하기 전에 캐스트 시트의 온도가 감소된다. 냉각 섹션(90)은 온도 제어 장치(91)를 포함한다. 온도 제어 장치(91)는 냉각 공기를 캐스트 시트쪽으로 배출하기 위해 냉각 공기 발생기(92)를 포함한다. 냉각 섹션의 목적은 알칼로이드 함유 물질의 시트의 권취를 용이하게 하기 위해 주로 캐스트 시트의 온도를 감소시키는 것이다.
냉각 섹션(90)의 출구에서, 장치(1)는 캐스트 시트의 수분 및 캐스트 시트의 두께를 측정하기 위해 하나 이상의 센서(61, 62)를 포함한다. 수분 및 두께의 값(들)은 바람직하게 제어 유닛(40)으로 전송되고, 적절한 피드백 제어는 작동 준비가 될 수 있다. 예를 들어, 냉각 공기 또는 건조 공기의 온도 또는 흐름률은 건조 장치(3) 또는 냉각 섹션(90) 내에서 변화될 수 있다. 또한, 슬러리 제조 및 캐스팅의 파라미터는 적절한 알고리즘 및 피드백 루프에 의해 변화될 수 있다.
냉각 섹션(90)의 하류에, 권취 섹션(10)이 제공되어 있으며(도 1 참조), 여기서 캐스트 시트(9)는 보빈으로 권취된다.
제1 및 제2 수집 수단(5a, 5b)에서 건조 장치(3) 내에 모은 배출물은 그 다음 장치(1)의 부분을 가열하기 위해 재사용된다. 예를 들어, 도 4에서 화살표 21를 통해 표시된 적절한 배관을 통해, 배출물은 그 안에 슬러리를 가열하기 위해 캐스팅 박스(4)를 향해 채널링된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 도 4에서 화살표 22로 표시된 적절한 배관을 갖는 경우, 배출물은 건조 장치(3) 내의 다른 위치에서 이송되어 캐스트 시트(9)를 가열한다.
또한, 제1 또는 제2 이동 가능한 지지체(7, 70)로부터의 열이 회수될 수 있다. 예를 들어, 냉각 섹션(90)에서, 캐스트 시트를 향해 배출된 냉각 공기는 시트 및 이동 가능한 지지체(70)에 의해 데워진다. 이러한 가열된 공기는, 도 4에서 화살표 23으로 표시된 적절한 배관에 의해 수집될 수 있고, 캐스팅 박스(배관은 도시되지 않음), 또는 건조 장치(3), 또는 둘 모두를 향해 유도될 수 있다.
제1 이동 가능한 지지체(7)로부터 열을 회수하기 위한 다른 시스템이 도 3에 도시되어 있다. 이송 방향을 따라 이동하는 캐스트 시트(9)는 도 4에 도시된 바와 같이 닥터링 블레이드(48)에 의해 이동 가능한 지지체(7)로부터 분리된다. 그런 다음, 제어 및 세척 시스템(24)이 지지체(7)의 이동을 참조하여 닥터링 블레이드(48)의 상류에 제공된다. 닥터링 블레이드(48)의 하류에서, 이동 가능한 지지체는 루프를 형성하고 캐스팅 박스(4)를 향해 복귀한다. 세척 시스템(24)은 바람직하게는 수 개의 유닛을 포함하며, 각각은 시트(9)가 닥터링되기 전에 존재하였던 이동 가능한 지지체(7)의 표면을 향해 물 제트를 유도하기에 적합한 노즐(27)을 갖는다. 물 제트는 가능한 잔기를 제거하면서 이동 가능한 지지체(7)의 표면을 세척한다. 동시에, 제트의 물은 이동 가능한 벨트를 냉각시킨다.
제어 및 세척 시스템(24)은 또한 회전 브러시(29) 및 물 스크래퍼(33)를 포함한다.
그런 다음, 이동 가능한 벨트는 바람직하게는 회전 브러시(29)에 의해 청소된다. 바람직한 구현예에서, 회전 이동은 기계적 마찰을 최적화하기 위해 이동 가능한 지지체 이동과 대향한다. 물 스크래퍼(33)는 바람직하게는 노즐(27) 및 브러시(29)의 하류에 위치하여 벨트를 건조시킨다.
따뜻한 이동 가능한 지지체(7)와의 접촉으로 인해 물 제트로부터의 물이 가열된다. 이러한 물은 바람직하게는 적절한 배관(34)을 사용하여 회수되고 열 교환기(35)에 전달된다. 그런 다음, 장치(1)의 다른 부분을 가열하는 데 사용될 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 캐스팅 장치(2) 및 건조 장치(3)를 포함하는 장치(1)의 기능은 다음과 같다. 바람직하게, 담배 분말 및 다른 성분을 조합하고 혼합함으로써 형성된 슬러리는, 예를 들어, 라인 혼합기(또한 미도시)를 이용하여 유지 탱크(미도시)로부터 캐스팅 박스(4) 내부의 캐스팅 장치(2)로 운송된다. 균질한 및 균일한 필름 두께의 웹으로의 슬러리의 캐스팅 단계(100)는 이동 가능한 지지체(7), 예를 들어 스테인리스 스틸 벨트(7) 상에서 수행된다. 캐스팅 단계(100)는 혼합 탱크로부터 캐스팅 박스(4)로 슬러리를 전달하는 단계를 포함한다. 추가로, 캐스팅 단계(100)는 바람직하게 캐스팅 박스(4)에서의 슬러리의 레벨, 캐스팅 박스(4) 내부의 슬러리의 수분, 슬러리의 온도, 및 슬러리의 밀도를 센서(30)와 같은 적합한 센서에 의해 모니터링하는 단계 중 적어도 하나를 포함한다.
캐스팅은 이동 가능한 지지체(7)와의 갭을 형성하는 캐스팅 블레이드(6)에 의해 수행된다. 갭 치수는 또한 피드백 제어될 수 있다. 균질화된 담배 물질의 웹의 두께 및 캐스팅 직후의 핵 게이지에 의해 제어된 질량은, 바람직하게는 슬러리 측정 장치를 사용하여 모니터링되고 피드백 제어될 수 있다.
추가로, 캐스트 시트(9)는 건조 장치(3)에 의해 건조 단계(101)를 겪는다. 건조 단계는 바람직하게 개별적으로 제어 가능한 구역을 갖는 무한 스테인리스 스틸 벨트 건조기에서 캐스트 웹의 균일하고 온화한 건조를 포함한다. 바람직하게는 건조 단계는 각 건조 구역에서의 완만한 건조 프로파일을 보장하도록 각 건조 구역에서의 캐스트 리프 온도를 모니터링하는 단계 및 균질화 캐스트 시트가 형성되어 있는 지지체를 가열하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 건조 프로파일은 소위 TLC 건조 프로파일이다. 건조 단계(101)동안, 각 건조 구역에서 완만한 건조 프로파일을 보장하기 위해 각 건조 구역에서 캐스트 웹 온도의 모니터링 단계(102)가 바람직하게 수행된다. 캐스트 웹은 하단 및 상단 공기 건조로부터 가열하는 증기 팬을 갖는 이동 가능한 지지체(7) 상 건조 단계에서 건조된다. 건조 섹션의 모든 건조 구역에는 원하는 건조 프로파일을 제공하고 제품 체류 시간이 준수되도록 보장하는 공기 온도 및 공기 흐름을 완전히 조정 가능한 증기 흐름 및 압력 제어부가 구비되어 있다. 바람직하게, 모니터링 단계(102)는 또한 제1 건조 단계의 마지막에서의 건조된 웹에 존재하는 결함의 수 및 수분 함량뿐 아니라 캐스트 웹의 두께를 측정하도록 실행된다.
건조 단계(101) 동안, 열 회수 단계(103)의 단계가 일어나고, 여기서 건조 단계(101)로부터의 배출물이 수집되고 그 안에 존재하는 열이 장치(1) 내에서 재사용된다. 열 회수가 일어난다. 바람직하게는, 이러한 열 회수(103)는 휘발성 회수도 포함한다.
바람직하게는, 캐스팅 단계(100), 건조 단계(101) 및 열 회수 단계(103)의 종료 시, 균질화된 담배 웹은 지지체(7)로부터 제거된다. 상기 건조 단계 이후에 캐스트 웹을 적절한 수분 함량으로 조작하는 단계(104)는 바람직하게 수행된다. 상기 조작 단계(104) 후에, 가능한 추가 열 회수가 수행되는 동안, 냉각 단계(105)가 수행되고, 그런 후에 캐스트 웹은 예를 들어 단일 마스터 보빈을 형성하기 위해 감김 단계(106)에서 하나 이상의 보빈에 감겨지는 것이 바람직하다. 그 다음, 이 마스터 보빈은 슬릿 형성에 의해 더 작은 보빈의 제조를 수행하는데 사용될 수 있다. 이어서, 소형 보빈은 에어로졸 발생 물품(미도시함)의 제조에 사용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 알칼로이드 함유 물질의 시트를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    - 알칼로이드 함유 물질의 입자, 결합제, 에어로졸 형성제 및 물을 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계;
    - 상기 슬러리를 캐스팅하여 캐스트 시트를 형성하는 단계;
    - 가열된 유체에 의해 상기 캐스트 시트를 건조시키는 단계;
    - 건조 동안 생성된 배출물로부터 열을 회수하는 단계;
    - 건조 동안 생성된 배출물로부터 휘발성 물질을 회수하는 단계; 및
    - 상기 회수된 휘발성 물질로부터 향미 추출물을 수득하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 슬러리를 캐스팅하여 캐스트 시트를 형성하는 단계는,
    - 약 60% 내지 약 80%로 포함된 수분 함량을 갖는 상기 슬러리를 캐스팅하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 회수된 열을 사용해서 캐스팅 전에 상기 슬러리를 데우는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 회수된 열을 사용해서 주어진 위치에서 상기 캐스트 시트를 데우는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 하나 이상의 항에 있어서,
    - 상기 건조 동안 이송 방향을 따라 상기 캐스트 시트를 이송하는 단계;
    - 상기 이송 방향을 따라 상이한 위치로부터 상기 건조 단계에서 생성된 배출물을 수집하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    - 상기 수집 위치에 따라 상기 배출물로부터 상이한 물질을 수득하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    - 상기 회수된 열을 사용해서 상기 배출물이 상기 이송 방향으로 회수되는 위치의 상류 위치에서 상기 캐스트 시트를 데우는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 슬러리를 이동 가능한 지지체 상으로 캐스팅하는 단계;
    - 상기 이동 가능한 지지체로부터 열을 회수하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 건조 단계 동안 형성된 물을 수집하는 단계;
    - 상기 수집된 물로부터 열을 회수하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 하나 이상의 항에 있어서, 상기 건조 단계에서 생성된 배출물로부터 휘발성 물질을 회수하는 단계는 하기 중 하나 이상을 포함하는 것인, 방법:
    - 상기 배출물을 응축시키는 단계;
    - 상기 배출물을 필터링하는 단계;
    - 상기 배출물의 액체-액체 분리를 수행하는 단계;
    - 상기 배출물을 증류하는 단계.
  11. 제1항 내지 제10항 중 하나 이상의 항에 있어서,
    - 상기 회수된 열을 사용해서 상기 회수된 휘발성 물질을 분리하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 하나 이상의 항에 있어서, 상기 건조 단계에서 생성된 배출물로부터 열을 회수하는 단계는 하기 중 하나 이상을 포함하는 것인, 방법:
    - 열 교환기에 의해 열을 회수하는 단계;
    - 열 펌프에 의해 열을 회수하는 단계;
    - 파이프에 의해 배출물을 이송하는 단계.
  13. 제1항 내지 제12항 중 하나 이상의 항에 있어서, 상기 캐스트 시트는 건조기에서 건조되고, 상기 건조 단계에서 생성된 배출물로부터 열을 회수하는 단계는,
    - 상기 건조기의 상부 부분에 생성된 배출물로부터 열을 회수하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 하나 이상의 항에 있어서,
    - 상기 향미 추출물을 상기 슬러리에 첨가하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐스트 시트는 건조기에서 건조되고, 상기 건조 단계에서 생성된 배출물로부터 열을 회수하는 단계는 하기 중 하나 이상을 포함하는 것인, 방법:
    - 상기 건조기의 상부 부분으로부터 가스 배출물을 수집하는 단계;
    - 상기 건조기의 하부 부분으로부터 액체 배출물을 수집하는 단계.
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