KR20210134683A - 2종 이상의 출발 물질을 가공하는 방법 - Google Patents

Abstract

제품으로 가공될 2종 이상의 출발 물질을 가공하는 방법으로서, 가공 방법을 위한 미리 결정된 수분 간격이 각 출발 물질에 대해 제공된다. 상기 방법은
a. 각 수분 간격을 2개 이상의 수분 등급으로 세분화하는 단계;
b. 가공 전에 각 출발 물질의 수분 함량을 측정하는 단계;
c. 측정한 출발 물질과 그의 수분 함량을 수분 등급 중 하나에 할당하는 단계; 및
d. 출발 물질을 그의 수분 등급에 따라 공정에서 가공하는 단계를 포함한다.

Description

2종 이상의 출발 물질을 가공하는 방법

본 발명은 2종 이상의 출발 물질을 출력 물질로 가공하는 방법에 관한 것이다. 가공 방법에 있어서, 각각의 출발 물질에 대한 미리 결정된 수분 간격(moisture interval)을 유지한다. 이 방법에 있어서, 미리 결정된 수분 간격에서 수분이 유래되는 출발 물질을 가공한다. 이 경우, 출발 물질은, 예를 들어 이들 물질이 상이한 베일(bale)이나 상이한 프리폼(preform)에서 유래되기 때문에, 그들의 수분 함량 측면에서 동일한 성분의 물질뿐만 아니라 상이한 성분의 물질일 수 있다. 상기 방법은 제조 또는 혼합 방법일 수 있다.

2종 이상의 출발 물질을 가공하는 공정은 다양한 기술 분야에서 발견되며; 예를 들어, 담배의 (1차) 제조가 그러한 공정이다. 예를 들어, 면, 코코아, 차 등의 다른 천연 성분들을 가공하는 경우, 미리 규정된 수분 함량을 갖는 여러 출발 물질도 서로 가공된다. 담배의 1차 가공에서, 예를 들어 다양한 종류의 담배에서 수분 함량은 습윤 공정을 통해 중간 단계에서 서로 공동으로 조정된다. 다음의 설명에서 수분, 수분 함량 및 수분값은 동의어로 사용하게 되며, 이들 양은 항상 고체 또는 또 다른 매질에서 수분의 상대량[%]과 관련이 있다. 명시적으로 언급한 경우에만, 수분의 양은 절대 중량을 말한다.

미국 특허 제6,107,809호에는 마이크로파를 담배 물질에 조사하여 담배의 수분 함량을 측정하는 담배 물질의 수분 함량 측정 방법이 개시되어 있다.

담배 물질의 수분 함량을 조절하는 방법 및 장치는 CN 10566058에 공지되어 있다. 상기 방법은 온라인 수분 측정 검출기를 사용하여 담배 물질의 수분을 측정하는 것을 제공한다. 출력 물질은 고정된 표준 수분값으로 가공되는 한편, 표준 수분값에 해당하지 않는 담배 물질은 건조되거나 가열된다.

미국 특허 제6,107,809호 중국 특허 CN 10566058호

본 발명의 목적은 미리 결정된 수분 간격이 제공되는 출발 물질을 가공하는 경우, 가공 종료시에 제품의 품질을 향상시키는데 있다.

상기 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 방법에 의해서 본 발명에 따라 달성된다. 유리한 실시예들은 종속항의 주제이다.

본 발명에 따른 방법은, 2종 이상의 출발 물질을 가공하기 위해 제공한다. 상기 방법에서 2종 이상의 출발 물질은 단일 제품으로 가공된다. 상기 방법의 경우, 각 출발 물질의 수분 함량을 측정한다. 수분 함량이 미리 결정된 수분 간격 내에 있는 출발 물질은 가공이 허용된다. 본 발명에 따르면, 각 수분 간격을 2개 이상의 수분 등급으로 세분화하는 것이 제공된다. 각 수분 등급은 수분 간격 내에서 출발 물질의 수분 함량 값의 범위를 규정한다. 또한, 본 발명에 따른 해결방안은 처리 전에 각 출발 물질의 수분 함량을 측정하는 단계를 제공한다. 측정된 수분 함량에 대응하여, 후속 공정을 위해 각 출발 물질에 대해 하나의 수분 등급이 정확하게 할당된다. 본 발명에 따르면, 출발 물질과 관련하여, 그의 수분 등급에 대응하여 이들 물질을 가공하는 단계가 제공된다. 이는 공정이란 맥락 속에 그의 방법 단계 또는 파라미터를 갖는 공정이 수분 등급에 대응하여 선택되는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 방법은 정확하게 특정된 표준 수분을 갖는 출발 물질을 제공하고 가공하는 것이 때때로 어렵다는 인식을 기반으로 한다. 따라서, 수분 등급을 출발 물질의 가공에서 활용하며, 이들 물질은 수분 등급에 대응하여 가공된다. 수분 함량이 가공을 허용하고 가공을 가능케 하는 미리 결정된 수분 간격 내의 어디엔가 있는 출발 물질을 사용하는 것과 비교하여, 수분 등급에 의존하는 공정은 수분 함량 값의 분포에서 더 좁은 폭을 산출함으로써, 놀랍게도 기초 제품에 대해 불균형적으로 긍정적인 결과를 달성할 수 있다. 수분 함량과 관련하여 다양한 출발 물질의 가공에 있어서, 출발 물질의 평균 수분에 대해 적절하게 선택된 평균이 주어지면, 출력 물질에 대한 긍정적인 결과가 달성될 수 있는 것을 원론적으로 예상할 수 있다. 본 발명에서는 수분 등급에 따른 가공이, 가공 제품에서 감소된 스크랩 및 공간적으로 균일한 수분 분포 측면에서 불균형적으로 긍정적인 결과를 낳는 것으로 판단하였다.

바람직한 측면에서, 수분 등급에 따라 수행되는 방법 단계로서 건조 및/또는 습윤화에 의해 가공하는 동안 수분 함량을 조정할 수 있다. 특히, 수분 등급에 따라 필요한 만큼만 건조 또는 습윤이 일어나므로, 가공을 가속화하고 가공 시간을 단축할 수 있게 한다. 또한, 아마도 보다 중요한 것은, 후속 가공을 위해 훨씬 더 균일한 수분 분포를 갖는 출력 물질이 생성되는 장점이다. 공정 파라미터가 수분 등급과 일치하므로, 건조 또는 습윤 후 물질의 수분이 목표 수분에 훨씬 더 균일하게 분포되며, 다시 말해, 모든 수분 등급에서 동일한 공정 파라미터를 사용하는 경우보다 더 적은 변화를 갖는다. 더구나, 그로 인해 가공이 더 쉬워지고 더 저렴해진다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 가공 제품에서 균일한 수분 분포가 발생하도록 최종 가공 제품의 수분 함량을 측정하고 공정을 조정한다. 여기서, 수분 함량은 자연적으로 평균 주변에 일정한 확산을 항상 갖는 점을 명심하는 것이 중요하다. 수분 등급의 선택 및 수분 등급에 따른 공정 제어에 의해서, 평균 주변의 확산이 감소한다. 결과에서의 불균형적인 향상은, 예를 들어 방법 관리를 위한 파라미터 수정의 형태로, 조정과 함께 최종 가공 제품의 수분 함량을 대응하여 재확인함으로써 달성된다.

본 발명에 따른 방법의 일 측면에서, 최종 가공 제품의 수분 측정은 평균 수분 함량 및/또는 수분 함량의 공간적 균일성을 측정하는 것을 제공할 수 있다. 수분 함량의 공간적 균일성은, 예를 들어 샘플의 여러 다른 위치에서 가공 제품의 여러 다른 샘플을 취해 측정함으로써, 측정할 수 있다. 최종 가공 제품이 완전히 조사되는 투과 측정을 최종 가공 제품에 대해서도 사용할 수 있다. 투과 측정의 장점은 최종 가공 제품 내부의 공간 수분 분포에 관한 더 많은 정보를 얻을 수 있는 것이다.

가공 제품의 수분 측정에서 진행하여, 평균 수분 함량 및/또는 수분 함량의 균일성에 따라 미리 결정된 가공 파라미터를 조정하거나 수정한다. 이 경우, 가공 파라미터는, 예를 들어 균일성, 즉 가공 제품 내 수분 함량의 공간적 균일성을 보장하기 위해 최적화된다. 예를 들어, 각 경우에 완제품의 수분 측정값에 따라 출발 물질을 저장하는 등의 개별 가공 단계를 추가로 착수하거나 폐기하는 것을 제공할 수도 있다.

하나의 바람직한 실시예에서, 출발 물질은 다양한 품종의 담배이다. 제조시, 예를 들어 오리엔탈(Oriental), 버지니아(Virginia) 및 벌리(Burley) 등의 담배 품종을 가공하는 것이 공지되어 있다. 담배 품종이 한가지이고, 예를 들어 벌리 또는 버지니아 등과 같이 동일한 경우, 가령, 이들이 상이한 담배 베일 또는 동일한 품종의 다른 프리폼에서 유래하여 가공되면, 출발 물질은 다를 수도 있다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 일 실시예에서, 출발 물질을 컨디셔닝하는 방법 단계가 제공된다. 컨디셔닝은 일반적으로, 지속 시간, 수분 함량 및/또는 온도 등의 파라미터를 특정하면서, 출발 물질이 그의 수분 등급에 따라 목표 수분에 도달하는 컨디셔닝 드럼을 사용하여 실행한다. 출발 물질에 대한 컨디셔닝 단계는 식별된 수분 등급에 대응하여 수행한다. 이를 달성하기 위해, 예를 들어 출발 물질에 대해 초기에 식별된 수분 등급에 대응하여 컨디셔닝 공정을 위한 파라미터 세트를 선택하도록 제공할 수 있다.

바람직한 측면에서, 그의 파라미터로 컨디셔닝하는 방법 단계는 완제품의 수분 측정에 대응하여 수정된다. 완제품의 측정은 평균 수분 함량 및/또는 제품 내 수분 함량의 공간적 균일성과 관련될 수 있다. 완제품을 기반으로 하는 컨디셔닝 공정의 파라미터 수정에서, 예를 들어 수분 함량의 공간적 균일성은, 가령 컨디셔닝 공정에 대한 파라미터를 변경함으로써 개선될 수 있어, 평균 수분 함량이 동일하게 유지되는 동안, 컨디셔닝 공정의 종료시 물질은 공간적으로 더 균일하게 분포되는 수분값을 갖는다. 특히, 투과 방법은 가공 완제품을 측정하는데 특히, 유리한 것으로 입증되었다. 투과 방법은 제품을 마이크로파로 조사하는 경우, 제품이 어떻게 반응하는지를 조사한다. 이 경우, 마이크로파는 제품을 통과하며, 수분 함량과, 따라서 물의 유전 특성에 영향을 받는다. 투과된 파속(wave packet)으로부터의 해당 역 계산(back calculation)은 다음에, 평균 수분 함량 및/또는 제품의 이동 방향을 따라 수분의 공간 분포에 대한 결론까지도 허용한다. 투과 방법의 실시예에 따라서, 투과된 빔은 반사될 수도 있으며, 그에 따라 파속(들)은 제품을 2회 통과한다.

예시적인 실시예를 참조하여 본 발명에 대해 아래에서 더 설명한다.

도 1은 파이프 담배 내 수분값의 상대적 분포뿐만 아니라, 시간에 따라 기록한 수분 함량과 파이프 담배에 대한 그의 균일성을 나타낸다.
도 2는 버지니아/오리엔탈 및 벌리 담배의 가공 예를 플로우차트로 나타낸다.

도 1은 11시 직전부터 12시 직후까지의 수분값[%]의 전개를 나타낸다. 이 경우, 수분값은 약 11시 방향으로 변동하고, 그렇지 않으면, 평균 약 17.5%를 지닌다. 동시에, 도 1은 파이프 담배의 수분이 얼마나 균일한지를 기록한다. 이 경우, 평균을 중심으로 연장되는 어두운 밴드(12)는 1-σ 측정값의 68%에 있는 범위를 지정한다. 더 밝은 외측 밴드(14)는 2-σ의 측정값의 약 95%에 있는 값을 지정한다. 이 분포는 도 1의 하부에 있는 상대 수분 묘사에서 명확하다. 각 상대 수분값에 대한 수분값의 빈도 분포가 여기에 표시되어 있다. 측정점에서 특정 시간동안, 가령 5분 또는 10분동안 센서로 측정함으로써, 각 상대 수분값에 대한 빈도 분포가 얻어진다. 예를 들어, 수분값 16은 측정값이 약 15.5%인 기초 제품의 측정에서 발생하는 것을 분명히 식별할 수 있으며; 이들은 11시에 발생하는 측정값이다. 매우 크고 넓은 분포는 이들 측정값에서 기인하는 것을 분명히 식별할 수 있으며, 이는 불균일한 수분 분포를 갖는 최종 제품을 나타낸다. 결과적으로, 본 발명에 따른 방법에 의해, 평균 수분이 원하는 값에 있을 뿐만 아니라, 수분도 기초 제품에 균일하게 분포되며, 예를 들어 90%가 주어진 수분 창(18) 내에 놓인다.

도 2는 소위 1차 공정에서 2가지 담배 품종을 가공하는 것을 나타낸다. 이 경우에 출발점은, 각각 9% 내지 11%의 수분 함량(moisture content, MC)을 갖는 오리엔탈 및 버지니아(10) 담배 품종과 벌리(12) 담배 품종이다. 오리엔탈은, 예를 들어 1.5t/h의 질량 유량으로 공정에 첨가되고; 버지니아는 5t/h의 질량 유량으로 첨가된다. 벌리(12)는 비슷한 질량 유량으로 첨가될 수 있다. 포장된 담배의 베일을 열고, 적용가능한 경우, 베일에서 담배를 취출하여 절단한다. 이 경우, 평균 수분 10%에서 6.5t/h의 오리엔탈/버지니아(10)에 대한 전체 체적 유량이 발생한다. 온도는 25℃이다.

다음 가공 단계(14, 16)에서 2가지 담배 스트림 모두 컨디셔닝되며, 이를 위해 시간당 455L의 물이 첨가된다. 기초 제품은 65℃의 초기 온도에서 7.31t/h의 흡수된 물과 20%의 수분 함량으로 인해 더 큰 질량을 갖는다.

후속 혼합 및 저장(18, 20)에서, 담배 스트림이 저장되고 후속 가공을 준비한다.

벌리(12) 담배 품종의 경우, 저장 옵션(20) 후 케이싱(22) 단계가 이어진다. 케이싱 단계에서, 개별 담배 섬유를 코팅하기 위해, 물, 글리세린 및 기타 성분의 액체 혼합물이 담배에 첨가된다. 케이싱의 맥락 속에, 대응하는 양의 수분을 공급하여 수분 함량은 20%에서 36%로 증가된다. 다음 건조 단계(24)에서, 수분 함량은 18%로 감소된 다음, 후속 리케이싱(26)에서 수분 함량이 20%로 다시 조정된다. 다음에, 벌리(12)의 경우 혼합 및 저장(28)이 이어진다. 버지니아/오리엔탈(10) 담배 품종과 마찬가지로, 혼합 및 저장(18, 20)은 수분 함량을 변화시키지 않으며, 대신 20%로 여전히 변함이 없다. 다음에, 수분 함량이 20%로 여전히 변함 없는 최종 혼합 공정(30)이 이어진다. 이러한 방식으로 생성된 혼합물은 다음에, 최종 절단 및 건조 단계(32)에 공급된다. 그렇게 함으로써, 수분 함량은 20%에서 13%로 감소된다. 수분 측면에서 최종 가공된 혼합물은 다음에, 일정한 수분을 갖는 사일로(36)에 저장하기 위해, 향미 단계(34)에 공급된다. 사일로(36)로부터, 담배 혼합물은 13%의 수분 함량을 갖고 담배 제조(38)에 공급된다.

본 발명에 따른 방법은 출발 물질로서 담배(10, 12)의 수분 함량을 측정하고, 이를, 예를 들어 3개의 수분 등급 A 및 B로 나누는 것을 제공하며, 예를 들어 A는 9.0% 내지 9.9%의 수분 함량에 해당하고, B는 10.0% 내지 11%의 수분 함량에 해당한다. 버지니아 담배(10)는, 바람직하게는 여기에서 6개의 수분 등급 I 내지 VI이 형성되도록, 예를 들어 공정에서 상당히 더 큰 질량 흐름을 가질 수 있다. 등급 I은 9.0% 내지 9.5%, II는 9.6% 내지 10.0%, ... VI은 10.5% 내지 11.0%의 수분에 해당한다.

본 발명에 따른 방법에서, 전술한 바와 같이, 상이한 수분 등급으로의 분할이 수행된다. 수분 등급은 다양한 미세도로 서로에 대해 등급이 매겨질 수 있다. 방법의 하나의 가능한 실시예에서, 수분 등급으로의 분할은 제1 컨디셔닝 단계(14 및 16) 직전에 발생한다. 이 경우, 컨디셔닝 공정에 대한 파라미터는 수분 등급에 대응하여 선택할 수 있다. 예를 들어, 수분 등급 V의 버지니아 담배(10)가 컨디셔닝 단계(14)에 공급되면, 가령 직접 컨디셔닝 실린더(direct conditioning cylinder, DCC)로서 설계될 수 있는 컨디셔닝 실린더에서 파라미터가 대응하여 선택된다. 이들 파라미터는 또 다른 수분 등급이 있는 경우, 컨디셔닝 실린더가 제어되는 파라미터와는 상이하다. 컨디셔닝 단계(14 및 16)의 수분 등급 의존 제어를 통해서, 20%의 수분 함량이 공정 단계(40 및 42)에서 발생하며, 그 분포의 폭은 상당히 얇다. 수분값의 분포를 정규 분포로 가정하면, 수분값 분포의 폭은 반치폭(full width at half maximum(FWHM):측정량에 대해 피크가 관찰되었을 때 그 피크값의 절반값에서의 피크 폭)으로서 결정할 수 있다. 컨디셔닝 단계(14 및 16)가 수분 등급에 따라 수행되므로, 담배 스트림의 수분 분포는 20%의 수분값으로 발생하며, 이는 담배 스트림이 수분 등급 없이 및 수분 의존 파라미터 제어 없이 수행되는 경우, 반치폭보다 훨씬 더 좁다.

벌리(12) 담배 품종의 경우, 방법 단계(44 및 46)에서 해당 수분 등급으로의 분할이 발생할 수도 있다. 20%의 수분 함량은 케이싱 방법 단계(22)에서 36%로 상승한다. 이 경우, 방법 단계(44)에서 방법 단계(22)에 공급되는 담배 스트림을 측정할 수 있고, 수분 등급에 대응하여 방법 단계(22)를 제어할 수 있다. 이 경우, 예를 들어 공급된 물의 양(리터 단위) 같은 파라미터를 결정하는 방법 단계(22)도 측정된 수분 등급에 대응하여 조정된다. 또한, 벌리 담배(12)는 건조 단계(24)에 대한 수분 등급으로 대응하여 분류할 수 있으며, 예를 들어 건조 시간은 방법 단계(24)에서 대응하여 조정할 수 있다. 원칙적으로, 방법 단계(26)에서 수분 함량을 18%에서 20%로 증가시키기 위해, 방법 단계(48)에서 측정된 수분 등급에 대응하는 이 방법 단계를 제어할 수도 있다. 마찬가지로, 수분 함량은 방법 단계(50)의 최종 혼합(30)에 대한 절단 및 건조 단계(32)에서 측정할 수 있으며, 예를 들어 건조 공정의 지속 시간 및 건조 온도를 대응하여 제어할 수 있다.

입력측에서 항상 발생하는 수분 등급으로의 전술한 분할 및 후속 방법 단계의 해당 수분 등급 의존 제어에 추가하여, 방법 단계(52)에서 저장 사일로(36) 후 최종 제품의 평균 수분 및/또는 수분 분포의 균일성을 측정할 수도 있다. 방법 단계(52)에서 완제품의 수분 측정에 기반하여, 다음에 공정에서 개별 파라미터를 수정할 수 있다. 예를 들어, 방법 단계(52)의 측정에서 13%의 평균 수분이 정확한 것으로 밝혀졌지만, 수분 분포에 일정한 양의 공간적 불균일성이 있다. 그러나, 이는 예를 들어 개별 방법 단계를 변경하는데 사용할 수 있다. 예를 들어, 건조 단계(24, 32)에서 건조 온도를 낮추고 건조 시간을 늘리면, 따라서 수분 분포의 균일성이 개선될 수 있다. 또한, 방법 단계(14 및 16)에서 담배를 결합하면, 컨디셔닝 단계(14 및 16)에 대한 액체의 공급 속도를 감소시킴과 동시에 공정 지속 시간을 증가시킬 수 있다. 완제품(52)의 수분 측정을 기반으로, 이 경우 공정 단계에 대한 파라미터 값의 수정이 이루어지며, 이 경우 파라미터는 항상 공정 단계의 입력측에서 측정한 수분 등급에 따라 수정된다.

10: 버지니아 담배
12: 벌리 담배 품종
14 및 16: 컨디셔닝 단계
14, 16: 가공 단계
18, 20, 28: 혼합 및 저장
22: 케이싱 방법 단계
24: 건조 단계
26: 리케이싱 방법 단계
30: 혼합 공정
36: 사일로
38: 담배 제조
44 및 46: 방법 단계
52: 제품

Claims (10)

1. 제품으로 가공될 2종 이상의 출발 물질을 가공하는 방법으로서, 가공 방법을 위한 미리 결정된 수분 간격이 각 출발 물질에 대해 제공되는 방법에 있어서,
   a. 각 수분 간격을 2개 이상의 수분 등급으로 세분화하는 단계;
   b. 가공 전에 각 출발 물질의 수분 함량을 측정하는 단계;
   c. 측정한 출발 물질과 그의 수분 함량을 수분 등급 중 하나에 할당하는 단계; 및
   d. 출발 물질을 그의 수분 등급에 따라 공정에서 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
2. 제1항에 있어서, 출발 물질을 가공하는 단계는 목표 수분으로 습윤 및/또는 건조시키는 방법 단계를 개별적으로 및 별도로 제공하고, 이는 수분 등급에 대응하여 발생하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최종 가공 제품의 수분 측정이 이루어지고, 수분 등급에 따른 방법 관리는, 최종 가공 제품의 균일한 수분 분포를 달성하도록 최종 가공 제품에 대한 측정 결과에 대응하여 조정되는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
4. 제3항에 있어서, 완제품의 수분 측정은 평균 수분 함량 및/또는 수분 함량의 공간적 균일성을 측정하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 하나 이상의 가공 단계에 대한 가공 파라미터를 완제품의 수분 측정값에 따라 수정하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 완제품의 수분 측정값에 따라 하나 이상의 가공 단계를 추가로 제공하거나 생략하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 출발 물질은 상이한 담배 품종, 또는 상이한 베일(bale) 또는 다른 프리폼(preform)으로부터의 담배 품종을 갖는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 컨디셔닝은 출발 물질을 미리 정해진 목표 수분까지 가져오기 위한 지속 시간, 수분 및/또는 온도에 대한 수분 등급에 따라 선택되는 파라미터를 갖는 방법 단계로서 제공하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 파라미터로 컨디셔닝하는 방법 단계는 완제품의 수분 측정에 대응하여 수정되는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 파라미터로 컨디셔닝하는 방법 단계는 투과 방법으로 완제품에 대해 측정된 평균 수분 함량 및/또는 공간적 수분 분포에 대응하여 수정되는 것을 특징으로 하는 가공 방법.

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