NO142650B

NO142650B - Fremgangsmaate for ekspandering av tobakk og apparat for utfoerelse av fremgangsmaaten

Info

Publication number: NO142650B
Application number: NO74743552A
Authority: NO
Inventors: Roger Zygmunt De La Burde; Patrick E Aument
Original assignee: Philip Morris Inc
Priority date: 1974-02-12
Filing date: 1974-10-01
Publication date: 1980-06-16
Also published as: ES431446A1; IN143109B; NO142650C; FI58048B; MY8000057A; GB1444309A; CH587615A5; DE2446899B2; FI58048C; FI286774A; HK42178A; YU36855B; BG28831A3; IT1040558B; FR2260301A1; FR2260301B1; NL7414525A; SE7412497L; BE821568A; NO743552L

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte

og et apparat for ekspandering av tobakk.

Ekspandering av tobakk har vært kjent lenge. Ved ekspanderingen bedres tobakkens fyldighet, dvs. at tobakken ved samme vektsmengde får et større volum. Dessuten kan slike deler av tobakksbladene som ellers ikke eller bare dårlig kan utnyttes, gjøres anvendbare, f.eks. tobakksstengelen.

Det er kjent tallrike fremgangsmåter til ekspandering av tobakk. Ifølge GB-PS 1.293.735 impregneres tobakken først med varmt vann, hvoretter den impregnerte tobakk frysetørkes. Frysetørkingen er en apparatmessig og energimessig meget omfattende metode på grunn av at den fuktige tobakk må fryses og-deretter utsettes for senket trykk. En slik fremgangsmåte krever betydelig tid, nemlig flere timer. Dette er for en fremgangsmåte i produksjonsmålestokk et for langt tidsrom.

Fra US-patentskrift 3.524.451 er det kjent å impregnere tobakk med en flyktig organisk væske og deretter å behandle den impregnerte tobakk med en varm gass for å fordampe det organiske løsningsmiddel. Derved utvider tobakken seg. Ved be-handlingen med flyktige organiske løsningsmidler er det imidlertid fare for at rester av det organiske løsningsmiddel blir værende i tobakken og påvirker smaken eller forbrenningen ved røkingen. Man må derfor anvende meget rene organiske væsker eller benytte omfattende fremgangsmåter for å fjerne også de siste rester av de organiske væsker.

Ytterligere en fremgangsmåte for ekspandering av tobakk

er kjent fra US-patentskrift 3.771.533. Ifølge den fremgangs-

måte impregneres tobakken, som har et fuktighetsinnhold på

minst 6%, med ammoniakk og karbondioksyd inntil det befinner seg fra 3 til 6% ammoniakk og fra 2 til 8% karbondioksyd i tobakken. Derved dannes det ammoniumkarbonat som deretter spaltes

termisk. Gassene som derved frigjøres bevirker ekspandering av tobakken. Riktignok medfører denne fremgangsmåte den fordel at det ikke blir tilført tobakken organiske brennstoffer. Den er imidlertid ikke fullt tilfredsstillende på grunn av at det til sine tider blir ammoniumkarbonat tilbake i tobakken. Dessuten er ekspansjonsgraden ikke alltid tilfredsstillende.

Behandling av tobakk med karbondioksyd er kjent fra

DT-OS 2.14 2.2 05. Derved ekstraheres tobakk med flytende karbondioksyd som befinner seg i det overkritiske område. Ved eks-traheringen løses nikotin ut av tobakken. En ekspandering av tobakken finner ikke sted.

Det er vesentlig ved en fremgangsmåte for ekspandering av tobakk at det oppnås en betydelig volumutvidelse, f.eks. 50% eller mer. Det skal anvendes impregneringsmidler som ikke etter-later uønskete rester. Fremgangsmåten skal prosessteknisk og apparatteknisk kunne gjennomføres lettvint, og både impregneringen og den etterfølgende ekspandering skal være forbundet med lave kostnader.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en fremgangsmåte og et apparat for ekspandering av tobakk, som har de ovennevnte fordelaktige egenskaper.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at det som fordampbart drivmiddel anvendes flytende karbondioksyd som holdes under trykk, at tobakkens temperatur under impregneringen holdes ikke under -2°C, at det flytende karbondioksyd etter impregneringen ved trykksenkning går over i fast karbondioksyd, samt at tobakken som inneholder fast karbondioksyd oppvarmes og bevirker ekspanderingen av tobakken ved fordampning av det faste karbondioksyd.

Bruken av faste kjemikalier for å danne en gass ved spalting er ikke funnet tilfredsstillende, kanskje som følge av at kjemikaliene ikke kan innleires i cellene i tobakken.

Bruken av kullsyrevann er heller ikke funnet å være effektivt. Selv om fremgangsmåten med å anvende ammoniakk og karbondioksydgasser er en forbedring i forhold til tidligere beskrevne fremgangsmåter, er den ikke helt tilfredsstillende og kan under visse betingelser resultere i uønsket spalting av ammoniumkarbonat i prosessen.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, hvor det anvendes flytende karbondioksyd, slik som beskrevet i det etterfølgende, er funnet å overvinne ulempene med kjente fremgangsmåter og er en forbedret fremgangsmåte for ekspandering av tobakk.

Karbondioksyd er blitt anvendt i næringsmiddel-industrien som et kjølemiddel, og er i den senere tid blitt foreslått som et ekstraksjonsmiddel for aromastoffer i mat. Det er i tysk Offenlegungsschrift 2.142.205 også blitt beskrevet for bruk, enten i gass- eller væskeform, for å ekstrahere aromatiske stoffer fra tobakk. Men det er i forbindelse med disse anvendel-ser ikke blitt foreslått bruk av flytende karbondioksyd for ekspandering av disse stoffer.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse frembringes det en fremgangsmåte for ekspandering av tobakk, hvorved det anvendes flytende karbondioksyd som ekspanderingsmiddel. Tobakk bringes i kontakt med flytende karbondioksyd slik at tobakken impregneres grundig med den flytende karbondioksyd, fortrinnsvis under betingelser hvor fuktigheten i tobakken ikke fryser. Tobakken som er impregnert med karbondioksyden holdes på en temperatur som ikke er lavere enn ca. -2°C og under temperaturbetingelser og forhøyet trykk slik at all. eller stort sett all karbondioksyden som er i berøring med tobakken er i væskeform. Etter at impregneringen er avsluttet kan eventuelt overskudd av flytende karbondioksyd som kan finnes i tobakken fjernes fra denne. Det økete trykk senkes deretter for å omdanne den væske-formete karbondioksyd til fast karbondioksyd inne i tobakken. Den resulterende tobakk som inneholder fast karbondioksyd utsettes deretter for temperaturbetingelser og trykk, fortrinnsvis hurtig oppvarming ved atmosfærestrykk, som resulterer i fordampning av den faste karbondioksyd og følgende ekspansjon av tobakken slik at det frembringes en tobakk med lavere spesifikk vekt og økt volum.

Det er også frembrakt et apparat til utførelse av fremgangsmåten. Dette apparat er kjennetegnet ved et utløp for bort-føring av flytende karbondioksyd fra trykkbeholderen etter impregnering av tobakken, en oppvarmingsanordning for bibeholdelse av en forutbestemt temperatur i trykkbeholderen, hvor karbondioksyden blir holdt i flytende tilstand, en beluftningsanordning for overføring av den flytende karbondioksyd i fast karbondioksyd, samt en anordning for tilførsel av et varmemedium til fordampning av den faste karbondioksyd som impregnerer tobakken.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for ekspandering av tobakk under anvendelse av et lettilgjengelig, relativt billig, ikke-brennbart og ikke-toksisk ekspanderingsmiddel hvorved det fremstilles et ekspandert tobakksprodukt med betydelig lavere spesifikk vekt, ved å impregnere tobakk under trykk med flytende karbondioksyd som omdannes til fast karbondioksyd in situ, noe som kan oppnås ved hurtig senking av trykket, og deretter fordampe den faste karbondioksyd og ekspandere tobakken, noe som kan oppnås ved å utsette den impregnerte tobakk for varme, stråleenergi eller tilsvarende energi slik at det dannes betingelser hvor den faste karbondioksyd i tobakken vil fordampe hurtig.

For å utføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan man enten behandle hele, tørkete tobakksblader, tobakk i oppskåret eller opphakket form, eller valgte deler av tobakken, såsom tobakksstengler, eller eventuelt rekondisjonert tobakk. Generelt vil tobakken som skal behandles ha minst ca. 8 vektsprosent og mindre enn ca. 50 vektsprosent fuktighet.

Tobakken vil generelt*plasseres i en trykkbeholder slik

at den på egnet måte kan neddykkes i eller bringes i kontakt med flytende karbondioksyd. F.eks. kan det anvendes et trådbur eller en trådplattform.

Den tobakksinneholdende trykkbeholder blåses deretter fortrinnsvis ut med karbondioksydgass noe som generelt tar fra ca. 1 til 4 minutter. Utblåsingstrinnet kan utelates uten skade for sluttproduktet. Fordelene med utblåsing er fjerning av gasser som forstyrrer en karbondioksyd-gjenvinningsprosess og å spyle bort gasser som kan forstyrre fullstendig penetrering av den flytende karbondioksyd.

Den flytende karbondioksyd som anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil generelt fremskaffes fra en lagerbeholder hvor den holdes på et trykk på fra ca. 15,1 til 22,5 kg/cm og er? temperatur på fra -20 til 0°C. Den flytende karbondioksyd kan innføres i trykkbeholderen ved fra 15,1 til 22,5 kg/ cm<2>

og -20 til 0°C, men forvarmes fortrinnsvis, f.eks. ved egnete varmespiraler om tilførselsledningen, til en temperatur på ca.

0 til 25°C og et trykk på fra ca. 34,4 til 63,7 kg/cm<2> før den innføres i trykkbeholderen. Forvarming foretrekkes idet det beste driftstrykk opptrer i området 42,1 til 63,2 kg/cm , og forvarming vil minske oppvarmingssyklusen i trykkbeholderen.

På det tidspunkt den flytende karbondioksyd innføres i trykkbeholderen vil det indre av beholderen inklusive tobakken som skal behandles generelt ha en temperatur på fra 0 til 25°C,

og et trykk som i det minste er tilstrekkelig til å holde karbondioksyden i flytende tilstand.

Den flytende karbondioksyd innføres i beholderen på en måte som muliggjør fullstendig berøring av tobakken, og tilstrekkelig flytende karbondioksyd anvendes for å mette tobakken fullstendig. Generelt vil dette omfatte bruk av ca. 1 til 10 vektdeler flytende karbondioksyd pr. vektdel tobakk. Overskudd av flytende karbondioksyd vil være uøkonomisk, men vil fungere. Tobakkens temperatur ved berøringen med flytende karbondioksyd er minst -2°C og bør ikke være høyere enn 31°C. Selv om man ikke ønsker å være bundet til noen spesiell teori antas det at betingelsene for berøring mellom tobakken og den flytende karbondioksyd ifølge den foreliggende oppfinnelse er slik at ubundet fuktighet i tobakken ikke fryser etter berøring idet dette ville hindre skikkelig metning av tobakken med karbondioksyden, og at temperaturen for tobakken i beholderen holdes på et nivå av -2°C eller over eller bringes på dette nivå innen 2 til 4 minutter etter innføringen av karbondioksyden til tobakken.

Det antas således at det er ønskelig å hå betingelser hvor all eller stort sett all ubundet fuktighet som finnes i tobakken samtidig holdes tilbake i flytende form. Det antas at ved å ha betingelser hvor is ikke dannes mens den flytende karbondioksyd er i berøring med tobakken sikres det adekvat penetrering av tobakken med den flytende karbondioksyd.

Den flytende karbondioksyds temperatur bør på dette impreg-neringstrinn ikke tillates å overstige 31°C idet den må være i flytende tilstand for å være effektiv.

Trykket på berøringstrinnet holdes fortrinnsvis på fra ca. 42,1 til 63,2 kg/cm 2 ved oppvarming av beholderen under anvendelse av varmespiral eller liknende.

Tobakken og karbondioksyden kan holdes i berøring under disse betingelser i et tidsrom på et halvt til 60 minutter, fortrinnsvis fra et halvt til 10 minutter.

Etter at den flytende karbondioksyd har fått mettet tobakken, generelt i et totalt tidsrom på fra ca. et halvt til 60 minutter og fortrinnsvis fra ca. 2 til ca. 4 minutter, tømmes eventuell flytende karbondioksyd ut av beholderen, idet temperatur- og trykkbetingelsene holdes på samme nivåer som på berøringstrinnet.

Deretter senkes trykket i beholderen ved å slippe ut gassene for å bringe beholderens innhold på atmosfærestrykk. Dette utslipp bør vare fra trekvart til 50 minutter avhengig av beholderens størrelse, men bør fortrinnsvis ikke ta mer enn 3 minutter, hvoretter temperaturen i beholderen vil være fra -85 til -95°C, og den flytende karbondioksyd i tobakken vil være omdannet til fast karbondioksyd. Trykket behøver ikke senkes til atmosfærestrykk, men behøver bare senkes til under ca. 4,2 kg/cm 2. Åpenbart er ikke dette så foretrukket fra et kom-mersielt synspunkt.

Etter at karbondioksyden i tobakken er omdannet til fast form utsettes tobakken som inneholder den faste karbondioksyd for ekspansjonsbetingelser ved å utsette det behandlete produkt for varme eller tilsvarende for å fordampe og fjerne den faste karbondioksyd fra tobakken. Dette kan omfatte bruk av varme flater, en strøm av varm luft, en blanding av gass og damp, eller innvirkning av andre energikilder såsom mikrobølge-stråleenergi eller infrarød bestråling. En hensiktsmessig måte til å ekspandere tobakken som inneholder den faste karbondioksyd er å anbringe den eller å blande den inn i en strøm av oppvarmet gass, såsom overhetet damp, eller å anbringe den i en turbulent luft-strøm som f.eks. holdes på en temperatur på fra ca. 150 til ca. 260°C (så lavt som 100°C og så høyt som 370°C) i et tidsrom-på fra ca. 0,2 til 10 sekunder. Den impregnerte tobakk kan også oppvarmes ved å' anbringe den på et bevegelig bånd og utsette den for innvirkning av infrarød oppvarming, ved å utsettes for innvirkning i en syklontørker, ved berøring i et tårn med overhetet damp eller en blanding av damp og luft eller liknende. Ethvert slikt berøringstrinn bør ikke heve temperaturen i atmosfæren som tobakken er i berøring med til over 370°C, og bør fortrinnsvis være fra ca. 100 til ca. 300°C, helst 150 til 260°C, når det utføres ved atmosfæretrykk.

En fremgangsmåte for å bevirke ekspandering av tobakks-celler er å anvende bestråling, som er beskrevet i US-patent-skrifter 3.409.022 og 3.409.027. En annen fremgangsmåte omfatter bruken av en varmekanon, såsom Dayton-varmekanonen eller tilsvarende, som arbeider ved en utløpstemperatur på fra 190 til 344°C i et tidsrom på ca. 0,2 sek. til 4 minutter, idet de kortere tider selvfølgelig anvendes for de høyere temperaturer. Ifølge denne fremgangsmåte oppnår tobakken aldri en temperatur på over ca. 140°C idet den avkjøles ved den hurtige gassutvik-ling. Nærværet av damp ved oppvarmingen hjelper til med å oppnå optimale resultater.

Et annet system, som vanligvis foretrekkes, er å anvende et dispersjons-tørkeapparat, f.eks. et som tilføres enten bare damp eller damp i kombinasjon med luft. Et eksempel på et slikt tørkeapparat er et Proctor & Schwartz PB dispersjons-tørke-apparat. Temperaturen i tørkeapparatet kan være fra ca. 121

til 371°C med berøringstid i tørkeapparatet på ca. 4 minutter ved den laveste temperatur til ca. 0,1 til 0,2 sekunder ved den høyeste temperatur. Generelt benyttes det en berøringstid på 0,1 til 0,2 sekunder når den varme gassens temperatur er fra 260 til 315°C eller litt høyere.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse kan ut-føres i forskjellige apparattyper. Spesielle utførelsesformer av disse vil bli beskrevet i detalj lenger ute i beskrivelsen.

Det er viktig at apparatet hvor tobakken som inneholder den flytende karbondioksyd omdannes til tobakk som inneholder fast karbondioksyd, er innrettet til å inneholde gasser ved høyere trykk, så..høye som 7 0 kg/cm 2eller mer. Denne beholder anvendes fortrinnsvis for den første berøring av den flytende karbondioksyd med tobakken. Men denne berøring kan gjøres i en separat beholder dersom det er ønskelig, og tobakken som inneholder den flytende karbondioksyd.kan deretter anbringes i trykkbeholderen. Det kan.være tallrike utførelsesformer av trykkbeholderen. Men det bør fortrinnsvis være et innløp med ventil fra en kilde for flytende karbondioksyd og et utløp med ventil ved bunnen av beholderen slik at væsken kan tømmes ut.

Et annet utløp med ventil nær toppen, for ventilering kan anbringes og kan innsettes som en del av innløpsledningen dersom det er ønskelig mellom beholderen og innløpsventilen. En anordning for oppvarming av beholderen, såsom ytre varmespiraler, er nødvendig. Måling av karbondioksydmengden forenkles sterkt ved å anbringe beholderen på en belastningscelle. En ekstra beholder som er tilsvarende utstyrt med veieanordninger og varmespiraler er fordelaktig, selv om den ikke er nødvendig, idet den muliggjør forvarming av en charge av flytende karbondioksyd fra dens vanlige lave lagringstemperatur på -20°C, som kan være ved ca. 15,1 kg/cm 2. Denne løsning hjelper til å hindre dannelsen av fast karbondioksyd ved chargering av hovedbehol-deren og forkorter tiden tobakken eventuelt måtte beholdt under frysepunktet for dens fuktighet. I drift kan fyllstoffet plas-seres i hovedtrykkbeholderen i en egnet.holder såsom en trådkurv som er opphent over beholderens bunn. Den lukkete beholder kan deretter blåses ut med karbondioksydgass og utløpene lukkes hvoretter flytende karbondioksyd tilføres fra lageret, f.eks. ved ca. 17,5 kg/cm 2 i en mengde som er tilstrekkelig til å dekke all tobakken i beholderen. Temperaturen heves omgående, dvs. innen 3 til 2 0 minutter ved hjelp av varmeanordningene, f.eks. varmespiralene, for å bringe tobakken på minst -2°C, men mindre enn 31°C (karbondioksydens kritiske temperatur), og disse betingelser holdes fortrinnsvis i 1 til 20 minutter mens impregnering foregår. Overskytende, flytende karbondioksyd tømmes deretter ut ved å åpne det nedre utløp i beholderen til et egnet reservoar eller liknende anbringelsesanordning, og når all overskytende væske er fjernet fra beholderen ventileres denne til atmosfærestrykk. Tobakken som nå generelt vil inneholde fra 5 til 25 vektsprosent fast karbondioksyd, utsettes deretter for en arbeidsoperasjon for å fordampe den faste karbondioksyd, fortrinnsvis ved å fjerne tobakken med den faste karbondioksyd fra beholderen og å føre den gjennom en vilkårlig av atskillige hurtigvarmeanordninger for å frembringe ekspansjon. Som antydet ovenfor er for denne ekspansjon slike anordninger mest tilfredsstillende som frembringer hurtig, turbulent berøring med den varme gass eller damp. Med passende regulering av temperatur og eksponeringstid kan produktet fjernes i ekspandert tilstand med et ønsket fuktighetsinnhold, såsom 8 til 12%, slik at lite eller ingen ny behandling er nødvendig slik som med produkter fra mange ekspansjonsmetoder.

Representative utførelsesformer for apparat ifølge oppfinnelsen vil bli beskrevet i det etterfølgende under henvis-ning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et oppriss med deler borttatt av en utførel-sesform av et apparat hvor tobakk kan ekspanderes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et tverrsnitt langs linjen II-II i fig. 1. Fig. 3 viser et oppriss av en trådkurv for opptak av tobakken, idet kurven i sin tur opptas i apparatet som vises i fig. 1. Fig. 4 og 4a viser henholdsvis front- og endeoppriss av en noe forskjellig utførelsesform av apparatet, hvor trykkbeholderen er anbrakt for dreining om en fast akse for å frembringe god blanding av den flytende karbondioksyd og tobakken både under impregneringen og fordampingen av den faste karbondioksyd ved ekspanderingen av tobakken. Fig. 5 viser ytterligere en alternativ utførelsesform av apparatet, hvor en blanderenhet er anbrakt i trykkbeholderen for å frembringe jevn fordeling av den flytende karbondioksyd og god blanding av denne med tobakken, idet blanderakselen er utstyrt med en midtkanal og fordelingsåpninger fbr avgivelse av damp og/eller varm luft på ekspanderingstrinnet.

I den etterfølgende beskrivelse er like henvisningstali benyttet for å angi like deler på tegningene.

Det henvises nå til fig. 1-3 hvor det vises en utførelses-form av et apparat 10 hvor tobakk kan ekspanderes med fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse. Apparatet 10 omfatter en trykkbeholder 12 som er utstyrt med et hengslet deksel 14 oventil og som dessuten er utstyrt med forbindelsesåpninger 16 og 18 nær toppen og innløps- og utløpsledninger 20 og 22 ved bunnen, idet forbindelsesåpningene og ledningene muliggjør utblåsing av det indre av beholderen 12 med et gassformet medium og tilførsel og fjerning av flytende karbondioksyd. Tobakken som skal ekspanderes kan anbringes i bur 24 (fig. 3), og burene 24 er på sin side løsbart opptatt i en egnet stativkonstruksjon 26 i beholderen 12 på passende måte, som f.eks. den sirkulære oppstilling som vises i fig. 2. Lokket 14 lukkes deretter godt på beholderen 12. Det indre av beholderen kan deretter blåses fri for eventuelle gassrester ved hjelp av en strøm av gassformet karbondioksyd innad gjennom ledningen 2 0 og utad gjennom åpningen 16. Deretter lukkes ledningen 18 og åpningene 16, 18, og beholderen fylles med flytende karbondioksyd gjennom ledningen 16 inntil tobakken i buret 24 er fullstendig neddykket i den flytende karbondioksyd, hvoretter ledningen 16 lukkes. Trykket i beholderen bringes deretter i det ønskete trykkområde, f.eks.

i området 31,6 til 59,8 kg/cm 2. Etter en passende innsugnings-periode tømmes den flytende karbondioksyd ut av beholderen gjennom ledningen 22, og det indre av beholderen ventileres til atmosfæren ved å åpne. åpningen 18 for således å omdanne den flytende karbondioksyd i tobakken til en fast tilstand. Damp

og/eller varm luft sirkuleres deretter gjennom ledningen 22 med kontinuerlig ventilering gjennom åpningen 18 for å bevirke ekspandering av tobakken. Når ekspanderingen er fullstendig åpnes dekselet 14 og tobakken fjernes for den ytterligere bearbeidelse som måtte være ønskelig.

En annen utførelsesform av apparatet som kan anvendes er vist i fig. 4 og 4a. Et apparat 4 0 omfatter en kappe 4 2 som omfatter en ytre vegg 52 og en indre vegg 54 som mellom dem av-grenser et kappekammer 56 i trykkbeholderen. Dessuten er trykkbeholderen 42 lagret ved 48 og 50 på stativer 44, 46 for dreining om en fast akse. Apparatet 40 omfatter også åpninger 60 og 62 for utblåsing og for fylling med flytende karbondioksyd, og et hengslet deksel 64. Kappekammeret 56 er utstyrt slik at et varmemedium kan sirkuleres gjennom det for å holde karbondioksyden i flytende form, f.eks. ved en temperatur på fra ca. -2 til 31°C. Dessuten er kammeret innrettet til å gjøre for-dampningen lettere, og den dreibare montering av beholderen muliggjør en god blanding av tobakken og flytende C02 og fordampning som følge av den dreiende bevegelse, noe som bevirker at tobakken berører den oppvarmete innerveggsflate 54.

Fig. 5 viser en annen utførelsesform av et apparat 70 som omfatter en langstrakt, fortrinnsvis horisontalt anbrakt trykkbeholder 72 som er utstyrt med et antall åpninger 74, 76, 78 og 8 0 som anvendes i forbindelse med utblåsing og tilførsel og uttrekking av flytende karbondioksyd, en fyllingsluke 82 og en uttrekkingsluke 84 hvorigjennom tobakken kan beveges fra beholderen etter ekspanderingen.

Anbrakt utvendig om trykkbeholderens 72 omkrets er en rekke varmespiraler 8 6 som kan anvendes i forbindelse med økning av trykket av den flytende karbondioksyd, men særlig for å holde denne ved en temperatur på mellom -2 og 31°C under impregnering... Beholderen 72 er også utstyrt med en blandeanordning 90 i form av en langstrakt aksial aksel 92 med blandeskåler 94, idet akselen dessuten er utstyrt med en midtkanal 96 og en rekke radiale kanaler 98 som er forbundet med kanalen 96 og som kom-muniserer med akselens ytterflate. Tobakk tilføres gjennom fylle-luken 82, og etter fylling av beholderen med tobakk lukkes luken. Det indre av beholderen 72 utblåses deretter med gassformet

karbondioksyd gjennom åpningene 76 og 80. Etter utblåsing inn-føres flytende karbondioksyd gjennom åpningen 80 inntil det opp-

nås passende trykk, f.eks. 4 2,1 kg/cm 2. Akselen dreies deretter for at det skal bli lettvintere å jbppnå god blanding av tobakken og den flytende karbondioksyd. Etter en passende berøringstid stoppes blandingen, og den flytende karbondioksyd tømmes fra beholderen gjennom åpningen 78 hvoretter beholderens indre ventileres til atmosfærestrykk gjennom åpningen 74 slik at den flytende karbondioksyd i tobakken omdannes til fast form. Damp og/eller varm' luft innføres deretter gjennom midtkanalen 92 og de radiale grener 98 på akselen for å bevirke ekspandering av tobakken. Videre dreies akselen for å bedre den berøring av den impregnerte tobakk med dampen og/eller den varme luft. Etter at ekspanderingsoperasjonen er ferdig fjernes tobakken gjennom luken 84.

Oppfinnelsen vil bli nærmere illustrert ved hjelp av de etterfølgende eksempler.

Eksempel 1

4,54 kg lyse tobakkspartikler med normal fyllstoff-størrelse og med et fuktighetsinnhold på ca. 12 vektsprosent ble anbrakt i et trådbur og anbrakt i en trykkbeholder. Beholderen ble deretter utblåst ved å lede karbondioksydgass gjennom den ved rom-temperatur i et tidsrom på 3 minutter, hvoretter flytende karbondioksyd ble innført i beholderen fra en trykkbeholder hvor den var blitt holdt på et trykk på ca. 14,1 kg/cm 2 og med en temperatur på ca. -18°C..^Det ble anvendt tilstrekkelig flytende karbondioksyd til å dekke tobakken. Dette var ca. 30 kg flytende karbondioksyd pr. kg tobakk. Trykket i beholderen ble deretter øket fra ca. 21,1 til ca. 4 9,2 kg/cm 2 ved oppvarming av beholderen til en temperatur på 14°c, og dette trykk ble deretter holdt i ca. 3 minutter. Overskudd av flytende karbondioksyd ble fjernet fra tobakken ved å tømme den av tobakken, og gassen i beholderen ble deretter ventilert hurtig fra beholderen (ven-tileringstid 4 5 sekunder) hvorved det ble dannet fast karbondioksyd i tobakken. Det ble tatt to prøver av behandlet tobakk.

Den første prøve, ca. 2,27 kg, ble oppvarmet i et tårn med varm luft ved 220°C. Den andre prøve, ca. 2,27 kg, ble oppvarmet i et tårn med overhetet damp ved en temperatur på 22 0°C.

I hver av dem ble prosentandelen av flyktige bestanddeler fra varmeskap (prosent O.V.) målt. Dette er et mål for fuktighetsinnholdet pluss en mindre del av andre bestanddeler og

bestemmes som følger:

O.V.% = Prøvens vekttap etter 3 timer ved 100°C

Prøvens vekt

Fyllkraften til hver prøve ble også bestemt som cm 3/IO g ved følgende fremgangsmåte: 10 g fyllstoff ble plassert i en gradert sylinder og utsatt for en kjent belastning på 1860 g. Volumet etter nedtrykning ble målt som et uttrykk for fyllkraften til fyllstoffet i sigaretter. En kontroll som bestod av 10 g ubehandlete tobakkspartikler fra samme porsjon av lyse tobakkspartikler som de tobakkspartikler som ble behandlet som beskrevet ovenfor.

Det ble oppnådd følgende resultater:

Det fremgår av disse data at ekspansjonen på grunn av for-dampningen av karbondioksyd var betydelig og at det lave tap av O.V. avtar behovet for en ytterligere behandling av tobakken før bruk i et røkeprodukt, og at overhetet damp synes nødvendig for best ekspansjon.

<!>i

Eksempel 2

2,27 kg lyst tobakkfyllstoff med et fuktighetsinnhold på 12 vektsprosent ble impregnert med flytende karbondioksyd slik som beskrevet i eksempel L. En prøve på 98 0 g av den behandlete tobakk ble ekspandert med overhetet damp ved 166°C slik som beskrevet i eksempel 1. En prøve på 4 54 g av det uekspanderte fyllstoff (kontroll) og karbondioksyd-ekspandert fyllstoff ble undersøkt på fuktighet (O.V.) som i eksempel 1. Resultatene fra analysen er angitt nedenfor:

Det fremgår at det karbondioksyd-ekspanderte fyllstoff oppviste liten forandring fra kontrollen, og at tobakkens opprinnelige sammensetning stort sett bibeholdes under ekspanderingen.

Eksempel 3

En serie på prøver på 4,54 kg av lyst tobakkfyllstoff med fuktighetsinnhold på 12 vektsprosent ble impregnert med flytende karbondioksyd slik som beskrevet i eksempel 1 ved trykk varier-ende fra 28,1 til 63,2 kg/cm 2. Det impregnerte fyllstoff ble oppvarmet i et tårn med overhetet damp ved 270°C.

Det ble oppnådd følgende resultater:

Det fremgår at for å oppnå optimale produkter bør trykket under impregneringen være over 4 2,1 kg/cm 2, fortrinnsvis over 49,2 kg/cm<2>.

Eksempel 4

En annen serie med lyse tobakksprøver ble impregnert som ifølge eksempel 1. Ventileringstiden, dvs. tiden for senking av gasstrykket, ble gradvis øket fra 49 sekunder til 420 sekunder. Det impregnerte fyllstoff ble oppvarmet i et tårn med overhetet damp ved 270°C. Resultatene er angitt nedenfor:

Resultatene antyder at hastigheten for trykksenkningen ikke påvirker produktets kvalitet.

Eksempel 5

En tredje serie med lyse tobakkfyllstoff-prøver ble impregnert som ifølge eksempel 1. Innsugningstidene (tiden for berøring mellom fyllstoffet og den flytende karbondioksyd) ble variert fra 60 til 869 sekunder. Det impregnerte fyllstoff ble varmet i et tårn med overhetet damp ved 27 0°C ved en gasshastighet på 30,5 m/sek.

Det ble oppnådd følgende resultater:

Det fremgår.av disse data at ekspanderingen av det karbondioksyd-impregnerte fyllstoff ikke forandres av lengden av be-rør ingstiden med flytende karbondioksyd under impregneringen.

I andre serier ble fuktighetsinnholdene variert fra 8 til 19% O.V., og fyllstoffet ble impregnert som i eksempel 1. Det impregnerte fyllstoff ble oppvarmet i et tårn ved 240°C ved gasshastighet på 3 0,5 m/sek. i en atmosfære av mettet damp.

Det ble oppnådd følgende resultater:

Resultatene antyder at fuktighetsinnholdet i fyllstoffet bør være over 8% og at fuktighetsinnholdene på 13 til 19% er gunstige for god ekspandering med godt fuktighetsinnhold fra tårnet slik at det er nødvendig med mindre nybehandling, dvs. nyfukting.

Følgende forsøk ble også utført.

Forsøk 1

54 g lys, skåret fyllstoff med 12% O.V. ble impregnert med karbondioksydgass med trykk på 63,2 kg/cm 2. Etter en like-vektsinnstillingstid på 10 minutter ble gassen ventilert til atmosfærestrykk og prøven fjernet. En del av fyllstoffet ble oppvarmet ved 66°C i en langsom luftstrøm. En annen del fikk komme til omgivelsestemperatur, 21°C. Resultatene er angitt nedenfor:

Resultatene antyder at neddykkingen av fyllstoffet i den flytende karbondioksyd synes nødvendig, og at anvendelse av karbondioksyd under trykk etterfulgt av trykksenkning ikke utøver tilstrekkelig kraft til å bevirke ekspandering.

Claims

1. Fremgangsmåte til ekspandering av tobakk, hvor tobakken impregneres med et flytende, fordampbart drivmiddel, hvoretter drivmidlet, som er omgjort til fast form, fordampes og ekspan-derer tobakken, karakterisert ved at det som fordampbart drivmiddel anvendes flytende karbondioksyd som• holdes under trykk, at tobakkens temperatur'under impregneringen holdes ikke under -2°C, at det flytende karbondioksyd etter impregneringen ved trykksenkning går over i fast karbondioksyd, samt at tobakken som inneholder fast karbondioksyd oppvarmes og bevirker ekspanderingen av tobakken ved fordampning av det faste karbondioksyd.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det flytende karbondioksyd under impregneringen holdes på et trykk på fra 41 til 63,2 kg/cm 2.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at tobakken inneholder frå 8 til 50 vektsprosent vann og bringes i berøring med fra 1 til 10 vektsprosent flytende karbondioksyd pr. vektdel tobakk.

4. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved at tobakken bringes i berøring med den flytende karbondioksyd i fra 0,5 til 10 minutter, at den flytende karbondioksyd i dette tidsrom har en temperatur på mellom 5 og 31°C, samt at tobakken som inneholder den faste karbondioksyd oppvarmes til fra 100 til 360°C i et tidsrom på fra 0,2 til 10 sekunder ved et trykk på fra 0 til 0,7 kg/cm 2.

5. Apparat til utførelse av fremgangsmåten ifølge et av de foregående krav, omfattende en trykkbeholder, en anordning for innføring og bortføring av tobakk i beholderen, en anordning for innføring av karbondioksyd i trykkbeholderen for impregnering av tobakken med karbondioksyden, samt en anordning for bibeholdelse av et forutbestemt karbondioksydtrykk i trykkbeholderen, karakterisert ved et utløp (22, 74,76,78,80) for bortføring av flytende karbondioksyd fra trykkbeholderen (12,42,72) etter impregnering av tobakken, en oppvarmingsanordning (22,86) for bibeholdelse av en forutbestemt temperatur i trykkbeholderen, hvor karbondioksyden blir holdt i flytende tilstand, en beluftningsanordning (18) for over-føring av den flytende karbondioksyd i fast karbondioksyd, samt en anordning (22,56) for tilførsel av et varmemedium til fordampning av den faste karbondioksyd som impregnerer tobakken.

6. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved åpninger (74,76,78,80) for spyling av trykkbeholderens indre med et spylemiddel.

7. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at trykkbeholderen (12) omfatter et antall løsgjørbart anordnete tobakkopptakingsbeholdere (24).

8. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at trykkbeholderens (42) vegg er utformet som en dobbeltvegg (52,54) som danner et kammer hvori varmemediet sirkulerer.

9. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at oppvarmingsanordningen er utstyrt med varmeslanger (94) som er anordnet utenpå trykkbeholderen.

10. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at trykkbeholderen (72) er langstrakt og er utstyrt med blandeskovler (94).

11. Anordning i samsvar med krav 10, karakterisert ved at blandeskovlene (94) er festet på en hul aksel (92) som er utformet med utløpsåpninger (98) for et varmemedium.

12. Anordning i samsvar med krav 8, karakterisert ved at trykkbeholderen (7 2) er dreibar om en fast aksel.