NO150501B - Fremgangsmaate til ekspandering av tobakk - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte

til ekspandering av tobakk, hvor tobakken impregneres med væskeformet karbondioksyd under slike betingelser at karbondioksydet bibeholdes i væskefase under impregneringen, hvoretter betingelsene endres slik at det væskeformete karbondioksyd omdannes til fast karbondioksyd og det faste karbondioksyd fordampes hvorved tobakken ekspanderes.

Det er blitt foreslått forskjellige fremgangsmåter til ekspandering av tobakk. F.eks. er tobakk blitt brakt i berøring med en gass ved litt over atmosfærestrykk, etterfulgt av opp-heving av trykket hvorved tobakkcellene ekspanderes slik at volumet til den behandlete tobakk økes. Andre fremgangsmåter som har vært benyttet eller foreslått har omfattet behandling av tobakken med forskjellige væsker, såsom vann, eller forholds-vis flyktige organiske væsker, for impregnering av tobakken med disse, hvoretter væskene drives av for ekspandering av tobakken. Ytterligere fremgangsmåter som har vært foreslått har omfattet behandling av tobakken med faste stoffer som ved oppvarming spaltes til dannelse av gasser som tjener til å ekspandere tobakken. Andre fremgangsmåter omfatter behandling av tobakken med gassinneholdende væsker, såsom karbondioksydinneholdende vann, under trykk for å inkorporere gassen i tobakken, og deretter oppvarmes tobakken som er impregnert med gassen, eller trykket senkes, slik at tobakken ekspanderes. Ytterligere fremgangsmåter er blitt utviklet for ekspandering av tobakk, omfat-tende behandling av tobakk med gasser som reagerer til dannelse av faste, kjemiske reaksjonsprodukter inne i tobakken, hvoretter de faste reaksjonsprodukter kan spaltes ved hjelp av varme til dannelse av gasser inne i tobakken som bevirker ekspandering av tobakken ved frigjøring.

US-patentskrift 1.789.435 beskriver således en fremgangsmåte og et apparat for ekspandering av volumet av tobakk for å kompensere volumtapet som er forårsaket av tørking av tobakkblader. For å oppnå dette formål bringes den tørkete og kondi-sjonerte tobakk i berøring med en gass, som kan være luft, karbondioksyd eller damp, under et trykk på ca. 9 kp, og trykket oppheves deretter hvorved tobakken er tilbøyelig til å ekspandere. Ifølge patentskriftet kan tobakkens volum ifølge den fremgangsmåte økes fra 5 til 15%.

I alien property custodian dokument nr. 304.214 tilhørende Joachim Bohme, datert 194 3, er det angitt at tobakk kan ekspanderes under anvendelse av en høyfrekvensgenerator, men at der er grenser for graden av ekspansjon som kan oppnås uten å påvirke tobakkens kvalitet.

Fra US-patentskrift 2.596.183 er det kjent en fremgangsmåte for økning av volumet av finskåret tobakk ved tilsetning av ytterligere vann til tobakken for å frembringe svelling av tobakken, og deretter oppvarming av den fuktighetsinneh^jldende tobakk hvorved fuktigheten fordamper og den resulterende fuktig-hetsdamp bevirker ekspandering av tobakken.

US-patentskrifter 3.409.022, 3.409 . 023, 3.409.027 og 3.409.028 vedrører forskjellige fremgangsmåter til økning av anvendbarheten av tobakkstengler for bruk i røkeprodukter ved å underkaste stenglene ekspansjonsoperasjoner under anvendelse av forskjellige typer av varmebehandling eller mikrobølgeenergi.

US-patentskrift 3.425.425 vedrører bruken av karbohydrater for å bedre svellingen av tobakkstengler. Ifølge nevnte fremgangsmåte gjennombløtes tobakkstengler i en vandig løsning av karbohydrater og oppvarmes deretter for å svelle stenglene. Karbo-hydratløsningen kan også inneholde organiske syrer og/eller visse salter som anvendes for å bedre stenglenes aroma og røkekvali-teter .

En publikasjon i "Tobacco Reporter" fra november 1969 av P.S. Meyer-beskriyer og gir en oppsummering av fremgangsmåter

til svelling eller ekspandering av tobakk eller undersøkelser for ekspandering og manipulering av tobakk med de formål å senke omkostningene og også som et middel til å senke tjæreinnholdet ved minskning av leveringen av røk. Det nevnes i denne publikasjon svelling av tobakk ved forskjellige fremgangsmåter inklusive bruk av halogenerte hydrokarboner, lavt trykk eller vakuum, eller

dampbehandling under høyt trykk som bevirker ekspandering av bladene fra innsiden av cellene når det utvendige trykk plutse-lig oppheves. Det nevnes også,i publikasjonen frysetørking av tobakk, noe som også kan anvendes for å oppnå en økning av volumet.

Etter at ovennevnte artikkel i "Tobacco Reporter" ble publi-sert er et antall av tobakkekspanderingsmetodene, inklusive noen av de metoder som er beskrevet i artikkelen, blitt beskrevet i patentskrifter og/eller patentsøknader. F.eks. vedrører US-patentskrift 3.524.452 og US-patentskrift 3.524.451 ekspandering av tobakk under anvendelse av en flyktig organisk væske, såsom et halogenert hydrokarbon.

US-patentskrift 3.734.104 vedrører en spesiell fremgangsmåte til ekspandering av tobakkstengler.

Fra US-patentskrift 3.710.802 og britisk patentskrift 1.293.735 er det kjent frysetørkingsmetoder til ekspandering av tobakk.

Syd-afrikanske patentsøknader 70/8291 og 70/8282 vedrører ekspandering av tobakk under anvendelse av kjemiske forbindelser som spaltes hvorved det dannes en gass, eller med inerte løs-ninger av en gass under trykk for å holde gassen i løsning inntil den impregnerer tobakken.

Fra US-patentskrift 3.771.533 er det kjent en behandling av tobakk med karbondioksyd og ammoniakkgass, hvorved tobakken mettes med disse gasser og det dannes ammoniumkarbonat in situ. Ammoniumkarbonatet spaltes deretter med varme for å frigjøre gassene inne i tobakkcellene og bevirke ekspandering av tobakken.

Til tross for alle de ovenfor beskrevne fremskritt på området er det ikke blitt funnet noen helt tilfredsstillende fremgangsmåte. Vanskeligheten med de forskjellige tidligere forslag til ekspandering av tobakk er at i mange tilfeller økes volumet bare lite eller i beste fall bare moderat. F.eks. har frysetør-king de ulemper at det er nødvendig med komplisert og kostbart utstyr og meget vesentlige driftsomkostninger. Når det gjelder bruken av varmeenergi, infrarødenergi eller strålingsmikrobølge-energi for ekspandering av tobakkstengler er vanskeligheten at selv om stenglene reagerer på disse oppvarmingsprosesser har det vist seg at tobakkbladet generelt ikke reagerer effektivt på denne type prosess.

Bruken av spesielle ekspanderingsmidler, f.eks. halogenerte hydrokarboner, slik som nevnt i artikkelen av Meyer i "Tobacco Reporter", for ekspandering av tobakk er heller ikke helt tilfredsstillende på grunn av at disse substanser må fordampes eller på annen måte fjernes etter at tobakken er blitt ekspandert. Dessuten skaper innføringen i betydelig konsentrasjon av stoffer som er fremmed for tobakk problem med fjerning av ekspanderings-midlet etter behandlingen er fullført for å unngå påvirkning av aroma og andre egenskaper i røken på grunn av fremmede substanser som er blitt anvendt eller utviklet ved forbrenning av den behandlete tobakk.

Anvendelsen av karbondioksydholdig vann har heller ikke vist seg å være effektiv.

Selv om fremgangsmåten hvor det anvendes ammoniakk- og karbondioksydgasser er en forbedring i forhold til de tidligere kjente fremgangsmåter, er den ikke helt tilfredsstillende under noen betingelser, på grunn av at uønsket avleiring av salter kan oppstå under prosessen.

Karbondioksyd er blitt anvendt i næringsmiddelsindustrien som et kjølemiddel og er senere blitt foreslått som et ekstrak-sjonsmiddel for aromastoffer i næringsmidler. Det er også blitt beskrevet i DE-OS 2.142.205 for anvendelse enten i gass- eller væskeform for ekstraksjon av aromatiske stoffer fra tobakk. Det har imidlertid i forbindelse med disse anvendelser ikke vært noe forslag om å anvende væskeformet karbondioksyd for ekspandering av disse materialer.

En fremgangsmåte hvor det anvendes væskeformet karbondioksyd har vist seg å overvinne mange av ulempene ved de ovennevnte kjente fremgangsmåter. Ekspanderingen av tobakk under anvendelse av væskeformet karbondioksyd er kjent fra belgisk patentskrift 821.568 og fra belgisk patentskrift 825.133. Denne fremgangsmåte omfatter (a) at tobakken bringes i berøring med væskeformet karbondioksyd for impregnering av tobakken med det væskeformete karbondioksyd, (b) at tobakken som er impregnert med det væskeformete karbondioksyd utsettes for betingelser hvor det væskeformete karbondioksyd omdannes til fast karbondioksyd og (c) at tobakken som inneholder det faste karbondioksyd deretter utsettes for betingelser hvor det faste karbondioksyd fordampes og bevirker ekspandering av tobakken. Den foreliggende oppfinnelse omfatter modifikasjoner av denne basisprosess, hvorved det oppnås vesentlige forbedringer av denne.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at tobakken har 17-30% ovnsflyktige bestanddeler idet impregneringen påbegynnes, at impregneringen utføres ved trykk fra 17,5 til 36,9 kp/cm 2, og at ekspanderingen utføres slik at fuktighetsinnholdet i den ekspanderte tobakk er høyst 6%.

For utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan man behandle enten hele, tørkete tobakkblader, tobakk i skåret eller hakket form, eller utvalgte deler av tobakken, såsom tobakkstengler eller rekondisjonert tobakk. I findelt form kan tobakken som skal impregneres ha en partikkelstørrelse på fra 20 til 100 mesh, men er fortrinnsvis ikke mindre enn ca. 30 mesh.

Fuktighetsinnholdet varierer fra 17 til 30%, avhengig av det trykk som benyttes. Tobakkens fuktighetsinnhold kan benevnes "inngangsfuktighet" eller "inngangs-OV", og er omtrent lik ovnsflyktige bestanddeler (OV) idet vanligvis ikke mer enn ca. 0,9 vekt% av tobakkens vekt er andre flyktige bestanddeler enn vann. Det har ifølge oppfinnelsen uventet vist seg at ved å anvende en^nngangs-OV eller innhold av ovnsflyktige bestanddeler i dette område kan prosessen mer fordelaktig utføres ved lavere trykk enn det som tidligere ble ansett for optimalt. I første trinn av prosessen foretrekkes for følgende trykk: ved 21,09 kp/cm<2> (300 psig) en inngangs-OV på fra 18 til 25% ved 28,12 kp/cm 2 en inngangs-OV på o fra 17 til 25%

ved 31,63 kp/cm 2 en inngangs-OV-på o fra 17 til 25%

ved 35,15 kp/cm 2 en inngangs-OV på o fra 16 til 23%

For å øke fuktighetsinnholdet i en tobakk til det ønskete inngangsfuktighetsnivå kan tobakken sprøytes med vann, bringes i kontakt med damp eller liknende inntil det ønskete nivå er nådd, fortrinnsvis ved vannsprøyting. For å senke fuktighetsinnholdet i tobakken til ønsket nivå kan tobakken oppvarmes, fortrinnsvis ved indirekte dampoppvarming, inntil det ønskete nivå er nådd.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir det mulig å oppnå ønskete nivåer av ekspandering ved lavere trykk enn det som tidligere viste seg å være nødvendig for å oppnå slik ekspandering. Før den foreliggende oppfinnelse trodde man f.eks., selv om et bredt trykkområde viste seg å funksjonere, at det var nød-vendig å utføre fremgangsmåten ved et absolutt trykk på ca. 36,20 kp/cm (515 psia) eller høyere for å oppnå et produkt med et sylindervolum (CV) som nærmet seg en verdi på ca. 70 (som generelt representerer et ekspansjonsnivå som er klart kommersielt ønskelig). Det har ifølge oppfinnelsen overraskende vist seg at et sylindervolum på 68 kan oppnås ved et absolutt trykk på 22,14 kp/cm ved a arbeide ved en inngangs-OV på ca. 20% og en utgangs-OV på mindre enn ca. 6%.

Termene "sylindervolum" og "korrigert sylindervolum" er enheter for måling av graden av tobakks ekspansjon. Termen "ovnsflyktige bestanddeler" er en enhet for måling av fuktighetsinnholdet (eller prosent fuktighet) i tobakk. Slik de anvendes her bestemmes de anvendte verdier i forbindelse med disse termer på følgende måte:

Sylindervolum (CV):

Tobakkfyllstoff som veier 10.000 g anbringes i en sylinder med 3,358 cm diameter og komprimeres av et 1875 g tungt stempel med diameter på 3,335 cm i 5 minutter. Fyllstoffets resulterende volum angis som sylindervolum. Denne prøve utføres ved standard omgivelsesbetingelser på 23,9°C og 60% relativ fuktighet. Dersom ikke noe annet er angitt prekondisjoneres prøven tradisjonelt i disse omgivelser i 18 timer.

Korrigert sylindervolum (CCV):

CV-verdien kan justeres til et spesifisert ovnsflyktighets-innhold for å forenkle sammenlikninger.

CCV = CV + F (OV - 0Vg), hvor 0Vg er den spesifiserte OV og F er en korrigeringsfaktor (volum pr. %) som er forutbestemt for den spesielle type tobakkfyllstoff som det handler om.

Ovnsflyktige bestanddeler (OV):

Prøven av tobakkfyllstoff veies før og etter at den utsettes for 3 timer i en ovn med sirkulerende luft ved 100°C. Vekttapet som prosent av den opprinnelige vekt er innholdet av ovnsflyktige bestanddeler.

For ekspandert lys tobakk anvendt ifølge den foreliggende oppfinnelse er verdien for F ved beregningen av CCV 7,4.

Tobakken med det ønskete inngangsfuktighetsinnhold vil vanligvis bli anbrakt i en trykkbeholder på en slik måte at den kan neddykkes i eller bringes i kontakt med væskeformet karbondioksyd på egnet måte. F.eks. kan det anvendes et trådbur eller

-plattform.

Den tobakkinneholdende trykkbeholder kan rengjøres med karbondioksydgass, vakuum eller med en annen inert gass, en operasjon som vanligvis tar fra ett til fire minutter.. Ren-gjøringstrinnet kan utelates uten at det er til skade for slutt-produktet. Fordelen med rengjøring er at det fjernes gasser som vil kunne sjenere en karbondioksydgjenvinningsprosess og å drive ut av tobakken eventuelle fremmede gasser som vil kunne forstyrre full penetrering av det væskeformete karbondioksyd.

Det væskeformete karbondioksyd som anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan frembringes fra en lagerbeholder hvor det vanligvis holdes ved et trykk på fra 17,57 kp/cm 2 til 21,44 kp/cm 2. Det væskeformete karbondioksyd kan innføres i trykkbeholderen ved trykk på fra 17,5 til 28,1 kp/cm o eller i området fra 17,5 til 3 6,9 kp/cm . På det tidspunkt det væskeformete karbondioksyd innføres i trykkbeholderen bør det indre av beholderen, inklusive tobakken som skal behandles, fortrinnsvis befinne seg på et trykk som i det minste er tilstrekkelig til å holde karbondioksydet i flytende tilstand.

Det væskeformete karbondioksyd innføres i beholderen på en ti?åte som gjør det mulig for det å komme fullstendig i kontakt med tobakken, og tilstrekkelig væskeformet karbondioksyd bør fortrinnvis anvendes for å mette tobakken fullstendig. Vanligvis vil dette omfatte anvendelse av fra 1 til 10 vektdeler væskeformet karbondioksyd pr. del tobakk. Overskudd av væskeformet karbondioksyd vil være uøkonomisk, men vil funksjonere. Temperaturen til det væskeformete karbondioksyd bør fortrinnsvis ikke tillates å overstige ca. 31°C i dette impregneringstrinn.

Trykket i kontakttrinnet holdes på fra 17,5 til 36,9 kp/cm 2, hvorved beholderen oppvarmes med varmespiraler eller liknende dersom det er nødvendig.

Tobakken og det væskeformete karbondioksyd kan holdes i kontakt med hverandre under disse betingelser i et tidsrom på fra 0,1 til 3 0 minutter.

Etter at det væskeformete karbondioksyd har mettet tobakken., vanligvis i et totalt tidsrom på fra 0,1 til 30 minutter, fortrinnsvis fra 0,2 til 1 minutt, føres eventuelt overskudd av væskeformet karbondioksyd som kan foreligge ut av beholderen, fortrinnsvis under bibehold av temperatur- og trykkbetingelsene på samme nivåer som i kontakttrinnet.

Det har overraskende vist seg at uventede fordeler oppnås ved å anvende en ettertømmingsperiode på minst 2 minutter ut over det punkt hvor en kontinuerlig strøm av væskeformet karbondioksyd renner fra beholderen har stoppet. Før den foreliggende oppfinnelse omfattet en fremgangsmåte til styring av prosessen på dette punkt iakttagelse av nivået for det væskeformete karbondioksyd gjennom et se-glass som var anbrakt på impregnerings-beholderen, når det væskeformete CC^ ble sluppet ut og avbryting av tømmingen på et punkt da væske ikke lenger ble iakttatt, dvs. når det ikke lenger var en kontinuerlig strømning av væskeformet CC>2. Av og til ble en kort prøve på ytterligere væske umiddelbart etter avbrytelsen av tømmingen utført. Ifølge den foreliggende oppfinnelse benyttes det en ettertømmingsperiode på minst 2 minutter, fortrinnsvis minst 3 minutter, og deretter tømming av væsken i en annen periode inntil kontinuerlig strømning av væske stopper for andre gang. Den andre væskestrømning vil vanligvis vare

mindre enn ett minutt. En slik ettertømmingsperiode tjener til

å sikre at overskudd av væske fjernes fra tobakkens overflate. Ettertømmingstrinnet kan understøttes med en nedadrettet blåsing av CC>2 eller annen gass gjennom massen. Det har vist seg at etter-tømmingsperioden resulterer i stort sett fullstendig tømming og bevirker: (1) mer fullstendig gjenvinning av CC^ som væske istedenfor som gass (gass krever kondensasjon ved gjenvinning), (2) fjerningen av væske fra overflaten av tobakken, som ellers ved trykksenkning har vist seg å delvis omdannes til fast stoff på tobakkens overflate, et fast stoff som binder tobakken i klum-per og gjør den vanskelig å håndtere og gjør det nødvendig å bryte den opp i forbindelse med dannelse av tobakk-finmateriale, samt (3) en minskning av varmebelastningen på ekspanderingsut-styret ved eliminering av behovet for fordampning av uvirksomhet, fast C02 fra overflaten.

Ettertømmingsperioden bør vare minst 2 minutter, men varer fortrinnsvis fra 2% til 6 minutter, mens lengre tidsrom gir liten ytterligere fordel, men er tilfredsstillende, idet tidsrommet i betydelig grad avhenger av form og størrelse på beholderne.

Etter impregneringen, tømmingen og ettertømmingen senkes gasstrykket med tilstrekkelig stor hastighet til at i det minste en del av karbondioksydet i tobakken omdannes til fast stoff.

Trykket i beholderen oppheves ved å slippe ut gassene for

å bringe innholdet i beholderen på atmosfærestrykk. Denne ut-slipping tar vanligvis fra 0,75 til 15 minutter avhengig av størrelsen på beholderen, men bør fortrinnsvis ikke ta mer enn 3 minutter, hvoretter temperaturen i beholderen vanligvis vil

være fra -85 til -95°C, og det væskeformete karbondioksyd i tobakken vil være delvis omdannet til fast karbondioksyd. Trykket behøver ikke senkes til atmosfærestrykk, men behøver bare senkes til under 4,2 kp/cm 2. Det er klart at dette fra et økono-misk synspunkt ikke er like gunstig som senkning av trykket til atmosfærestrykk.

Etter at karbondioksydet i tobakken er omdannet til dets faste form, utsettes tobakken som inneholder fast karbondioksyd for ekspanderingsbetingelser ved å utsette det behandlete produkt for varme eller tilsvarende for å fordampe og fjerne det faste karbondioksyd fra tobakken. Dette kan omfatte anvendelse av varme flater, en strøm av varm luft, en blanding av gass og damp eller eksponering for andre energikilder, såsom strålingsmikrobølge-energi eller infrarødbestråling. En hensiktsmessig måte å ekspandere tobakken som inneholder det faste karbondioksyd på er å anbringe den i eller å føre den med i en- strøm av oppvarmet gass, såsom overhetet damp, eller å anbringe den i en turbulent luftstrøm som holdes f.eks. på en temperatur på 100°C til 370°C, fortrinnsvis ved en temperatur på fra 150 til 260°C i et tidsrom på fra 0,2 til 10 sekunder. Den impregnerte tobakk kan også oppvarmes ved å anbringe den på et belte i bevegelse og utsette den for infrarød oppvarming, ved behandling i en syklontørker, ved kontakt i en dispersjonstørker med overhetet damp eller en blanding av damp og luft-eller liknende. Ingen av disse berørings-trinn bør heve temperaturen i atmosfæren som tobakken er i kontakt med til over ca. 370°C, og bør fortrinnsvis være fra 100

til 300°C, helst fra 150 til 260°C, ved utførelse ved atmosfærestrykk.

Som kjent ved bearbeidelse av organisk materiale kan over-heting forårsake skade, først på farge, såsom for sterkt mørk-ning, og til slutt til forkulling. Den nødvendige og tilstrekke-lige temperatur og eksponeringstid for ekspandering uten slik skade er en funksjon av disse to variabler samt av tobakkens oppdelingstilstand. For å unngå uønsket skade i oppvarmingstrinnet bør deri impregnerte tobakk således ikke utsettes for høyere temperaturer, f.eks. 370°C, i lengre tidsrom noen tiende-dels sekunder.

En fremgangsmåte til å frembringe ekspanderingen av tobakkcellene er å benytte de bestrålingsmetoder som er beskrevet enten i US-patentskrift 3.409.022 eller i US-patentskrift 3.409.027.

En annen fremgangsmåte omfatter bruk av en varmekanon, såsom "Dayton"-varmekanon, eller tilsvarende, hvorved det arbeides

ved en utløpslufttemperatur på 190-344°C i et tidsrom på fra 0,2 sekund til 4 minutter, hvor de kortere tidsrom selvfølgelig gjelder for de høyere temperaturer. Ved denne operasjon oppnår tobakken aldri en temperatur på over 140°C idet den kjøles av den hurtige gassutvikling. Nærværet av damp under oppvarmingen medvirker til oppnåelse av optimale resultater.

Et annet system er å anvende en dispersjonstørker, f.eks. en som tilføres bare damp eller damp i kombinasjon med luft. Temperaturen i tørkeren kan være fra 121 til 371°C med kontakttid i tørkeren på ca. 4 minutter ved den laveste temperatur til fra

0,1 til 0,2 sékunder ved den høyeste temperatur. Vanligvis benyttes det en berøringstid på fra 0,1 til 0,2 sekunder når temperaturen i den varme gass er 260-315°C eller noe høyere. Som angitt ovenfor kan andre typer oppvarmingsanordninger anvendes så lenge de er i stand til å bevirke ekspandering av den impregnerte tobakk uten for sterk mørkning. Det bør iakttas at når de varme gasser inneholder en høy prosentandel oksygen vil .dette medvirke til mørkning, slik at dersom en varmdampblanding anvendes, foretrekkes det en høy andel (f.eks. over 80 volum%) damp. Nærværet av en dampatmosfære på 20% eller mer av sammensetningen av den totale varmegass medvirker til å oppnå den beste ekspansjon.

Ifølge oppfinnelsen reguleres utgangsfuktighetsinnholdet

i produktet fra oppvarmingstrinnet, for ekspandering av tobakken, slik at det ikke er høyere enn 6%, helst ikke høyere enn 3%, bestemt som OV.

Som angitt ovenfor er det viktig at produktet fra opp-varmings/ekspanderingstrinnet har et utgangsinnhold av ovnsflyktige bestanddeler på høyst 6%. Resultatet av denne forholds-vis tørre tilstand er en optimal, permanent ekspansjon, etter gjeninnstilling av standard fuktighetsbetingelser. Slik utgangs-OV kan oppnås ved riktig balanse mellom tilførselshastighet av impregnert tobakk tii tørkeren og tørkegassens temperatur, under forutsetning av en fast gasstrømning. Strømningshastigheten er en annen variabel å ta hensyn til. Utgangs-OV kan også bringes ned på et ønsket nivå ved ytterligere behandling av produktet, f.eks. i en tørker.

Etter at tobakken er gjenvunnet fra oppvarmings/ekspanderingstrinnet ved den ønskete utgangs-OV, bringes den vanligvis i likevekt (innstilles) under betingelser som er velkjent i bransjen. Innstillingen utføres fortrinnsvis ved standard betingelser som generelt"omfatter å holde tobakken på en temperatur på 23,9°C og 60% relativ fuktighet i minst 18 timer.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan utføres i forskjellige former av apparatur, f.eks. de som er kjent fra belgiske patentskrifter 821.568 og 825.133.

Det er viktig at apparatet hvori tobakken som inneholder det væskeformete karbondioksyd omdannes til tobakk som inneholder fast karbondioksyd, kan oppta gasser ved de høye trykk som anvendes. Denne beholder anvendes fortrinnsvis for den innledende kontakt mellom det væskeformete karbondioksyd og tobakken. Det kan være tallrike utførelsesformer av trykkbeholderen. Men der bør fortrinnsvis være et innløp utstyrt med en ventil, fra en kilde for væskeformet karbondioksyd, og et utløp med en ventil i bunnen av beholderen hvor væske kan tømmes ut. Et andre utløp med en ventil nær toppen, for ventileringsformål, kan også anvendes og vil kunne anbringes som en del av innløpsledningen om ønskelig, anbrakt mellom beholderen og innløpsventilen. En anordning for oppvarming av beholderen og/eller tilførselsbehol-deren, såsom utvendige varmespiraler, kan anvendes. Anbringelse av beholderen på en belastningscelle forenkler sterkt målingen av karbondioksydchargen. En ekstra beholder som på tilsvarende måte er utstyrt med veieanordninger og varmespiraler er fordelaktig om enn ikke avgjørende, på grunn av at den muliggjør for-varming av en charge av væskeformet karbondioksyd fra dets vanligvis lave lagringstemperatur på -20°C (som kan tilsvare ca. 15,1 kp/cm 2). Under drift kan materialet anbringes i hovedtrykk-beholderen i en egnet holder såsom en trådkurv, anbrakt over beholderens bunn. Den lukkete beholder kan deretter rengjøres med karbondioksydgass og utløpene stenges, hvoretter væskeformet karbondioksyd innføres fra lagerbeholderen, f.eks. ved 17,5 kp/cm 2, i en mengde som er tilstrekkelig til å dekke all tobakken i beholderen. Temperaturen heves ved hjelp av oppvarmingsanord-ningen, f.eks. varmespiralene, for å bringe tobakken på den ønskete temperatur, som bør være lavere enn 31°C (den kritiske temperatur for karbondioksyd), og denne tilstand bibeholdes fortrinnsvis i fra 1 til 20 minutter mens impregneringen finner sted. Overskudd av væskeformet karbondioksyd tømmes deretter ut ved å åpne det nedre utløp i beholderen til et egnet reservoar eller liknende fjerningssystem, og når alt overskudd av væske er blitt fjernet fra beholderen, ventileres beholderen til atmosfærestrykk. Tobakken underkastes deretter en prosess for å fordampe det faste karbondioksyd, fortrinnsvis ved å fjerne tobakken som inneholder det faste karbondioksyd fra beholderen og å føre den gjennom et hurtigoppVarmingssystem for å frembringe ekspandering. Som angitt ovenfor er de systemer mest tilfredsstillende for denne ekspandering som frembringer hurtig, turbulent berøring med den varme gass eller damp. Med riktig regulering av temperatur og eksponeringstid kan produktet utvinnes i den ekspanderte tilstand med det ønskete fuktighetsinnhold.

Oppfinnelsen vil i det etterfølgende bli nærmere belyst ved hjelp av eksempler.

Eksempel 1

45,4 kg lyse tobakkpartikler av sigarettfyllstoff-størrelse med 20% OV-innhold ble anbrakt i en trådkurv i en trykkbeholder. Beholderen ble lukket med unntagelse av en åpning for innføring av C02~gass. Gassen ble innført til et trykk på ca. 28,1 kp/cm<2 >og åpningen lukket. Beholderen ble deretter fylt med væskeformet C02 med et trykk på ca. 28,1 kp/cm ved -7°C i tilstrekkelig mengde til at tobakkmassen ble dekket. Systemet ble holdt under disse betingelser i 30 sekunder, hvoretter en åpning i bunnen ble åpnet for at væsken skulle kunne pumpes ut. Åpningen ble lukket, og etter 3 minutter ble den åpnet igjen for å slippe ut den oppsamlete væske. Åpningen ble lukket og beholderen åpnet til atomosfæren gjennom en ventil på toppen, slik at trykket ble opphevet i løpet av et tidsrom på 180 sekunder. Etter fjerning av toppen av beholderen og veining av kurven viste det seg

at 8,16 kg CO., ble holdt tilbake av tobakken. Produktet var ikke vanskelig å atskille og kunne tilføres med kontrollert hastighet til neste trinn. En tilsvarende sats uten tømmingsperioden holdt tilbake 14,28 kg C02 og var sterkt klumpet.

En vertikal tørker med diameter på 20,3 cm som ble matet med 38,1 m/s av 85% overhetet damp i luft ved 249°C ble anvendt for ekspandering. Produktet fra C02~behandlingen ble tilført med 1,67 kg/min. til tørkeren hvor berøringen med dampen ble anslått til å være 3 sekunder. Produktet som ble oppsamlet i en syklonseparator hadde et OV-innhold på 1,8% når det var kalt. Dets innstilte sylindervolum, korrigert til 11% OV, var 74,0 cm<3>/10 g, sammenliknet med den originale CV på 34,0 cm^/10 g for det ubehandlete, lyse fyllstoff ved dettes standard-fuktighetsinnhold på 12,5% OV.

Eksempel 2

45 kg satser av lys tobakk tilsvarende til den som ble anvendt i eksemplet ovenfor og med tilsvarende inngangsfuktighetsinnhold ble bearbeidet som ovenfor, med utblåsning i løpet av 177-190 sekunder, med unntagelse av utelatelse av 3 minutters tømmingsperioden og variasjoner i ekspanderingsprosessen og betingelsene. Resultatet var varierende utgangs-OV-innhold og produktets fyllkraft ifølge målt CCV. Resultatene og betingelsene for disse dobbeltprøver er sammenliknet i tabell 1. Ekspanderingen ble utført ved tårneksponering i ca. 3 sekunder for 81-88% damp. Det fremgår at optimal fyllkraft oppnås ved lav OV for produkt som kommer fra ekspanderingstrinnet, og at OV på under 6,0% er ønskelig, og at mindre enn 2,5% er mest ønskelig.

Eksempel 3

Lys tobakk som veide 45,4 kg og som hadde 20% CV ble til-beredet for neddykking som i eksempel 1. Væskeformet karbondioksyd ble innført i kammeret etter at det tidligere var satt under trykk på o 2,10 kp/cm 2, ved samme trykk inntil tobakken var dekket, og holdt således i 30 sekunder. Temperaturen var ca. -16,7°C. Væsken ble pumpet av gjennom en bunnventil, og én 5-minutters spyling med C02~gass fra topp til bunn i beholderen medvirket til å fjerne C02~væske som ikke var rent ut. Beholderen ble deretter luftet ut til atmosfæren i et tidsrom på 152 sekunder, og det nedkjølte produkt ble fjernet.

Dette produkt var ikke klumpet. Det ble innført i et eks-poneringstårn som hadde en 85 prosentig dampstrømning på 38,1 m/s ved 249°C, i en mengde på ca. 1,950 kg/min. total vekt. Eksponeringen ble anslått til 3 sekunder. Produktet inneholdt 2,1% OV, og ved innstilling til 12,0% OV oppviste det et sylindervolum, korrigert til 11,0% OV, på 68,0 cm<3>/10 g. Utgangsfyll-stoffet hadde CCV på 37,3 cm<3>/10 g ved 12,5% OV.

Eksempel 4

4 5,4 kg partier av lys tobakk med varierende OV-innhold

ble behandlet ifølge fremgangsmåten i eksempel 1 (impregnering, væskefjerning, avrenning, trykkoppheving og ekspandering ved tårneksponering) hvorved bare tårngasstemperaturen ble variert fra 232 til 254°C for å kompensere for økende OV-inngangsnivåer. Alle prøvers utgangs-OV var mellom 1,3 og 2,8% OV. Etter re-kondisjonering ble alle prøver undersøkt vedrørende CV, korrigert til 11,0% OV. Resultatene som er vist i tabell 2 indikerer at fuktighet (OV) som var nødvendig for å oppnå den beste ekspandering, i denne serie minst 68 cm 3/IO g CCV, var minst 17%.

Eksempel 5

Satser av lys tobakkfyllstoff ble impregnert og deretter ekspandert nøyaktig slik som beskrevet i eksempel 1, med unntagelse av at tømmingstiden (fra lukking til gjenåpning av åpningen) ble variert slik som vist i tabellene. De første satser (tabell 3) veide 45,4 kg og hadde en dybde i impregneringbehol-deren på ca. 91,4 cm. Den andre gruppe (tabell 4) veide 83,9 kg og hadde en dybde på 152,4 cm. OV ved ekspanderingstårnets utgang var i nærheten av 2% i hvert forsøk. Produktene ble målt angående sylindervolum og ble også siktet for sammenlikning av partikkel-størrelsesreduksjoner. 3-minutters spylingen liknet en 3-minutters tømmingstid, med unntagelse av at C^-gass ble blåst ned gjennom den impregnerte tobakk som en spylegass.

Resultatene er angitt i tabell 3 og 4. Idet en fordeling som var omtrent lik fordelingen hos. en kontroll var ønskelig, spesielt at det tas sikte på en totalsum av "små" og "findelte"

(S + F) på ikke over ca. 2%, vil det sees at tømmingstidene på

2 minutter eller mer ga de beste resultater. Det synes å være liten eller ingen virkning på korrigert CV.

I eksemplene ovenfor defineres de forskjellige siktfrak-sjoner som følger: Lang = +10 (dvs. at partiklene holdes tilbake på en 10 mesh sikt), med. = medium = -10 til +20, kort = -20 til +30, liten = -30 til +50, findelt = -50, dvs. at partiklene slipper gjennom en 50 mesh sikt.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte til ekspandering av tobakk, hvor tobakken impregneres med væskeformet karbondioksyd under slike betingelser at karbondioksydet bibeholdes i væskefase under impregneringen, hvoretter betingelsene endres slik at det væskeformete karbondioksyd omdannes til fast karbondioksyd og det faste karbondioksyd fordampes hvorved tobakken ekspanderes, karakterisert ved at tobakken har 17-30% ovnsflyktige bestanddeler idet impregneringen påbegynnes, at impregneringen utføres ved trykk fra 17,5 til 36,9 kp/cm 2, og at ekspanderingen utføres slik at fuktighetsinnholdet i den ekspanderte tobakk er høyst 6%.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at overskudd av væskeformet karbondioksyd fra den impregnerte tobakk tømmes ut mens karbondioksydet holdes i væskeform, at det fortsettes med å tømme ut væskeformet karbondioksyd fra tobakken til et punkt hvor kontinuerlig væske-strømning opphører, og at det opprettholdes en ettertømmings-periode på minst 2 minutter for å muliggjøre ytterligere fjerning av væskeformet karbondioksyd fra tobakken før overføringen til fast karbondioksyd.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at impregneringen utføres ved et trykk pa fra 24,6 til 31,6 kp/cm 2, og at tobakken inneholder 17-25% ovnsflyktige bestanddeler idet impregneringen påbegynnes.

4. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at ekspanderingen utføres slik at fuktighetsinnholdet i den ekspanderte tobakk er høyst ca. 3%.