NO20023781L - Fremgangsmåte for forbedring av fylleevnen av tobakk - Google Patents

Abstract

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for forbedring av fylleevnen (fyllegenskapene) av tobakk, som snittede tobakksblader eller tobakksstilker henholdsvis planteaktige tobakktilsetningsstoffer med cellestruktur, ved behandling av tobakksmaterialet som fremviser fra 8 til 16 vekt-% utgangsfuktighet, med en behandlings gass bestående av nitrogen og/eller argon ved trykk på fra 50 til 1000 bar i enten en autoklav eller ved kaskadeaktig kobling i flere autoklaver og etterfølgende termisk etterbehandling av det uttatte tobakksmaterialet etter foretatt dekompresjon,at dekompresjonen gjennomføres med minst ett holdetrinn, hvis trykk tilsvarer fra 3 til 60%, foretrukket fra 3 til 30% av det opprinnelige maksimaltrykk og at oppvanningen av det under resttrykk stående system gjennomføres på en slik måte at tobakkuttakstemperaturen etter den fullstendige trykknedbygging ligger i et område fra 10 til 80°C. Temperaturforhøyelsen av det under resttrykk stående system bevirkes under en holdetid, en sirkulasjon over en varmeveksler og/eller ved overstrømning av oppvarmet gass, idet trykknedbyggingen fra det respektive maksimaltrykket til trykket i holdetrinnet gjennomføres i et intervall på fra 20 sekunder til 5 minutter og at nedbyggingen av resttrykket foretas i et intervall på fra 3 sekunder til 3 minutter.

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for forbedring av fylleevnen (forbedring av fylleegenskapene) av tobakkmaterialer, som for eksempel snittede tobakksblader, -stilker eller planteaktige tobakkstilsetningsstoffer med cellestruktur, ved behandling av tobakksmaterialer som fremviser 8 til 16 vekt-% utgangsfuktighet med en behandlingsgass bestående av nitrogen og/eller argon med trykk fra 50 til 1000 bar i enten en autoklav eller ved kaskadeaktig kobling i flere autoklaver og etterfølgende termisk etterbehandling av det uttatte tobakksmaterialet etter foretatt dekompresjon.

Tobakksekspansjonen med inerte gasser under høye trykk, også kjent som INCOM-svelleprosessen, har vist sine fordeler i forhold til trykkbehandling av tobakk med karbondioksid, ammoniakk eller flyktige organiske gasser og er for eksempel kjent fra US 4 289 148, hvor tobakksmaterialet med en fuktighet på over 20 vekt-% behandles i autoklav ved arbeidstemperaturer mellom 0 og 50°C. Trykknedbyggingen (gradvis trykknedsettelse) skjer i løpet av 0,5 til 10 minutter og ved de anførte eksempler ved 1,3 minutter, hvoretter den uttatte tobakk underkastes en termisk etterbehandling for eksempel med mettet damp og derved sveller seg opp.

Etter DE 31 19 330 Al blir i tillegg til under 50°C liggende arbeidstemperatur et tobakksmateriale med en nedsatt fuktighet på 10 til 15 vekt-% anvendt for å oppnå en sterkere avføling av det uttatte tobakksmaterialet ved trykkavspenningen. Trykknedbygningstidene ligger her ved 1,3 til 2 minutter.

DE 34 14 625 C2 åpenbarer en kaskadeprosess, hvor det blir en lavere impregneringstemperatur for tobakken ved avkjøling av behandlingsgassen før fyllingen av reaktoren, avkjøling av autoklaven eller anvendelse av en underkjølt og flytendegjort behandlingsgass. Trykknedbygningstidene utgjør 0,5 til 10, spesielt 1 til 2 minutter. Minstetemperaturen ved den uttatte tobakk skal ligge under 0°C.

Analogt oppnås også ifølge DE 39 35 774 C2 ved en kaskadeaktig svelleprosess ved sirkulasjon av behandlingsgassen over en kjøler de nødvendige lave impregneringstemperaturer på 25 henholdsvis 45°C.

Selv om det med disse kjente svelleprosesser oppnås gode verdier med hensyn til forbedring av fylleevnen (fyllegenskapene) av tobakk henholdsvis svellegraden, er de på grunn av den nødvendige avkjøling av autoklaven eller autoklavene og på grunn av den ekstra avkjøling av behandlingsgassen forholdsvis komplisert.

Den oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen, er å forbedre de tidligere INCOM-prosesser og uavhengig av kompliserte kjøleforholdsregler å oppnå like gode eller bedre svellegrader.

Ifølge oppfinnelsen tilveiebringes følgelig en fremgangsmåte av den til å begynne med nevnte type ifølge det som er angitt i innledningen til patentkravet,karakterisert vedat dekompresjonen gjennomføres med minst ett holdetrinn hvis trykk tilsvarer 3 - 60%, foretrukket 3 - 30% av det opprinnelige maksimaltrykk og at oppvarming av det under resttrykk stående system gjennomføres slik at tobakkuttakstemperaturen etter den fullstendige trykknedbygging ligger i et område fra 10 til 80°C.

Overraskende har det vist seg at ved lavere tobakksfuktigheter i området fra 8 til 16 vekt-% den tidligere lære med å anordne en lav behandlingstemperatur henholdsvis en lav utgangstemperatur, ikke fører til optimale svelleresultater. Videre kunne det først ved oppvarming av det under resttrykk stående system oppnås overraskende gode verdier med hensyn til svelleeffekten henholdsvis fylleevnen (fyllegenskapene), idet kompresjonsvarmen fordelaktig prosessmessig benyttes henholdsvis ikke behøver å fjernes og en tilleggsavkjøling av autoklaven eller autoklavene bortfaller.

Foretrukket gjennomføres trykknedbyggingen fra det respektive maksimaltrykk til trykket i holdetrinnet i et intervall på fra 20 sekunder til 5 minutter, mens nedbyggingen av resttrykket gjennomføres i et intervall fra 3 sekunder til 3 minutter. Videre er det for oppnåelse av tobakkuttakstemperaturen ifølge oppfinnelsen hensiktsmessig at temperaturforhøyelsen bevirkes ved hjelp av en holdetid, ved hjelp av en sirkulasjon av den under resttrykk stående gass over en varmeveksler og/eller ved overstrømning av oppvarmet gass fra en ytterligere autoklav.

Ved en ytterligere foretrukket fremgangsmåtevariant gjennomføres høytrykksbehandlingen eller sekvensen av høytrykksbehandling og termisk behandling flere ganger med det samme tobakksmaterialet.

Særlig gode resultater oppnås når utgangsfiaktigheten av tobakksmaterialet ligger i området fra 10 til 14 vekt-% og videre hvis den termiske etterbehandling av tobakksmaterialet skjer med mettet damp.

I det følgende illustreres fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ved hjelp av eksempler.

Eksempel 1

For gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen samt også for sammenligningsforsøkene, ble høytrykksbehandlingen gjennomført med en av nitrogen bestående behandlingsgass i en laboratorieautoklav med et nyttevolum på 2 1, idet det for innstilling av de ønskede arbeidstemperaturer tjente en ommantling for sirkulasjon av flytende medier. Trykkoppbygningen henholdsvis gasstilførselen til autoklaven skjedde fra undersiden, trykknedbygningen henholdsvis gassbortføringen fra autoklavene skjedde fra oversiden. For innstilling av sluttrykket ble det anvendt en kompressor mens tobakkstemperaturen i det øvre segment henholdsvis i den øvre halvdel av tobakkslaget, ble målt med et termoelement.

Laboratorieanordningen for termisk etterbehandling av tobakken besto av et gjennomtrengelig transportbånd henholdsvis trådnetting, som ble drevet med en hastighet på omtrent 5 cm/s. Den mellom ledeblikk førte tobakksflor ble etterbehandlet under en omtrent 160 mm bred dampdyse med slissformet utløpsåpning på omtrent 8 mm med omtrent 10 kg/h mettet damp. På undersiden av transportbåndet overfor dampdysen befant det seg en dampavsugningsanordning.

De på denne måte behandlede tobakksprøver ble utbredt i flate skåler og kondisjonert ved 21°C og 60% relativ fuktighet. Fylleevnene (fyllegenskapene) ble bestemt med et Borgwaldt-densimeter og det spesifikke volum omregnet til ml/g ved en nominell fuktighet på 12 vekt-% og en nominell temperatur på 22°C. Fra data for det ubehandlede sammenligningsforsøk og det ekspanderte mønster utregnes den relative fylleevneforbedring henholdsvis svellegraden ifølge:

( Fb = Fylleevne ubehandlet; Fe - fylleevne ekspandert)

For opptagelse av tobakken i autoklaven tjente et PVC-rør med innsatt siktbunn. Gasstilførselen under trykkoppbygningen skjedde til et sluttrykk på 700 bar. Som tobakk ble det anvendt 300 g Virginiablanding med en innføringsfuktighet på 12%. Forsøksresultatene er oppført i de følgende tabeller, hvor TA betyr uttakstemperaturen av den høytrykksbehandlede tobakk. I forsøk 1 ble det ved trykknedbyggingen anvendt to holdetrinn, hvert på 2 min. ved 400 og 100 bar og i forsøkene 2 og 3 ble det anvendt bare et holdetrinn på 2 min. henholdsvis 4 min. ved 50 bar. Ved sammenligningsforsøk nr. 4 skjedde trykknedbyggingen umiddelbart, altså uten holdetrinn i løpet av en trykknedbygningstid på < 1 min.

De ovenstående forsøk nr. 1 til 3 ved forskjellige trykk- og tidsverdier for holdetrinnet og to arbeidstemperaturer for autoklaven viste i sammenligning til forsøk nr. 4 med direkte trykknedbygging, at holdetidene ved forhåndsvalgt holdetrinn (trykk) resulterte i en tydelig forhøyelse av uttakstemperaturen fra -25°C henholdsvis -3°C opp til +33°C henholdsvis +41°C og resulterte i motsetning til den tidligere tekniske lære en forhøyet fylleevneforbedring, til tross for høyere uttakstemperaturer.

Eksempel 2

Analogt Eksempel 1 ble høytrykksbehandlingen gjennomført med 150 g tobakk ved en arbeidstemperatur i autoklaven på 40°C. Under trykknedbyggingen ble det ved forsøk nr. 5 anvendt et holdetrinn på 2 min. ved 50 bar og ved holdetiden ble gassen sirkulert ved hjelp av en sirkulasjonspumpe over en varmeveksler med en temperatur på 80°C. Gasstilførselen ved trykkoppbyggingen og ved sirkulasjonen foregikk denne gang ovenfra og gassbortledningen ved holdetrinnet og trykknedbyggingen foregikk nedenfra. En pakningsring mellom den øvre begrensning av tobakksinnholdsbeholderen og autoklavlokket sikret den umiddelbare inngang av gassen i tobakksinnholdsbeholderen.

Eksempel 3

Det ble arbeidet analogt Eksempel 2, idet det under trykknedbyggingen var innregulert et holdetrinn på 1 min. ved 50 bar konstant og oppvarmet gass ble innledet fra en annen, som donator betegnet autoklav i behandlingsbeholderen. Donatoren hadde før overstrømningen et trykk på 100 bar og en arbeidstemperatur på 80°C ved et innhold på 4 1. Gasstilførselen ved trykkoppbyggingen og overstrømningen skjedde nå fra undersiden, og gassbortledningen ved holdetrinn og trykknedbygging fra oversiden.

De ovenstående eksempler 2 og 3 viser i motsetning til Eksempel 1, hvor oppvarmingen under holdetiden ved forut valgt holdetrinn, henholdsvis forut valgt trykk, forutsetter en forhøyet arbeidstemperatur, at sirkulasjonen ifølge Eksempel 2 over varmeveksler eller gassoverføring fra donatoren ifølge Eksempel 3 ved konstant holdetrinn, henholdsvis konstant trykk, også ved en arbeidstemperatur for den gassopptagende, som akseptor betegnede behandlingsbeholder på 40°C fører til en forhøyet uttakstemperatur. Spesielt varianten med overstrømming fra donatorbeholderen ifølge Eksempel 3 fører til en tydelig stigning av fylleevneforbedringen i forhold til sammenligningsforsøket nr. 6 i Eksempel 2.

For forklaring av de overraskende resultater kan det formodes at oppvarmingen av den høytrykksbehandlede tobakk under resttrykk fører til en forekspansjon i autoklaven, hvorved de ekstra fylleevneforbedringer resulterer, idet disse ikke lar seg oppnå med den kjente prosedyre. For å bekrefte denne antagelse ble i det følgende Eksempel 4 trykkbehandlingen nå gjennomført uten termisk etterbehandling med mettet damp, for å bevise en mulig virkning av en forekspansjon, idet de behandlede prøver ble direkte klimatisert. Riktignok er fylleevneforbedringene uten termisk etterbehandling små, men likevel vises i det følgende Eksempel 4 en ekstra fylleevneeffekt ved oppvarming under resttrykk.

Eksempel 4

150 g tobakk ble underkastet en høytrykksbehandling ved en arbeidstemperatur i autoklaven på 60°C, idet tobakken etter den fullstendige trykknedbygging ikke ble termisk etterbehandlet. Ved trykknedbyggingen var det innlagt et holdetrinn på 1 min. ved 50 bar med overstrømming av oppvarmet gass fra en annen autoklav analogt Eksempel 3, idet donatoren før overstrømningen hadde et trykk på 200 bar og en arbeidstemperatur på 80°C. Ved sammenligningsforsøk nr. 9 foregikk trykknedbyggingen umiddelbart og uten holdetrinn.

De ovenstående resultater bekrefter antagelsen i forbindelse med en riktignok liten forekspansjon foran den termiske etterbehandling med mettet damp ved oppvarming av den under resttrykket bestående høytrykksbehandlede tobakk.

De følgende eksempler 5 og 6 viser en ytterligere utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, hvor høytrykksbehandlingen henholdsvis høytrykksbehandlingen og den termiske etterbehandling gjennomføres flere ganger med det samme tobakksmateriale.

Eksempel 5

150 g tobakk ble i et første trinn ved en arbeidstemperatur i autoklaven på 60°C analogt med Eksempel 3 ved overstrømning av den oppvarmede behandlingsgass fra donatoren ved et holdetrinn med konstant trykk underkastet en høytrykksbehandling. Donatoren hadde før overstrømningen et trykk på 300 bar og en arbeidstemperatur på 80°C; holdetrinnet ble innstilt til 1 min. ved 200 bar.

Det ifølge forsøk nr. 10 ekspanderte og kondisjonerte tobakksmaterialet fra det første trinn ble anvendt som utgangsmateriale for en videre behandlingssyklus med høytrykksbehandling og termisk etterbehandling. Høytrykksbehandlingen ble gjennomført med 100 g tobakk og ved en arbeidstemperatur i autoklaven på 60°C og ved trykknedbyggingen ble det anordnet et holdetrinn på 1 min. ved 100 bar. Donatorbeholderen hadde før overstrømningen et trykk på 200 bar ved en arbeidstemperatur på 80°C. Resultatene fra dette forsøk og forsøk nr. 10 vises i Tabell 5.

Eksempel 6

Det ble gått frem analogt Eksempel 5, men det ble nå gjennomført to identiske trykkbehandlingssykluser etter hverandre og deretter en avsluttende termisk etterbehandling. Resultatene er som følger:

Mens det ekspanderte tobakksmaterialet fra trinn 1 fra Eksempel 5 ble anvendt for fornyet behandling i trinn 2, er i dette eksempel 6, trykkbehandlingssyklusen gjennomført to ganger etter hverandre og først da ble det trykkbehandlede tobakksmaterialet tilført den termiske etterbehandling. Begge prosedyrer beror på prinsippet med en flere gangers ekspansjon ved gjentagelse av sekvensen av høytrykks-og termisk etterbehandling henholdsvis bare en gjentatt høytrykksbehandling og avsluttende termisk etterbehandling.

Eksempel 5 viser at virkningen av det første ekspansjonstrinn lar seg ytterligere forøkes ved den fornyede behandling i trinn 2 og at det erholdes et tobakksmateriale med ekstremt høy fylleevne. Eksempel 6 er enklere ved å gi avkall på et etterbehandlingstrinn, men når imidlertid ikke maksimalverdien fra Eksempel 5.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for forbedring av fylleevnen (fyllegenskapene) av tobakk, som snittede tobakksblader eller tobakksstilker, henholdsvis planteaktige tobakktilsetningsstoffer med cellestruktur, ved behandling av tobakksmaterialet som fremviser 8 til 16 vekt-% utgangsfuktighet, med en behandlingsgass bestående av nitrogen og/eller argon ved trykk på fra 50 til 1000 bar i enten en autoklav eller ved kaskadeaktig kobling i flere autoklaver og påfølgende termisk etterbehandling av det uttatte tobakksmaterialet etter foretatt dekompresjon, karakterisert ved at dekompresjonen gjennomføres med minst ett holdetrinn, hvis trykk tilsvarer 3 til 60%, foretrukket 3 til 30% av det opprinnelige maksimaltrykk og at oppvarmingen av det under resttrykk stående system gjennomføres slik at tobakkuttakstemperaturen etter den fullstendige trykknedbygging ligger i et område fra 10 til 80°C.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at utgangsfuktigheten av tobakksmaterialet ligger i området fra 10 til 14 vekt-%.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at temperaturforhøyelsen av det under resttrykk bestående system gjennomføres under en holdetid.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at temperaturforhøyelsen bevirkes gjennom en sirkulasjon av den under resttrykk stående gass over en varmeveksler.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at temperaturforhøyelsen av det under resttrykk stående system bevirkes ved en overstrømning av oppvarmet gass.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trykknedbyggingen fra det respektive maksimaltrykk til trykket i holdetrinnet gjennomføres i et intervall på fra 20 sekunder til 5 minutter.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nedbygging av resttrykket gjennomføres i et intervall på fra 3 skunder til 3 minutter.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at høytrykksbehandlingen eller sekvensen av høytrykksbehandlingen og termisk behandling gjennomføres flere ganger med det samme tobakksmateriale.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den termiske etterbehandling av tobakksmaterialet gjennomføres med mettet damp.