PL170501B1 - Sposób obróbki materialu liscia tytoniowego do wytwarzania artykulów do palenia PL PL PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1 . Sposób obróbki materialu liscia tytoniowego do wytwa- rzania artykulów do palenia, polegajacy na podawaniu materialu cale- go liscia tytoniowego do urzadzenia przecinajacego na tor przeplywu pomiedzy przeciwleglymi powierzchniami roboczymi elementów tna- cych tego urzadzenia przecinajacego i na powodowaniu wzglednego ruchu pomiedzy tymi elementami tnacymi dla rozdrobnienia materialu calego liscia tytoniowego, znamienny tym, ze material tytoniowy podaje sie pomiedzy dwie wzajemnie przeciwlegle, wspólosiowe powierzchnie robocze tarcz mielacych mlyna tarczowego o re- gulowanym odstepie pomiedzy tarczami, 1 przy danym odstepie pomiedzy tymi tarczami mielacymi stopniowo zwieksza sie zawar- tosc wilgoci matenalu liscia tytoniowego az do uzyskania zawartosci wilgoci wiekszej niz progowy poziom przejsciowej zawartosci wil- goci, przy którym nastepuje raptowne przejscie calych lodyg w strzepy lodyg, które to przejscie jest sygnalizowane przez raptowna zmiane produktu otrzymywanego na wylocie z mlyna z produktu stanowiacego mieszanine platków blaszek i calych lodyg w produkt stanowiacy mieszanine platków blaszek i strzepów lodyg, wzglednie przy danej zawartosci wilgoci materialu liscia tytoniowego stopnio- wo zmniejsza sie odstep pomiedzy tarczami mielacymi mlyna az do uzyskania odstepu mniejszego niz odstep progowy, przy którym nastepuje raptowne przejscie calych lodyg w strzepy lodyg, które to przejscie jest sygnalizowane przez raptowna zmiane produktu otrzy- mywanego na wylocie z mlyna z produktu stanowiacego mieszanine platków blaszek i calych lodyg w produkt stanowiacy mieszanine platków blaszek i strzepów lodyg Fig. 2. PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki materiału liścia tytoniowego do wytwarzania artykułów do palenia.

Liście tytoniowe stosowane do produkcji papierosów i podobnych artykułów do palenia zawierają blaszki, podłużną główną łodygę (żebro) oraz żyłki odchodzące od łodygi głównej. Główna łodyga i duże żyłki są następnie łącznie określane jako łodygi. Łodyga ma zasadniczo odmienne własności fizyczne od blaszki, dlatego dotychczas praktykowano oddzielanie łodygi od blaszki we wczesnym etapie przetwarzania liści tytoniowych, po czym łodygę i blaszkę przetwarzano osobno niezależnie i odmiennie.

Sposób oddzielenia łodygi od blaszki przebiega konwencjonalnie za pomocą urządzenia młócącego, zawierającego liczne ustawione szeregowo młocarnie z zespołami sortującymi pomiędzy kolejnymi sąsiednimi młocarniami.

Jak wiadomo, oddzielona łodyga względnie jej część po odpowiedniej redukcji rozmiaru jest często dodawana z powrotem do blaszki po poddaniu blaszki dalszej obróbce. Materiał łodygi jest bowiem często pożądany w mieszance tytoniowej dla polepszenia własności wypełniających.

Ogólnie stosowaną praktyką podczas redukowania wielkości łodygi jest, aby redukcja ta następowała po podniesieniu zawartości wilgoci łodygi do poziomu około 30 - 50%, zaś redukcja wielkości materiału blaszki jest zwykle przeprowadzana przy zawartości wilgoci w zakresie 18 - 24%, przy czym precyzyjna zawartość wilgoci zależy od rodzaju tytoniu, jego obróbki i szczegółowych warunków cięcia.

Z polskich opisów patentowych nr 3701 i 9941 jest znany sposób obróbki materiału liścia tytoniowego do wytwarzania artykułów do palenia, polegający na podawaniu materiału całego liścia tytoniowego do urządzenia przecinającego na tor przepływu pomiędzy przeciwległymi powierzchniami roboczymi elementów tnących tego urządzenia przecinającego i na powodowaniu względnego ruchu pomiędzy tymi elementami tnącymi dla rozdrobnienia materiału całego liścia tytoniowego.

Jednakże przy tego rodzaju sposobie obróbki liść tytoniowy jest cięty prostopadle do łodygi, w wyniku czego w obrębie długiego paska blaszki pozostaje oczkowo ukształtowany kawałek łodygi. Ta nieoddzielona od blaszki część łodygi, mająca charakter bardziej zdrewniały, powoduje, że pasek blaszki liścia z przyłączoną łodygą jest sztywniejszy i mniej elastyczny. Może on zatem powodować przerwanie papierowej owijki, co jest niepożądane zarówno dla wyglądu jak i dla właściwości spalania papierosa. Ponadto nieoddzielone od blaszek kawałki łodyg nie mogą być odpowiednio obrobione oddzielnie, przez co łodyga spalając się odmiennie od blaszki może rozpalić się płomieniem w obrębie papierosa.

Z innych opisów patentowych, np. opisy patentowe Wielkiej Brytanii nr nr 2 026 298, 2 078 085,2 118 817,2 119 220 i 2 131 671 i opisy patentowe Stanów Zjednoczonych Ameryki nr nr 4 195 646, 4 210 157, 4 323 083, 4 392 501,4 582 070, 4 696 312 i 4 706 691 są znane rozmaite sposoby obróbki liści tytoniowych dla uzyskania odpowiedniego wypełniacza do papierosów i podobnych artykułów do palenia.

Jednakże obróbka taka konwencjonalnie musiała być poprzedzona procesem młócenia, podczas którego blaszki liścia zostają oderwane od łodyg. Następnie oddziela się blaszki liścia od łodyg i poddaje się blaszki i osobno łodygi oddzielnym procesom obróbczym dla uzyskania zarówno łodyg jak i blaszek przystosowanych do wprowadzania do wyrobów do palenia. Etap młócenia i następujący po nim etap oddzielania odmiennych jakościowo części liścia stanowią etapy pociągające za sobą duży nakład kosztów z powodu konieczności stosowania dużej ilości oddzielnych części w stosowanym urządzeniu i dużej liczby zabiegów, którym musi być poddawany liść tytoniowy dla jakościowego oddzielania liści od łodyg dla dalszego przetwarzania, polegającego na osobnym krojeniu blaszek i łodyg dla otrzymania wypełniacza wyrobów do palenia. Łodygi i liście tytoniowe były zatem dotychczas obrabiane na skalę przemysłową oddzielnie wskutek ich zasadniczych różnic we właściwościach fizycznych. Łodyga stanowi materiał twardy i drewnisty, zaś blaszka ma strukturę cienkiej błony. Ta różnica fizyczna powoduje, że konwencjonalnie łodygajest poddawana obróbce przy zawartości wilgoci znacznie wyższej niż w przypadku blaszki.

170 501

Celem wynalazku jest opracowanie ulepszonego i uproszczonego sposobu obróbki materiału liścia tytoniowego na skalę przemysłową dla uzyskania produktu odpowiedniego do zastosowania w artykułach do palenia, papierosach i przykładowo cygarach.

Sposób obróbki materiału liścia tytoniowego do wytwarzania artykułów do palenia, polegający na podawaniu materiału całego liścia tytoniowego do urządzenia przecinającego na tor przepływu pomiędzy przeciwległymi powierzchniami roboczymi elementów tnących tego urządzenia przecinającego i na powodowaniu względnego ruchu pomiędzy tymi elementami tnącymi dla rozdrobnienia materiału całego liścia tytoniowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że materiał tytoniowy podaje się pomiędzy dwie wzajemnie przeciwległe, współosiowe powierzchnie robocze tarcz mielących młyna tarczowego o regulowanym odstępie pomiędzy tarczami, i przy danym odstępie pomiędzy tymi tarczami mielącymi stopniowo zwiększa się zawartość wilgoci materiału liścia tytoniowego aż do uzyskania zawartości wilgoci większej niż progowy poziom przejściowej zawartości wilgoci, przy którym następuje raptowne przejście całych łodyg w strzępy łodyg, które to przejście jest sygnalizowane przez raptowną zmianę produktu otrzymywanego na wylocie z młyna z produktu stanowiącego mieszaninę płatków blaszek i całych łodyg w produkt stanowiący mieszaninę płatków blaszek i strzępów łodyg, względnie przy danej zawartości wilgoci materiału liścia tytoniowego stopniowo zmniejsza się odstęp pomiędzy tarczami mielącymi młyna aż do uzyskania odstępu mniejszego niż odstęp progowy, przy którym następuje raptowne przejście całych łodyg w strzępy łodyg, które to przejście jest sygnalizowane przez raptowną zmianę produktu otrzymywanego na wylocie z młyna z produktu stanowiącego mieszaninę płatków blaszek i całych łodyg w produkt stanowiący mieszaninę płatków blaszek i strzępów łodyg.

Z młyna wyprowadza się produkt tytoniowy o wielkości cząstek odpowiedniej do bezpośredniego wprowadzania do artykułów do palenia.

Do młyna tarczowego korzystnie doprowadza się blaszkę liścia tytoniowego uprzednio oddzieloną od przyłączonej łodygi, względnie łodygę uprzednio oddzieloną od przyłączonej blaszki liścia tytoniowego.

Zawartość wilgoci powyżej poziomu przejściowej zawartości wilgoci utrzymuje się korzystnie w przynajmniej głównej części liści tytoniowych doprowadzanych do młyna.

Materiał liści tytoniowych doprowadza się do młyna korzystnie grawitacyjnie.

Podczas przejścia materiału tytoniowego przez młyn tarczowy, do liści doprowadza się parę wodną pod niskim ciśnieniem, korzystnie około 1 bara.

Przepływ liści do i przez młyn tarczowy wspomaga się przez utrzymywanie przy wylocie z młyna podciśnienia. Przed doprowadzeniem liści tytoniowych do młyna tarczowego, liście te lub ich część poddaje się obróbce czynnikiem modyfikującym dym.

Otrzymany produkt poddaje się spęcznianiu, przed wprowadzeniem do artykułów do palenia.

Według wynalazku nieoczekiwanie stwierdzono, że jest możliwe zastosowanie młyna tarczowego w celu jednoczesnej obróbki łodygi i blaszki liścia razem dla wytworzenia produktu przydatnego do bezpośredniego zastosowania w wyrobach do palenia, zawierającego płatki blaszek i oddzielne strzępy łodyg bez żadnego zasadniczego dalszego procesu redukcji rozmiaru cząstek.

Cechą sposobu według wynalazku jest fakt, że okazało się możliwe przerabianie łodyg i blaszek razem przy poziomie wilgotności znacznie niższym niż zawartość wilgoci, która uprzednio była konieczna dla obróbki samych łodyg. Spodziewano się, że łączne przerabianie blaszek i łodyg spowoduje powstawanie w gotowym produkcie dużych kawałków łodyg lub niepożądanie dużą redukcję rozmiaru płatków blaszek. Produkt według wynalazku zawiera jednak zarówno strzępy łodyg jak i płatki blaszek o takiej wielkości, że nie wymagają one żadnej dalszej obróbki przed wprowadzeniem do wyrobów do palenia. Zawartość wilgoci może przykładowo mieścić się w obszarze połowy zawartości stosowanej konwencjonalnie przy redukcji wielkości łodyg.

Jest to nieoczekiwane z tego względu, że można było przypuszczać, iż energia potrzebna do rozdrabniania łodyg na włókna w stanie stosunkowo suchym i zwartym może prowadzić do

170 501 niekorzystnie dużej redukcji rozmiaru dołączonej do tej łodygi blaszki liścia. Stwierdzono jednakże, że w sposobie według wynalazku można kontrolować wielkość strzępów blaszek w obrębie granic możliwych do przyjęcia. Nie spodziewano się również, że przy niskich zawartościach wilgoci, mianowicie w obszarze przykładowo 20%, łodyga nie odpadnie, tworząc materiał nieprzydatny. Okazało się jednak, że wielkość i rozkład wielkości zarówno cząstek blaszki jak i cząstek łodygi rozdrabnianych sposobem według wynalazku są takie, że ich mieszanina nadaje się do bezpośredniego podawania do przemysłowego urządzenia do wytwarzania pręcików papierosowych, przykładowo typu Molins Mk9.

W konwencjonalnym sposobie obróbki liścia tytoniowego dla wytworzenia materiału wypełniacza papierosów, cięte blaszki schodzące z linii obróbkowej blaszek są mieszane z ciętymi i zgniatanymi łodygami wychodzącymi z linii obróbkowej łodyg. Ze względu na uzyskanie odpowiedniego stopniajednolitości wypełniacza w papierosach próbowano dokładnie wymieszać te dwa produkty. Jednak poszczególne postacie tych dwóch produktów są tego rodzaju, że niełatwo ulegają zmieszaniu. Im trudniej następuje mieszanie, tym większe jest prawdopodobieństwo pogorszenia jakości cząsteczek tytoniu. Z tego względu istotną korzyścią wynalazku jest to, że w produktach według wynalazku cząsteczki blaszki i cząsteczki łodyg stanowią jednolitą mieszaninę.

Ponieważ zawartość wilgoci we frakcji łodyg może być stosunkowo niska, zatem jest zmniejszone wymaganie odnośnie konieczności osuszania produktu, co daje znaczne oszczędności w wyposażeniu i kosztach energetycznych.

Do liści tytoniowych można dodać czynnik modyfikujący dym, przykładowo osłonkę tytoniową, przed lub po obróbce zgodnie ze sposobem według wynalazku.

Produkty sposobu według wynalazku mogą być poddane procesowi spęczniania tytoniu. Przykłady procesów spęczniania, które można zastosować, są przedstawione w opisach patentowych Wielkiej Brytanii nr 1 484 536 i 2 176 385.

Stwierdzono, że zawartość wilgoci całego liścia stanowi obok odstępu pomiędzy tymi tarczami młyna główny czynnik, który określa, czy z młyna wychodzą strzępy łodyg czy też zasadniczo nienaruszone łodygi. Stwierdzono, że zachodzi nieoczekiwanie gwałtowne przejście z jednego rodzaju produktu na drugi dla dość precyzyjnych zawartości wilgoci, w zależności od ustawionego odstępu pomiędzy tarczami mielącymi.

Zawartość wilgoci, przy której występuje takie przejście, będzie określana poniżej jako przejściowa zawartość wilgoci.

Przejściowa zawartość wilgoci materiału liścia tytoniowego przeznaczonego do zmielenia jest określana doświadczalnie przed każdym etapem produkcyjnym. Dla całych liści tytoniu Virginia, mielonych w młynie Quester SM 11, przejściowa zawartość wilgoci wynosi zasadniczo 18%o. Stwierdzono, że górną granicą wilgotności przy wytwarzaniu mieszaniny płatków blaszek i strzępów łodyg, ponad którą materiał staje się jednorodny i zbija się ze sobą w sposób nieprzydatny do dalszej obróbki, jest 70%.

Korzystnie, górna zawartość wilgoci całych liści obrabianych sposobem według wynalazku nie powinna przekraczać około 35%, a bardziej korzystnie nie powinna przekraczać około 30%. Zawartość wilgoci około 30% przy wejściu do młyna może być odpowiednia wówczas, gdy zamierza się poddać produkt procesowi spęczniania, w którym mieszanina cząsteczek blaszek i łodyg będzie kontaktowana z gorącym medium gazowym.

Do materiału tytoniowego podawanego do młyna można doprowadzać ciepło. Jeżeli stosuje się ciepło, jak przykładowo podczas poddawania materiału promieniowaniu mikrofalowemu, wówczas wartość przejściowej zawartości wilgoci będzie ulegała obniżeniu.

Liście obrabiane sposobem według wynalazku mogą stanowić jeden gatunek tytoniu lub mieszankę liści rozmaitych gatunków tytoniu. Jeżeli taki pojedynczy gatunek stanowi tylko małą część mieszanki i ma zawartość wilgoci mniejszą niż przejściowa zawartość wilgoci większej części mieszanki, to produkt według wynalazku można otrzymywać tak długo, dopóki średnia zawartość wilgoci mieszanki będzie wyższa od tej przejściowej zawartości wilgoci.

Ponieważ młyn stosowany w sposobie według wynalazku jest zasadniczo bardziej zwarty niż konwencjonalne urządzenie młócące, które zawiera liczne młocarnie i jednostki sortujące

170 501 oraz obszerne wyciągi powietrzne, zatem zastosowanie sposobu według wynalazku pozwala na zasadnicze oszczędności kosztów w porównaniu ze stosowaniem konwencjonalnego urządzenia młócącego. Uzyskuje się także oszczędności w poborze energii. Ponadto oszczędności inwestycyjne i energetyczne wynikają również z uproszczenia głównego odcinka przetwarzania liścia w fabryce tytoniu. Zastosowanie sposobu według obecnego wynalazku pozwala zatem na uzyskanie znacznych oszczędności w procesie obróbki liścia tytoniowego, to jest w procesie, który zaczyna się zbiorem liści tytoniowych z pola i kończy się wyprodukowaniem papierosów lub innych wyrobów do palenia.

Stwierdzono, że sposób według wynalazku pozwala nie tylko na jednoczesną redukcję wielkości blaszki i łodygi dla uzyskania mieszaniny nieciągłych cząstek blaszki i nieciągłych cząstek łodyg, bez konieczności stosowania szeregowo umieszczonych licznych urządzeń obrabiających liście w sposób konwencjonalny, ale dodatkowo nie ma potrzeby zawracania produktu dla dalszej redukcji rozmiaru.

Młyny nadające się do zastosowania w sposobie według wynalazku są to na przykład młyny Bauer model 400 i Quester model SM 11. Podczas pracy młyna Bauer model 400, dwie tarcze są napędzane w przeciwnych kierunkach, zaś podczas pracy młyna na Quester model SM 11 jedna tarcza jest obracalna zaś druga nieruchoma. Młyn Bauer model 400 posiada liczne tarcze, z których każda jest wyposażona w szczególny układ występów na powierzchni roboczej. Dla praktykowania sposobu według obecnego wynalazku najkorzystniejsze są tarcze młyna Bauera.

Podczas pracy młynów tarczowych przy jednoczesnym mieleniu blaszki i łodygi, wyznacznikami wielkości cząsteczkowej produktu są względna szybkość obrotu tarcz, wielkość odstępu pomiędzy tarczami i układ występów mielących na powierzchniach roboczych tarcz mielących.

Innym młynem możliwym do zastosowania w sposobie według obecnego wynalazku jest tzw. młyn z poprzecznymi młotami. Młyn taki zawiera baryłkową obudowę, w której jest zamontowany obrotowo wirnik, którego wał jest współosiowy z obudową. Wewnętrzna zakrzywiona powierzchnia obudowy posiada żebrowe występy biegnące równolegle do osi obudowy, zaś na wirniku znajdują się trzy równokątnie rozstawione ostrza, biegnące równolegle do wałka wirnika i umieszczone w bliskim sąsiedztwie żebrowych występów obudowy.

Stwierdzono jednak, że młyny wykorzystujące oddziaływanie uderzeniowe, takie jak młyny młotkowe, ogólnie nie są odpowiednie do przeprowadzania pożądanego mieszania.

Cały liść jak określono poniżej lub materiał cząsteczkowy o zredukowanym rozmiarze, wytworzony w młynie sposobem według wynalazku, może podlegać dowolnemu etapowi starzenia.

Produkt sposobu według wynalazku stanowi sypką mieszaninę cząstek blaszki i łodygi, które mają kąt ułożenia spoczynkowego nie większy niż około 45° względnie nawet kąt ułożenia nie większy niż około 35° względem poziomu, przy konwencjonalnej zawartości wilgoci w papierosie około 13%.

Stwierdzono również, że dla produktów sposobu według wynalazku, współczynnik kształtu około 60% lub więcej cząsteczek pozbawionych pyłu wynosi 0,5 lub powyżej. Współczynnik kształtu około 70% lub więcej cząsteczek pozbawionych pyłu może wynosić 0,5 lub powyżej.

,, , 4 π x powierzchnia

Współczynnik kształtu =-^c-c(obwód)²

Kształt mający maksymalną wartość współczynnika kształtu wynoszącą 1 stanowi koło.

Stwierdzono ponadto, że wielkość wypełnienia według skali Borgwaldta dla produktu sposobu według wynalazku jest mniejsza niż dla porównywalnego konwencjonalnego materiału tytoniowego do palenia. Jednakże nieoczekiwanie stwierdzono, że zawartość papierosów zawierających jako główną część wypełniacza produkt otrzymany sposobem według wynalazku jest porównywalna do zawartości kontrolnych papierosów zawierających konwencjonalny materiał tytoniowy do palenia.

170 501

Korzystnie wielkość cząsteczek produktów sposobu według wynalazku wynosi pomiędzy 50% do 65% cząsteczek zatrzymywanych na sicie, którego otwory mają kształt kwadratu o wymiarach 1,4 mm x 1,4 mm.

Korzystnie w produkcie otrzymywanym sposobem według wynalazku zasadniczo nie występują niepokruszone kawałki łodyg.

Sposób według wynalazku pozwala zatem na otrzymywanie produktu, który może być podawany bezpośrednio do urządzenia wytwarzającego artykuły do palenia bez potrzeby poddawania go dalszej redukcji rozmiaru cząsteczek, lub który wymaga jedynie niewielkiej dalszej redukcji wielkości cząsteczek. Nie oznacza to oczywiście, że przed wprowadzeniem produktu do artykułów do palenia nie oczyszcza się go z niewielkiej ilości frakcji cienkiej i/lub z niewielkiej frakcji pyłu.

Po wprowadzeniu produktu sposobu według wynalazku do papierosów poprzez podawanie go do urządzenia do wyroby papierosów, produkt według wynalazku ma wygląd podobny do konwencjonalnego wypełniacza papierosów.

Konwencjonalnie cięty tytoniowy materiał do palenia, stosowany do wyrobu papierosów, stanowi materiał długopasmowy, niesypki i splątany. Z tego względu zespół podający urządzenia do wyrobu papierosów z konieczności zawiera środek zgrzeblący, powodujący rozplątywanie materiału wypełniacza. Ponieważ produkt sposobu według wynalazku stanowi sypką, nie splątaną mieszaninę cząsteczek blaszki i łodygi, zatem można pominąć stosowanie środków zgrzeblących lub przynajmniej niektórych ich elementów.

Jeżeli proces redukcji wielkości liścia następuje na terenie plantacji, na której rośnie tytoń, wówczas materiał liści może stanowić tzw. zielony liść, to jest zakonserwowany materiał liściasty otrzymywany bezpośrednio z plantacji tytoniu. Jeżeli jednakże materiał liściasty ma być obrabiany w fabryce tytoniu z dala od plantacji, wówczas może być konieczne poddanie tytoniu tzw. procesowi ponownego suszenia. Proces ponownego suszenia jest stosowany dla uzyskania wystarczająco niskiej zawartości wilgoci w liściach dla możliwości ich transportowania i magazynowania przy fabryce bez pogorszenia jakości.

Zastosowanie całych liści tytoniowych jako materiału wyjściowego do przygotowania wypełniacza artykułów do palenia, bez konieczności stosowania etapu oddzielania blaszki od łodygi, stanowi ekonomiczną korzyść z tego względu, że zakup całego liściajest tańszy niż zakup łodyg i blaszek wychodzących z urządzenia młócącego.

Do produktu sposobu według wynalazku można stosować konwencjonalne procedury obróbki w sposób podobny do stosowanych przy tytoniu obrabianym konwencjonalnie. Przykładowo, mieszaniny rozdrobnionych płatków blaszek i strzępów łodyg otrzymane sposobem według wynalazku można zmieszać w znany sposób w dowolnym pożądanym stosunku z innymi materiałami do palenia, jednakże korzystnie przynajmniej główna część materiału do palenia otrzymanej mieszanki powinna stanowić produkt sposobu według wynalazku. Materiały do palenia, z którymi mogą być zmieszane produkty według wynalazku, obejmują materiały tytoniowe, przetworzone materiały tytoniowe i substytuty tytoniu.

Można też mieszać produkty sposobu według wynalazku, stanowiącego odmienne gatunki tytoniu.

W mieszance materiału wypełniacza w papierosach typu używanego w Stanach Zjednoczonych Ameryki można zmieszać produkt uzyskany przez poddanie całego liścia tytoniowego z gatunku Virginia sposobowi według wynalazku oraz frakcję blaszkową produktu, uzyskaną przez poddanie mielenie tytoniu o gatunku Burley, mającego zawartość wilgoci poniżej przejściowej zawartości wilgoci, tak że otrzymany produkt składa się z mieszaniny płatków blaszek i zasadniczo nietkniętych kawałków łodyg.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy konwencjonalnego procesu przetwarzania zakonserwowanych w piecu całych liści tytoniowych, fig. 2 - schemat blokowy przetwarzania zakonserwowanych w piecu całych liści tytoniowych sposobem według wynalazku, fig. 3 wykres uzależniający wartości współczynnika kształtu cząstek blaszkowych (oś pozioma) od częstotliwości występowania, mierzonej w jednostkach milionowych (oś pionowa) dla

170 501 konwencjonalnie ciętego, blaszkowego materiału wypełniacza w papierosach, fig. 4 - wykres podobny do przedstawionego na fig. 3, dotyczy wypełniacza papierosów stanowiącego produkt sposobu według wynalazku, przy czym wartość współczynnika kształtu względem poziomych osi wykresów na fig. 3 i na fig. 4 stanowi górną wartość zakresu jednostkowego, a więc przykładowo wartość 0,4 oznacza, że zakres zawiera się od wartości przynajmniej ponad 0,3 do max. 0,4, fig. 5 - wykres rozrzutu długości cząstek w nm (oś pozioma) względem współczynnika kształtu (oś pionowa) dla konwencjonalnie ciętego materiału wypełniacza według fig. 3, fig. 6 - wykres rozrzutu długości cząstek w mm (oś pozioma) względem współczynnika kształtu z fig. 4 dla nowego produktu sposobu według wynalazku, fig. 7 - konwencjonalnie cięty materiał, wykazujący kąt usypu naturalnego wynoszący około 90° względem poziomu, fig. 8 - produkt sposobu według wynalazku, wykazujący kąt usypu naturalnego wynoszący około 33° względem poziomu, fig. 9 - młyn z obrotowymi tarczami mielącymi, fig. 10 - tarcze z występami, a fig. 11 - młyn z jedną tarczą stałą a drugą obrotową.

Na figurze 1 zastosowano odnośniki cyfrowe oznaczające kolejne etapy: 1 - kondycjonowania/suszenia, 2 - odpiisszczania, 3 - knnyycjooowaiiia, 4 - młócenia, 5 -łddgga, 6 - suszenia, 7 - pakowania, 8 - fodyga , 9 - kondycJonowenia , 10 - mieszania , 11 - walcowania , 12 - cięrna , 13 - moczenia łodygi, 14 - suszenia, 15 - blazzka, 16 - suszenia, 17 - pakowania , 18 - Maz/k, , 19 - koodycjonowaoia, 20 - mieszania, 21 - cięcia, 22 - suszenia, 23 - mieszania i wprowadzania dodatków, 24 - gromadzenia pociętego tytoniu, 25 - wyrobu papierosów.

Etap 1-4, 5-7 i 15-17 są prowadzone na plantacji tytoniu, zaś etapy 8-14, 18-22 i 23-25 są prowadzone w fabryce papierosów, która to fabryka jest zwykle oddalona od plantacji.

Proces prowadzony według etapów 8-14 i 18-22 stanowi główny proces konwencjonalnej obróbki liścia w fabryce. Etapy 8-14 są zwykle określane jako etapy linii łodyg, zaś etapy 18-22 jako etapy lmii blaszek.

Etap 23 dotyczy możliwego dodatku innych materiałów do palenia w procesie mieszania produktów linii łodyg i linii blaszek. Przykładami takich dodatkowych materiałów do palenia są tytoń spęczniony i tytoń przetworzony.

Materiał wejściowy w etapie 1 stanowi cały zielony liść tytoniowy.

Całkowity proces konwencjonalnej obróbki liścia od etapu 1 do etapu 25 może różnić się w szczegółach, jednakże nafig. 1 przedstawiono typowy konwencjonalny przebieg obróbki liścia tytoniowego dla otrzymania wypełniacza papierosów.

Na figurze 2 zastosowano osoaczniki cyfrowe oznaczające etapy: 26 - koodycjoeowanla/suszenia, 27 - odpuszczania, 28 - suszenia, 29 - pakowania, 30 - cały liść, 31 - koodycjoeowaeiα, 32 - mieszania, 33 - mielenia, 34 - suszenia, 35 - mieszania i dodawania, 36 - magazynowania, 37 - wyrobu papierosów.

Etapy 26-29 są prowadzone na plantacji tytoniu, zaś etapy 30-37 są prowadzone w fabryce papierosów.

Etapy koodycjonowaola są przeprowadzone w taki sposób, aby zasadniczo uniknąć usuwania składników odciągających wodę.

Materiał wejściowy w etapie 26 stanowi cały zielony liść tytoniowy.

Jak można zauważyć z porównania konwencjonalnego sposobu obróbki przedstawionego na fig. 1 i sposobu według wynalazku, pokazanego na fig. 2, ten ostatni sposób jest znacznie prostszy i krótszy.

Poniżej zostaną podane szczegóły doświadczeń związanych z praktykowaniem sposobu według wynalazku.

Przykład I. Poddawany obróbce liść tytoniowy stanowił pojedynczy gatunek konserwowanego w piecu całego zielonego liścia tytoniu kanadyjskiego, zakupionego z plantacji w postaci bel tytoniowych o zawartości wilgoci około 18%. Bele pocięto na gilotynie, uzyskując duże partie liścia odpowiadające określeniu cały liść, ponieważ większość części liścia miała wymiary 10 cm do około 20 cm szerokości.

Uzyskany w ten sposób cały liść poddano kondycjonowaniu do zawartości wilgoci około 26% i następnie doprowadzono go grawitacyjnie w ciągły sposób z szybkością 150 kg/godz. do młyna tarczowego Quester model SM 11. Obrotowa tarcza młyna była napędzana z prędkością

170 501

1000 obrotów/minutę. Obrotowa tarcza i nieruchoma tarcza, stanowiące standardowe wyposażenie młyna model SM 11, zawierały na swoich roboczych przeciwległych powierzchniach wzór promieniowych, liniowych i żebrowych występów.

Młyn pracował przy nominalnej szczelinie (odstępie) pomiędzy tarczami, wynoszącej 0,15 mm, a następnie z 0,15 mm przyrostami wielkości odstępu tarcz aż do nominalnego odstępu 0,9 mm. Do wnętrza młyna doprowadzano parę wodną o ciśnieniu 1 bara. Mielony produkt uzyskiwany przy każdym z odstępów tarcz składał się z jednolitej, sypkiej mieszaniny płatków blaszek i strzępów łodyg. Całość produktu okazała się odpowiednia do bezpośredniego wytwarzania papierosów na konwencjonalnej maszynie do wyrobu papierosów. Jak było spodziewane, w miarę wzrostu odstępu pomiędzy tarczami młyna wzrastał średni rozmiar cząsteczkowy produktu.

Przykład II. Powtórzono przykład I z tym, że kondycjonowano cały liść do zawartości wilgoci 24%, a nominalne odstępy tarcz wynosiły odpowiednio 0,15 mm, 0,75 mm i 1,05 mm. Produkty uzyskane z trzech przebiegów również stanowiły jednolitą sypką mieszaninę płatków blaszek i strzępów łodyg, i wszystkie trzy produkty okazały się odpowiednie do wytwarzania papierosów w konwencjonalnym urządzeniu wytwarzającym papierosy.

Przykład III. Powtórzono trzeci przebieg z przykładu Π, to znaczy przy nominalnej szerokości odstępu tarcz wynoszącej 1,05 mm, jednakże w warunkach kondycjonowania całego liścia do dolnej zawartości wilgoci 21%. Uzyskany produkt składał się z mieszaniny płatków blaszki i nietkniętych kawałków łodyg. Oznacza to, że cały liść doprowadzony do młyna miał zawartość wilgoci mniejszą niż wartość progowa przejściowej zawartości wilgoci w warunkach doświadczenia, określona przez zawartość wilgoci, przy której następuje raptowne przejście nietkniętych całych łodyg w strzępy łodyg.

Przykład IV. Powtórzono przykład I, przy czym cały liść kondycjonowano do zawartości wilgoci 20% i podawano go z szybkością 180 kg/godz. Kolejne przejścia przeprowadzono przy nominalnych nastawach szerokości odstępu tarcz, wynoszącego 0,30 mm i odpowiednio 1,2 mm. Gdy nominalny odstęp wynosił 0,30 mm, wówczas produkt składał się z jednolitej, sypkiej mieszaniny płatków blaszek i strzępów łodyg. Produkt uzyskany przy nominalnej szerokości odstępu tarcz 1,2 mm nie odpowiadał wynalazkowi i stanowił mieszaninę płatków blaszek i nietkniętych kawałków łodyg.

Porównanie wyników tego doświadczenia i doświadczenia z przykładu III wskazuje, że szerokość odstępu tarcz stanowi wyznacznik wartości progowej przejściowej zawartości wilgoci.

Przykład V. Zastosowane w tym doświadczeniu liście tytoniowe stanowiły trzy gatunki ponownie suszonych, konserwowanych w piecu, oznaczonych A, B i C liści tytoniowych gatunku Zimbabwe. Bele z tych trzech gatunków pocięto za pomocą przecinarki ustawionej na otrzymywanie części liścia o szerokości 15 cm do 20 cm. Uzyskany tak materiał kondycjonowano do wynikowej zawartości wilgoci 24% i następnie zmielono w młynie Quester SM 11 przy nominalnym odstępie tarcz wynoszącym 0,3 mm.

Produkty uzyskane z mielenia gatunków B i C tytoniu były zgodne z wynalazkiem, zaś produkt uzyskany z gatunku A zawierał mieszaninę płatków blaszek i nietkniętych kawałków łodyg.

Po zbadaniu stwierdzono, że łodygi liści z gatunku A, pobranych z beli, były nadzwyczaj grube i miały wygląd drewna.

Przykład VI. Powtórzono przykład V z tym, że całe liście tytoniu z gatunków A, B i C zmieszano przed kondycjonowaniem dla uzyskania wynikowej średniej zawartości wilgoci 24%. Po doprowadzeniu zmieszanego materiału do młyna Quester otrzymano odpowiedni produkt sposobu według wynalazku, jakkolwiek zawierał on bardzo małą część (1,2%) nietkniętych kawałków łodyg. Te kawałki łodyg były łatwe do oddzielenia z produktu poprzez przesianie.

Przykład VII. Zmieszano paski blaszek z łodygami w stosunku wagowym 80:20.Ta mieszanina materiału o wynikowej średniej zawartości wilgoci 24% została zmielona w młynie Quester SM 11 przy nominalnym odstępie tarcz mającym szerokość 0,3 mm i przy doprowadzanej parze wodnej o ciśnieniu 1 bara.Otrzymano produkt stanowiący jednolitą sypką mieszaninę płatków blaszek i oddzielnych strzępów łodyg.

170 501

Przykład VIII. Cały liść otrzymany poprzez pocięcie beli tytoniu zmieszano z paskami blaszek w stosunku 10:90. Mieszaninę mającą wynikową średnią zawartość wilgoci 25% zmielono w młynie Quester SM 11 przy nominalnym odstępie tarcz wynoszącym 0,3 mm i przy doprowadzonej parze wodnej o ciśnieniu 1 bara. Otrzymano produkt sposobu według wynalazku, stanowiący jednolitą sypką mieszaninę płatków blaszek i strzępów łodyg.

Przykład IX. Cały liść otrzymany w wyniku pocięcia beli zmieszano z łodygami w stosunku 60:40. Mieszaninę tę o wynikowej średniej zawartości wilgoci 24% zmielono w młynie Quester SM 11 przy nominalnym odstępie tarcz wynoszącym 0,3 mm i przy doprowadzaniu pary wodnej o ciśnieniu 1 bara. Otrzymano produkt sposobu według wynalazku, stanowiący jednolitą, sypką mieszaninę płatków blaszek i strzępów łodyg.

W przykładach VII, VIII i IX każdy z zastosowanych trzech materiałów, tj. odpowiednie paski, łodygi i cały liść, stanowił mieszankę trzech gatunków tytoniu Zimbabwe, wspomnianych w przykładzie V.

Przykład X. Pocięto belę trzech gatunków tytoniu amerykańskiego, stanowiącego konserwowany piecowo, ponownie suszony liść tytoniowy, przy czym przecinarka beli była ustawiona na otrzymywaniu części liścia o szerokości 15 cm do 20 cm. Uzyskane w ten sposób trzy gatunki całego liścia zmieszano przed kondycjonowaniem do wynikowej zawartości wilgoci 25%. Zmieszany materiał podawano przez młyn tarczowy Bauer model 400 przy odstępie pomiędzy tarczami wynoszącym 3,9 mm i z szybkością napędową 700 obrotów/minutę dla każdej z dwóch tarcz. Tarcze te, stanowiące tarczę 325 i tarczę 326 (fig. 9), miały na swych powierzchniach roboczych wzór ułożony z promieniowych, liniowych, żebrowych występów. Do młyna doprowadzono strumienie powietrza w celu wspomagania podawania materiału tytoniowego przez otwory zasilające, przechodzące przez pierwszą z dwóch tarcz. Uzyskany zmielony produkt stanowił jednolitą, sypką mieszaninę płatków blaszek i strzępów łodyg i nadawał się bezpośrednio do wytwarzania papierosów w konwencjonalnej maszynie do wyrobu papierosów.

Stwierdzono ogólnie, że w przypadku stosowania młyna Bauer 400jest wymagana większa zawartość wilgoci liścia niż w przypadku młyna Quester Sm 11.

Przykład XI. Próbkę 100 gramów konwencjonalnego, konserwowanego piecowo, ciętego materiału blaszkowego tytoniu amerykańskiego przesiano za pomocą testującego urządzenia sitowego, zawierającego skrzynkę, w której umieszczono jedno nad drugim pięć poziomych sit siatkowych. Nominalne otwory sit siatkowych, od górnego sita do dolnego, wynosiły odpowiednio 1,98 mm, 1,40 mm, 1,14 mm, 0,81 mm i 0,53 mm. Sitowe urządzenie testujące zawierało posuwisto-zwrotne elementy uruchamiające skrzynkę i zawarte w niej sita. Próbkę 100 g tytoniu rozpostarto jednolicie na górnym sicie i uruchomiono przez 10 minut elementy posuwisto-zwrotne i po tym czasie otrzymano na czterech górnych sitach poszczególne frakcje materiału. Frakcja na najniższym sicie i frakcja, która przeszła przez najniższe sito, stanowiły drobny pył, który odrzucono.

Próbki zawierające 0,5 g czterech odzyskanych frakcji rozprowadzono na odpowiednich płaskich powierzchniach tak, że każdy płatek blaszki był oddzielony odstępem od innych płatków. Następnie każdą z tych próbek poddano analizie geometrycznej z zastosowaniem analizatora Magiscan Image model 2, dostarczanego przez Joyce-Lobel, dla uzyskania danych odnośnie powierzchni płatka blaszki (dwuwymiarowej), długości (największy wymiar liniowy) i długości obwodu.

Z uzyskanych w ten sposób danych wykonano wykres słupkowy, dotyczący współczynnika kształtu płatków blaszki w stosunku do częstotliwości występowania (fig. 3) oraz wykres rozrzutu, dotyczący długości płatków blaszki w stosunku do współczynnika kształtu (fig. 5).

Przykład XII. 100 g próbki produktu sposobu według wynalazku, uzyskanego poprzez zmielenie konserwowanego w piecu całego liścia tytoniu amerykańskiego przy zawartości wilgoci 22% w młynie Quester przy odstępie tarcz 0,3 mm, poddano przesianiu opisanemu w przykładzie XI. Uzyskane cztery próbki 0,5 g tytoniu z górnych czterech sit, tj. próbki pozbawione pyłu, zanalizowano geometrycznie jak w przykładzie XI.

170 501

Z uzyskanych danych wykonano wykres słupkowy współczynnika kształtu w funkcji częstotliwości występowania oraz wykres rozrzutu długości w zależności od współczynnika kształtu, pokazane odpowiednio na fig. 4 i na fig. 6.

Porównanie pomiędzy wykresami słupkowymi z fig. 3 i fig. 4 wykazuje, że produkt sposobu według wynalazku (fig. 4) ma zdecydowanie odmienny charakter od konwencjonalnego, ciętego materiału blaszkowego (fig. 3). Można zaobserwować przykładowo, że dla ciętego materiału blaszkowego, około 80% materiału pozbawionego pyłu miało współczynnik kształtu 0,5 lub mniejszy, podczas gdy produkt sposobu według wynalazku dla około 75% materiału pozbawionego pyłu miał współczynnik kształtu 0,5 lub powyżej.

Zdecydowanie odmienny charakter obydwu materiałów można również łatwo stwierdzić, porównując wykresy z fig. 5 i fig. 6.

Przykład XIII. Konwencjonalny, cięty materiał blaszkowy z mieszanki gatunków A, B i C wymienionych w przykładzie V o zawartości wilgoci 12,5%, umieszczono w 125 ml zlewce laboratoryjnej bez doprowadzania jakiegokolwiek zewnętrznego ciśnienia. Następnie zlewkę odwrócono dnem do góry i podniesiono. Otrzymana masa ciętego konwencjonalnego materiału blaszkowego jest przedstawiona na fig. 7. Jak można zauważyć, kąt spoczynkowego ułożenia materiału wynosił około 90° względem poziomu.

Przykład XIV. Powtórzono przykład XIII, stosując produkt sposobu według wynalazku, uzyskany z mieszanki całego liścia gatunków A, B i C, występujących w przykładzie V, przy zawartości wilgoci około 12,5%. Otrzymana masa produktu sposobu według wynalazku jest przedstawiona na fig. 8. Kąt spoczynkowego ułożenia materiału wynosił około 33° względem poziomu.

Porównanie fig. 7 i fig. 8 pokazuje ponownie istotną, bardzo dużą różnicę właściwości konwencjonalnego materiału blaszkowego i materiału stanowiącego produkt sposobu według wynalazku.

Przykład XV. Do zbiornika mieszalnikowego załadowano paski blaszek tytoniu z gatunku Virginia, paski blaszek tytoniu gatunku Burley i paski blaszek tytoniu z gatunku Oriental i wszystkie poddano obróbce wstępnej czynnikiem modyfikującym dym, łącznie z łodygą, dla uzyskania mieszaniny, w której proporcje tych czterech materiałów wynosiły odpowiednio44%, 23%, 16% i 17%. Mieszanina czterech materiałów, przy docelowej zawartości wilgoci 24%, została wprowadzona do młyna Bauer 400, który pracował przy odstępie tarcz wynoszącym 2,7 mm i z prędkością napędzania tarcz 700 obr./min. Produkt osuszono do docelowej zawartości wilgoci 14,5% i następnie wprowadzono do podajnika urządzenia wyrabiającego papierosy Molins Mk. 9.5, dla otrzymania papierosów, w których wypełniacz stanowił 100% tego produktu.

Na figurze 9 pokazane jest urządzenie do obróbki liścia tytoniowego do wytwarzania wyrobów do palenia sposobem według wynalazku, które stanowi młyn typu BAUER, mający wlot tytoniu, dwie tarcze 325,326 redukujące liść, pomiędzy którymi i w poprzek odpowiednich powierzchni przeciwległych przebiega tor przepływu materiału tytoniowego, przy czym tarcze te są napędzane w przeciwnych kierunkach za pomocą oddzielnych silników, zaś tor przepływu materiału tytoniowego jest zakończony wylotem blaszek i łodyg, przystosowanych do bezpośredniego wprowadzania do wyrobów do palenia.

Na figurze 10 pokazano tarcze 325, 326, zawierające liniowe występy 327, prostopadłe względem kierunku względnego ruchu pomiędzy tymi tarczami.

Na figurze 11 pokazano inne urządzenie do obróbki liścia tytoniowego do wytwarzania wyrobów do palenia sposobem według wynalazku, które stanowi młyn typu Quester, mający wlot tytoniu, nieruchomą tarczę 325 z liniowymi występami 327, obrotową tarczę 326 z liniowymi występami 327, silnik napędzający obrotową tarczę 326 oraz wylot blaszek i łodyg, przystosowanych do bezpośredniego wprowadzania do wyrobów do palenia.

170 501

170 501

170 501

170 501

Fig. 5.

170 501

170 501

Fig.7.

cm

170 501

Fig.8.

170 501

526

Fig. 9 iWYLor

PRODUKTU'

Fig. 10.

170 501

WLOT

TYTONIU

Fig.11.

170 501

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz.

Cena 4,00 zł

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób obróbki materiału liścia tytoniowego do wytwarzania artykułów do palenia, polegający na podawaniu materiału całego liścia tytoniowego do urządzenia przecinającego na tor przepływu pomiędzy przeciwległymi powierzchniami roboczymi elementów tnących tego urządzenia przecinającego i na powodowaniu względnego ruchu pomiędzy tymi elementami tnącymi dla rozdrobnienia materiału całego liścia tytoniowego, znamienny tym, że materiał tytoniowy podaje się pomiędzy dwie wzajemnie przeciwległe, współosiowe powierzchnie robocze tarcz mielących młyna tarczowego o regulowanym odstępie pomiędzy tarczami, i przy danym odstępie pomiędzy tymi tarczami mielącymi stopniowo zwiększa się zawartość wilgoci materiału liścia tytoniowego aż do uzyskania zawartości wilgoci większej niż progowy poziom przejściowej zawartości wilgoci, przy którym następuje raptowne przejście całych łodyg w strzępy łodyg, które to przejście jest sygnalizowane przez raptowną zmianę produktu otrzymywanego na wylocie z młyna z produktu stanowiącego mieszaninę płatków blaszek i całych łodyg w produkt stanowiący mieszaninę płatków blaszek i strzępów łodyg, względnie przy danej zawartości wilgoci materiału liścia tytoniowego stopniowo zmniejsza się odstęp pomiędzy tarczami mielącymi młyna aż do uzyskania odstępu mniejszego niż odstęp progowy, przy którym następuje raptowne przejście całych łodyg w strzępy łodyg, które to przejście jest sygnalizowane przez raptowną zmianę produktu otrzymywanego na wylocie z młyna z produktu stanowiącego mieszaninę płatków blaszek i całych łodyg w produkt stanowiący mieszaninę płatków blaszek i strzępów łodyg.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że z młyna wyprowadza się produkt tytoniowy o wielkości cząstek odpowiedniej do bezpośredniego wprowadzania do artykułów do palenia.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do młyna tarczowego doprowadza się blaszkę liścia tytoniowego uprzednio oddzieloną od przyłączonej łodygi.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do młyna tarczowego doprowadza się łodygę uprzednio oddzieloną od przyłączonej blaszki liścia tytoniowego.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość wilgoci powyżej poziomu przejściowej zawartości wilgoci utrzymuje się w przynajmniej głównej części liści tytoniowych doprowadzanych do młyna.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał liści tytoniowych doprowadza się do młyna grawitacyjnie.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas przejścia materiału tytoniowego przez młyn tarczowy, do liścia doprowadza się parę wodną pod niskim ciśnieniem, korzystnie około 1 bara.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przepływ liści do i przez młyn tarczowy wspomaga się przez utrzymywanie przy wylocie z młyna podciśnienia.
9. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed doprowadzeniem liści tytoniowych do młyna tarczowego, liście te lub ich część poddaje się obróbce czynnikiem modyfikującym dym.
10. 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że otrzymany produkt poddaje się spęcznianiu.

    170 501