PL173068B1 - Sposób i urządzenie do nasycania i spęczniania tytoniu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do nasycania i spęczniania tytoniu, w szczególności poprzez użycie dwutlenku węgla.

W przemyśle tytoniowym od dawna uznana jest za celową potrzeba spęczniania tytoniu dla zwiększenia ilości lub objętości tytoniu. Było wiele różnych powodów spęczniania tytoniu. Jednym z nich była konieczność skompensowania straty ciężaru tytoniu spowodowanej przez proces suszenia tytoniu. Innym powodem była konieczność poprawy

173 068 cech spalania poszczególnych składników tytoniu, takich jak łodygi tytoniowe. Było także pożądane zwiększenie zdolności wypełnienia tytoniu tak, że mniejsze ilości tytoniu byłyby przykładowo wymagane do produkcji papierosów, które miałyby taką samą moc, a jednak mogłoby zawierać mniej smoły i nikotyny niż 'inne papierosy wykonane z niespęcznionego tytoniu mającego bardziej zbite wypełnienie tytoniowe.

Znane są różne sposoby spęcznienia tytoniu, włączając nasycanie tytoniu gazem pod ciśnieniem i następnie zmniejszanie ciśnienia, gdzie gaz powoduje spęcznianie komórek tytoniowych poprzez zwiększenie objętości tytoniu. Inne stosowane sposoby obejmują traktowanie tytoniu różnymi płynami, takimi jak woda lub stosunkowo lotne płyny organiczne lub nieorganiczne, w celu nasycania nimi tytoniu, po czym płyny te usuwa się po spęcznieniu tytoniu. W innych znanych sposobach tytoń obrabia się materiałami stałymi, które podgrzane, rozkładają się wytwarzając gazy, powodujące spęcznianie tytoniu.

Znane jest również traktowanie tytoniu płynami zawierającymi gazy, takimi jak woda zawierająca dwutlenek węgla, pod ciśnieniem, używanymi do wtłaczania gazu do tytoniu, a gdy nasycany tytoń podgrzewa się, lub otaczające ciśnienie zmniejsza się, tytoń pęcznieje. Rozwinięto dodatkowe techniki spęczniania tytoniu, wykorzystujące traktowanie tytoniu gazami, które reagują tworząc produkty stałe reakcji chemicznej w tytoniu, przy czym produkty stałe reakcji chemicznej mogą być następnie rozłożone pod wpływem ciepła, produkując gazy, które powodują spęcznienie tytoniu po ich uwolnieniu.

W opisie patentowym USA nr 1.789.435 przedstawiony jest sposób i urządzenie dla powiększania objętości tytoniu w procesie suszenia liścia tytoniowego. Suszony i obrobiony tytoń poddaje się działaniu gazu, którym może być powietrze, dwutlenek węgla Iub para wodna pod ciśnieniem i gdy ciśnienie później redukuje się tytoń ma tendencję do spęcznienia. W opisie tym stwierdza się, że objętość tytoniu może dzięki temu procesowi być zwiększona o około 5-15%.

W opisie patentowym USA nr 3.771.533 przedstawione jest poddawanie tytoniu obróbce dwutlenkiem węgla i gazami amoniakalnymi, gdzie tytoń nasyca się tymi gazami, przy czym tworzy się węglan amonowy. Węglan amonowy jest ' potem rozkładany pod wpływem ciepła uwalniając gazy wewnątrz komórek tytoniu i powodując jego spęcznianie.

W opisie patentowym USA nr 4.258.729 przedstawiony jest sposób zwiększania objętości tytoniu, w którym tytoń nasyca się gazowym dwutlenkiem węgla w warunkach, gdzie dwutlenek węgla pozostaje w znacznym stopniu w stanie gazowym. Schłodzenie wstępne tytoniu przed fazą nasycenia lub schłodzenie złoża tytoniu przez środki zewnętrzne podczas nasycenia, jest ograniczone w celu uniknięcia w znacznym stopniu skondensowania dwutlenku węgla.

W opisie patentowym USA nr 4.235.250 przedstawiony jest sposób zwiększenia objętości tytoniu, w którym tytoń nasyca się gazowym dwutlenkiem węgla, w warunkach, gdzie dwutlenek węgla pozostaje w znacznym stopniu w stanie gazowym.

Z opisu tego wynika, że entalpia dwutlenku węgla jest sterowana w taki sposób, aby zminimalizować kondensację dwutlenku węgla.

Zgłoszenie Europejskie nr 92305534.7, opublikowane pod nr 0519696 23 grudnia 1992, ujawnia sposób nasycania tytoniu dwutlenkiem węgla i następnie spęczniania tytoniu. Ten ujawniony sposób obejmuje kontaktowanie tytoniu z gazowym dwutlenkiem węgla i kontrolowanie warunków procesu dla spowodowania kondensacji regulowanej ilości dwutlenku węgla na powierzchni tytoniu.

Stwierdzono, że w procesie nasycania gazowym dwutlenkiem węgla, tytoń musi uzyskiwać wystarczająco niską temperaturę na wyjściu przy końcu procesu, aby uzyskać zadowalający stopień nasycenia tytoniu. Podczas odgazowywania uciekający dwutlenek węgla obniża temperaturę złoża tytoniu.

173 068

Poprzednie procesy nasycania tytoniu z zastosowaniem gazowego dwutlenku węgla bez regulowanej kondensacji nie pozwalają na uzyskanie wystarczającego ochłodzenia złoża tytoniu o dużej gęstości, ponieważ ochłodzenie uzyskuje się tylko poprzez rozprężenie gazu. Gdy wzrasta gęstość masowa złoża tytoniu, wówczas wzrasta masa tytoniu poddawana schłodzeniu i maleje jego objętość lub ilość pustych przestrzeni pozostających w złożu tytoniu, oraz ilość gazu przeznaczonego do ochłodzenia. Bez wystarczającego ochłodzenia nie można uzyskać odpowiedniej stabilności wstępnego spęcznienia nasyconego tytoniu.

Zwykle, luźno usypane złoże tytoniu ma gradient gęstości masowej tytoniu, w którym występuje większa gęstość masowa w kierunku spodu, w wyniku efektu ściskającego działanie ciężaru słupa tytoniu. Procesy spęczniania tytoniu z zastosowaniem gazowego dwutlenku węgla i luźno usypanych złoż tytoniu o stosunkowo niskiej gęstości masowej mogą spowodować nierównomierne chłodzenie tytoniu, a tym samym nierównomierną stabilność spęcznienia tytoniu.

Gęstość masowa przy spodzie grubego złoża tytoniu może stanowić czynnik ograniczający w procesie wyłącznie gazowym, ponieważ tytoń przy spodzie grubego złoża może mieć zbyt dużą gęstość masową, aby mógł być skutecznie chłodzony rozprężonym gazem.

Wskutek tego, procesy spęczniania tytoniu z zastosowaniem gazowego dwutlenku węgla są ograniczone do stosunkowo małych lub cienkich złoż tytoniu. Jakkolwiek takie małe złoża były stosowane do badań eksperymentalnych, to jednak zwykle nie były praktykowane na skalę przemysłową.

Stwierdzono obecnie, że duża gęstość masowa przeszkadza w korzystnym zastosowaniu poprzednich procesów spęczniania za pomocą gazowego dwutlenku węgla, zaś proces według zgłoszenia EP-0519696 Al wykorzystujący kontrolowaną kondensację gazowego dwutlenku węgla jest przydatny do stosowania przy dużych gęstościach masowych i w szczególności do tytoniu, który został początkowo sprasowany.

Stanowi to zaletę sposobu, bowiem daje on większą wydajność.

Przedmiotem wynalazku jest sposób nasycania i spęczniania tytoniu, w którym tytoń schładza się, a następnie kontaktuje się z gazowym dwutlenkiem węgla pod ciśnieniem od około 2758 do około 7287 kPa w temperaturze nasycenia, gazowego dwutlenku węgla lub blisko temperatury nasycenia, przy czym tytoń pozostawia się w kontakcie z dwutlenkiem węgla przez czas wystarczający do nasycenia tytoniu dwutlenkiem węgla. Potem zmniejsza się ciśnienie do odpowiadającego warunkom normalnym i tytoń poddaje się warunkom, w których ulega on spęcznieniu, przy czym, tytoń chłodzi się do temperatury, w której dwutlenek węgla kondensuje na powierzchni tytoniu w regulowanej ilości przed obniżeniem ciśnienia. Następnie tytoń chłodzi się do temperatury od około 235,6 K do 266,3 K po obniżeniu ciśnienia.

Istota wynalazku polega na tym, że przed ochłodzeniem, tytoń zagęszcza się do gęstości masowej wynoszącej co najmniej 160 kg/m³, przy czym zagęszczanie tytoniu prowadzi się przynajmniej częściowo w dwóch oddzielnych naczyniach. Następnie tytoń wprowadza się do naczynia ciśnieniowego gdzie następuje nasycenie tytoniu dwutlenkiem węgla.

Tytoń zagęszcza się do gęstości masowej od 160 do 320 kg/m⁴, a zwłaszcza do gęstości masowej od 192 do 256 kg/m3, a korzystnie do gęstości masowej od 208 do 240 kg/m3.

Przed oddziaływaniem dwutlenku węgla, tytoń ma zawartość OV wynoszącą od 13 do 16%.

Tytoń chłodzi się poprzez przepuszczanie gazowego dwutlenku węgla, przy czym ciśnienie panujące podczas chłodzenia gazowym dwutlenkiem węgla wynosi poniżej 3447 kPa, a po chłodzeniu ciśnienie gazowego dwutlenku węgla podnosi się, powodując kondensację gazowego dwutlenku węgla na powierzchni tytoniu, przy czym zwiększone ciśnienie wynosi od 5170 do 6549 kPa, natomiast ciśnienie panujące podczas chłodzenia

173 068 wynosi od 1379 do 1723 kPa, chociaż może wynosić poniżej 1370 kPa, a następnie ciśnienie zwiększa się do ponad 2758 kPa powodując kondensację gazowego dwutlenku węgla na powierzchni tytoniu.

Podczas chłodzenia tytoniu, tytoń chłodzi się wstępnie zanim tytoń skontaktuje się z gazowym dwutlenkiem węgla, przy czym. wstępne chłodzenie realizuje się poprzez poddawanie tytoniu oddziaływaniu częściowej próżni.

Tytoń ma początkową zawartość OV wynoszącą 15 do 19%, jednakże przed skontaktowaniem z gazowym dwutlenkiem węgla tytoń poddaje się oddziaływaniu częściowej próżni redukując zawartość OV i powodując ochłodzenie tytoniu, przy czym chłodzenie tytoniu odbywa się do temperatury 260,8 K lub poniżej.

Ilość dwutlenku węgla skondensowanego na powierzchni tytoniu wynosi od 0,1 do 0,6 kg na kg tytoniu, a korzystnie od 0,1 do 0,3 kg na kg tytoniu.

Tytoń kontaktuje się z dwutlenkiem węgla w okresie czasu od 1 do 300 sekund.

Obniżenie ciśnienia przeprowadza się w okresie czasu od 1 do 300 sekund.

Nasycony tytoń po obniżeniu ciśnienia i przed spęcznieniem utrzymuje się w temperaturze punktu rosy nie większej niż temperatura tytoniu po zmniejszeniu ciśnienia.

Tytoń spęcznia się przez ogrzewanie w środowisku utrzymywanym w temperaturze od około 422 K do około 700 K przez okres czasu od około 0,1 sekundy do około 5 sekund, a korzystnie tytoń spęcznia się przez kontaktowanie go z parą wodną lub powietrzem przy temperaturze około 450 K do 561 K przez mniej niż 4 sekundy.

Temperatura tytoniu po zmniejszeniu ciśnienia jest mniejsza niż 261 K, przy czym tytoń ochładza się do temperatury 261 K lub mniejszej, za pomocą gazowego dwutlenku węgla, a następnie ciśnienie zwiększa za pomocą nasyconego gazowego dwutlenku węgla do ciśnienia w zakresie 2758 do 7287 kPa, tworząc w ten sposób układ zawierający tytoń i skondensowany dwutlenek węgla, i układ ten przetrzymuje się w kontakcie z gazowym dwutlenkiem węgla pod ciśnieniem powodując nasycenie, przez co, gdy ciśnienie obniża się, to tytoń ochładza się poprzez odparowanie skondensowanego dwutlenku węgla i gazowego dwutlenku węgla.

Sposób chłodzenie realizuje się poprzez przepuszczanie gazowego dwutlenku węgla przez układ, a następnie zwiększa się ciśnienie gazu powodując kondensację i nasycenie.

Po obniżeniu ciśnienia nasycony tytoń zawiera od 1 do 4% wagowych dwutlenku węgla.

Następnie tytoń prasuje się w naczyniu ciśnieniowym, a porcje tytoniu przeznaczone do przetworzenia przetrzymuje się w pojemnikach, które przepuszcza się przez kolejne stanowiska, obejmujące stanowisko napełniania, przy którym tytoń wprowadza się do pojemnika, stanowisko nasycania, przy którym porcję tytoniu wprowadza się do naczynia ciśnieniowego, chłodzi, nasyca i zawraca do pojemnika, i stanowisko wyładowania, przy którym nasyconą porcję tytoniu wyjmuje się z pojemnika.

Porcję tytoniu zagęszcza się w urządzeniu zagęszczającym w tulei zagęszczającej wewnątrz pojemnika i przenosi się ją do naczynia ciśnieniowego razem z tuleją zagęszczającą, a następnie po nasyceniu porcję tytoniu przenosi się wraz z tuleją z powrotem do pojemnika.

Prasowanie tytoniu realizuje się przy stanowisku napełniania.

Objętość naczynia ciśnieniowego, w którym przeprowadza się nasycanie nie przekracza 0,07m³, a korzystnie jest mniejsza niż 0,042 m³.

Podczas gdy jedną porcję schładza się i nasyca w naczyniu przeznaczonym do nasycania, inną porcję tytoniu zagęszcza się w urządzeniu zagęszczającym.

Tytoń kontaktuje się z dwutlenkiem węgla, nasyca się i obniża ciśnienie, wykonując wszystkie te czynności w czasie nie dłuższym niż 300 sekund, a korzystnie nie dłuższym niż 100 sekund.

Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do nasycania i spęczniania tyoniu dwutlenkiem węgla, które charakteryzuje się tym, że zawiera naczynie ciśnieniowe wyposażone w zespół tłokowy i wloty oraz wyloty dwutlenku węgla. Poza tym obejmuje

173 068 ono również urządzenie zagęszczające połączone z naczyniem ciśnieniowym poprzez obrotowe urządzenie transportowe w postaci stołu obrotowego, zawierające pojemniki w postaci rurek.

Urządzenie transportowe w postaci stołu obrotowego obejmuje kilka stanowisk i pojemników w postaci rurek, to znaczy istanowisko napełniania wyposażone w przenośnik zasilający stanowisko nasycania, przy którym znajduje się naczynie ciśnieniowe i stanowisko wyładowania wyposażone w zsyp wyładowczy.

Urządzenie do zagęszczania umieszczone jest przy stanowisku napełniania, a korzystnie przy stanowisku zagęszczania pomiędzy stanowiskiem napełniania i stanowiskiem do nasycania.

Urządzenie zawiera tuleję zagęszczającą, w której porcja tytoniu jest zagęszczana w urządzeniu zagęszczającym i środki przenoszące porcję tytoniu wraz z tuleją zagęszczającą z pojemnika do naczynia ciśnieniowego i z powrotem do naczynia po nasyceniu.

Urządzenie zawiera również środki do podgrzewania naczynia ciśnieniowego po usunięciu porcji nasyconego tytoniu.

Naczynie ciśnieniowe znajdujące się przy stanowisku nasycania posiada górną i dolną komorę gazową, a ponadto ruchomy zespół tłokowy zasilający naczynie ciśnieniowe.

W naczyniu ciśnieniowym znajduje się tłok wypychający i ma ono wykładzinę izolacyną, przy czym w naczyniu ciśnieniowym znajduje się tuleja izolacyjna oraz dolne i górne sito.

Tytoń według przedstawionego wynalazku może być spęczniany przy użyciu mniejszej energii, na przykład może być użyta znacznie niższa temperatura pary gazu w stosunkowo stałym czasie, niż w przypadku nasycania tytoniu w warunkach, gdy użyty jest ciekły dwutlenek węgla.

Dodatkowo, przedstawiony wynalazek pozwala na większą kontrolę składników chemicznych i zapachowych, na przykład redukowanie cukrów i alkaloidów w końcowym produkcie tytoniowym dzięki prowadzeniu nasycenia w wyższym zakresie temperatur niż było to w przeszłości.

Ponadto, nasycanie i spęcznianie tytoniu według obecnego wynalazku może dawać większą wydajność procesu niż w przypadku procesów wykorzystujących gazowy dwutlenek węgla w warunkach, które nie powodują kondensacji dwutlenku węgla przed odpowietrzeniem. Według obecnego wynalazku, odparowanie skondensowanego dwutlenku węgla daje wystarczające schłodzenie tak, że nawet tytoń o zasadniczo dużej gęstości masowej może być skutecznie nasycony i spęczniony.

To ochłodzenie przez odparowanie jest korzystne w przypadku złóż tytoniu o dużej gęstości masowej, dla uzyskania wystarczająco niskiej temperatury tytoniu po odpowietrzeniu dla zapewnienia stabilności nasyconego tytoniu.

Stwierdzono, że przy zastosowaniu obecnego wynalazku uzyskuje się temperaturę tytoniu, która jest zasadniczo niezależna od gęstości masowej tytoniu.

Wynalazek jest przydatny do stosowania w procesach przebiegających zarówno w dużych, jak i małych seriach. Prasowanie lub ściskanie tytoniu przed nasycaniem powoduje nie tylko korzystnie dużą gęstość masową, ale również daje bardziej jednolitą gęstość wzdłuż wysokości złoża. Z tego względu, dodatkowo do dalszego zapewnienia jednolitości nasycenia dwutlenkiem węgla, można zwiększyć wydajność procesu.

Zwiększona wydajność procesu w wyniku zwiększonej wydajności masowej, pozwala na większe oszczędności kosztów produkcyjnych przez zredukowanie rozmiarów wyposażenia procesowego. Ponadto, małoseryjny proces o krótkim cyklu roboczym przebiega w opisanym poniżej zalecanym urządzeniu jako proces zasadniczo ciągły.

Zredukowana ilość potrzebnego gazowego dwutlenku węgla w połączeniu ze zwiększonymi gęstościami masowymi daje również korzyści środowiskowe, ponieważ do atmosfery jest odprowadzana mniejsza ilość gazu.

173 068

Przedmiot wynalazku 'jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia standardowy wykres temperatura-entropia dla dwutlenku węgla, fig. 2 - uproszczony schemat blokowy procesu spęczniania tytoniu, fig. 2A - inny przykład schematu przedstawionego na fig. 2, ilustrujący proces zagęszczania, nasycania i spęczniania tytoniu według jednego rozwiązania obecnego wynalazku, fig. 3 - wykres procentowego ciężaru dwutlenku węgla wyzwalanego z tytoniu nasyconego przy ciśnieniu

1723,9 kPa i 255 K w funkcji czasu po nasyceniu dla tytoniu przy zawartości OV około 12%, 14%, 16,2% i 20%, fig. 4 - wykres procentowego ciężaru dwutlenku węgla pozostałego w tytoniu w funkcji czasu odpowietrzenia dla trzech różnych OV tytoniu, fig. 5 - wykres równowagi OV spęcznianego tytoniu w funkcji czasu przetrzymywania przed spęcznieniem dla tytoniu o zawartości CV około 12% i 21%, fig. 6 - wykres objętości właściwej spęcznianego tytoniu w funkcji czasu przetrzymywania przed spęcznieniem dla tytoniu o zawartości OV około 12% i 21%, fig. 7 - wykres równowagi CV spęcznianego tytoniu w funkcji czasu przetrzymywania po nasyceniu przed spęcznieniem, fig. 13 - wykres temperatury tytoniu w funkcji tytoniowych OV przedstawiających stopień wstępnego chłodzenia wymagany do osiągnięcia odpowiedniej stabilności, fig. 14 - schematyczny widok z góry urządzenia do prowadzenia procesu o krótkim cyklu nasycania tytoniu o dużej gęstości masowej według wynalazku, fig. 15 - schematyczny przekrój urządzenia z fig. 14, fig. 16 - powiększony przekrój przez naczynie ciśnieniowe z fig. 15 w widoku zasadniczo takim samym jak na fig. 15, fig. 17 - widok z góry podobny do fig. 14 następnego rozwiązania urządzenia według wynalazku, fig. 18 - widok podobny do fig. 15 urządzenia z fig. 17, a fig. 19 - widok podobny do pokazanego na fig. 16 urządzenia z fig. 18.

Przedmiotem wynalazku jest szerzej przedstawiony proces nasycenia tytoniu stosujący łatwo dostępny, stosunkowo niedrogi, niełatwopalny i nietoksyczny czynnik spęczniający, szczegółowiej przedmiotem wynalazku jest produkcja spęcznionego produktu tytoniowego o stosunkowo zmniejszonej gęstości i zwiększonej zdolności wypełnienia, spowodowana nasyceniem tytoniu pod ciśnieniem nasyconym gazowym dwutlenkiem węgla i przy kontrolowanej ilości skondensowanego płynnego dwutlenku węgla, gwałtownie zmniejszającego ciśnienie i powodującego później spęcznienia tytoniu. Spęcznienie może być dokonane dzięki poddawaniu nasyconego tytoniu działaniu ciepła, energii promienistej lub podobnej energii stwarzającej warunki, które powodują, że środek nasycający dwutlenek węgla gwałtownie rozszerza się.

Ażeby przeprowadzić proces według wynalazku, można obrabiać albo całe suszone liście tytoniowe, tytoń krajany, lub posiekany, lub wybrane części rośliny, takie jak łodygi lub nawet możliwe tytoń pochodzący z odzysku. W formie rozdrobnionej tytoń, który ma być nasycany, ma wymiary cząsteczek najlepiej około 6 do 100 oczek, lepiej aby tytoń miał rozmiar cząsteczki nie mniej niż 30 oczek. Użyte tutaj oczko odnosi się do standardu sit w USA i te wartości przedstawiają zdolność do przejścia przez ekran o określonej ilości oczek więcej niż 95% cząsteczek danego rozmiaru.

Użyty tutaj % wilgotności może być uznany za równoważny zawartości lotnych substancji piecowych (OV), jako, że nie więcej niż około 0,9% wagi tytoniu to substancje lotne inne niż woda. Określenie lotnych substancji piecowych jest prostym pomiarem utraty wagi tytoniu umieszczonego na 3 godz. w powietrzu krążącym w piecu, utrzymywanym w temperaturze 373 K. Strata ciężaru jako procent wstępnego ciężaru jest równa zawartości lotnych substancji piecowych.

Zasadniczo, tytoń, który ma być obrabiany będzie miał zawartość OV przynajmniej około 12% i mniej niż około 21%. Korzystne jest, aby tytoń, który ma być obrabiany miał zawartość OV około 13% do około 16%. Poniżej około 12% OV tytoń zbyt łatwo się łamie, co powoduje dużą ilość tytoniowego miału. Powyżej około 21% OV nadmierny stopień chłodzenia wstępnego jest potrzebny by osiągnąć dostateczną stabilność i wymagana jest bardzo niska temperatura po odpowietrzeniu, co powoduje powstawanie kruchego tytoniu, który się łatwo łamie.

173 068

Według wynalazku, dla uzyskania pożądanej dużej gęstości masowej lub bardziej jednolitej gęstości w przekroju złoża tytoniu, lub też zarówno dużej gęstości masowej jak i bardziej jednolitego złoża tytoniu, tytoń prasuje się lub zagęszcza, zanim zostanie on nasycony dwutlenkiem węgla.

Tytoń można prasować zanim zostanie umieszczony w naczyniu ciśnieniowym, wewnątrz tego naczynia ciśnieniowego lub w obydwu tych przypadkach, tak że otrzymana gęstość masowa tytoniu w naczyniu ciśnieniowym jest zasadniczo jednakowa i znacznie większa niż gęstość masowa typowego luźno usypanego tytoniu.

Dla seryjnego procesu nasycania naczynie ciśnieniowe zawierające tytoń jest najlepiej opróżnione gazowym dwutlenkiem węgla, przy czym operacja opróżniania zasadniczo zabiera od około 1 min. do około 4 min. W zalecanym rozwiązaniu obejmującym złoże tytoniu o dużej gęstości masowej, można zredukować wymagania odnośnie opróżniania, ze względu na możliwość zminimalizowania pustych przestrzeni i ponieważ można zastosować mniejsze naczynie. Urządzenie wg opisanego przykładu w odniesieniu do fig. 14-16 pracuje przy etapie opróżniania, trwającym 5s . Etap opróżniania może być pominięty bez szkody dla końcowego produktu. Korzyścią z opróżniania jest usunięcie gazów, które mogą tamować odzyskiwanie dwutlenku węgla i usunięcie obcych gazów, które mogą tamować pełne przenikanie dwutlenku węgla.

Gazowy dwutlenek węgla użyty w procesie według wynalazku zasadniczo pobiera się ze zbiornika zasilającego, gdzie jest utrzymywany w nasyconej płynnej formie pod ciśnieniem od około 2758 kPa do około 7239 kPa. Zbiornik zasilający może być napełniony rozprężonym gazowym dwutlenkiem węgla wypuszczanym z naczynia ciśnieniowego. Dodatkowy dwutlenek węgla można pobierać z naczynia zbiorczego, gdzie utrzymywany jest w formie płynnej zasadniczo pod ciśnieniem od około 1482 kPa do około 2103 kPa i w temperaturze od około 244,1 do około 255 K. Ciekły dwutlenek węgla z naczynia zbiorczego może być mieszany z rozprężonym gazowym dwutlenkiem węgla i przechowywany w zbiorniku zasilającym. Alternatywnie, płynny dwutlenek węgla z naczynia zbiorczego może być wcześniej ogrzany, na przykład przez odpowiednie zwoje grzewcze wokół linii zasilającej od temperatury około 255, 2 do około 302 K i ciśnienia około 2068 kPa do około 6894 kPa przed wprowadzeniem do naczynia ciśnieniowego. Po tym jak dwutlenek węgla jest wprowadzony do naczynia ciśnieniowego, wnętrze tego naczynia włącznie z obrabianym tytoniem będzie zasadniczo miało temperaturę od około 266,3 do około 299,7 K i pod ciśnieniem wystarczającym do utrzymania gazowego dwutlenku węgla w, lub znacznie w stanie nasycenia.

Stabilność tytoniu, to jest długość czasu, w którym nasycany tytoń może być przechowywany po zmniejszeniu ciśnienia przed końcową fazą spęczniania przy zachowaniu odpowiedniego stopnia spęcznienia, zależy od wstępnej zawartości tytoniowych OV, to znaczy zawartości OV przed nasyceniem i temperatury tytoniu po odpowietrzeniu naczynia ciśnieniowego. Tytoń o wyższej zawartości początkowej OV wymaga niższej temperatury po odpowietrzeniu, niż tytoń o niższej początkowej zawartości OV, by osiągnąć ten sam stopień stabilności.

Wpływ zawartości OV on stabilność tytoniu nasycanego gazowym dwutlenkiem węgla przy ciśnieniu 1723,5 kPa i 255 K był określany przez umieszczenie zważonej próbki jasnego tytoniu, zwykle około 60 g do około 70 g, w naczyniu ciśnieniowym. Naczynie było następnie zanurzane w wannie o kontrolowanej temperaturze 255 K. Gdy naczynie osiągnęło równowagę termiczną z wanną, naczynie było opróżniane dwutlenkiem węgla. Naczynie następnie poddano ciśnieniu około 1723,5 kPa. Nasycanie fazą gazową było zapewnione przez utrzymywanie ciśnienia dwutlenku węgla na poziomie 1379-2069 kPa, poniżej ciśnienia nasycenia dwutlenku węgla przy temperaturze 255 K, pod ciśnieniem przez około 15 minut do 60 minut, po czym ciśnienie w naczyniu było gwałtownie obniżone do ciśnienia atmosferycznego w ciągu około 3 sek. do 4 sek. przez wypuszczenie gazu do atmosfery. Zawór odpowietrzający był natychmiast zamykany i tytoń pozostawał w naczyniu ciśnieniowym zanurzonym w wannie o kontrolowanej

173 068 temperaturze 255 K przez około 1 godz. Po około 1 godzinie, temperatura naczynia była zwiększana do około 298 K w czasie ponad około dwie godziny, ażeby wydzielić dwutlenek węgla pozostający w tytoniu. Ciśnienie i temperatura były ciągle rejestrowane przy użyciu komputera. Ilość dwutlenku węgla wydzielana z tytoniu w czasie, przy stałej temperaturze może być określona na bazie ciśnienia w naczyniu w tym czasie.

Figura 3 porównuje stabilność jasnego tytoniu o zawartości OV około 12%, 14%, 16,2% i 20% nasyconego gazowym dwutlenkiem węgla przy ciśnieniu 1723,5 kPa i przy 255 K jak opisano wyżej. Tytoń z zawartością OV około 20% stracił około 71% dwutlenku węgla zaabsorbowanego po 15 min., przy temperaturze 255 K, podczas gdy tytoń z zawartością OV około 12% stracił tylko około 25% dwutlenku węgla zaabsorbowanego w ciągu 60 min. Całkowita ilość wydzielonego dwutlenku węgla po zwiększeniu temperatury naczynia do 298 K jest wskaźnikiem absorpcji całkowitej ilości dwutlenku węgla. Te dane wskazują, że dla nasycenia przy porównywalnych ciśnieniach i temperaturach, gdy zawartość tytoniowych OV zwiększa się, stabilność tytoniu zmniejsza się.

Ażeby osiągnąć dostateczną stabilność tytoniu jest wskazane, gdy temperatura tytoniu wynosiła w przybliżeniu około 255,2 do około 260,8 K, po odpowietrzeniu naczynia ciśnieniowego, gdy tytoń, który ma być spęczniany, miał wstępną zawartość OV około 15%. Tytoń ze wstępną zawartością OV większą niż około 15%, powinien mieć temperaturę po odpowietrzeniu niższą niż około 255 K do około 260,8 K a tytoń z zawartością wstępną OV mniejszą niż 15% powinien pozostawać w temperaturze wyższej niż 255 K do około 260,8 K, aby osiągnąć porównywalny stopień stabilności.

Na przykład fig. 4 przedstawia wpływ temperatury tytoniu po odpowietrzeniu, na stabilność tytoniu przy różnej zawartości OV. Figura 4 pokazuje, że tytoń z większą zawartością OV, około 21% wymaga niższej temperatury po odpowietrzeniu, około

235,6 K, aby osiągnąć podobny poziom utrzymywanego dwutlenku węgla w czasie, w porównaniu do tytoniu z niską zawartością OV około 12% przy temperaturze po odpowietrzeniu około 255,2 K do około 260,8 K. Fig. 5 i 6, odpowiednio pokazują wpływ zawartości tytoniowych OV i temperatury po odpowietrzeniu na zrównoważenie Cv i określoną objętość tytoniu spęcznionego po utrzymaniu w określonej temperaturze i po odpowietrzeniu przez określony czas.

t Figura 4, 5 i 6 bazują na danych z serii prób 54 i 65. W każdej z tych serii, jasny tytoń był umieszczony w naczyniu ciśnieniowym o całkowitej objętości około 0,96 m³, z czego 0,68 m' było zajmowane przez tytoń. W seriach 54 i 65, w naczyniu ciśnieniowym w przybliżeniu umieszczono 9,97 kg 20% OV tytoniu. Tytoń ten był wstępnie schłodzony przez przepływający przez naczynie gazowy dwutlenek węgla, przy ciśnieniu około 2902 kPa i przy ciśnieniu około 1055 kPa dla serii 54 i 65 odpowiednio, w ciągu 4 do 5 min. przed zwiększeniem ciśnienia do około 5515 kPa gazowym dwutlenkiem węgla.

Ciśnienie nasycenia, stosunek masy dwutlenku węgla do tytoniu i pojemność cieplna tytoniu mogą być zmieniane w taki sposób, że w szczególnych warunkach, stopień schłodzenia wymagany do odparowywania nasyconego dwutlenku węgla jest mały w stosunku do stopnia schłodzenia spowodowanego przez rozprężanie się gazowego dwutlenku węgla po obniżeniu ciśnienia.

Jednakże, gdy stosunek masowy gazowego dwutlenku węgla do tytoniu maleje, to jest, gdy wzrasta gęstość masowa tytoniu, wówczas wzrasta potrzeba chłodzenia dla odparowania skroplonego dwutlenku węgla. Dla uzyskania zwiększenia wydajności procesowej i bardziej jednolitego spęczniania tytoniu poprzez wstępne sprasowanie, istotne jest uzyskanie kontrolowanego skraplania i odparowania skroplonego dwutlenku węgla według wynalazku.

W każdej z serii 54 i 65 po osiągnięciu ciśnienia nasycenia około 5515 kPa, ciśnienie było utrzymywane na poziomie około 5515 kPa w ciągu około 5 min. zanim w naczyniu szybko obniżono ciśnienia do ciśnienia atmosferycznego, to znaczy w przybliżeniu w

173 068 ciągu 90 sek. Masa skondensowanego dwutlenku węgla na kg tytoniu podcsas swiękseanit ciśnienia po osiębieniu była określona dla serii 54 i 65 i jest prsedstawiona poniżej. Tytoń nasycony był uttsymywany w tej samej temperatura po odpowiet-seniu w suchej atmosferse, aż do chwili spęceniłoia w wieży o średnicy 76,2 mm ooprsee setknięcie go s parą prsy żądanej temperatura i prsy prędkości około 44,1 ms¹ pras mniej niż około 5 sek.

Tabela 1

Seria	54	65
Zawartość OV%	20,5	20,4
Masa tytoniu (kg)	10,2 kg	9,63 kg
Przepływ CO2 przy ciśnieniu oziębienia (kPa)	2902 kPa	12055 kPa
Ciśnienie nasycenia (kPa)	5515 kPa	5322 kPa
Temperatura wstępnego oziębienia (K)	285,2	243,1
Temperatura po odpowietrzeniu (K)	285,2-266,3	235,6
Temperatura gazu w wieży spęczniania	575	575
Równowaga CV (cm3/g) SV (cm3/g)	139,3	63,9
Przewidywany skondensowany CO2 kg/kg tytoniu	29,5	40,9

Stopień wymaganej stabilisacji tytoniu i skutkiem tego, żądana temperatura tytoniu po odgaeowaniu jest ea1nżna od wielu csynników włącsając długość ceasa po smoiejseeoia ciśnienia i prad spęcsnieoiem tytoniu. Zatem, wybór żądanej temperatury po odgaeowaniu winien być dokonany w świetle stopnia wymaganej staOi1ności.

Według eyna1aeku, nasycony tytoń preekaeujn się pomiędsy etapami nasycania i spęceniania tak, aby sachować dwutlenek węgla w tytoniu. Prsykładowo, tytoń można prsenosić sa pomocą isolowanego i chłodsonego orsnnośoika, który może być isolowany weględłm sawierającego wilgoć powietrsa.

Żądana temperatura tytoniu po odgasowaniu może być osiągnięta jakimikolwiek dogodnymi środkami, włącsając wstępne schłodsnoił tytoniu prsed wprowadełoiem go do nacsynia ciśnieniowego, schłodeenie tytoniu in situ w nacsyoiu ciśnieniowym popras usunięcie osiębionego dwutlenku węgla, lub innymi dogodnymi drogami, lub chłodeeoiem próżniowym in situ, którego efekt sosta^ powiękssony popras pteepływ gasowego dwutlenku węgla. Schłodsenie próżniowe ma tę saletę, że redukuje sawa-tości OV tytoniu bes cieplnej degradacji tytoniu. Osiębienie próżniowe także preyceynia się do usuwania gasów nieskondensowanych s nacsynia, tym samym poewt1ąjąc na eliminację fasy oceysscełnia. Osiębienie próżniowe może być s powożeniem i praktycsnie użyte dla s-edukowania temperatury tytoniu do tak niskiego posiomu jak około 272 K. Zalecane jest, aby tytoń był osiębiony in situ w nacsyniu ciśnieniowym.

Stopień wstępnego chłodsłnia lub chłodeenia in situ wymagany dla osiągnięcia żądanej temperatury tytoniu po oUgaeoeywaoiu, sa1nży od chłodeenia dokonującego się poorełe roeprężaoin się gasowego dwutlenku węgla podcsas smniejssaoiu ciśnienia. Stopień schłodeenia tytoniu w sależności od rosprężania się gasowego dwutlenku węgla jest funkcją stosunku masy gasowego dwutlenku węgla do masy tytoniu, pojemności cieplnej tytoniu, końcowego ciśnienia nasycania i roskładu temperatury. Zatem, dla danego nasycenia, gdy sasilanie tytoniu i ciśnienie, temperatura i objętość są ustalone, kontrola końcowej temperatury tytoniu po odgasowaniu może być osiągnięta pop-ses kontrolowanie ilości dwutlenku węgla nasycającego tytoń. Stopień schłodzenia tytoniu odpowiedni do odparowania skondensowanego dwutlenku węgla z tytoniu jest funkcją stosunku masy nasyconego dwutlenku węgla do masy tytoniu, pojemności cieplnej tytoniu i temperatury Iub ciśnienia tego układu. W obecności skroplonego dwutlenku węgla, zmiany gęstości masowej nie mają istotnego wpływu na temperatury po odgazowaniu. Gdy tytoń jest sprasowany przed nasyceniem dwutlenkiem węgla, wówczas powstaje większa gęstość masowa, powodująca załadowanie do danego naczynia do nasycania większej masy tytoniu. Wzrost gęstości masy tytoniu może zwiększyć szybkość wytwarzania w procesie. Jakkolwiek rozwiązanie zalecane opisuje prowadzenie etapu prasowania dla uzyskania większej gęstości masowej, obejmującego mechaniczne prasowanie za pomocą tłoka, to równie dobrze można zastosować dowolne alternatywne Iub niemechaniczne sposoby Iub urządzenia do prasowania tytoniu.

Wymagana stabilność tytoniu jest określona przez specyficzny sposób nasycenia i zastosowane procesy spęczniania. Fig. 13 przedstawia temperaturę po odgazowaniu wymaganą dla osiągnięcia określonej stabilności tytoniu, jako funkcji OV dla zaprojektowanego określonego procesu. Niższy zakreskowany obszar 200 przedstawia stopień schłodzenia przy udziale gazowego dwutlenku węgla, a górny obszar 250 przedstawia stopień dodatkowego schłodzenia uzyskanego poprzez odparowanie płynnego dwutlenku węgla jako funkcję tytoniowych OV dla osiągnięcia wymaganej stabilności. W tym przykładzie, odpowiednia stabilność tytoniu jest osiągana, gdy temperatura tyoniu jest na, linii, Iub poniżej temperatury pokazanej poprzez linię stabilność. Zmienne procesu, które określają temperaturę tyoniu po odgazowaniu, zawierają zmienne omówione wcześniej, i w tym włączając inne zmienne, ale nie tylko temperaturę naczynia, masę naczynia, objętość naczynia, budowę i wyposażenie naczynia, geometrię przepływu, stopień przepływu ciepła do ścian przepływu ciepła do ścian naczynia, i wymaganego w procesie czasu przechowywania pomiędzy nasyceniem i spęcznieniem.

Proces przy 5515 kPa jest przedstawiony na fig. 13, z czasem przechowywania po odgazowaniu około 1 godz., przy czym wstępne chłodzenie nie jest wymagane dla tyoniu z 12% OV dla osiągnięcia wymaganej stabilności, podczas gdy tyoń z 21% OV wymaga dostatecznego wstępnego schłodzenia, aby osiągnąć temperaturę po odpowietrzeniu około 235,6 K.

Wymagana temperatura tyoniu po odgazowaniu od około 235,6 do około 266,3 K jest znacznie, wyższa niż temperatura po odgazowaniu (około 194 K), gdzie jako środek nasycający używany jest płynny dwutlenek węgla. Ta wyższa temperatura tytoniu po odgazowaniu i niska zawartość OV w tyoniu, pozwala na przeprowadzenie fazy spęczniania przy. znacznie niższej temperaturze dającej w efekcie spęczniony tytoń z mniejszym zagrzaniem i mniejszą stratą zapachu. Dodatkowo, wymagane jest mniej energii dla spęczniania tytoniu. Co więcej, ponieważ tworzy się bardzo mało, jeśli w ogóle stałego dwutlenku węgla, upraszcza się operacja nasycania tytoniu. Inaczej niż tytoń nasycany tylko płynnym dwutlenkiem węgla, tytoń nasycany według wynalazku nie ma tendencji tworzenia brył, które muszą być mechanicznie rozbijane. Zatem, osiągana jest większa wydajność użyecznego tytoniu, ponieważ eliminuje się fazę rozbijania brył, które powstają w tytoniu zbyt rozdrobnionym do użycia w papierosach.

Co więcej około 21%. OV tytoniu przy około 235,6 K do około 12% OV tytoniu przy około 266,3 K inaczej niż tytoń o jakiejkolwiek innej zawartości OV przy około 294 K, nie jest kruchy i co więcej jest używany przy minimum degradacji. Ta właściwość wynika z większej wydajności użytecznego tytoniu, ponieważ mniej tyoniu jest mechanicznie rozbijane podczas normalnej operacji, to znaczy podczas rozładowania naczynia ciśnieniowego Iub przemieszczenia z naczynia ciśnieniowego do strefy spęczniania.

Zmiany chemiczne podczas spęczniania nasyconego tyoniu, na przykład strata cukrów zredukowanych i alkaloidów podczas ogrzewania, mogą być zredukowane przez zmniejszenie wyściowej zawartości OV, to jest zawartości OV tytoniu natychmiast po spęcznieniu, do około 6% OV Iub więcej. Może się to dokonać dzięki obniżeniu tem14

173 068 peratury fazy spęczniania. Normalnie, wzrost w tytoniu wyjściowych OV jest związany ze spadkiem stopnia osiągniętego spęcznienia. Spadek stopnia spęczniania zależy silnie od początkowej zawartości OV w tytoniu. Ponieważ tytoniowe OV są zredukowane w przybliżeniu do 13%, minimalna redukcja stopnia spęczniania jest obserwowana nawet przy zawartości wilgotności około 6%, lub więcej w naczyniu spęczniającym. Dlatego, jeżeli zasilanie OV i temperatura spęczniania są zredukowane, może być osiągnięte zaskakująco dobre spęcznienie, podczas gdy chemiczne zmiany są zminimalizowane. Jest to przedstawione na fig. 7, 8 i 9.

Figury 7, 8 i 9 bazują na danych z serii 2241 do 2242 i 2244 do 2254. Te dane są zebrane w tabeli 2. W każdej z tych serii porcja pomiarowa jasnego tytoniu była umieszczona w naczyniu ciśnieniowym podobnym do naczynia opisanego w przykładzie I.

Tabela 2

Nr serii	2241	2242	2244-46 (3-cia)	2245 (2-ga)
Waga tytoniu (kg)	45	45	146,2	146,2
Skondensowany CO2 (kg/kg) (obliczane)	nie stosowany	nie stosowany	0,36	0,36
Temp. wieży K	602	630	533	561
Porcja jaka jest OV	308,3	310,0	278,8	282,1
Równowaga OV	200,1	198,4	200,1	198,4
Równowaga CV (cm3/g)	73,8	75,4	78,7	80,4
SV (cm3/g)	13,1		13,1	13,1
Wieża: ile jest CV	41	36,1	75,4	54,2
Równowaga OV	188,6	183,7	195,2	193,5
Równowaga CV (cm3/g)	155,8	177,1	116,4	134,5
SV (cm3/g)	49,2	50,8	29,5	37,7
Porcja:	2,71	2,71	2,71	2,71
« Alkaloidy Cukry redukujące	13,6	13,6	13,6	13,6
Na wyjściu z wieży:	2,12	1,94	2,47	2,42
* Alkaloidy % redukcji	21,8	28,4	8,9	10,7
Cukry redukujące*	11,9	10,6	13,3	13,3
% redukcji	12,5	22,0	2,2	2,2

waga %, baza-sucha masa

173 068

Tabela 2

Nr serii	2246 (1-sza)	2247-48 (1-sza)	2248 (2-ga)	2249-50 (1-sza)
Waga tytoniu (kg)	146,3	108	108	108
Skondensowany CO2 (kg/kg) (obliczane)	0,36	0,29	0,29	0,29
Temp. wieży (K)	589	477	505	533
Porq'a jaka jest OV	287	234,5	232,9	249,3
Równowaga OV	196,9	190,2	193,5	193,5
Równowaga CV (cm3/g)	80,4	85,3	86,9	86,9
SV(cm3/g)	13,1	13,1	13,1	13,1
Wieża: ile jest OV	50,8	100,1	75,4	72,2
Równowaga OV	190,2	196,9	190,2	188,6
Równowaga CV (cm3/g)	155,8	121,4	142,7	154,2
SV (cm3/g)	45,9	36,1	42,6	47,6
Porcja:	2,71	2,71	2,71	2,71
Alkaloidy’ Cukry redukujące	13,6	13,6	13,6	13,6
Na wyjściu z wieży:	2,12	2,61	2,49	2,36
’ Alkaloidy % redukcji	21,8	3,7	8,1	12,9
’ Cukry redukujące	11,2	13,6	13,6	13,2
% redukcji	17,6	0	0	2,9

waga%, baza-sucha masa

Tabela 2(cd.)

Nr serii	2250 (2-ga)	2251-52 (1-sza)	2252 (2-ga)	2253-54 (1-sza)	2254 (2-ga)
1	2	3	4	5	6
Waga tytoniu (kg)	108	94,5	94,5	94,5	94,5
Skondensowany CO2 (kg/kg) obliczane	0,29	0,25	0,25	0,25	0,25
Temp. wieży (K)	561	463	491	519	546
Porcja jaka jest OV	246	211,6,5	213,2	210	211,6
Równowaga OV	195,2	196,9	190,2	193,5	196,9
Równowaga CV (cm3/g)	86,9	88,6	88,6	88,6	88,6
SV (cm3/g)	13,1	13,1	13,1	13,1	13,1

173 068 ciąg dalszy tabeli

1	2	3	4	5	6
Wieża: ile jest OV	45,9	106,7,1	82	59,0	47,6
Równowaga OV	187	200,1	198,4	193,5	191,9
Równowaga CV (cm3/g)	154,2	141	146	164	149,2
SV (cm3/g)	49,2	42,6	45,9	50,9	52,5
Porcja:	2,71	2,71	2,71	2,71	2,71
Alkaloidy* Cukry redukujące*	13,6	13,6	13,6	13,6	13,6
Na wyjściu z wieży:	2,26	2,54	2,45	2,39	2,28
' # Alkaloidy %redukcji	16,6	6,3	9,6	11,8	15,9
Cukry redukujące*	13,2	13,6	13,5	13,1	12,9
% redukcji	2,9	0	0,7	3,7	5,1

waga %, baza-sucha masa

Ciekły dwutlenek węgla przy 2964 kPa był używany do nasycenia tytoniu w seriach 2241 i 2242. Dopuszczono, by tytoń przesiąkał ciekłym dwutlenkiem węgla przez około 60 sek., zanim nadmiar cieczy zostanie usunięty. W naczyniu potem gwałtownie zmniejszono ciśnienia do ciśnienia atmosferycznego, tworząc stały dwutlenek węgla in situ. Nasycony tytoń był potem usunięty z naczynia i jakiekolwiek bryły, które mogły powstać, zostały rozbite. Potem tytoń był spęczniony w wieży spęczniania o wysokości 203 mm, poprzez zetknięcie z 75% mieszaniny pary/powietrza ustalonej przy określonej temperaturze i przy prędkości około 25,9 ms'¹ przez mniej niż około 4 sekundy.

Zawartość alkaloidów nikotyny i cukrów redukujących w tytoniu przed i po spęcznieniu były mierzone przy użyciu systemu analizy przepływu ciągłego według Bran Luebbe (poprzednio Technicon). Do wydobycia alkaloidów nikotyny i cukrów redukujących z tytoniu był używany wodny roztwór kwasu octowego. Ekstrakt jest przedmiotem pierwszej wagi do dializy, która usuwa główne wpływy obu przepływów. Cukry zredukowane są określone poprzez ich reakcję z hydrazydem p-hydroksybenzoesowego kwasu przy średniej bazowej 358 nadając kolor. Alkaloidy nikotyny są określone przez ich reakcję z chlorkiem cyjanu, w obecności aromatycznej aminy. Spadek alkaloidów lub spadająca zawartość cukrów w tytoniu jest wskaźnikiem straty lub zmiany powstających w chemicznych lub smakowych składnikach tytoniu.

Seria 2244 do 2254 były nasycone gazowym dwutlenkiem węgla przy 5515 kPa według sposobu opisanego w przykładzie I. Aby przestudiować efekt wzrostu temperatury, tytoń z jednokrotnego nasycenia był spęczniany przy różnych temperaturach. Na przykład 147 kg tytoniu było nasycone i potem pobrano trzy próbki po upływie około 1 godz., które były testowane i spęczniane przy 533 K, 561 K i 588,5 K, odpowiednio reprezentujące serie 2244, 2245 i 2246. Aby przestudiować efekt zawartości OV nasycone były porcje tytoniu OV o zawartości OV około 13%, 15%, 17% i 19%. Oznaczenie 1-wsźej, 2-giej i 3-ciej obok numeru serii wskazuje porządek, w którym tytoń był spęczniony po częściowym nasyceniu. Tytoń nasycony był spęczniany w wieży spęczniania o wysokości 203 mm przez zetknięcie z 75% mieszaniną pary/powietrza wpuszczaną przy określonej temperaturze i prędkości około 25,9 ms'¹ przez czas mniejszy niż około 4 sek. Zawartość alkaloidów i cukrów redukujących w tytoniu była mierzona w ten sam sposób jak opisano powyżej.

Według fig. 2 obrabiany tytoń wprowadza się do suszarki 10, gdzie jest suszony do około 19% do około 28% wilgotności (wagowo) Iub do od około 12% do około 21% wilgotności (wagowo), lepiej około 13% do 16% wilgotności (wagowo). Suszenie może dokonywać się przy użyciu dowolnych środków. Ten wysuszony tytoń może być gromadzony w dużych ilościach w silosach, aż do następnego nasycenia i spęczniania Iub może być bezpośrednio wprowadzany do naczynia ciśnieniowego 30 po odpowiedniej regulacji temperatury i .sprasowaniu, jeżeli to konieczne.

Alternatywnie porcja miarowa tytoniu suszonego jest odmierzona na wadze pasmowej i przenoszona na przenośniku taśmowym w zespole chłodniczym 20 dla obróbki przed nasycaniem. Tytoń jest chłodzony w zespole chłodniczym 20 w jakikolwiek konwencjonalny sposób, włączając chłodzenie w temperaturze mniej niż 266,3 K, a korzystnie poniżej około 255,2 K zanim będzie dostarczony do naczynia ciśnieniowego 30.

Schemat blokowy z fig. 2A jest podobny do pokazanego na fig. 2, ale posiada dodatkowo urządzenie zagęszczające 80 do prasowania tytoniu przed jego nasyceniem dwutlenkiem węgla, zgodnie z rozwiązaniem według wynalazku. Tytoń może być zagęszczony na miejscu w naczyniu ciśnieniowym Iub w oddzielnym stanowisku względnie w obydwu miejscach. Tak więc, urządzenie zagęszczające 80 może być niezależne Iub stanowiące całość z naczyniem ciśnieniowym 30 i zawiera odpowiedni układ zagęszczający i układ przenoszący.

Przy OV tytoniu wynoszącym 15%, urządzenie zagęszczające 80 zagęszcza tytoń z początkowej luźnej gęstości masowej do gęstości masowej od około 180 do około 240 kg/cm³, a korzystnie około 195 do około 225 kg/m³. Stwierdzono, że tytoń mający 15% OV zagęszczony do więcej niż około 225 Iub 240 kg/m3, wykazuje nieznaczne zbrylanie po wyjęciu z naczynia do nasycania.

Dla małej ilości środka nasycającego, zagęszczony tytoń jest zasadniczo jednolity poprzez całe złoże tytoniu po zagęszczeniu mechanicznym. Dla dużej ilości środka nasycającego, mechaniczne zagęszczanie daje bardziej jednolitą gęstość masową, niż uzyskiwana poprzez sam ciężar własny. Przykładowo, gdy jasny tytoń mający 20,5% OV wypełniał luźno cylinder o wysokości około 1690 mm 'i średnicy około 588 mm, wówczas zmierzona gęstość masowa wynosiła pomiędzy około 345 i około 382,5 kg/m3 zasadniczo jednolicie w miejscach pomiarów pomiędzy 0 mm i na wysokości około 490 mm w złożu, zmniejszona do około 315 kg/cm3 przy wysokości około 771,75 mm i zmniejszona zasadniczo lmiowo od około 315 do około 217,5 kg/m3 na wysokości pomiędzy 771,75 mm a wierzchem złoża.

Jeżeli złoże tytoniu zostanie zagęszczone do przynajmniej progowej gęstości masowej, wówczas wpływ zagęszczania grawitacyjnego jest pomijalnie mały, a gęstość masowa jest zasadniczo jednakowa wzdłuż wysokości złoża.

Do zmierzenia gęstości masowej na rozmaitych głębokościach złoża tytoniu została zastosowana następująca procedura. Do cylindra włożono, jedna po drugiej, wstępnie odważone ilości tytoniu, na przykład ilości rzędu 2,25 kg. Po włożeniu każdej porcji o masie 2,25 kg do cyhndra wkładano odpowiedni oznacznik. Gdy cyllnder został wypełniony tytoniem, z oznacznikami włożonymi pomiędzy kolejne 2,25 kilogramowe porcje tytoniu, cylinder ostrożnie usunięto dla uwolnienia słupa tytoniu z oznacznikami. Zmierzono wysokość każdego oznacznika i wykorzystano ją do obliczenia objętości zajmowanej przez odpowiednią porcję tytoniu i jej gęstości masowej.

Ochłodzony i zagęszczony tytoń podaje się do naczynia ciśnieniowego 30 poprzez wlot 31 tytoniu. Korzystnie, naczynie ciśnieniowe 30 stanowi cyllnder mający pionowo usytuowaną oś podłużną, z wlotem 33 doprowadzającym dwutlenek węgla, umieszczonym przy, Iub w pobliżu dna naczynia 30, oraz z wylotem 32 odprowadzającym dwutlenek węgla, umieszczonym przy, lub w pobliżu szczytu naczynia 30. Jednakże to odprowadzanie można realizować w dowolnym dogodnym kierunku, na przykład pionowo, poziomo, promieniowo i tak dalej, ponieważ proces według wynalazku daje zasadniczo

173 068 jednakowe temperatury poprzez złoże tytoniu, w wyniku jednakowego, kontrolowanego skraplania dwutlenku węgla. Ponadto, złoże jest zasadniczo jednorodne i jednolite, i umożliwia jednakowy przepływ gazu w dowolnym kierunku.

Naczynie ciśnieniowe 30 jest potem opróżnione gazowym dwutlenkiem węgla, by usunąć powietrze lub inne niekondensujące gazy z naczynia 30. Alternatywnie, naczynie ciśnieniowe może być opróżniane za pomocą pompy próżniowej dla usunięcia powietrza lub innych gazów, zanim do naczynia zostanie wprowadzony gazowy dwutlenek węgla. Jest pożądane, by opróżnianie było prowadzone w taki sposób, by nie było znacznego wzrostu temperatury tytoniu w naczyniu 30. Korzystnie, odpływający w tej fazie oczyszczania środek jest obrabiany w dowolny sposób, aby odzyskać dwutlenek węgla do ponownego użycia, lub też może być on wypuszczony do atmosfery przez linię 34.

Po fazie oczyszczenia, gazowy dwutlenek węgla jest wprowadzany do naczynia ciśnieniowego 30 ze zbiornika zasilającego 50, gdzie pozostaje pod ciśnieniem około 2758 kPa do około 7239 kPa. Gdy ciśnienie wewnątrz zbiornika 30 osiągnie od około 2068 kPa do około 3477 kPa, wylot dwutlenku węgla 32 zostaje otwarty, pozwalając na wpływ dwutlenku węgla poprzez złoża tytoniu, oziębiając tytoń do zasadniczo jednolitej temperatury, podczas gdy ciśnienie w naczyniu 30 pozostaje na poziomie około 2068 kPa do około 3447 kPa. Po osiągnięciu znacznego ujednolicenia temperatury tytoniu, wylot 32 dwutlenku węgla zostaje zamknięty i ciśnienie w naczyniu 30 jest zwiększone do od około 4826 kPa do około 6894 kPa, korzystnie około 5515 kPa, przez dodatek gazowego dwutlenku węgla. Potem wylot dwutlenku węgla 33 zostaje zamknięty. W tym momencie, temperatura złoża tytoniu jest w przybliżeniu równa temperaturze nasycenia dwutlenku węgla. Jakkolwiek można ekonomicznie zastosować duże ciśnienia wartości 7287 kPa i ciśnienie równe ciśnieniu krytycznemu dwutlenku węgla, 7287 kPa też mogłoby być akceptowane, to jednak nie jest znana górna granica dla zakresu użytecznego ciśnienia nasycenia, inne niż narzucona przez możliwości zastosowanego wyposażenia i efektów zastosowania dwutlenku węgla o ciśnieniu nadkrytycznym.

Podczas zwiększenia ciśnienia w naczyniu ciśnieniowym, zachodzą przemiany termodynamiczne, które umożliwiają skraplanie kontrolowanej ilości nasyconego gazowego dwutlenku węgla na tytoniu. Figura 1 jest schematem standardowej temperatury (K) - entropia (J/kg) dla dwutlenku węgla z linią I-V narysowaną dla zilustrowania jednego termodynamicznego przebiegu zgodnie z prezentowanym wynalazkiem. Na przykład, tytoń o temperaturze około 291,3 K jest umieszczony w naczyniu ciśnieniowym (przy I), a ciśnienie w naczyniu jest zwiększane do około 2068 kPa (jak pokazano linią I-II). Naczynie jest potem chłodzone do około 255,2 K przez przepływ oziębiającego dwutlenku węgla przy około 2068 kPa (jak pokazano linią II-III). Dodatkowy gazowy dwutlenek węgla jest wprowadzany do naczynia, zwiększając ciśnienie do około 5515 kPa i temperaturę do około 292,4 K. Jednakże ponieważ temperatura tytoniu jest poniżej temperatury nasycenia gazowego dwutlenku węgla, zatem kontrolowana ilość gazowego dwutlenku węgla będzie jednolicie skraplana na powierzchni tytoniu (jak pokazano linia III-IV). Po przetrzymaniu układu pod ciśnieniem około 5515 kPa w pożądanym czasie, w naczyniu szybko zmniejsza się ciśnienie do ciśnienia atmosferycznego, uzyskując temperaturę po odpowietrzeniu od około 252,4 do około 249,7 K pokazano linią IV-V).

Chłodzenie in situ tytoniu do około 260,8 K przed osiągnięciem zwiększonego ciśnienia zasadniczo pozwala kondensować pewne ilości nasyconego gazowego dwutlenku węgla. Kondensacja będzie powodowała zasadniczo jednolity rozdział ciekłego dwutlenku węgla przez złoże tytoniu. Odparowanie ciekłego dwutlenku węgla podczas fazy odpowietrzania będzie pomagać w oziębieniu tytoniu w jednolity sposób. Jednolita temperatura po nasyceniu tytoniu spowoduje bardziej jednolite spęcznianie tytoniu. Jednolita kondensacja dwutlenku węgla na tytoniu i występujące w efekcie jednolite ochłodzenie tytoniu jest ułatwione, ponieważ tytoń zostaje wstępnie zagęszczony do zasadniczo jednolitej gęstości masowej.

Ta jednolita temperatura tytoniu jest przedstawiona na fig. 10, która jest schematycznym wykresem naczynia nasycania 100 użytego w serii 28, pokazującym temperaturę w K, a różnych położeniach w złożu tytoniu po odpowietrzeniu. Na przykład temperatura złoża tytoniu w przekroju poprzecznym 120,914 mm od góry naczynia 100, była około 261,3 K), 259 K i 257 K). Około 815 kg jasnego tytoniu z zawartością OV około 15% było ułożone w naczyniu ciśnieniowym o wymiarach 1524 mm (śr. wewn.) x 2591 mm (wysokość). Naczynie było potem oczyszczone gazowym dwutlenkiem węgla przez około 30 sek. przed zwiększeniem ciśnienia do około 2413 kPa gazowego dwutlenku węgla. Złoże tytoniu było potem chłodzone do około 260,8 K przez chłodzenie przepływem przy ciśnieniu 2413 kPa przez około 12,5 min. Ciśnienie w naczyniu było potem zwiększone do około 5515 kPa i utrzymywane przez około 60 sek. przed gwałtownym obniżeniem ciśnienia w około 4,5 min. Temperatura złoża tytoniu w różnych punktach była mierzona i stwierdzono jej znaczną jednolitość jak pokazano na fig. 10. Przeliczono, że około 0,26 kg dwutlenku węgla kondensuje na 1 kg tytoniu.

Powracając do fig. 2, tytoń w naczyniu ciśnieniowym 30 pozostaje pod ciśnieniem dwutlenku węgla o wartości około 5515 kPa przez około 1 sek. do około 300 sek., korzystnie około 60 sek. Odkryto, że czas kontaktu tytoniu z gazowym dwutlenkiem węgla, to jest długość czasu, w którym tytoń musi pozostawać w kontakcie z gazowym dwutlenkiem węgla, ażeby absorbować wymaganą ilość dwutlenku węgla, jest uzależniony silnie od zawartości OV tytoniu i użytego ciśnienia nasycenia. Tytoń z wyższą początkową zawartością OV wymaga krótszego czasu kontaktu, przy danym, ciśnieniu, niż tytoń z niższą zawartością początkową OV, aby osiągnąć porównywalny stopień nasycenia, szczególnie przy niższych ciśnieniach. Przy wyższych ciśnieniach nasycania, wpływ OV tytoniu na czas kontaktu z gazowym dwutlenkiem węgla jest zredukowany. Jest to przedstawione w tabeli 3.

Tabela 3

Wpływ ciśnienia nasycania i zawartości OV tytoniowych na czas kontaktu z CO2

Seria	2Ω	14	21	52	42	33	32	35	30	27
Wstępna zawar. tytoń. OV (%)	12,2	11,7	11,8	12,3	12,6	16,7	16,4	16,9	16,5	16,0
Ciśn. nasyć. (kPa)	3297	3234	3255	5614	5600	3010	3010	3010	3220	3150
Czas kontaktu pod ciśn. nasyć, (min)	5	15	60	1	5	0,25	5	10	15	20
Na wyjściu z wieZn'. równow. CV (cm3/g)	123	142,7	165,6	160,7	170,6	139,4	152,5	172,2	182,0	172,2
SV (cm3/g)	29,5	34,4	45,9	50,8	50,8	34,4	42,6	55,8	50,8	47,6
Kontrola* równow. CV (cm3/g)	86,9	88,6	85,3	91,9	93,5	90,2	90,2	93,5	90,2	90,2
SV (cm3/g)	13,1	13,1	13,1	13,1	13,1	13,1	13,1	13,1	13,1	13,1

* CV i SV wsadu tytoniowego

173 068

Po dostttecsnym nasyceniu tytoniu w nacsyniu ciśnieniowym 30 ssybko emniejsea się ciśnienie do ciśnienia atmosfetycsołgo, w csurie od 1 sek. do około 300 sek., ea1eżnin od rosmiarów nacsynia, p-ses odgueowanie najpierw dwutlenku węgla do sespołu odeyskiwtnia dwutlenku węgla 40 i potem o-słe linię 34 do atmosfery. Dwutlenek węgla, który skondensował w tytoniu jest odparowany podcsas tej fasy odgaeowania, pomagając w chło^eniu tytoniu i powodując w tytoniu temperaturę po odgasowaniu od około

235,6 K do około 266,3 K.

Ilość kondensowanego dwutlenku węgla w tytoniu korsystnił powinna wynosić w eakrłsił 0,1 do 0,9 kg dwutlenku węgla na 1 kg tytoniu. Korsystny sakres to 0,1 do 0,3 kg na 1 kg ale ilości powyżej 0,5 do 0,6 kg na 1 kg są dogodne w niektórych warunkach.

Nasycany tytoń s nacsynia ciśnieniowego 30 może być natychmiast spęcsniony dogodnymi środkami, na prsykład p-słe prseniłsienił do wieży spęcsniania 70. Alternatywnie, tytooń nasycony może oosostawać prses około 1 gods. w jego tempł-atu-ee po odparowaniu w ureądsłniu p-senoseącym tytoń 60 w suchej atmosferne, to jest w atmosfera s punktem rosy poniżej temperatury po odgasowaniu, dla wynikłego spęcsniłoia. Po spęcenieoiu i, jeśli jest pożądane, ponownym ułożeniu, tytoń może być użyty w pramyśle produktów tytoniowych, włąceując produkcję papiłtΌSÓw.

Następujące p-sykłady stanowią ilustrację powyż^ego.

Prsykład I. 109 kg próbki jasnego tytoniu o sawattości 15% OV _t było chłodsone do około 266,3 i potem umiesscsooe w nacsyniu ciśnieniowym w prsybliżeniu o średnicy 610 mm i wysokości w prsybliżeniu 2440 mm. Nacsynie było potem napełnione p-sy ciśnieniu do około 2068 kPa gasowym dwutlenkiem węgla. Tytoń był następnie chłodsony, podcsas gdy ciśnienie w nacsyniu posostawało na posiomie około 2068 kPa, do około 255,2 K, popras p-eerływ gasowego dwutlenku węgla bliskiego warunków nasycania pras około 5 min., preed wsrostem ciśnienia do około 5515 kPa. Ciśnienie w nacsyoiu było na posiomie około 5515 kPa prses około 60 sek. Ciśnienie w nacsyniu było obniżone do ciśnienia aZmosferycenego prses odgteowanił w ceasie około 300 sek., po csym temperatura tytoniu było około 255,2 K. Basując na tempe-atursn tytoniu, układsie ciśnienia, temperuturee i objętości, i temperatura tytoniu po odgaeowaoia, wyliczono, że w prsybliżeniu 0,29 kg dwutlenku węgla kondensuje w 1 kg tytoniu.

Nasycona próbka miała p-syTost ciężaru około 2%, co jest ptsypisanł nasyceniu dwutlenkiem węgla. Nasycony tytoń później, w csasił ponad 1 gods., ogtsewano w wieży spęceniaoia o średnicy 203 mm popras ełtkoięcie s 75% mieseanioą pary wodnej 1 powiet-sa w około 561 K i p-sy prędkości około 25,9 ms⁴ w ceasie mniejssym oiż około 2 sek. Produkt wychodsący s wieży spęcsniania miał sawartość OV około 2,8%. Produkt był e-ówooważooy w warunkach standardowych 297 K i 60% RH pras około 24 gods. Moc wypełnienia produktu równoważonego była miereona orens standardowy test objętości cylindra (CV). To dało wartość CV 9,4 cm/g prsy sawa-tości wilgotności równowagi 11,4%. Kontrola próbki niespęcenionej dała wynik objętości cylindra 5,3 cm/g p-sy eawu-tości wilgotności równowagi 12,2%. Próbka po obróbce miała satem 77% wsrost mocy wypełnienia, jak smiersono metodą CV.

Skutkiem wytreymania csasowego po nasyceniu prsed spęcsnieniłm, spęcenianego tytoniu SV i srównoważonego CV była studiowana w serii 2132-1 p-ses 2135-2. W każdej s tych serii 2132-1, 2132-2, 2134-1, 2135-1 i 2135-2, próbka 10,13 kg. jasnego tytoniu s sawartością 15% OV była umiłsecsona w tym samym nacsyniu, jak opisano w p-eykłaUme I. W nacsyniu podniesiono ciśnienie od około 1723 kPa do około 2068 kPa p-sy użyciu gasowego dwutlenku węgla. Tytoń był potem chłodsony, podcsas gdy ciśnienie nacsynia posostawało na posiomił około 1723 kPa do około 2068 kPa w ten sam sposób jak opisano w preykładsin I. Potem w nacsyniu s^iękssono ciśnienie do około 5515 kPa p-sy użyciu gasowego dwutlenku węgla. To ciśnienie było utreymywanł p-ses około sek., sanim nacsynie było odgteowanł do ciśnienia atmosfe-ycenłgo w ceasił

173 068 około 300 sek. Tytoń nasycony pozostawał w środowisku o punkcie rosy poniżej temperatury tytoniu po odgazowaniu, przed spęcznieniem. Figura 11 przedstawia wpływ czasu utrzymywania tytoniu po nasyceniu, na objętość właściwą tytoniu spęcznianego. Figura 12 przedstawia wpływ czasu utrzymywania tytoniu po nasyceniu na równoważenie CV tytoniu spęcznianego.

Przykład II. Próbka jasnego tytoniu o masie 8,55 kg i 18% zawartości OV została umieszczona w naczyniu ciśnieniowym o objętości 0,096 m3. Naczynie zostało następnie poddane zwiększeniu ciśnienia do około 1276 kPa gazowym dwutlenkiem węgla. Tytoń był następnie chłodzony, podczas gdy ciśnienie naczynia pozostawało przy około 1276 kPa, do około 241,3 K przez opłukiwanie gazowym dwutlenkiem węgla bliskim warunkom nasycenia, przez około 5 min. przed zwiększeniem ciśnienia do około 2965 kPa gazowym dwutlenkiem węgla. Ciśnienie w naczyniu pozostawało na poziomie około 2965· kPa przez około 5 min. Ciśnienie w naczyniu było zmniejszane do ciśnienia atmosferycznego przez odgazowanie w ciągu około 60 sek., po których temperatura tytoniu wynosiła około 239,1 K. Opierając się na temperaturze tytoniu, układzie ciśnienia, temperatury i objętości, wyliczono, że około 0,23 kg dwutlenku węgla skondensowało w 1 kg tytoniu.

Nasycona próbka miała przyrost wagi około 2%, co można przypisać nasyceniu dwutlenkiem węgla. Tytoń nasycony był następnie w czasie 1 godz. ogrzewany w wieży spęczniania o średnicy 76,2 mm przez zetnięcie z 100% pary wodnej przy około 547 K prędkości około 41 ms'¹ przez mniej niż około 2 sek. Produkt wychodzący z wieży miał zawartość OV około 3,8%. Produkt ten był równoważony w standardowych warunkach 297 K i 60% RH przez około 24 godz. Moc wypełnienia zrównoważonego produktu była mierzona przez standardowy test objętości cylindra (CV). Dał to zrównoważoną wartość CV 10,1 cc/g przy wilgotności równowagi 11,0%. Próbka niespęczniana miała objętość cylindra 95,12 cm3/g przy wilgotności równowagi 11,6%. Próbka po obróbce miała zatem 74% wzrost mocy wypełnienia, jak to zmierzono metodą CV.

Jak już opisano, proces według wynalazku może być korzystnie przystosowany do krótkocyklowego nasycania tytoniu w stosunkowo małych seriach, tak że proces staje się zasadniczo ciągły. Obecnie zostanie opisane zalecane rozwiązanie takiego procesu, przeprowadzonego w urządzeniu według wynalazku, w odniesieniu do fig. 14 do 19. Opisane rozwiązanie stanowi przykład małoseryjnego, krótkocyklowego procesu nasycania i urządzenia do nasycenia około 15% OV tytoniu, przy wydajności wy'ścia około 500 funtów na godzinę z gęstością masową około 14 funtów/stopa sześć.

Na figurze 14 pokazano schematyczny widok z góry urządzenia do prowadzenia zalecanego procesu według wynalazku. Na ramie 1 jest zamontowany nieruchomy stół 2' (fig. 15), zaś na stole 2' jest zamontowany obrotowy stół 2. Obrotowy stół 2 obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara (strzałka R) wokół zasadniczo pionowej osi A. Górna rama 1' przytrzymuje naczynie ciśnieniowe 30 jak opisano poniżej.

Obrotowy stół 2 jest napędzany (strzałką R) skokami co zasadniczo 90° poprzez urządzenie napędzające, na przykład pneumatyczny człon uruchamiający, silnik i blokowaną przekładnię zębatą, lub silnik krokowy, który nie jest pokazany, jednakże który jest Ogólnie znany fachowcom z danej dziedziny. Na obrotowym stole 2, jak opisano poniżej, są zamontowane cztery podobne rurki cylindryczne, mianowicie rurka 4 .pokazana w położeniu doprowadzania lub wypełniania, rurka 5 pokazana w położeniu zagęszczanie, rurka 6 pokazana poniżej położenia stanowiska nasycania,, i rurka 7 pokazana w położeniu wyładowania. Gdy urządzenie napędzające obraca stół obrotowy w skokach obrotowych w 90°, wówczas każda rurka 4, 5, 6 i 7 obraca się w przeciągu około 4 sekund do odpowiedniego następnego stanowiska procesowego i jest w nim utrzymywana przez około 96 sekund jak opisano poniżej.

Na figurze 15 pokazano cylindryczny przekrój urządzenia z fig. 14. Obrotowy stół 2 znajduje się bezpośrednio powyżej nieruchomego stołu 2', który jest podparty na ramie 1. Obrotowy stół 2 może być podparty na nieruchomym stole 2' za pomocą konwencjonalnych łożysk, dla umożliwienia względnego ruchu obrotowego. Każda z rurek 4, 5, 6 i 7 znajduje się w odpowiednim otworze w obrotowym stole 2, tak że każda rurka pozostaje otwarta od góry i od dołu poprzez obrotowy stół 2. Przy spodzie każdej rurki można umieścić wycieraczkę 8 dla przecierania stołu 2' dla uniknięcia gromadzenia się tytoniu w przestrzeni pomiędzy obrotowym stołem 2 i stołem 2'.

Przenośnik zasilający 9 dostarcza luźną masę tytoniu (na przykład tytoniu o zawartości 15% OV) w postaci zasadniczo ciągłego strumienia (strzałka F) do zsypu Iub rurki zasilającej 11. Tytoń może, przykładowo, być wstępnie obrobiony za pomocą suszarki 10 i chłodziarki 20 pokazanych na fig. 2, przed dostarczeniem poprzez przenośnik zasilający 9. Tytoń opada przez rurkę zasilającą 11 i przez otwartą bramkę ślizgową 12 do rurki 4 w położeniu zasilania. Szybkość podawania tytoniu jest kontrolowana, tak że rurka 4 jest wypełniona zasadniczo do szczytu podczas jednostanowiskowego cyklu czasowego trwającego około 96 sekund. Następnie obrotowy stół 2 obraca się w przeciągu około 4 sekund, przesuwając rurkę 4 do stanowiska zagęszczania Iub ściskania zajętego przez rurkę 5 w widoku pokazanym na fig. 15, odpowiadającą zasadniczo urządzeniu zagęszczającemu 80 z fig. 2a.

Gdy obrotowy stół 2 obraca się pomiędzy kolejnymi zatrzymywanymi położeniami, ślizgowa bramka 12 zamyka i zatrzymuje przepływ luźnego tytoniu, który następnie cofa się lub gromadzi w rurce zasilającej 11, dopóki poniżej ślizgowej bramki 12 nie zostanie umieszczona następna rurka (na przykład rurka 7), po czym ślizgowa bramka 12 zostaje otwarta.

Każda rurka ma długość około 588 mm, wewnętrzną średnicę około 343 mm i grubość ściany odpowiednią do wytrzymywania sił zagęszczania oddziaływujących na tytoń. Gdy rurka wypełniająca znajduje się w położeniu zagęszczania rurki 5, wówczas zostaje uruchomiony zagęszczający zespół tłokowy 13. Zespół ten odpowiada zasadniczo urządzeniu zagęszczającemu 80 z fig. 2a, i może przykładowo stanowić napędzany hydraulicznie siłownik zawierający tłok i cylinder. Zespół tłokowy 13 zagęszcza, Iub ściska tytoń do około połowy jego początkowej luźnej objętości i około dwukrotnie w stosunku do początkowej luźnej gęstości masy wypełniającej, to jest podnosząc gęstość masową do około 195 mg/cm3

Po zagęszczeniu tytoniu, zagęszczający zespół tłokowy 13 cofa się zanim upłynie jednostanowiskowy cykl czasowy wynoszący około 96 sekund. Następnie zostaje obrócona rura zawierająca sprasowany tytoń przez około 4 sekundy do położenia nasycania rurki 6 i zostaje umieszczona w jednej linii z otworem 61 w stole 2'. Zespół tłokowy 14 naczynia ciśnieniowego porusza się z położenia pokazanego przerywanymi liniami poniżej stołu obrotowego 2, poprzez otwór 61 i poprzez rurkę 6. Zespół tłokowy 14 przenosi wstępnie zagęszczony tytoń z rurki 6 do naczynia ciśnieniowego 30. Następnie zespół tłokowy 14 dalej ściska tytoń do gęstości masowej około 210 kg/cm3. Następnie zespół tłokowy 14 zostaje zablokowany na miejscu za pomocą kołka blokującego 15, a ściśnięty tytoń zostaje nasycony dwutlenkiem węgla wewnątrz naczynia ciśnieniowego 30, zgodnie z procesem według wynalazku, jak opisano bardziej szczegółowo poniżej.

Następnie, kołek blokujący 15 jest przesuwany do położenia odblokowania, zespół tłokowy 14 jest wyjmowany z naczynia ciśnieniowego 30 i równocześnie zostaje uruchomiony w dół tłok wypychający 16 dla zapewnienia całkowitego opróżnienia naczynia ciśnieniowego z nasyconego złoża tytoniu. Gdy tylko zespół tłokowy 14 odsunie się od spodu rurki 6, a tłok 16 cofnie się z powrotem w kierunku położenia wyjściowego, rurka 6 może zostać obrócona dla przeniesienia nasyconego tytoniu do stanowiska wyładowania rurki 7 na fig. 15.

Zespół wyładowczy 3, w rodzaju tłoka, porusza się w dół poprzez rurkę 7 dla zapewnienia całkowitego opróżnienia rurki 7 z nasyconego tytoniu, a następnie cofa się. Tytoń opada poprzez otwór 71 w stole 2' i do zespołu zsypu wyładowczego 17. Zespół zsypu 17 jest izolowany i chłodzony oziębionym, suchym powietrzem

173 068 (w temperaturze poniżej temperatury po odgazowaniu tytoniu) dla uchronienia nasycenia tytoniu dwutlenkiem węgla. Zespół zsypu 17 zawiera zsyp zasilający 18 i wiele kołkowych zgarniaczy lub tak zwanych rolek otwierających 19. Zespół zsypu wyrównuje poszczególne serie nasyconego tytoniu (każda mająca około 6,3 kg w tym przykładzie) do postaci ciągłego przepływu D tytoniu dla uniknięcia zatkania urządzenia do spęczniania podczas podawania tytoniu. Tytoń zostaje zatrzymywany w zespole zsypu 17 przez okres czasu określany tutaj jako czas gromadzenia. Długość czasu gromadzenia jest zależna od częstotliwości, z jaką zespół zsypu 17 pobiera tytoń z członu nasycającego. Krótszy cykl nasycania redukuje czas gromadzenia dla każdej serii tytoniu, zmniejszając wymagania odnośnie stabilności przetrzymywania dwutlenku węgla w tytoniu. Ponieważ stabilność CO2 ma odwrotny wpływ w stosunku do temperatury wyjściowej po odgazowaniu tytoniu, zatem krótszy cykl daje nie tylko skuteczną pracę przy zredukowanej stabilności, ale również może tak oddziaływać przy wyższych temperaturach wyjściowych po odgazowaniu niż dłuższy cykl.

Na figurze 16 pokazano powiększony przekrój układu naczynia ciśnieniowego 30 z fig. 15, po wepchnięciu wstępnie zagęszczonego złoża tytoniu za pomocą tłoka 14 do naczynia ciśnieniowego, dalszym zagęszczeniu tytoniu i zablokowaniu na miejscu za pomocą blokującego kołka 15. Naczynie ciśnieniowe 30 zawiera cylinder 34, mający średnicę wewnętrzną 355,6 mm. Cylinder 34 jest korzystnie wyłożony izolującą termicznie wyikł^dziną 35, mającą grubość ścianki około 3,175 mm. Wypychający zespół tłokowy 16 porusza się w kierunkach strzałki 16' poprzez otwór wyposażony w ciśnieniową uszczelkę 37 w szczycie 36 cyllndra 34. Wał 38 zespołu tłokowego 16 napędza górną płytkę dystrybutora gazu 39a, górną płytkę komorową gazu 41a i górny ekran 42a.

Ekran 42a, płytka 41a i płytka 39a tworzą górny zespół dystrybutora gazu 58a, o wymiarach dopasowanych ciasno ale ruchomo wewnątrz wykładziny izolującej 35, z wycieraczką 43a umieszczoną wokół obwodu sita 42a. Przy przeciwległym końcu naczynia ciśnieniowego 30, zespół tłokowy 14 zawiera podobny układ dolnego sita 42b z wycieraczką 43b, dolną płytą komorową gazu 41b i dolną płytą dystrybutora gazu 39b. Elementy składowe 42b, 41b i 39b tworzą dolny zespół dystrybutora gazu 58bl, zwyniarowany tak, aby był dopasowany ślizgowo wewnątrz wewnętrznej średnicy cylindra 34.

Tak więc powstaje wnęka zawierająca tytoń, ograniczona promieniowo przez wewnętrzne ściany wykładziny 35, na szczycie sitem 42a, a na spodzie sitem 42b. Ciśnieniowa uszczelka 37 wokół wałka tłoka wypychającego 16 i ciśnieniowa uszczelka 44 wokół górnej części tłoka 14 naczynia ciśnieniowego, stanowią uszczelki odporne na wysokie ciśnienie, ograniczające przestrzeń gazowego dwutlenku węgla przy ciśnieniu nasycania. Pomiędzy płytą dy^t^ł^^^tora gazu 39a i wierzchem cyllndra 34 znajduje się niskociśnieniowa uszczelka 45a, zaś pomiędzy obwodem dolnego zespołu dystrybutora gazu 58 i wewnętrzną ścianą cyllndra 34 znajduje się niskociśnieniowa uszczelka 45b. Niskociśnieniowe uszczelki 45a i 45b mogą stanowić uszczelki typu O-ring, które mają jedynie wytrzymywać małą różnicę ciśnień poprzez odpowiednie płyty dystrybutora gazu, płyty komory gazowej, sita i złoże tytoniu. Te uszczelki 45a i 45b zapewniają, że gaz zostaje właściwie rozprowadzony poprzez zespoły dystrybutora gazu i w konsekwencji poprzez złoże tytoniu, a nie przechodzi wzdłuż ścian naczynia ciśnieniowego.

Dla nasycenia zagęszczonego tytoniu dwutlenkiem węgla według procesu według wynalazku, zostaje otwarty zawór sterujący (nie pokazany) tak, że zostaje wprowadzony gazowy dwutlenek węgla (strzałki 33') przez wloty gazu 33, następnie przez komorę gazową 46b, płyty 39b i 41b, oraz sito 42b, który przenika złoże tytoniu i wypływa przez odpowiednie górne elementy 42a, 41a, 39a, 46a i 32.

Podczas napływu gazowego dwutlenku węgla, powietrze zostaje usuwane ze złoża tytoniu i uchodzi poprzez sito 42a, płyty 41a i 39a, a następnie poprzez komorę gazową 46a wylotami gazowymi 32 do zaworu sterującego (nie pokazanego), za pomocą którego gaz może być odprowadzany do atmosfery lub odzyskiwany w urządzeniu do odzyskiwania 40 (fig. 2). Korzystnie, wloty 33 znajdują się tuż przy spodzie komory 46b

173 068 lub w pobliżu, dla umożliwienia zdrenowania jakiegokolwiek kondensatu, zaś wloty 32 są umieszczone przy szczycie komory 46a lub w pobliżu, dla umożliwienia odprowadzenia ciepła, zamiast wytwarzania uwięzionych gorących punktów.

Alternatywnie, powietrze lub inne gazy mogą być usuwane z naczynia ciśnieniowego przez wytworzenie w naczyniu próżni. Oczyszczanie próżniowe jest szczególnie przydatne do naczynia ciśnieniowego według obecnego rozwiązania, ponieważ zawiera:ono stosunkowo małą objętość gazu i można uzyskać wystarczającą próżnię przez około 5 sekund.

Początkowo, górny zawór sterujący jest całkowicie otwarty dla umożliwienia usunięcia powietrza przez około 5 sekund. Następnie górny zawór sterujący zostaje przymknięty do ciśnienia około 1723 kPa, po czym w naczyniu ciśnieniowym dwutlenek węgla spręża się do około 1723 kPa przez około 2 sek., podczas gdy przez górny zawór sterujący może wydobywać się stale bardzo niewielka ilość gazu. Dla ochłodzenia tytoniu według wynalazku, przez złoże przepuszcza się nasycony gazowy dwutlenek węgla pod ciśnieniem około 1723 kPa przez około 56 sekund. Złoże tytoniu jest chłodzone jednolicie do warunków nasycenia dla dwutlenku węgla przy około 1723 kPa (patrz np. fig. 1).

Następnie górny zawór, sterujący jest zdławiony do około 5513 kPa, po czym dwutlenek węgla przepływa do złoża i ulega sprężeniu do około 5513 kPa przez około 6 sekund, podczas gdy przez ten górny zawór sterujący ciągle może wydobywać się bardzo niewielka ilość gazu. Gdy ciśnienie wzrasta jednolicie wzdłuż złoża, wzrasta również temperatura nasycenia gazu (tak samo jednolicie wzdłuż złoża), tak że dwutlenek węgla skrapla się na ochłodzonym tytoniu jednolicie wzdłuż złoża. Gdy kondensacja ogrzewa tytoń, wówczas temperatura tytoniu jest opóźniona względem wzrastającej temperatury nasycania gazowego dwutlenku węgla. Tak więc, kondensat może stale powstawać aż ciśnienie osiągnie około 5513 kPa.

Stwierdzono, że dla wybranych ciśnień, około 5169 kPa lub większych, dla około 15% OV tytoniu, nie jest potrzebny żaden dodatkowy czas nasiąkania przy wybranym wysokim ciśnieniu dla uzyskania wystarczającego nasycenia. Z tego względu, gdy jest uzyskane ciśnienie około 5513 kPa zarówno górny jak i dolny zawór sterujący są otwarte, dla umożliwienia odprowadzenia dwutlenku węgla przez wloty 33 jak również wyloty 32 (górne i dolne strzałki 32') przez około 15 sekund z powrotem do ciśnienia atmosferycznego. Czas potrzebny do odprowadzenia może być zredukowany przez odpowietrzanie złoża zarówno od góry, jak i od dołu. Ten proces o krótkim obiegu dla wytworzenia około 225 kg na godzinę nasyconego tytoniu przy gęstości około 0,23 g/cm3 jest zestawiony poniżej w tabeli 4. Ten proces nasycania o krótkim obiegu według wynalazku, może być zakończony w przeciągu około 100 sekund, ponieważ oczyszczanie, sprężanie i odpowietrzanie mogą być prowadzone bardzo szybko i ponieważ można wyeliminować wysokociśnieniowy czas nasiąkania, jak również dodatkowe etapy dla pokonania skutków ciepła sprężania.

173068 Tabela 4

Kolejność operacji

Przybliżony czas (sekundy)	Operacja
4	przesuwanie tłoka naczynia ciśnieniowego i tłoka wypychającego w górę dla załadowania tytoniu
2	zablokowanie kołka blokującego
5	przepływ CO2 dla usunięcia powietrza
2	podniesienie ciśnienia do 1723 kPa
56	przepływ przelotowy CO2 przy 1723 kPa
6	podniesienie ciśnienia do 5513 kPa
0	czas nasiąkania przepływu przelotowego przy 5513 kPa
15	odpowietrzenie
2	odblokowanie kołka blokującego
4	przesunięcie tłoka naczynia ciśnieniowego i tłoka wypychającego w dół dla usunięcia tytoniu z członu nasycającego
4	obrót stołu o 90°
100	Przybliżony czas cyklu wsadu

Podczas odpowietrzania, częściowo chłodzenie jest uzyskiwane przez rozprężanie gazu, jednakże większość chłodzenia uzyskuje się przez odparowanie skroplonego dwutlenku węgla. Efekt chłodzenia sprowadza temperaturę złoża tytoniu jednolicie do około 305 K lub mniej w tym przykładzie. Temperatura po odpowietrzeniu może być kontrolowana przez kontrolowanie wstępnego odchłodzenia tytoniu i parametrów w cyklu wzrostu ciśnienia, takich jak ciśnienie przepływu przelotowego i ciśnienie maksymalne, dla kontrolowania stopnia skraplania. Z tego względu można uzyskać jednolite chłodzenie, nasycenie i stabilność po odpowietrzeniu niezależnie od gęstości złoża.

Dalszą korzyścią krótkoobiegowego procesu nasycania według wynalazku, jest to, że uzyskuje się zasadniczo ciągłą wydajność wy‘ściową rzędu około 225 do 234 kg/godz. przez opisane uruchamianie przy łącznym czasie cyklu na wsad wynoszącym około 100 sekund i ciężarze wsadu około 6,3 do 6,75 kg (około 15% OV tytoniu zagęszczone do około 210 kg/mm3). W rzeczywistości, opisane powyżej rozwiązanie przykładowe zostało zaprojektowane dla uzyskania szybkości na wyjściu tuż powyżej 225 kg. Można uzyskać również inne szybkości na wyjściu, po prostu przez odpowiednie przeprojektowanie wymiarów urządzenia i zmiennych procesowych.

Na figurze 17 przedstawiono schematyczny widok z góry następnej modyfikacji urządzenia opisanego powyżej. Urządzenie to jest podobne do opisanego powyżej i pracuje zasadniczo w podobny sposób, jednakże łączy położenie wypełniania z położeniem zagęszczania.

W tym rozwiązaniu, trzy podobne rurki cylindryczne, mianowicie rurka 4 pokazana jest w położeniu zasilania lub wypełniania, rurka 6 pokazana jest poniżej w położeniu stanowiska nasycania i rurka 7 pokazana jest w położeniu wyładowania. Gdy układ napędzający obraca obrotowy stół 2 w obrotowych skokach co 120°, wówczas każda rurka 4, 6 i 7 jest obracana przez około 4 sekundy do odpowiedniego następnego stanowiska procesowego i utrzymywana tam przez około 102 sekundy, jak opisano poniżej.

Na figurze 18 pokazano cylindryczny przekrój w rzucie pionowym urządzenia z fig. 17. Opis dotyczący fig. 15 generalnie odnosi się do fig. 18. Jednakże w odpowiednich otworach w stole obrotowym 2 umieszczono tylko trzy rurki, 4, 6 i 7. Rurka 4 zawiera górną rurkę 4a, która obraca się na obrotowym stole 2, i dolną rurkę 4b, która jest zamontowana w nieruchomym stole 2'. Gdy stół obrotowy 2 obraca się do kolejnych zatrzymywanych położeń, wówczas rurki 4a, 6 i 7 będą kolejno ustawione w jednej linii nad dolną rurką 4b. W każdej rurce 4a, 6 i 7 znajduje się umieszczona odpowiednia tuleja zagęszczająca 4', 6' i 7'. W tym rozwiązaniu każda tuleja 4', 6' i 7 ma długość około 330,2 mm, wewnętrzną średnicę około 342,9 mm i grubość ścianki około 6,35 mm. Tuleje są dopasowane ciasno ale ruchomo wewnątrz odpowiedniej rurki 4a, 6 lub 7. Każda tuleja korzystnie jest wykonana z materiału izolowanego termicznie i korzystnie jest perforowana kilkoma otworami wyrównującymi ciśnienie, jak opisano poniżej.

Szybkość dostarczania tytoniu jest kontrolowana tak, że pożądana ilość tytoniu jest wprowadzana do rurki 4b i tulei 4' przez około 90 sekund. Następnie płyta ślizgowa 12 zostaje zamknięta i uruchamia się płytę prasującą 48 (strzałka 48') do położenia przy szczycie rurki 4a przez około 2 sekundy. Alternatywnie, elementy 12 i 48 można połączyć w jednym zespole. Następnie człon prasujący 13 ściska tytoń przez około 10 sekund. Położenie początkowe członu prasującego 13 można ustawić w zależności od pożądanej ilości tytoniu w porcji. Następnie obraca się obrotowy stół 2 w przeciągu około 4 sekund dla przemieszczenia rurki 4a i tulei 4' wypełnionych zagęszczonym tytoniem do położenia nasycania rurki 6.

Zespół tłokowy 14 naczynia ciśnieniowego przesuwa się z położenia pokazanego przerywanymi liniami poniżej stołu 2', przez otwór 61 i przez rurkę 6. Zespół tłoka 14 przenosi tuleję zagęszczającą 6' i wstępnie ściśnięty tytoń zawarty w tulei poza rurkę 6, i do naczynia ciśnieniowego 30. Następnie kołek blokujący 15 blokuje zespół tłokowy 14 na miejscu, a ściśnięty tytoń jest nasycany dwutlenkiem węgla wewnątrz naczynia ciśnieniowego 30 zasadniczo jak opisano powyżej.

Kołek blokujący 15 jest przesuwany do położenia odblokowania, zespół tłokowy 14 wyciągany jest z naczynia ciśnieniowego 30 i równocześnie tłok wypychający 16 jest napędzany w kierunku ku dołowi dla całkowitego wyprowadzenia tulei zagęszczającej 6' i nasyconego złoża tytoniu z naczynia ciśnieniowego. Gdy tylko zespół tłokowy 14 opuści spód rurki 6 i tłok 16 zostaje cofnięty z powrotem w kierunku położenia początkowego, rurka 6 może zostać obrócona dla przeniesienia tulei 6' zawierającej nasycony tytoń wewnątrz rurki 6 do stanowiska wyładowania rurki 7 na fig. 18.

Figura 19 stanowi powiększony przekrój naczynia ciśnieniowego 30 z fig. 18, po popchnięciu przez tłok 14 tulei zagęszczającej 6' zawierającej wstępnie zagęszczone złoże tytoniu (nie pokazane dla lepszej przejrzystości), do naczynia ciśnieniowego i zablokowaniu na miejscu za pomocą kołka blokującego 15. W tym rozwiązaniu cylinder 34 nie jest wyłożony wykładziną izolującą termicznie 35, natomiast posiada tuleję izolacyjną 6'.

Tak więc powstaje wnęka zawierająca tytoń, ograniczona promieniowo przez wewnętrzne ściany tulei 6', od góry poprzez sito 42a, a od spodu poprzez sito 42b. Pomiędzy zespołem dys^^l^i^'tora gazu 58 i szczytem cylindra 34 znajduje się niskociśnieniowa uszczelka 45a. Niskociśnieniowa uszczelka 52a zamontowana na zespole 58a jest umieszczona pomiędzy zespołem 58a i górną krawędzią tulei 6'. Niskociśnieniowa uszczelka 52b jest umieszczona pomiędzy zespołem 58b i dolną krawędzią tulei 6'. Niskociśnieniowe uszczelki 45a i 52a zamontowane na zespole 58a, i uszczelki 45b i 52b zamontowane na zespole 58b mogą stanowić uszczelki typu O-ring, które mają jedynie wytrzymywać małą różnicę ciśnień poprzez odpowiednie płyty dystrybutora gazu, płyty komory gazowej, sita i złoże tytoniu. Uszczelki te zapewniają, że gaz zostaje właściwie rozprowadzony poprzez sita, zamiast przechodzić wzdłuż ścian naczynia ciśnieniowego. Tuleja 6' może być perforowana za pomocą otworów 6 dla zapewnienia likwidacji różnicy ciśnień poprzez ścianę tulei.

173 068 η

W tym rozwiązaniu, wyloty 32 są umieszczone w szczycie cylmdra 34, dla odpowietrzenia w górę (strzałki 32'). Komora gazowa 46a jest utworzona jako wnęka wewnątrz zespołu górnego dystrybutora 58a.

Proces nasycania jest podobny do opisanego powyżej i zestawiony w tabeli 4. Jednakże w tym rozwiązaniu uzyskuje się wzrost ciśnienia do około 1723 kPa przez około 2 sekundy, przepływ przelotowy przy około 1723 kPa przez około 61 sekund

i. wzrost ciśnienia do około 5515 kPa przez około 7 sekund. Tak więc całkowity cykl nasycania wymaga około 102 sekundy.

W następnym przykładzie rurka, w której nasycano sprasowany tytoń miała wewnętrzną średnicę 120 mm i wysokość 305 mm dając objętość 3,45 cm3. Mieszanka tytoniu jasnego i tytoniu burley przy stosunku około 4 do 1 była cięta przy rozmaitych początkowych zawartościach OV, jak wskazano w tabeli 5 poniżej. Sprasowany tytoń w rurce nasycającej miał różne gęstości masowe, jak pokazano w tabeli 5. Do spodu naczynia doprowadzono gazowy dwutlenek węgla i ciśnienia wzrosło od 1586 do

1723,5 kPa, przy którym to ciśnieniu umożliwiono przepływ gazowego COz przez tytoń, aż temperatura przy szczycie złoża tytoniu wyniosła około 254,4. Wylot szczytu naczynia został następnie zamknięty i ciśnienie wzrosło do 4826-5515 kPa. W przeciągu jednej minuty od uzyskania maksymalnego ciśnienia naczynie zostało odprężone przez uwolnienie gazu zarówno z góry, jak i ze spodu naczynia. W tabeli 5 pokazano wyniki kilku testów przy rozmaitych początkowych gęstościach masowych i zawartościach OV. Stosunek przepływu przelotowego stanowi stosunek ciężaru CO2 zastosowanego do ochłodzenia do ciężaru tytoniu. Temperatura końca przepływu przelotowego jest to temperatura, w której naczynie jest zamknięte. Średnia PVT stanowi temperaturę po odgazowaniu tytoniu po obniżeniu ciśnienia, zaś zatrzymany średni CO2 ciężarem CO2 pozostałego w tytoniu po odgazowaniu wyrażonym jako procent całkowitego ciężaru.

Tabela 5

Test nr	Gęstość upakowania kg/m3	ov tytoniu %	Stosunek przepływu przelotowego kg CO2?kg tytoniu	Temperatura końcowa przepływu przelotowego K	Średnia PVT K	Średnia CO2 %
5	270	21	7	254,3	253	1,53
6	300	21	7	253,8	253,9	1,02
13	150	21	13	253,9	252,6	0,89
14	240	21	7	254,3	252,4	1,32
7	150	12,6	15	254,2	253,2	1,65
8	180	12,6	9	253	251,2	1,59
9	210	12,6	7	254,2	252,4	1,35
10	240	12,6	9	254,3	254,3	1,50
11	270	12,6	7	253,8	253,3	1,65
12	300	12,6	9	254	237,2	1,92
15	150	15	12	na	249,7	1,94
16	240	15	9	254	253,2	1,56

Gdy proces według wynalazku zostanie przeprowadzony jako małoseryjne, krótkocyklowe nasycanie w zasadniczo ciągle pracującym urządzeniu, wówczas naczynie do nasycania może stawać się coraz chłodniejsze po każdym cyklu. Jeżeli tak się stanie, wówczas może wystąpić kondensacja lub zamarzanie. Jeżeli w pożądanych warunkach roboczych istnieje ewentualność wystąpienia efektu kuli śniegowej, wówczas można

173 068 umieścić w komorach gazowych grzejniki 35a i 35b lub izolację termiczną, jak pokazano na fig. 16 i fig. 19. Izolacja termiczna wykładziną 35 z fig. 16 i tuleją 6 z fig. 19 spełniają ten sam cel izolowania metalowego cylindra 34 od zimnego złoża tytoniu i gazu. Grzejniki można kontrolować, przykładowo poprzez uruchamianie pomiędzy cyklami nasycania, w celu uniknięcia stale zwiększającego się ochłodzenia i wynikającego stąd zamarzania metalowych powierzchni. Alternatywnie, do naczynia ciśnieniowego pomiędzy cyklami nasycania można skierować gorący gaz, taki jak ogrzane powietrze przy około 294,1 do około 338,5 K.

Jakkolwiek zalecane rozwiązania opisują zastosowanie obrotowego stołu, to jednak stanowiska robocze urządzenia można umieścić w układzie liniowym lub każdym innym układzie, który będzie oczywisty dla fachowców z danej dziedziny.

173 068

FIG. 2

173 068

FIG. 2A

173 068

CZAS-ΜΙΝ

12% 0V 20-21% 0V 16 2% 0V 14%

F/G.3

173 068 °/_ύ PRZETRZYMYWANIA C0₂ W TYTONiU (RZE CZY W15ΓΥ)

FIG. 4

-1 - WzłbieG- # 49 •2- - · - #54

-5- -· - ft 65

173 068

FIG. 5

CZAS PO NASYCANIU -MINUTY

-I-PRZEBIEG it 49 -2-PRZEBIEG it 54 -5-PRZEBIEG u 65

173 068

ŁAŚCIWA cm'

FIG.6

-1-PRZEBIEG #49 -2-PRZEBIEG #54 -3-PRZEBIEG #65

173 068

FG. 7

2241-42

2244 -46

2247 -50

2251 -54

173 068 <> FIG. 8

I

0V WYLOT WIEŻY %

-1 -	2241 -42
-2-	2244-46
-3-	2247-50
-4-	2251-54

173 068

FIG. 9

0V WYLOT WIEZY-% -I- 2241-42

-2 - 2244-46

-3 - 2247-50

-4- 2251-54

FIG. ΙΟ

173 068

FIG. U

0- ------38 36 34 32 3 0 2 8 26 ^2.4 Ί=2.2

UJ >20 o

I 8 I 6

I 4

I 2 I 0

5 10 6 20 25 30 35 40 45 50 55 60

UPŁYW CZASU-MINUTY

2132-1

2132 - 2

2134 -2

2135 -1

2135 - 2

173 068

FIG. !2

2132-2

2134-1

2134-2

2135-1 5 2135-2

173 068

FIG. 1

15 21 %0V

TYTONIU

173 068

FIG. 14

173 068

173 068

FIG. 17

173 068

FIG. 18

D

173 068

173 068

TEMPERATURA K

FIG. /

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 6,00 zł

Claims (46)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób nasycania i spęczniania tytoniu, w którym tytoń schładza się, a następnie tytoń kontaktuje się z gazowym dwutlenkiem węgla pod ciśnieniem od około 2758 do około 7287 kPa w temperaturze nasycenia gazowego dwutlenku węgla lub blisko temperatury nasycenia, przy czym tytoń pozostawia się w kontakcie z dwutlenkiem węgla przez czas wystarczający do nasycenia tytoniu dwutlenkiem węgla, a potem zmniejsza się ciśnienie do odpowiadającego warunkom normalnym i tytoń poddaje się warunkom, w których ulega on spęcznieniu, przy czym tytoń chłodzi się do temperatury, w której dwutlenek węgla kondensuje na powierzchni tytoniu w regulowanej ilości przed obniżeniem ciśnienia, a następnie tytoń chłodzi się do temperatury od około 235,6 K do 266,3 K po obniżeniu ciśnienia, znamienny tym, że przed ochłodzeniem, tytoń zagęszcza się do gęstości masowej wynoszącej co najmniej 160 kg/m³, przy czym zagęszczanie tytoniu prowadzi się przynajmniej częściowo w dwóch oddzielnych naczyniach, po czym tytoń wprowadza się do naczynia ciśnieniowego (30) gdzie następuje nasycenie tytoniu dwutlenkiem węgla.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że tytoń zagęszcza się do gęstości masowej od 160 do 320 kg/m?.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że tytoń zagęszcza się do gęstości masowej, od 192 do 256 kg/m³
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że tytoń zagęszcza się do gęstości masowej od 208 do 240 kg/m3.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że przed oddziaływaniem dwutlenku węgla tytoń ma zawartość OV wynoszącą od 13 do 16%.
6. 6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że tytoń chłodzi się poprzez przepuszczanie gazowego dwutlenku węgla przez tytoń.
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że ciśnienie panujące podczas chłodzenia gazowym dwutlenkiem węgla wynosi poniżej 3447 kPa.
8. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że po chłodzeniu ciśnienie gazowego dwutlenku węgla podnosi się, powodując kondensację gazowego dwutlenku węgla na powierzchni tytoniu.
9. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że zwiększone ciśnienie wynosi 5170 do 6549 kPa.
10. 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że ciśnienie panujące podczas chłodzenia wynosi od 1378 do 1723 kPa.
11. 11. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że ciśnienie panujące podczas chłodzenia gazowym dwutlenkiem węgla wynosi poniżej 1379 kPa, a następnie ciśnienie zwiększa się do ponad 2758 kPa powodując kondensację gazowego dwutlenku węgla na powierzchni tytoniu.
12. 12. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że podczas chłodzenia tytoniu, tytoń chłodzi się wstępnie zanim tytoń skontaktuje się z gazowym dwutlenkiem węgla.
13. 13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że wstępne cł^ł^ło^^^^i^ rtneolli^ujji się poprze poddawaaie tt^tto^iij oddziaływaniu częściowej próżni.
14. 14. Sposób według aastrz. 1 aioo 2, nioo 3, aioo 4, znamienny tyn, że tyoń ma poczztkową zasvasZość OV 15 do 19%, jednakże pr/zd skontaktowmnem z gazowym dwutlenkiem węgla tytoń poddaje się oddziaływaniu częściowej próżni redukując zawartość OV i powodując ochłodzenie tytoniu.
15. 15. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że chłodzenie tytoniu odbywa się do temperatury 260,8 K lub poniżej.

    173 068
16. 16. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że ilość dwutlenku węgla sOoudenśewaneoo na oeMeszchni t^Oomu wnoosi dd 011 do 0,6 kg nt kg tytoniu.
17. 17. Sposób według sartrs. 1, znamienny tym, że iloćć dwutlenku węgla skondensowana na powierzchni tytoniu wynosi od 0,1 do 0,3 kg na kg tytoniu.
18. 18. Sposób według sastrs. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że tytoń kontaktuje się s dwutlenkiem węgla w okresie csasu od 1 do 300 sekund.
19. 19. Sposób według sastrs. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że obniżenie ciśnienia przeprowadza się w okresie csasu od 1 do 300 sekund.
20. 20. Sposób według sastrs. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że nasycony tytoń po obniżeniu ciśnienia i prsed spęcsnieniem utrsymuje w temperaturse punktu rosy nie więkssej nió temperetura lytooiu po zmniejszeniu cićninnia.
21. 21. Sposób wedłdg zas^z. 1 hUio 2, albci 33 η15ο 4, znamienny tym, że spęcsoia się prses ogrsewanie w środowisku uZrsymywaoym w temperatura od około 422 K do około 700 K prses okres csasu od około 0,1 sekundy do około 5 sekund.
22. 22. Sposób według easZrs. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że tytoń spęcsoia się prses kontaktowanie go s parą wodną lub powietram prsy temperatura około 450 K do 561 K prses mniej niż 4 sekundy.
23. 23. Sposób według sastrs. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że temperatura tytoniu po smoiejseeoiu ciśnienia jest mniejssa oiż 261 K.
24. 24. Sposób według sastrs. 1, znamienny tym, że tytoń ochładsa się do temperatury 261 K lub moiejssej sa pomocą gasowego dwutlenku węgla, a następnie ciśnienie swiękssa sa pomocą nasyconego gasowego dwutlenku węgla do ciśnienia w sakrnsin 2758 do 7287 kPa, tworsąc w teo sposób układ sawierający tytoń i skondeosowaoy dwutlenek węgla, i układ teo prsetrsymuje się w kontakcie s gasowym dwutlenkiem węgla pod ciśnieniem powodując nasycenie, pras co, gdy ciśnienie obniża się, to tytoń ochładsa się popras odparowanie skondensowanego dwutlenku węgla i gasowego dwutlenku węgla.
25. 25. Sposób według sastrs. 24, znamienny tym, że chłodeenił realisuje się pop^es prsepurscsnnie gasowego dwutlenku węgla orełs układ, a następnie swiętosa się ciśnienie gasu powodując kondeosację i nasycenie.
26. 26. Sposób wedhig susO-s. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 24, albo 25, znamienny tym, że po obniżeniu ciśnienia nasycony tytoń sawiera od 1 do 5% wagowych dwutlenku węgla.
27. 27. Sposób według sastrs. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 24, albo 25, znamienny tym, że tytoń oastępoie prasuje się w oacsyoiu ciśnieniowym (30).
28. 28. Sposób według sastrs. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 24, albo 25, znamienny tym, że porcje tytoniu prsesnacsonł do prełZworsenia pratrsymuje się w pojemnikach, które prapusscsa się pras kolejne stanowiska, obejmujące stanowisko napełniania, prsy csym tytoń worowadsa się do pojemnika, stanowisko nasycania, prsy którym porcję tytoniu eprowadet się do nacsynia ciśnieniowego, chłodsi, nasyca i sawraca do pojemnika, i stanowisko wyładowania, p-sy którym nasyconą porcję tytoniu wyjmuje się s pojemnika.
29. 29. Sposób według sastre. 28, znamienny tym, że porcję tytoniu eagęsecea się w ursąUeeniu sagęssceającym (80) w tulei sagęsecsającej (6’) wewnątrs pojemnika i 0tsłoosi się ją do nuceyniu ciśnieniowego (30) rasem s tuleją sagęrecsającą, a następnie po nasyceniu porcję tytoniu p-sMosi się wras s tuleją (6’) s powrotem do pojemnika.
30. 30. Sposób według sastts. 28 albo 29, znamienny tym, że prasowanie tytoniu .^1^^^ się prsy stanowisku napełniania.
31. 31. Sposób według sastrs. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 24, albo 25, znamienny tym, że objętość nacsynia ciśnieniowego, w którym prseprowadsa się nasycanie nie 0reektacea 0, 07 m3, a jest mniejssa oiż 0,042 m3.

    173 068
32. 32. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 24, albo 25, znamienny tym, że podczas gdy jedną porcję schładza się i nasyca w naczyniu przeznaczonym do nasycania, inną porcję tytoniu zagęszcza się w urządzeniu zagęszczają cym.
33. 33. Sposób według zastrz. 1 albo 24, znamienny tym, że tytoń kontaktuje się z dwutlenkiem węgla, nasyca się i obniża ciśnienie, wykonując wszystkie te czynności w czasie nie dłuższym niż 300 sekund, a korzystnie nie dłuższym niż 100 sekund.
34. 34. Urządzenie do nasycania i spęczniania tytoniu dwutlenkiem węgla, znamienne tym, że zawiera naczynie ciśnieniowe (30) wyposażone w zespół tłokowy (14) i wloty (33) i wyloty (32) dwutlenku węgla oraz urządzenie zagęszczające (80) połączone z naczyniem ciśnieniowym (30) poprzez obrotowe urządzenie transportowe w postaci stołu obrotowego (2) zawierające pojemniki w postaci rurek (4, 5,6, 7).
35. 35. Urządzenie według zastrz. 34, znamienne tym, że urządzenie transportowe w postaci stołu obrotowego (2) obejmuje kilka stanowisk i pojemników w postaci rurek (4, 5, 6, 7), to znaczy stanowisko napełniania wyposażone w przenośnik zasilający (9), stanowisko nasycania, przy którym znajduje się naczynie ciśnieniowe (30) i stanowisko wyładowania wyposażone w zsyp wyładowczy (17).
36. 36. Urządzenie według zastrz. 34, znamienne tym, że urządzenie do zagęszczania (80) umieszczone jest przy stanowisku napełniania.
37. 37. Urządzenie według zastrz. 34, znamienne tym, że urządzenie do zagęszczania (80) umieszczone jest przy stanowisku zagęszczania pomiędzy stanowiskiem napełniania i stanowiskiem do nasycania.
38. 38. Urządzenie według zastrz. 34 albo 35, albo 36, albo 37, znamienne tym, że zawiera tuleję zagęszczającą (6') w której porcja tytoniu jest zagęszczana w urządzeniu zagęszczającym (80) i środki przenoszące porcję tytoniu wraz z tuleją zagęszczającą (6') z pojemnika do naczynia ciśnieniowego (30) i z powrotem do naczynia po nasyceniu.
39. 39. Urządzenie według zai^tr^^. 34 albo 33, albo 36, albo 37, znamienne tym, że zawiera środki do podgrzewania (35a, 35b) naczynia ciśnieniowego (30) po usunięciu porcji nasyconego tytoniu.
40. 40. Urządzenie według zastrz. 34 albo 35, albo 36, albo 37, znamienne tym, że naczynie ciśnieniowe (30) zawiera dolną i górną płytę dystrybutora gazu (58a, 58b).
41. 41. Urządzenie według zasttz. 3^4 atoo 35, albo 36, albo 37, znamienne tym, że naczynie ciśnieniowe (30) znakujące ssę przy stanowisku nasycania posiada górną komorę gazową (46a) i dolną komorę gazową (46b).
42. 42. Urządzenie według zastrz. 34 albo 35, albo 36, albo 37, znamienne tym, że zawiera ruchomy zespół tłokowy (14) zasilający naczynie ciśnieniowe (30).
43. 43. Urządzenie według zastrz. 34 albo 35, albo 36, albo 37, znamienne tym, że w naczyniu ciśnieniowym (30) znajduje się tłok wypychający (16).
44. 44. Urządzenie według zastrz. 34 albo 35, albo 36, albo 37, znamienne tym, że naczynie ciśnieniowe (30) ma wykładzinę izolacyjną (35).
45. 45. Urządzenie według zastrz. 34 albo 35, albo 36, albo 37, znamienne tym, że w naczyniu ciśnieniowym znajduje się tuleja izolacyjna.
46. 46. Urządzenie według zastrz. 34 albo 35, albo 36, albo 37, znamienne tym, że naczynie ciśnieniowe (30) zawiera dolne i górne sito (42a, 42b).