PL178189B1 - Sposób obróbki tytoniu - Google Patents

Abstract

1. Sposób obróbki tytoniu w komorze, pole-- gajacy na wytwarzaniu rozpulchnionego tytoniu, obejmujacy etapy nasycania tytoniu plynnym sklad- nikiem wprowadzanym do komory, ogrzewania tytoniu dla rozpulchnienia tytoniu, obnizania cisnie- nia i odpowietrzania komory do cisnienia atmo- sferycznego. znamienny tym, ze przed etapem nasycania tyton poddaje sie dzialaniu obnizonego ci- snienia nie wyzszego niz 7 kPa, nastepnie tyton na- syca sie parami izopentanu wprowadzanymi do komory w temperaturze w zakresie od 70°C do 90°C i utrzymuje sie tyton w kontakcie z parami izopentanu pod cisnieniem co najmniej 400 kPa, nadmiar par izopentanu usuwa sie przez adiabaty- czne obnizenie cisnienia, tyton poddawany rozpul- chnianiu ogrzewa sie, przez kontaktowanie z para wodna i nastepnie poddaje sie rozpulchniany tyton obróbce porzadkujacej. FIG . 1 (54) Sposób obróbki tytoniu PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki tytoniu. Bardziej szczegółowo, przedmiotem wynalazkujest sposób rozpulchniania tytoniu w celu zwiększenia zdolności do jego napełniania.

Liście tytoniu, po zbiorze, poddawane są procesom suszenia. W wyniku odparowania wody, zachodzącego podczas suszenia, liście podlegają różnorodnemu kurczeniu się. Praktykowane jest zwykle w przemyśle tytoniowym, poddawanie liści, przeznaczonych do produkcji cygar lub papierosów, obróbce polegającej na niwelowaniu skurczu przez zwiększanie zdolności do ich napełniania. Generalie uważa się, że przez tego rodzaju obróbkę tytoniu, struktura komórkowa suszonych liści tytoniu spulchnia się do stanu podobnego do obserwowanego w liściach przed suszeniem.

Istnieje szereg sposobów zwiększania zdolności napełniania tytoniu. Sąone szeroko stosowane w przemyśle w celu regeneracji produktu po suszeniu.

Opis patentowy US 3 683 973 ujawnia sposób obróbki tytoniu, w którym rozpulchnianie tytoniu odbywa się przy użyciu organicznego rozpuszczalnika. W sposobie tym tytoń poddaje się działaniu obniżonego ciśnienia i następnie nasyca się stosując pary organicznego rozpuszczalnika. Następnie komorę zawierającą obrabiany tytoń opróżnia się, a zawartość kontaktuje z parą wodną dla spowodowania rozpulchnienia materiału. Etap nasycania parami rozpuszczalnika, zgodnie z tym sposobem, przebiega pod ciśnieniem atmosferycznym.

Opis patentowy US 3 753 440 ujawnia sposób obróbki tytoniu, w którym rozpulchnianie tytoniu za pomocą organicznego rozpuszczalnika wymaga etapu częściowego suszenia pomiędzy etapem nasycania parami i etapem działania parą wodną. Niestety warunki przebiegu proce178 189 su nie gwarantują, żeby na tytoniu nie zachodziła kondensacja par. Wiadomo, że taka kondensacja par stanowi o poważnych wadach sposobu. Niniejszy wynalazek oparty jest na odkryciu, że można uzyskać poziom rozpulchnienia do napełniania podobny lub czasem lepszy niż uzyskiwany w konwencjonalnie stosowanych sposobach rozpulchniania i w ten sposób osiągnąć regenerację, z zastosowaniem izopentanu jako medium rozpulchniającego, w fazie pary i w ściśle kontrolowanych warunkach.

Przedmiotem wynalazku jest więc sposób obróbki tytoniu w komorze, polegający na wytwarzaniu rozpulchnionego tytoniu, obejmujący etapy nasycania tytoniu płynnym składnikiem wprowadzanym do komory, ogrzewania tytoniu dla rozpulchnienia tytoniu, obniżania ciśnienia i odpowietrzania komory do ciśnienia atmosferycznego, charakteryzujący się tym, że przed etapem nasycania tytoń poddaje się działaniu obniżonego ciśnienia nie wyższego niż 7 kPa, następnie tytoń nasyca się parami izopentanu wprowadzanymi do komory w temperaturze w zakresie od 70°C do 90°C i utrzymuje się tytoń w kontakcie z parami izopentanu pod ciśnieniem co najmniej 400 kPa, nadmiar par izopentanu usuwa się przez adiabatyczne obniżenie ciśnienia, ogrzewa się tytoń poddawany rozpulchnianiu przez kontaktowanie z parą wodną i następnie poddaje się rozpulchniany tytoń obróbce porządkującej.

Korzystnie przed nasycaniem tytoń poddaje się działaniu obniżonego ciśnienia w zakresie od 4 do 7 kPa. Korzystnie utrzymuje się tytoń w kontakcie z parami izopentanu pod ciśnieniem w zakresie 400 - 450 kPa przez około 30 minut. W sposobie według wynalazku, korzystnie tytoń poddawany rozpulchnianiu w komorze procesowej ogrzewa się przez wprowadzenie pary wodnej i podniesienie ciśnienia do wartości w zakresie 100-140 kPa. Korzystnie przerywa się wprowadzanie pary wodnej do komory procesowej, gdy temperatura pary odlotowej opuszczającej komorę procesową osiąga 90-95°C, korzystniej około 94°C. W sposobie według wynalazku korzystnie tytoń poddaje się obróbce porządkującej obejmującej poddawanie rozpulchnianego tytoniu suszeniu w próżni pod zmniejszonym ciśnieniem w zakresie 18-22 kPa.

Zgodnie z tym, wynalazek dotyczy sposobu obróbki tytoniu, obejmującego szereg etapów:

(1) poddanie tytoniu działaniu obniżonego ciśnienia, nie większego niż 70 mbarów (7 kPa) w komorze;

(2) nasycanie struktury komórkowej tytoniu parami izopentanu w temperaturze w zakresie 70°C do 90°C i utrzymywanie tytoniu w kontakcie z parami izopentanu pod ciśnieniem przynajmniej 4 barów (400 kPa) przez czas do 30 minut w celu spowodowania nasycenia struktury tytoniu;

(3) usunięcie nadmiaru par izopentanu z nasyconego tytoniu przez odgazowanie komory, przy czym zmianę ciśnienia realizuje się adiabatycznie;

(4) zetknięcie nasyconego tytoniu z parą wodną w celu rozpulchniania tytoniu; i (5) poddanie rozpulchnionego tytoniu próżniowej obróbce porządkującej.

Tytoń obrabiany sposobem według wynalazku znajduje się zwykle w postaci kawałków suszonych liści tytoniu otrzymywanych przez szarpanie, młócenie lub szatkowanie całych liści suszonych. Tytoń może alternatywnie znajdować się w postaci pasm ciętych z całych liści lub postrzępionych liści. Obrabiany tytoń jest układany w koszach w komorze przetwórczej.

Suszony tytoń, zgodnie z niniejszym wynalazkiem jest poddawany działaniu obniżonego ciśnienia, nie wyższego niż 70 mbarów (7 kPa). Poprzez tę obróbkę, usuwane jest powietrze z komory przetwórczej i powietrze znajdujące się w przestrzeniach między kawałkami liści tytoniu lub wewnątrz struktury komórkowej, które w innym przypadku mogłoby wpływać na dalszy proces nasycania struktury komórkowej parami izopentanu. Zastosowanie obniżonego ciśnienia powyżej 70 mbar nie usuwa wystarczająco zaokludowanego powietrza z tytoniu i w wyniku tego, pogarsza się następujące dalej nasycanie struktury komórkowej tytoniu parami izopentanu. Korzystnie, ciśnienie w komorze redukowane jest w komorze do wielkości poniżej 70 mbarów (7 kPa) tak dalece jak to możliwe i jest to oczywiście narzucone przez wydajność układu odgazowującego i układu odzyskowego. Stwierdzono, że ciśnienie w zakresie 40-70 mbarów (4-7 kPa) jest zasadniczo osiągalne w procesie i daje dobre wyniki.

Następnie do komory procesowej pompowane sąpary izopentanu. Ważne jest, według wynalazku, aby nie dopuścić do wejścia do komory procesowej ciekłego izopentanu. Zatem, ciekły

1718189 izopentan, składowany na zewnątrz komory procesowej musi być przekształcony zupełnie w stan pary zanim wejdzie do komory procesowej i zetknie się z tytoniem. Ponieważ izopentan jest bardzo lotnym i palnym rozpuszczalnikiem, zaprojektowanie technologiczne procesu i układu odzyskowego musi być wykonane szczególnie uważnie. Temperatura par izopentanu wchodzących do komory powinna wynosić 70°C do 90°C. Według wynalazku nie powinno się stosować par izopentanu o temperaturze wyższej niż 90°C, ponieważ pogarsza to następujące dalej rozpulchnianie w czasie obróbki parą wodną i powoduje, że nie można uzyskać wystarczającego rozpulchnienia tytoniu. Ponadto, jeśli do wytwarzania par izopentanu stosowany jest wymiennik ciepła w temperaturze niższej niż 70°C, istnieje ryzyko, że do komory procesowej może przedostać się ciekły izopentan. Pary izopentanu w tej temperaturze mogą, po wejściu do komory procesowej, zostać ochłodzone przez zawartość komory do takiego stopnia, że ulegną kondensacji. Rezultatem dopuszczenia ciekłego izopentanu do komory procesowej jest przerwanie procesu. Po pierwsze, jakikolwiek ciekły izopentan w komorze procesowej będzie zabierał energię z układu, ponieważ będzie odparowywał. Po drugie, ulegnie zwiększeniu zapotrzebowanie na energię ze względu na potrzebę odzyskiwania nadmiaru izopentanu.

Ilość izopentanu do nasycenia komórek liści tytoniu regulowana jest przez ciśnienie par izopentanu, jakie wytwarzane jest w komorze procesowej. Pary izopentanu wtryskuje się do komory dotąd, aż osiągnie się wewnętrzne ciśnienie przynajmniej 4000 mbarów (400 kPa), korzystnie w zakresie od 4000 - 4500 mbarów (400 - 450 kPa). Gdy osiągnie się tę wartość ciśnienia, komorę uszczelnia się, po czym kontynuuje się podnoszenie ciśnienia (zwykle do około 5000 mbarów (500 kPa)), przy czym temperatura par izopentanu nadal się podnosi. Tytoń pozostaje w kontakcie z parami izopentanu pod ciśnieniem przynajmniej 4000 mbarów (400 kPa) przez czas do 30 minut, aby mogła zajść całkowita penetracja komórek liściowych tytoniu izopentanem. Stwierdzono, że uzyskuje się optimum rozpulchniania tytoniu, gdy wysokie ciśnienie utrzymuje się przez około 30 minut. Zakłada się, że podczas fazy impregnacji izopentan zawarty w obrębie struktury komórkowej jest ściskany pod ciśnieniem do fazy ciekłej.

Po upływie tego czasu, natychmiast usuwa się cały nadmiar par izopentanu z komory poprzez obniżenie ciśnienia w komorze tak szybko jak to możliwe, korzystnie do ciśnienia atmosferycznego. Zmiana ciśnienia przebiega zatem adiabatycznie. Przez zapewnienie adiabatycznej zmiany ciśnienia unika się rozrywania i pękania struktury komórkowej, co miałoby katastrofalne skutki. Stwierdzono, że zmniejszanie ciśnienia może być przeprowadzone w ciągu mniej niż 15-20 minut, zwykle w ciągu około 15 minut.

Bezpośrednio po odgazowaniu komory, powoduje się gwałtowny wzrost temperatury nasycanego tytoniu przez kontaktowanie go z parą wodną. Jako rezultat wzrostu temperatury, ciekły izopentan uwięziony wewnątrz komórek liściowych tytoniu zwiększa objętość i jest uwalniany powodując rozpulchnianie struktury komórkowej tytoniu. Mikroskopia elektronowa ukazuje, że ścianki komórek są spuchnięte w rezultacie takiej obróbki. Dodatkowo, powierzchnia liści wydaje się szorstka. Zwykle, przy wprowadzaniu pary wodnej do komory podnosi się ciśnienie w niej do wartości w zakresie od 1000 mbarów (100 kPa) do 1400 mbarów (140 kPa) a korzystnie od 1000 do 1200 mbarów (100 do 120 kPa). Parę wodną należy wprowadzać do komory uważnie, aby nie wywoływać w komorze turbulencji, co będzie miało niszczący efekt na rozpulchnianie tytoniu. Korzystnie, uważa się, że etap rozpulchniania jest zakończony, gdy para wodna odsysana z komory przez system odsysający i odzyskujący podniesie swą temperaturę do wartości 90°C do 95°C, a szczególnie 94°C. W tym momencie przerywa się dopływ pary wodnej. Czas od momentu rozpoczęcia wprowadzania pary wodnej do osiągnięcia tej temperatury wylotowej nie powinien być dłuższy niż 4 minuty, a jeśli to możliwe nie dłuższy niż 2 minuty.

Bezpośrednio po zakończeniu etapu rozpulchniania, rozpulchniony tytoń poddawany jest odparowującej obróbce porządkującej w celu uzyskania pożądanego końcowego rozpulchnienia i pożądanej zawartości wilgoci. Zwykle, końcowa zawartość wilgoci w tytoniu powinna być zbliżona najbardziej jak to możliwe do poziomu sprzed obróbki. Obróbka porządkująca może być ogólnie prowadzona poprzez odgazowanie komory procesowej, następujące po zakończeniu etapu rozpulchniania, do ciśnienia w zakresie 180-220 mbarów (18-22 kPa). Później ciśnienie przywraca się izotermicznie do ciśnienia atmosferycznego a rozpulchniony tytoń usuwa się z komory procesowej.

Następnie, obrabiany w ten sposób tytoń, jeśli to wymagane, może być w zwykły sposób mieszany a następnie przesyłany do miejsca wytwarzania cygar lub papierosów.

W celu dokonania pomiarów wielkości napełniania suszonego, kruszonego produktu w postaci tytoniu papierosowego jak to opisano w następujących dalej przykładach, używa się aparatury do pomiaru napełniania, która składa się zasadniczo z walca o średnicy 64 mm, w którym ślizga się tłok o średnicy 63 mm. Tłok ma z boku stopniowane uszczelnienie. Na tłok wywiera się ciśnienie i określa w mililitrach objętość danej masy tytoniu -14,18 g. Doświadczenia pokazały, że ta aparatura dokładnie mierzy wartość napełniania dla danej ilości rozdrobnionego tytoniu papierosowego z dobrą powtarzalnością. Ciśnienie wywierane na tytoń przez tłok we wszystkich przykładach wynosiło 12,8 kPa a czas przyłożenia ciśnienia wynosił 10 minut, po którym to czasie odczytywano wielkość napełniania. Zawartość wilgoci w tytoniu wpływa na wielkość odczytu napełniania określonego tą metodą, zatem porównawcze wartości napełniania, uzyskiwano przy podobnej zawartości wilgoci.

Przykład I. 150 kg suszonego, rozdrobnionego tytoniu o zawartości wilgoci 14 do 14,5% i o wartości napełniania 5,08 cm³/g, określonej metodą opisaną poprzednio, układano w koszach i poddano obróbce według wynalazku. Tytoń poddawano działaniu obniżonego ciśnienia 64 mbarów (6,4 kPa) i do komory procesowej pompowano następnie pary izopentanu o temperaturze w zakresie 70°C do 90°C przy czym ciśnienie w komorze podnoszono do 4300 mbarów (430 kPa). Tytoń poddawano działaniu izopentanu przez 30 minut i pod koniec tego okresu ciśnienie podniosło się do 4964 mbara. Cały nadmiar izopentanu usunięto z komory przy adiabatycznym zmniejszaniu ciśnienia do 1100 mbarów (110 kPa) w ciągu 6 minut. Po tym odgazowaniu, wtryskiwano do komory procesowej parę wodną, aż temperatura pary odprowadzanej z komory poprzez układ odgazowywania i odzysku podniosła się do 104°C. Odparowująca obróbka porządkująca na drodze odgazowywania komory do ciśnienia 200 mbarów (20 kPa) była zakończona dalszym powrotem do ciśnienia atmosferycznego i usunięciem rozpulchnionego tytoniu z komory procesowej. Końcowa wielkość napełniania tytoniu wynosiła 8,14 cm³/g a zawartość wilgoci wynosiła 14 do 14,5%.

Procedurę według przykładu I powtarzano dla dalszych porcji tytoniu a wyniki zamieszczono w tabeli 1. Parametry procesu dla przykładów II, III i IV były takie same jak dla przykładu I o ile inaczej nie stwierdzono. Wartości ciśnienia zastosowane w komorze procesowej podczas pełnego okresu obróbki zgodnie z przykładami I do IV pokazane są graficznie odpowiednio w postaci fig. 1 do 4.

Tabela 1

	Przykład II	Przykład III	Przykład IV
Wielkość napełniania (cm7g) przed obróbką	5,04	4,74	4,67
po obróbce	8,23	8,60	8,33
Ciśnienie komory w końcu fazy nasycania (mbar)	4975	4811	4974
Temperatura pary opuszczającej komorę w końcu fazy rozprężania (°C)	103	104	104

178 189

178 189 mbar abs.

FIG. 2

178 189 mbar abs.

FIG. 3

178 189 mbar abs.

FIG. 4

178 189 mbar abs.

FIG. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób obróbki tytoniu w komorze, polegający na wytwarzaniu rozpulchnionego tytoniu, obejmujący etapy nasycania tytoniu płynnym składnikiem wprowadzanym do komory, ogrzewania tytoniu dla rozpulchnienia tytoniu, obniżania ciśnienia i odpowietrzania komory do ciśnienia atmosferycznego, znamienny tym, że przed etapem nasycania tytoń poddaje się działaniu obniżonego ciśnienia nie wyższego niż 7 kPa, następnie tytoń nasyca się parami izopentanu wprowadzanymi do komory w temperaturze w zakresie od 70°C do 90°C i utrzymuje się tytoń w kontakcie z parami izopentanu pod ciśnieniem co najmniej 400 kPa, nadmiar par izopentanu usuwa się przez adiabatyczne obniżenie ciśnienia, tytoń poddawany rozpulchnianiu ogrzewa się, przez kontaktowanie z parą wodną i następnie poddaje się rozpulchniany tytoń obróbce porządkującej.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed nasycaniem tytoń poddaje się działaniu obniżonego ciśnienia w zakresie od 4 do 7 kPa.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że utrzymuje się tytoń w kontakcie z parami izopentanu pod ciśnieniem w zakresie 400 - 450 kPa przez około 30 minut.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że tytoń poddawany rozpulchnianiu w komorze procesowej ogrzewa się przez wprowadzenie pary wodnej i podniesienie ciśnienia do wartości w zakresie 100 - 140 kPa.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że przerywa się wprowadzanie pary wodnej do komory procesowej, gdy temperatura pary odlotowej opuszczającej komorę procesową osiąga 90-95°C, korzystnie około 94°C.
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że tytoń poddaje się obróbce porządkującej obejmującej poddawanie rozpulchnianego tytoniu suszeniu w próżni pod zmniejszonym ciśnieniem w zakresie 18-22 kPa.