PT77446B

PT77446B - Process for increasing filling capacity of tobacco

Info

Publication number: PT77446B
Application number: PT77446A
Authority: PT
Inventors: Jackie Lee White; Lucas Jones Conrad
Original assignee: Reynolds Tobacco Co R
Priority date: 1982-10-04
Filing date: 1983-10-03
Publication date: 1986-02-26
Also published as: MX156168A; BG40802A3; KR910000803B1; AU1930283A; JPS59156277A; EP0107932B1; CA1212594A; NZ205614A; ES8406175A1; KR840006286A; MY100169A; JPH0336503B2; PH19856A; EP0107932A2; GR79678B; AU553395B2; BR8305475A; ES526196A0; SG34692G; EG16879A

Description

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se, de uma maneira geral, à utilização de agentes de expansão muito voláteis de baixo ponto de ebulição em um processo para aumentar a capacidade de enchimento do tabaco. Conseguem-se aumentos da capacidade de enchimento de 50 $ e mesmo superiores sem a necessidade de uma operação de aquecimento exigida por outros processos a fim de ajustar ou fixar o tabaco na condição expandida. Os agentes de expansão preferidos são os hidrocarbonetos normalmente gasosos e os hidrocarbonetos halogenados de ponto de ebulição à pressão atmosférica compreendido entre -90° e 2°C. Estes compostos têm uma temperatura crítica compreendida entre 3θ° e 155°C. Os pontos de ebulição e os pontos críticos dos agentes de expansão preferidos encontram-se indicados no quadro seguin te;

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Agente de expansão	Ponto de ebulição, °C	Ponto Temperatura, °C	Crítico Pressão kg/ cm'
Etano	-89	32	49,9
Propano	-42	97	43,4
Propileno	-47	92	47,1
Isobutano	-12	135	37,2
Butano n.	-0,5	152	38,7
Agente Prigorífioo	12 -30	112	42,0
Agente Frigorífico	22 -41	96	50,7

Como agentes de expansão podem também utilizar-se misturas destes compostos. Por uma questão de facilidade de funcionamento, no entanto, prefere-se utilizar um agente de expansão relativamente puro contendo pelo menos cerca de 90 a 95 0 de um dos compostos.

Para realizar o processo de expansão do tabaco de acordo com a presente invenção, introduz-se em um recipiente sob pressão, que possui uma ou mais condutas para introduzir e extrair gases, tabaco que tem um teor de humidade compreendido entre cerca de 8 e 30/·em peso. Preferivelmente, do recipiente que contém o tabaco elimina-se a maior parte do ar antes da introdução do agente de expansão por forma a aumentar a segurança quando se utilizam agentes de expansão combustíveis e reduzir a diluição dos gases do agente de expansão a ser introduzido no recipiente. Isso pode realizar-se purgando o recipiente com um gás inerte, tal como azoto ou um agente de expansão, ou mediante utilização de vácuo. Prefere-se evacuar o ar do recipiente, apropriadamente até a uma pressão

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de cerca de 125 mm de mercúrio absolutos. Em seguida, introduz -se o agente de expansão em contacto com o tabaco dentro do re cipiente, encontrando-se a temperatura do agente de expansão, tal como é introduzido, compreendida entre a temperatura crítica do agente de expansão e cerca de 42° C acima da temperatura crítica. Continua-se a pressurização do tabaco dentro do recipiente até que a pressão do agente de expansão seja pelo menos igual a cerca de 36 kg/cm , preferivelmente superior a cerca de 57 kg/cm , e, mais preferivelmente ainda, superior a

o

cerca de 71 kg/cm^z. A impregnação do tabaco com o agente de expansão é, normalmente, satisfatoriamente completa no momento em que se atinge a pressão desejada; no entanto, quando se utilizam pressões menores dentro do intervalo de 36 a 57 kg/cm , pode ser vantajoso manter a pressão durante cerca de um a dez minutos antes de se iniciar a diminuição de pressãdi A pressão no interior do recipiente é então reduzida até cerca da pressão atmosférica dentro de um intervalo de tempo compreendido entre um segundo e dez minutos, preferivelmente dentro do intervalo de tempo de 3 a 300 segundos, e mais desejavelmente ainda den tro de cerca de 5 a 30 segundos, descarregando os gases do agen te de expansão do recipiente através de uma válvula de regulação. Abre-se então o recipiente e remove-se o tabaco expandido do seu interior. Não é necessária qualquer operação de aquecimento adicional para ajustar ou fixar o tabaco no seu estado expandido. 0 tabaco expandido pode ser facilmente ajustado à temperatura ambiente por meios convencionais. Os gases do agen te de expansão descarregados do recipiente durante a operação de despressurização podem ser recuperados por meios convencionais, caso se pretenda.

Muito embora o fenómeno por meio do qual a expansão

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se realiza não seja completamente compreendido, ó provável que a expansão mais efeotiva do tabaco se consiga quando pelo menos uma parte do agente de expansão ó transformado em fase lí quida ou condensada no tabaco durante a despressurização e, subsequentemente, se vaporiza à medida que a pressão ó posteriormente diminuída. Não se sabe até que ponto durante o processo a expansão do tabaco ocorre, mas supõe-se que ocorra du rante a despressurização. Quando se abre o recipiente sob prejs são para se retirar o tabaco, uma vez a despressurização termi nada, ele encontra-se surpreendentemente no estado expandido sem destruição da estrutura celular, tendo a sua capacidade de enchimento sido aumentada de 50 Ί> ou mais. Usando este processo, obtiveram-se aumentos da capacidade de enchimento superiores a 100 °jo mesmo atá 150 % ou roaie.

0 teor de humidade do tabaco tal como ó utilizado na presente memória descritiva é expresso com uma redução de percentagem de peso do tabaco após aquecimento numa estufa de con vecção durante 15 minutos a 100°C. A capacidade de enchimento de tabaco, tal como ó utilizada na presente memória descritiva, foi determinada utilizando um dispositivo de medição essencial mente constituído por um cilindro graduado de 100 mililitros com um diâmetro interno de cerca de 25 milímetros e por um êm bolo com um diâmetro de oerca de 24 milímetros e parando cerca de 802,5 gramas, posicionado no cilindro de maneira a poder deslizar. No cilindro colocou-se uma amostra de tabaco de três gramas e posioionou-se o êmbolo sobre elax A força da gravidade exercida pelo êmbolo corresponde a uma pressão de cerca de 0,16 kg/cnr (2,3 psi). 0 valor do enchimento, ou a capacidade de enchimento, da amostra foi o volume até ao qual a amostra de três gramas de tabaco no cilindro foi comprimida após o peso do êmbolo ter actuado sobre ela durante um intervalo de tem

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po de três minutos. Esta pressão corresponde fielmente à pressão normalmente aplicada pelo papel exterior ao tabaco dos cigarros, 0 teor de humidade do tabaco afecta os valores do enchimento determinados por este método; por consequência, as ca pacidades comparativas de enchimento do tabaco, quer antes quer depois da expansão, realizaram-se com um tabaco tendo essencial mente os mesmos teores de humidade. 0 aumento percentual da oa pacidade de enchimento, ou a expansão percentual, foi calculado subtraindo a capacidade de enchimento da amostra de controlo não expandida da capacidade de enonimento da amostra expandida, dividindo esta diferença pela capacidade de enchimento da amostra de controlo e multiplicando este quociente por 100.

Para uma compreensão mais completa da presente inven Ção, faz-se agora referência a exemplos específicos de técnicas para a sua realização prática.

EXEMPLO 1

Efectuaram-se experiências de expansão de tabaco usando um aparelho que compreende um recipiente resistente à pressão com um volume de 4,5 litros capaz de suportar pressões superiores a 100 kg/cnúL 0 recipiente pode ser facilmente aber to e fechado para a introdução e a remoção do tabaco. No interior do recipiente, instalou-se um termopar para medir a temperatura do conteúdo do recipiente e um manómetro fornecia uma indicação da pressão no su ‘nterior. 0 agente de expansão foi introduzido no recipiente através de um aquecedor e de uma ser pentina mergulhada num banho de líquido mantido a uma temperatura de 12O-13O°G. 0 vapor do agente de expansão foi descarregado do recipiente através de uma tubagem munida de uma válvula de regulação.

Realizaram-se experiências utilizando vários agentes

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de expansão introduzindo cerca de 450 gramas de uma mistura cortada de tabaco para cigarros feita de tabacos finos do Een tucky e de tabacos curados no recipiente e fechando este. Em seguida promoveu-se o vazio para reduzir a pressão no interior do recipiente até cerca de 125-130 mm de Hg absolutos. Introdu ziu-se depois o agente de expansão no recipiente através do aquecedor e da serpentina da tubagem até se atingir a pressão pretendida no interior do recipiente. 0 intervalo de tempo des de o início da introdução do agente de expansão até se ter atin gido a pressão pretendida é designado na presente memória descritiva como tempo de pressurização. A temperatura e a pressão no interior do recipiente forain lidas nos indicadores uma vez atingida a pressão máxima e são indicadas na presente memória descritiva como a temperatura da câmara e a pressão da câmara.

0 intervalo de tempo durante o qual o vaso foi mantido à pressão da câmara antes de se iniciar a expansão de descarga do agente de expansão do recipiente é designado na presente memória descritiva como tempo de impregnação, embora se compreenda que se verifica também a impregnação do tabaco com o agente de expansão durante a pressurização. No fim do tempo de impregnação, se se utilizar algum, abriu-se a válvula de regulação e descarregou-se o agente de expansão do recipiente até que a pressão no seu interior tenha diminuído para um valor substan cialmente igual à pressão atmosférica. 0 tempo durante o qual se realizou a descarga é designado na presente memória descritiva como tempo de despressurização.

Terminada a descarga do recipiente, abriu-se este e o tabaco, então no estado expandido, foi retirado. Em termos gerais, a temperatura do tabaco no momento em que a despressurização tinha terminado encontrava-se compreendida entre 15 e 65°C abaixo da temperatura da câmara atingida durante um ensaio

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experimental. Deixou-se que o tabaco expandido atingisse a tem peratura ambiente e, em seguida, determinou-se o seu teor de hu midade e a capacidade de enchimento.

No Quadro I seguinte, encontram-se indicados os resultados de ensaios típicos com as condições utilizadas e indicações dos aumentos da capacidade de enchimento obtidos. 0 teor de humidade do tabaco indicado no quadro é a percentagem de humidade existente na amostra não expandida quando foi introduzida no recipiente de pressão, expressa em percentagem em peso. 0

tempo de despressurização em cada ensaio foi igual a 5 a 20 segundos.

Agente de

expansão

utilizado

Humidade Tempera do tabaco tura da em percen câmara tagem em oq peso

Pressão Tempo de Tempo de da câma- pressuri impregna

O

ra kg/cnr zação (mi ção (minutos-se- nutos-s£ gundos) gundos)

% de

expan

são

Etano	15,9	60	85	0-55	3-0	65
Propileno	19,5	123	106	1-36	4-24	93
Propileno	16,6	118	106	1-34	4-24	84
Agente Frigorífico 22	16,6	129	106	1-16	4-44	53
Agente frigorífico 22	11,4	127*	106	1-20	6-0	50
Agente frigorífico 12	16,0	129	96	4-36	1-30	106
Agente frigorífico 12	14,8	126	106	5-25	2-34	111
Agente frigorífico 12	17,3	127	106	3-38	2-34	133
Propano	13,6	96	43	1-05	6-0	65
Propano	16,5	100	52	3-50	6-0	91

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Propano	13,6	107	57	4-0	3-30	95
Propano	17,3	110	64	1-18	0-0	90
Propano	15,8	113	85	1-47	0-48	101
Propano	17,8	125	96	2-04	1-30	123
Propano	19,5	124	106	2-40	2-34	137
Propano	16,4	124	106	2-12	2-34	159

* Calculada.

EXEMPLO 2

Em um recipiente pequeno resistente à pressão do labo ratório introduziu-se uma amostra de mistura cortada para a fabricação de cigarros com um teor de humidade igual a 13,8 / e pressurizou-se com uma mistura de hidrocarbonetos leves tendo a seguinte composição em percentagem em peso; 0,67 / de metano, 7,51 / de etano, 90,17 / de propano, 0,1 / de butano n. e 1,55/ de isobutano. A temperatura e a pressão críticas para esta mi£ tura de agente de expansão foram calculadas como sendo iguais a

_ Λ

92°C e 50 kg/ cm , respectivamente. 0 recipiente foi pressuriza, do ate uma pressão da câmara igual a 40 kg/cnr com esta mistura, momento em que a temperatura na câmara era igual a 85°C. Após um tempo de impregnação de seis minutos, descarregou-se o agente de expansão do recipiente durante um tempo de despressu rização de um minuto. Retirou-se o tabaco do recipiente e veri ficou-se ter uma capacidade de enchimento 109 / maior do que a amostra não expandida.

Embora se tenha descrito anteriormente formas de rea lização específicas da presente invenção, ó evidente que poderão ser introduzidas outras modificações sem que se verifique um afastamento do espírito e do âmbito da presente invenção.

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Claims

Reivindicações

1. - Processo para aumentar a capacidade de enchimento de tabaco de pelo menos, 50 %, caracterizado pelo facto de se fazer contactar o tabaco com um agente de expansão gasoso inerte a uma pressão de, pelo menos, 36 kg/cm2 e a uma temperatura compreendida dentro do intervalo de cerca de 20° abaixo até cerca de

4 2°C acima da temperatura critica do referido agente de expansão e subsequentemente se diminuir a pressão durante um intervalo de tempo compreendido entre um segundo e dez minutos, para fazer expandir o tabaco.
2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o referido contacto se efectuar a uma temperatura compreendida dentro do intervalo desde a temperatura crítica do mencionado agente de expansão até cerca de 42°C acima da citada· temperatura critica.
3. - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2,

/

caracterizado pelo facto de o referido contacto se efectuar a uma pressão maior do que cerca de 57 Kg/cm2.
4. - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de o referido contacto se efectuar a uma pressão maior do que cerca de 57 Kg/cm2 e o mencionado intervalo de tempo variar entre 3 e 300 segundos.
5. - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de o referido contacto se efectuar a uma pressão maior do que cerca de 57 Kg/cm2, o referido intervalo de tempo variar entre 3 e 300 segundos e o mencionado agente de expansão ser escolhido do conjunto que consiste em hidrocarbonetos e halogeno-hidrocarbonetos que têm um ponto de ebulição à pressão atmosférica compreendido dentro do intervalo de -90 a 2°C.
6. - Processo para aumentar a capacidade de enchimento de tabaco, caracterizado pelo facto de se impregnar o tabaco com va1ϋ

por de um agente de expansão inerte a uma pressão superior ã pressão crítica do mencionado agente e, em seguida,se diminuir a pressão de maneira a fazer-se com que o agente de expansão expanda a estrutura celular do tabaco e seja expulso daí sem a necessidade de se submeter o tabaco a um aquecimento adicional.
7. - Processo para aumentar a capacidade de enchimento de tabaco cortado para o enchimento de cigarros, caracterizado pelo facto de compreender a impregnação do tabaco com um agente de expansão inerte muito fortemente volátil e de baixo ponto de ebulição em condições de pressão e de temperatura superiores às condições críticas do referido agente e, em seguida, se diminuir a pressão

de maneira a fazer com que o agente expansor ao ser expelido expanda a estrutura celular do tabaco em mais de, pelo menos, 50 % e

sem submeter o tabaco a calor adicional.
8. - Processo para aumentar a capacidade de enchimento de. tabaco cortado para enchimento de cigarros mediante a expansão da sua estrutura celular, caracterizado pelo facto de compreender a colocação do tabaco num vaso resistente à pressão, a introdução de um agente de expansão gasoso inerte de baixo ponto de ebulição muito volátil no interior do vaso em contacto com o tabaco e o aumento da pressão para um valor superior ã pressão crítica do agente de expansão para se difundir completamente na estrutura celular do tabaco com o agente de expansão num estado condensado e, seguidamente, a diminuição da pressão para fazer com que o agente de expansão mude do seu estado condensado para o estado de vapor expandido a fim de expandir a estrutura celular de, pelo menos, 50 % quando o agente de expansão é expelido dela.
9. - Processo para aumentar a capacidade de enchimento do tabaco, caracterizado pelo facto de se fazer contactar o tabaco com um agente de expansão gasoso inerte escolhido do conjunto que consiste em hidrocarbonetos e halogeno-hidroearbonetos, a uma pressão igual a, pelo menos, 36 Kg/cm2 e a uma temperatura superior ao pon19

to de ebulição do referido agente de expansão ã pressão prevalecente e subsequentemente se expelir o referido agente de expansão do tabaco por diminuição da pressão durante um intervalo de tempo compreendido entre um segundo e dez minutos para expandir a estrutura

celular do tabaco.
10. - Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo facto de o referido intervalo de tempo estar compreendido entre 3 e 3C0 segundos.
11. - Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo facto de o referido intervalo de tempo estar compreendido entre 5 e 20 segundos.
12. - Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo facto de o referido contacto se efectuar a uma pressão maior do que cerca de 70 Kg/cm2.
13. - Processo para aumentar a capacidade de enchimento do tabaco em 50 % ou mais, caracterizado pelo facto de se fazer

contactar tabaco que tem um teor de humidade compreendido entre 10

/

e 30 % em peso com um agente de expansão inerte normalmente gasoso escolhido do conjunto que consiste em hidrocarbonetos e halogeno-hidrocarbonetos que têm a temperatura crítica compreendida entre 30 e 155°C, sendo o referido contacto efectuado a uma pressão maior do que cerca de 36 Kg/cm2 e a uma temperatura compreendida dentro do intervalo desde 20°C abaixo da temperatura crítica até 42°C acima da temperatura crítica do mencionado agente de expansão para produzir tabaco impregnado com o citado agente de expansão, e se libertar o referido agente de expansão do mencionado tabaco impregnado com uma velocidade tal que a pressão é diminuída para uma pressão aproximadamente atmosférica num intervalo de tempo compreendido entre um segundo e dez minutos para expandir a estrutura celular do tabaco na ausência de uma operação separada de aquecimento.
14. - Processo para expandir tabaco a fim de se aumentar a

capacidade de enchimento do mesmo, caracterizado pelo facto de com20

preender o contacto do tabaco com um agente de expansão inerte sob a forma de vapor escolhido do conjunto que consiste em hidrocarbonetos e halogeno-hidrocarbonetos que têm uma temperatura critica compreendida entre 30 e 155°C, sendo o referido contacto efectuado a uma temperatura igual à ou maior do que a temperatura crítica do referido agente de expansão e a uma pressão igual a, pelo menos,

36 Kg/cm2 para impregnar o tabaco, a redução da pressão para fazer com que pelo menos uma parte do referido agente de expansão se transfira para a fase líquida e se condense no tabaco, a continuação da redução da pressão até atingir aproximadamente a pressão atmosférica em menos do que cerca de dez minutos para provocar a vaporização do agente de expansão e a sua separação do tabaco e a expansão do tabaco.
15. - Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo facto de o referido contacto se efectuar a uma pressão, pelo menos, igual a cerca de 57 Kg/cm2.
16. - Processo para aumentar a capacidade de enchimento do tabaco, cãracterizado pelo facto de compreender o contacto de tabaco com um agente de expansão inerte no estado gasoso escolhido do conjunto que consiste em etano, propano, propileno, Agente Frigorífico 12,Agente Frigorífico 22, isobutano, n-butano e suas misturas, a uma temperatura compreendida entre 20°C abaixo da temperatura crítica e 42°C acima da temperatura crítica do referido agente de expansão e a uma pressão maior do que cerca de 4,5 Kg/cm2 abaixo da pressão crítica do mencionado agente de expansão para impregnar o tabaco, a diminuição da pressão segundo uma velocidade controlada mediante a descarga do agente de expansão até a pressão do agente

de expansão sobre o tabaco atingir substancialmente a pressão atmosférica ao fim de um intervalo de tempo compreendido entre um segundo e cerca de dez minutos para fazer com que o agente de expansão seja expelido do tabaco e o tabaco se expanda.
17. - Processo para aumentar a capacidade de enchimento de

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tabaco, caracterizado pelo facto de se fechar o tabaco dentro de um vaso resistente à pressão, se introduzir no vaso um agente de expansão inerte gasoso escolhido do conjunto que consiste em hidrocarbonetos e hidrocarbonetos halogenados que têm uma temperatura crítica compreendida entre 30 e 155°C de maneira a contactar com o referido tabaco numa quantidade suficiente para se fazer subir a pressão no interior do referido vaso para um valor maior do que cerca de 70 Kg/cm2 enquanto se mantém o mencionado agente de expansão substancialmente na fase gasosa, se descarregar o agente de expansão gasoso do citado vaso a uma velocidade controlada de maneira a fazer diminuir a pressão no interior do referido vaso para a pressão substancialmente atmosférica dentro de um intervalo de tempo compreendido entre um segundo e dez minutos para fazer expandir o tabaco.
18. - Processo de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo facto de o referido intervalo de tempo estar compreendidoentre 3 e 300 segundos.
19. - Processo de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo facto de o referido agente de expansão ser escolhido do conjunto que consiste em etano, propano, propileno, Agente Frigorífico 12, Agente Frigorífico 22, isobutano, n-butano e respectivas misturas.
20. - Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo facto de o referido intervalo de tempo estar compreendido entre 5 e 20 segundos.