RO119219B1

RO119219B1 - Procedeu de tratare a tutunului

Info

Publication number: RO119219B1
Application number: RO98-00864A
Authority: RO
Inventors: Robert Nevett; Clifford Hendrik Henneveld; Keith Alan Matthews; Brian Chester Chard
Original assignee: Imperial Tobacco Limited
Priority date: 1995-10-19
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 2004-06-30
Also published as: KR19990064237A; ES2149732T3; HK1017831A1; DE69530624T2; BG63813B1; ATE238701T1; DK1014810T3; DE1014810T1; BG102391A; JPH11513564A; JP3487862B2; RU2141780C1; KR100369942B1; ES2149732T1; DE69530624D1; US6082369A

Abstract

Tutunul este tratat, pentru a determina expandarea sa, printr-un procedeu care cuprinde etapele supunerii sale unei presiuni reduse de nu mai mult de 7kPa, impregnarea structurii celulare a tutunuluicu vapori de izopentan la temperaturi între 70 şi 90°C şi menţinerea tutunului în contact cu vaporii la o presiune de cel puţin 400 kPa, timp de până la 30 min, evacuarea excesului de vapori, schimbarea de presiune fiind efectuată adiabatic, tratarea cu aburi, a tutunului impregnat, pentru a expanda structura sa celulară, şi apoi supunerea tutunului expandat la rearanjare în vid. Nivelurile de expandare, realizate prin procedeu, sunt similare, şi pot fi chiar mai mari decât cele obţinute folosind procedee de expandare convenţionale. ŕ

Description

Invenția se referă la un procedeu pentru tratarea tutunului. în particular, ea se referă la un procedeu pentru expandarea tutunului, în scopul creșterii capacității sale de umplere.

Frunzele de tutun, după recoltare, sunt supuse la procedee de condiționare. Ca rezultat al pierderii de apă, suferită în timpul procedeului de condiționare, frunzele sunt supuse unor contracții variabile. Este o practică convențională în industria tutunului tratarea tutunului condiționat destinat fabricării țigărilor și țigaretelor, în scopul anulării contracției prin creșterea capacității sale de umplere. în general se consideră că prin tratarea tutunului în acest mod, structura celulară a frunzei de tutun condiționate este expandată la o stare similară cu cea existentă în frunză înaintea condiționării.

Sunt cunoscute o serie de procedee pentru creșterea capacității de umplere a tutunului. Acestea sunt utilizate pe scară largă în industrie pentru realizarea refacerii produsului după condiționare.

Astfel, din brevetele US 4.683.937 și US 3.753.440 sunt cunoscute procedee de expandare a tutunului, care descriu impregnarea acestuia, fie cu abur, la presiune atmosferică, fie cu vapori de solvenți organici, care includ o etapă de uscare parțială între impregnare cu solvent și tratare cu abur.

Prezenta invenție se bazează pe constatarea că nivelurile de expandare ale umpluturii sunt similare sau uneori mai bune decât acelea realizate prin procedeele de expandare, utilizate în mod convențional și astfel refacerea poate fi realizată prin utilizarea izopentanului ca mediu de expandare, în fază de vapori, printr-un proces atent controlat.

în conformitate cu aceasta, invenția furnizează un procedeu pentru tratarea tutunului, cuprinzând o serie de etape:

(1) introducerea tutunului într-o cameră, la o presiune redusă, nu mai mare de 70 mbari (7kPa);

(2) impregnarea structurii celulare a tutunului cu vapori de izopentan la temperaturi cuprinse în intervalul de la 70° C la 90° C și menținând tutunul în contact cu vaporii de izopentan la o presiune de cel puțin 4 bari (400 kPa), timp de până la 30 de min, pentru a determina impregnarea structurii tutunului;

(3) îndepărtarea excesului de vapori de izopentan din tutunul impregnat prin depresurizarea camerei, modificarea de presiune fiind efectuată adiabatic;

(4) punerea în contact a tutunului impregnat cu aburi pentru expandarea tutunului;

(5) supunerea tutunului expandat unei rearanjări în vid.

Tutunul, care este tratat în conformitate cu procedeul din invenție, va fi în mod tipic sub formă de bucăți de frunze de tutun condiționate, obținute prin treierare, îmblătire sau tăiere în felii a frunzelor condiționate. Ca o alternativă, tutunul poate fi sub formă de benzi tăiate din întreaga frunză sau poate fi sub formă de frunze rupte în bucăți. Tutunul pentru tratament va fi aranjat în coșuri, în camera de procesare.

Conform prezentei invenții, tutunul condiționat este supus unei presiuni reduse, de nu mai mult de 70 mbari (7 kPa). Prin acest tratament este îndepărtat aerul din camera de procesare și aerul reținut în interspațiile dintre bucățile de frunze de tutun sau din structura celulară, care altfel ar interfera cu impregnarea ulterioară a structurii celulare cu vapori de izopentan. Utilizarea presiunilor reduse de peste 70 mbari nu îndepărtează suficient aerul blocat în tutun și, ca rezultat, impregnarea ulterioară a structurii celulare a tutunului cu vapori de izopentan este împiedicată. De preferință, presiunea din cameră este redusă sub 70 mbari (7 kPa), cât mai mult posibil, iar aceasta este dictată, bineînțeles, de performanțele sistemului de evacuare și recuperare utilizat. S-a constatat că presiunile, în intervalul cuprins între 40 și 70 mbari (4-7 kPa), sunt realizabile, consistent, în acest procedeu și dau rezultate bune.

RO 119219 Β1

Vaporii de izopentan sunt apoi pompați în camera de procesare. Este important în cadrul invenției ca să nu fie lăsat să pătrundă izopentan lichid în camera de procesare. Pen- 50 tru aceasta izopentanul lichid, depozitat în afara camerei în care se desfășoară procesul, trebuie să fie complet vaporizat înaintea intrării sale în camera de procesare și intrării sale în contact cu tutunul. Deoarece izopentanul este un solvent extrem de inflamabil și volatil, proiectarea procesului și sistemului de recuperare trebuie realizată cu atenție. Temperatura vaporilor de izopentan, care intră în cameră, va fi cuprinsă în intervalul de la 70° C la 90° C. 55

Vaporii de izopentan, având o temperatură mai mare de 90° C nu ar trebui utilizați în invenție, deoarece aceasta împiedică tratamentul ulterior de expandare și nu permite obținerea unei expandări suficiente a tutunului. Mai mult, dacă schimbătorul de căldură este reglat pentru a produce vapori de izopentan la o temperatură mai mică de 70° C, există riscul ca izopentanul lichid să poată să treacă și să intre în camera de procesare. Vaporii de izopen- 60 tan la o astfel de temperatură ar putea, la intrarea în cameră, să fie răciți de către conținutul camerei, astfel încât să condenseze. Efectul pătrunderii izopentanului lichid în camera de procesare este întreruperea procesului. în primul rând, orice cantitate de izopentan lichid prezentă în cameră va extrage energie din sistem, pe măsură ce se evaporă. în al doilea rând, necesitățile energetice ale proceselor de recuperare a izopentanului în exces vor fi 65 crescute.

Cantitatea de izopentan care impregnează celulele în frunza de tutun este controlată de presiunea vaporilor de izopentan creați în camera de procesare. Vaporii de izopentan sunt injectați în cameră până la obținerea unei presiuni interne de cel puțin 4000 mbari (400 kPa), de preferință în intervalul 4000-4500 mbari (400-450 kPa). Când este atinsă 70 această valoare a presiunii, camera este etanșată, după care presiunea internă va continua să crească (de regulă la aproximativ 5000 mbari (500 kPa)), pe măsură ce temperatura vaporilor de izopentan continuă să crească. Tutunul este menținut în contact cu vaporii de izopentan la o presiune de cel puțin 4000 mbari (400 kPa), timp de până la 30 de min, pentru a permite producerea penetrării complete a celulelor frunzei de tutun de către izopentan. S-a 75 constatat că expandarea optimă a tutunului este obținută prin menținerea presiunii ridicate, timp de aproximativ 30 de min. Se presupune că în timpul fazei de impregnare, izopentanul apărut în structura celulară este comprimat sub presiune în faza lichidă.

Când această perioadă de timp a trecut, toți vaporii de izopentan sunt îndepărtați din cameră, prin reducerea presiunii camerei, cât mai repede posibil, de preferință aproape de pre- 80 siunea atmosferică. Astfel, schimbarea de presiune este adiabatică. Prin asigurarea unei schimbări adiabatice a presiunii, ruperea și sfărâmarea structurii celulare, care ar putea fi catastrofală, este evitată. S-a constatat că această reducere de presiune poate fi obținută în mai puțin de 15-20 de min, tipic în circa 15 min.

Imediat după evacuarea camerei, temperatura tutunului impregnat este determinată 85 să crească rapid prin aducerea în contact a tutunului cu aburi. Ca o consecință a creșterii temperaturii, lichidul izopentanic prins înăuntrul celulelor frunzelor de tutun suferă o creștere de volum și este eliberat, determinând structura celulară a tutunului să se expandeze. Microscopia electronică demonstrează că pereții celulari s-au dilatat ca rezultat al acestui tratament, în plus, suprafața frunzei apare cu asperități. în mod obișnuit, aburul este introdus în 90 cameră pentru a crește presiunea de acolo, la o valoare în intervalul între 1000 mbari (100 kPa) la 1400 mbari (140 kPa) și, de preferință de la 1000mbari la 1200 mbari (100 la 120 kPa). Trebuie să se aibă grijă la introducerea aburului să nu se creeze turbulență în interiorul camerei, care ar avea efect în detrimentul expandării tutunului. De preferință, etapa de expandare este considerată a fi completă, când aburul evacuat din cameră, prin sistemul 95 de recuperare și evacuare, s-a ridicat la o temperatură de la 90° C la 95° C, în special la circa 94° C. în acest punct introducerea aburului este întreruptă. Perioada de timp dintre începerea introducerii aburului și obținerea acestei temperaturi de evacuare ar fi de preferat să nu depășească 4 min și dacă este posibil nu mai mult de 2 min.

RO 119219 Β1

Imediat după încheierea etapei de expandare, tutunul expandat este supus unei rearanjări prin evaporare, pentru a obține expandarea finală dorită și conținutul de umiditate dorit. în mod tipic, conținutul în umiditate final al tutunului va fi cât mai apropiat posibil de nivelul anterior procedeului. în general, rearanjarea poate fi obținută prin evacuarea camerei de procesare, după încheierea etapei de expandare, la o presiune în intervalul 180220 mbari (18-22 kPa). După aceea, presiunea este readusă izoterm la cea atmosferică, iar tutunul expandat este îndepărtat din camera de procesare.

Dacă este necesar, tutunul astfel tratat poate fi apoi amestecat, utilizând o modalitate uzuală, iar apoi transferat într-un amplasament pentru producția de țigări sau țigarete, după necesități.

Pentru a măsura valoarea de umplere a unui produs din tutun de țigară, treierat și condiționat, ca cel descris în următoarele exemple, este utilizat un aparat de valori de umplere, care este compus în principal dintr-un cilindru cu diametrul de 64 de mm, în care alunecă un piston cu diametrul de 63 mm. Pistonul are o etanșare gradată, dispusă lateral. Se aplică presiune pistonului și se determină volumul în milîlitri al unei cantități de tutun date, de 14,18 g. Experimentele au arătat că acest aparat va determina cu acuratețe și cu o bună reproductibilitate valoarea de umplere a unei cantități date de tutun de țigară, treierat. Presiunea aplicată de piston pe tutun a fost în toate exemplele de 12,8 kPa, timp de 10 min, moment la care s-a efectuat citirea valorii de umplere. Conținutul în umiditate al tutunului afectează valorile de umplere determinate prin această metodă și, de aceea valori de umplere comparative au fost obținute la conținuturi în umiditate similare.

Se dau, în continuare, exemple de realizare a invenției în legătură și cu fig.1 ...4 care reprezintă diagramele variației presiunii în camera de procesare, pe durata perioadei de tratament, în exemplele 1-4.

Exemplul 1. 150 kg de tutun de țigară treierat și condiționat, conținând de la 14% la 14,5% umiditate și având o valoare de umplere de 5,08 cm³/g, care a fost determinată prin procedura indicată mai sus, au fost aranjate în coșuri și tratate în conformitate cu procedeul din invenție. Tutunul a fost supus unei presiuni reduse de 64 mbari (6,4 kPa), iar apoi au fost pompați în camera de procesare vapori de izopentan, cu temperatura cuprinsă în intervalul între 70° C și 90° C, ridicând presiunea lor la 4300 mbari (430 kPa). Tutunul a fost menținut în contact cu izopentanul timp de 30 de min, la sfârșitul acestui interval presiunea fiind ridicată la 4964 mbari. Toți vaporii de izopentan în exces au fost îndepărtați din cameră prin reducerea adiabatică a presiunii la 1100 mbari (110 kPa), pe o perioadă de peste circa 6 min. După această evacuare, aburul a fost injectat în camera de procesare, până când temperatura aburului evacuat din cameră prin sistemul de evacuare și recuperare a crescut la 104°C. Rearanjarea prin evaporare, realizată prin evacuarea mai departe a camerei, la o presiune de 200 mbari (20 kPa), a fost în final urmată de revenirea la presiune atmosferică și îndepărtarea tutunului expandat din camera de procesare. Valoarea de umplere finală a tutunului a fost de 8,14 cm³/g, iar conținutul în umiditate de la 14% la 14,5%.

Exemplele 2-4. Procedura din Exemplul 1 a fost repetată, în continuare, la mai multe cicluri de tutun, iar rezultatele au fost notate în Tabelul 1. Parametrii procesului pentru Exemplele 2,3 și 4 au fost aceiași ca cei pentru Exemplul 1, dacă nu sunt alte specificări. Valorile presiunii folosite în camera de procesare pe durata întregii perioade de tratament, în acord cu Exemplele de la 1 la 4, sunt prezentate într-o formă grafică în fig 1... 4.

RO 119219 Β1

Tabelul 1

	Exemplul 2	Exemplul 3	Exemplul 4
Valorile de umplere(cm³/g) înainte După	5.04 8.23	4.74 8.60	4.67 8.33
Presiunea camerei la sfârșitul fazei de impregnare (mbari)	4975	4811	4974
Temperatura aburului la ieșire din cameră la sfârșitul fazei de expandare (°C)	103	104	104

Revendicări

Claims

1. Procedeu pentru tratarea tutunului, caracterizat prin aceea că acesta constă într-o serie de etape:

(1) introducerea tutunului într-o cameră de procesare și supunere la o presiune redusă nu mai mare de 70 mbari(7 kPa); 160 (2) impregnarea structurii celulare a tutunului cu vapori de izopentan la o temperatură în intervalul cuprins între 70° C și 90° C și menținerea tutunului în contact cu vaporii de izopentan la o presiune de cel puțin 4 bari (400 kPa), timp de până la 30 de min, pentru a determina impregnarea tutunului;

(3) îndepărtarea excesului de vapori de izopentan din tutunul impregnat prin evacua- 165 rea camerei, modificarea de presiune fiind efectuată adiabatic;

(4) aducerea în contact a tutunului impregnat cu abur pentru expandarea tutunului;

(5) supunerea tutunului expandat unui proces de rearanjare în vid.

2. Procedeu conform revendicării 1 .caracterizat prin aceea că în etapa (1), tutunul este supus unei presiuni reduse în intervalul 40-70 mbari (4-7 kPa). 170

3. Procedeu conform revendicării 1 sau 2,caracterizat prin aceea că în etapa (2), tutunul este menținut în contact cu vaporii de izopentan la o presiune în intervalul 40004500 mbari (400-450 kPa), timp de circa 30 de min.

4. Procedeu conform oricăreia din revendicările 1... 3, caracterizat prin aceea că în etapa (4), aburul este introdus în cameră pentru a crește presiunea la o valoare de la 1000 175 la 1400 mbari (100-140 kPa).

5. Procedeu conform revendicării 4,caracterizat prin aceea că introducerea de abur în cameră este întreruptă, când temperatura aburului în exces, care părăsește camera atinge 90-95° C, în special circa 94° C.

6. Procedeu conform oricăreia din revendicările 1...5, caracterizat prin aceea că pro- 180 cesul de rearanjare cuprinde supunerea tutunului expandat uscării în vid, la presiune redusă în intervalul 180-220 mbari (18-22 kPa).