RO119220B1

RO119220B1 - Procedeu de expandare a tutunului

Info

Publication number: RO119220B1
Application number: RO98-01268A
Authority: RO
Inventors: Robert Nevett; Clifford Hendrik Henneveld; Keith Alan Matthews; Brian Chester Chard
Original assignee: Imperial Tobacco Limited
Priority date: 1996-02-08
Filing date: 1997-02-04
Publication date: 2004-06-30
Also published as: WO1997028706A1; KR100498685B1; DK0878999T3; HU224724B1; GB9602575D0; EP0878999B1; HK1018386A1; ES2165579T3; GB2311455A; GB2311455B; HUP9900780A2; PL328976A1; CA2243996A1; BG63860B1; CZ287820B6; CA2243996C; AU1610197A; DE69709060D1; GB9702366D0; PT878999E

Abstract

Invenţia se referă la tratarea tutunului, pentru a determina expandarea sa printr-un procedeu care cuprinde etapele de introducere a acestuia într-o cameră de tratare la o presiune redusă, nu mai mare de 7 kPa, impregnarea structurii celulare a tutunului cu vapori de izopentan la o temperatură în intervalul de la 70 la 100°C şi menţinerea tutunului în contact cu vaporii la o presiune de cel puţin 400 kPa, îndepărtarea excesului de vapori de izopentan din camera de tratare, contactarea tutunului impregnat cu abur pentru expandarea structurii celulare a tutunului, reducerea presiunii din camera de tratare la o viteză de cel puţin 10kPa/min, preferabil 30 kPa/min, şi apoi aducerea presiunii din camera de tratare înapoi la presiunea atmosferică. Valoarea finală de umplere a tutunului tratat în conformitate cu acest procedeu este direct proporţională cu viteza la care presiunea din camera de tratare este redusă după tratamentul cu aburi al tutunului. ŕ

Description

Invenția se referă la un procedeu de tratare a tutunului. Mai exact, se referă la un procedeu de expandare a tutunului, pentru creșterea capacității sale de umplere.

Frunzele de tutun, după recoltare, sunt supuse unor procedee de condiționare. Drept rezultat al pierderii de apă suferite, în timpul procedeului de condiționare, frunzele se contractă în mod variabil. în mod convențional, în industria tutunului, se obișnuiește să se trateze tutunul condiționat, folosit la fabricarea țigărilor și țigaretelor, pentru a recupera contractarea (micșorarea) prin creșterea capacității sale de umplere. în general, se consideră că prin tratarea tutunului în acest fel, structura celulară a frunzelor de tutun condiționat este expandată într-o stare similară cu cea găsită în frunze, înainte de condiționare.

Există un număr de procedee pentru creșterea capacității de umplere a tutunului. Acestea sunt utilizate, în mod larg, în industrie, pentru obținerea produsului refăcut după condiționare.

»

Astfel, din brevetele US 3.683.937 și US 3.753.470 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 tratarea faptului că, nivelurile de umplere expandate sunt similare și, uneori, mai bune decât acelea atinse prin procedeele convenționale folosite și, de aici, refacerea poate fi realizată prin folosirea izopentanului ca mediu de expansiune în faza de vapori, într-un procedeu controlat cu grijă.

în conformitate cu aceasta, invenția descrie un procedeu pentru tratarea tutunului, cuprinzând următoarele etape:

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

(2) introducerea în cameră a vaporilor de izopentan, la o temperatură în intervalul de la 70°C la 100°C și menținerea tutunului în contact cu vaporii de izopentan, la o presiune de cel puțin 4 bar (400 kPa), pentru a impregna structura tutunului;

(3) îndepărtarea excesului de vapori de izopentan, prin depresurizarea camerei, fără a cauza deteriorări ale structurii celulare a tutunului;

(4) contactarea tutunului impregnat cu abur pentru expandarea tutunului;

(5) reducerea presiunii în cameră, cu o viteză de cel puțin 100 mbar/min (10kPa/min);

(6) readucerea camerei la presiunea atmosferică.

Tutunul, tratat în conformitate cu procedeul din invenție, va fi în mod tipic sub forma bucăților de frunze de tutun condiționat, obținute prin treierare, îmblătire și tăiere a frunzelor întregi condiționate. Tutunul poate fi, în mod alternativ, sub formă de fășii tăiate din frunza întreagă sau poate fi frunză mărunțită. Tutunul pentru tratat va fi aranjat în coșuri, în camera de procesare.

în conformitate cu prezenta invenție, tutunul condiționat este introdus la o presiune redusă, nu mai mare de 70 mbar (7 kPa), adică la o presiune, în cameră, de 70 mbar sau mai mică. Prin acest tratament este îndepărtat aerul din camera de procesare și aerul reținut între bucățile de frunze de tutun sau în structura celulară, care altfel va interfera cu impregnarea următoare a structurii celulare, cu vapori de izopentan. Aplicarea unei presiuni, de aproximativ 70 mbar, nu îndepărtează suficient aerul ocluzionat în tutun și, drept rezultat, impregnarea următoare a structurii celulare a tutunului cu vapori de izopentan este micșorată. Preferabil, presiunea din cameră este redusă la mai puțin de 25 mbar (2,5 kPa), mai preferabil la aproximativ 10 mbar (1 kPa), pentru a îndepărta aerul din structura tutunului, pentru a face posibilă o înlocuire optimă, cu vapori de izopentan, în etapa următoare a procedeului. Vaporii de izopentan sunt apoi pompați în camera de procesare. Este important în cadrul invenției să nu se admită pătrunderea de izopentan lichid în camera de procesare.

RO 119220 Β1

De aceea, izopentanul lichid, depozitat în afara camerei de procesare, trebuie să fie injectat 50 printr-un vaporizator, care formează vapori de izopentan între 70°C și 100°C, înainte ca el să fie capabil să vină în contact cu tutunul. Din moment ce izopentanul este un solvent puternic volatil și puternic inflamabil, proiectarea procedeului și sistemul de recuperare trebuie să fie efectuate cu grijă. Temperatura vaporilor de izopentan, care intră în cameră, va fi în intervalul de la 70°C la 100°C, cu toate că în timpul contactării tutunului în cameră, temperatura 55 va fi redusă de la 60°C la 80°C. Vaporii de izopentan, având o temperatură mai mare de 100°C, nu trebuie să fie introduși în cameră, deoarece scade eficiența tratamentului următor de expansiune cu abur și nu se atinge o expansiune suficientă a tutunului. Mai mult de atât, dacă vaporizatorul este configurat să producă vapori de izopentan la o temperatură mai mică de 70°C, există riscul ca izopentanul lichid să poată trece și să intre în camera de procesare. 60 Vaporii de izopentan la o temperatură mai mică de 70°C pot, la intrarea în cameră, să fie răciți de conținutul camerei, la nivelul la care condensează. Efectul pătrunderii izopentanului lichid în camera de procesare constă în întreruperea procedeului; în primul rând, orice cantitate de izopentan lichid prezentă în cameră va prelua energie din sistem, ca și cum se va evapora, în al doilea rând, necesarul de energie a procedeurilor de recuperare a izopenta- 65 nului în exces va crește.

Cantitatea de izopentan, care impregnează celulele din frunzele de tutun, este controlată de presiunea vaporilor de izopentan, creați în camera în care are loc procedeul. Vaporii de izopentan sunt injectați în cameră, până la o presiune internă de cel puțin 4000 mbar (400 kPa), preferabil până la 5200 mbar (520 kPa). Când se atinge această valoare a pre- 70 siunii, camera este închisă ermetic, după care presiunea internă poate continua să crească, cât timp temperatura vaporilor de izopentan continuă să crească. Tutunul este apoi menținut în contact cu vaporii de izopentan, la o presiune de cel puțin 4000 mbar (400 kPa), iar temperatura va fi în mod tipic, în intervalul de la 60° C la 80°C, pentru a permite penetrarea completă a celulelor din frunzele de tutun de către izopentan. S-a constatat că niveluri bune 75 de expansiune ale tutunului pot fi atinse prin menținerea tutunului în contact cu vaporii de izopentan de înaltă presiune, pentru o perioadă maximă de aproximativ 30 de min. Preferabil, la presiunea folosită, tutunul este menținut în contact cu vaporii de izopentan, pentru o perioadă de 40-50 min. Această durată determină vaporii să fie impregnați în structura tutunului. 80

Imediat ce această perioadă de timp a trecut, toți vaporii de izopentan în exces sunt îndepărtați din cameră, prin reducerea presiunii în cameră, cât se poate de repede, preferabil la o valoare a presiunii în intervalul de la 1000 la 1500 mbar (100-150 kPa), fără a cauza nici o descompunere sau rupere substanțială a structurii celulare a tutunului. Descompunerea sau ruperea substanțială a structurii celulare, în această etapă a procedeului, ar fi 85 catastrofală, din moment ce expansiunea următoare a tutunului ar fi micșorată sau chiar prevenită. S-a constatat că această reducere a presiunii poate fi atinsă în 10-20 min, în mod tipic, în aproximativ 15 min.

Imediat după depresurizarea camerei, așa cum a fost descris mai sus, aburul este introdus în cameră. Temperatura tutunului impregnat este determinată să crească rapid prin 90 contactarea tutunului cu abur. Ca o consecință a acestei creșteri a temperaturii, izopentanul legat în interiorul structurii celulare a tutunului duce la o creștere a volumului, cauzând expandarea structurii celulare a tutunului. Când aburul este introdus, presiunea în cameră crește la un nivel tipic, nu mai mare de 3000 mbar (300 kPa) și, preferabil, în intervalul de la 2200 la 3000 mbar (220-300 kPa). O creștere rapidă a temperaturii în tutun este necesară 95 pentru a atinge expandarea eficientă.

Trebuie să se aibă grijă, la introducerea aburului, să nu se creeze o turbulență, care ar fi putut fi evitată în interiorul camerei și care ar avea un efect nedorit asupra expandării

RO 119220 Β1 tutunului. Când presiunea din cameră, în timpul introducerii aburului, a atins nivelul indicat anterior, introducerea aburului este întreruptă. Aburul și vaporii de izopentan, care sunt eliberați din structura celulară a tutunului în timpul expandării, sunt retrași din cameră într-un echipament de condensare, din cadrul instalației. Acest echipament constă dintr-un condensator,prin care trece apa rece și viteza de curgere a apei reci, care afectează viteza de condensare a aburului și vaporilor de izopentan și viteza de reducere a presiunii din cameră. Eficiența echipamentului de condensare poate, de exemplu, să varieze prin modificarea temperaturii apei, care curge prin el sau prin modificarea debitului apei din el. De aceea, este posibil să se controleze viteza de schimbare a presiunii din cameră, prin controlarea vitezei de condensare a aburului și vaporilor de izopentan în echipamentul de condensare. Prezenta invenție se bazează pe constatarea faptului că valoarea finală de umplere a tutunului tratat, care depinde de expansiunea atinsă a structurii celulare, poate fi controlată prin controlul vitezei de schimbare a presiunii în cameră, în timpul acestei etape a procedeului. Relația dintre valoarea de umplere a tutunului tratat obținut și viteza de schimbare a presiunii în cameră, în această etapă a procedeului, este aproape liniară în domeniul investigat. S-a constatat faptul că, pentru obținerea unei valori satisfăcătoare de umplere, viteza de schimbare a presiunii trebuie să fie, de cel puțin 100 mbar/min (10 kPa/min). Oricum, preferabil, se va opera în sistem cu o viteză de schimbare a presiunii de cel puțin 300 mbar/min (30 kPa/min) și mai preferabil, mai mare de 400 mbar/min (40 kPa/min), pentru a atinge o valoare ridicată de umplere. în timpul acestei etape a procedeului, presiunea este redusă la aproximativ 100-300 mbar (10-30 kPa), timp în care camera este izolată și aerul este lăsat să reintre încet, pentru ca presiunea să devină încet cea atmosferică.

Tutunul, astfel tratat după îndepărtarea din camera de procesare, poate fi apoi transportat pneumatic și, dacă este necesar, amestecat într-un mod uzual pentru producerea de țigări și țigarete, așa cum se dorește. Transportul pneumatic îndepărtează căldura din tutun, astfel fixând expansiunea atinsă. Din acest motiv, o altă etapă adițională a procedeului din invenție, în care tutunul tratat este transportat pneumatic după părăsirea camerei de procesare, reprezintă o realizare preferată.

Pentru a asigura valoarea de umplere a produsului de tutun tratat termic, îmblătit sub formă de țigară, așa cum va fi descris în următoarele exemple, se folsește un aparat pentru măsurarea valorii de umplere care, în principal, este compus dintr-un cilindru de 64 mm diametru, în care alunecă un piston cu diamtrul de 63 mm. Pistonul are o scală gradată pe o parte. Presiunea se aplică asupra pistonului și se determină volumul, în milimetri, al unei cantități date de tutun, de 14, 18 g. Experimentele au arătat că acest aparat va determina, cu acuratețe, valoarea de umplere a cantității date de tutunul îmblătit sub formă de țigară, cu o bună reproductibilitate. Presiunea din tutun aplicată asupra pistonului în toate exemplele este de 12,9 kPa, care este aplicată timp de 10 min, la fiecare valoare de umplere citită. Conținutul de umiditate al tutunului afectează valorile de umplere determinate prin această metodă, de aceea valorile de umplere comparative sunt obținute la conținuturi de umiditate similare.

Se dau, în continuare, exemple concrete de realizare a invenției, în legătură cu fig.1...3, care reprezintă:

- fig.1, diagrama variației valorilor de presiune în camera de tratare, conform exemplului 1;

- fig.2, diagrama variației valorilor de presiune în camera de tratare, conform exemplului 2; _

- fig.3, diagrama variației valorilor de umplere față de gradientul de schimbare a pre siunii.

RO 119220 Β1

Exemplul 1.150 kg de tutun tratat termic, îmblătit sub formă de țigară, conținând 14% umezeală și având o valoare de umplere de 5 cm³/g, a fost aranjat în coșuri și tratat în conformitate cu procedeul din invenție, într-o cameră de tratare. Presiunea din camera de tratare a fost redusă la o valoare de aproximativ 25 mbar (aproximativ 2,5 kPa), iar apoi au 150 fost pompați vapori de izopentan, având o temperatură între 70° și 100°C, ridicându-se presiunea în cameră până la aproximativ 4,3 bar (430 kPa).

Tutunul este menținut în contact cu vaporii de izopentan timp de încă 30 de min. Excesul de vapori de izopentan este îndepărtat din cameră, prin reducerea presiunii din cameră timp de peste 15 min, la o presiune de aproximativ 1,4 bar (140 kPa). Aburul este introdus 155 apoi în cameră, până se atinge o presiune de aproximativ 3 bar (300 kPa). Timpul necesar pentru atingerea acestei presiuni este de aproximativ 2 min. După aceea, presiunea în cameră este redusă la o viteză de 150 mbar/min (15 kPa/min), cât timp vaporii de izopentan și aburul sunt îndepărtați din cameră și trecuți în condensator. Presiunea este redusă până la aproximativ 200 mbar (20 kPa), punct în care aerul este lăsat să intre în cameră, pentru 160 a aduce presiunea înapoi la presiunea atmosferică. Valorile de presiune folosite în cadrul camerei de tratare sunt arătate în fig.1.

După îndepărtarea tutunului tratat din cameră, valoarea sa finală de umplere este măsurată a fi 7,4 cm³/g.

Exemplul 2. Procedeul din exemplul 1 este repetat pe o altă probă, din același tutun 165 netratat, cu excepția faptului că, după introducerea aburului în cameră, presiunea din cameră este redusă cu o viteză la 450 mbar/min (45 kPa/min). Valorile de presiune folosite în cadrul camerei de tratare, în timpul acestui exemplu, sunt arătate în fig.2. După îndepărtarea tutunului tratat din cameră, valoarea sa finală de umplere este măsurată a fi 8,2 cm³/g.

Exemplul 3. Se determină relația dintre valoarea finală de umplere a tutunului, în 170 conformitate cu invenția și viteza la care este redusă presiunea din camera de tratare, urmând tratamentul cu abur al tutunului impregnat. Determinarea se desfășoară prin repetarea procedurii din exemplul 1 de câteva ori, dar de fiecare dată se folosește o viteză diferită de reducere a presiunii în camera de tratare, care urmează tratamentului cu abur a tutunului.

Viteza de reducere a presiunii este variată, de la o încercare la alta, prin varierea vitezei, la 175 care amestecul de abur și vapori de izopentan, retrași din camera de tratare, este condensat în echipamentul de condensare al aparatului folosit. Prin creșterea eficienței echipamentului de condensare, viteza de schimbare a presiunii din camera de tratare poate fi crescută. La efectuarea diferitelor încercări, se folosesc unu până la patru niveluri ale eficienției condensatorului. 180

Cele patru niveluri sunt:

Nivel de eficiență (descrescător) 1(max)

Metodă apa complet răcită este circulată prin condensator, de 185 la etapa de sfârșit de îndepărtare a excesului de izopentan până la sfârșitul etapei de reducere a presiunii apa răcită este circulată prin condensator până la etapa de reducere a presiunii apa răcită este circulată prin condensator, când viteza 190 de schimbare a presiunii în camera de tratare scade la

267 mbar/min.

apa răcită este circulată prin condensator, când viteza de schimbare a presiunii în camera de tratare scade la 133 mbar/min.

195

RO 119220 Β1

Viteza de schimbare a presiunii, în etapa de reducere a presiunii este determinată din presiunea monitorizată față de profilul timpului și înregistrată în fiecare caz. Rezultatele încercărilor sunt cuprinse în următorul tabel.

încercarea nr.	Nivel de eficientă 1	Viteza de schimbare a presiunii (mbar/min)	Valoarea de umplere (medie) totală
1	1	313	777
2	1	633	841
3	2	520	783
4	2	450	738
5	3	317	793
5	3	343	793
7	1	375	805
8	1	303	752
9	1	303	75
10	2	400	854
11	2	400	794
12	3	280	743
13	3	287	773
14	4	202	773
15	4	216	767
16	4	150	692
17	4	134	732
]8	4	165	675
19	4	211	789
20	4	156	732
21	4	205	727
22	4	213	749

Valorile totale medii de umplere obținute sunt reprezentate față de viteza de schimbare a presiunii, folosită în etapa de reducere a presiunii și cele mai bune formează o linie trasă printre acestea. Aceasta este reprezentată în fig. 3. în conformitate cu rezultatele obținute și linia prezentată în fig. 3, valoarea de umplere (FV) a tutunului tratat este funcție de viteza de schimbare a presiunii din cameră, care urmează tratamentului cu abur al tutunului (RCP), prin următoarea expresie: FV = 2,221 x 10'² x RCP + 6,997

Claims

Revendicări

1. Procedeu de tratare a tutunului, caracterizat prin aceea că cuprinde următoarele etape:

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

RO 119220 Β1 (2) introducerea în cameră, a vaporilor de izopentan, la o temperatură în intervalul de la 70°C la 100°C și menținerea tutunului în contact cu vaporii de izopentan, la o presiune de cel puțin 4 bar (400 kPa), pentru a impregna structura tutunului;

(3) îndepărtarea excesului de vapori de izopentan, prin depresurizarea camerei, fără a cauza deteriorări ale structurii celulare a tutunului;

(4) contactarea tutunului impregnat cu abur pentru expandarea tutunului;

(5) reducerea presiunii în cameră, la o viteză de cel puțin 100 mbar/min (10 kPa/min);

(6) readucerea camerei la presiunea atmosferică.
2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că în etapa (1) tutunul este introdus la o presiune redusă, mai mică de 25 mbar (2,5 kPa).
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 de la 4005200 mbar (400-520 kPa), pentru cel puțin 30 de min.
4. Procedeu conform cu oricare dintre revendicările de la 1 la 3, caracterizat prin aceea că în etapa (4), aburul este introdus în cameră, pentru a crește presiunea la o valoare de la 2200 la 3000 mbar (220-300 kPa).
5. Procedeu conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că viteza de schimbare a presiunii în etapa (5), a procedeului este de cel puțin 300 mbar/min (30 kPa/min).