SK13322002A3 - Spôsob zlepšenia plniteľnosti tabaku - Google Patents

Description

Spôsob zlepšenia plniteľnosti tabaku

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu zlepšenia plniteľnosti tabaku v podobe rezaných tabakových listov alebo rebier a/alebo prísad do tabaku úpravou tabakového materiálu, ktorý pôvodne obsahuje až 15 % vlhkosti, pomocou procesného plynu pozostávajúceho z dusíka a/alebo argónu, pri tlakoch 5 až 100 MPa (50 až 1 000 barov), pri kontinuálnej alebo odstupňovanej kompresii, po ktorej nasleduje kontinuálna alebo odstupňovaná dekompresia, pričom ku kompresii alebo dekompresii dochádza buď v jednom alebo v niekoľkých autoklávoch radených v kaskáde, s následnou dodatočnou tepelnou úpravou vynášaného tabakového materiálu.

Doterajší stav techniky

Spôsoby tohto druhu, známe tiež ako expanzné spôsoby INCOM, sa ukázali ako výhodné v porovnaní s tlakovou úpravou tabaku oxidom uhličitým, čpavkom alebo prchavými organickými plynmi. Prihláška DE 31 19 330 Al takto opisuje expanznú metódu, pri ktorej v autokláve prevažujú prevádzkové teploty 0 až 50 °C, pri ktorej sa na zvýšenie plniteľnosti alebo stupňa expanzie používa tabakový materiál s vlhkosťou do 15 % a dodatočná úprava vodnou parou. Cieľom v tomto prípade bolo, aby zníženie vlhkosti tabaku na obsah 10 až í 5 % viedlo k potrebnému väčšiemu ochladeniu tabakového materiálu vynášaného po znížení tlaku.

Patent DE 34 14 625 C2 ďalej opisuje kaskádový spôsob, v ktorom je v dôsledku široko premenlivých technologických opatrení, ako je chladenie procesného plynu pred plnením reaktoru, chladenie autoklávu, alebo použitie podchladeného a skvapalneného procesného plynu, nutné pri impregnácii tabaku použiť nízke prevádzkové teploty. Vlhkosť tabaku síce môže mať rôzne hodno2 ty, napríklad v rozpätí 10 - 30 % hmotn., ale výslovne sa vyžaduje, aby teplota v autokláve a/alebo chladiaca voda pre autokláv neprekračovala 50 °C.

To potvrdzuje aj patent DE 39 35 774 C2 pre prípad expanzného spôsobu kaskádového typu, pri ktorom plyn na úpravu tabaku obieha cez chladič, aby sa udržali potrebné nízke impregnačné teploty 25 až 45 °C.

Aj keď sa s vyššie uvedenými expanznými metódami už dosiahli dobré výsledky z hľadiska snahy zvýšiť plniteľnosť tabaku a/alebo stupeň expanzie, sú pomerne nákladné, pretože je nevyhnutné chladiť autokláv alebo autoklávy a dodatočne chladiť procesný plyn na úpravu tabaku.

Podstata vynálezu

Cieľom tohto vynálezu je zlepšiť existujúce spôsoby INCOM a pri rovnako dobrých výsledkoch z hľadiska plniteľnosti a expanzie tabaku eliminovať neekonomické procedúry chladenia vo fáze kompresie, ktoré sa až dosiaľ považovali za nevyhnutné.

Podľa tohto vynálezu sa teda navrhuje spôsob už uvedeného typu podľa predvýznaku patentového nároku, charakteristický tým, že sa kompresia vykonáva pri teplote v reaktore nad 55 °C.

Prekvapujúco vyšlo najavo, že v prípade nízkych vlhkostí tabaku do 15 % hmotn. nevedie existujúca teória vyžadujúca nízku teplotu úpravy k optimálnym výsledkom expanzie. Naopak bolo možné dosiahnuť prekvapujúco dobré hodnoty z hľadiska výsledkov expanzie a/alebo plniteľnosti len pri zvýšení teploty úpravy.

Okrem toho táto metóda má tú výhodu, že sa nemusí odvádzať kompresné teplo a preto nie je nutné dodatočné chladenie autoklávu alebo autoklávov.

V nasledujúcom príklade je vysvetlený spôsob podľa vynálezu v porovnaní s dnešným stavom techniky. Skúšobné výsledky ukazujú rozdielny vplyv operačnej teploty na stupeň expanzie pre rôzne vlhkosti tabaku. Podľa existujúcej teórie vedie pri vlhkosti tabaku 18 % hmotn. zvýšenie procesnej teploty nad 40 °C ku zhoršeniu expanzného efektu. Naproti tomu dôjde ku zrejmému zlepšeniu, keď sa pri vlhkosti pod 15 % hmotn. vykonáva vysokotlaková úprava pri prevádzkových teplotách 60 a 80 °C. Prekvapujúco bolo zistené, že pri nízkej vlhkosti tabaku a vyšších operačných teplotách dokonca je možné v niektorých prípadoch dosiahnuť vyšší expanzný stupeň než v obvyklých podmienkach.

Príklady uskutočnení vynálezu

Príklad

Vysokotlaková úprava sa vykonávala v laboratórnom autokláve s úžitkovým obsahom 2 1. Na nastavenie potrebnej operačnej teploty sa používalo oplášťovanie umožňujúce obeh kvapalného média. Tlak sa zvyšoval prívodom plynu zdola a znižoval vypúšťaním smerom nahor. Dodržovanie obehových schém zaisťovalo niekoľko ventilov. Konečný tlak sa nastavoval kompresorom. Teplota tabaku sa merala termočlánkom v hornej sekcii na plnenie tabaku.

Laboratórne zariadenie na dodatočnú tepelnú úpravu pozostávalo z priepustného drôteného pletiva slúžiaceho ako pás dopravníku, hradielok na tvarovanie tabakového koberca v potrebnej šírke, dýzy pre paru so štrbinovou hubicou a zariadenia na odsávanie pary umiestneného pod dopravníkom. Dodatočná úprava sa vykonávala sýtou parou.

Najdôležitejšie parametre úpravy uvádza nasledujúca tabuľka 1.

Tabuľka 1

Vysokotlaková úprava	Dodatočná tepelná úprava
Prívod plynu	Zdola	Produkcia pary	asi 10 kg/hod.
Odvod plynu	Zhora	Štrbinová dýza	Asi 8 mm
Množstvo tabaku	300 g	Šírka štrbiny	Asi 160 mm
Nádoba na tabak	PVC rúrka s perforovaným dnom	Transport	Asi 5 cm/s

Vzorky tabaku sa rozprestreli na ploché plastové misky a upravovali v normálnych klimatických podmienkach pri teplote 21 °C a relatívnej vlhkosti 62 %. Plniteľnosti pre tabak sa stanovili s použitím Borgwaldtovho hustomeru a špecifický objem v ml/g sa prepočítal na nominálnu vlhkosť 12 % hmotn. a nominálnu teplotu 22 °C. Z údajov pre neupravené alebo pôvodne vzorky a pre vzorky expandované je možné vypočítať relatívne zlepšenie plniteľnosti, tiež označovanej ako stupeň expanzie, pomocou nasledujúceho vzorca, v ktorom Fb znamená plniteľnosť pôvodného a Fe plniteľnosť expandovaného tabaku:

Δ % = (F_e - F_b) x 100 %/F_b

Testy na porovnanie sa vykonávali pri vlhkostiach tabaku 8, 12, 14 a 18 % hmotn. Prevádzkové teploty sa termostatickou reguláciou upravili na 40, 60 a 80 °C. Konečný tlak dosiahol 70 MPa (700 barov), znižovanie tlaku sa vykonávalo v časových intervaloch asi 0,5 min. Všetky testy sa vykonávali s jednotnou zmesou virdžínskych tabakov a opísaným spôsobom dodatočnej úpravy sýtou parou.

Výsledky skúšok sú uvedené v nasledujúcej tabuľke 2 a výsledky porovnávacích testov v nasledujúcej tabuľke 2a. V týchto tabuľkách znamená Ta teplotu tabaku tesne pred vyňatím z autoklávu ako teplotu pri vynášaní a Δ % znamená relatívne zlepšenie plniteľnosti a/alebo stupňa expanzie.

Tabuľka 2

Pracovná teplota, °C	Vlhkosť tabaku 8 % hmotn.	Vlhkosť tabaku 12 % hmotn.	Vlhkosť tabaku 14 % hmotn.
	TA°C	Δ %	ta°c	Δ %	TA °C	Δ %
40	-61	59	-53	70	-48	76
60	-48	70	-25	79	-18	83
80	-15	78	-3	81	0	73

Tabuľka 2a

Pracovná teplota, °C	Vlhkosť tabaku 1 8 % hmotn.
	TA °C	Δ %
40	-41	80
60	-12	76
80	1	54

Porovnanie týchto tabuliek zreteľne ukazuje pozitívny účinok vyšších pracovných teplôt 60 a 80 °C na zlepšenie plniteľnosti; ak sa použije tabak s vlhkosťou pod 15 % hmotn.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob zlepšenia plniteľnosti tabaku v podobe rezaných tabakových listov alebo rebier a/alebo prísad do tabaku úpravou tabakového materiálu, ktorý pôvodne obsahuje až 15 % vlhkosti, pomocou procesného plynu pozostávajúceho z dusíka a/alebo argónu pri tlakoch 5 až 100 MPa (50 až 1 000 barov) pri kontinuálnej alebo odstupňovanej kompresii, po ktorej nasleduje kontinuálna alebo odstupňovaná dekompresia, pričom ku kompresii alebo dekompresii dochádza buď v jednom alebo v niekoľkých autoklávoch radených v kaskáde, s následnou dodatočnou tepelnou úpravoú vynášaného tabakového materiálu, vyznačujúci sa tým, že sa kompresia vykonáva pri pracovnej teplote nad 55 °C.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa kompresia vykonáva pri pracovnej teplote 60 až 90 °C.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že počiatočná vlhkosť tabakového materiálu je v rozmedzí 8 až 14 % hmotn.