SK139993A3 - Method of impregnation and expanding of tobacco and device for its performing - Google Patents

Description

Tento vynález sa týka spôsobu expandovania objemu tabaku. Zvlášť sa tento vynález týka expandovania tabaku za použitia oxidu uhličitého.

Doterajší stav techniky

V oblasti spracovania tabaku bola dlho pociťovaná potreba expandovania tabaku vedúca k zvýšeniu jeho objemu. Existuje rad dôvodov pre expandovanie tabaku. Jedným z prvých účelov expandovania tabaku bolo nahradenie straty hmotnosti tabaku spôsobenej jeho sušením. Iným dôvodom bolo zlepšenie chuťových charakteristík určitých zložiek tabaku, ako napríklad tabakového dymu. Tiež bola snaha o zvýšenie plniacej schopnosti tabaku, aby pre výrobu určitého tabakového výrobku, ako napríklad cigarety, g/ítí/ŕc? · menšie množstvo tabaku pri rovnakej tuhosti a tým by doeiahc,/ nižší obsah dehtu a nikotínu než je v porovnateľnom výrobku, vyrobenom z neexpandovaného tabaku s tabakovou náplňou s vyššou hustotou.

Pre prevedenie expandovania tabaku boli navrhnuté rôzne metódy vrátane impregnácie tabaku plynom pod tlakom a nasledujúcim znížením tlaku plynu odvzdušnením, čím plyn spôsobí expandovanie buniek tabaku a tým i zvýšenie objemu takto upraveného tabaku. Iné metódy, ktoré boli uplatňované alebo navrhované, zahrňujú úpravu tabaku pomocou rôznych kvapalín, ako vody, alebo relatívne prchavých organických alebo anorganických kvapalín, čím dochádza k impregnácii tabaku týmito kvapalinami, po ktorej nasleduje ich vypudenie spojené s expandovaním tabaku. Ďalšie metódy, ktoré boli doporučené, spočívajú v úprave tabaku pevnými materiálmi, ktoré sa pri zahriatí rozkladajú za vzniku plynov, slúžiacich k expandovaniu tabaku. Iné spôsoby sú založené na pôsobení kvapalín obsahujúcich plyny ako je voda, obsahujúca oxid uhličitý, ktorý pod tlakom vniká do tabaku a potom,ako je impregnovaný tabak zahriaty alebo je znížený tlak v okolí, dochádza k expandovaniu tabaku. Boli vyvinuté iné techniky expandovania tabaku, ktoré zahrňujú pôsobenie plynu na tabak, čím

9186 dochádza k vytváraniu pevných reakčných produktov s tabakom, ktoré sa potom môžu rozkladať teplom za vzniku plynov vnútri tabaku, spôsobujúcich expandovanie tabaku po znížení tlaku v okolí. Ďalej sú doterajšie metódy expandovania tabaku popísané podrobnejšie:

Patent USA č. 1,789.435 popisuje spôsob a zariadenie pre expandovanie objemu tabaku pre vyrovnanie úbytku objemu, spôsobeného sušením tabakových listov. Aby to bolo dosiahnuté, je sušený a upravený tabak privádzaný do styku s plynom, ktorým môže byť vzduch, oxid uhličitý, alebo vodná para pod tlakom a potom je aparatúra odvzdušnená a tabak prejavuje tendenciu expandovat. Podľa tohto patentu môže byť objem tabaku zvýšený o 5 až 15¾.

Patent USA č. 3,771.533 spoločne postúpený s týmto patentom, sa týka pôsobenia plynného oxidu uhličitého a amoniaku na tabak, pri ktorom sa tabak týmito plynmi saturuje a vytvára sa in situ karbamát amónny. Potom sa karbamát amónny rozkladá teplom, vnútri buniek tabaku sa uvoľňujú plyny a tým sa dosiahne expandovanie tabaku.

Patent USA č. 4,258.729, spoločne postúpený s týmto patentom, popisuje spôsob expandovania tabaku, pri ktorom sa tabak impregnuje plynným oxidom uhličitým za podmienok, pri ktorých oxid uhličitý zostáva prevažne v plynnom stave. Predchiadenie tabaku pred impregnačným krokom alebo ochladením tabakového lôžka zvonku behom impregnácie, je obmedzené, aby sa zabránilo podstatnejšej kondenzácii oxidu uhličitého.

Patent USA č. 4,235,250, spoločne postúpený s týmto patentom, popisuje spôsob expandovania objemu tabaku, pri ktorom sa tabak impregnuje plynným oxidom uhličitým za podmienok, pri ktorých oxid uhličitý zostáva prevažne v plynnom stave. Pri uvoľňovaní tlaku oxid uhličitý čiastočne v tabaku kondenzuje. Podľa patentu je enthalpia oxidu uhličitého riadená tak, aby sa kondenzácia oxidu uhličitého minimalizovala.

Patent USA č. RE. 32.013, spoločne postúpený s týmto patentom, popisuje spôsob a zariadenie pre expandovanie objemu tabaku, pri ktorom sa tabak impregnuje pomocou kvapalného oxidu uhličitého premenou kvapalného alebo pevného oxidu uhličitého in situ a nasledujúcim odparením pevného oxidu uhličitého, ktorým sa dosahuje expandovanie tabaku.

V spoločne sa nachádzajúcej v konaní a spoločne postúpenej

9186 prihláške patentu USA 07/717.064 z 18. júna 1991 á zodpovedajúcej prihláške európskeho patentu č. 92305534.7, zverejnenej pod č. 0519696 Al 23. decembra 1992 je popísaný spôsob impregnácie tabaku pomocou oxidu uhličitého a nasledujúce expandovanie tabaku. Tento spôsob zahrňuje kroky spočívajúce v pôsobení oxidu uhličitého na tabak a riadení reakčných podmienek takým spôsobení, aby na tabaku kondenzovalo určité množstvo oxidu uhličitého.

Bolo zistené, že pri procesoch impregnácie tabaku musí byť teplota tabaku na konci tohoto procesu (po odvzduSnení oxidu uhličitého) dostatočne nízka, aby sa dosiahlo dostatočnej impregnácie tabaku. Behom uvoľňovania tlaku znižuje unikajúci oxid uhličitý teplotu tabakového lôžka.

Pri doteraz používaných spôsoboch impregnácie tabaku za použitia oxidu uhličitého, pri ktorých kondenzácia nie je riadená, sa nemôže dosiahnuť dostatočného ochladenia tabakového lôžka, pretože ochladenie sa dosahuje len expanziou plynu. So vzrastom mernej sypnej hmotnosti tabakového lôžka vzrastá hmotnosť tabaku, ktorý je nutné ochladiť a objem prázdnych priestorov vnútri tabakového lôžka, a klesá množstvo plynu, ktorý je k dispozíci pre chladenie. Bez dostatočného chladenia nemôže byť dosiahnutá prijateľná predexpanzná stabilita impregnovaného tabaku.

Obvykle vykazuje kypré tabakové lôžko gradient mernej sypnej hmotnosti, pričom vyššia sypná merná hmotnosť je na dne vplyvom kompresie, pôsobením tiaže vrchnejších vrstiev tabaku. Aplikácie postupov expandovania tabaku pri použití oxidu uhličitého a kyprého tabakového lôžka, s pomerne nízkou sypnou mernou hmotnosťou, môžu mať za následok nerovnomerné chladenie tabaku a v dôsledku toho nerovnomernú stabilitu a nerovnomerné expandovanie tabaku.

Merná sypná hmotnosť na dne hlbokého tabakového lôžka môže byť obmedzujúcim faktorom v postupe, pri ktorom je používaný len plyn, pretože tabak na dne hlbokého lôžka môže mať príliš vysokú mernú sypnú hmotnosť, než aby mohol byť účinne chladený expanziou plynu. V dôsledku toho môžu byť pri postupoch expandovania tabaku, používajúcich oxid uhličitý, len relatívne malé a plytké tabakové lôžka. Aj keď takéto lôžka sú používané na experimentálne účely, neboli obvykle vhodné pre výrobné účely.

Bolo zistené, že zatiaľ, čo vysoká merná sypná hmotnosť

9186 zabraňuje úspešnému použitiu predchádzajúch procesov expandovania tabaku, používajúcich plynný oxid uhličitý, je postup podľa nášho EP-0 519 696 Al, používajúci riadené kondenzácie plynného oxidu uhličitého, použiteľný pri vysokých sypných merných hmotnostiach, zvlášť u tabaku, ktorý bol pôvodne komprimovaný. To poskytuje výhody pre použitie pri procesoch s vysokými výrobnými objemami.

Podstata vynálezu

Pri postupe podľa tohto vynálezu sa tabak najskôr komprimuje na mernú sypnú hmotnosť aspoň 160 kg/m³. S výhodou táto merná sypnä hmotnosť nepresahuje hodnotu 320,4 kg/m³. Výhodné sú merné sypné hmotnosti 192,2 až 256,3 kg/m³, najvýhodnejšie 208,2 až 240,3 kg/m³. Komprimovaný tabak je pred impregnáciou stlačeným oxidom uhličitým ochladzovaný. Toto ochladzovanie môže byť prevádzané prúdením plynného oxidu uhličitého cez tabak. V impregnačnom štádiu je plynný oxid uhličitý nasýtený alebo blízky nasýteniu a pri styku s tabakom sa jeho dostatočne množstvo kondenzuje na tabaku, čo je zárukou, že po nasledujúcom znížení tlaku dochádza v dôsledku expanzie plynného oxidu uhličitého a odparovania kvapalného oxidu uhličitého, k zníženiu teploty impregnovaného tabaku na hodnoty v rozmedzí od -37,4 °C do -6,7 °C.

Potom nasleduje expandovanie tabaku obvyklým spôsobom, napríklad zahriatím pri atmosférickom tlaku.

Tabak, impregnovaný podľa tohoto vynálezu, môže byť expandovaný pri použití nižšej energie, napr. môže byt používaný prúd plynu s výrazne nižšou teplotou a počas porovnateľne dlhej doby ako v prípade, ak je používaný kvapalný oxid uhličitý.

Ďalej je možné prevádzať impregnáciu a expandovanie tabaku vo väčšom merítku než je tomu u postupov, kde plynný oxid uhličitý je používaný za podmienok, pri ktorých nedochádza k jeho kondenzácii pred odvzdušnením. Podľa tohoto vynálezu dochádza pri odparovaní oxidu uhličitého k dostatočnému ochladeniu, takže môže byt expandovaný a impregnovaný tabak so značne vyššou hustotou. Toto odparovanie môže byt výhodné u tabakových lôžok s vysokou mernou sypnou hmotnosťou pre dosiahnutie dostatočne nízkej teploty po odvzdušnení, ktorou je zaistená stabilita

9186 hmotností v jednotnejšej impregnovaného tabaku.

Pri prevádzaní tohto vynálezu bolo zistené, že teplota tabaku po odvzdušnení je v podstate nezávislá na mernej sypnej hmotnosti tabaku. Tento vynález možno použiť pre operácie s malými i veľkými šaržami.

Kompresiou alebo zhutnením tabaku pred impregnáciou dochádza nielen k dosiahnutiu žiadúcej hodnoty mernej sypnej hmotnosti tabaku, ale i k rovnomernejšiemu rozloženiu merných sypných tabakovom lôžku. Tým je možné vedľa dosiahnutia mernej sypnej hmotnosti dosiahnuť i zvýšenie kapacity výrobného procesu.

Zvýšenie kapacity výrobného procesu môže byť dosiahnuté tiež zvýšením merných sypných hmotností tabaku v impregnátore, podľa niektorého z preferovaných prevedení tohto vynálezu. Kompaktnenjšie tabakové lôžko je tiež menej náchylné k zosadnutiu v dôsledku pôsobenia vlastnej tiaže alebo priechodu plynu, vytvárajúceho nežiadúce dutiny v impregnátore, než kypré tabakové lôžko. Naviac sa pri kompresii vytvára menej tepla, pretože je stlačovaný menši objem plynu na jednotku hmotnosti tabaku. Oxid uhličitý skondenzovaný na tabaku v neskorších fázach tlakovania zabraňuje lokalizácii kompresného tepla. V dôsledku dostatočne nízkych teplôt dosiahnutých pri odvzdušnení, je pri postupe podľa tohto vynálezu, dosahovaná prijateľná doba retencie oxidu uhličitého a stabilita po impregnácii i v prípadoch, že je používaný tabak s vysokou mernou sypnou hmotnosťou.

V dôsledku zvýšenej kapacity výrobného procesu, spôsobenej vyšším priestupom hmoty, umožňuje dosiahnutie ekonomickejšieho chodu pri výrobe alebo umožňuje ušetrenie finančných prostriedkov v dôsledku zmenšenia veľkosti výrobnej aparatúry. Postup pracujúci v krátkych cykloch a v ďalej popísanej preferovanej v podstate pracuje ako kontinuálny proces.

Znížené množstvo potrebného plynného oxidu uhličitého spolu so zvýšenou mernou sypnou hmotnosťou je ďalej výhodné z hľadiska ochrany životného prostredia, pretože je do ovzdušia vypúšťané menšie množstvo plynu v prepočte na jednotku hmotnosti tabaku.

Vyššie popísané a ďalšie aspekty a výhody tohto vynálezu sú zrejmé z nasledujúceho detailného popisu vynálezu a z typických príkladov uvedených s týmito pripojenými výkresmi:

s malými šaržami, prevádzaný výrobnej aparatúre, naviac

9186

Obr. 1 je štandardný diagram teplota - entropia pre oxid uhličitý ·,

Obr. 2 je zjednodušený blokový diagram postupu expandovania tabaku popísaného v EP-A-0 519 696;

Obr. 2A je obmena obr. 2, znázorňuje postup stlačovania, impregnácie a expandovania tabaku podľa jedného z prevedení tohto vynálezu;

Obr. 3 je závislosť množstva oxidu uhličitého v percentách, uvoľneného z tabaku impregnovaného pri 1,723 MPa a -18 °C, na dobe zdržania pre tabak s obsahom prchavých látok (OV) 12 X, 14 X, 16,2 X a 20 X; -----Obr. 4 je závislosť obsahu oxidu uhličitého v hmotnostných percentách, zvyšného v tabaku, na dobe po zdržaní, pre tri druhy tabaku s rôznymi obsahmi prchavých látok (OV);

Obr. 5 je závislosť rovnovážneho valcového objemu (CV) expandovaného tabaku na dobe zdržania, pre tabak s obsahom prchavých látok (OV) 12 X a 21 X;

Obr. 6 je závislosť rovnovážneho expandovaného tabaku na dobe zdržania, prchavých látok (OV) 12 X a 21 X;

Obr. 7 je závislosť rovnovážneho valcového objemu (CV) expandovaného tabaku na obsahu prchavých látok (OV) na výstupe z expanznej veže;

Obr. 8 je závislosť poklesu koncentrácie redukujúcich cukrov v tabaku na obsahu prchavých látok (OV) na výstupe z expanzné veže;

Obr. 9 je závislosť poklesu koncentrácie alkaloidov v tabaku na obsahu prchavých látok (OV) na výstupe z expanznej veže;

Obr. 10 je schematický nárys impregnačnej nádoby, znázorňujúci teplotu tabaku v rôznych miestach tabakového lôžka po odvzdušnení;

Obr. 11 je závislosť špecifického objemu na dobe medzi impregnáciou a odvzdušnením;

Obr. 12 je závislosť rovnovážneho valcového objemu (CV) expandovaného tabaku na dobe medzi impregnáciou a odvzdušnením;

Obr. 13 je závislosť teploty tabaku na obsahu prchavých látok v tabaku, ukazujúca aká doba predchladenia je nutná (napr. 1 hodina od odvzdušnenia pred expandovaním) pre tabak impregnovaný pri 5,515 MPa;

špecifického objemu pre tabak s obsahom

9186

Obr. 14 je schematický pôdorys aparatúry na prevádzanie krátkocyklového impregnačného postupu s použitím tabaku s vysokou mernou sypnou hmotnosťou;

Obr. 15 je schematický nárys aparatúry znázornené na obr. 14.

Obr. 16 je pohľad na zväčšený rez tlakovou nádobou, znázornenou na obr. 15, z tej istej strany ako nárys na obr. 15;

Obr. 17	je pôdorys podobný pôdorysu	na	obr. 14,	ale
znázorňujúci	iné prevedenie aparatúry podľa tohoto	vynálezu;
Obr. 18	je nárys podobný ako nárys	na	obr. 15,	ale
znázorňuj úci	aparatúru, ktorej pôdorys je na	obr.	17;
Obr. 19	je pohľad podobný pohľadu na obr.	16,	avšak týkajúci
sa nárysu na	obr. 18.

Predložený vynález sa obecne týka postupu expandovania tabaku pri použití ľahko prístupného a relatívne lacného nehorľavého a netoxického expanzného činidla. Predložený vynález sa zvlášť týka výroby expandovaných tabakových výrobkov s podstatne zníženou hustotou a zvýšenou plniacou schopnosťou, pripravovaného impregnáciou tabaku pod tlakom pomocou nasýteného plynného oxidu uhličitého a určeného množstva skondenzovaného kvapalného oxidu rýchlym znížením tlaku a ponechaním tabaku

Expanzia sa môže dosiahnuť uhličitého, expandovat.

pôsobeniu tepla, radiačnej energie alebo vystavením tabaku inej energie, ktorá epôsobuje podmienky, vyvolávajúce rýchle expandovanie impregnovaného tabaku.

Pri prevádzaní postupu podľa tohto vynálezu sa môže pôsobiť buď na celé sušené tabakové listy, na rezaný alebo sekaný tabak alebo na vybrané formy časti tabakových listov ako sú stonky tabakových listov alebo i prípadne na rekonštituovaný tabak. V rozomletej forme má tabak, ktorý má byt impregnovaný s výhodou veľkosť čiastočiek od 6 mesh do 100 mesh, výhodnejšie nie je táto veľkosť čiastočiek menšia než 30 mesh. V tomto dokumente sa mesh vztahuje k štandardnému situ USA a uvedené hodnoty zodpovedajú schopnosti viac než 95 & častíc prejsť cez sito s udanou hodnotou mesh.

Pre účely tohto dokumentu môžu byt X vlhkosti považované za ekvivalentné obsahu zložiek prchavých za zvýšenej teploty (oven-volatiles content, OV), pretože obsah iných prchavých zložiek, než vody v tabaku, nie je vyšší než 0,9 X. Stanovenie

9186 obsahu prchavých zložiek sa prevádza jednoducho meraním úbytku v dôsledku zahrievania po dobu s nútenou cirkuláciou vzduchu.

ako percento pôvodnej hmotnosti hmotnosti v sušiarni vyjadrený zložiek.

Všeobecne má tabak, ktorý sa má podrobiť úprave, obsah prchavých zložiek vyšší než 12 3s a nižší než 21 *. S výhodou má tabak, ktorý sa má podrobiť úprave, obsah prchavých zložiek od 13 86 do 16 %. Pri OV nižšom než 12 86 je tabak príliš krehký, čo má za následok vytváranie tabakových úlomkov. Pri OV nad 21 86 j© nutné veľmi intenzívne predchladenie, aby sa dosiahlo prijateľnej stability a je nutná veľmi nízka teplota po odvzdušnení, čo má za následok vznik krehkého tabaku, ktorý sa ľahko láme.

Podľa tohoto vynálezu je pre dosiahnutie žiadanej vysokej mernej sypnej hmotnosti alebo jednotnejšieho rozloženia hustoty v tabakovom lôžku, alebo oboch týchto účinkov, nutné tabak pred impregnáciou oxidom uhličitým zhutňovať alebo stlačovať. Tabak môže byť zhutňovaný pred jeho umiestnením v tlakovej nádobe, vnútri tlakovej nádoby alebo tieto dve možnosti môžu byť kombinované. Tým sa docieli, že výsledná merná sypná hmotnosť tabaku v tlakovej nádobe je v podstate jednotná a podstatne nižšia, než merná sypná hmotnosť kyprého tabaku.

vsádkovom impregnačnom postupe sa s výhodou tlakovou tabakom, prevádza plynný oxid uhličitý, táto 1 do 4 minút. V preferovanom prevedení za použitia tabakového lôžka s vysokou mernou sypnou hmotnosťou tabaku, môže byť tento preíukovací krok skrátený, pretože duté priestory môžu byť minimalizované a objem nádoby, pripadajúci na jednotku hmotnosti tabaku, môže byť znížený. V príkladoch ďalej podrobne popísaných a vzťahujúcich sa k obr. 14 až 16 je dĺžka tohto preí ukovac i eho kroku len 5 sekúnd. Preí ukovací krok môže byť eliminovaný bez zhoršenia kvality konečného produktu. Výhodami preíukovania je odstránenie plynov, ktoré môžu zabraňovať plnému preniknutiu plynného oxidu uhličitého.

Plynný oxid uhličitý, ktorý je používaný v postupe podľa tohto vynálezu, sa obecne privádza zo zásobnej nádoby, kde je prechovávaný v kvapalnej íorme pri tlakoch od 2,758 MPa do 7,239 MPa. Zásobná nádoba môže byť plnená opätovne stlačovaným plynným oxidom uhličitým vychádzajúcim z tlakovej nádoby pri jej hodín na. 100 °C Úbytok hmotnosti je obsah prchavých

Pri nádobou, naplnenou operácia trvá od

9186 odvzdušnení. Ďalší oxid uhličitý môže byť získavaný zo skladovacej nádoby, v ktorej je udržovaný v kvapalnej forme obecne pri tlakoch od 1,482 MPa do 2,103 MPa a pri teplotách od -28,9 °C do -17,8 °C. Kvapalný oxid uhličitý zo skladovacej nádoby môže byt zmiešavaný so znovu stlačovaným plynným oxidom uhličitým a uchovávaný v zásobnej nádobe. Oxid uhličitý zo skladovacej nádoby môže byt prípadne pred uvedením do tlakovej nádoby predhriaty napríklad za použitia vhodných výhrevných telies umiestnených popri prívode plynu na teploty od -17,8 °C do 29 °C a na tlaky od 2,068 MPa do 6,894 MPa. Po uvedení oxidu uhličitého do tlakovej nádoby je teplota vnútri nádoby, vrátane teploty tabaku, ktorý má byť upravovaný, v rozmedzí od -6,7 °C do 26,7 «C a tlak je taký, ktorý zodpovedá v podstate nasýtenému alebo nasýtenému stavu plynného oxidu uhličitého.

Stabilita tabaku, čo je doba, počas ktorej je možné impregnovaný tabak skladovať po uvoľnení tlaku a pred konečným expandovacím krokom bez toho, aby bola narušená schopnosť uspokojivého expandovania impregnovaného tabaku, záleží na počiatočnom obsahu OV, t.j. na OV pred impregnačným krokom a na teplote tabaku po odvzdušnení tlakovej nádoby. Tabak s vyšším počiatočným OV vyžaduje pre dosiahnutie toho istého stupňa stability nižšiu teplotu než tabak s nižším počiatočným OV.

Vplyv obsahu OV na stabilitu tabaku impregnovaného oxidom uhličitým pri 1,723 MPa a pri -18 °C bol stanovený umiestnením zváženej vzorky tabaku, typicky 60 g až 70 g, do tlakovej nádoby s objemom 300 ml . Nádoba bola potom ponorená do temperovaného kúpeľa udržovaného na -18 °C. Po vyrovnaní teplôt kúpeľa a nádoby bola preíukovaná plynným oxidom uhličitým. Tlak vr nádobe bol potom zvýšený na 1,723 MPa.

Impregnácie pomocou plynnej fázy bolo dosiahnuté udržovaním tlaku oxidu uhličitého prinajmenšom 1,379 MPa až 2,068 MPa pod tlakom nasýtených pár oxidu uhličitého pri -18 °C. Potom, čo bol tabak za zvýšeného tlaku ponechaný nasiaknut po dobu od 15 do 60 minút, tlak v nádobe bol rýchlo znížený na tlak atmosférický odvzdušnením nádoby v priebehu 3 až 4 sekúnd. Odvzdušňovací ventil bol okamžite uzavretý a tabak zostal v tlakovej nádobe ponorenej do temperovaného kúpeľa pri -18 °C po dobu asi 1 hodiny. Po približne 1 hodine bola teplota nádoby zvýšená asi na 25 °C, aby bolo dosiahnuté uvoľnenie oxidu uhličitého

9186 teploty nádoby na 25 oC obsiahnutého v tabaku. Tlak a teplota v nádobe boli neustále sledované pomocou IBM-kompatibiIného počítača so boí tvarovým vybavením LABTECH verzia 4, íirmy Laboratories Technologies Corp. Množstvo oxidu uhličitého uvoľneného za určitý čas pri konštantnej teplote môže byť vypočítané na základe závislosti tlaku v tlakovej nádobe na čase.

Na obrázku 3 je porovnaná stabilita dymom spracovaného tabaku impregnovaného plynným oxidom uhličitým s obsahom OV 12 14 % a 20 * pri tlaku oxidu uhličitého 1,723 MPa a pri -18 ®C metódou popísanou skôr. V tabaku s obsahom OV 20 % sa znížila koncentrácia pohlteného oxidu uhličitého, o . 71 % behom 15 minút pri -18 °C, zatiaľ, čo v tabaku s obsahom OV 12 % sa behom 60 minút znížil obsah pohlteného oxidu uhličitého len o 25 fc. Z celkového množstva oxidu uhličitého uvoľneného po zvýšení je možno súdiť o celkovom množstve “S^'id'u' uhličitého. Z týchto -údajov je-zrejmé, že pri impregnácii tabaku za porovnateľných teplôt a tlakov, sa stabilita tabaku znižuje so vzrastajúcim obsahom OV.

Pre dosiahnutie dostatočnej stability tabaku sú u expandovaného tabaku s počiatočným obsahom OV asi 15 používané po odvzduSnení tlakovej nádoby s výhodou teploty tabaku od -17,8 oc do - 12,2 (’C.

Tabak s vyšším počiatočným obsahom OV ako 15 % by mal mať teplotu po odvzdušnení nižšiu ako -12,2 °C a pohybujúcu sa v rozmedzí -12,2 až -17,8 °C, tabak s počiatočným obsahom OV nižším ako 15 % môže byť pre dosiahnutie porovnateľného stupňa stability udržovaný pri teplotách vyšších než sú teploty v teplotnom intervale -17,8 °C až -12,2 °C. Na obr. 4 je napríklad ilustrovaný vplyv teploty po odvzdušnení na stabilitu tabaku pri rôznom obsahu OV. Obr. 4 ukazuje, že tabak s vyšším obsahom OV, rovným asi 21 %, vyžaduje nižšiu teplotu po odvzdušnení, ktorá je asi -37,4 °C, aby sa dosiahol rovnaký stupeň udržania pohlteného oxidu uhličitého počas určitej doby, v porovnaní s nižším obsahom OV, rovným asi 12 a pri teplotách po odvzdušnení v intervale -12,2 °C až - 17,8 °C. Na obrázkoch 5 a 6 je znázornený vplyv obsahu OV v tabaku a teploty po odvzdušnení na rovnovážny valcový obsah (CV) a na špecifický objem expandovaného tabaku udržovaného na určitej teplote po odvzdušnení po určitý čas.

Závislosti na obr. 4, 5 a 6 sú založené na údajoch získaných

9186 zo skúšok č. 49, 54 a 65. Pri týchto skúškach bol dymom spracovaný tabak umiestnený v tlakovej nádobe s celkovým objemom 0,096 m³, z ktorého bolo 0,068 m³ zaplnené tabakom. Pri skúškach 54 a 65 bolo umiestnené 9,97 kg tabaku s obsahom OV 20 X umiestnené v tlakovej nádobe. Tento tabak bol pred natlakovaním nádoby na 5,515 MPa predchladený priechodom plynného oxidu uhličitého nádobou po dobu 4 až 5 minút, v prípade skúšky č. 54 pri tlaku 2,902 MPa a v prípade skúšky č. 65 pri 1,055 MPa.

Tlak pri impregnácii, hmotnostný pomer oxidu uhličitého k tabaku a tepelná kapacita tabaku môžu byť nastavené tak, že množstvo tepla, odvádzaného v dôsledku vyparovania skodenzovaného oxidu uhličitého, je nízke v porovnaní s množstvom tepla odvedeným v dôsledku expanzie plynného oxidu uhličitého uvoľnením tlaku. S poklesom hmotnostného pomeru plynného oxidu uhličitého k tabaku, t.j. pri zvyšovaní mernej sypnej hmotnosti tabaku však stúpa množstvo tepla, ktoré je nutné odviesť v dôsledku vyparovania skondenzovaného oxidu uhličitého. Aby bolo predbežným stláčaním tabaku dosiahnuté zvýšenie výrobnej kapacity a rovnomernejšie expandovanie tabaku, je nutné dosiahnuť, aby tvorba a vyparovanie skondenzovaného oxidu uhličitého boli riadené.

Pri skúškach 49, 54 a 65 bol po dosiahnutí impregnačného tlaku 5,515 MPa systém udržovaný na tomto tlaku po dobu asi 5 minút, vzápätí bol tlak náhle znížený na tlak atmosíerický behom asi 90 sekúnd. Pre skúšky 54 a 65 bola vypočítaná hmotnosť oxidu uhličitého, ktorý skodenzoval po ochladení počas tlakovania, a ktorý pripadá na jednotku hmotnosti tabaku. Tento údaj je uvedený ďalej. Impregnovaný tabak bol udržovaný na teplote rovnej teplote po odvzdušnení za prístupu suchého vzduchu do tej doby, než bol expandovaný v expanznej veži s priemerom 76,2 mm stykom s parou udržovanou na udanej teplote a prechádzajúcou rýchlosťou 44 m/sec po dobu menej než 5 sec.

9186

Tabuľka 1

skúška č.	54	65
obsah OV (*)	20,5	20,4
hmotnosť tabaku (kg)	10,2	21,25
tlak CO2 pri chladení preíukovaním (MPa)	2,902	1,055
tlak pri impregnácii (MPa)	5,515	5,322
predchladzovacia teplota (°C)	12,2	-29,9
teplota po odvzdušnení (°C)	-6,7 - 12,2	-37,4
teplota plynu v expanznej veži (°C)	302	302
rovnovážny valcový objem (CV) (cm3/g)	8,5	10,0
špecifický objem (cm3/g)	1,8	2,5
vypočítané množstvo skondenzovaného CO2 (kg/kg tabaku)	0,19	0,58

Valcový objem (CV - cylinder volume)

Slovné spojenie valcový objem je názvom jednotky pre meranie stupňa expandovania tabaku. Hodnoty používané v tomto dokumente v spojení s týmto termínom sa stanovujú nasledujúcim spôsobom:

Tabakové plnivo s hmotnosťou 20 gramov v prípade, že nebolo expandovanó alebo s hmotnosťou 10 gramov v prípade, že bolo expandované, je umiestnené do valcového hustomeru Densimeter cylinder, typ č. DD-60, výrobca Heinr. Borgwald GmbH, Schnackenburgallee 15, Postfach 540702, 2000 Hamburg 54, BRD. Na tabak sa priloží piest s hmotnosťou 2 kg a priemerom 5,6 cm a ponechá sa pôsobiť po dobu. 30 sekúnd. Výsledný objem stlačovaného tabaku je odčítaný, čím sa získa valcový objem v cmVg. Táto skúška slúži k stanoveniu zdanlivého objemu tabaku s určitou hmotnosťou. Stanovený objem plniva je nazývaný valcovým objemom. Táto skúška sa prevádza za štandardných podmienok pri 24 °C a pri relatívnej vlhkosti 60 X. Pokiaľ nie je určené inak.

9186 je vzorka pred skúškou kondicionovaná za týchto podmienok po dobu 24 až 48 hodín.

Špecifický objem (SV - speciíic volume)

Slovné spojenie špecifický objem je názvom pre jednotku slúžiacu k stanoveniu objemu a pravej hustoty pevných objektov, napríklad tabaku, pri použití základných princípov zákona ideálnych plynov. Špecifický objem je určovaný ako prevrátená hodnota hustoty a je vyjadrovaný v cm³/g. Odvážená vzorka tabaku, buď neupraveného alebo sušeného pri 100 °C po dobu 3 hodín, alebo kondiciovaného, sa umiestni do celý pyknometra Quantachrome Penta-Pycnometer. Porovnáva sa objem hélia vytlačený tabakom s objemom hélia potrebným k naplneniu prázdnej cely a objem tabaku sa stanovuje na základe Archimedovho zákona. Ak nie je uvedené inak, boli hodnoty špecifického objemu, uvádzané v tomto dokumente stanovované pri použití rovnakej vzorky tabaku, ktorá bola použitá pre stanovenie OV, t.j. tabaku sušeného po dobu 3 hodín v sušiarni s nútenou cirkuláciou vzduchu.

Potrebný stupeň stability tabaku a teda požadovaná teplota po odvzdušnení záleží na mnohých faktoroch, vrátane doby po uvoľnení tlaku a pred expandovaním tabaku. Preto je nutné voliť vhodnú teplotu po odvzdušnení na základe požadovanej stability. Podľa iného aspektu tohto vynálezu je tabak v období medzi impregnačným a expandovacím krokom udržovaný v takých podmienkach, aby bol pohltený oxid uhličitý udržovaný v tabaku. Tabak má byť napríklad dopravovaný vo vychladených prepravníkoch a nemá byť vystavovaný pôsobeniu vzduchu obsahujúceho vlhkosť.

Požadovaná teplota tabaku po odvzdušnení môže byť dosiahnutá pri použití akýchkoľvek vhodných prostriedkov, vrátane predchladénia tabaku pred jeho vložením do tlakovej nádoby, ochladením tabaku in situ v tlakovej nádobe preíukovaním chladným oxidom uhličitým alebo inými vhodnými prostriedkami, alebo vákuovým chladením in situ podporovaným preíukovaním plynným oxidom uhličitým. Výhodou vákuového chladenia je zníženie obsahu OV bez tepelného rozkladu tabaku. Pri vákuovom chladení sú tiež odstraňované nekondenzovateľné plyny z tlakovej nádoby. Čo umožňuje elimináciu preíukovacieho kroku. Vákuové chladenie je účinným a praktickým spôsobom zníženia teploty tabaku na teplotu

9186 až -1 °C. S výhodou sa chladenie tabaku prevádza in situ v tlakovej nádobe.

Množstvo tepla odvedeného pri predchladení alebo pri chladení in situ, ktoré je nutné k dosiahnutiu žiadanej teploty po odvzdušnení, závisí na množstve tepla, odvedeného v dôsledku expanzie oxidu uhličitého pri uvoľnení tlaku. Množstvo tepla, odvedeného v dôsledku expanzie oxidu uhličitého, záleží na pomere hmotnosti oxidu uhličitého k hmotnosti tabaku, na tepelnej kapacite tabaku, na konečnom tlaku pri impregnácii a na teplote v systéme. Preto je pre určitý impregnačný proces, pri ktorom sú dané navážka tabaku, tlak, teplota a objem systému, možné dosiahnuť riadenie konečnej teploty tabaku po odvzdušnení riadením množstva oxidu uhličitého, ktorý kondenzuje na tabaku. Množstvo tepla odvedeného v dôsledku odparenia skondenzovaného oxidu uhličitého je funkciou pomeru hmotnosti oxidu uhličitého k hmotnosti tabaku, tepelnej kapacity tabaku a teploty alebo tlaku v systéme. V prítomnosti skondenzovaného oxidu uhličitého neovplyvnia zmeny v mernej sypnej hmotnosti významne teploty po odvzdušnení. Ak je tabak pred impregnáciou stlačovaný oxidom uhličitým, zvyšuje sa merná sypná hmotnosť, čo umožňuje plnenie väčšieho množstva tabaku do danej impregnačnej nádoby. Vzostup mernej sypnej hmotnosti tabaku môže zvýšiť výrobnú kapacitu. Napriek tomu, že preferované prevedenie tohto vynálezu popisuje prevádzanie stlačovacieho kroku za účelom zvýšenia mernej sypnej hmotnosti pomocou piestu, môže byť použitá pre stlačovanie tabaku akákoľvek alternatíva tohto postupu alebo iné než mechanické spôsoby alebo aparatúry.

v

Žiadaná stabilita tabaku je určovaná špecifickým prevedením impregnačného a expandovacieho ' postupu. Obr. 13 znázorňuje teplotu po ventilácii, nutnú k dosiahnutiu požadovanej stability tabaku v závislosti na OV pre určitý spôsob prevedenia postupu. Spodná šrafovaná plocha 200 znázorňuje množstvo tepla, odvedeného v dôsledku expanzie plynného oxidu uhličitého, horná plocha 250 znázorňuje množstvo tepla, ktoré je naviac nutné odviesť pomocou vyparovania kvapalného oxidu uhličitého v závislosti na obsahu OV, aby bola dosiahnutá požadovaná stabilita. V tomto príklade je dosiahnutá zodpovedajúca stabilita tabaku, ak sa teplota tabaku rovná teplote udanej krivkou stability“, alebo ak je pod touto teplotou. Premenné parametre postupu, ktoré určujú teplotu tabaku .15

9186 po odvzdušnení, sú premennej hodnoty, diskutovanej v predošlom texte a inej premennej hodnoty, ktorými sú teplota nádoby, hmotnosť nádoby, objem nádoby, tvar nádoby, geometria prietoku, usporiadanie príslušenstva, prestup tepla k stenám nádoby, retenčná doba medzi impregnáciou a expandovaním v tomto procese a prípadne ďalšie parametre.

Pre postup, pri ktorom je používaný tlak 5,515 MPa, ktorého podmienky sú znázornené na obr. 13 a u ktorého je doba zdržania po odvzdušnení asi 1 hodina, nie je v prípade obsahu OV v tabaku rovnom 12 & nutné predchladenie, zatiaľ, čo tabak s obsahom 21 % vyžaduje dostatočné predchladenie, aby bolo možné dosiahnuť teplotu po odvzdušnení rovnú -37,4 °C.

Požadovaná teplota po odvzdušnení od -37,4 °C do -6.7 °C je podstatne vyššia než teplota po odvzdušnení rovná -79 °C, ktorá zodpovedá použitiu kvapalného oxidu uhličitého ako imprsgnantu. Táto vyššia teplota tabaku po odvzdušnení a umožňujú, aby sa expanzný krok prevádzal pri teplote, čo má za následok to, že dochádza k menšej strate kvality expandovaného tabaku a jeho vône v dôsledku vysokej Naviac sa pri expandovaní tabaku spotrebováva menej sa ďalej vytvára veľmi málo alebo žiadny pevný je manipulácia s impregnovaným tabakom rozdiel od tabaku, ktorý bol impregnovaný tabak impregnovaný podľa nižšie obsahy OV podstatne nižšej teploty. energie. Pretože oxid uhličitý, zjednodušená. Na pomocou kvapalného oxidu uhličitého, tohoto vynálezu nemá tendenciu vytvárať zhluky, ktoré musia byt mechanicky dezintegrované. Je teda dosahované vyššieho výťažku použiteľného tabaku, pretože dezintegrácia zhlukov spôsobujúca vznik tabakových úlomkov, ktoré sú príliš malé pre použitie pri výrobe cigariet, nemusí byt prevádzaná.

Naviac, tabak obsahujúci 21 % OV pri -37,4 °C a tabak obsahujúci 12 X OV pri -6,7 °C nie je krehký a je možno s ním manipulovať s minimálnymi stratami spôsobenými lámaním, zatiaľ čo pri teplote -79 °C je krehký tabak s akýmkoľvek obsahom OV. V dôsledku toho je dosiahnutý vyšší výťažok použiteľného tabaku, pretože počas normálnej manipulácie, ako je napríklad vyprázdňovanie tlakovej nádoby alebo premiestňovanie z tlakovej nádoby do expanznej zóny, dochádza k jeho lámaniu v menšom rozsahu.

Zvýšením výstupného obsahu OV, t.j. obsahu OV bezprostredne

9186 po expandovaní na 6 % a vySSie, sa môže znížiť rozsah chemických zmien, napríklad zníženie obsahu cukrov a alkaloidov počas expandovania impregnovaného tabaku. Obvykle je zvýéenie výstupného obsahu OV spojené s poklesom stupňa expandovania. Pokles stupňa expandovania závisí silne na východzom obsahu OV v tabaku. Ak je východzí obsah OV znížený na asi 13 %, dochádza k minimálnemu zníženiu stupňa expandovania i v prípadoch, keď je obsah vlhkosti v tabaku opúšťajúcom expanzné zariadenie 6 as i viac. Preto pri znížení východzieho obsahu OV a expanznej teploty bol udržaný prekvapivo dobrý stupeň expandovania pri súčasnej minimalizácii chemických zmien. Toto je zrejmé z obr. 7, 8 a 9.

Závislosti znázornené na obr. 7, 8 a 9 sú založené na údajoch získaných pri skúSkach 2241, 2242 a 2244 až 2254. Tieto údaje sú uvedené v Tabuľke 2. Pri véetkých týchto skúSkach bolo určité množstvo dymom spracovaného tabaku umiestnené v tlakovej nádobe, podobnej tlakovej nádobe popísanej v príklade 1.

9186

Tabuľka 2

skúška č.	2241	2242	2244-46	2245
			(tretia)	(druhá)

hmotnosť tabaku (kg)	45, 3	45,3	147,3	147,3
vypočítané množstvo
skondenzovaného CO2
(kg/kg)	—		0,36	0, 36
teplota veže (°C)	329	357	260	288
vstup:
obsah OV skutočný	18, 8	18,9	17,0	17,2
obsah OV rovnov.	12,2	12,1	12,2	12,1
rovnovážny CV (cm3/g)	4,5	4,6	4,8	4,9
špec. objem (cm3/g	0,8	0,9	0, 8	0,8
vež :
obsah OV skutočný	2,5	2,2	4,6	3,3
obsah OV rovnov.	11,5	11,2	11,9	11,8
rovnovážny CV (cm3/g)	9,5	10,8	7,1	8, 2
špec. objem (cm3/g	3,0	3,1	1,8	2,3
vstup:
alkaloidy*	2,71	2,71	2,71	2,71
redukujúce cukry*	13,6	13,6	13,6	13, 6
výstup veže:
alkaloidy*	2,12	1,94	2,47	2,42
X zníženia alkaloidov	21,8	28,4	8,9	10,7
redukujúce cukry*	11,9	10,6	13,3	13,3
X zníženie reduk. cukrov	12,5	22,0	2,2	2,2

*hmotnostné X, vztiahnuté na sušinu

9186

Tabuľka 2 (pokračovanie)

skúška č.	2246 (prvá)	2247-48 (prvá)	2248 (druhá)	2245 (prvá)
hmotnosť tabaku
(kg)	147,3	108,8	108,8	108,8
vypočítané množstvo
skondenzovaného CO2
(kg/kg)	0,36	0,29	0,29	0,29
teplota veže (°C)	315,5	204,4	1 232,2	260
vstup:
obsah OV skutočný	17,5	14,30	14, 2	15, 2
obsah OV rovnov.	12,0	11,6	11,8	11,8
rovnovážny CV (cm3/g)	4,9	5,2	5,3	5,3
špec. objem (cm3/g	0,8	0,8	0,8	0,8
vež :
obsah OV skutočný	3,1	6,1	4,6	4,4
obsah OV rovnov.	11,6	12,0	11,6	11,5
rovnovážny CV (cm3/g)	9,5	7,4	8,7	9,4
špec. objem (cm3/g	2,8	2,2	2,6	2,9
vstup:
alkaloidy*	2,71	2,71	2,71	2,71
redukujúce cukry*	13,6	13,6	13,6	13,6
výstup veže:
alkaloidy*	2,12	2,61	2,49	2,36
X zníženia alkaloidov	21,8	3,7	8,1	12,9
redukujúce cukry*	11,2	13,6	13,6	13,2
X zníženie reduk. cukrov	17,6	0	0	2,9.

^hmotnostné X, vztiahnuté na sušinu

9186

Tabuľka 2 (pokračovanie)

skúška č.	2250	2251-52	2252	2253-54	2254
	(druhá)	(prvá)	(druhá)	(prvá)	(druhá)

hmotnosť tabaku (kg)	108,7	95,1	95,1	95,1	95,1
vypočítané množstvo
skondenzovaného CO2
(kg/kg)	0,29	0,25	0,25	0, 29	0,25
teplota veže (°C)	287,8	173,9	218,3	218,3	273,9
vstup:
obsah OV skutočný	15,0	12,9	13,0	12,8	12,9
obsah OV rovnov.	11,9	12,0	11,6	11,8	12,0
rovnovážny CV (cm3/g)	5,3	5,4	5,4	5,3	5,4
Spec. objem (cm3/g)	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
vež:
obsah OV skutočný	2,8	6,5	5,0	3,60	2,9
obsah OV rovnov.	11,4	12,2	12,1	11,8	11,7
rovnovážny CV (cm3/g)	9,4	8,6	8,9	8,9	9,1
špec. objem (cm3/g)	3,0	. 2,6	2,8	3,1	3,2
vstup:
alkaloidy*	2,71	2,71	2,71	2,71	2,71
redukujúce cukry*	13,6	13,6	13,6	13,6	13,6
výstup veže:
alkaloidy*	2,26	2,54	2,45	2,39	2,28
M zníženia alkaloidov	16,6	6,3	9,6	11,8	15,9
redukujúce cukry*	13,2	13,6	13,5	13,1	12,9
as zníženia reduk. cukrov	2,9	0	0,7	3,7	5,1

*hmotnostné vztiahnuté na sušinu

Pre impregnáciu tabaku bol v skúškach 2241 a 2242 použitý kvapalný oxid uhličitý pod tlakom 2,964 MPa. Tabak bol ponechaný nasiaknuť kvapalným oxidom uhličitým po dobu 60 sekúnd, potom bol kvapalný oxid uhličitý vypustený. Tlak v nádobe bol potom rýchlo znížený na tlak atmosférický, čím sa vytvoril oxid uhličitý in sita. Impregnovaný tabak bol vyňatý z nádoby a ak sa vytvorili zhluky, boli rozdrtené. Tabak bol potom expandovaný v 203 mm expanznej veži kontaktom so zmesou vzduchu a pary, obsahujúcou 75 as pary zahriatej na uvedenú teplotu a prechádzajúcu rýchlosťou 25,9 m/sec po dobu asi 4 sekúnd.

9186

Obsah nikotínových alkaloidov a redukujúcich cukrov pred a po expandovaní bol stanovovaný pri použití kontinuálneho prieťočného

Pre je je najprv rušiacich analytického systému Brán Luebe. alkaloidov a redukujúcich cukrov kyseliny octovej. Extrakt odstraňuje väčšinu látok extrakciu nikotínových používaný vodný roztok podrobený dialýze, ktorá pri oboch stanoveniach.

Redukovateľné cukry sú stanovované na základe ich reakcie s hydrazidom p-hydroxybenzoovej kyseliny v zásaditom prostredí

t.

pri 85 °C, čím vzniká zafarbenie. Nikotínové alkaloidy sa stanovujú na základe ich reakcie s chľórkyánom v prítomnosti aromatických amínov. Pokles koncentrácie amínov alebo redukujúcich cukrov, je indikáciou straty alebo zmien chemických zložiek a zložiek, spôsobujúcich vôňu tabaku.

Impregnácia pri skúškach 2244 až 2254 bola prevádzaná plynným oxidom uhličitým za tlaku 5,515 MPa, metódou popísanou v príklade 1 (uvedený ďalej). Aby bolo možné sledovať vplyv teploty, pri ktorej sa prevádza expandovanie, bola impregnovaná dávka tabaku expandovaná pri rôznych teplotách. Tak bolo napríklad impregnované 147 kg tabaku a potom boli testované tri vzorky, odobrané po uplynutí jednej hodiny, expandované pri 260 °C, 288 °C, a 315,5 °C, čo zodpovedá skúškam č. 2244, 2245 a 2246. Aby mohol byť zhodnotený vplyv obsahu OV, boli impregnované šarže tabaku s obsahom OV 13 X, 15 X, 17 X a 19 ss. Poznámka prvá, druhá alebo tretia pod číslom skúšky znamená poradie, v ktorom bol tabak z určitej impregnácie expandovaný. Impregnovaný tabak bol expandovaný v 203 mm expanznej veži obsahujúcej 75 X pary, zahriatej a prechádzajúcej rýchlosťou sekundy. Obsah alkaloidov a zmesou vzduchu a pary, na uvedenú teplotu 25,9 m/sec po dobu menej než 4 redukujúcich cukrov v tabaku bol meraný rovnakým spôsobom, ako je uvedené vyššie.

Tabak, ktorý má byť upravovaný, sa uvádza do sušičky 10. kde sa jeho obsah vlhkosti zmenšuje z pôvodného obsahu 19 X až 28 X na konečný obsah 12 X až 21 X, s výhodou na 13 X až 16 X (všetky údaje v hmotnostných percentách). Sušenie je prevádzané akýmkoľvek vhodným spôsobom. Tento sušený tabak môže byť pred impregnáciou a expandovaním skladovaný v sile, alebo môže byť po príslušnej úprave teploty a stlačovaní plnený do tlakovej nádoby 3£.

Pomocou vážiaceho pása môže byť prípadne odmerané určité

9186 množstvo sušeného tabaku a premiestnené na pásový dopravník vnútri jednotky pre chladenie tabaku 20. Vnútri jednotky pre chladenie tabaku 20 je tabak pred plnením do tlakovej nádoby 30. ochladzovaný pomocou akýchkoľvek vhodných prostriedkov, vrátane strojného chladenia, na teplotu nižšiu než -6,7 °C, s výhodou na teplotu nižšiu než -17,8 °C.

Blokový diagram na obr. 2A je podobný blokovému diagramu na obr. 2, avšak ukazuje naviac, podľa zlepšeného prevedenia tohto vynálezu, zariadenie pre stlačovanie tabaku 80 pred jeho impregnáciou pomocou oxidu uhličitého. Tabak môže byť stlačovaný in situ v tlakovej nádobe alebo v oddelenej stanici pre stlačovanie tabaku, prípadne môžu tieto spôsoby byť kombinované. Zariadenie pre stlačovanie tabaku 80 môže byt teda nezávislé na tlakovej nádobe 30 alebo môže byť jej súčasťou a obsahuje zodpovedajúce časti slúžiace pre transport tabaku a jeho komprimovanie.

Pri použití tabaku s obsahom OV 15 % komprimuje alebo zhutňuje stlačovacia stanica 80 tabak z pôvodnej hustoty, zodpovedajúcej skyprenému stavu, až na hustotu zodpovedajúcu stavu v rozmedzí 0,19 g/cm³ do 0,25 g/cm³, s výhodou od 0,21 g/cm³ do 0,24 g/cm³ . Bolo pozorované, že tabak s obsahom OV 15 86, stlačený viac, než na 0,24 g/cm³až 0,25 g/cm³, vykazuje po vybratí z tlakovej nádoby do istej miery tvorbu zhlukov.

U malých impregnačných zariadení (napríklad s objemom asi 28 litrov) je merná sypná hmotnosť mechanicky stlačeného tabaku značne jednotná v celom tabakovom lôžku. U veľkých impregnačných zariadení sa dosahuje pomocou mechanického stlačovania jednotnejšieho rozloženia mernej sypnej hmotnosti, než pri púhom pôsobení gravitácie. Ak bol napríklad dymom spracovaný tabak, obsahujúci 25 86 0V, voľne plnený do válca vysokého 175,2 cm s priemerom 61 cm, bola merná sypná hmotnosť od 0,36 g/cm³ až 0,40 g/cm³na meracích bodoch v tabakovom lôžku vo výškach medzi 0 cm a 50,8 cm a zmenšovala sa na 0,33 g/cm³ vo výške 80 cm a potom sa znižovala v podstate lineárne z 0,33 g/cm³ na 0,23 g/cm³ vo výškach medzi 80 cm a povrchom tabakového lôžka. Ak je tabakové lôžko stlačené aspoň na prahovú mernú sypnú hmotnosť, je stlačenie vyvolané gravitáciou a merná sypná hmotnosť v celom tabakovom lôžku prakticky konštantná.

Pre meranie mernej sypnej hmotnosti v rôznych hĺbkach

9186 tabakového lôžka bol používaný nasledujúci postup: Dopredu zvážené množstvo tabaku, napríklad množstvo s hmotnosťou 18,1 kg, bolo postupne ukladané do valca. Po uložení každej z dávok s hmotnosťou 18,1 kg, bola do valca vložená značka. Keď bol takto valec naplnený po sebe nasledujúcimi vrstvami dávok s hmotnosťou

18,1 kg, bol opatrne vyzdvihnutý, takže stĺpec tvorený vrstvami tabaku a značkami, zostal stáť. Bola zmeraná výška každej zo značiek a vypočítané objemy mernej sypnej hmotnosti príslušných dávok tabaku s hmotnosťou 18,1 kg.

Ochladený a stlačený tabak sa plní do tlakovej nádoby 32 plniacim otvorom pre plnenie tabaku 31 a je tu ukladaný. S výhodou je tlaková nádoba 30 valec b vertikálnou pozdĺžnou osou s prívodom oxidu uhličitého 33. umiestneným na dne alebo blízko dna nádoby 30 a odvzdušňovacím vývodom 32/ umiestneným v najvyššom bode alebo blízko najvyššieho bodu nádoby 32· Odvzdušnenie však môže byť dosiahnuté i v akomkoľvek vhodnom smere, napr. vertikálne, horizontálne, radiálne a pod., pretože postupom podľa tohoto vynálezu sa dosahuje v podstate jednotná teplota vnútri tabakového lôžka v dôsledku jednotne riadenej kondenzácie oxidu uhličitého. Tabakové lôžko je v podstate homogénne a jednotné a umožňuje jednotný prúd plynu v akomkoľvek smere.

Tlaková nádoba 30 je potom prepJáchnutá plynným oxidom uhličitým, aby sa z nádoby 30 odstránil všetok vzduch a iné neskondenzovateľné plyny. Tlaková nádoba môže byť tiež evakuovaná použitím vývevy, čím sa pred uvedením oxidu uhličitého odstráni vzduch a iné plyny. Je žiadúce, aby preplachovanie bolo prevádzané tak, aby sa znateľne nezvyšovala teplota tabaku v nádobe 32· S výhodou je plyn vypudený v tomto prepiachovacom kroku spracovávaný spôsobom, umožňujúcim regeneráciu oxidu uhličitého pre nové použitie, alebo môže byť vypustený do atmosféry potrubím 34.

Po preplachovacom kroku je oxid uhličitý uvádzaný do tlakovej nádoby 30 zo zásobnej nádoby 52, kde je udržovaný pri tlaku 2,758 MPa až 7,239 MPa. Akonáhle tlak v nádobe 30 dosiahne hodnotu medzi 2,068 MPa až 3,447 MPa, otvorí sa výstup oxidu uhličitého, čim oxid uhličitý začne prechádzať cez tabakové lôžko a ochladzovať tabak na v podstate stálu teplotu, pri súčasnom udržovaní tlaku v nádobe 30 medzi 2,068 MPa až 3,447 MPa.

9186

Akonáhle je dosiahnutá v podstate stála teplota tabaku, uzavrie sa výstup oxidu uhličitého 32 a tlak v nádobe 30 sa ďalším na hodnotu medzi Potom sa uzavrie je tabakové lôžko napúšťaním plynného oxidu uhličitého zvýši 4,826 a 6,894 MPa, s výhodou na 5,515 MPa. prívod oxidu uhličitého 33. V tomto okamihu približne na teplote rosného bodu oxidu uhličitého. Pretože je možné efektívne používať tlaky až do 7,239 MPa a bolo by možné použiť i tlak rovný kritickému tlaku oxidu uhličitého, ktorého hodnota je 7,287 MPa, nie je známa iná horná medza použiteľného rozmedzia impregnačného tlaku, než medza daná možnosťami zariadenia, ktoré je k dispozícii, a vplyvom oxidu uhličitého v podkritickom stave na tabak.

Tlakovanie tlakovej nádoby prebieha po termodynamickej stránke takým postupom, ktorý umožňuje, aby na tabaku kondenzovalo riadené množstvo nasýtených pár oxidu uhličitého. Na obr. 1 je znázornený štandardný diagram teplota (’C) - entropia (J/kg°C) pre oxid uhličitý, v ktorom línia I-V znázorňuje termodynamickú cestu podľa tohto vynálezu. Tak je napríklad tabak s teplotou 18,3 °C umiestnený v tlakovej nádobe (v bode I) a tlak v tejto nádobe je zvýšený na 2,068 MPa (ako je znázornené líniou

I-II). Nádoba sa potom priechodom oxidu uhličitého pri 2,068 MPa ochladí na -17,8 °C (znázornené líniou II-III). Do nádoby privádza ďalší oxid uhličitý, čim tlak stúpa

Pretože však teplota tabaku plynného oxidu uhličitého, skondenzuje riadené množstvo uhličitého na tabaku (ako je znázornené líniou III-IV).

sa na 5,515 MPa j e pod rosným a teplota na 19,4 ’C, bodom oxidu

Potom, čo systém je udržovaný pri 5,515 MPa počas požadovanej doby, je tlak v nádobe rýchlo znížený na tlak atmosférický, čo má za následok pokles teploty na teplotu po odvzdušnení v rozmedzí -20,6 ’C až -23,3 ’C (znázornené líniou IV-V).

Ochladenie tabaku in situ na teplotu -12,2 ’C pred tlakovaním umožňuje kondenzáciu značného množstva oxidu uhličitého. Kondenzácia obecne umožňuje v podstate rovnomernú distribúciu kvapalného oxidu uhličitého v tabakovom lôžku. Odparenie tohto kvapalného oxidu uhličitého počas odvzdušňovacieho kroku napomáha rovnomernému ochladeniu tabaku. Jednotná postimpregnačná teplota tabaku má za následok jeho rovnomernejšie expandovanie. Rovnomerná kondenzácia oxidu uhličitého na tabaku á výsledné rovnomerné ochladenie tabaku je podporované predchádzajúcim

9186 stlačením tabaku na jednotnú mernú sypnú hmotnost.

Táto rovnomerná teplota tabaku je znázornená na obr. 10, ktorý je schematickým znázornením impregnačnej nádoby 100, použitej pri skúške 28, na ktorom sú uvedené teploty v v rôznych miestach tabakového lôžka po odvzdušnení. Tak napríklad boli na reze 120, 914 mm od najvyššieho miesta nádoby 100 zistené teploty tabaku -11,7 °C, -14 ®C, -14 ®C a -16 °C. Do tlakovej nádoby s vnútorným priemerom 1524 mm a výškou 2591 mm bolo umiestnené 815 kg dymom spracovaného tabaku. Nádoba bola potom pred tlakovaním na 2,413 MPa preíukovaná počas 30 sekúnd plynným oxidom uhličitým. Tabakové lôžko bolo potom preíukovaním po dobu

12,5 min. pri tlaku 2,413 MPa ochladené na -12,2 °C. Tlak v tlakovej nádobe bol potom zvýšený na 5,515 MPa a udržovaný po dobu 60 sekúnd, potom bol tlak prudko znížený behom 4,5 minúty. Bola meraná teplota tabakového lôžka v jeho rôznych miestach a bolo zistené, že v podstate je jednotná, ako je znázornené v obr. 10. Bolo vypočítané, že asi na 1 kg tabaku skondenzovalo asi 0,26 kg oxidu uhličitého.

Tabak v tlakovej nádobe 30. znázornenej na obr. 2, je udržovaný pod tlakom oxidu uhličitého rovnom 5,515 MPa po dobu 1 až 300 sekúnd, s výhodou po dobu 60 sekúnd. Bolo zistené, že doba kontaktu tabaku s plynným oxidom uhličitým, t.j. doba, počas ktorej musí byt tabak udržovaný v styku s plynným oxidom uhličitým, aby absorboval žiadané množstvo oxidu uhličitého, je výrazne ovplyvňovaná obsahom OV a použitým impregnačným tlakom. U tabaku s vyšším počiatočným obsahom OV je zvlášť za nižších tlakov pre dosiahnutie porovnateľného stupňa impregnácie hutná kratšia doba styku s oxidom uhličitým pri určitom tlaku, než u tabaku s nižším obsahom OV. Pri vyšších impregnačných tlakoch sa vplyv obsahu OV na dobu styku s oxidom uhličitým znižuje. To je zrejmé z Tabuľky 3.

9186

Tabuľka 3

Vplyv impregnačného tlaku a obsahu OV v	tabaku na	dobu styku s CO2
skúška č.	20	14	21	59	49
počiatočný obsah OV (%)	12,2	11,7	11,8	12, 3	12,6
impregnačný tlak (MPa)	3,25	3,18	3,20	5,53	5,51
doba kontaktu pri im-
pregnačnom tlaku (min.)	5	15	60	1	5
výstup z veže:
rovnovážny valcový
objem (CV)	7,5	8,7	10,1	9,8	10,4
špecifický objem (SV)	1,8	2,1	2,8	3,1	3,1
porovnávacia vzorka* rovnovážny valcový objem (CV)	5,3	5,4	5,2	5,6	. 5,7
špecifický objem	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
*CV a SV tabaku pred úpravou

Tabuľka 3 - pokračovanie
Vplyv impregnačného tlaku	a obsahu	OV v	tabaku na	dobu	styku s CO2
skúška č.	33	32	35	30		27
počiatočný obsah OV (%)	16,7	16,4	16,9	16,	5	16,0
impregnačný tlak (MPa)	2,95	2,96	2,96	3,	17	3,10
doba kontaktu pri impregnačnom tlaku (min.)	0,25	5	10	15		20
výstup z veže:
rovnovážny valcový objem (CV)	8,5	9,3	10,5	11,	1	10,5
špecifický objem (SV)	2, 1	2,6	3,4	3,	1	2,9
porovnávacia vzorka* rovnovážny valcový objem (CV)	5,5	5,5	5,7	5,	5	5,5
špecifický objem	0,8	0,8	0,8	0,	8	0,8

*CV a SV tabaku pred úpravou

9186

Potom, čo bol tabak dostatočne naimpregnovaný, tlak v tlakovej nádobe sa rýchlo zníži na atmosférický tlak v priebehu 1 sekundy až 300 sekúnd v závislosti na veľkosti nádoby odvedením oxidu uhličitého najskôr do jednotky na rekuperáciu oxidu uhličitého 40 a potom vedením 34 do atmosféry. Oxid uhličitý, ktorý skondenzoval na tabaku počas tohto odvzdušňovacieho kroku sa odparuje, čo napomáha ochladzovaniu tabaku a spôsobuje, že teplota tabaku po odvzdušnení je v rozmedzí od -37,4 °C do -6,7 oC.

Množstvo oxidu uhličitého, skondenzovaného na tabaku, je s výhodou v rozmedzí od 0,1 dô 0,9 kilogramu na kilogram tabaku. Najvýhodnejšie je toto množstvo v rozmedzí 0,1 do 0,3 kilogramu na kilogram tabaku, avšak v niektorých prípadoch môžu býť vyhovujúce i množstvá od 0,5 do 0,6 kilogramu na kilogram tabaku.

Impregnovaný tabak z tlakovej nádoby 30 môže byť okamžite expandovaný za použitia vhodných prostriedkov, napríklad uvádzaním do expanznej veže 70. Inou možnosťou je ponechanie tabaku pred expandovaním po dobu asi 1 hodiny pri teplote rovnej teplote po odvzdušnení v zariadení pre transport tabaku 60 v suchej atmosfére, t.j. v atmosfére s rosným bodom nižším než je teplota po odvzdušnení. Po expandovaní, a ak je treba po vytriedení, môže byť tabak použitý pre výrobu tabakových výrobkov, napríklad cigariet.

Príklady prevedenia vynálezu

Príklad 1

Vzorka dymom spracovaného tabakového plniva s hmotnosťou 109 kg s obsahom OV 15 % bola ochladená na -6,7 a potom umiestnená mm a výškou 2440 mm. Táto 2,068 MPa plynným oxidom na -17,8 ®C prefukovaním po v tlakovej nádobe s priemerom 610 nádoba bola potom natlakovaná na uhličitým. Tabak bol potom ochladený dobu 5 minút plynným oxidom uhličitým pri podmienkach blízkych nasýtenému stavu, pričom bol tlak v tlakovej nádobe udržovaný na 2,068 MPa. Potom sa nádoba natlakovala na 5,515 MPa pomocou plynného oxidu uhličitého. Nádoba bola udržovaná pri tlaku 5,515

9185

MPa po dobu 60 sekúnd. Tlak v nádobe bol znížený na atmosférický tlak odvzdušnením behom asi 300 sekúnd, po ktorom bola teplota tabaku -17,8 °C, Na základe tejto teploty a tlaku tabaku, teploty a objemu systému bolo vypočítané, že skondenzovalo asi 0,29 kilogramov oxidu uhličitého na kilogram tabaku.

Impregnovaná vzorka tabaku vykazovala prírastok hmotnosti asi o 2 %, čo bolo prisúdené impregnácii oxidom uhličitým. Impregnovaný tabak bol potom po dobu jednej hodiny zahrievaný na teplotu 288 °C vo veži s priemerom 203 mm stykom so zmesou pary a vzduchu, obsahujúcej 75 % pary a prechádzajúcej rýchlosťou 25,9 m/sec po dobu menej,_tnež 2 sekundy. Produkt vychádzajúci z veže mal obsah

OV

2,8 ss. Produkt bol kondiciovaný v Štandardných podmienkach pri 24 °C a 60 * relatívnej vlhkosti po dobu 24 hodín. Plniaca schopnosť kondiciovaného produktu bola meraná Štandardizovaným testom valcového objemu. Bol nameraný valcový objem (CV) 9,4 cm³/g pri rovnovážnom obsahu vlhkosti 11,4 ss. U neexpandovanej porovnávacej vzorky bol zistený valcový objem 5,3 cm³/g pri rovnovážnom obsahu vlhkosti 12,2 Ss. Vzorka vykazovala teda po úprave zvýSenie plniacej schopnosti meranej pomocou valcového objemu o 77 ss.

Vplyv doby zdržania medzi impregnáciou a expandovaním na SV expandovaného tabaku bol sledovaný pri skúškach 2132-1 až 2135-2. Pri každej z týchto skúSok 2132-1, 2132-2, 2134-1, 2134-2, 2135-1 a 2135-2 bolo umiestnené 101,9 kg dymom spracovaného tabaku s obsahom 0V nádoby, ako bolo popísané vySSie.

1,723 až 2,068 MPa plynným oxidom uhličitým. Tabak bol potom ochladený, pričom bol tlak v nádobe udržovaný na 1,723 až 2,068 MPa, rovnakým spôsobom ako bolo popísané vyššie. Nádoba bola potom plynným oxidom uhličitým natlakovaná na tlak 5,515 MPa. Tento tlak bol udržovaný po dobu 60 sekúnd, potom bola nádoba odvzdušnená na atmosférický tlak behom asi 300 sekúnd. Impregnovaný tabak bol pred expandovaním udržovaný v prostredí s rosným bodom pod teplotou rovnou teplote po odvzdušnení. Obr. 11 ilustruje vplyv doby zdržania po impregnácii na rovnovážny CV expandovaného tabaku.

ss do tej istej tlakovej Nádoba bola natlakovaná na

9186

Príklad 2

Vzorka dymom spracovaného tabakového plniva s hmotnosťou 8,607 kg s obsahom OV 15 % bola umiestnená v tlakovej nádobe s objemom 0,096 rrú . Táto nádoba bola potom natlakovaná na 1,276 MPa plynným oxidom uhličitým. Tabak bol potom ochladený na -31,7 °C preíukovaním po dobu 5 minút plynným oxidom uhličitým pri podmienkach blízkych nasýtenému stavu, pričom bol tlak v tlakovej nádobe udržovaný na 1,276 MPa. Potom bola nádoba natlakovaná na 2,965 MPa pomocou plynného oxidu uhličitého. Nádoba bola udržovaná pri tlaku 2,965 MPa po dobu 5 minút . Tlak v nádobe - bol znížený na atmosíerický tlak odvzdušnením po dobu asi 60 sekúnd, po ktorom bola teplota tabaku -33,9 °C. Na základe tejto teploty tabaku a tlaku, teploty a objemu systému bolo vypočítané, že skondenzovalo asi 0,23 kilogramov oxidu uhličitého na kilogram tabaku.

Impregnovaná vzorka tabaku vykazovala prírastok hmotnosti asi o 2 ss, čo bolo prisúdené impregnácii oxidom uhličitým. Impregnovaný tabak bol potom po dobu jednej hodiny zahrievaný na teplotu 274 °C vo veži s priemerom 76,2 mm stykom so 100 % parou prechádzajúcou rýchlosťou 41 m/sec po dobu menej než 2 sekundy. Produkt vychádzajúci z veže mal obsah 0V 3,8 %. Produkt bol kondiciovaný v štandardných podmienkach pri 24 °C a 60 % relatívnej vlhkosti po dobu 24 hodín. Plniaca schopnosť kondiciovaného produktu bola meraná štandardizovaným testom valcového objemu. Bol nameraný valcový objem (CV) 10,1 m³/g pri rovnovážnom obsahu vlhkosti 11,0 %. U neexpandovanej porovnávacej vzorky bol zistený valcový objem 5,3 cm³/g pri rovnovážnom obsahu vlhkosti 11,6 %. Vzorka vykazovala teda po úprave zvýšenie plniacej schopnosti meranej pomocou valcového objemu o 74 %.

Ako už bolo popísané, postup podľa tohoto vynálezu môže byť prípadne upravený pre impregnáciu tabaku v krátkych cykloch a v relatívne malých šaržiach, takže sa postup stane v podstate kontinuálnym. Ďalej bude popísané preferované prevedenie takéhoto procesu, prevádzané v aparatúre podľa tohoto vynálezu a vo vzťahu k obr. 14 až 19. Popísané prevedenie takéhoto postupu je príklad impregnačného postupu prevádzaného v krátkych cykloch a malých šaržiach, určeného pre impregnáciu tabaku s obsahom OV asi 15 X a s výkonom asi 225 kg/hod produktu s mernou sypnou hmotnosťou

9186

0.22 cm³ /g.

Obr. 14 je schematický pôdorys aparatúry pre prevádzanie preferovaného spôsobu procesu podľa tohoto vynálezu. Stacionárna plošina 2' (obr. 15) je pripevnená na rám 1 a otočná plošina Z j© z

pripevnená na stacionárnu plošinu 2 . Otočná plošina sa otáča proti smeru hodinových ručičiek (šípka R) okolo v podstate zvislej osi A. Na hornom ráme i je pripevnená, popísaným ďalej, tlaková nádoba 30. Otočná prerušovane otáčaná (v smere šípky R) vždy spôsobom plošina 2 j® o 90° pomocou pohonného zariadenia, napríklad pomocou pneumatického pohonu, motoru a ozubeného súkolesia alebo krokového motoru, ktoré nie sú znázornené, avšak sú bežnými zariadeniami pre odborníkov v príslušnom odbore. Na otočnej plošine 2 sú pripevnené štyri ďalej popísané valcovité trubice, ktorými sú trubica znázornená v plniacej polohe, trubica jj, znázornená v stlačovacej polohe, trubica £, znázornená v polohe pod impregnačnou stanicou a trubica 7, znázornená vo vyprázdftovacej polohe. Pri deväťdesiatstupňovom postupnom pootáčaní plošiny 2 pomocou pohonného zariadenia je každá z trubíc 4 až 7 pootáčaná behom asi štvorsekundových časových intervalov vždy oproti ďalšej pracovnej stanici a tam zotrvá vždy asi 96 sekúnd, ako je popísané ďalej.

Obr. 15 je nárys rezu valcovitými časťami aparatúry znázornenej na obr. 14. Otočná plošina 2 j® umiestnená priamo nad stacionárnou plošinou 2 > ktorá je pripevnená na ráme X. Pre pripevnenie otočnej plošiny 2 k stacionárnej plošine umožnenie jej z trubíc 4 až í a pre pohybu je možné použiť bežné ložiská. Každá 7 je umiestnená v zodpovedajúcom otvore otočnej plošiny 2, tak, že každá z trubíc zostáva otvorená zhora i zdola, otvorom v otočnej plošine 2- Ma dne každej z trubíc môže byť umiestnená stierka 8., účelom ktorej je zabrániť hromadeniu tabaku v priestore medzi otočnou plošinou 2 a plošinou 2. .

Dopravníkom S s© dopraví kontinuálny prúd voľne loženého kyprého tabaku (napr. s obsahom OV 15 *) do vyrovnávacej násypky alebo vyrovnávacej trubice 11 . Pred dodaním pomocou dopravníka

9. môže byť tabak napríklad vopred upravený v sušičke XO a v chladiči 20. znázornených na obr. 2. Tabak padá vyrovnávacou trubicou a otvoreným posuvným uzáverom 12 do trubice 4, ktorá je v plniacej polohe. Rýchlosť, ktorou je tabak plnený, je riadená tak, aby trubica 4 bola zaplnená v podstate po horný okraj počas

9186 jednej doby jednej zastávky cyklu, ktorá trvá 96 sekúnd. Otočný stolík 2 sa potom behom 4 sekúnd pootočí tak, že trubica 4 je premiestnená do zhutňovacej alebo stlačovacej stanice, v ktorej je na obr. 15 trubica 5 a ktorá všeobecne zodpovedá stlačovacej stanici 80 na obr. 2a.

Zatiaľ, čo sa otočná plošina 2 otáča medzi dvoma po sebe nasledujúcimi polohami ako bolo popísané, posuvný uzáver je uzavretý a prerušuje prúd kyprého tabaku, ktorý sa hromadí vo vyrovnávacej trubici 11, pokiaľ nie je ďalšia trubica (napr. trubica č. 7) pootočená do polohy pod posuvným uzáverom 12. Potom sa posuvný uzáver 12 otvorí.

Každá trubica je 60.96 cm dlhá s vnútorným priemerom 35.56 cm a hrúbkou steny takou, aby stena bola dostatočne pevná pri stlačovaní tabaku. Akonáhle sa naplnená trubica dostane do polohy 5, aktivuje sa stlačovacie piestové zariadenie 12. Toto zariadenie zodpovedá v podstate stlačovacej stanici 80 na obr. 2a a môže ním napríklad byť hydraulicky poháňaný piest alebo valec. Piestové zariadenie 13 komprimuje alebo zhutňuje tabak na asi polovicu jeho pôvodného objemu v kyprom stave, t.j. zvyšuje mernú sypnú hmotnosť na hodnotu asi 0.21 cm³/g.

Po stlačení tabaku sa piestové zariadenie 13 pred ukončením doby jednej 96 sekundovej zastávky cyklu vráti späť. Potom sa trubica, obsahujúca tabak, pootočí v priebehu 4 sekúnd do impregnačnej polohy trubice £ a nastaví sa do polohy proti otvoru 61. Piestové zariadenie 14 vytlačí stlačený tabak von z trubice do tlakovej nádoby 30. Piestové zariadenie potom stlačuje tabak ďalej, až do dosiahnutia mernej sypnej hmotnosti 0.22 cm³/g. Kolíková zarážka 15 sa zasunie a stlačený tabak je impregnovaný v tlakovej nádobe 30 oxidom uhličitým, ako je detailnejšie popísané ďalej.

Potom sa kolíková zarážka 15 uvoľní, piestové zariadenie 14 sa vytiahne z tlakovej nádoby 30 a súčasne je vytlačovací piest tlačený dolu, čím sa impregnovaný tabak celkom vyprázdni z tlakovej nádoby. Akonáhle sa piestové zariadenie 14 vzdiali z trubice 6 a vytlačovací piest 16 sa vráti do svojej východzej polohy, môže sa trubica £ pootočiť a preniesť impregnovaný tabak do vyprázdňovacej stanice, v ktorej je na obr. 15 trubica 7.

Vyprázdňovacie zariadenie 2> ktorým môže byť piest, sa pohybuje trubicou 7 smerom dolu, čim je zaistené, že všetok

9186 impregnovaný tabak sa z trubice 7 odstráni. Potom sa vyprázdňovacie zariadenie vráti do pôvodnej polohy. Tabak padá otvorom 71 v plošine 2' do vyprázdňovacej násypky 17. Vyprázdňovacie zariadenie 17 je chladeným vzduchom (na teplotu odvzdušnení) aby bola zachovaná impregnácia uhličitým. Vyprázdňovacie zariadenie izolované a nižšiu než chladené suchým je teplota po tabaku oxidom 17 pozostáva tým vyššia, čím nižšia znamenajú kratšie cykly ktorý sa deje veka 36 valca z vyprázdňovacej násypky 18 a niekoľkých valcov opatrených bodlami, alebo tzv. otváracích valcov 19. Vyprázdňovacie zariadenie premieňa jednotlivé šarže impregnovaného tabaku (v tomto príklade s hmotnosťou asi 6.3 kg) na kontinuálny prúd tabaku D, aby sa zabránilo nerovnomernému plneniu expanznej aparatúry. Tabak zotrváva vo vyprázdňovacom zariadení počas určitej retenčnej doby, ktorá je v tomto odbore nazývaná bobtnacou dobou. Dĺžka bobtnacej doby je závislá na frekvencii, akou sú do vyprázdňovacieho zariadenia 17 dodávané dávky tabaku z impregnátora. Vyššia frekvencia skracuje bobtnaciu dobu každej zo šarží tabaku a tým znižuje požiadavky na stabilitu retencie oxidu uhličitého v tabaku. Pretože stabilita oxidu uhličitého je je teplota tabaku po odvzdušnení, nielen vyššiu účinnosť procesu pri zníženej stabilite, avšak znamenajú tiež možnosť pracovať pri vyššej teplote po odvzdušnení.

Obr. 16 je zväčšený rez montáže tlakovej nádoby 30 z obr. 15 potom, čo piest t1akovej nádoby 14 vytlačil v predchádzajúcom kroku stlačené tabakové lôžko (ktoré pre lepšiu zreteľnosť nie je znázornené) do tlakovej nádoby, pričom bol tabak ďalej stlačený a piest bol fixovaný kolíkovou zarážkou 15. Tlaková nádoba 30 pozostáva z valca 34, ktorým môže byt napríklad valec, ktorý je vyrábaný Autoclave Engineering Inc. alebo Pressure Products, Inc. s vnútorným priemerom 35.6 cm. Vnútorné steny valca 34 sú opatrené tepelno-izolačnou vrstvou 35 hrubou 3,17 mm. Zostava vytlačovacieho piestu 16 je schopná pohybu v smere šípky 16.

otvorom opatreným tlakovou upchávkou 37 horného _ 34. Hriadeľ 38 zostavy vytlačovacieho piestu 16 nesie hornú rozdeľovaciu dosku prívodu plynu 39a. hornú dosku plynovej komory 41a a horné sito 42a.

Sito 42a. doska 41a a doska 39a tvoria hornú zostavu distribúcie plynu 58a, ktorá má také rozmery, ktoré umožňujú

9186 komory 41b, Súčasti 42b , a spodnou 41b a 39b tesný styk s tepelno-izolačnou vrstvou na vnútorných stenách valca 32/ prostredníctvom stieracieho krúžku 43a. umiestneného na obvode sita 42a. a zároveň pohyb po tejto vrstve. Na opačnej strane tlakovej nádoby 30 pozostáva piestové zariadenie £4 z podobnej zostavy, tvorenej spodným sitom 42b so stieracím krúžkom 43b, spodnou doskou plynovej rozdeľovacou doskou prívodu plynu 39b.

tvoria hornú zostavu distribúcie plynu 58b. ktorá má také rozmery, ktoré umožňujú jej kĺzanie po vnútornom povrchu valca 34, t.j. tieto rozmery sú napríklad menšie než 35,56 cm.

Tým je vytvorená dutina obsahujúca tabak, ohraničená povrchom tepelno-izolačnej vrstvy na stenách valca 32, sitom 42a v jej hornej časti a sitom 42b v jej spodnej časti. Tlaková upchávka 37 obopínajúca hriadeľ vytlačovacieho piestu 16 a tlaková upchávka 44, obopínajúca hornú časť piestu tlakovej nádoby 14, sú tesnenia, ktoré odolávajú vysokému tlaku, aby umožňovali udržanie plynného oxidu uhličitého pri impregnačných tlakoch v tlakovej nádobe. Medzi obvodom hornej rozdeľovačej dosky prívodu plynu 39a a horným vekom valca 34 je umiestnené nízkotlaké tesnenie 45a a medzi obvodom spodnej zostavy distribúcie plynu 32 a vnútornými stenami valca 34 je umiestnené nízkotlaké tesnenie 45b. Ako nízkotlaké tesnenia 45a a 45b môžu byť použité O-krúžky, ktoré musia odolávať len nízkemu rozdielu tlakov v oblasti príslušnej zostavy pre distribúciu plynu, dosiek plynových komôr, sít a tabakového lôžka. Tieto tesnenia 45a a 45b zabezpečujú, že plyn je vhodným spôsobom rozdeľovaný v zostavách distribúcie plynu a v dôsledku toho v tabakovom lôžku, bez toho, aby prenikal pozdĺž stien tlakovej nádoby.

Aby mohol byť stlačený tabak impregnovaný oxidom uhličitým, je otvorený riadiaci ventil (nie je znázornený) takže plyn preniká (šípky 33 ) prívodom plynu 32/ ďalej cez hlavný pretlakový priestor privádzaného plynu 46b. dosky 39b a 41b a sito 42b, potom cez tabakové lôžko a vychádza cez zodpovedajúce horné súčasti 42a, 41a, 39a. 46a a 32.

Pri vstupe oxidu uhličitého do tabakového lôžka je z neho vzduch vypudzovaný a uniká cez sito 42a. dosky 41a a 39a a potom cez zhromažďovací priestor odvádzaného plynu 46a a výstupy plynu 32 k riadiacemu ventilu (nie je znázornený), pomocou ktorého môže byť plyn vypúšťaný do atmosféry alebo vedený do rekuperačnej

9186 jednotky 40 (obr. 2). Prívody 33 sú s výhodou umiestnené na dne alebo blízko dna hlavného pretlakového priestoru privádzaného plynu 46b. aby mohol byť odvádzaný prípadný kondenzát, a výstupy plynu 32 sú umiestnené v hornej časti zhromažďovacieho priestoru

odvádzaného plynu	alebo	v jeho	blízkosti,	aby sa	umožnil	odvod
tepla vznikajúceho	kompresiou	plynu a	zabránilo sa	vzniku
horúcich miest. Inou možnosťou	je	vypudenie vzduchu	alebo	iných	plynov

z tlakovej nádoby ich odsatím. Odsatie je s výhodou možné použiť v prípade znázorneného prevedenia, pretože sa vyznačuje relatívne nízkym objemom plynu a postup za použitia vákua je možno aplikovať behom 5 sekúnd.

Spočiatku je horný riadiaci ventil celkom otvorený, aby bolo umožnené vypudenie vzduchu behom 5 sekúnd. Potom je horný riadiaci ventil nastavený na tlak 1.72 MPa, načo je tlaková nádoba natlakovaná na tento tlak behom 2 sekúnd. Pritom môže stále malé množstvo plynu unikať horným riadiacim ventilom. Aby bolo možné chladiť tabak spôsobom podľa tohto vynálezu, je oxid uhličitý ponechaný prechádzať v stave nasýtených pár tabakovým lôžkom pri tlaku 1,72 MPa po dobu 56 sekúnd. Tabakové lôžko je oxidom uhličitým s tlakom 1,72 MPa rovnomerne vychladené na teplotu zodpovedajúcu rosnému bodu oxidu uhličitého pri tomto tlaku.

Potom je horný riadiaci ventil nastavený na tlak 5,515 MPa, takže oxid uhličitý začne prúdiť do tabakového lôžka a dôjde k zvýšeniu tlaku na 5,515 MPa behom 8 sekúnd, pričom môže stále malé množstvo plynu unikať horným riadiacim ventilom. Pri rovnomernom vzostupe tlaku v tabakovom lôžku stúpa teplota rosného bodu (tiež rovnomerne v tabakovom lôžku), takže oxid uhličitý kondenzuje rovnomerne v celom tabakovom lôžku na chladnom tabaku. V dôsledku zahrievania tabaku kondenzáciou teplota tabaku pozvoľna stúpa, avšak zostáva pod teplotou rosného bodu oxidu uhličitého. Tým je spôsobené to, že vytváranie kondenzátu môže pokračovať až do dosiahnutia tlaku 5,515 MPa.

Bolo zistené, že pri tlakoch 5.17 MPa a vyššie nie je pre tabak obsahujúci 15 a viac percent OV treba žiadny ďalší nasakovací čas, aby bola dosiahnutá dostatočná impregnácia. Ak je teda dosiahnutý tlak 5,515 MPa, sú spodný i horný riadiaci ventil otvorené, aby behom asi 15 sekúnd došlo k odvzdušneniu

9186 oxidu uhličitého, vstupy 32 ) späť do atmosféry, odvzdušnením ako zhora, ďalej 100 sekúnd.

i výstupy 32 (horné i dolné šípky Doba odvzdušnenia môže byt skrátená tak zdola. Tento postup s krátkymi cyklami, vhodný k výrobe asi 226 kg impregnovaného tabaku s hustotou 0.22 cm³/g za hodinu, je zhrnutý v Tabuľke 4, uvedenej Tento postup s krátkymi cyklami môže byť prevedený behom pretože preíukovacie, tlakovacie a odvzdušňovacie kroky je možné prevádzať rýchlo a pretože môže byť eliminovaný nasakovací. čas pri vysokom tlaku a ďalšie kroky vedúce k odstráneniu kondenzačného tepla.

Tabuľka 4

Časový rozvrh jednotlivých krokov postupu približná doba (sec.) operácia

100 pohyb piestu tlakovej nádoby a vytlačovacieho piestu, aby došlo k naplneniu tabakom zasunutie kolíkovej zarážky vypudenie vzduchu priechodom oxidu uhličitého natlakovanie na 1,72 MPa priechod oxidu uhličitého pri 1.72 MPa natlakovanie na 5,515 MPa nasakovací čas pri 5,515 MPa odvzdušnenie vysunutie kolíkovej zarážky odstránenie tabaku z impregnátora pohybom piestu tlakovej nádoby a vytlačovacieho. piestu smerom dolu pootočenie plošiny o 90° približná celková doba cyklu

Behom odvzdušnenia dochádza k určitému ochladeniu v dôsledku expanzie plynu, avšak ochladenie je prevažne spôsobované vyparovaním skondenzovaného oxidu uhličitého. V dôsledku ochladenia sa v postupe podľa tohto príkladu teplota tabakového

9186 lôžka rovnomerne zníži na približne -17 ®C alebo na nižšiu teplotu. Teplota po odvzdušnení môže byť riadená nastavením predchladenia tabaku a podmienkami tlakovacieho cyklu, ako je tlak pri priechode plynu a maximálny tlak, aby bolo dosiahnuté riadenie množstva skondenzovaného plynu. Preto je možné dosiahnuť jednotného ochladenia, impregnácie a stability po odvzdušnení, bez ohľadu na hustotu tabakového lôžka.

Ďalšou výhodou krátkocyklovej impregnácie podľa tohto vynálezu je to, že pri prevádzaní popísaného postupu je dosahovaný v podstate kontinuálny výkon 226 až 535,5 kg/hod. pri celkovej dobe trvania cyklu asi 100 sekúnd a hmotnosti jednej šarže 6.34 až 6.79 kg (východzí obsah OV východzieho tabaku 15*, stlačený na hustotu 0.22 g/cm³). V skutočnosti bol vyššie opísaný príklad zamýšľaný pre dosiahnutie výkonu práve 226 kg/hod. Iných hodnôt výkonov zariadenia môže byt jednoducho dosiahnuté modifikáciou rozmerov aparatúry a parametrov procesu.

Obr. 17 je schematickým pôdorysom ďalšej variácie vyššie popísanej aparatúry. Táto aparatúra je podobná vyššie popísanej aparatúre a pracuje v zásade podobným spôsobom, avšak plniaca a stlačovacia pozícia sú spojené.

V tomto prevedení sú použité tri podobné valcovité trubice, ktorými sú trubica ji, znázornená v plniacej polohe, trubice 6. znázornená dole v impregnačnej polohe a trubica 7, znázornená vo vyprázdftovacej polohe. Dopravné zariadenie, ktorým je otočná plošina 2_t sa pootáča v 120° krokoch, pričom premiestnenie každej z trubíc 4, 6 a 7 pootočením do nasledujúcej pracovnej stanice trvá 4 sekundy a príslušná trubica sa v tejto pracovnej stanici zdrží vždy 102 sekundy, ako je popísané ďalej.

Obr. 18 je nárys rezu valcovitými časťami aparatúry z obr.

17. Popis obr. 15 sa v zásade zhoduje s popisom obr. 18. V otvoroch otočnej plošiny 2 sú však umiestnené len tri trubice á/ é. a 7. Trubica 4 pozostáva z hornej trubice 4a, ktorá sa otáča na otočnej plošine 2 a zo spodnej trubice 4b, ktorá je pripevnená na stacionárnej plošine 2 · Pri pootáčaní otočnej plošiny 2 k nasledujúcej pozícii, sa trubice 4a, 6 a 7 postupne dostávajú do polohy nad trubicou 4b. Vnútri každej z trubíc 4a, £ a 7 je vložené stlačovacie púzdro 4 , £ a 7 . V tomto prevedení je každé etlačovacie púzdro 4, a 7 33,0 cm dlhé a má vnútorný priemer 33,15 cm. Púzdro má také rozmery, že je tesne, avšak pohyblivo.

9186 vsunuté do príslušnej trubice 4a, 6 alebo 7· Púzdra sú s výhodou vyrobené z tepelne izolujúceho materiálu a s výhodou opatrené niekoľkými otvormi určenými k vyrovnávaniu tlaku, ako je popísané ďalej.

Rýchlosť plnenia tabaku je riadená tak, aby žiadané množstvo tabaku bolo naplnené do trubice 4 a púzdra 4 behom 90 sekúnd. Potom sa uzavrie posuvný uzáver 12 podporná stlačovacia doska 48 sa presunie v smere šípky 48'. Súčasti 12 a 48 môžu byť prípadne kombinované do jedného zariadenia. Potom je tabak stlačený v priebehu 10 sekúnd stlačovacím piestovým zariadením 13. Východzia poloha stlačovacieho piestového -zariadenie 13 môže byt nastavená v závislosti na množstve tabaku v jednej šarži. Otočná plošina sa nato behom 4 sekúnd pootočí a premiestni trubicu 4 a púzdro 4' naplnené stlačeným tabakom do impregnačnej polohy, v ktorej je na obrázku znázornená trubica 6.

Piestové zariadenie 14 vykoná pohyb z polohy znázornenej z

prerušovanými čiarami pod plošinou 2. otvorom 61 a trubicou 6. Piestové zariadenie 14 posunuje stlačovacie púzdro &' a stlačený tabak obsiahnutý v púzdre von z trubice & do tlakovej nádoby 30. Kolíková zarážka 15 fixuje piestové zariadenie 14 a stlačený tabak je impregnovaný v tlakovej nádobe oxidom uhličitým vyššie popísaným spôsobom.

Kolíková zarážka 15 sa uvoľní, piestové zariadenie 14 sa vysunie z tlakovej nádoby 30 a zároveň vytlačovací piest 16 vykonáva pohyb smerom dolu, čím stlačovacie púzdro éj/a impregnované tabakové lôžko úplne opustí tlakovú nádobu. Akonáhle je piestové zariadenie 14 mimo spodnú časť trubice & a pie'St 16 sa vráti späť do svojej východzej pozície, môže sa trubica pootočiť a premiestniť Púzdro 6/, obsahujúce impregnovaný tabak, nachádzajúci sa vnútri trubice 6, do vyprázdňovacej stanice, v ktorej je na obr. 18 znázornená trubica 7.

Obr. 19 je zväčšený rez montáže tlakovej nádoby 30 z obr. 18 potom, čo piest tlakovej nádoby 14 vytlačil v predchádzajúcom kroku stlačovacie púzdro 6. , obsahujúce stlačené tabakové lôžko (ktoré pre lepšiu zreteľnosť nie je znázornené) do tlakovej nádoby a piest bol fixovaný kolíkovou zarážkou 15 Tlaková nádoba 30 pozostáva z valca 34, v tomto prípade nie je opatrený tepelno-izolačnou vrstvou 35. avšak je do nej vsunuté izolačné púzdro 6 '.

9186

Tým je vytvorená dutina, obsahujúca tabak, radiálne z

ohraničená vnútornými stenami púzdra £ , v hornej časti sitom hornou zostavou 34 je umiestnené 52a je umiestnené

42a a v spodnej časti sitom 42b. Medzi distribúcie plynu 58a a hornou časťou valca nízkotlaké tesnenie 45a. Nízkotlaké tesnenie medzi hornou zostavou distribúcie plynu 58a a medzi hornou hranou púzdra £'. Nízkotlaké tesnenia 45a a 52a, ktoré sú pripevnené na hornú zostavu distribúcie plynu 58a a tesnenia 45b a 52b, pripevnené na spodnú zostavu distribúcie plynu 58b, môžu byť O-krúžkami, ktoré musia odolávať len nízkemu rozdielu tlakov v oblasti príslušnej zostavy pre distribúciu plynu, dosiek plynových komôr, sít a tabakového lôžka. Tieto tesnenia zabezpečujú, že plyn je vhodným spôsobom rozdeľovaný cez sitá, bez toho,aby prenikal popri stenách tlakovej nádoby. Púzdŕo á. môže byť opatrené otvormi s priemerom 15.24 cm, zaisťujúcimi, aby na vonkajších a vnútorných stenách púzdra nebol rozdielny tlak.

V tomto prevedení sú výstupy plynu 32 umiestnené v hornej časti valca 34. takže dochádza k odvzdušneniu hore, smerom šípky 32 . Zhromažďovací priestor odvádzaného plynu 46b je vytvorený ako dutina vnútri hornej zostavy distribúcie plynu 58a.

Impregnačný postup je podobný ako impregnačný postup popísaný vyššie a zhrnutý v Tabuľke 4. V tomto prípade je však vzrast tlaku na 1,72 MPa dosiahnutý počas, približne, dvoch sekúnd, 1,72 MPa je prevádzaný po dobu 61 sekúnd 5,515 MPa je dosiahnutý približne behom 78 sekúnd. Celý impregnačný cyklus teda trvá 102 sekúnd.

V ďalšom príklade mala trubica, v ktorej bol stlačený tabak vnútorný priemer 120 mm a výšku 305 mm, čo objem 3440 cm³ . Zmes dymom spracovaného tabaku a svetlého tabaku z Kentucky v pomere približne 4 : 1, bola narezaná pri hodnotách obsahov OV, ako je uvedené v ďalej uvedenej Tabuľke 5. Na dno nádoby bol uvádzaný oxid uhličitý a tlak vzrastal z 1,59 MPa na 1,72 MPa. Pri poslednom uvedenom tlaku bol oxid uhličitý prevádzaný tabakom pokiaľ teplota v hornej časti tabakového lôžka nebola -18,9 °C. Potom bol výstup v hornej časti nádoby uzavretý a tlak zvýšený na 4,83 MPa až 5,51 MPá. Behom jednej minúty po dosiahnutí maximálneho tlaku bola nádoba odvzdušnená vypustením plynu ako v hornej, tak v spodnej časti nádoby. Tabuľka 5 uvádza výsledky niekoľkých priechod plynu pri a vzostup tlaku na impregnovaný, reprezentu j e

9186 skúšok pri rôznych počiatočných merných sypných hmotnostiach a obsahoch OV. Priestupový pomer znamená pomer hmotností oxidu uhličitého určeného pre chladenie k hmotnosti tabaku. Konečná priestupová teplota je teplota, pri ktorej bola nádoba uzavretá. Priemerná TPO je priemerná teplota po odvzdušnení a priemerná zádrž COz je hmotnosť oxidu uhličitého, ktorý zostal v tabaku po odvzdušnení, vyjadrená v percentách celkovej hmotnosti.

Tabuľka 5

skúška č.	hustota (kg/m3 )	OV (*)	priestup. pomer (kg CO2/ kg tab.)	konečná priestup. teplota (°C)	priemerná TPO (°C)	priemerná zádrž CO2 (*)
5	286	21	7	-18, 2	-19,9	1,53
6	318	21	7	-19,2	-19,1	1,02
13	159	21	13	-19,1	-21,5	0,89
14	254	21	7	-18,8	-20,6	1,32
7	159	12,6	15	-18,9	-19,9	1,65
8	191	12,6	9	-20,1	-21,8	1,59
9	223	12,6	7	-18,9	-20,7	1,35
10	254	12,6	9	-18,8	-18,8	1,50
11	286	12,6	7	-19,2	-19,7	1,65
12	318	12,6	9	-19,0	-19,5	1,92
15	159	15	12	-	-23,3	1,94
16	254	15	9	-18,9	-19,8	1,56

Ak je prevádzaný postup podľa tohto yynálezu v podobe impregnácie v malých šaržiach a krátkych cykloch za použitia aparatúry, ktorá pracuje v podstate kontinuálnym spôsobom, môže nastávať v každom cykle postupné hlbšie ochladzovanie impregnačnej nádoby. Ak je tomu tak, môže nastať kondenzácia alebo namazanie. Pokiaľ tento problém za daných výrobných podmienok pôsobí potiaže, môžu byť použité výhrevné telesá 35a a 35b alebo tepelná izolácia hlavného pretlakového priestoru privádzaného plynu a zhromažďovacieho priestoru odvádzaného plynu

9186 ako je znázornené na obr. 16 a 19. Tepelno-izolačná vrstva 35 na vnútorných stenách valca na obr. 16, alebo púzdro & na obr. 19 slúži rovnakému účelu, totiž aby bol kovový valec 34 izolovaný od chladného tabakového lôžka a chladného plynu. Vyhrievanie pomocou výhrevných telies môže byť regulované, napr. tým, že sú zapínané a vypínané behom impregnačných cyklov. Tým sa zabráni stálemu poklesu teploty a tým pôsobenému tvoreniu námrazy na kovových súčastiach. Do tlakovej nádoby je tiež možné uvádzať medzi jednotlivými impregnačnými cyklami vzduch zahriaty na 21 až 65 ’C.

Aj keď je v preferovanom prevedení tohto vynálezu popísané použitie otočného zariadenia, môžu byť operačné stanice na aparatúre usporiadané lineárnym spôsobom alebo takými ďalšími spôsobmi, ktoré sú zrejmé pre pracovníka so vzdelaním a skúsenosťou v konštrukcii technických zariadení.

Aj keď bol tento vynález popísaný a demonštrovaný za pomoci preferovaných prevedení, odborníkom v tejto oblasti je zrejmé, že môžu byť prevedené rôzne zmeny vo forme a . detailoch, bez toho, aby došlo k odchýleniu od ducha a obsahu tohto vynálezu. Ak sa mení napríklad veľkosť zariadenia, používaného pre impregnáciu tabaku, bude sa tiež meniť čas, potrebný k dosiahnutiu požadovaného tlaku, alebo čas, potrebný k odvzdušneniu aparatúry, prípadne k zodpovedajúcemu vychladnutiu tabaku.

Claims (37)

1. Spôsob expandovania tabaku vyznačujúci sa tým, že pozostáva z (a) uvedenia tabaku do styku s plynným oxidom uhličitým pri tlaku 2,758 MPa až 7,287 MPa a pri takej teplote, že oxid uhličitý je v stave nasýtených pár alebo sa tomuto stavu blíži, (b) ponechania tabaku v styku s oxidom uhličitým po dobu dostačujúcu k tomu, aby tabak bol oxidom uhličitým impregnovaný, (c) uvoľnenia tlaku, (d) vystavenia tabaku podmienkam, za ktorých je expandovaný, pričom (e) pred krokom (a) je tabak stlačený tak, že jeho merná sypná hmotnosť nie je nižSia než 160,2 kg/m³ a je odvádzaním tepla ochláľdž'óvállňý'^^eí'kT'^če na ňom skondenzuje určené množstvo oxidu uhličitého, takže po uvoľnení tlaku v kroku (c) je tabak ochladený na teplotu -37,4 °C až -6,7 «’C.

2. Spôsob expandovania tabaku, ktorý je prevádzaný impregnovaním tabaku oxidom uhličitým pri tlakoch 2,758 MPa až 7,287 MPa za chladenia systému tabak/oxid uhličitý spôsobujúceho, že plynný oxid uhličitý je v stave nasýtených pár alebo sa tomuto stavu blíži, pri ktorom po impregnácii a ďalej zahriatie uhličitého a vyznačuj úci impregnáciou impregnáciou impregnačným tabaku, ktorým tým s a k

tým, nasleduje uvoľnenie tlaku dôjde k uvoľneniu oxidu expandovaniu tabaku, že tabak je pred stlačený tak, že jeho merná sypná hmotnosť pred nie je nižSia než 160,2 kg/m³ a že tabak je pred krokom chladený v miere dostačujúcej k tomu, aby expanzia plynného a odparovaním skondenzovaného oxidu uhličitého po uvoľnení tlaku spôsobili zníženie teploty tabaku na -37,4 °C až -6,7 °C.

3. Spôsob sa tým.

podľa nároku že tabak je

1 alebo 2, vyznačujúci stlačovaný na mernú sypnú hmotnosť

160,2 kg/m³ až 320,4 kg/m³ .

4. Spôsob podľa nároku sa tým, že tabak je

1 - alebo 2, vyznačujúci stlačovaný na mernú sypnú hmotnosť

9186

192.2 kg/m³ až 256,3 kg/m³.

5. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že tabak je stlačovaný na mernú sypnú hmotnosť

208.2 kg/m³ až 240,3 kg/m³.

6. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, v y z n a č u j ú c i sa tým. že obsah OV v tabaku pred jeho stlačovaním je 13 % až 16 %. 7. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6,

vyznačujúci sa tým, že tabak je vystavený vplyvu prúdiaceho plynného oxidu uhličitého prechádzajúceho cez tabak.

8. Spôsob podľa nároku 7,vyznačujúci sa tým, že tlak behom chladenia pomocou plynného oxidu uhličitého je nižší než 3,447 MPa.

9. Spôsob podľa nárokov 7 alebo 8, vyznačujúci sa t ý m, že po ochladení sa tlak oxidu uhličitého zvýši, aby nastala kondenzácia plynného oxidu uhličitého na tabaku.

10. Spôsob podľa nároku 9,vyznačujúci sa tým, že zmienený zvýšený tlak je '5,170 MPa až 6,549 MPa.

11. Spôsob podľa nároku 10,vyznačujúci sa tým, že tlak behom chladenia je v rozmedzí 1,238 MPa až 1,723 MPa.

12. Spôsob podľa nároku 7,vyznačujúci sa tým, že tlak behom chladenia je nižší než 1,379 MPa, potom je tento tlak zvyšovaný na 2,758 MPa a tým je spôsobená kondenzácia oxidu uhličitého na tabaku.

13. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že súčasťou chladenia tabaku prevádzaného preto, aby behom kontaktovacieho kroku dochádzalo k kondenzácii oxidu uhličitého, je predchladenie tabaku predchádzajúce jeho styku s plynným oxidom uhličitým.

9136

14. Spôsob podľa nároku 13,vyznačujúci 6a tým, *e predchladenie je spôsobené vystavením tabaku zníženému tlaku.

15. Spôsob podľa' vyznačujúci 15 % až 19 %, avšak uhličitým vystavený zníženia obsahu OV a ktoréhokoľvek sa tým, tabak je pred pôsobeniu z nárokov 1 že obsah OV v uvedením do styku zníženého tlaku, aby sa ochladenia tabaku.

až 12, tabaku je s oxidom dosiahlo

16. Spôsob podľa, ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že tabak je ochladzovaný na teplotu -12,2 °C alebo nižSiu.

17. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že množstvo oxidu uhličitého skondenzovaného na tabaku je v rozmedzí 0,1 až 0,6 kilogramov na kilogram tabaku.

18. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 16, vyznačujúci sa tým, že množstvo oxidu uhličitého skondenzovaného na -tabaku je v rozmedzí 0,1 až 0,3 kilogramov na kilogram tabaku.

19. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že doba prevádzania kontaktovacieho kroku je 1 až 300 sekúnd.

20. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že doba, počas ktorej prebieha uvoľnenie tlaku po kontaktovacom kroku, je 1 až 300 sekúnd.

21. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že atmosféra, v ktorej .je impregnovaný tabak po uvoľnení tlaku a pred expandovaním, má rosný bod, ktorý nie je vyéší než je teplota tabaku po uvoľnení tlaku.

22. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov.

9186 vyznačuj úci zahriatím v prostredí po dobu od 0,1 sekúnd tým, udržovanom pri do 5 sekúnd.

že tabak je expandovaný teplote od 149 °C do 427 °C

23. Spôsob podľa ktoréhokoľvek vyznačujúci sa tým, kontaktom s parou alebo vzduchom pri dobu kratšiu než 4 sekundy.

z nárokov 1 až 21, že tabak je expandovaný teplote 177 °C až 288 °C po

24. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že teplota tabaku po uvoľnení tlaku je nižšia než 12,2 °C.

25. Spôsob podľa nároku.1, vyznačujúci sa tým, že v kroku (e) sa tabak ochladzuje na teplotu 12,2 °C alebo nižšiu plynným oxidom uhličitým, tlak je potom zvýšený pri zachovaní oxidu uhličitého v stave nasýtených pár na hodnotu 2,758 MPa až 7,288 MPa, čím sa vytvorí systém pozostávajúci z tabaku a zo skondenzovanóho oxidu uhličitého a tento systém je pod tlakom udržovaný v styku s plynným oxidom uhličitým, pričom je tabak uvoľnením tlaku v kroku (c) ochladzovaný odparovaním skondenzovanóho oxidu uhličitého a plynného oxidu uhličitého.

26. Spôsob podľa nároku 23,vyznačujúci sa tým, že ochladzovanie je spôsobené priechodom plynného oxidu uhličitého systémom a potom je tlak plynu zvýšený, čím sa dosiahne kondenzácie a impregnácie.

27. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že po uvoľnení tlaku zostane v impregnovanom tabaku 1 až 4 percentá oxidu uhličitého.

28. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že tabak je pred uvedením do tlakovej nádoby, v ktorej prebieha impregnačný krok, stlačovaný na mernú sypnú hmotnosť vyššiu než 160,2 kg/m³.

29. Spôsob podľa nároku 28, vyznačuj úci že tabak je v tlakovej nádobe ďalej stlačovaný.

tým

9186

30. Spôsob podľa nárokov 28 alebo 29, vyznačuj úci sa tým, že tabak v tlakovej nádobe je ochladzovaný priechodom prúdu plynného oxidu uhličitého.

z nárokov 28 že jednotlivé v zásobníkoch, až 30, Sarže postupne

31. Spôsob podľa ktoréhokoľvek vyznačujúci sa tým, spracovávaného tabaku, obsiahnuté prechádzajú radou staníc, vrátane vstupnej stanice, v ktorej je tabak do zásobníka plnený, impregnačnej stanice, v ktorej je tabaková šarža premiestnená do tlakovej nádoby, ochladená, impregnovaná a vrátená do zásobníka a vyprázdňovacej stanice, v ktorej je impregnovaný tabak vyprázdňovaný zo zásobníka.

32. Spôsob podľa nároku 31, vyznačujúci sa tým, že stlačovanie tabaku je prevádzané v plniacej stanici.

33. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že objem tlakovej nádoby, v ktorej je prevádzaná impregnácia tabaku, nepresahuje 0.07 m³ a s výhodou je nižSia než 0,042 m³.

34. Tabakový výrobok, vyznačujúci sa tým, že obsahuje tabak upravený postupom podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov.

35. Aparatúra pre vyznačuj úca impregnáciu tabaku oxidom uhličitým, sa tým, že pozostáva z nádoby pre impregnáciu tabaku, v ktorej je obsiahnutý tabak a do ktorej je privádzaný stlačený oxid uhličitý, slúžiaci k impregnácii tabaku, zo zariadenia slúžiaceho k stláčaniu tabaku pred jeho umiestnením v impregnačnej nádobe, z transportného zariadenia s kontajnermi, slúžiacimi k doprave šarží tabaku, zo zariadenia pre stláčanie tabaku, ktoré predchádza jeho uvádzaniu do impregnačnej nádoby a z transportných prostriedkov pre premiestnenie šarže tabaku z kontajneru do impregnačnej nádoby a po prevedenej impregnácii späť do kontajnera.

9186

36. Aparatúra podľa nároku 35, vyznačujúca sa tým, že zmienené transportné zariadenie slúži k postupnému premiestňovaniu každého kontajnera do rady po sebe nasledujúcich staníc, menovite do plniacej stanice, v ktorej je kontajner plnený, do impregnačnej stanice, v ktorej sa nachádza impregnačná nádoba a do vyprázdňovacej stanice, v ktorej je tabak z kontajneru vyprázdňovaný.

37. Aparatúra podľa nároku 36, sa tým, že zariadenie slúžiace k nachádza v stlačovacej stanici.

38. Aparatúra podľa nároku 36, sa tým, že zariadenie slúžiace k vyznačujúca stláčaniu tabaku sa vyznačuj úca stláčaniu tabaku sa nachádza medzi plniacou stanicou a impregnačnou stanicou.

39. Aparatúra podľa ktoréhokoľvek z nárokov 35 až 38, vyznačujúca sa tým, že obsahuje prostriedky pre zahrievanie impregnačnej nádoby, ktoré je prevádzané po vyňatí impregnovanej šarže tabaku.