SK187792A3

SK187792A3 - Method of impregnation and expansion of tobacco

Info

Publication number: SK187792A3
Application number: SK1877-92A
Authority: SK
Inventors: Kwang H Cho; Thomas J Clarke; Joseph M Dobbs; Eugene B Fischer; Jose M G Nepomuceno; Ravi Prasad
Original assignee: Philip Morris Prod
Priority date: 1991-06-18
Filing date: 1992-06-18
Publication date: 1995-04-12
Also published as: JPH05219928A; NZ243158A; CZ187792A3; KR100234595B1; CN1035595C; TR28924A; KR930000046A; PL170544B1; DE69227544T2; CA2071472A1; SI9200112A; CN1068022A; LV10372A; BR9202320A; RO109497B1; LV10372B; RU2067401C1; ES2125250T3; FI922814A; HU9202030D0

Description

IMPREGNACE A EXPANZE TABAKU

Dosavadní stav techniky

Tento vynález se týká postupu

X

LO

Nj > G/l

CTi

CC zvétšujícího o6‘jemtr^,~tatoá-k« (dále expanze). Obzvlášté se týká expanze tabáku zpúsobené oxidem uhličitým.

Zpracování tabáku uznává již po dlouhou dobu požadavek expanze tabáku, která zvyšuje jeho celkový objem. Jeden z prvních dúvodú pro expanzi tabáku byla snaha kompenzovať ztráty hmotnosti pri jeho zpracováním. Ďalším dúvodem použití expanze je zlepšení charakteristík, které jsou dúležité u určitých součásti tabáku, Také se požaduje zvýšení jako jsou plnivosti pro kouŕení, obzvlášté ŕapíky tabákových listú, tabáku, takže množství potrebné k výrobé kuŕáckého výrobku, jako je cigareta, pri současném zachovaní jej i pevnosti, bude menši a pritom poskytne výrobek s nižším obsahem nikotínu a dehtu než má srovnatelný výrobek pripravený z neexpandovaného tabáku, který má hustší tabákovou náplň.

Byly navrženy rúzné metódy pro expanzi tabáku, které zahrnuj i impregnaci tabáku plynem za tlaku a následným uvoľnením tlaku, pŕičemž plyn zpúsobí zvétšení bunék tabáku což zvýši objem takto zpracovávaného tabáku. Jiné použité nebo navržené metódy zahrnuj í zpracování tabáku použitím rúzných kapalin jako je voda nebo relatívne tékavé organické nebo anorganické látky, které tabák impregnuj! a které jsou odhánény pri současné expanzi tabáku. Dalši navržené metódy zahrnuj! zpracování tabáku plyny, které reaguj! za vzniku pevných reakčních produktu uvnitŕ tabáku. Tyto pevné produkty se potom ve hmoté tabáku mohou vlivem tepla rozkládat za vzniku plynú, které provedou expanzi tabáku pri svém uvolňování. Pŕesnéji:

U.S.patent č. 1,789,435 popisuje postup a zaŕizeni pro expandování objemu tabáku, které kompenzuje ztrátu objemu zpúsobenou úpravou tabákových listú. Aby se dosáhlo tohoto cíle, prírodní umele sušený (bright) tabák je vystaven púsobení plynu, což múže byt vzduch, oxid uhličitý nebo pára za tlaku. Tlak je pozdéji uvolnén a tabák zvétšuje svúj objem. Patent uvádí, že tento postup múže zvýšit objem o 5 až 15%.

-28726

U.S. patent č.3,771,533, obecné s tímto spojovaný, zahrnuje zpracováni s použitím plynného oxidu uhličitého a čpavku. Pri sycení tabáku témito plyny se v ném vytváŕí karbaminan amonný. Ten se pozdéji rozkládá púsobením tepla a uvolňuje plyny uvnitŕ bunék tabáku, což zpúsobuje jeho expanzi.

U.S. patent č. 4,258,729 obecné s tímto spojovaný, popisuje postup pro expanzi objemu tabáku, ve kterém je tabák impregnován plynným oxidem uhličitým za podmínek, pri kterých oxid uhličitý zústává prednostné v plynném stavu. Zchlazení tabáku pŕedcházejici impregnační krok nebo chlazení vrstvy tabáku vnéjšími prostŕedky pri impregnaci je omezeno, aby se zabránilo významnejší kondensaci oxidu uhličitého.

U.S. patent č. 4,235,250 obecné s tímto spojovaný popisuje postup pro expanzi objemu tabáku, ve kterém je tabák impregnován plynným oxidem uhličitým za takových podmínek, že oxid uhličitý zústává prednostné v plynném stavu. Pri odtlakování je část oxidu uhličitého prevedená do kondenzovaného stavu uvnitŕ tabáku.

Patent ukazuje, jak ŕidit enthalpii oxidu uhličitého, aby byla minimalizována kondenzace oxidu uhličitého.

U.S. patent č. Re. 32,013, obecné s tímto spojovaný popisuje postup a zaŕízeni pro expanzi objemu tabáku, ve kterém je oxid uhličitý impregnován kapalným oxidem uhličitým dále pŕeménén na tuhý in situ a následné je zpusobena expanze objemu tabáku odsublimováním tuhého oxidu uhličitého.

Podstata vynálezu

Stávající postup využívající nasycený oxid uhličitý v kombinaci s ŕizeným množstvím kapalného oxidu uhličitého, jak je popsáno dále, pŕekonává nedostatky dŕívéjších postupu a poskytuje zlepšenou metódu pro expanzi objemu tabáku. Vlhkost tabáku pred stykem s oxidem uhličitým je pri tomto zpracováni pečlivé kontrolována. Pri impregnačním postupu je pečlivé ŕízena teplota. Nasycený plynný oxid uhličitý dúkladné prostoupí tabák s výhodou za podmínek, pri nichž dôjde ke kondenzaci ŕízeného množství oxidu uhličitého na tabáku. Po impregnaci je snižen pôvodné zvýšený tlak, čímž se zchladí tabák na požadovanou výstupní teplotu. Zchlazení je zpusobeno jak rozpínáním plynného oxidu uhličitého, tak vypaŕováním kapalného oxidu uhličitého.

38726

Plynný oxid uhličitý vznikajíci z oxidu, kterým je impregnován tabák, je vystaven takovým podminkám teplotním a tlakovým, s výhodou rychlému zahŕátí za atmosférického tlaku, že rýchle expanduje a tak vytváŕí expandovaný tabák o nižší hustote a zvýšeném objemu.

Tabák impregnovaný podie tohoto vynálezu múže být expandován pri daleko nižší spotrebe energie, tj. múže být použitá podstatné nižší teplota proudu plynu pri srovnatelné dobé zdržení než pri príprave tabáku impregnovaného kapalným oxidem uhličitým.

Dále dovoluje pŕedkládaný vynález pŕesnéjší ŕízení chemických složek a aróma napr. snížení cukrú a alkaloidu v konečném tabákovém produktu tím, že je možné provádét expanzi ve vétšim teplotním rozsahu, než bylo praktické v minulosti.

Detailní popis vynálezu

Pŕedkládaný vynález se vztahuje široce k postupu pro expanzi tabáku, ke které použivá snadno dostupné relativné levné, nehoŕlavé a nejedovaté činidlo. Presnej i se tento vynález tyká výroby expandovaných tabákových výrobku s podstatné sníženou hustotou a zlepšenou plnivostí, které jsou pŕipravovány postupem, pri kterým je tabák impregnován za tlaku nasyceným plynným oxidem uhličitým a kontrolovaným množstvím kapalného oxidu uhličitého, a dále podroben náhlému poklesu tlaku. Pokles tlaku vyvolá expanzi tabáku. Expanze múže být vyvolána tak, že impregnovaný tabák je vystaven pôsobení tepla, sálavému teplu nebo j iné energii, která vyvolá podminky, které zpúsobí rýchlou expanzi oxidu uhličitého, kterým je tabák impregnován.

K tomu, aby se postupovalo podie tohoto vynálezu, je múže být použit celý prírodní umele sušený (bright) tabákový list, tabák narezaný nebo nasekaný, nebo vybrané části tabáku, jako jsou ŕapiky nebo dokonce rekonstituovaný tabák. V drcené čí rezané formé múže být tabák impregnován výhodné, mají-li částice velikost odpovidající asi 6 až 100 mesh (počet ok sita na délkový palec, tj. 25,4 mm; pozn. pŕekl.), nebo ješté lépe, když tabákové částice nejsou menší než 30 mesh. Myslí se tím štandardní sita používaná ve Spojených státech amerických a odráží se tím skutočnosť, že více než 95% částic dané velikosti projde sítem o velikosti ok odpovidající dané hodnoté mesh.

-48726

Jak je zde uvádéno, procenta vlhkosti mohou být považována za procenta obsahu tékavých látek, dále OV (oven-volatiles content), které se uvolní pri sušení, protože ne více než 0,9 % hmoty tabáku, která vyteká, je néco j iného než voda. Určení obsahu prchavých látek je tedy jednoduché zj istení ztráty hmotnosti tabáku po 3 hodinách v sušárné s cirkulujícím vzduchem pri teplote 100 “C. Ztráta hmotnosti vyjádŕená v procentech puvodní hmotnosti je obsah prchavých látek.

Stručný popis výkresu

Výše uvedené i j iné rysy a výhody vynálezu budou zrejmé po zvážení následujících detailních popisu a representativních pŕíkladú zejména budou-li dány do souvislosti s pripojenými výkresy, ve kterých podobné popisy jsou platné prúbéžné, a ve kterých

Obr. 1 je štandardní T-S (teplota-entropie) diagram oxidu uhličitého;

Obr. 2 je zjednodušený vývojový diagram postupu pro expanzi tabáku zachycuj ící jeden ze zpúsobú pŕedkládaného vynálezu;

Obr. 3 je závislosť množství oxidu uhličitého vyjádŕeného v hmotnostních procentech uvolnéného z tabáku impregnovaného pri tlaku 1723,5 kPa a teplote -18 C na čase, který uplynul od impregnace, pro rúzné obsahy tékavých látek (OV) kolem 12 %, 14 %, 16,2 %, a 20 %;

Obr. 4 je závislosť množství oxidu uhličitého vyjádŕeného v hmotnostních procentech, které zustalo v hmote tabáku na času od snižení tlaku pro tri rúzné tabáky lišící se obsahem tékavých látek;

Obr. 5 je závislosť rovnovážného CV (Cylinder Volume) (valcový objem je jednotka pro méŕení stupne expanze tabáku a je vysvetlená pozdéji; pozn. pŕekl.) na dobé zdržení pred expanzi pro tabáky s ruzným obsahem tékavých látek OV kolem 12 % a 21 %.

Obr. 6 je závislosť špecifického objemu (SV) (bude vysvétleno také pozdéji; pozn. pŕekl. ) tabáku na dobé zdržení pred expanzi pro tabáky s obsahem tékavých látek OV kolem 12 % a kolem 21 %;

-58726

Obr. 7 je závislosť rovnovážneho CV na obsahu tékavých látek OV v produktu na výstupu expanzní veže;

Obr. 8 je závislosť snížení obsahu redukujicích cukru vyjádŕená v procentech na obsahu tékavých látek OV v produktu na výstupu z expanzní véže;

Obr. 9 je závislosť snižení tabákových alkaloidú vyjádŕená v procentech na obsahu tékavých látek OV v produktu na výstupu z expanzní véže;

Obr.10 je schéma impregnační nádoby ukazující teplotu tabáku v rúzných bodech vrstvy tabáku po odtlakování;

Obr.11 je závislosť špecifického objemu tabáku na dobé zdržení po impregnaci pred expanzí;

Obr.12 je závislosť rovnovážného CV na dobé zdržení po impregnaci pred expanzí; a

Obr.13 je závislosť teploty tabáku na obsahu tékavých látek OV v tabáku ukazujici požadavky na pŕedchlazení zajišťujicí pŕiméŕenou stabilitu (napr. okolo 1 h zdržení po odvétrání pred expanzí) pro tabák impregnovaný pri tlaku 5515 kPa.

Obecné bude tabák pŕicházející ke zpracování podie tohoto postupu obsahovať alespoň 12 % a méné než 21 % tékavých látek OV, ačkoliv i tabák obsahující více nebo méné tékavých látek OV muže být podie tohoto vynálezu úspéšné impregnován. S výhodou však tabák bude mit asi od 13 % do 15 % tékavých látek OV. Pri obsahu nižším než 12 % se tabák snadno drolí, což vede k velkému množství jemných podilú tabáku. Pri obsahu nad 21 % je nutné nadmérné ochlazení, aby se dosáhla prijateľná stabilita a je nutná velmi nízká teplota po uvolnéní tlaku. To vše vede ke krehkému tabáku, který se snadno drolí.

Tabák pro expanzi bude obecné pŕedložen do tlakové nádoby tak, aby mohl být vhodné kontaktován s oxidem uhličitým. Napr. drátčné sito ve formé pásu nebo patra muže podpírat tabák v této nádobe.

Pri vsádkovém zpusobu impregnování je nádoba obsahující tabák proplachována oxidem uhličitým a proplachovací operace trvá od 3 do 4 minút. Proplachovací krok muže být vynechán aniž by to uškodilo finálnimu produktu. Výhody proplachování spočívaj í v tom, že jsou pri ném odstranény plyny, které mohou vadit pri

-68726 opétovném získávání oxidu uhličitého práve tak, jako mohou bránit úplnému prostoupení oxidu uhličitého tabákem.

Plynný oxid uhličitý, který se používá v postupu podie tohoto vynálezu se obecné pŕivádí z vyrovnávaciho zásobníku, kde je udržován v nasyceném kapalném (to je asi špatné - mélo by být plynném; pozn. pŕekl.) stavu za tlaku od asi 2756 kPa do 7239 kPa. Vyrovnávací zásobník múze být napájen znovu stlačeným plynným oxidem uhličitým uvolnéným ze (zmĺnéné; pozn. pŕekl.) tlakové nádoby. Prídavný oxid uhličitý se múze pŕivádét ze zásobníku, kde je udržován v kapalném stavu, obecné za tlaku od asi 1482 kPa do 2103 kPa pri teplote od asi -29’C do asi -18’C.

Kapalný oxid uhličitý s tohoto zásobníku muže znovu stlačeným plynným oxidem uhličitým vyrovnávacím zásobníku. Alternatívne múze uhličitý ze zásobníku pŕedehŕát napr. vhodným pŕivodniho potrubí na teplotu od asi -18’C do kPa pred tím, zaveden zaveden oxid udržovaná pri teploté i k být smíchán se a skladován ve oxid kolem tlaku od asi tlakové tlakové

2068 kPa do asi 6894 do asi nádoby. Potom, co byl nádoby, je tato obecné 27°C a tlaku dostatečném tomu, aby udržel být kapalný topným hadem asi 29’C pri než je zaveden do uhličitý do od asi plynný

-7’C oxid vyjadrená skladován po pritom bude obsahu tékavých uhličitý v nasyceném stavu.

Stálost tabáku, impregnovaný tabák expanzim krokem, a závisí na počátečním obsahu tékavých látek pred impregnací uvolnéní tlaku v tlakové nádobé. Aby stability vyžaduje tabák s vyšším obsahem tékavých teplotu po uvolnéní tlaku než tabák nižším obsahem dobé, po kterou múze odtlakováni pred finálním ješte uspokojivé expandován, látek OV v tabáku tj. na i na teploté tabáku se dosáhl být

PO stejný stupeň látek OV nižší tékavých látek

OV.

VIiv obsahu tékavých látek OV na stabilitu tabáku impregnovaného oxidem uhličitým za tlaku 1723,5 kPa pri -18’C byl stanoven umísténim zváženého vzorku pŕírodního umele sušeného (bright) tabáku, typicky asi 60 g až asi 70 g, do 300 ml tlakové nádoby. Nádoba byla potom ponorená do lázné udržující teplotu na -18“C. Potom co byla dosažena teplotní rovnováha s lázní, byla nádoba propláchnuta plynným oxidem uhličitým. Následné byla nádoba natlakována na asi 1723,5 kPa. Impregnace plynnou fází byla zaručená udržováním tlaku oxidu uhličitého alespoň 140 až

-78726

207 kPa (opravené hodnoty, v rádová chyba; pozn. pŕekl.) uhličitého pri -18’C. Potom co priložené konverzní tabulce je pod tlakem nasyceného oxidu bylo dovoleno tabáku se sytit oxidem za tlaku po dobu od asi 15 do asi 60 minút, byl tlak v nádobe náhle uvolnén na dobu od 3 do 4 sekúnd odpušténím do atmosféry. Odpouštéci ventil byl potom ihned uzavŕen a tabák zustal v tlakové nádobé ponorené do lázné temperované na -18’C po asi 1 hodinu. Po asi 1 hodiné byla teplota nádoby zvýšená na asi 25°C na asi dvé hodiny, aby se uvolnil zbytek oxidu uhličitého z tabáku. Tlak v nádobé a jej í teplota byly soustavné sledovaný s použitím IBM kompatibilniho počítače vybaveného zaŕízením (poslední slovo doplnéno pŕekl.) a programem LABTECH verše 4 pro získáváni dat od Laboratories Technologies Corp. Množství oxidu uhličitého uvolnéného z tabáku v prubéhu času za konštantní teploty muže být počitáno z časového prúbéhu tlaku v nádobé.

Obr. 3 srovnává stabilitu pŕírodního uméle usušeného (bright) tabáku pro rúzné obsahy tékavých látek OV kolem 12 %, 14 %, 16,2 %, a 20%, který byl impregnován plynným oxidem uhličitým pri tlaku 1723,5 kPa a teploté -18’C, jak bylo popsáno výše. Tabák s obsahem tékavých látek OV kolem 20% ztratil kolem 71% svého prijatého oxidu uhličitého po 15 minutách pri -18’C, zatímco tabák s obsahem tékavých látek OV kolem 12% ztratil pouze 25% prijatého oxidu uhličitého po 60 minutách. Celkové množství oxidu uhličitého uvolnéného po zvýšení teploty nádoby na 25’C je indikací celkového príjmu oxidu uhličitého. Tato data ukazují, že pro impregnace pri srovnatelných tlacich a teplotách klesá stabilita tabáku se zvyšováním obsahu tékavých látek OV.

Abychom dosáhli dostatečné stability tabáku, je výhodné, aby teplota tabáku byla približné kolem -18 až -12’C po odvétrání tlakové nádoby, má-li tabák, který se má expandovat, puvodní obsah tékavých látek OV kolem 15%. Aby se dosáhl srovnatelný stupeň stability tabáku s púvodním obsahem tékavých látek OV vyšším než 15%, pak by mél mit tabák teplotu pri odvétrání nižší než kolem -18 až -12’C a tabák s púvodním obsahem tékavých látek OV menším než 15% by mél být udržován na teploté vyšší než kolem -18 až -12“C. Napr. obr. 4 ukazuje vliv teploty tabáku po odvétrání na stabilitu tabáku pri rúzných obsazích tékavých látek OV. Obr. 4 ukazuje, že tabák s vyšším obsahem téchto tékavých látek, kolem 21%, potrebuje k tomu, aby se dosáhlo podobné

-88726 hladiny zadrženi oxidu uhličitého v prúbéhu času, nižší teplotu po odvétrání, okolo -37,4°C, než tabák s nižším obsahem tékavých látek OV, okolo 12%, který má teplotu po odvétrání kolem -18 až asi -12°C. Obr. 5 a 6 ukazuj i postupné vliv obsahu tékavých látek OV na teploty po odvétrání na rovnovážný válcový objem a špecifický objem tabáku, který byl expandován poté, co byl udržován na uvedené teplote po odvétrání po uvedenou dobu.

Obr. 4, 5 a 6 znázorňuj í data z pokusu 49, 54 a 65. V každém z téchto pokusu prírodní usušený (bright) tabák byl pŕedložen do o n tlakové nádoby o celkovém objemu 0,096 m , z kterého 0,068 m bylo zabráno tabákem. V pokusech 54 a 65 približné 10 kg tabáku s obsahem tékavých látek OV 20% bylo pŕedloženo do tlakové nádoby. Tento tabák byl pŕedchlazen oxidem uhličitým, protékajícim nádobou za pretlaku 2902 kPa v prípade pokusu 54 a za tlaku 1055 kPa v pokusu 65 po dobu asi 4 až 5 minút pred natlakováním plynným oxidem uhličitým na 5515 kPa. V pokusu 49 bylo približné 6.129 kg tabáku s obsahem tékavých látek OV kolem 12,6% pŕedloženo do tlakové nádoby, která byla následné natlakována oxidem uhličitým, aniž byl zrealizován chladicí krok pred natlakováním. Hmotnosť oxidu uhličitého ve tlakové nádobé pri pretlaku 5515 kPa a hmotnosť predloženého tabáku s nižší hustotou stésnání tabáku s obsahem tékavých látek OV 12,6% byly takové, že množství oxidu uhličitého kondenzované na tabáku, nutné k tomu, aby byla dosažena konečná teplota po odvétrání asi mezi -18°C a -12°C, bylo v pokusu 49 minimálni.

Impregnační tlak, hmotový pomér oxidu uhličitého k tabáku a tepelná kapacita tabáku mohou být upravovány tak, že za určitých okolností je teplo potrebné k odparení kondenzovaného oxidu uhličitého minimálni v relaci ke chlazení vyvolanému expanzi plynného oxidu uhličitého po odtlakování.

V každém z pokusu 49,54 a 65 byl po dosaženi impregnačního tlaku kolem 5515 kPa tlak v systému udržován na hodnoté asi 5515 kPa po dobu asi 5 minút pred tím, než byla nádoba rýchle, asi béhem 90 sekúnd odtlakována na atmosférický tlak. Hmotnosť oxidu uhličitého kondenzovaného na 1 kg tabáku pri tlakování po ochlazení byla počítána pro pokusy 54 a 65 a je ukázána dále. Impregnovaný tabák byl udržován na své teploté po odvétrání v suché atmosfére dokud nebyl expandován párou v expanzní véži, která méla 76,2 mm v pruméru. Pára o uvedené teploté proudila

-98726 expanzní véží rýchlostí 44,1 ms ¹ po dobu kratší než asi 5 sekúnd.

TAB. 1

Pokus	49	54	65
Obsah tékavých látek OV	12,6	20,5	20,4
Hmotnost tabáku [kg]	6.12	10,2	9,63
CO2 proplachovaci chladiči tlak [kPa]	žádný	2902	1055
Impregnační tlak [kPa]	5515	5515	5322
Teplota zchlazení [°C]	-	-12,2	-28,9
Teplota po odvétrání [’C]	-18až-12	-12aŽ-7	-37,4
Teplota plynu v expanzní veži [’C]	246	302	302
Rovnovážný válcový objem,CV [ml/g]	10,4	8,5	10,0
Špecifický objem [ml/g],SV	3,1	1,8	2,5
Vypočtená relatívni hmotnost kondenzovaného C0₂ [kg/kg tabáku]	neznatelná	0,19	0,58

Požadovaný stupeň stability, a tedy tudíž potrebná teplota po odvétrání, jsou závislé (v originálu je uvedeno je závislý/á; pozn. pŕekl.) na mnohá faktorech včetné doby mezi odtlakováním a expanzí tabáku. Proto výber požadované teploty po odvétrání by mél být proveden ve svetle stupné požadované stability.

Požadovaná teplota po libovolnými dostupnými pŕedchlazení tabáku, chlazení proplachováním chladným oxidem prostŕedky nebo vákuovým odvétrání múže být dosažena prostŕedky, které zahrnují tabáku in situ v tlakové nádobe uhličitým nebo dalšími vhodnými chlazením in situ podporovaným protékánim plynného oxidu uhličitého. Vákuové chlazení s výhodou snižuje obsah tékavých látek OV, aniž by docházelo k tepelné

-108726 degradací tabáku.

Vákuové chlazení také odstraňuje nekondenzovatelné plyny z nádoby, takže být vynechán. Vákuové chlazení muže a prakticky pro sníženi teplôt tabáku výhodné, aby tabák byl chlazen in situ v proplachovaci krok muže byt použito účinné až k teplote -1C. Je tlakové nádobe. Stupeň pŕedchlazení nebo chlazení in situ, které je nutné k tomu, aby byla dosažena požadovaná teplota po odtlakováni, závisí na rozsahu chlazení poskytnutého expanzi plynného oxidu uhličitého pri odtlakováni. Stupeň chlazení tabáku zpusobený expanzi plynného oxidu uhličitého je funkci pomeru hmoty plynného oxidu uhličitého ke hmoté tabáku, tepelné kapacity tabáku, konečné teploté po impregnaci a teploty systému. Proto pro danou impregnaci, když vsádka tabáku, tlak v systému a teplota a objem jsou dány, muže být ŕizeni konečné teploty tabáku po odvétrání dosaženo nastavovánim množstvi oxidu uhličitého, které zkondenzuje na tabáku. Stupeň chlazení tabáku zpusobený odpaŕovánim kondenzovaného oxidu uhličitého z tabáku je funkci pomeru hmoty kondenzovaného oxidu uhličitého ke hmoté tabáku, tepelné kapacity tabáku a teploty a tlaku v systému.

Požadovaná stabilita tabáku je určená presným predpíšem pro postup impregnace a expanze. Obr. 13 ukazuje teplotu po odvétrání nutnou k tomu, aby se dosáhla požadovaná stabilita tabáku jako funkce obsahu tékavých látek OV pro určitý návrh postupu. Spodní vyšrafovaná plocha 200 ukazuje rozsah chlazení zpúsobený expanzi oxidu uhličitého a horní plocha 250 ukazuje rozsah nutného prídavného chlazení vyvolaného odpaŕovánim kapalného oxidu uhličitého jako funkci obsahu tékavých látek OV tabáku, které jsou nutné k tomu, aby se dosáhla požadovaná stabilita. V tomto prípade je dosažena pŕijatelná stabilita tabáku když je jeho teplota nižší než teplota udaná čárou stability. Proménné v tomto postupu, které určuj i teplotu tabáku po odtlakováni zahrnuj í proménné, které jsme diskutovali dŕíve a další, ale nejen ty co následují: teplota nádoby, geometrie toku, orientace zaŕízení, prestup tepla ke stenám nádoby, navrženou dobu zdržení mezi impregnaci a expanzi.

V postupu, kde se použivá 5515 kPa, který, je znázornén na Obr. 13, s dobou zdržení po odtlakováni okolo 1 hodiny, není k tomu, aby se dosáhla požadovaná stabilita nutno pri zpracování tabáku s obsahem tékavých látek OV 12 % pŕedchladit, zatímco

-118726 u tabáku s obsahem tékavých látek OV 21% je nutné k tomu, aby se dosáhla teplota kolem -37,4°C, pŕedchlazení.

Požadovaná teplota po odtlakování podie predloženého vynálezu, asi od -37, 4’C (v Tabulce prevedených hodnot je chyba; pozn. pŕekl.) do -6, 7C, je podstatné vyšší, než když je jako impregnační činidlo použit použit kapalný oxid uhličitý - okolo -79C. Tato vyšší dovolená teplota (po odvétrání tabáku) a nižší obsah tékavých látek OV v tabáku umožňuj i, aby expanze tabáku probihala za podstatné nižší teploty, což vede k tomu, že expandovaný tabák je méné pŕipečený a že ztrácí tímto postupem méné aróma. Vedie toho není potreba tolik energie pro expanzi tabáku. Navíc, protože se tvorí méné nebo vúbec žádný tuhý oxid uhličitý, jsou pracovní operace s impregnovaným tabákem zjednodušené. Na rozdíl od tabáku impregnovaného pouze kapalným oxidem uhličitým, nemá tabák impregnovaný podie tohoto vynálezu tendenci tvoŕit chuchvalce, které musí být mechanicky rozrušovány. Tak se dosahuje vétšího výtéžku použiteľného tabáku, protože pri rozrušování chuchvalcu vznikaj! príliš jemné podíly nevhodné pro použití v cigaretách. Navíc tabáky obsahující okolo 21% tékavých látek OV pri teplotách okolo -37,4“C až tabáky s 12% tékavých látek OV pri teplotách okolo - 6,7°C nejsou lámavé na rozdíl od tabákú s jakýmkoliv obsahem tékavých látek OV pri teplote -79“C, a jsou tedy zpracovávány s minimálními ztrátami kvality. Tato vlastnosť má za následek vyšší výtéžek použitelného tabáku, protože méné tabáku je mechanicky rozlámáno pri béžném zacházení, tj. pri nakládání tabáku do tlakové nádoby nebo pri prenosu z tlakové nádoby do expanzní zóny.

Chemické zmeny pri expanzi impregnovaného tabáku, napr. ztráta redukujících cukru a alkaloidu po zahŕívání, mohou být redukovány zvýšením hodnoty tékavých látek OV na výstupu bezprostredné po expanzi k asi 6% OV nebo vyšší. Toho múze být dosaženo snížením teploty expanzního kroku. Obvykle zvýšení výstupního obsahu tékavých látek OV na výstupu z expanzního zaŕízení je svázáno s poklesem stupne dosažené expanze. Snížení expanze závisí silné na počátečním obsahu tékavých látek OV v tabáku. Pokud vstupní obsah tékavých látek OV v tabáku je redukován na približné 13%, pak je pozorovatelné minimálni snížení stupne expanze dokonce pro tabák majicí na výstupu z expanzního zaŕízení obsah vlhkosti kolem 6% nebo více. Proto

-128726 pri snižení vstupniho obsahu tékavých látek a snížení teploty expanze múže být dosaženo prekvapivé dobré expanze pŕičemž chemické zmény jsou minimalizovány. To je ukázáno na Obr. 7, 8 a 9.

Obr. 7, 8 a 9 znázorňuj! data z pokusú 2241 až 2242 2244 až 2254. Tato data jsou uvedená v Tab. 2. V každém z téchto pokusú bylo odméŕené množství pŕírodního usušeného tabáku vloženo do podobné tlakové nádoby jaká byla popsána v príkladu 1.

TAB. 2

pokus č.	2241	2242	2244-46	2245(2.)
Hmotnost tabáku [kg]	45,4	45,4	147,55	147,55
C0₂ kond. [kg/kg](spočt.)	-	-	0,36	0,36
Tepl. véže [“C]	329,4	357,2	260	287,7
Nástŕik: Is OV [%]	18,8	18,9	17,0	17,2
Eq OV [%]	12,2	12,1	12,2	12,1
Eq CV [ml/g]	4,5	4,6	4,8	4,9
SV [ml/g]	0,8	0,9	0,8	0.8
Véž Is OV [%]	2,5	2,2	4,6	3,3
Eq OV [%]	11,5	11,2	11,9	11,8
Eq CV [ml/g]	9,5	10,8	7,1	8,2
SV [ml/g]	3,0	3,1	1,8	2,3
Nástŕik: [hm.%] * Alkaloidy	2,71	2,71	2,71	2,71
Redukujicí cukry	13,6	13,6	13,6	13,6
Výstup z véže * [hm.%] Alkaloidy	2,12	1,94	2,47	2,42
snižení v %	21,8	28,4	8,9	10,7
Redukujíci cukry	11,9	10,6	13,3	13,3
snižení v %	12,5	22,0	2,2	2,2

* hm. procenta, vztažená k sušiné

-138726

TAB. 2 (pokračování)

pokus č.	2246	2247-48(1.)	2248(2.)	2249-50(1.)
Hmotnost tabaku [kg]	147,55	108.96	108.96	108.96
C0₂ kond. [kg/kg](spočt.)	0,36	0,29	0,29	0,29
Tepl. veže [“C]	315,6	204,4	232,2	260,0
Nástŕik: Is OV [%]	17,5	14,3	14,2	15,2
Eq OV [%]	12,0	11,6	11,8	11,8
Eq CV [ml/g]	4,9	5,2	5,3	5,3
SV [ml/g]	0,8	0,8	0,8	0,8
Véž Is OV [%]	3,1	6,1	4,6	4,4
Eq OV [%]	11,6	12,0	11,6	11,5
Eq CV [ml/g]	9,5	7,4	8,7	9,4
SV [ml/g]	2,8	2,2	2,6	2,9
Nástŕik: [hm.%] * Alkaloidy	2,71	2,71	2,71	2,71
Redukujicí cukry	13,6	13,6	13,6	13,6
Výstup z veže * [hm.%] Alkaloidy	2,12	2,61	2,49	2,36
snižení v %	21,8	3,7	8,1	12,9
Redukující cukry	11,2	13,6	13,6	13,2
sníženi v %	17,6	0,0	0,0	2,9

* hm. procenta, vztažená k sušine

J ι I

-148726

ΤΑΒ. 2 (pokračování)

pokus č.	2250	2251- 52(1)	2252 (2.)	225354(1.)	2254 (2.)
Hmotnost tabáku [kg]	108,9	95,25	95,25	95,25	95,25
C0₂ kond. [kg/kg](spočt.)	0,29	0,25	0,25	0,25	0,25
Tepl. véže [“C]	287,7	190,5	218,3	246,1	273,8
Nástŕik: Is OV [%]	15,0	12,9	13,0	12,8	12,9
Eq OV [%]	11,9	12,0	11,6	11,8	12,0
Eq CV [ml/g]	5,3	5,4	5,4	5,3	5,4
SV [ml/g]	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
Véž Is OV [%]	2,8	6,5	5,0	3,6	2,9
Eq OV [%]	11,4	12,2	12,1	11,8	11,7
Eq CV [ml/g]	9,4	8,6	8,9	8,9	9,1
SV [ml/g]	3,0	2,6	2,8	3,1	3,2
Nástŕik: [hm.%] * Alkaloidy	2,71	2,71	2,71	2,71	2,71
Redukující cukry	13,6	13,6	13,6	13,6	13,6
Výstup z véže * [hm.%] Alkaloidy	2,26	2,54	2,45	2,39	2,28
sniženi v %	16,6	6,3	9,6	11,8	15,9
Redukující cukry	13,2	13,6	13,5	13,1	12,9
sniženi v %	2,9	0,0	0,7	3,7	5,1

* hm. procenta, vztažená k sušine

Kapalný oxid uhličitý pri tlaku 2964 kPa byl použit pro impregnaci tabáku v pokusech 2241 a 2242. Aby tabák nasál kapalný oxid uhličitý byl ponechán s touto kapalinou ve styku po 60 sekúnd pred tím, než byl pŕebytek kapaliny odpuštén. Nádoba byla potom rýchle odtlakována na atmosférický tlak, čímž se in situ vytvoril pevný oxid uhličitý. Impregnovaný tabák byl potom odstranén z nádoby a všechny chuchvalce, které se vytvoŕily byly rozdrceny. Tabák byl potom expandován v expanzní veži o pruméru 203,2 mm púsobením smési 75% páry a vzduchu o uvedené teploté, proudíci (strední postupné; pozn. pŕekl.) rýchlostí 26 ms“^v dobé kratší než 4 sekundy.

Nikotínové alkaloidy a redukujíci cukry v tabáku pred

-158726 expanzi byly méŕeny kontinuálním analyzátorem firmy Brán Luebbe (dŕive Technicon). Vodný roztok kyseliny octové by použit k extrakci nikotínových alkaloidu a redukujících cukru z tabáku. Extrakt byl nejprve podroben dialýze, která odstránila hlavní rušivé látky obou stanovení. Redukujici cukry byly stanovovány jej ich reakcí s hydrazidem kyseliny p-hydroxybenzoové v zásaditém prostredí pri 85“C, pŕičemž se vývine barva. Nikotínové alkaloidy jsou stanovovány jej ich reakcí s chlórkýanem v prítomnosti aromatického aminu. Snižení obsahu alkaloidu nebo redukujících cukru je ukazatelem ztráty, nebo zmény chemického či aromatického složeni tabáku.

V pokusech 2244 až 2254 byl tabák impregnován plynným oxidem uhličitým pri 5515 kPa metodou popsanou v príkladu 1. Abychom mohli studovat vliv teploty pri expanzi, tabák z jedné impregnace byl expandován pri ruzných teplotách. Napr. 147,4 kg tabáku bylo impregnováno a pak tri vzorky byly odebrány v prubéhu jedné hodiny a testována expanze pri 260°C, 288’C a 315,5*C. Jsou to postupné pokusy 2244, 2245, a 2246. Aby se mohl sledovať vliv obsahu tékavých látek OV, byly impregnovány vsádky tabáku s obsahem OV kolem 13, 15, 17 a 19%. Označení 1. 2. nebo 3. vedie čísla pokusu ukazuj í poradí, ve kterém byl tabák expandován z určité vsádky impregnace. Impregnovaný tabák byl expandován v expanzní véži o prúméru 203,2 mm smésí 75% páry a vzduchu pri uvedené teploté za (strední postupné; pozn. pŕekl.) rýchlosti kolem 26 ms^-1 po dobu kratší než 4 sekundy. Alkaloidy a redukujici cukry byly stanovovány stejné jako v pŕedcházejícím príkladu.

Podie Obr. 2, je tabák zaveden do sušárny 10, kde je sušen z asi 19 až 28 hm. % vlhkosti na asi 12 až 21 hm. % vlhkosti, s výhodou na 13 až 15 hm. % vlhkosti. Sušení musí být dosahováno vhodnými prostŕedky. Tento sušený tabák musí být objemové skladován v silu pro následnou impregnaci a expanzi nebo múže být po patŕičném teplotním nastavení pŕímo vkládán do tlakové nádoby 30.

Je možné postupovať také tak, že je méŕeno množstvi suchého tabáku pásovou váhou a uvádéno na pohyblivý pás uvnitŕ jednotky na chlazení tabáku 20 ke zpracováni pred impregnaci. Tabák je chlazen uvnitŕ jednotky na chlazení tabáku 20 kterýmkoliv

-168726 i

i í

z konvenčních prostŕedkú včetné mrazení na méné než -6,7’C, s výhodou na méné než asi -17,8°C pred tím, než je uveden do tlakové nádoby 30.

Zchlazený tabák je pŕedložen do tlakové nádoby 30 vstupním otvorem 31. Tlaková nádoba 30 je potom propláchnuta plynným oxidem uhličitým, aby se z nádoby 30 odstránil všechen vzduch a další nekondenzovatelné plyny. Je požadováno, aby proplachování probíhalo tak, aby se nezvýšila významné teplota tabáku 30. Odplyň z tohoto proplachování se s výhodou zpracuje ze získal zpét oxid uhličitý pro další použití odpuštén do atmosféry vedením 34.

Po proplachovacím kroku je oxid uhličitý nádoby 30 z vyrovnávacího zásobníku 50, kde je od asi 2758 do asi 7239 nebo múže v nádobe tak, aby být oxid zaveden do tlakové asi 2068 až as 3447 kPa, umožnéno proudéni oxidu i ochlazeni tabáku na v udržuje tlak v nádobe 30 na asi 2068 až as 3447 kPa. dosaženo v podstaté rovnomerné oxidu uhličitého 32, a tlak asi 4826 až asi 6894 kPa, oxidu uhličitého.

uchováván za tlaku kPa. Když vnitŕní tlak nádoby 30 dosáhne je otevŕen výstup oxidu uhličitého 32 je uhličitého vrstvou tabáku a tím podstaté rovnomérnou teplotu, pŕičemž se Potom, co je teploty tabáku, je uzavŕen výstup v nádobe 30 je zvýšen na hodnotu mezi s výhodou kolem 5515 kPa, pŕídavkem Potom je vstup oxidu uhličitého 33 je teplota vrstvy tabáku približné mohou být tlaky i tlak rovný je pŕijatelný, hranice pro použitelný schopnostmi zaŕízení a tabák.

se s výhodou sleduje plynného uzavŕen. rovná saturační teploté oxidu uhličitého. Zatímco jako 7239 kritickému

V tomto okamžiku neexistuje a dokonce

7287 kPa rozsah efekty taková kPa ekonomicky použitý tlaku oxidu uhličitého známa j iná horní impregnačniho tlaku , než ta daná superkritického oxidu uhličitého na Pri tlakování tlakové nádoby cesta, která umožňuje ŕízenému množství oxidu uhličitého, aby zkondenzovalo na tabáku. Obr. 1 je štandardní TS (teplota (F) (F = (9/5) ‘C + 32) - entropie (Btu/lb°F) (tato jednotka je rovná 4,1868 kJ/(kg. ‘C); pozn. pŕekl.)) diagram pro oxid uhličitý s čárou I - V nakreslenou tak, aby ukazovala jednu termodynamickou cestu v souladu s dosavadním vynálezem. Napr. tabák pri 18,3°C je vložen do tlakové nádoby (v místé I) a tlak v nádobe je zvýšen na asi 2068 kPa (což je znázornéno čárou I - II). Nádoba je potom zchlazena na asi -18 “C protékajícím

-178726 plynným oxidem uhličitým pri asi 2068 kPa (,což ukazuje čára II-III). Prídavný oxid uhličitý je uveden do nádoby, pŕičemž je zvýšen tlak na asi 5515 kPa a teplota na asi 18,3°C. Protože však teplota tabáku je nižší než saturační teplota plynného oxidu uhličitého, ŕízené množství oxidu uhličitého bude rovnomerné kondenzovať na tabáku (,jak je ukázáno čárou III - IV). Potom, co po zvolenou dobu je systém udržován za tlaku 5515 kPa, je nádoba náhle odtlakována na atmosférický tlak, což vede k teploté po odvétrání od asi -20, 6C do asi -23,3°C (jak ukazuje čára IV-V).

Chlazeni tabáku in situ na asi -12,2°C pred natlakováním obecné dovolí části nasyceného plynného oxidu uhličitého zkondenzovat. Kondenzace obecné povede k podstatné rovnomérnému rozložení kapalného oxidu uhličitého uvnitŕ vrstvy tabáku. Odpaŕováni tohoto kapalného oxidu uhličitého béhem odtlakování usnadní rovnomerné ochlazení tabáku. Rovnomérné rozložení teploty vede k rovnomernej i expandovanému tabáku.

Toto rovnomérné rozložení teploty je ilustrováno na Obr. 10, což je schematický diagram impregnační nádoby 100 použité v pokusu 28, který ukazuje teplotu ve ’F v ruzných místech vrstvy tabáku po odvétrání. Napr. v pruŕezu 120, 914 mm od vršku nádoby 100 jsou teploty ve vrstve tabáku asi tyto -11,7°C, -14’C, -14’C a -16“C. Okolo 815 kg pŕirodního uméle sušeného tabáku s obsahem tékavých látek kolem 15 % bylo umísténo do tlakové nádoby vysoké 2591 mm o vnitŕním pruméru 1524 mm. Nádoba byla pak proplachována po 30 sekúnd pred tlakováním plynným oxidem uhličitým na 2413 kPa. Vrstva tabáku byla potom ochlazována po asi 12,5 minút na asi -12,2 ’C prútokovým chlazením pri 2413 kPa plynným oxidem uhličitým. Potom byl tlak v nádobe zvýšen na asi 5515 kPa a udržován na této hodnote po asi 60 sekúnd než nádoba byla rýchle v rozmezi 4,5 minút odtlakována. Teplota vrstvy tabáku zméŕená v rúzných bodech viz Obr. 10 byla v podstaté rovnomerná. Spočítali jsme, že asi 0,26 kg oxidu uhličitého zkondenzovalo v 1 kg tabáku.

Vráťme se však k Obr. 2; Tabák v tlakové nádobé 30 se udržuje pod tlakem oxidu uhličitého odpovidajícím asi 5515 kPa po asi 1 až 300 sekúnd, s výhodou po 60 sekúnd. Bylo objeveno, že doba zdrženi tabáku odpovidající kontaktu s plynným oxidem uhličitým nutná k tomu, aby tabák absorboval požadované množství oxidu uhličitého, je silné ovlivnéna obsahem tékavých látek

-188726 a použitým impregnačním tlakem. Tabák s vyšším počátečním obsahem tékavých látek vyžaduje k dosažení srovnatelné impregnace kratší dobu styku zadaného tlaku než tabák s nižším obsahem tékavých látek OV ;což platí obzvlášté pro nižší tlaky impregnace. Za vyššiho impregnačního tlaku je vliv obsahu tékavých látek OV v tabáku na potrebnou dobu styku s plynným oxidem uhličitým menši. Tyto skutečnosti jsou ukázány v Tab. 3

Po dostatečném prostoupení oxidu uhličitého tabákem, je tlaková nádoba 30 rýchle odtlakována na atmosférický tlak a to v rozmezí 1 až 300 sekúnd, podie velikosti nádoby, odpoušténím oxidu uhličitého do jednotky na regeneraci oxidu uhličitého a dále vedením 34 do atmosféry. Oxid uhličitý, který zkondenzoval na tabáku, se pri tomto odtlakování odparuje, což pomáha ochladiť tabák a vede k teplotám od asi -37, 4'C do asi -6,7“C.

Impregnovaný tabák z tlakové nádoby 30 múže být expandován bezprostredné jakýmkoliv vhodným prostŕedkem napr. uvedením (nastŕíknutím) do expanzní véže 70. Alternatívne múže být impregnovaný tabák udržován po asi 1 hodinu na své teploté po odtlakování v zarízení 60 na prepravu tabáku k následné expanzi a to v suché atmosfére, t.zn. atmosfére, jejíž rosný bod je nižší než teplôt po odvétrání. Po expanzi, je-li potreba i v jiném poradí, tabák múže být použiť na prípravu tabákových výrobku včetné cigaret.

I J

198726

ΤΑΒ. 3

Vliv impregnačního tlaku a obsahu tékavých látek OV na potrebnou dobu styku s oxidem uhličitým

Pokus	20	14	21	59	49	33	32	35	30	27
počát.OV [%]	12,2	11,7	11,8	12,3	12,6	16,7	16,4	16,9	16,5	16,0
Impregnační tlak [kPa]	3247	3185	3206	5529	5515	2964	2964	2964	3171	3103
Zdržení v tlaku [min]	5	15	60	1	5	0,25	5	10	15	20
Výstup z véže Eq CV [ml/g]	7,5	8,7	10,1	9,8	10,4	8,5	9,3	10,5	11,1	10,5
SV [ml/g]	1,8	2,1	2,8	3,1	3,1	2,1	2,6	3,4	3,1	2,9
Srovnání* Eq CV [ml/g]	5,3	5,4	5,2	5,6	5,7	5,5	5,5	5,7	5,5	5,5
SV [ml/g]	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8

* hodnoty pro vstupujici tabák

Následujíci príklady jsou ilustrativní:

Príklad 1

Vzorek 109 kg uméle sušené prírodní tabákové náplné s obsahem tékavých látek kolem 15 % byl ochlazen na asi -6,7 °C a potom vsazen do tlakové nádoby majici asi 610 mm v pruméru a asi 2440 mm vysoké. Nádoba byla potom natlakována na približné 2068 kPa plynným oxidem uhličitým. Tabák byl potom ochlazen na asi - 17,8 ’C, pŕičemž byl udržován tlak v nádobé na asi 2068 kPa, proplachováním oxidem uhličitým za podmínek blízkých nasyceným po dobu asi 5 minút pred natlakováním na 5515 kPa plynným oxidem uhličitým. Tlak asi 5515 kPa byl v nádobé udržován po dobu asi 60 sekúnd. Tlak v nádobé byl snížen odpušténim na atmosférický tlak za asi 300 sekúnd. Po této operaci byla zjišténa teplota kolem - 17,8 'C. Na základé znalosti teploty tabáku, tlaku v systému, teploty, objemu a teploty po odvétrání

-208726 bylo vypočítáno, že asi 0,29 kg oxidu uhličitého zkondenzovalo na kg tabáku.

Impregnovaný vzorek vykazoval váhový pŕírústek kolem 2%, což lze pŕičíst impregnaci oxidem uhličitým. Impregnovaný tabák byl potom asi tak za jednu hodinu vystaven zahŕáti v expanzní veži, stykem se 75 % parovzdušnou smésí pri asi 288 C a pri (strední postupné ;pozn. pŕekl.) rýchlosti asi 25,9 ms^-1 po dobu menší než sekundy. Produkt vystupující z expanzní véže mél obsah tékavých látek OV kolem 2.8 %. Vlastnosti tohoto produktu byly potom vyrovnávány po asi 24 hodin za standardních podmínek pri 24 ‘C a relatívni vlhkosti 60%. Plnivost tohoto vyrovnaného produktu byla méŕena testem, pri kterém byl zjišťován štandardizovaný válcový objem CV. Byla nalezená hodnota 9,4 ml/g pri obsahu rovnovážné vlhkosti kolem 11,4 %. Neexpandovaný srovnávací vzorek tabáku vykazoval hodnotu CV kolem 5,3 ml/g pri rovnovážné vlhkosti 12,2 %. Vzorek po tomto zpracování vykazoval tedy 77 % zvýšení plnivosti zjišúované metodou CV.

Vliv doby zdržení po impregnaci pred expanzi na hodnoty SV a rovnovážnou hodnotu CV byl studován v pokusech 2132-1 až 2135-2. V každém z pokusú 2132-1, 2132-2, 2134-1, 2134-2, 2135-1 a 2135-2 bylo 102 kg uméle sušeného pŕírodního tabáku s obsahem tékavých látek OV 15 % umísténo ve stejné tlakové nádobé jaká byla použitá v príkladu 1. Nádoba byla natlakována na asi 1723 kPa až 2068 kPa plynným oxidem uhličitým. Tabák byl potom ochlazován, pri udržování tlaku v nádobé na mezi asi 1723 až 2068 kPa stejným zpúsobem, jak je popsáno v príkladu 1. Potom byla nádoba plynným oxidem uhličitým natlakována na 5515 kPa. Tento tlak byl udržován po dobu asi 60 sekúnd, pred tím než byla nádoba odtlakována na atmosférický tlak. Odtlakováni probéhlo asi béhem 300 sekúnd. Pred expanzi byl impregnovaný tabák udržován v prostredí s rosným bodem nižším než teplota tabáku po odtlakováni. Obr. 11 ukazuje vliv doby zdržení mezi impregnaci a expanzi na špecifický objem expandovaného tabáku. Obr. 12 ukazuje vliv doby zdržení mezi impregnaci a expanzi na rovnovážný válcový objem CV expandovaného tabáku.

Príklad 2

Vzorek uméle usušeného pŕírodního tabákového plniva o hmotnosti 8,62 kg s obsahem tékavých látek OV 15 % byl vložen

-218726 do tlakové natlakována ochlazen na podmínkách udržován nádoby o objemu 0,0963 m³. Nádoba byla potom oxidem uhličitým na 1275 kPa. Tabák byl potom asi - 33,9 °C proudem plynného oxidu uhličitého pri blízkých nasycení tlak v nádobe na natlakována na asi 2965 kPa udržován po dobu asi 5 minút, sekúnd, se snížila teplota na po dobu asi 5 minút, pŕičemž byl asi 1276 kPa. Potom byla nádoba oxidem uhličitým a tento tlak byl Odtlakováním, které trvalo asi 60 asi - 33,9 ’C. Na základé znalosti teploty tabáku, tlaku v systému, teploty a objemu bylo vypočítáno, že približné 0,23 kg oxidu uhličitého zkondenzovalo na 1 kg tabáku.

Impregnovaný vzorek vykázal pŕírústek hmotnosti asi 2%, který muže být pŕičteno impregnaci oxidem uhličitým. Impregnovaný tabák byl pak pred uplynutím asi jedné hodiny vystaven zahŕívání v expanzní veži o prúmeru 76,2 mm stykem se 100 % parou pri asi 274 ’C a její rýchlosti kolem 41 ms^_1, které bylo kratší než 2 sekundy. Produkt vystupující z expanzní veže vykazoval obsah tékavých látek OV okolo 3,8 %. Jeho vlastnosti byly vyrovnávány za standardních podmínek 24 ’C relatívni vlhkosti 60 % po dobu asi 24 hodin. Plnicí schopnosť tohoto vyrovnaného produktu byla méŕena štandardizovaným testem válcového objemu (CV). Tento test poskytl hodnotu 10,1 ml/g pri rovnovážné vlhkosti 11,6 %. Neexpandovaný srovnávací vzorek vykázal hodnotu válcového objemu CV rovnou 5,8 ml/g pri rovnovážné vlhkosti 11, 6 %. Vzorek po expanzi tedy vykazoval 74 % zvýšení v plnivosti, pokud se tato vykazuje CV metodou.

Pojem válcový objem (CV) je jednotka pro méŕeni stupne expanze tabáku. Tak jak je použitá v tomto popisu jsou hodnoty ve spojení s témito pojmy určený následovné:

Válcový objem (CV)

Neexpandovaná tabáková náplň o hmotnosti 20 g nebo pokud je expandovaná pak pouze 10 g je vložená do válce na méŕeni hustoty o prúmeru 60 mm, Model No. DD-60 podie Heinr. Borgwaldt Company, Heinr, Borgwaldt GmbH, Schnackenburgallee No. 15, Postrach 54 07 02, 2000 Hamburg, 54 West Germany. Píst o hmotnosti 2 kg o prúméru 56 mm se nechá púsobit na vzorek tabáku ve válci po dobu 30 sekúnd. Výsledný objem stlačeného tabáku je odečten a podélen hmotností tabákového vzorku, aby poskytl válcový objem

-228726 v ml/g. Tento test určuje zdánlivý objem tabákové náplne určité hmotnosti. Výsledný objem náplné se vykazuje jako valcový objem (tato veta je chybná a rnéla by jako nadbytečná být vypustená; pozn. pŕekl. ). Tento test se provádí za standardních okolnich podmínek 24 °C a 60 % relatívni vlhkosti; uzančné, pokud není j inak stanoveno, jsou vlastnosti vzorku vyrovnávaný po dobu 24-48 hodín v téchto podmínkách.

Špecifický objem (SV)

Pojem špecifický objem je jednotka pro méŕeni objemu a opravdové hustoty pevných objektu, napr. tabáku, {pri j ej im zj išťování se používaj í základní princípy zákona popisuj íciho chování ideálního plynu; takto by asi rnéla veta být dokončená; pozn. pŕekl.) využívajíci základní princípy zákona pro ideálni plyn. Špecifický objem je určován tak, že se invertuje hustota a SV se vyjádŕí jednotkách [ml/g]. Zvážený vzorek tabáku, buď jak je, se suší pri 100 °C po 3 hodiny, nebo vyrovnaný, je vložen do cely Quantachrome Penta-Pycnometer. Cela je potom vypláchnutá a natlakována heliem. Objem hélia vytlačený tabákem je porovnán s objemem hélia potrebného k tomu, aby naplnilo prázdnou mernou celu a objem tabáku je určen na základe Archimedova zákona (to asi nebude úplné presný popis; pozn. pŕekl.). Pokud není ŕečeno jinak, je v této patentové pŕihlášce špecifický objem zjišťován u stejné vsádky, jako pro stanovení válcového objemu. Tabák byl sušen po tri hodiny v sušárné s cirkulujicim vzduchem pri teplote

Claims

1. Postup pro expandování tabáku skládajicí se z kroku:

(a) umožnení styku tabáku s plynným oxidem uhličitým za tlaku od asi 2758 kPa do asi 7288 kPa a za takové teploty, že plynný oxid uhličitý je blízko nasyceným podmínkám;

(b) zajišténí styku tabáku a oxidu uhličitého po dobu dostatečné dlouhou k tomu, aby se tabák impregnoval oxidem uhličitým;

(c) uvolnéní tlaku;

(d) následnému vystavení tabáku takovým podmínkám, ve kterých je tabák expandován; a (e) pred krokem (a) odstránení dostatečného množství tepla z tabáku, aby ŕízené množství oxidu uhličitého kondenzovalo na tabáku, takže tabák je po uvolnéni tlaku v kroku (c) ochlazen na teplotu od asi -37,4 C do asi -6,7 ”C.

2. Postup podie nároku 1 vyznačující se tím, že tabák má počáteční obsah tékavých látek OV v rozsahu od asi 12 % do asi 21 %.

3. Postup podie nároku 1 vyznačující se tím, že tabák má počáteční obsah tékavých látek OV v rozsahu od asi 13 % do asi 16 %.

4. Postup podie nárokú 2 nebo 3 vyznačující se tím, že krok zajišťující styk tabáku s oxidem uhličitým je proveden za tlaku od asi 4482 kPa do asi 6549 kPa.

5. Postup podie kteréhokoliv z nárokú 1 až 4 vyznačující se tím, že krok k odstránení tepla (e) zahrnuje pŕedchlazení tabáku pred stykem tabáku s oxidem uhličitým ve kroku (a).

6. Postup podie kteréhokoliv z nárokú 1 až 4 vyznačující se tím, že krok k odstranéní tepla (e) zahrnuje i pŕedchlazení tabáku in situ.

-248726

7. Postup podie nároku 6 vyznačující se tím, že pŕedchlazení je dosaženo vystavením tabáku částečnému podtlaku.

8. Postup podie nároku 6 vyznačující se tím, že pŕedchlazení zahrnuje proudéní oxidu uhličitého tabákem.

9. Postup podie nároku 8 vyznačující se tím, že pŕedchlazení zahrnuje vystavení tabáku částečnému podtlaku.

10. Postup podie kteréhokoliv z nároku 1 až 6 a 9 vyznačující se tím, že krok k odstranéní tepla (e) zahrnuje chlazení tabáku na teplotu -12,2 °C nebo nižší.

11. Postup podie kteréhokoliv z nároku 1 až 10 vyznačující se tím, že tabák zústává v kontaktu a oxidem uhličitým po dobu od 1 do 300 sekúnd.

12. Postup podie kteréhokoliv z nároku 1 až 11 vyznačující se tím, že krok (c), uvolnéni tlaku, se vykoná v rozmezí 1 až 300 sekúnd.

13. Postup podie kteréhokoliv z nároku 1 až 12 vyznačující se tím, že 0,1 až 0,6 kg oxidu uhličitého zkondenzuje na 1 kg tabáku.

14. Postup podie kteréhokoliv z nároku 1 až 13 vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok udržování impregnovaného tabáku v atmosfére, s rosným bodem ne vétšim než je teplota tabáku po uvolnéni tlaku i kroku (c) pŕedtím, než je tabák vystaven podmínkám, za kterých expanduje.

15. Postup podie kteréhokoliv z nároku 1 až 13 vyznačující se tím, že tabák je expandován zahŕiváním v prostredí udržovaném pri teploté od asi 149 ’C do asi 427 C po dobu od asi 0,1 sekundy do asi 5 sekúnd.

-258726

16. Postup pro expanzi tabáku, který má počáteční obsah tékavých látek OV v rozsahu od asi 13 % do asi 16 % skládajici se z kroku:

(a) styku tabáku s plynným oxidem uhličitým za tlaku od asi 2068 kPa do asi 3792 kPa a pri takové teploté pri které je plynný oxid uhličitý v nebo blízko nasyceným podmínkám.

(b) dostatečného chlazení tabáku, aby ŕízené množství oxidu uhličitého zkondenzovalo na tabáku pred tím než odtlakování v kroku (e), takové, že tabák bude ochlazen po odtlakování v kroku (e) na teplotu od asi -23,3 ’C do asi -6,7 ’C pritom béhem tohoto chlazení bude udržován tlak plynného oxidu uhličitého, který je ve styku s tabákem byl v rozmezí od asi 2068 kPa do asi 3792 kPa.

(c) zvýšení tlaku oxidu uhličitého, který je ve styku s tabákem z asi 5170 kPa na asi 6549 kPa pri oxidu uhličitého na nebo u podmínek nasycení;

(d) ponechání tabáku ve styku s oxidem uhličitým po dobu dostatečnou k jeho impregnaci tímto oxidem (e) uvolnéní tlaku; a (f) následnému vystavení tabáku takovým podmínkám, za kterých je expandován.

17. Postup podie nároku 16 vyznačující se tím, že chladiči krok (b) zahrnuje protékání plynného oxidu uhličitého tabákem.

18. Postup podie nároku 16 vyznačující se tím, že dále obsahuje krok odstraňování tepla z tabáku pred stykem s oxidem uhličitým podie kroku (a).

19. Postup podie nároku 18 vyznačující se tím, že teplo je odstraňováno z tabáku pred tím než je tabák uveden do styku s plynným oxidem uhličitým v kroku (a) tak, že tabák je vystaven částečnému podtlaku.

20. Postup podie nárokú 16,17, 18 nebo 19 vyznačující se tím, že po uvolnéní tlaku v kroku (e) je teplota tabáku nižší než asi -12,2 ’C.

-268726

21. Postup podie nároku 20 dále zahrnující krok uchovávaní impregnovaného tabáku v prostredí s rosným bodem ne vétším než je teplota tabáku po uvolnéní tlaku v kroku (e), pred tím než je tabák vystaven podmínkám, za kterých expanduje.

22. Postup podie nároku 16 vyznačující se tím, že krok (f), vystavení podmínkám, za kterých probíhá expanze tabáku zahrnující kontaktování tabáku s tekutinou vybranou ze skupiny obsahující páru, vzduch a jej ich kombinace pri teplote asi 177 až 288 °C, pŕičemž toto kontaktování je kratší než 4 sekundy.

23. Postup podie nároku 16, 17, 18 nebo 19 vyznačující se tím, že od 0,1 kg do 0,9 kg oxidu uhličitého kondenzuje na 1 kg tabáku.

24. Postup pro expanzi tabáku, který má počáteční obsah tékavých látek OV v rozmezí od asi 13 % do asi 16 a který se skládá z kroku:

(a) pŕedchlazení tabáku;

(b) styk tabáku s oxidem uhličitým za tlaku od asi 5170 kPa do asi 6549 kPa pri udržováni oxidu uhličitého v podmínkách blízkých nasyceným;

(c) ponechání tabáku ve styku s oxidem uhličitým po dobu dostatečnou k jeho impregnaci tímto oxidem;

(d) uvolnéní tlaku; a (e) následovné vystavení tabáku takovým podmínkám, že tabák expanduje.

25. Postup podie nároku 24 vyznačující se tím, že teplota tabáku po uvolnéní tlaku v kroku (d) je menší než -12,2 ”C.

26. Postup podie nároku 25 dále obsahující krok, ve kterém je impregnovaný tabák v atmosfére o rosném bodu ne vétším než teplota tabáku po uvolnéni tlaku v kroku (d) pŕechováván do té doby, než je vystaven takovým podmínkám, ve kterých expanduje.

-278726

27. Postup podie nároku 26 vyznačující se tím, že krok (e), ve kterém je tabák vystaven takovým podmínkám, ve kterých expanduje, zahrnující kontaktováni tabáku s tekutinou vybranou ze skupiny obsahující páru, vzduch a jej ich kombinace pri teplote asi 177 až 288 ’C, pŕičemž toto kontaktováni je kratší než 4 sekundy.

28. Postup podie nároku 24 vyznačující se tím, že od 0,1 kg do 0,3 kg oxidu uhličitého kondenzuje na 1 kg tabáku.

29. Postup pro expanzi tabáku, který má počáteční obsah tékavých látek OV od asi 15 do asi 19 % skládající se z kroku:

(a) chlazení tabáku a snížení obsahu tékavých látek OV in situ tím, že tabák je vystaven částečnému podtlaku;

(b) styk tabáku s oxidem uhličitým za tlaku od asi 5170 kPa do asi 6549 kPa pri udržováni oxidu uhličitého v podminkách blízkých nasyceným;

30. Postup podie nároku 29 vyznačující se tím, že teplota tabáku po uvolnéní tlaku je menší než -12,2 ’C.

31. Postup podie nároku 30 dále obsahujíci krok, ve kterém je impregnovaný tabák v atmosfére o rosném bodu ne vétším než teplota tabáku po uvoľnení tlaku v kroku (d) pŕechováván do té doby, než je vystaven takovým podmínkám, ve kterých expanduje.

32. Postup podie nároku 31 vyznačující se tím, že krok (e), ve kterém je tabák vystaven takovým podmínkám, ve kterých expanduje, zahrnující kontaktováni tabáku s tekutinou vybranou ze skupiny obsahující páru, vzduch a jej ich kombinace pri teploté asi 177 až 288 ’C, pŕičemž toto kontaktováni je kratší než 4 sekundy.

33. Postup podie nároku 32 vyznačující se tím, že od 0.3 kg oxidu uhličitého kondenzuje na 1 kg tabáku.

34. Tabákový výrobek obsahující expandovaný tabák postupu podie nárokú 1, 16, 24, nebo 29.