SK281909B6 - Spôsob zvýšenia obsahu vlhkosti organického materiálu - Google Patents

Abstract

Pozostáva z krokov vytvorenia podkladu z organického materiálu nanesením organického materiálu na závitkový ukladací dopravník obsahujúci množstvo etáží. Potom nasleduje kontaktovanie organického materiálu na podklade s prúdom vzduchu, ktorý má relatívnu vlhkosť blízku rovnovážnym podmienkam organického materiálu, pričom vzduch prúdi z etáže do etáže cestou v podstate protismernou vzhľadom na cestu podkladu organického materiálu pozdĺž množstva etáží a následne sa zvýši relatívna vlhkosť prúdu vzduchu kontaktujúceho organický materiál na podklade, aby sa zvýšil obsah vlhkosti organického materiálu tak, že relatívna vlhkosť prúdu vzduchu kontaktujúceho organický materiál sa udržiava blízko rovnovážnych podmienok organického materiálu, až kým sa dosiahne požadovaný obsah vlhkosti v organickom materiáli. Tým sa prúd vzduchu postupne dehydruje a organický materiál sa postupne zvlhčuje ako vzduch prúdi na ceste v podstate protismernej vzhľadom na cestu podkladu organického materiálu.ŕ

Description

SK 281909 Β6

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu zvýšenia obsahu vlhkosti organických materiálov, ako sú farmaceutické a poľnohospodárske produkty, ovocie, zelenina, obilniny, káva a čaj.

Doterajší stav techniky

V tejto oblasti sa dlho uznáva potreba riadenia vlhkosti rôznych organických materiálov, vrátene tabaku. Napríklad obsah vlhkosti v tabaku, ktorý bol spracovaný na užitočný produkt, bol mnohokrát menený. Každý krok spracovania napr. odstonkovanie, sekanie, primiešavanie zložiek, aromatizovanie, expanzia a príprava cigaretového plniva, si žiada určité optimálne množstvo vlhkosti, ktoré musí byť starostlivo regulované, aby sa nakoniec dosiahla špičková kvalita tabaku alebo výrobkov z iných hygroskopických organických materiálov. Navyše spôsob, ktorým sa mení obsah vlhkosti v tabaku, môže mať trvalý vplyv na fyzikálne, chemické a subjektívne vlastnosti finálneho výrobku. Z toho je vidieť význam metódy a postupu používaného na úpravu vlhkosti tabaku alebo iného organického materiálu.

Osobitne náročná je úprava vlhkosti expandovaného tabaku. Bežne je obsah vlhkosti tabaku vychádzajúceho z expanzného zariadenia nižší ako 6 % a často aj menej ako 3 %. Tabak sa pri takejto nízkej vlhkosti veľmi ľahko drobí. Okrem toho sa štruktúra expandovaného tabaku pri úprave vlhkosti rúca, t. j. čiastočne alebo úplne sa vracia do svojho neexpandovaného stavu. Táto degradácia štruktúry znižuje plnivosť a ruší výhody, ktoré priniesla expanzia tabaku.

Na úpravu vlhkosti expandovaného tabaku sa používajú rôzne spôsoby. Najobvyklejšou metódou je postrek vodou pri prevracaní tabaku v rotujúcom valci. Iná metóda používa nasýtenú paru ako zvlhčovacie prostredie. Ešte iná metóda používa vzduch s vysokou vlhkosťou, ktorý prechádza vrstvou tabaku pohybujúcou sa na páse, ako je ukázané v patentovom spise US 4,178,946.

Ale pri spracovaní expandovaného tabaku žiadna z uvedených metód plne nevyhovuje. Priamy styk s kvapalnou vodou má za následok rozpad tabakovej štruktúry. Zvlhčovanie parou spôsobí tiež rozpad tabakovej štruktúry. Toto môže byť čiastočne pričítané vysokým teplotám v parnom prostredí, ale aj vystavenie expandovaného tabaku akémukoľvek plynnému prostrediu, v ktorom prebieha kondenzácia, ako je para alebo vysokonasýtený vzduch, vedie k rozpadu jeho štruktúry.

Metóda, ktorá obchádza tieto ťažkosti, spočíva vo vyrovnaní vlhkostí pôvodne suchého expandovaného tabaku v komore, ktorá obsahuje vzduch rovnovážnej vlhkosti s tabakom požadovanej vlhkosti a umožňuje, aby suchý expandovaný tabak pomaly, za 24 a 48 hodín, vyrovnal svoju vlhkosť s okolím* Postupná rýchlosť vzduchu cez komoru je veľmi nízka, zvyčajne nie vyššia ako asi 127 mm/s². Táto procedúra vedie k malému alebo žiadnemu zhoršeniu vlastností tabaku vyvolanému rozpadom jeho štruktúry. Ale nutné dlhé doby kontaktu obmedzujú použiteľnosť tohto spôsobu len pre laboratórium.

Pokúsili sme sa znížiť čas zdržania potrebný na takýto vyrovnávací proces zvýšením rýchlosti prietoku. Tento prístup nebol úspešný, pretože sa nepodarilo dosiahnuť plnivosť, ktorú mal laboratórne spracovaný tabak. Veľkosť dopravníkov, ktoré musia byť naplnené tabakom, aby sa dosiahol požadovaný dlhý čas zdržania, nerovnomemosť obsahu vlhkosti tabakového produktu vychádzajúceho z ta kých zariadení a výskyt požiarov v takých jednotkách, sú opísané v patentovom spise US 4,202, 357.

Použitie sušenia na reguláciu vlhkosti pri spracovaní tabaku je rovnako dôležité ako jeho zvlhčovania. Pri sušení tabaku môžu nastať fyzikálne a chemické zmeny, ktoré ovplyvňujú fyzikálnu a subjektívnu kvalitu výrobku. Preto je postup sušenia tabaku tiež nanajvýš dôležitý.

Všeobecne sa v tabakovom priemysle používajú dva typy sušiacich zariadení: rotačné sušiarne a pásové alebo zásterové sušiarne. Občas sa používajú sušiarne pneumatické. Zvláštny druh sušiarne bol vybratý pre požadovanú sušiacu operáciu. Pásová alebo zásterová sušiareň sa napríklad normálne používa na odstonkovaný tabak, zatiaľ čo rotačné sušiarne sa používajú na rezaný alebo sekaný tabak. Tak rotačné, ako aj pásové sušiarne sa používajú na sušenie stoniek.

V pásovej sušiarni je tabak rozprestrený na perforovanom páse a vzduch je presávaný nahor alebo dolu pásom a vrstvou tabaku.

Nerovnomerné sušenie tabaku je dôsledok kanálikov, ktoré sa vytvoria prúdom vzduchu vo vrstve, a ktoré umožnia sušiacemu vzduchu, aby obtekal tabak.

Väčšina rotačných sušiarní v tabakovom priemysle je obložená parnými hadmi a môžu pracovať ako nepriame alebo priame sušiarne, podľa toho, či je teplo dodávané plášťom alebo či sa kúri priamo vnútri sušiarne s tabakom. Navyše tieto sušiarne môžu byť prevádzkované súprudne, t. j. prúdy tabaku a vzduchu postupujú rovnakým smerom alebo protiprúdne, keď postupujú opačnými smermi. Rotačné sušenie musí byť starostlivo riadené, aby sa zabránilo presušeniu, ktoré spôsobuje tak chemické zmeny, ako aj zbytočné drobenia tabaku pri rotácii. Navyše pri príliš rýchlom sušení sa môže vytvoriť nepriepustná vrstva na povrchu tabaku, ktorá zabraňuje difúzii vnútornej vlhkosti v tabaku na povrch. Tvorba takejto vrstvy spomaľuje rýchlosť sušenia a spôsobuje nerovnomerné sušenie.

Použitie rotačných alebo pásových sušičiek na sušenie tabaku môže znamenať tepelné spracovanie, ktoré spôsobuje chemické a fyzikálne zmeny tabaku. Nie sú to vždy nežiaduce zmeny a sú spôsobené faktom odstraňovania vody z tabaku. V typických tabakových aplikáciách určuje potreba usušiť tabak v obmedzenom čase výsledné tepelné spracovanie v sušiacom kroku. V dôsledku závislosti tepelného spracovania od sušenia, nie je možné optimalizovať tepelné spracovanie oddelene od sušenia, ktoré zaviedlo rad obmedzení.

Tento vynález je definovaný nezávislými nárokmi, na ktoré je nevyhnutné sa odkázať.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky sú odstránené spôsobom zvýšenia vlhkosti organického materiálu podľa predloženého vynálezu, ktorého podstata spočíva v krokoch vytvorenia podkladu z organického materiálu nanesením organického materiálu na závitkový ukladací dopravník obsahujúci množstvo etáží, potom kontaktovania organického materiálu na podklade s prúdom vzduchu, ktorý má relatívnu vlhkosť blízku rovnovážnym podmienkam organického materiálu, pričom vzduch prúdi z etáže do etáže cestou v podstate protismemou vzhľadom na cestu podkladu organického materiálu pozdĺž množstva etáží a následne zvýšenia relatívnej vlhkosti prúdu vzduchu kontaktujúceho organický materiál na podklade, aby sa zvýšil obsah vlhkosti organického materiálu tak, že relatívna vlhkosť prúdu vzduchu kontaktujúceho organický materiál sa udržiava blízko rovnovážnych podmienok organického materiálu, až kým sa dosiahne požadovaný obsah vlhkosti v organickom materiáli, čím sa prúd vzduchu postupne dehydruje a organický materiál sa postupne zvlhčuje ako vzduch prúdi na ceste v podstate protismemej vzhľadom na cestu podkladu organického materiálu.

Vo výhodnom uskutočnení pri kontaktovaní organického materiálu má prúd vzduchu relatívnu vlhkosť blízku alebo nižšiu ako sú rovnovážne podmienky podkladu organického materiálu a relatívna vlhkosť prúdu vzduchu kontaktujúceho organický materiál sa zníži až kým obsah vlhkosti v organickom materiáli klesne tak, že relatívna vlhkosť prúdu vzduchu kontaktujúceho organický materiál sa udržiava blízko alebo nižšie ako sú rovnovážne podmienky organického materiálu, až kým sa dosiahne požadovaný obsah vlhkosti v organickom materiáli, čím sa organický materiál postupne dehydruje a prúd vzduchu sa postupne zvlhčuje ako vzduch prúdi na ceste v podstate protismemej k ceste podkladu organického materiálu.

Výhodné je, keď teplota organického materiálu je pod 38 °C, a keď má počiatočný obsah vlhkosti 1,5 % až 13 % pred jeho kontaktovaním s prúdom vzduchu, keď organický materiál má počiatočný obsah vlhkosti 1,5 až 6 % a prúd vzduch má relatívnu vlhkosť od 30 % do 64 % pri teplote od 21 ⁰ C do 49 °C.

V ďalšom výhodnom uskutočnení je organickým materiálom tabak, ktorý môže byť zo skupiny zahrnujúcej expandovaný alebo neexpandovaný tabak, celé tabakové listy, rezaný alebo sekaný tabak, stonky, rekonštituovaný tabak alebo ich kombinácia

Krok kontaktovania organického materiálu s prúdom vzduchu sa môže uskutočňovať buď nasmerovaním prúdu vzduchu nadol alebo nahor cez podklad organického materiálu alebo nasmerovaním prúdu vzduchu zároveň nadol a nahor.

Výhodné je, keď je teplota vzduchu taká, aby sa neuskutočnilo nijaké tepelné spracovanie.

Výhodné je tiež, keď je organickým materiálom hygroskopický organický materiál, ktorý je vybratý zo skupiny obsahujúcej ovocie, zeleninu, obilniny, kávu, farmaceutiká, čaj a ľubovoľnú ich kombináciu.

Pri uskutočňovaní spôsobu je výhodné, keď sa použije ako ukladací dopravník závitovkový dopravník a vzduch prúdi v podstate nahromadeným materiálom postupne cez za sebou nasledujúce etáže.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Príklady uskutočnenia spôsobu budú ďalej opísané pomocou priložených výkresov, na ktorých:

obr. 1 ukazuje závislosť relatívnej vlhkosti vzduchu (RH) vyjadrenej v percentách v závislosti od obsahu vlhkosti v tabaku stanovenej ako v prchavej látke (OV);

obr. 2 je schéma laboratórneho zariadenia na zvlhčovanie hygroskopického organického materiálu podľa tohto vynálezu použitím vzduchu s časovo premennou relatívnou vlhkosťou, RH;

obr. 3 je pohľad do exemplárneho zariadenia z odrezanou časťou na realizáciu tohto vynálezu kontinuálnym spôsobom;

obr. 3a je rez častou špirálového pásového zásobníka zobrazeného na obrázku 3, ktorý ukazuje cestu prúdu vzduchu relatívne vzhľadom na cestu hygroskopického organického materiálu;

obr. 4 je schéma alternatívneho zariadenia vhodného na realizáciu tohto vynálezu kontinuálnym spôsobom;

obr. 5 je vývojový diagram ilustrujúci aplikáciu tohto vynálezu na zvlhčovaní; a obr. 6 predstavuje typický profil relatívnej vlhkosti vzduchu, ktorý je pri povrchu tabaku v závislosti od času; bol získaný pri zvlhčovaní v zariadení na obr. 3.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Tento vynález sa vzťahuje na postup na úpravu vlhkosti tabaku a iných vhodných hygroskopických organických materiálov, ako sú farmaceutické a poľnohospodárske výrobky včítane, ale nielen, ovocia, zeleniny, obilnín, kávy a čaju, ktorý sa vyznačuje tým⁵, že pri minimalizácii drobenia nemení fyzikálnu štruktúru, ani neindukuje nežiaduce tepelné zmeny v chemickom zložení spracúvaného tabaku. A špeciálne sa týka použitia vzduchu s kontrolovanou vlhkosťou na zvlhčovanie alebo sušenie tabaku alebo iného vhodného hygroskopického organického materiálu. Obsah vlhkosti tabaku alebo iného vhodného hygroskopického materiálu sa buď zvyšuje, alebo znižuje postupným zvyšovaním alebo znižovaním, ako je vhodné, relatívnej vlhkosti vzduchu, ktorý je v styku s tabakom či iným vhodným hygroskopickým organickým materiálom. Tak je riadený prestup vlhkosti. Iné charakteristiky postupu ako sú teplota, rýchlosť a tlak vzduchu môžu byť optimalizované oddelene.

Dve všeobecne používané metódy na charakterizáciu fyzikálnej Štruktúry tabaku sú valcový objem (CV) a špecifický objem (SV). Tieto merania sú osobitne cenné pri posudzovaní tohto postupu zvlhčovania tabaku.

Valcový objem (CV)

Tabaková náplň hmotnosti 20 g pokiaľ nie je expandovaná a 10 g ak je expandovaná, je vložená do hustomemého valca s priemerom 6 cm, Densitometer cylinder, Model No. DD-60, navrhnutého firmou Heinf. Borgwald GmbH, Schnackenburgallee No. 15, Postfach 540722, 2000 Hamburg 54, Germany. Na tabak je na 30 sekúnd položený piest s priemerom 5,6 cm a hmotnosťou 2 kg. Výsledný objem stlačeného tabaku je odčítaný a delený navážkou vzorky tabaku. Tak sa získa hodnota valcového objemu⁶ (CV) v cm³/g. Táto skúška určuje zdanlivý objem tabakovej náplne na jednotku hmotnosti. Skúška sa vykonáva pri štandardných podmienkach 23,9 °C a 60 % relatívnej vlhkosti vzduchu. Pokiaľ nie je stanovené inak, je vzorka ponechaná v tomto prostredí 24 a 48 hodín.

Špecifický objem (SV)

Pojem špecifický objem je jednotka na meranie objemu, ktorý zaberajú tuhé predmety napr. tabak, zisťovaný na základe Archimedovho zákona o vytláčaní. Špecifický objem predmetu je určený ako prevrátená hodnota skutočnej hustoty. Špecifický objem je vyjadrený v cm³/g. Na tieto merania sú vhodné tak ortuťová porozimetria ako aj héliová pyknometria. Zistilo sa, že ich výsledky vzájomne dobre korelujú. Pokiaľ je použitá héliová pyknometria, je navážená vzorka tabaku, buď tak ako je, alebo sušená pri 100 °C 3 hodiny, alebo vyrovnaná, umiestnená do mernej komory pyknometra (Quantachrome Penta Pycnometer Model 2042-1, ktorý vyrába Quantachrome Corporation, 5 Aerial Way, Syosset, New York). Komora je ďalej vypláchnutá a naplnená héliom. Objem hélia vytlačený tabakom je porovnávaný s objemom hélia potrebným na to, aby sa naplnila prázdna komora. Objem tabaku sa stanoví podľa zákona o chovaní ideálneho plynu. V tejto prihláške, pokiaľ nie je uvedené inak, je pojem špecifický objem používaný pre

SK 281909 Β6 hodnoty určené na rovnakej vzorke, na ktorej bol určovaný obsah vlhkosti O V, t. j. tabak sušený 3 hodiny v cirkulačnej vzduchovej sušiarni pri teplote 100 °C.

Tak, ako sa tu používa, obsah vlhkosti možno považovať za totožný s obsahom prchavých látok⁷ OV, pretože nie viac ako 0,9 % hmotnosti tabaku sú prchavé látky iné ako voda. Stanovenie prchavých látok OV je jednoduché stanovenie úbytku hmotnosti tabaku vážením po 3-hodinovom sušení v cirkulačnej sušiarni pri teplote 100 °C. Strata v percentách pôvodnej hmotnosti je obsah prchavých látok stanovených sušením v sušiarni OV.

Sieťová skúška je metóda merania rozloženia dĺžky kúskov vo vzorke nasekanej tabakovej náplne. Test sa často používa ako ukazovateľ degradácie dĺžky čiastočiek tabakovej náplne pri spracovaní. Tabaková náplň váhy 150 ± 20 g v prípade, že ide o neexpandovaný tabak a 100 ± 10 g v prípade expandovaného tabaku, sa umiestni do sitovej trepačky. Trepačka používa súpravu kruhových sít, s priemerom 30,5 cm (a sú vyrobené W. S. Tyler Inc., A Subsidiary of Combustion Engineering Inc. Screenib Division, Mentor, Ohio 44060), ktoré vyhovujú štandardám ASTM (Americká spoločnosť na skúšanie materiálov⁸). Bežné veľkosti otvorov sít sú 6; 12; 20 a 35 mesh, čo zodpovedá 4,2 mm; 2,11 mm; 1,27 mm; 0,73 mm. Trepačka má zvih asi

12,5 až 25 mm a rýchlosť trepania je asi 350 ± 5 kmitov za minútu. Trepačka preosieva tabak 5 minút a separuje vzorku do rôznych veľkostných tried. Každá veľkostná trieda je odvážená a usporiadaný súbor výsledkov predstavuje rozloženie veľkosti častíc vo vzorke.

Laboratórne pokusy ukázali, že snahy zvlhčiť tabak rýchlo, vystavením pôsobeniu vzduchu s vysokou vlhkosťou vedú k stratám valcového objemu, CV. Tiež sa ukázalo, že straty hodnoty CV vzniknú pri prevlhčení tabaku alebo keď sa na ňom skondenzuje voda. Toto nastane, keď sa vlhký vzduch dostane do styku s tabakom, ktorého teplota je nižšia ako rosný bod vlhkého vzduchu. Prevlhčenie nastane ak sa vytvoria rozdiely vo vlhkosti vnútri tabakovej vrstvy v dôsledku nerovnomerného vystavenia vlhkému vzduchu. Teda úspešné zvlhčovanie vlhkým vzduchom musí pracovať pri relatívne nizkej rýchlosti s dobrým riadením vzdušnej relatívnej vlhkosti, teploty vzduchu a prietoku a tlaku vzduchu vrstvou tabaku. Toto sa najlepšie dosiahne postupným zvyšovaním vlhkosti vzduchu prechádzajúceho tabakovou vrstvou tak, že tabak je v styku s prúdom vzduchu, ktorý je v podstate v rovnováhe s tabakom.

Podľa obr. 1, čiara ABC je izoterma pre 23,9 °C platiaca pre typický expandovaný tabak. Táto izoterma sa vzťahuje na obsah prchavých látok v tabaku OV k relatívnej vlhkosti vzduchu, ktorý ho obklopuje v rovnováhe pri danej teplote. Bod B teda ukazuje, že pri 23,9 °C a 60 % relatívnej vlhkosti RH bude mať vyrovnaný tabak v rovnováhe asi 11,7 % prchavých látok OV. Čiare DEF na obr. 1 predstavuje typický profil RH pre tabak, ktorý bol navlhčený podľa tohto vynálezu. Čiara GEF na obr. 1 predstavuje alternatívny profil relatívnej vlhkosti RH, ktorý bol tiež posúdený ako uspokojivý. Čiara HF na obr. 1 predstavuje typickú dráhu, ktorá reprezentuje doterajšie spôsoby zvlhčovania v rovnovážnej komore pri veľmi nízkych rýchlostiach vzduchu. Čiara IJ na obr. 1 znázorňuje aplikáciu podľa tohto vynálezu predstavujúcu sušenie tabaku.

Obr. 1 ukazuje, že zvlhčovanie tabaku s obsahom prchavých zložiek asi 6,5 %, ktorý by bol v rovnováhe s 30 % relatívnou vlhkosťou RH, na obsah prchavých zložiek 11,7 %, ktorý by bol v rovnováhe so vzduchom s relatívnou vlhkosťou RH asi 60 %, môže byť dosiahnuté lepšie vystavením tabaku pôsobeniu vzduchu, ktorého vlhkosť je postupne zvyšovaná zo 40 % na asi 60 %, než ako keď bol vystavený priamemu pôsobeniu vzduchu s vlhkosťou 60 % RH. Pokiaľ sa zvlhčovanie vykonáva pri týchto pomaly sa meniacich podmienkach, potom prestup vlhkosti z prúdu vzduchu do tabaku je relatívne pomalý, pretože hnacia sila je malá, a tak sa nepoškodí expandovaná štruktúra tabaku. Zvlhčovanie expandovaného tabaku bez straty hodnôt valcového objemu CV, môže byť dosiahnuté vystavením tabaku vzduchu, ktorého vlhkosť je zvyšovaná malými krokmi trvajúcimi vždy určitý čas zo 40 % RH na 62 % RH a to asi 60 min. To znižuje celkový čas potrebný na zvlhčenie bez toho, aby sa významne zmenila štruktúra expandovaného tabaku. Teda čiary DEF a GEF na obr. 1 predstavujú účinné realizácie tohto vynálezu pri zvlhčovaní tabaku.

Na obr. 1 sú znázornené podmienky blízke rovnovážnym segmentom EF a čiary ABC, ktoré sa vzťahujú na prúd vzduchu a tabaku. Významná je skutočnosť, že pre tabaky s obsahom prchavých zložiek OV nižším asi ako 7 %, je rozdiel medzi relatívnou vlhkosťou vzduchu v rovnováhe s tabakom a relatívnou vlhkosťou prúdu vlhkého vzduchu použitého na zvlhčovanie značne veľký bez toho, aby to malo nepriaznivý dopad na plnivosť tabaku. Tiež je dôležité, že pre tabaky s obsahom prchavých zložiek OV medzi

7,5 a 11,5 % môže byť vlhkosť vzduchu používaného na zvlhčovanie o asi od 2 do 8 % vyššia ako relatívna vlhkosť vzduchu, ktorý je v rovnováhe s tabakom, pričom väčšia odchýlka piati pre tabaky s nižším obsahom prchavých zložiek OV bez toho, aby tým bola nepriaznivo ovplyvnená plnivosť tabaku.

Pokiaľ bol tento postup aplikovaný pri sušení tabaku, nebol zistený pokles hodnoty valcového objemu tabaku. Tiež to bolo zistené aj v prípadoch, keď relatívna vlhkosť vzduchu používaného na sušenie bola významne menšia ako relatívna vlhkosť vzduchu v rovnováhe s týmto tabakom, t. j. relatívna vlhkosť sušiaceho vzduchu bola nižšia ako rovnovážne podmienky tabaku. Preto je dôležité, že čiara IJ na obr. 1 predstavuje len jednu z mnohých ciest, ktoré môžu byť použité na sušenie tabaku podľa tohto vynálezu.

Tento vynález môže byť aplikovaný na vsádzkový aj kontinuálny postup. Pokiaľ sa vykonáva ako vsádzkový zvlhčovači postup, potom relatívna vlhkosť prúdu vzduchu obtekajúceho tabak sa s časom zvyšuje, aby sa zabezpečil kontinuálny rast vlhkosti v tabaku. Toto môže byť dosiahnuté vo vyrovnávajúcej komore - znázornené na obr. 2. Tabak, ktorý má byť navlhčený, je umiestnený vo vrstve hrúbky asi 5 cm na poschodiach so sieťovým dnom vnútri vyrovnávacej komory, takže prúd vzduchu s riadenou vlhkosťou môže prechádzať vrstvou tabaku smerom nadol. Komory, ktoré môžu mať objem 0,560 do 2,250 m³ (vyrába ich Parameter Generation and Control, Inc. 1104 Old US 70, West Black Mountain, N. C. 28711) boli použité v mnohých štúdiách. Vyrovnávacie komory boli vybavené mikroprocesormi, ktoré umožňovali riadené postupné zmeny vlhkosti vnútri komory. Vykonali sa skúšky, pri ktorých bol zvlhčovaný suchý expandovaný tabak z počiatočnej hodnoty O V (prchavých zložiek) 2 % na konečnú 11,0 % s použitím vzduchu s postupne zvyšovanou hodnotou relatívnej vlhkosti z počiatočných hodnôt medzi 30 % a 52 % na konečné hodnoty medzi 59 a 65 % v časovom úseku medzi 30 a 90 minútami. Rýchlosti vzduchu sa pohybovali v rozsahu medzi asi 0,254 a 1,016 m/s. Meranie relatívnej vlhkosti a teploty bolo sledované prístrojom Thunder model 4A-1, ktorý vyrába Thunder Scientific Corp., 623 Wyoming, S. E., Albuquerque, New Mexico 87123. Rýchlosti vzduchu boli merané s Alnor Thermo Anemometer model 8525, ktorý vyrába Alnor Inštrument Co., 7555 N. Linder Ave. Skokie, Illinois 60066. Skúšky, v ktorých relatívna rýchlosť bola postupne menená z počiatočných hodnôt 52 % na konečné hodnoty okolo asi 62 % za čas, ktorý bol kratší ako asi 40 min., poskytli navlhčený tabak s úplne zachovanou hodnotou valcového objemu CV, takou, aká bola dosiahnutá v porovnávacom pokuse s podobným tabakom vlhčeným vo vyrovnávacej komore vzduchom s udržovanou vlhkosťou 60 % RH a pri 23,9 °C, ktorý prechádzal tabakom nízkou týchlosťou 24 až 48 hodín. Postupné menenie bolo úspešné pokiaľ rýchlosti vlhkého vzduchu boli až 1,016 m/s a teplota od asi 23,9 °C do 32,2 °C. Expandovaný tabak zvlhčený týmto spôsobom mal minimálnu, pokiaľ vôbec nejakú, stratu valcového objemu, pokiaľ sa porovnával s expandovaným tabakom zvlhčeným vo vyrovnávacom riadenom priestore.

Tento vynález môže byť vykonávaný ako kontinuálny postup nanajvýš účinne v zariadení Frigoscandia, čo je špirálový podávač samočinne urovnávajúci tabak na pásový dopravník, ktorý je znázornený na obr. 3. Toto zariadenie je špeciálne modifikované špirálové mraziace zariadenie Model GCP 42, ako ich dodáva Frigoscandia Food Process Systems AB of Helsingborg, Sweden. Suchý tabak, ktorý má byť navlhčený, vstupuje do jednotky 10 na podávači 13, je transportovaný jednotkou 10 po špirále zo dna špirálového zásobníka navrch, ako je znázornené a vystupuje tabakovým výstupom po zvlhčení. Zvlhčený vzduch je prefukovaný smerom nadol tabakom zo vstupu vlhkého vzduchu 15 ku dnu špirálového zásobníka 14, kde odchádza vývodom vlhkého vzduchu 16, pričom v podstate tečie protiprúdne k smeru pohybu tabaku, t. j. väčšina vlhkého vzduchu tečie od vrchu vloženého tabaku po poschodiach tabakovej vrstvy, zatiaľ čo sa tabak pohybuje nahor a sleduje špirálový pohyb unášača. Malé množstvo vlhkého vzduchu prúdi po špirálovej dráhe zásobníka nosiča z vrchu nadol skutočnou protiprúdnou cestou. Tieto prúdy vzdušných tokov sú znázornené na obr. 3 a. Zistilo sa, že toto usporiadanie účinne duplikuje stupňovité zmeny relatívnej vlhkosti, ktoré možno vytvárať v zariadení na obr. 2.

Na obr. 3a, čo je prierezový pohľad na časť špirálového unášača vloženého tabaku 14, ktorý je na obr. 3, je znázornený smer prúdu vzduchu 20 a 22 vzhľadom na cestu tabakovej vrstvy 21. Ako je znázornené na obr. 3a, smeruje prúd vzduchu zhora nadol po zásobe tabaku v sušiarni. Pohyb tabaku smeruje zdola nahor jednotkou a je ilustrovaný ako pohyb sprava doľava na obr. 3a, tak ako tabak postupuje nahor špirálovým podávačom 14. Hlavná časť vzduchu 20, ktorá je v podstate protiprúdna k dráhe tabaku, je smerovaná poschodiami tabakovej vrstvy 21a prichádza do styku s tabakom v úrovni bezprostredne pod, zatiaľ čo malá časť prúdu vzduchu 22 prechádza vrstvou tabaku 21. Táto časť prúdu vzduchu 22 môže neskôr prechádzať vrstvou tabaku 21.

Kľúčom na úspešné predvedenie tohto vynálezu, v prípade zvlhčovania, sú prostriedky zabezpečujúce trvalé zvyšovanie relatívnej vlhkosti vzduchu v styku s tabakom, v závislosti od zvyšovanej vlhkosti vyjadrenej hodnotou OV tabaku. Samočinné urovnávanie vloženého tabaku v sušiarni Frigoscandia na špirálovom podávači, podstatou svojho návrhu prepúšťa väčšinu vzduchu prúdiaceho smerom nadol poschodiami podávača, (zásobou na podávači), ktoré unášajú tabak. Tým, že je tabak privádzaný zdola a vzduch zhora sušiarne, sú prúdy vzduchu a tabaku v podstate protiprúdne. Tento, v podstate protiprúdny smer, poskytuje prirodzený kontinuálny gradient RH (relatívnej vlhkosti) vzduchu, ktorý je v styku s tabakom, pretože vzduch prechádza postupne nad poschodiami zvlhčovaného tabaku. Rozumným výberom rýchlosti podávača tabaku, rýchlosti vzduchu a tabaku, riadením teploty a relatívnej vlhkosti zvlhčovaného vzduchu, t. j. podobných podmienok ako pri vsádzkových pokusoch, môžu byť aproximované výsledky vsádzkového zvlhčovacieho pokusu v kontinuálnom usporiadaní. Na zvlhčenie asi 65,25 kg tabaku s obsahom 3 % OV za hodinu boli zistené tieto podmienky: rýchlosť pása zodpovedajúca času zdržania od asi 40 do 80 minút, teplota vzduchu na vstupe od asi 28 do 35 °C so vstupnou relatívnou vlhkosťou od asi 61 do asi 64 % a prietokom vzduchu asi od 28,3 do asi 70,8 m³/min. Pokiaľ sa použila špirálová jednotka Frigoscandia GCP 42, nebola pri nich zistená žiadne strata hodnoty valcového objemu C V ani merateľné rozdrobenie.

Zariadenie na záznam relatívnej vlhkosti v priebehu času, ako je model 29-03 RH/Temperature recorder (vyrobený firmou Rustrak Instruments Co. E. Greenwich, RI) boli pripojené k jednotke Frigoscandia počas zvlhčovania tabaku. Toto zariadenie ukázalo trvalý vzostup relatívnej vlhkosti pri prenose po špirálovom zásobníku s počiatočnou hodnotou relatívnej vlhkosti od asi 35 do 45 % v spodnej časti zariadenia, kde je tabak najsuchší, do asi 62 % na vrchu zariadenia, kde je tabak už úplne upravený zvlhčením.

Obr. 6 je typická krivka závislosti relatívnej vlhkosti od času, ktorú zaznamená Rustrakova jednotka. Percentá relatívnej vlhkosti vzduchu pri vrstve tabaku oproti času sú ukázané na obr. 6. Tabak s počiatočnou vlhkosťou OV okolo 3 %, ktorý vstupuje do špirálovej zvlhčovacej jednotky a bol v styku so vzduchom s relatívnou vlhkosťou asi 43 % (bod A obr. 6). Obr. 6 znázorňuje, že pri postupe tabaku špirálovou zvlhčovacou jednotkou sa zvyšuje relatívna vlhkosť vzduchu z asi 43 % na asi 62 % pri výstupe z jednotky (bod B obr.6). Tabak s obsahom prchavých látok OV vystupuje z jednotky. Relatívna vlhkosť vzduchu RH vstupujúceho do špirálovej zvlhčovacej jednotky, bola riadená tak, aby odchádzajúci tabak nemal významnú stratu valcového objemu.

Aby bolo možné realizovať tento vynález, môžu byť použité aj iné spôsoby na realizáciu postupných zmien relatívnej vlhkosti vzduchu, ako je jednotka znázornená na obr. 4. Podľa tohto obr. 4 vstupuje tabak na podávač 43 vstupom tabaku 40 a vystupuje na výstupe tabaku 41. Vzduch s postupne sa zvyšujúcou vlhkosťou je privádzaný tak, aby prefukoval nahor alebo dolu tabakovou vrstvou 42 v niekoľkých zónach 44 a tak reprodukoval efekt postupnej vlhkosti v zariadení na obr. 2. Tento postupný vplyv môže byť dosiahnutý aj pohybom vzduchu z jedného zdroja, ktorý sleduje serpentínový vzor sprava doľava na obr. 4, ktorý v podstate predstavuje protiprúdny pohyb vzduchu k pohybu tabaku. Teda vzduch vystupujúci z určitej zóny sa stáva vstupujúcim vzduchom pre priľahlú zónu na ľavej strane.

Aby sa mohol realizovať postup podľa tohto vynálezu, je možno spracovať celý dymom spracovaný tabakový list (bright tabacoo), tabak sekaný alebo narezaný, buď expandovaný, alebo neexpandovaný, alebo vybrané časti tabaku, ako sú stonky, alebo rekonštituovaný tabak. Postup sa môže aplikovať na ktorýkoľvek uvedený druh a to aj na aromatizovaný tabak. Pri určitom prípade sušenia tabaku sa zistilo, že neexpandovaná tabaková náplň môže byť sušená kontinuálne v podstate pri izbovej teplote v podstate protiprúdnym spôsobom modifikovaným špirálovým sušiacim zariadením s podávačom, Frigoscandia, a to od vlhkosti tabaku od asi 21 na asi 15 % za asi 1 hodinu. V tomto prípade vzduch vstupoval do hornej časti jednotky pri asi 29,5 °C a vlhkosti RH 58 % a vystupoval pri 25 °Č a vlhkosti 68 %. Sušenie sa vykonalo pri malom alebo žiadnom tepelnom spracovaní tabaku.

SK 281909 Β6

Alternatívne môže byť postup podľa tohto vynálezu použitý na sušenie tabaku, ktorý má teplotu výrazne vyššiu ako je izbová teplota, napr. tabak pri 93,3 °C až 121 °C. Pokiaľ je tabak sušený pri tejto vysokej teplote, potom teplota a relatívna teplota sušiaceho vzduchu sú upravené tak, aby boli vytvorené vhodné podmienky na predvedenie postupu podľa tohto vynálezu.

Analogicky k zvlhčovaniu tabaku sa zistilo, že sušenie sa najlepšie dosiahne v minimálnom čase tak, že sa nastaví konečná úroveň vlhkosti vzduchu nižšia, než by zodpovedala tomu, aby bol tabak pripravený v požadovanej konečnej vlhkosti, čím sa zvýši gradient vlhkosti medzi vzduchom a tabakom a podľa toho aj hnacia sila spôsobujúca sušenie. Ale na rozdiel od zvlhčovacieho postupu môže byť vzdušný prúd udržovaný na úrovni omnoho nižšej ako ten, ktorý je v rovnováhe s tabakom s požadovaným obsahom prchavých látok OV po sušení.

Pokus č. 1

Na demonštráciu výhody zvlhčovacieho postupu pri suchom expandovanom tabaku, pri ktorom sa dávkuje voda pomalšie ako pri sprejovej metóde vo valcovej nádobe, umiestnili sme 20 g tabakovej náplne do utesneného exikátora. Táto vzorka bola impregnovaná kvapalným oxidom uhličitým a expandovaná v expanznej veži pri teplote 288 °C. Obsah prchavých látok OV v tejto tabakovej náplni bol

3.4 %. Vypočítalo sa, že asi 1,98 g vody bude potrebné na zvýšenie obsahu prchavých látok OV, na 11,5 %. Toto množstvo vody bolo vložené do malej sklenenej nádoby s gumenou zátkou so sklenenou trubičkou s vnútorným priemerom 3,2 mm, ktorá touto zátkou prechádzala. Táto nádoba bola tiež tesne uzavretá v exikátore. Po deviatich dňoch bola všetka voda adsorbovaná tabakom. Jeho následnou analýzou sa zistilo, že má obsah prchavých látok, OV, asi 11,5 %. Tu sa tým rozumie tabak pred tým, ako bol ekvilibrovaný vzduchom so 60 % relatívnou vlhkosťou a teplotou 23,9 °C v čase od 24 do 48 hodín. Tento postup vyrovnania sa všeobecne používa ako prostriedok na dosiahnutie štandardného stavu tabaku pred meraním valcového objemu CV a špecifického objemu CV a tiež pred sieťovacími skúškami. Po tomto štandardnom vyrovnaní mal tabak zvlhčený v exikátore valcový objem, CV, asi

9.5 cm³/g a špecifický objem SV asi 2,9 cm³/g pri obsahu prchavých látok, OV, asi 11,6 %. Na porovnanie, pokiaľ bola vzorka rovnakého tabaku umiestnená priamo vnútri vyrovnávacej komory za štandardných podmienok, potom vyrovnaný obsah prchavých látok, OV, bol 11,3 % a hodnoty CV a SV boli postupne 9,4 cm³/g a 2,7 cm³/g. Tretia vzorka expandovanej tabakovej náplne bola zvlhčovaná v sprejovej kolóne tak, aby obsah prchavých látok bol asi

11.5 %. Po vyrovnaní tejto vzorky mal CV asi 8,5 cm³/g a SV asi 1,9 cm³/g pri rovnovážnom O V asi 11,6 %.

Ako je vidieť z údajov tabuľky 1, mal tabak zvlhčovaný pomaly v exikátore výrazné zlepšenie rovnovážnych hodnôt CV a SV v porovnaní s hodnotami pre vzorku, ktorá bola zvlhčovaná sprejovým spôsobom. Táto vzorka tiež mala nepatrné zlepšenie v CV a SV hodnotách oproti vzorke, ktorá bola priamo vyrovnávaná vo vyrovnávacej komore.

Tabuľka 1

vzorka	ako takí	vyrovnaná
	ον μ)	SVlceVqJ	ďv L*J	CV[atr	i /g j SV[cn /g|
Výetup	3.4	3.A	11.3	9.4	2.7
veže
Zvlhčená	11.S	í.e	11.6	8.5	1.9
vo valci
exikátor	11.s	2.7	11.5	9.5	2.9

Druhá súprava pokusov bola vykonaná vo vyrovnávacej komore na zvlhčovanie tabakovej náplne. Na tento účel bola použitá komora PGC (Parameter Generation and Control)⁹. Táto komora bola vybavená mikroprocesorom Micro-Pro 2000 od firmy Parameter Generation and Control Inc., ktorý umožňoval riadené stupňovanie¹⁰ podmienok vnútri komory.

Pokus č. 2

Približne 1359 g dymom spracovaného¹¹ tabaku impregnovaného kvapalným oxidom uhličitým a expandovaného za podmienok podobných podmienkam opísaných v pokuse č. 1, bolo umiestnené na sito vo vrstve asi 5 cm vysokej. Sito malo pevné okraje a na dne bola sieťovina. Sito bolo umiestnené vo vyrovnávacej komore. Vzorka bola zvlhčovaná počas 1 hodiny vo vzduchu s teplotou asi 23,9 °C s počiatočnou relatívnou vlhkosťou asi 36 %, ktorá bola stupňovité zvyšovaná na konečnú relatívnu vlhkosť asi 60 %. Pohyb vzduchu smerom nadol cez tabakovú vrstvu mal rýchlosť asi 23 cm/s. Tento pokus sa opakoval v intervaloch 3, 6 a 12 hodín. Výsledky sú uvedené v tabuľke 2 a ukazujú, že pre periódy stupňov do asi 6 hodín a pri týchto experimentálnych podmienkach neovplyvňuje rýchlosť zvlhčovania CV a SV tabaku. Čím pomalšia je rýchlosť, tým vyššie hodnoty CV a SV boli zistené. Navyše, zvlhčovanie podľa tohto vynálezu dáva CV hodnoty aspoň o 1 cm³/g a SV hodnoty aspoň o 0,2 cm³/g vyššie ako sú hodnoty dosiahnuté pri tabaku zvlhčovanom v sprejových valcových nádobách. Našlo sa však, že najväčší prínos sa dosiahol stupňovaním v čase tak krátkom ako je jedna hodina.

Tabuľka 2 vzorka ako takí vyrovnaní vo vyrovnávacej komore

0V IM	SV{CB /g]	UVjcm /gj
výstup 3.1 z veže	3.06	11.33	9.71
sprejová 11.51 nádoba	1.61	11.37	8.61
stupňová- 10.83 nie 1 h	1.85	11.38	9.72
stupňová- 11.44 vanie 3 h	1.88	11.36	9.81
stupňová- 11.45 vanie 6 h	1.90	11.30	9.88
stupňová- 11.41	1.97	11.27	9.89

vanie 12 h

Pokus č. 3

Vykonala sa laboratórna štúdia vplyvu rýchlosti zvlhčovania a teploty na hodnoty CV a SV tabaku. Sedem súprav pokusov sa vykonalo s tabakom impregnovaným oxidom uhličitým a expandovaným v expanznej veži pri 288 °C. Expandovaný tabak bol zvlhčovaný týmito spôsobmi:

1. Vyrovnaním počas 24 hodín vo vyrovnávacej komore pri 60 % relatívnej vlhkosti a 23,8 °C pri rýchlosti vzduchu vrstvou tabaku asi 12,7 cm/s.

SK 281909 Β6

2. Sprejovaním vodou tak, aby sa zvýšil obsah prchavých látok OV na asi 7,5 %, a potom vyrovnávaním počas 24 hodín ako pri spôsobe (1).

3. Postrekom vodou až na 7,5 % OV, a potom konečným zvlhčením v sprejovej valcovej nádobe.

4. Postrekom vodou na asi 7,5 % OV, a potom použitím postupne sa meniacej relatívnej vlhkosti z 46 na 60 %.

5. Stupňovaním vlhkosti vzduchu z RH 46 na 60 %.

Zvlhčovanie vlhkým vzduchom sa vykonalo vnútri PGC vyrovnávacej komory vybavenej mikroprocesorom na riadenie stupňovania vo vybraných intervaloch. Boli vybrané tieto podmienky:

1. stupňovacie časy: 30, 60 a 90 minút,

2. teploty vzduchu 23,8 °C a 35 °C,

3. postupné rýchlosti vzduchu nahor vrstvou tabaku asi 13 m/s a nadol vrstvou tabaku 89 cm/s a

4. hrúbka vrstvy tabaku: 51 mm.

Tabak použitý vo všetkých zvlhčovaniach s výnimkou toho, ktorý prešiel valcovou sprejovou nádobou, bol odobratý pri výstupe z veže po expanzii a pred zvlhčovaním utesnený v dvojitom plastovom vrecúšku. Preto musel byť tabak pred zvlhčovaním ochladený na izbovú teplotu z 93 °C, čo je teplota pri výstupe z expanznej veže. Tabak, stále ešte uzavretý vo vrecúšku, bol pred zvlhčovaním vzduchom so stupňovito menenou vlhkosťou pri 35 °C dostatočne ohriaty tak, aby sa v podmienkach stupňovitého zvlhčovania predišlo kondenzácii vody na tabaku pri jeho styku s vlhkým vzduchom. Údaje pre tieto súpravy pokusov sú uvedené v tabuľkách 3 a až 3 e.

Tabuľka 3c vyrovnaná tak ako je

vzorka OV[%]	SVfcm’/g]	OV[»)	CVfcm’/g]
X výstup 1.81 z veže	2.78	11.37	9.23
B atupňo- 10.91 vito 60 min. (46-60 RH, 35 '	1.86 C)	11.47	8.86
C atupňo- 10.53 vito 60 nin.(46-60 4 RB, 23	2.02 .9 ’C)	11.28	9.20
D stupňo- 10.84 vito 90 in.(46-60 t RH, 35	1.99 •C)	11.45	8.90
B len 5.39 spray	2.37	11.25	8.71
F apray a 10.80 priamo vložená na 30 nin. do 60 t RH,35 ’C	1.81	11.27	8.39
G apray a 10.66 stupňovito 60 nin.(46-60 4	1.85 RB, 35 'C)	11.23	8.65
H apray a 10.76 stupňovito 90 min. (46-60 *	1.82 RH, 35 ’C)	11.24	8.62
I apray a 10.65 stupňovito 60 nin. (46-60 %	1.90 RB, 23.9 'C)	11.23	8.75
J apray a 10.57 stupňovito 90 nin. (46-60 *	1.87 RH, 23.9 'C)	11.38	8.74
K apray a 10.73 priamo na 30 siin. do 60 8 RH,	1.87 23.9 ’C	11.22	8.64
L apray a 10.98 a válec	1.60	11.39	8.28

Tabuľka 3a

tak ako ja	vyrovnaná
vzorka OV[t]	SV(cm’/g]	0V[4]	CVlca’/g]
X výstup s veže	3.43	3.02	11.31	9.04
S len spray	B.06	2.14	11.68	B.66
C spray a valec	11.53	1.81	11.59	8.59
F spray a stupňovito 90u mín.	11.27	1.87	11.51	9.01
(46 až «01 RB, 23.9 *C|
H spray a stupňovito 90 min.	10.96	1.98	11.36	9.48
(46 až 60 % RH, 23.9 *C)
I vzorka H drža-	11.54	1.95	11.56	9.40
ná 15 sdn-pri 60 S RH, 23.9 *C
J spray a stupňovitá 60 eln·	10.37	2.38	11.28	9.58
(46 Až 60 t RB, 23.9 ’c)
K vzorka J držaná 15 siin. pri 62 4 RB a 35 *C	11.17	2.26	11.22	9.88

Tabuľka 3d

Tabuľka 3b tak ako je vyrovnaná

vzorka OV(I]	SV[cm,/g)	OV(»I	CVÍon1/,]
X vystúp 3.01 8 veže	2.58	11.34	9.23
8 len 7.51 spray	2.13	11.39	8.87
C spray 11. B6 a válec	1.59	11.64	8.07
P spray a 10.55 stupňovito 60 min.(46-60 * RK, 23.9 *C)	1.54	11.45	8.86
G vzorka F 11.56 držaná 15 nin.pri 60 » RH, 23.9 ’C	1.54	11.42	6.61 ---------------n

tak ako je	vyrovnaná
vzorka	OV ll]	SV l«’/g]	OV [»]	cv [c’/gj
TI výstup z veže		2.83	3.01	11.92	9.46
T2 vložená priaao na 30 nin.do RH 60 * pri 23.9 *C		11.24	2.27	11.77	9.08
T3 postupne 90 iik, 30 až 60 4 RB, 23.9 ’C		11.8	2.24	11.83	9.29
T4 postupne 90 in,. 30 až 60 * RB, 23.9 ’C		9.77	2.24	11.85	9.43
SI len sprej		4.78	2.82	11.66	8.98
S2 sprej a prísno na 30 nin.de 60 1 RH, 23.9 *C		11.10	2.19	11.64	8.89
S3 sprej a postupne 90 nin.46 až 60 t RB, 23.9 *	’C	10.54	2.25	11.27	9.05
84 sprej a postupne 60 nin. 46 až 60 4 RB, 23.9 *	’C	10.56	2.22	11.73	9.03
SS spraj a postupne 30 min. 46 až 60 4 RH, 23.9 '	’C	9.74	2.29	11.67	9.19
C sprej a vAlec		10.48	1.95	11.81	8.80

spray a 10.28 1.97 11.27 8.99 stupňovito nin.(46 až * RH,

23.9 ’C)

1 vzorka H 11.73 držaná 15 stin. pri 62 1 RH, 23.9 ’C

1.82

11.25

8.61

SK 281909 Β6

Tabuľka 3e

	podnlanky	tupAovania	tak ako j	vyrovnaný
itart	rýchlosť	fiat	teplota	RH	OV	SV	OV	CV
OV [8|	vyduchu	{«in) (*C)	ros/	Í»1	(c« /9)	Í»J	c« /gj
	{·/·)			•ah
NÁSTRBK DO VEŽE		-9.2	0.79	11.B6	5.05
VÝSTUP t	VEŽE				3.44	2.82	11.72	9.49
VÝSTUP L.	. STUPŇA SPREJOVANIA		5.6*	3.72	11.82	9.40
VÝSTUP B	VALCOVEJ NÁDOBY			10.3«	3.0*	11.66	9.28
A 3.9	119	60	23.»	30-51	6.67	2.39	11.65	9.76
B 5.6	Β»	60	23.9	30/58	8.44	2.45	11.B2	9.91
C 3.9	97	60	23.9	*5-58	7.83	3.25	11.65	9.57
D 5.6	97	60	23.9	«5-58	8.**	2.39	11.79	9.66
E 3.9	97	60	23.9	17-62	11.10	2.33	11.7*	10.02
F 5.6	B9	60	23.9	*7-62	10.10	2.41	11.59	10.08
G 3.9	91	60	23.9	30-62	8.13	2.20	11.89	9.63
H 5.6	89	«0	23.9	30-62	9.41	3.41	11.79	10.11
I 3.9	102	60	23.9	47-62	10.21	2.15	11.76	8.98
J 3.9	91	60	23.9	*7-6*	10.18	2.13	11.94	9.13
K 3.9	91	60	23.9	35-64	9.07	2.23	11.99	9.51
L 3.9	91	60	32.2	35-60	B.65	2.1?	12.09	8.59
M 3.9	91	60	32.2	«5-60	10.11	2.39	11.92	10.02
K 5.6	91	60	32.2	«5-60	10.08	2.39	11.93	10.02
0 3.9	122	60	32.2	«7-64	10.88	2.31	11.96	9.51
P 3.9	122	60	32.2	*7-64	11.30	3.33	11.95	9.30

Údaje uvedené v tabuľke 3a až 3e ukazujú zisk v hodnotách CV, ktorý je v rozsahu od 0,5 do asi 1 cm³/g a zisk v hodnotách SV od asi 0,3 do asi 0,4 cm³/g, ktorý môže byť dosiahnutý postupnou zmenou RH vzduchu pri zvlhčovaní studeného tabaku, t. j. tabaku teploty od 23,9 °C do asi 35 °C, v porovnaní so sprejovaním vo valcovej nádobe použitom pri zvlhčovaní horúceho tabaku opúšťajúceho expanznú vežu. Obsah prchavých látok, OV, dosiahnutý pri použití postupného zvlhčovania priamo pri výstupe z veže sa ukázal výhodnejší ako pri prvom sprejovaní tabaku vo zvýšení hodnoty OV na asi 7 %, po ktorom nasleduje postupné zvlhčovanie. Nezistil sa významný rozdiel v hodnotách SV a CV pri tabaku zvlčovanom postupným spôsobom použitím vlhkého vzduchu s počiatočnou vlhkosťou RH okolo 46 % v porovnaní s tabakom zvlhčovaným postupným spôsobom s počiatočným RH okolo 30 %, alebo s tabakom postupne zvlhčovaným buď 60, alebo 90 minút. Pozorovalo sa tiež, že tabak môže byť zvlhčený buď pri pohybe vzduchu smerom nadol rýchlosťami od asi 89 do asi 119 cm/s, alebo nahor rýchlosťami asi do 23 cm/s bez toho, aby sa pozorovali významné rozdiely v hodnotách SV a CV. Dodatočne sa zistilo, že postupné zvlhčovanie poskytlo ekvivalentné alebo lepšie hodnoty CV a SV ako tabak po expanzii v expanznej komore zvlhčený priamym vystavením vlhkosti 60 % RH pri 23,9 °C vo vyrovnávacej komore. Nakoniec sa zistilo, že sprejovanie vodou vedúce k zvýšeniu prchavých látok OV na asi 7,5 % a následné postupné zvlhčovanie vlhkým vzduchom poskytlo lepšie hodnoty CV a SV ako sprejovanie nasledované konečným dovlhčením v sprejovej valcovej nádobe.

Pokus č. 4

Vykonali sa pokusy na určenie vplyvu prúdu vzduchu a jeho rýchlosti na únos, kanálikovanie a zhutňovanie tabaku. Tieto testy boli vykonané použitím dvoch vyrovnávacích komôr PGC. V oboch komorách bol skutočný prietok vzduchu približne 14,16 m³/min. Vzduch prúdil vrstvou tabaku smerom nahor v jednej a smerom nadol v druhej komore. Vzorky tabaku vo vrstve hrúbky 51 mm boli umiestnené vnútri zhora otvorených sít rozmerov 124 x 145 mm so sieťovinou na dne a s pevnými okrajmi výšky 102 mm. Tieto sitá boli umiestnené vnútri vyrovnávacích komôr. Vzduch bol donútený prúdiť cez vzorky zakrytím neobsadenej plochy poschodia lepenkou a utesnením všetkých medzier páskou. Rýchlosť vzduchu bola menená zmenou počtu sít so vzorkami, ktoré boli do komory vkladané. Tabak na tieto pokusy bol impregnovaný oxidom uhličitým a expandovaný pri asi 288 °C. Tabak bol zvlhčený v prvom stupni sprejovaním vodou na asi 8 % OV bezprostredne po expanzii. Podmienky vnútri komory pri testoch boli riadené na 23,9 °C a 60 % RH. Na meranie rýchlosti vzduchu bol použitý ako lopatkový anemometer (Airflow Instrumentation, Model LCA 6000, Frederick, Maryland), tak aj anemometer s horúcim drôzikom¹³ (Alnor Inštrument Company, Skokie Illinois, Thermometer Model 8525). Tieto prístroje boli umiestnené na meranie pri smere prietoku vzduchu smerom nahor bezprostredne nad, a pre meranie pri smere prietoku nadol pod vrstvou vzorky.

Pri pohybe vzduchu nahor bolo pozorované ľahké nadvihovanie tabaku bezprostredne po zapnutí priemernej rýchlosti prietoku a to dokonca aj pre tak nízke rýchlosti ako je 13,2 cm/s. Potom sa vytvorili malé vzduchové kanáliky a tabak sa usadil. V dôsledku prítomných kanálikov je prietok veľmi nehomogénny a to od 11,2 cm/s do 22,86 cm/s pre priemerný prietok asi 13,2 cm/s. Zvyšovaním priemerného prietoku vzduchu sa kanálikovanie stávalo zreteľnejšie a pri prietokoch nad 22,9 cm/s bol pozorovateľný významný únos a odfuknutie tabaku a nasledovalo významné kanálikovanie vrstvy.

Pohybom vzduchu smerom nadol boli pozorované určité zhutnenia vrstvy a zodpovedajúce zníženie rýchlosti vzduchu vrstvou bolo pozorované pri všetkých študovaných rýchlostiach. To je znázornené v tabuľke 4. Pri počiatočnej rýchlosti okolo 97,5 cm/s bola vrstva tabaku zhutnená o 28 % a v dôsledku toho bola znížená rýchlosť vzduchu vrstvou asi na 72 cm/s. Pri počiatočných rýchlostiach okolo 72 cm/s alebo menších bolo zhutnenie vrstvy asi tak polovičné ako pri 97,5 cm/s a prietok vzduchu tabakom bol oveľa menej znížený.

Tabuľka 4

VPLYV KOMPAKTNOSTI VRSTVY	NA PRIETOK VZDUCEU VRSTVOU
Počiatočná rýchlosť vzduchu [ca/s]	hrúbka vrstvy
počiatok	koniec	zmena(8)	počiatok	koniec	z*en*(8)
97.5	71.6	27	51	39.1	28
81.8	73.2	11	51	41.9	18
71.6	67.6	6	51	43.2	15
52.8	49.8	6	51	45.7	10
21.8	20.8	5	51	48.3	5

Na základe týchto pokusov bolo určené, že expandovaný tabak môže byť výhodne zvlhčený postupnou metódou pri lýchto metódach:

a) čas: od asi 60 do 90 min;

b) RH: z počiatočnej RH od asi 30 do 45 % do konečnej RH od asi 60 do 64 %;

c) teplota: od asi 23,9 do si 35 °C;

d) prietok vzduchu: smerom nahor rýchlosťou do 22,9 alebo smerom nadol do asi 112,7 cm/s.

Pokus č. 5

Približne 65,25 kg za hodinu zmesi dymom spracovaného tabaku typu burley¹⁴, ktorá bola impregnovaná oxidom uhličitým postupom opísaným v spoločne prihlásenej a spoločne uznanej prihláške Cho a kol., S. N. 17/717 167, a expandovaná tak, ako je opísané v uvedených príkladoch, prešlo chladiacim dopravníkom, aby sa znížila teplota z asi 93,3 na asi 29,4 °C pred uvedením do špirálovej jednotky Frigoscandia Model GCP 42. Tabak prechádza špirálovou jednotkou zdola nahor. Vzduch preteká zvrchu ku dnu, čím v podstate vzniká protiprúdny chod tabaku a vzduchu. Toto usporiadanie umožňuje postupné zvlhčovanie tabaku ako výsledok kontinuálnej dehydratácie vzduchu tabakom. Tabak vstupuje do procesu s asi 3 % a vychádza s 11 % OV. Hodnota CV pri vyrovnanom vstupnom materiáli bola asi 10,53, kým hodnota CV pri vyrovnanom zvlhčenom materiáli bola 10,46 cm³/g, čo nenaznačuje žiadnu výraznú stratu plniacej schopnosti tabaku v zvlhčovačom procese, inými slovami: štandardnou analýzou rozptylu nebol zistený štatisticky významný úbytok plniacej schopnosti. Navyše, sitová skúška nepreukázala merateľný pokles veľkosti častíc tabaku spôsobený zvlhčovacím procesom.

Pokus č. 6

Vykonalo sa množstvo pokusov s tabakom expandovaným pri rôznych teplotách veže, v ktorej bol tabak zvlhčovaný postupom podľa tohto vynálezu. V každom pokuse asi 68 kg/hod. tabaku vo vzťahu na zvlhčenú tabakovú hmotu, bolo zvlhčené v modifikovanej špirálovej jednotke Frigoscandia opísanej v pokuse č. 5. Teplota vzduchu vstupujúceho do zvlhčovacej jednotky bola nastavená na asi 29,4 °C a relatívna vlhkosť na asi 62 %. Vzduch vystupujúci zo zvlhčovacej jednotky mal typickú teplotu asi 32,2 až 35 °C a relatívnu vlhkosť asi 40 až 45 %. Ako je znázornené v tab. 5, nemal tabak zvlhčený podľa tohto vynálezu žiaden pokles plniacej schopnosti.

Tabuľka 5

vyrovnaný
Typ	Fokua	Teplota	OV	OV CV	OV	CV	□V
tabaku	e.	veže	vatup výa-	vatup	vatup	výa-	výa-
		Í’C]	[*]	tup	c»%]	[»]	tup	tup(»|
				[»]			[*)
Bright*	FO 20SC	287.a	2.70	11.16	9.93	11.87	9.40	12.00
	FO 205A	321	2.11	11.38	10.41	11.57	10.83	11.56
	FO 205B	329	1.87	9.99	11.30	11.30	10.90	11.50
Briqht*	FO 206A	304	2.47	11.09	10.00	12.34	10.20	11.74
	PO 217	321	2.59	10.86	10.49	11.79	10.51	11.63
Burley	FO 206B	248	3.11	10.75	12.39	10.91	12.31	10.52
	FO 206C	271	2.95	10.22	12.08	10.85	12.41	10.40
	FO 214	271	3.00	10.4	11.3	10.4	11.2	10.4
dysca spracovaný tabak
avatlý	tabak z	Kentucky

Pokus č. 7

Asi 90,6 kg dymom spracovaného tabaku za hodinu s OV asi 21,6 % bolo privedené do modifikovanej jednotky Frigoscandia opísanej v pokuse č. 5 pracujúcej ako sušiareň. Prúd tabaku na špirálovom dopravníku sušiacej jednotky bol orientovaný zdola nahor. Vzduch prúdil zhora ku dnu jednotky, čo vytváralo v podstate protiprúdny tok tabaku vzhľadom na vzduch. Tabak bol úspešne usušený na asi 12,2 % O V v čase zdržania asi 60 minút použitím vzduchu so vstupnou teplotou asi 35 °C a vlhkosťou RH okolo 35 %. Vzduch opúšťajúci sušiacu jednotku mal asi 28,3 °C a mal vlhkosť 62 % RH. Tabak vstupujúci aj vystupujúci z jednotky bol na dotyk chladný s odhadovanou teplotou asi 23,8 °C, čo naznačuje, že neprebehlo žiadne tepelné spracovanie tabaku. Nezistila sa zmena hodnoty CV vyrovnaného tabaku v dôsledku sušenia. Tento zvláštny sušiaci pokus bol navrhnutý tak, aby bolo minimalizované tepelné spracovanie. Podobné sušiace výsledky môžu byť dosiahnuté použitím vyšších teplôt pri riadenom tepelnom spracovaní.

Napriek tomu, že vynález bol zvlášť opísaný v spojitosti s preferovanými realizáciami, je potrebné chápať, že rôzne zmeny v postupe a detailoch sa môžu uskutočniť bez toho, aby to znamenalo odklon od myšlienky a rozsahu patentu.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (23)

1. Spôsob zvýšenia obsahu vlhkosti organického materiálu, vyznačujúci sa tým, že krokmi sú:

a) vytvorenie podkladu z organického materiálu nanesením organického materiálu na závitovkový ukladací dopravník obsahujúci množstvo etáží,

b) kontaktovanie organického materiálu na podklade s prúdom vzduchu, ktorý má relatívnu vlhkosť blízku rovnovážnym podmienkam organického materiálu, pričom vzduch prúdi z etáže do etáže cestou v podstate protismemou vzhľadom na cestu podkladu organického materiálu pozdĺž množstva etáží,

c) zvýšenie relatívnej vlhkosti prúdu vzduchu kontaktujúceho organický materiál na podklade, aby sa zvýšil obsah vlhkosti organického materiálu tak, že relatívna vlhkosť prúdu vzduchu kontaktujúceho organický materiál sa udržiava blízko rovnovážnych podmienok organického materiálu, až kým sa dosiahne požadovaný obsah vlhkosti v organickom materiáli, čím sa prúd vzduchu postupne dehydruje a organický materiál sa postupne zvlhčuje ako vzduch prúdi na ceste v podstate protismemej vzhľadom na cestu podkladu organického materiálu.

2. Spôsob zníženia obsahu vlhkosti organického materiálu, vyznačujúci sa tým, že krokmi sú:

a) vytvorenie podkladu z organického materiálu nanesením organického materiálu na závitovkový ukladací dopravník obsahujúci množstvo etáží,

b) kontaktovanie organického materiálu so vzduchom prúdiacim z etáže do etáže cestou v podstate protismemou vzhľadom na cestu podkladu organického materiálu pozdĺž množstva etáží, pričom prúd vzduchu má relatívnu vlhkosť blízku alebo nižšiu ako sú rovnovážne podmienky podkladu organického materiálu a

c) zníženie relatívnej vlhkosti prúdu vzduchu kontaktujúceho organický materiál až obsah vlhkosti v organickom materiáli klesne tak, že relatívna vlhkosť prúdu vzduchu kontaktujúceho organický materiál sa udržiava blízko alebo nižšie ako sú rovnovážne podmienky organického materiálu, až kým sa dosiahne požadovaný obsah vlhkosti v organickom materiáli, čím sa organický materiál postupne dehydruje a prúd vzduchu sa postupne zvlhčuje ako vzduch prúdi na ceste v podstate protismemej k ceste podkladu organického materiálu.

3. Spôsob podľa patentových nárokov 1 alebo 2, v y značujúci sa tým, že teplota organického materiálu je približne pod 38 °C (100 °F) pred jej kontaktovaním s prúdom vzduchu.

4. Spôsob podľa patentových nárokov 1 alebo 2, v y značujúci sa tým, že pred krokom kontaktovania organického materiálu s prúdom vzduchu organický materiál má počiatočný obsah vlhkosti od asi 1,5 % do asi 13%.

5. Spôsob podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že pred krokom kontaktovania organického materiálu s prúdom vzduchu organicky materiál má počiatočný obsah vlhkosti od asi 1,5 % do asi 6 %.

6. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že prúd vzduchu kontaktujúci organický materiál má relatívnu vlhkosť od asi 30 % do asi 64 % pri teplote od asi 21 °C (70 °F) do asi 49 °C (120 °F).

7. Spôsob podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že organickým materiálom je tabak.

8. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že tabakom je expandovaný tabak.

9. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že tabakom je rezaný tabak.

10. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že tabak je vybraný zo skupiny zahrnujúcej expandovaný alebo neexpandovaný tabak, celé tabakové listy, rezaný alebo sekaný tabak, stonky, rekonštituovaný tabak alebo akúkoľvek ich kombináciu.

11. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že navyše obsahuje krok predhriatia organického materiálu na teplotu od asi 38 °C (100 °F) do asi 121 °C (250 °F) pred krokom (a).

12. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že teplota organického materiálu je pod asi 121 °C (250 °F) pred krokom kontaktovania organického materiálu s prúdom vzduchu.

13. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že požadovaný obsah vlhkosti v organickom materiáli po kroku (c) je od asi 11 % do asi 13 %.

14. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa t ý m , že pred krokom kontaktovania organického materiálu s prúdom vzduchu organický materiál má obsah vlhkosti od asi 11 % do asi 40 %.

15. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že prúd vzduchu kontaktujúci organický materiál má relatívnu vlhkosť od asi 20 % do asi 60 % pri teplote od asi 21 °C (70 °F) do asi 49 °C (120 °F).

16. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa t ý m , že teplota prúdu vzduchu je od asi 24 °C (75 °F) do asi 121 °C (250 °F).

17. Spôsob podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že krok kontaktovania organického materiálu s prúdom vzduchu sa uskutočňuje použitím prúdu vzduchu s rýchlosťou od asi 0,23 m/s do asi 1,22 m/s.

18. Spôsob podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že krok kontaktovania organického materiálu s prúdom vzduchu sa uskutočňuje nasmerovaním prúdu vzduchu buď nadol, alebo nahor cez podklad organického materiálu, alebo nasmerovaním prúdu vzduchu zároveň nadol a nahor cez podklad organického materiálu.

19. Spôsob podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že teplota prúdu vzduchu je vybraná tak, aby sa zabezpečilo požadované tepelné spracovanie.

20. Spôsob podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že teplota prúdu vzduchu je vybraná tak, aby sa neuskutočnilo nijaké tepelné spracovanie.

21. Spôsob podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že organickým materiálom je hygroskopický organický materiál.

22. Spôsob podľa nároku 21, vyznačujúci sa t ý m , že hygroskopický organický materiál je vybraný zo skupiny obsahujúcej ovocie, zeleninu, obilniny, kávu, farmaceutiká, čaj a ľubovoľnú ich kombináciu.

23. Spôsob podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že ukladací dopravník je závitovkový dopravník a vzduch prúdi v podstate nahromadeným materiálom postupne cez za sebou nasledujúce etáže.