WO2001058288A1 - Method for improving the filling ability of tobacco - Google Patents

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    • A24B3/182—Puffing

Definitions

  • DE 34 14 625 C2 discloses a cascade process, according to which the most varied of measures, such as cooling the treatment gas before the reactor is charged,
  • Autoclave temperature or its cooling water temperature must not exceed 50 ° C.
  • the tobacco samples were spread in flat plastic dishes and conditioned in a standard atmosphere at 21 ° C and 62% relative humidity.
  • the filling capacities were determined using a Borgwaldt densimeter, and the specific volume in ml / g was converted to a nominal moisture of 12% by weight and a nominal temperature of 22 ° C.
  • the relative filling capacity improvement also known as degree of swelling, is calculated according to the following formula, in which F ß denotes the filling capacity of the base and F the filling capacity of the expanded tobacco:

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Abstract

The invention relates to a method for improving the filling ability of tobacco, such as cut tobacco leaves, or ribs, or tobacco additives, whereby the tobacco material with an initial water content of up to 15 wt % is treated with a gas, comprising nitrogen and/or argon, at pressures from 50 to 1000 bar with a continuous, or staged compression, followed by a continuous or staged decompression, whereby the compression and decompression steps occur in, either an autoclave, or a cascade-like series of several autoclaves and, finally, a thermal after-treatment of the withdrawn tobacco material. The invention is characterised in that the compression is carried out at a working temperature of over 55 °C, preferably from 60 to 90 °C and the final water content of the tobacco is in the range of 8 to 14 wt. %.

Description

VERFAHREN ZUR VERBESSERUNG DER FULLFAHIG EIT METHOD FOR IMPROVING THE READY EIT
VON TABAKFROM TOBACCO
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Füllfähigkeit von Tabak, wie geschnittenen Tabakblättern oder -rippen bzw. Tabakzusatzstoffen, durch Behandlung des bis etwa 15 Gew.-% Ausgangsfeuchte aufweisenden Tabakmaterials mit einem aus Stickstoff und/oder Argon bestehenden Behandlungsgas bei Drücken von 50 bis 1.000 bar bei kontinuierlicher oder stufenartiger Kompression gefolgt von einer kontinuierlichen oder stufenartigen Dekompression, wobei die Kompressions- und Dekompressionsschritte in entweder einem Autoklaven oder bei kaskadenartiger Schaltung in mehreren Autoklaven erfolgen, und anschließende thermische Nachbehandlung des ausgetragenen Tabakmaterials .The invention relates to a method for improving the fillability of tobacco, such as cut tobacco leaves or ribs or tobacco additives, by treating the tobacco material having up to about 15% by weight of starting moisture with a treatment gas consisting of nitrogen and / or argon at pressures of 50 to 1,000 bar with continuous or step-like compression followed by continuous or step-like decompression, the compression and decompression steps taking place in either an autoclave or, in the case of cascade-like switching, in several autoclaves, and subsequent thermal aftertreatment of the tobacco material discharged.
Derartige Verfahren, die auch als IMCOM-Blähverfahren bekannt sind, haben sich gegenüber der Druckbehandlung vonSuch processes, which are also known as IMCOM swelling processes, have been compared to the pressure treatment of
Tabak mit Kohlendioxid, Ammoniak oder flüchtigen organischen Gasen als vorteilhaft erwiesen. So beschreibt die DE 31 19 330 AI ein derartiges Blähverfahren mit im Autoklaven vorherrschenden Arbeitstemperaturen von 0 bis 50 °C, wobei man zur Erhöhung der Füllfähigkeit oder des Blähgrades den Einsatz eines Tabakmaterials mit einer Feuchte von bis zu 15 Gew.-% und eine Nachbehandlung mit Wasserdampf vorsah. Hierbei wurde darauf abgestellt, daß eine geringere Feuchte des Tabaks von 10 bis 15 Gew.-% zu einer erwünschten stärkeren Abkühlung des auszutragendenTobacco with carbon dioxide, ammonia or volatile organic gases has proven to be beneficial. For example, DE 31 19 330 AI describes such a blowing process with working temperatures in the autoclave of from 0 to 50 ° C., using a tobacco material with a moisture of up to 15% by weight and post-treatment to increase the filling capacity or the degree of blowing provided with steam. It was hereby taken into account that a lower moisture content of the tobacco of 10 to 15% by weight led to a desired stronger cooling of the material to be discharged
Tabakmaterials beim Entspannen führt.Leads tobacco material while relaxing.
Ferner offenbart die DE 34 14 625 C2 ein Kaskadenverfahren, wonach durch verschiedenartigste Maßnahmen wie Kühlung des Behandlungsgases vor der Beaufschlagung des Reaktors,Furthermore, DE 34 14 625 C2 discloses a cascade process, according to which the most varied of measures, such as cooling the treatment gas before the reactor is charged,
Kühlung des Autoklaven oder Einsatz eines unterkühlten und verflüssigten Behandlungsgases eine niedrige Arbeitstemperatur bei der Imprägnierung des Tabaks bewirkt werden soll. Zwar kann die Tabakfeuchte beliebig und beispielsweise in einem Bereich von 10 bis 30 Gew.-% liegen, jedoch wird ausdrücklich gefordert, daß dieCooling the autoclave or using a supercooled and liquefied treatment gas a low working temperature should be brought about in the impregnation of the tobacco. The tobacco moisture can be arbitrary and for example in a range from 10 to 30% by weight, but it is expressly required that the
Autoklaventemperatur bzw. dessen Kühlwassertemperatur nicht 50 °C überschreiten darf.Autoclave temperature or its cooling water temperature must not exceed 50 ° C.
Dieses wird auch gemäß DE 39 35 774 C2 in Zusammenhang mit einem kaskadenartigen Blähverfahren bestätigt, bei dem eine Umwälzung des Behandlungsgases über einen Kühler vorgesehen wird, um die erforderlichen tiefen Imprägniertemperaturen von 25 bzw. 45°C einzuhalten.This is also confirmed in accordance with DE 39 35 774 C2 in connection with a cascade-like expansion process in which the treatment gas is circulated via a cooler in order to maintain the required low impregnation temperatures of 25 or 45 ° C.
Wenngleich mit den oben erwähnten Blähverfahren bereits gute Werte hinsichtlich der Erhöhung der Füllfähigkeit von Tabak bzw. des Blähgrades erzielt werden, sind sie wegen der erforderlichen Kühlung des oder der Autoklaven und wegen der zusätzlichen Kühlung des Behandlungsgases verhältnismäßig aufwendig.Although good values with regard to increasing the filling capacity of tobacco or the degree of swelling are already achieved with the above-mentioned expanding processes, they are relatively expensive because of the required cooling of the autoclave (s) and because of the additional cooling of the treatment gas.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisherigen INCOM-Verfahren zu verbessern und bei gleich guten oder besseren Werten hinsichtlich Füllfähigkeit oder Bläheffekt die bislang für erforderlich gehaltenen und unwirtschaftlichen Kühlmaßnahmen bei der Kompression zu vermeiden.The invention has for its object to improve the previous INCOM method and to avoid the previously considered necessary and uneconomical cooling measures for compression with equally good or better values in terms of filling capacity or blowing effect.
Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren der eingangs erwähnten Art gemäß Oberbegriff Patentanspruch vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kompression bei einer Reaktortemperatur von über 55°C durchgeführt wird.According to the invention, a method of the type mentioned at the outset is therefore proposed, which is characterized in that the compression is carried out at a reactor temperature of over 55 ° C.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß im Fall niedriger Tabakfeuchten im Bereich von bis 15 Gew.-% die bisherige Lehre, die eine tiefe Behandlungstemperatur fordert, nicht zu optimalen Blähergebnissen führt . Vielmehr konnten erst durch Erhöhung der Behandlungstemperatur bei der Kompression erstaunlich gute Werte hinsichtlich des Bläheffektes bzw. der Füllfähigkeit erzielt werden.Surprisingly, it has been shown that in the case of low tobacco moisture levels in the range of up to 15% by weight, the previous one Teaching that requires a low treatment temperature does not lead to optimal blowing results. Rather, it was only by increasing the treatment temperature during compression that surprisingly good values with regard to the blowing effect or the filling ability could be achieved.
Dieses führt weiterhin verfahrensmäßig zu dem Vorteil, daß die Kompressionswärme nicht abgeführt werden muß, also keine zusätzliche Kühlung des oder der Autoklaven erforderlich ist.In terms of the process, this also leads to the advantage that the heat of compression does not have to be dissipated, that is to say no additional cooling of the autoclave or the autoclaves is required.
Im folgenden Beispiel wird das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik erläutert. Die Versuchsergebnisse zeigen den für verschiedene Tabakfeuchten unterschiedlichen Einfluß derIn the following example, the method according to the invention is explained in comparison to the prior art. The test results show the different influence of the for different tobacco moisture levels
Arbeitstemperatur auf den Blähgrad. Gemäß der bisherigen Lehre führt im Fall einer Tabakfeuchte von 18 Gew.-% eine Erhöhung der Arbeitstemperatur über 40°C zu einer Verschlechterung des Bläheffekts. Dagegen zeigen sich bei Tabakfeuchten von unter 15 Gew.-% deutliche Verbesserungen, wenn die Hochdruckbehandlung bei Arbeitstemperaturen von 60 und 80 °C durchgeführt wird. Erstaunlicherweise liegen die erzielbaren Blähgrade bei niedriger Tabakfeuchte und höheren Arbeitstemperaturen sogar teilweise über den unter konventionellen Bedingungen erhaltenen Werten. Working temperature on the degree of swelling. According to the previous teaching, in the case of a tobacco moisture content of 18% by weight, an increase in the working temperature above 40 ° C. leads to a deterioration in the blowing effect. On the other hand, tobacco moisture levels below 15% by weight show significant improvements if the high-pressure treatment is carried out at working temperatures of 60 and 80 ° C. Surprisingly, the levels of expansion that can be achieved at low tobacco moisture and higher working temperatures are even partially above the values obtained under conventional conditions.
Beispielexample
Die Hochdruckbehandlung wurde in einem Laborautoklaven mit einem genutzten Inhalt von 2 1 durchgeführt. Eine Ummantelung zur Zirkulation flüssiger Medien diente zur Einstellung der gewünschten Arbeitstemperaturen. Der Druckaufbau erfolgte von unten, der Druckabbau nach oben. Mehrere Ventile ermöglichten die beabsichtigten Schaltungsschemata. Ein Kompressor diente zur Einstellung des Enddruckes . Ein Thermoelement maß die Tabaktemperatur im oberen Segment der Tabakschüttung.The high pressure treatment was carried out in a laboratory autoclave with a content of 2 l used. A jacket for the circulation of liquid media was used to set the desired working temperatures. The pressure build-up took place from below, the pressure decrease upwards. Several valves made the intended circuit schemes possible. A compressor was used to set the final pressure. A thermocouple measured the tobacco temperature in the upper segment of the tobacco fill.
Die Laborvorrichtung zur thermischen Nachbehandlung bestand aus einem als Transportband dienenden durchlässigen Drahtgewebe, Leitblechen zur Ausbildung des Tabakvlieses in der gewünschten Breite, einer Dampfdüse mit schlitzartiger Austrittsöffnung und einer unter dem Band angeordneten Dampfabsaugvorrichtung. Die Nachbehandlung erfolgte mit Sattdampf .The laboratory device for thermal aftertreatment consisted of a permeable wire mesh serving as a conveyor belt, baffles for forming the tobacco fleece in the desired width, a steam nozzle with a slot-like outlet opening and a steam suction device arranged under the belt. The aftertreatment was done with saturated steam.
Die wichtigsten Behandlungsparameter sind der folgenden Tabelle 1 zu entnehmen.The most important treatment parameters are shown in Table 1 below.
Tabelle 1Table 1
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Die Tabakproben wurden in flachen Plastikschalen ausgebreitet und im Normklima bei 21°C und 62% relativer Feuchte konditioniert . Die Füllfähigkeiten wurden mit Hilfe eines Borgwaldt-Densimeters bestimmt, und das spezifische Volumen in ml/g auf eine Sollfeuchte von 12 Gew.-% und eine Solltemperatur von 22°C umgerechnet. Aus den Daten des unbehandelten Vergleichs bzw. Basis und den expandierten Mustern errechnet sich die auch als Blähgrad bezeichnete relative Füllfähigkeitsverbesserung nach der folgenden Formel, in welcher Fß die Füllfähigkeit der Basis und F die Füllfähigkeit des expandierten Tabaks bedeuten:The tobacco samples were spread in flat plastic dishes and conditioned in a standard atmosphere at 21 ° C and 62% relative humidity. The filling capacities were determined using a Borgwaldt densimeter, and the specific volume in ml / g was converted to a nominal moisture of 12% by weight and a nominal temperature of 22 ° C. From the data of the untreated comparison or base and the expanded patterns, the relative filling capacity improvement, also known as degree of swelling, is calculated according to the following formula, in which F ß denotes the filling capacity of the base and F the filling capacity of the expanded tobacco:
Δ % = <FE-FB) * 1 0% / FB Δ% = <F E -F B ) * 1 0% / F B
Die Versuche wurden mit Tabakfeuchten von 8, 12 und 14 sowie als Vergleich 18 Gew.-% durchgeführt. DieThe tests were carried out with tobacco moisture levels of 8, 12 and 14 and, as a comparison, 18% by weight. The
Arbeitstemperaturen wurden durch Thermostatisierung auf 40, 60 und 80°C eingestellt. Der Enddruck betrug 700 bar, der Druckabbau wurde in einem Zeitintervall von etwa 0,5 min durchgeführt. Alle Versuche basierten auf einer einheitlichen Mischung aus Virginiatabaken und der beschriebenen Nachbehandlungsmethode mit Sattdampf.Working temperatures were set to 40, 60 and 80 ° C by thermostatting. The final pressure was 700 bar, the pressure reduction was carried out in a time interval of about 0.5 min. All tests were based on a uniform mixture of Virginia tobacco and the described aftertreatment method with saturated steam.
Die Ergebnisse der Versuche sind in der folgenden Tabelle 2, die des Vergleichsversuchs in der folgenden Tabelle 2a dargestellt. In den Tabellen bedeuten TA dieThe results of the tests are shown in Table 2 below, those of the comparative test in Table 2a below. In the tables, T A means the
Tabaktemperatur unmittelbar vor der Entnahme aus dem Autoklaven als Austragstemperatur und Δ % die relative Füllfähigkeitsverbesserung bzw. den Blähgrad.Tobacco temperature immediately before removal from the autoclave as the discharge temperature and Δ% the relative improvement in filling capacity or the degree of swelling.
Tabelle 2Table 2
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Tabelle 2a Table 2a
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Der Vergleich der obigen Tabellen zeigt deutlich den positiven Effekt höherer Arbeitstemperaturen von 60 und 80°C auf die Füllfähigkeitsverbesserung, wenn Tabak mit Feuchten von unter 15 Gew.-% eingesetzt wird. The comparison of the above tables clearly shows the positive effect of higher working temperatures of 60 and 80 ° C on the improvement in filling capacity when tobacco with moisture of less than 15% by weight is used.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Verbesserung der Füllfähigkeit von Tabak, wie geschnittenen Tabakblättern oder -rippen bzw. Tabakzusatzstoffen, durch Behandlung des bis etwa 15 Gew.-% Ausgangsfeuchte aufweisenden Tabakmaterials mit einem aus Stickstoff und/oder Argon bestehenden Behandlungsgas bei Drücken von 50 bis 1.000 bar bei kontinuierlicher oder stufenartiger Kompression gefolgt von einer kontinuierlichen oder stufenartigen Dekompression, wobei die Kompressions- und Dekompressionschritte in entweder einem Autoklaven oder bei kaskadenartiger Schaltung in mehreren Autoklaven erfolgen, und anschließende thermische Nachbehandlung des ausgetragenen Tabakmaterials, dadurch gekennzeichnet , daß die Kompression bei einer1. A method for improving the filling capacity of tobacco, such as cut tobacco leaves or ribs or tobacco additives, by treating the tobacco material having up to about 15% by weight of starting moisture with a treatment gas consisting of nitrogen and / or argon at pressures of 50 to 1,000 bar in the case of continuous or step-like compression followed by a continuous or step-like decompression, the compression and decompression steps taking place in either an autoclave or, in the case of cascade-like switching, in several autoclaves, and subsequent thermal aftertreatment of the tobacco material discharged, characterized in that the compression is carried out in a
Arbeitstemperatur von über 55 °C durchgeführt wird.Working temperature of over 55 ° C is carried out.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompression bei einer Arbeitstemperatur von 60 bis 90 °C durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the compression is carried out at a working temperature of 60 to 90 ° C.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsfeuchte des Tabakmaterials im Bereich von 8 bis 14 Gew.-% liegt. 3. The method according to claim 1, characterized in that the initial moisture of the tobacco material is in the range of 8 to 14 wt .-%.
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