WO2014118988A1 - たばこ原料の膨化方法及びその膨化システム - Google Patents

たばこ原料の膨化方法及びその膨化システム Download PDF

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tobacco
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temperature
tobacco material
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西村　学
宏海 植松
尚 大高
友彦 吉岡
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日本たばこ産業株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24B—MANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
    • A24B3/00—Preparing tobacco in the factory
    • A24B3/04—Humidifying or drying tobacco bunches or cut tobacco
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24B—MANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
    • A24B3/00—Preparing tobacco in the factory
    • A24B3/18—Other treatment of leaves, e.g. puffing, crimpling, cleaning
    • A24B3/182—Puffing

Definitions

  • the present invention relates to an expansion method and an expansion system for expanding a tobacco material using water vapor.
  • cigarettes contain expanded tobacco materials.
  • the expanded tobacco material is obtained by contacting the tobacco material with water vapor to swell the tobacco material to form a swollen tobacco material, and then rapidly drying the swollen tobacco material by airflow drying (for example, Patent Document 1).
  • the swelling of the tobacco material expands the tobacco material, and the drying of the swollen tobacco material further expands the tobacco material. That is, the expansion method disclosed in the patent document expands the tobacco material in two stages.
  • the swelling treatment of the tobacco raw material and the drying treatment of the swollen tobacco raw material are carried out substantially continuously. For this reason, the swollen tobacco material is dried at a high temperature.
  • drying of the swollen tobacco material requires superheated steam or heated air at a sufficiently high temperature as a heating medium. Such a requirement for high-temperature superheated steam or heated air is a great energy consumption for drying treatment of swollen tobacco raw materials.
  • the temperature of the superheated steam or heated air is lowered, the evaporation rate of the water contained in the swollen tobacco material becomes slow, and the tobacco material cannot be sufficiently expanded.
  • An object of the present invention is to provide a method for expanding a tobacco raw material and an expansion system thereof that can effectively expand the tobacco raw material without excessively increasing the energy consumption required for the drying process.
  • the above-described object is achieved by the method for expanding a tobacco raw material according to the present invention.
  • the swelling method includes contacting a tobacco raw material with a first water vapor to form a swollen tobacco raw material in which the tobacco raw material is swollen, and a swollen tobacco raw material.
  • the temperature of the swollen tobacco material is lowered prior to the implementation of the drying step. Therefore, at the start of the drying process, the temperature difference between the dew point temperature of the second water vapor and the temperature of the swollen tobacco material is expanded.
  • Such a temperature difference is caused in the initial stage of the drying process, when the second water vapor is partly cooled to the dew point temperature due to the contact of the second water vapor with the swollen tobacco material. Therefore, the structure of the swollen tobacco material is increased in flexibility by water and heat generated by the condensation of the second water vapor.
  • the present invention also provides a tobacco raw material expansion system that implements the expansion method described above and is compatible with the expansion method.
  • the method and system for expanding the tobacco raw material of the present invention reduces the temperature of the swollen tobacco material prior to the drying step (air flow drying) of the swollen tobacco material, so that the swollen material is swollen as described above at the initial stage of the drying step.
  • the tobacco raw material gets wet with the condensed water of the second water vapor, and its temperature, that is, the product temperature rises to increase its flexibility.
  • the swelling process of the swollen tobacco material, that is, the expansion process can be effectively performed without increasing the energy consumption required for the drying process, and the expanded tobacco material obtained by this drying process has a high bulkiness.
  • the tobacco material expansion system will be described below with reference to FIG. 1 and FIG. 2, and the expansion method of one embodiment will also be apparent from the description herein.
  • the swelling system includes a swelling device 10, which is formed by a cyclone, for example.
  • the swelling device 10 has an inlet 12, an exhaust port 14 and an exhaust port 16 on its side, top and bottom surfaces, respectively.
  • a steam path 18 extends from the inlet 12, and the steam path 18 is connected to a steam source 20.
  • the water vapor source 20 can generate saturated water vapor as the first water vapor, and supply this saturated water vapor to the swelling device 10 via the water vapor path 18.
  • the temperature, pressure and flow rate of the saturated water vapor in the water vapor path 18 are, for example, 100 to 105 ° C., atmospheric pressure and 110 kg / h.
  • An input path 22 is branched into the water vapor path 18.
  • the charging path 22 extends upward and is connected to a charging port 24 for tobacco raw material via an air locker 26.
  • the tobacco raw material is obtained from tobacco leaf veins, so-called mid ribs. Specifically, the tobacco material is obtained through humidity control, rolling, and engraving of the inner bone, and has a chopped form.
  • the tobacco raw material described above has a moisture content of 36 wt%, and is introduced into the water vapor path 18 from the inlet 24 through the air locker 26. Thereafter, the tobacco raw material is supplied to the swelling device 10 together with the saturated water vapor. Therefore, the tobacco raw material comes into contact with the saturated water vapor in the water vapor path 18 and the swelling device 10 and swells by taking moisture and heat from the saturated water vapor to form a swollen tobacco raw material (swelling step, first stage). Swelling process).
  • the processing amount of the tobacco raw material is 300 kg / h
  • the time required for the swelling of the tobacco raw material is, for example, about 0.5 to 2 seconds
  • the swollen tobacco raw material has a moisture content of 40 wt%.
  • the saturated water vapor used for the swelling of the tobacco raw material may be exhausted as a disposable heating medium. However, in consideration of economy, the saturated water vapor is returned from the exhaust port 14 of the swelling device 10 through the return path 27 as shown in FIG. It is preferable to return to the water vapor source 20 and reuse it.
  • the swollen tobacco material is discharged from the discharge port 16 of the swelling device 10 to the discharge path 28.
  • the discharge path 28 is connected to the inlet 34 of the heat radiating device 32 via the air locker 30.
  • the heat radiating device 32 radiates the swollen tobacco material supplied from the inlet 34 and lowers the temperature of the swollen tobacco material (heat radiation step).
  • the temperature of the swollen tobacco material is lower than the dew point temperature (100 ° C.) under the atmospheric pressure of saturated water vapor or superheated water vapor, for example, the temperature of the environment where the expansion system is laid or The temperature is lowered to the expansion start temperature (specifically, about room temperature) defined by the temperature in the vicinity thereof.
  • the heat dissipation step here only reduces the moisture content of the swollen tobacco material from 40 wt% to about 38 wt%. Details of the heat dissipation device 32 will be described later.
  • the heat dissipating device 32 further has an outlet 36, and this outlet 36 is connected to a charging path 38.
  • This charging path 38 is connected to a drying path 42 via an air locker 40. Therefore, the heat radiating device 32 discharges the swollen tobacco material from the outlet 36, and the discharged swollen tobacco material is input to the drying path 42 through the input path 38 and the air locker 40.
  • the drying path 42 connects between a heating medium source 44 and an inlet 47 of an air dryer 46 as a drying device.
  • the heating medium source 44 generates, for example, superheated steam as second steam, and supplies this superheated steam toward the air dryer 46.
  • This superheated steam has a higher temperature Th, for example, 160 to 280 ° C., compared to the saturated steam flowing in the steam path 18.
  • the flow rate of superheated steam is, for example, 30 m / s.
  • the swollen tobacco material is charged into the drying path 42 in a state where it has a moisture content of about 38 wt% and an expansion start temperature sufficiently lower than the dew point temperature of superheated steam. It is supplied to the air dryer 46 together with water vapor. Therefore, the swollen tobacco material comes into contact with the superheated steam in the drying path 42 and the air dryer 46, and is rapidly heated and expanded by the condensation heat transfer of the superheated steam.
  • the superheated steam that contacts the charged swollen tobacco material is partially cooled by the swollen tobacco material to the dew point temperature and condensed. Therefore, since the surface of the swollen tobacco material gets wet with water generated by condensation of superheated steam (dew point temperature is 100 ° C.), the structure of the swollen tobacco material increases its flexibility, while the temperature of the swollen tobacco material is It rises rapidly to the dew point temperature of superheated steam.
  • the temperature of the swollen tobacco material is supplied with heat from the superheated steam and gradually rises from the dew point temperature, whereby the swollen tobacco material is dried. Since such a drying process rapidly evaporates the water contained in the swollen tobacco material, the internal pressure of the swollen tobacco material increases, and the swollen tobacco material is expanded again (drying process, second-stage expansion process). At this point, the production of the expanded tobacco material is completed.
  • the condensation of superheated steam until the temperature of the swollen tobacco material reaches the dew point temperature of the superheated steam (100 ° C.) from the expansion start temperature at the beginning of the drying process increases the flexibility of the swollen tobacco material.
  • the flexibility of the swollen tobacco here is an important factor in effectively expanding the swollen tobacco raw material. Therefore, in order to further increase the bulkiness of the expanded tobacco raw material, it is preferable to increase the temperature difference between the dew point temperature of the superheated steam and the above-described expansion start temperature as much as possible.
  • a cyclone is also used for the air dryer 46.
  • the superheated steam used to dry and expand the swollen tobacco material is returned from the exhaust port 48 of the airflow dryer 46 to the heating medium source 44 through the return path 50, while the expanded tobacco material is discharged from the airflow dryer 46.
  • the gas is discharged from the outlet 52 to the discharge path 56 through the air locker 54.
  • the expanded tobacco raw material is used for cigarette production as one of the filling materials for the cigarette. It goes without saying that the filling material contains tobacco obtained by cutting tobacco leaf portions.
  • FIG. 2 shows the first embodiment of the heat dissipation device 32 described above.
  • the heat dissipation device 32 includes a vibration conveyor 58 as a transfer path, and the vibration conveyor 58 has a start end 60 and a terminal end 62.
  • the start end 60 is disposed immediately below the inlet 34 of the heat dissipation device 32, while the end 62 is disposed adjacent to the outlet 36 of the heat dissipation device 32.
  • Such a vibrating conveyor 58 receives the swollen tobacco material discharged from the swelling device 10 at the start end 60, and continuously or intermittently transfers the received swollen tobacco material toward the end 62, and exits from the end 62. It discharges to 36 (transfer process).
  • the period required for the transfer of the swollen tobacco material from the start end 60 to the end end 62 of the vibration conveyor 58 is such that the temperature of the swollen tobacco material when discharged from the swelling device 10 decreases to the above-described expansion start temperature. It matches the time required.
  • heat release from the swollen tobacco material is naturally performed by heat exchange between the swollen tobacco material and the surrounding air. Therefore, it is preferable that the middle part of the vibration conveyor 58 is laid as far as possible from high-temperature mechanical equipment such as the swelling device 10 and the air dryer 46.
  • the heat dissipation device 32 of the second embodiment may further include a blower 64.
  • the blower 64 has a pipe-shaped blower head 66.
  • the blower head 66 is disposed, for example, above the vibration conveyor 58 and extends along the vibration conveyor 58.
  • the blower head 66 has a large number of nozzle openings 68 arranged at intervals in the longitudinal direction thereof, and is connected to, for example, an air conditioner 70.
  • the air conditioner 70 supplies conditioned air as a cooling medium toward the blower head 66, and this conditioned air has the expansion start temperature described above or a temperature lower than the expansion start temperature.
  • Example 2 in the process in which the swollen tobacco material is continuously transferred on the vibrating conveyor 58, the blower head 66 moves from the nozzle port 68 toward the swollen tobacco material on the vibrating conveyor 58 as described above. Blowing conditioned air (air blowing process) to forcibly dissipate the swollen tobacco material. As a result, the temperature of the swollen tobacco material quickly decreases to the expansion start temperature, and the length required for the vibration conveyor 58 can be greatly shortened.
  • Blowing conditioned air air blowing process
  • the present invention can present the heat dissipation device 32 as the third embodiment.
  • the vibration conveyor 58 extends through the heat radiation chamber 72.
  • the heat radiating chamber 72 includes the above-described air conditioner 70 as a blower, and the air conditioner 70 supplies conditioned air having an expansion start temperature or a temperature lower than the expansion start temperature into the heat radiating chamber 72. Keep the temperature at a constant. In this case, the swollen tobacco material on the vibration conveyor 58 stays temporarily in the heat radiation chamber 72 and waits on the vibration conveyor 58 until the temperature drops to the expansion start temperature.
  • any of the heat dissipation devices 32 of the above-described first to third embodiments can further include a thermometer 74 in order to confirm whether or not the temperature of the swollen tobacco material has decreased to the expansion start temperature.
  • Thermometer 74 as shown in FIG. 1 is disposed in a portion of the shooting path 38 between the heat dissipation device 32 and Earokka 40 measures the temperature T ST swelling tobacco material discharged from the heat dissipation device 32.
  • the temperature Te of the swollen tobacco material at this time becomes the expansion start temperature.
  • the transfer speed of the swollen tobacco material by the vibration conveyor 58 and the capacity of the air conditioner 70 can be adjusted. The temperature can be matched with the expansion start temperature with high accuracy.
  • the drying path 42 is also provided with a thermometer 76, and this thermometer 76 is disposed in the vicinity of the inlet 47 in the air dryer 46, and overheat flows into the air dryer 46. Measure the temperature of the water vapor. If such a thermometer 76 is provided, the operation of the heating medium source 44 can be adjusted based on the measurement result of the thermometer 76, and the temperature of the superheated steam supplied to the air dryer 46 is set to a desired temperature. Can be maintained.
  • the heat radiating device 32 of any of the above-described first to third embodiments has the swollen tobacco received at the inlet 34 as shown in FIG.
  • the raw material is transferred toward the outlet 36 while dissipating heat, and in this process, the temperature T ST of the swollen tobacco raw material is set to ensure as large as possible a temperature difference ⁇ T between the dew point temperature Td and the expansion start temperature Te. Decrease from Ti to Te.
  • the temperature T ST swelling tobacco material is controlled in swelling starting temperature Te as described above, ⁇ of expanded tobacco material is constant. This greatly contributes to stabilizing the quality of cigarettes. Conversely, if the bulkiness required for the expanded tobacco raw material is the same as in the conventional case, the temperature Th of the superheated steam can be lowered. In this case, the energy consumption of the heating medium source 44 can be reduced.
  • the graph of FIG. 4 shows the relationship between the amount of water and the bulkiness of the expanded tobacco raw materials obtained from the swollen tobacco raw material lots E1, E2, C1, and C2 with the expansion start temperature Te and the superheated steam temperature Th as parameters. .
  • Table 1 below shows the expansion start temperature Te and superheated steam temperature Th for the swollen tobacco raw materials E1, E2, C1, and C2. As apparent from Table 1 and FIG. 4, lots E1. When C1 is compared, the lower the expansion start temperature Te, the higher the expansion of the expanded tobacco material. The same result can be obtained between the lots E2 and C2 having the same superheated steam temperature Th.
  • the expansion system of one embodiment uses a cyclone system for both the swelling device 10 and the airflow dryer 46, a mechanism other than the cyclone system may be employed.
  • the transfer path of the heat radiating device 32 can be realized by a transfer mechanism other than the vibrating conveyor 58.
  • the expansion system is provided with the water vapor source 20 and the heating medium source 44 separately.
  • the water vapor source 20 and the heating medium source 44 are integrated into one, and saturated water vapor and superheated water vapor are obtained from a common heating medium source. You may make it supply.

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Abstract

　本発明のたばこ原料の膨化方法及び膨化システムは、膨潤装置（１０）内にてたばこ原料を飽和水蒸気（第１水蒸気）に接触させ、たばこ原料が膨潤した膨潤たばこ原料を形成し、この後、気流乾燥機（４６）内にて膨潤たばこ原料を過熱水蒸気（第２水蒸気）によって乾燥させる前に、放熱装置（３２）にて膨潤たばこ原料の温度（ＴＳＴ）が過熱水蒸気の露点温度よりも低い膨化開始温度（Ｔｅ）になるまで、膨潤たばこ原料を放熱させる。

Description

たばこ原料の膨化方法及びその膨化システム
　本発明は、水蒸気を利用してたばこ原料を膨化する膨化方法及びその膨化システムに関する。
　一般的に、シガレットには膨化たばこ原料が含まれている。この膨化たばこ原料は、たばこ原料に水蒸気を接触させることで、たばこ原料を膨潤させて膨潤たばこ原料を形成し、この後、膨潤たばこ原料を気流乾燥により急速に乾燥することで得られる（例えば、特許文献１）。たばこ原料の膨潤はたばこ原料を膨化させ、膨潤たばこ原料の乾燥はたばこ原料を更に膨化させる。即ち、特許文献に開示された膨化方法はたばこ原料を２段階にて膨化させる。
国際公開第2012/132008号パンフレット(WO 2012/132008 A1)
　特許文献１の場合、たばこ原料の膨潤処理及び膨潤たばこ原料の乾燥処理は実質的に連続して実施される。このため、膨潤たばこ原料は高い温度のままで乾燥処理される。また、膨潤たばこ原料の乾燥には加熱媒体として十分高い温度の過熱水蒸気又は加熱空気が必要となる。このような高温の過熱水蒸気又は加熱空気の要求は膨潤たばこ原料の乾燥処理にとって大きなエネルギ消費となる。一方、過熱水蒸気又は加熱空気の温度を低下させれば、膨潤たばこ原料に含まれた水分の蒸発速度が遅くなり、たばこ原料を十分に膨化させることができない。
　本発明の目的は、乾燥処理に要するエネルギ消費を過剰に増大させることなく、且つ、たばこ原料を有効に膨化可能としたたばこ原料の膨化方法及びその膨化システムを提供することにある。
　上述の目的は、本発明のたばこ原料の膨化方法によって達成され、この膨化方法は、たばこ原料を第１水蒸気に接触させ、たばこ原料が膨潤した膨潤たばこ原料を形成する膨潤工程と、膨潤たばこ原料に第２水蒸気を接触させる気流乾燥により膨潤たばこ原料を乾燥させる乾燥工程と、膨潤工程と乾燥工程との間にて、膨潤たばこ原料を放熱させる放熱工程とを備える。
　このような膨化方法によれば、膨潤たばこ原料の温度は乾燥工程の実施に先立ち、低下される。それ故、乾燥工程の開始時、第２水蒸気の露点温度と膨潤たばこ原料の温度との間の温度差が拡大される。このような温度差は、乾燥工程の初期にて、膨潤たばこ原料に対する第２水蒸気の接触により第２水蒸気はその一部がその露点温度まで冷却して凝縮する。それ故、膨潤たばこ原料の組織は第２水蒸気の凝縮により発生した水及び熱によって、その柔軟性が増加する。
　このようにして膨潤たばこ原料に柔軟性が付与されれば、膨潤たばこ原料の気流乾燥、即ち、その膨化処理が効果的に実施され、膨潤たばこ原料から得られる膨化たばこ原料の膨嵩性は高い。
　また、本発明は上述の膨化方法を実施し且つ膨化方法に対応したたばこ原料の膨化システムをも提供する。
　本発明のたばこ原料の膨化方法及び膨化システムは、膨潤たばこ原料の乾燥工程（気流乾燥）に先立ち、膨潤たばこ原料の温度を低下させているので、乾燥工程の初期にて、前述したように膨潤たばこ原料は第２水蒸気の凝縮水で濡れるとともにその温度、即ち、品温が上昇して、その柔軟性が増加する。この結果、乾燥工程に要するエネルギ消費を増大させることなく、膨潤たばこ原料の乾燥工程、即ち、膨化処理を効果的に実施でき、この乾燥工程により得られる膨化たばこ原料の膨嵩性は高い。
本発明の一実施形態に係るたばこ原料の膨化方法を実施するための概略的な膨化システムを示した図である。 図１の放熱装置の詳細を示す図である。 放熱装置の働きを説明するためのグラフである。 膨潤たばこ原料の膨化開始温度をパラメータとして気流乾燥後の膨潤たばこ原料の水分量と膨嵩性との関係を示したグラフである。
　図１及び図２を参照しながら、たばこ原料の膨化システムについて以下に説明するが、ここでの説明から一実施形態の膨化方法もまた自ずと明らかとなる。
　膨化システムは膨潤装置１０を含み、この膨潤装置１０は例えばサイクロンによって形成されている。膨潤装置１０はその側面、上面及び底面に入口１２、排気口１４及び排出口１６をそれぞれ有する。入口１２からは水蒸気経路１８が延び、この水蒸気経路１８は水蒸気源２０に接続されている。
　水蒸気源２０は第１水蒸気としての飽和水蒸気を生成し、この飽和水蒸気を水蒸気経路１８を介して膨潤装置１０に供給することができる。ここで、水蒸気経路１８における飽和水蒸気の温度、圧力及び流量は例えば１００～１０５℃、大気圧、１１０ｋｇ／ｈである。
　水蒸気経路１８には投入経路２２が分岐されている。この投入経路２２は上方に延び、たばこ原料の投入口２４にエアロッカ２６を介して接続されている。本実施形態の場合、たばこ原料はたばこ葉の葉脈、所謂、中骨(mid ribs)から得られる。具体的には、たばこ材料は中骨の調湿、圧延及び裁刻処理を経て得られ、刻状の形態を有する。
　上述のたばこ原料は３６ｗｔ％の水分量を有し、投入口２４からエアロッカ２６を通じて水蒸気経路１８に投入される。この後、たばこ原料は飽和水蒸気とともに膨潤装置１０に供給される。それ故、たばこ原料は水蒸気経路１８及び膨潤装置１０内にて飽和水蒸気と接触し、この飽和水蒸気から水分及び熱を取り込むことで膨潤し、膨潤たばこ原料を形成する（膨潤工程、第１段階の膨化処理）。
　ここで、たばこ原料の処理量は３００ｋｇ／ｈであり、たばこ原料の膨潤に要求される時間は例えば、０．５～２秒程度、また、膨潤たばこ原料は４０ｗｔ％の水分量を有する。
　たばこ原料の膨潤に使用された飽和水蒸気は、使い捨ての加熱媒体として排気してもよいが、経済性を考慮して図１に示されるように膨潤装置１０の排気口１４から戻り経路２７を経て水蒸気源２０に戻し、再利用するのが好ましい。一方、膨潤たばこ原料は膨潤装置１０の排出口１６から排出経路２８に排出される。この排出経路２８はエアロッカ３０を介して放熱装置３２の入口３４に接続されている。
　放熱装置３２はその入口３４から供給された膨潤たばこ原料を放熱させ、膨潤たばこ原料の温度を低下させる（放熱工程）。具体的には、放熱装置３２にて、膨潤たばこ原料の温度は飽和水蒸気や過熱水蒸気の大気圧下における露点温度（１００℃）よりも低い温度、例えば膨化システムが敷設されている環境の温度又はその近傍の温度にて規定される膨化開始温度（具体的には室温程度）まで低下される。ここでの放熱工程は膨潤たばこ原料の水分量を４０ｗｔ％から約３８ｗｔ％に減少させるに過ぎない。なお、放熱装置３２の詳細は後述する。
　放熱装置３２は出口３６を更に有し、この出口３６は投入経路３８に接続されている。この投入経路３８はエアロッカ４０を介して乾燥経路４２に接続されている。それ故、放熱装置３２は膨潤たばこ原料をその出口３６から排出し、排出された膨潤たばこ原料は投入経路３８及びエアロッカ４０を通じて乾燥経路４２に投入される。
　乾燥経路４２は加熱媒体源４４と乾燥装置としての気流乾燥機４６の入口４７との間を接続している。加熱媒体源４４は例えば第２水蒸気としての過熱水蒸気を生成し、この過熱水蒸気を気流乾燥機４６に向けて供給する。この過熱水蒸気は水蒸気経路１８を流れる飽和水蒸気に比べて高い温度Ｔｈ、例えば１６０～２８０℃の温度を有する。また、過熱水蒸気の流速は例えば３０ｍ／ｓである。
　前述の説明から明らかなように膨潤たばこ原料は、約３８ｗｔ％の水分量と、過熱水蒸気の露点温度よりも十分に低い膨化開始温度を有した状態にて、乾燥経路４２内に投入され、過熱水蒸気とともに気流乾燥機４６に向けて供給される。それ故、膨潤たばこ原料は乾燥経路４２及び気流乾燥機４６内にて、過熱水蒸気に接触することで、過熱水蒸気の凝縮熱伝達により急速に加熱されて膨化される。
　詳しくは、投入された膨潤たばこ原料に接触する過熱水蒸気はその一部が膨潤たばこ原料により露点温度まで冷却されて凝縮する。それ故、膨潤たばこ原料の表面は過熱水蒸気の凝縮により発生した水（露点温度は１００℃）で濡れることから、膨潤たばこ原料の組織はその柔軟性が増加し、一方、膨潤たばこ原料の温度は過熱水蒸気の露点温度まで速やかに上昇する。
　この後、膨潤たばこ原料の温度は過熱水蒸気からの熱の供給を受け、露点温度から徐々に上昇し、これより、膨潤たばこ原料は乾燥される。このような乾燥プロセスは膨潤たばこ原料に含まれた水分を急速に蒸発させることから、膨潤たばこ原料の内圧が上昇し、膨潤たばこ原料を再度膨化させる（乾燥工程、第２段階の膨化処理）。この時点にて、膨化たばこ原料の製造が完了する。
　上述したように乾燥工程の初期にて、膨潤たばこ原料の温度が膨化開始温度から過熱水蒸気の露点温度（１００℃）に到達するまでの過熱水蒸気の凝縮は、膨潤たばこ原料の柔軟性を増加させ、ここでの膨潤たばこの柔軟性は膨潤たばこ原料の効果的に膨化させるうえで、重要なファクタとなる。それ故、膨化たばこ原料の膨嵩性をより高めるには、過熱水蒸気の露点温度と前述した膨化開始温度との間の温度差を可能な限り拡大させるのが好ましい。
　本実施例の場合、気流乾燥機４６にもサイクロンが使用されている。この場合、膨潤たばこ原料の乾燥且つ膨化に使用された過熱水蒸気は気流乾燥機４６の排気口４８から戻り経路５０を通じて加熱媒体源４４に戻され、一方、膨化たばこ原料は気流乾燥機４６の排出口５２からエアロッカ５４を通じて排出経路５６に排出される。この後、膨化たばこ原料はシガレットのための充填材料の１つとしてシガレットの製造に使用される。なお、充填材料にはたばこの葉部分を裁刻して得られた刻たばこが含まれていることは言うまでもない。
　図２は前述した放熱装置３２の実施例１を示す。
　放熱装置３２は移送経路としての振動コンベア５８を含み、この振動コンベア５８は始端６０及び終端６２を有する。始端６０は放熱装置３２の入口３４の直下に配置され、一方、終端６２は放熱装置３２の出口３６に隣接して配置されている。このような振動コンベア５８はその始端６０にて、膨潤装置１０から排出された膨潤たばこ原料を受取り、受け取った膨潤たばこ原料をその終端６２に向けて連続又は間欠的に移送し、終端６２から出口３６に排出する（移送プロセス）。
　ここで、振動コンベア５８の始端６０から終端６２までの膨潤たばこ原料の移送に要する期間は、膨潤装置１０から排出された時点での膨潤たばこ原料の温度が前述した膨化開始温度まで低下するのに要する時間に一致する。
　上述の実施例１の場合、膨潤たばこ原料からの放熱は膨潤たばこ原料と周囲の大気との熱交換により自然になされる。それ故、振動コンベア５８の中間部は、膨潤装置１０や気流乾燥機４６等の高温の機械設備から可能な限り離れて敷設されているのが好ましい。
　一方、実施例２の放熱装置３２は送風器６４を更に含むことができる。この送風器６４はパイプ形状の送風ヘッド６６を有し、この送風ヘッド６６は例えば振動コンベア５８の上方に配置され、振動コンベア５８に沿って延びている。この場合、送風ヘッド６６はその長手方向に間隔を存して配置された多数のノズル口６８を有するとともに、例えば空調器７０に接続されている。空調器７０は送風ヘッド６６に向けて冷却媒体としての調和空気を供給し、この調和空気は前述した膨化開始温度又はこの膨化開始温度よりも低い温度を有する。
　それ故、実施例２の場合、膨潤たばこ原料が振動コンベア５８上を連続的に移送される過程にて、送風ヘッド６６はそのノズル口６８から振動コンベア５８上の膨潤たばこ原料に向けて上述の調和空気を吹き付け（送風プロセス）、膨潤たばこ原料を強制的に放熱させる。この結果、膨潤たばこ原料の温度は速やかに膨化開始温度まで低下し、振動コンベア５８に要求される長さを大幅に短縮可能となる。
　上述の調和空気の吹き付けは、膨潤たばこ原料の移送を一時的に停止した状態で実施することも可能である。それ故、本発明は、実施例３としての放熱装置３２を提示することができる。
　実施例３の場合、振動コンベア５８は放熱室７２内を通過して延びている。この放熱室７２は送風器としての前述の空調器７０を備え、この空調器７０は放熱室７２内に膨化開始温度又はこの膨化開始温度よりも低い温度の調和空気を供給し、放熱室７２内の温度を一定に維持する。この場合、振動コンベア５８上の膨潤たばこ原料は放熱室７２内にて一時的に滞留し、その温度が膨化開始温度に低下するまで振動コンベア５８上にて待機する。
　更に、上述の実施例１～実施例３の放熱装置３２は何れも、膨潤たばこ原料の温度が膨化開始温度まで低下したか否かを確認するため、温度計７４を更に含むことができる。図１に示されているように温度計７４は放熱装置３２とエアロッカ４０との間の投入経路３８の部位に配置され、放熱装置３２から排出された膨潤たばこ原料の温度ＴＳＴを測定する。このときの膨潤たばこ原料の温度Ｔｅが膨化開始温度となる。
　このような温度計７４が備えられていれば、温度計７４での測定結果に基づき、前述した振動コンベア５８による膨潤たばこ原料の移送速度や、空調器７０の能力を調整でき、膨潤たばこ原料の温度を膨化開始温度に精度良く一致させることができる。
　なお、図１から明らかなように、乾燥経路４２にも温度計７６が備えられており、この温度計７６は気流乾燥機４６における入口４７の近傍に配置され、気流乾燥機４６に流入する過熱水蒸気の温度を測定する。このような温度計７６が備えられていれば、温度計７６での測定結果に基づき、加熱媒体源４４の作動を調整でき、気流乾燥機４６に供給される過熱水蒸気の温度を所望の温度に維持することが可能となる。
　ここで、膨潤たばこ原料の温度ＴＳＴに関し、放熱装置３２の入口３４での膨潤たばこ原料の温度がＴｉ、出口３６での膨潤たばこ原料の温度、即ち、前述の膨化開始温度がＴｅ、そして、過熱水蒸気の露点温度がＴｄで表されれば、上述した実施例１～３の何れの放熱装置３２であっても、図３に示されるように放熱装置３２は入口３４にて受け取った膨潤たばこ原料を放熱させながら出口３６に向けて移送し、この過程にて、露点温度Ｔｄと膨化開始温度Ｔｅとの間の温度差ΔＴを可能な限り大きく確保すべく、膨潤たばこ原料の温度ＴＳＴをＴｉからＴｅまで低下させる。
　それ故、膨潤たばこ原料が乾燥経路４２を介して気流乾燥機４６に投入される際、過熱水蒸気の露点温度Ｔｄと膨化開始温度Ｔｅとの間には上述の温度差ΔＴが確保されているので、前述したように膨潤たばこ原料の膨化が効率良く達成され、膨嵩性に優れた膨化たばこ原料を得ることができる。このような膨嵩性に優れた膨化たばこ原料は、シガレットの充填材料の１つである刻たばこの使用量の節減するうえで大きく寄与する。
　更に、前述したように膨潤たばこ原料の温度ＴＳＴが膨化開始温度Ｔｅに制御されることで、膨化たばこ原料の膨嵩性が一定となる。このことはシガレットの品質を安定させるうえで大きく貢献する。
　逆に、膨化たばこ原料に要求される膨嵩性が従来の場合と同一であれば、過熱水蒸気の温度Ｔｈを低下させることができる。この場合、加熱媒体源４４のエネルギ消費を低減することができる。
　図４のグラフは、膨化開始温度Ｔｅ及び過熱水蒸気の温度Ｔｈをパラメータとして膨潤たばこ原料のロットＥ１，Ｅ２，Ｃ１，Ｃ２から得られた膨化たばこ原料の水分量と膨嵩性との関係を示す。
　以下の表１は、膨潤たばこ原料Ｅ１，Ｅ２，Ｃ１，Ｃ２のための膨化開始温度Ｔｅ及び過熱水蒸気の温度Ｔｈを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　表１及び図４から明らかなように、過熱水蒸気の温度Ｔｈが同一であるロットＥ１．Ｃ１を対比したとき、膨化開始温度Ｔｅの低い方が膨化たばこ原料の膨嵩性が高い。このことは、過熱水蒸気の温度Ｔｈが同一であるロットＥ２，Ｃ２との間でも同様な結果が得られる。
　本発明は上述の一実施形態に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
　例えば、一実施形態の膨化システムは、膨潤装置１０及び気流乾燥機４６の何れにもサイクロン方式を使用しているが、サイクロン方式以外の機構を採用してもよい。また、放熱装置３２の移送経路は振動コンベア５８以外の移送機構によって実現可能である。更に、膨化システムは、水蒸気源２０及び加熱媒体源４４を別個に備えているが、これら水蒸気源２０及び加熱媒体源４４を１つに統合し、共通の加熱媒体源から飽和水蒸気及び過熱水蒸気を供給するようにしてもよい。
　１０　　　　　膨潤装置（膨潤工程）
　３２　　　　　放熱装置（放熱工程）
　４６　　　　　気流乾燥機（乾燥装置、乾燥工程）
　５８　　　　　振動コンベア（移送経路，移送プロセス）
　６４　　　　　送風器（送風プロセス）
　６６　　　　　送風ヘッド
　６８　　　　　ノズル口
　７０　　　　　空調器
　７２　　　　　放熱室
 

Claims (14)

  1. 　たばこ原料を第１水蒸気に接触させ、たばこ原料が膨潤した膨潤たばこ原料を形成する膨潤工程と、
    　前記膨潤たばこ原料に第２水蒸気を接触させる気流乾燥により前記膨潤たばこ原料を乾燥させる乾燥工程と、
    　前記膨潤工程と前記乾燥工程との間にて、前記膨潤たばこ原料を放熱させる放熱工程と
    を備えたことを特徴とするたばこ原料の膨化方法。
  2. 　前記放熱工程は、前記膨潤たばこ原料の温度を前記第２水蒸気の露点温度よりも低い膨化開始温度まで低下させることを特徴とする請求項１に記載のたばこ原料の膨化方法。
  3. 　前記乾燥工程は、前記第２水蒸気として過熱水蒸気を使用することを特徴とする請求項２に記載のたばこ原料の膨化方法。
  4. 　前記放熱工程は、前記膨潤たばこ原料を移送する移送プロセスを含み、この移送プロセスは前記膨潤工程の終了時点での前記膨潤たばこ原料の温度が前記膨化開始温度まで低下させるのに要する時間をかけて前記膨潤たばこ原料を移送することを特徴とする請求項３に記載のたばこ原料の膨化方法。
  5. 　前記移送プロセスは、前記膨潤たばこ原料を連続的に移送することを特徴とする請求項４に記載のたばこ原料の膨化方法。
  6. 　前記放熱工程は、前記膨潤たばこ原料の移送プロセス中、前記膨潤たばこ原料に前記膨化開始温度又は前記膨化開始温度よりも低い温度の冷却媒体を接触させる送風プロセスを更に含むことを特徴とする請求項４又は５に記載のたばこ原料の膨化方法。
  7. 　前記放熱工程は、放熱室に前記膨潤たばこ原料を一時的に滞留させる滞留プロセスと、前記放熱室内に前記膨化開始温度又は前記膨化開始温度よりも低い温度の冷却媒体を供給する送風プロセスとを含むことを特徴とする請求項３に記載のたばこ原料の膨化方法。
  8. 　たばこ原料を第１水蒸気に接触させ、たばこ原料が膨潤した膨潤たばこ原料を形成する膨潤装置と、
    　前記膨潤たばこ原料に第２水蒸気を接触させる気流乾燥により前記膨潤たばこ原料を乾燥させる乾燥装置と、
    　前記膨潤装置と前記乾燥装置との間にて、前記膨潤たばこ原料を放熱させる放熱装置と
    を備えたことを特徴とするたばこ原料の膨化システム。
  9. 　前記放熱装置は、前記膨潤たばこ原料の温度を前記第２水蒸気の露点温度よりも低い膨化開始温度まで低下させることを特徴とする請求項８に記載のたばこ原料の膨化システム。
  10. 　前記乾燥装置は、前記第２水蒸気として過熱水蒸気を前記膨潤たばこ原料に接触させることを特徴とする請求項９に記載のたばこ原料の膨化システム。
  11. 　前記放熱装置は、前記膨潤たばこ原料を移送する移送経路を含み、この移送経路は前記膨潤装置から排出された前記膨潤たばこ原料の温度が前記膨化開始温度まで低下させるのに要する時間をかけて前記膨潤たばこ原料を移送することを特徴とする請求項９に記載のたばこ原料の膨化システム。
  12. 　前記移送経路は、前記膨潤たばこ原料を連続的に移送することを特徴とする請求項９に記載のたばこ原料の膨化システム。
  13. 　前記放熱装置は、前記膨潤たばこ原料の移送中、前記膨潤たばこ原料に前記膨化開始温度又は前記膨化開始温度よりも低い温度の冷却媒体を接触させる送風器を更に含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のたばこ原料の膨化システム。
  14. 　前記放熱装置は、前記膨潤たばこ原料を一時的に滞留させる放熱室と、この放熱室内に前記膨潤たばこ原料に前記膨化開始温度又は前記膨化開始温度よりも低い温度の冷却媒体を供給する送風器とを含むことを特徴とする請求項９に記載のたばこ原料の膨化システム。
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