NO20023782L

NO20023782L - Procedure for improving the filling capacity of tobacco

Info

Publication number: NO20023782L
Application number: NO20023782A
Authority: NO
Inventors: Ulrich Burmester; Holger Fleischhauer; Thomas Pienemann; Klaus-Dieter Ziehn
Original assignee: Reemtsma H F & Ph
Priority date: 2000-02-14
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2002-08-09
Also published as: CZ20023079A3; DE50100335D1; JP2003525035A; KR20020075430A; CA2398951A1; ES2202277T3; PL357298A1; CN1404366A; EP1255457B1; ATE243438T1; DE10006425C1; HUP0204461A2; US20030089376A1; EA200200856A1; EP1255457A1; UA72316C2; AU2001235450A1; EA004085B1; PL193100B1; AR027419A1

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for forbedring av fylleevnen (fyllegenskapene) av tobakk, som snittede tobakksblader eller tobakksstilker henholdsvis tobakkstilsetningsstoffer, ved behandling av tobakksmateriale som fremviser opp til omtrent 15 vekt-% utgangsfuktighet med en behandlingsgass bestående av nitrogen og/eller argon ved trykk fra 50 til 1000 bar ved kontinuerlig eller trinnvis kompresjon fulgt av en kontinuerlig eller trinnvis dekompresjon, idet kompresjons- og dekompresjonstrinnene skjer i enten en autoklav eller ved kaskadeaktig kobling i flere autoklaver, og påfølgende termisk etterbehandling av det uttatte tobakksmaterialet. The invention relates to a method for improving the filling ability (filling properties) of tobacco, such as cut tobacco leaves or tobacco stalks or tobacco additives, by treating tobacco material with an initial moisture content of approximately 15% by weight with a treatment gas consisting of nitrogen and/or argon at a pressure of 50 to 1000 bar by continuous or stepwise compression followed by a continuous or stepwise decompression, the compression and decompression steps taking place in either an autoclave or by cascading connection in several autoclaves, and subsequent thermal finishing of the extracted tobacco material.

Slike fremgangsmåter, som også er kjent som INCOM-svellemetoden, har vist seg fordelaktige i forhold til trykkbehandling av tobakk med karbondioksid, ammoniakk eller flyktige organiske gasser. Således beskriver DE 31 19 330 Al en slik svelleprosess med i autoklaven fremherskende arbeidstemperaturer fra 0 til 50°C, idet man for forhøyelse av fylleevnen eller svellegraden anordnet anvendelse av et tobakksmateriale med en fuktighet på opp til 15 vekt-% og en etterbehandling med vanndamp. For dette ble det deretter bestemt at en mindre fuktighet i tobakken på 10 til 15 vekt-% fører til en uønsket sterkere avkjøling av det tobakksmaterialet som tas ut ved trykkavspenningen. Such methods, which are also known as the INCOM swelling method, have proven advantageous in relation to the pressure treatment of tobacco with carbon dioxide, ammonia or volatile organic gases. Thus, DE 31 19 330 Al describes such a swelling process with prevailing working temperatures in the autoclave from 0 to 50°C, in order to increase the filling ability or degree of swelling, the use of a tobacco material with a moisture content of up to 15% by weight and a post-treatment with water vapor is arranged . For this reason, it was then decided that a lower moisture content in the tobacco of 10 to 15% by weight leads to an undesired stronger cooling of the tobacco material which is taken out during the pressure release.

Videre viser DE 34 14 625 C2 en kaskadeprosess hvoretter det ved de mest forskjellige forholdsregler som kjøling av behandlingsgassen før innstrømningen i reaktoren, kjøling av autoklaven eller anvendelse av en underkjølt og flytendegjort behandlingsgass, skal bevirkes en lav arbeidstemperatur ved impregneringen av tobakken. Riktignok kan tobakksfuktigheten for eksempel ligge i et område fra 10 til 30 vekt-%, men det kreves uttrykkelig at autoklavtemperaturen henholdsvis dens kjølevannstemperatur ikke må overstige 50°C. Furthermore, DE 34 14 625 C2 shows a cascade process after which a low working temperature is to be effected during the impregnation of the tobacco by the most various precautions such as cooling the treatment gas before it flows into the reactor, cooling the autoclave or using a subcooled and liquefied treatment gas. Admittedly, the tobacco moisture can for example lie in a range from 10 to 30% by weight, but it is expressly required that the autoclave temperature or its cooling water temperature must not exceed 50°C.

Dette bekreftes også ifølge DE 39 35 774 C2 i sammenheng med en kaskadeaktig svelleprosess, hvor det anordnes en sirkulasjon av behandlingsgassen over en kjøler for å overholde de nødvendige lave impregneringstemperaturer fra 25 henholdsvis 45°C. This is also confirmed according to DE 39 35 774 C2 in connection with a cascade-like swelling process, where a circulation of the treatment gas over a cooler is arranged to comply with the necessary low impregnation temperatures of 25 and 45°C respectively.

Selv om det med den ovennevnte svelleprosess allerede oppnås gode verdier med hensyn til forhøyelsen av fylleevnen (fyllegenskapene) av tobakk henholdsvis svellegraden, er de på grunn av den nødvendige kjøling av autoklaven eller autoklavene og på grunn av den ekstra avkjøling av behandlingsgassen forholdsvis komplisert. Although good values are already achieved with the above-mentioned swelling process with regard to the increase in the filling ability (filling properties) of tobacco and the degree of swelling, they are relatively complicated due to the necessary cooling of the autoclave or autoclaves and due to the additional cooling of the treatment gas.

Den oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen, er å forbedre de tidligere INCOM-prosesser og ved like gode eller bedre verdier med hensyn til fylleevne (fyllegenskaper) eller svelleeffekt å unngå de uøkonomiske kjøleforholdsregler ved kompresjonen som hittil har vært ansett for nødvendige. The task underlying the invention is to improve the previous INCOM processes and, with equally good or better values with regard to filling ability (filling properties) or swelling effect, to avoid the uneconomical cooling measures during compression that have hitherto been considered necessary.

Ifølge oppfinnelsen foreslås følgelig en fremgangsmåte av den til å begynne med nevnte type ifølge innledningen til patentkravet,karakterisert vedat kompresjonen gjennomføres ved en reaktortemperatur på over 55°C. Accordingly, according to the invention, a method of the initially mentioned type is proposed according to the introduction to the patent claim, characterized in that the compression is carried out at a reactor temperature of over 55°C.

Overraskende har det vist seg at i tilfellet av lavere tobakksfuktigheter i området opp til 15 vekt-% den tidligere lære, som krever en lav behandlingstemperatur, ikke fører til optimale svelleresultater. Videre kunne først ved forhøyelse av behandlingstemperaturen ved kompresjonen overraskende gode verdier oppnås med hensyn til svelleeffekten henholdsvis fylleevnen (fyllegenskapene). Surprisingly, it has been found that in the case of lower tobacco moisture contents in the range up to 15% by weight, the previous teaching, which requires a low processing temperature, does not lead to optimal swelling results. Furthermore, it was only by increasing the treatment temperature during compression that surprisingly good values could be achieved with regard to the swelling effect and the filling ability (filling properties).

Dette fører videre, ifølge fremgangsmåten, til den fordel at kompresjonsvarmen ikke må bortføres, altså at det ikke er nødvendig med noen ekstra avkjøling av autoklaven eller autoklavene. This further leads, according to the method, to the advantage that the compression heat does not have to be carried away, i.e. that no additional cooling of the autoclave or autoclaves is necessary.

I det følgende eksempel forklares fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i sammenligning med den tidligere teknikkens stand. Forsøksresultatene viser den for forskjellige tobakksfuktigheter forskjellige innvirkning av arbeidstemperaturen på svellegraden. Ifølge den tidligere lære fører i tilfellet av en tobakksfuktighet på 18 vekt-% en forhøyelse av arbeidstemperaturen over 40°C til en nedsettelse av svelleeffekten. Derimot viser det seg ved tobakksfuktigheter på under 15 vekt-% tydelige forbedringer når høytrykksbehandlingen gjennomføres ved arbeidstemperaturer på 60 og 80°C. Overraskende ligger de oppnåelige svellegrader ved lavere tobakksfuktighet og høyere arbeidstemperaturer endog delvis over de under konvensjonelle betingelser erholdte verdier. In the following example, the method according to the invention is explained in comparison with the prior art. The test results show the different effects of the working temperature on the degree of swelling for different tobacco moistures. 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 reduction of the swelling effect. In contrast, with tobacco moisture content of less than 15% by weight, clear improvements are evident when the high-pressure treatment is carried out at working temperatures of 60 and 80°C. Surprisingly, the achievable swelling degrees at lower tobacco humidity and higher working temperatures are even partially above the values obtained under conventional conditions.

EksempelExample

Høytrykksbehandlingen ble gjennomført i en laboratorieautoklav med et nytteomfang på 2 1. En ommantling for sirkulasjon av flytende medier tjente til innstilling av de ønskede arbeidstemperaturer. Trykkoppbygningen skjedde fra undersiden og trykknedbygningen fra oversiden. Flere ventiler muliggjorde de tilsiktede koblingsskjemaer. En kompressor tjente for innstilling av sluttrykket. Et termoelement målte tobakkstemperaturen i det øvre segment av tobakkslaget. The high-pressure treatment was carried out in a laboratory autoclave with a useful volume of 2 1. A casing for the circulation of liquid media served to set the desired working temperatures. The pressure build-up occurred from the lower side and the pressure decrease from the upper side. Multiple valves enabled the intended wiring diagrams. A compressor served for setting the final pressure. A thermocouple measured the tobacco temperature in the upper segment of the tobacco layer.

Laboratorieanordning for termisk etterbehandling besto av en som transportbånd tjenende gjennomtrengelig trådnetting, ledeblikk for tildannelse av tobakksfloret i den ønskede bredde, en dampdyse med slissaktig utløpsåpning og en under båndet anordnet dampavsugningsanordning. Etterbehandlingen skjedde med mettet damp. The laboratory device for thermal finishing consisted of a permeable wire netting serving as a conveyor belt, guides for forming the tobacco pulp in the desired width, a steam nozzle with a slit-like outlet opening and a steam extraction device arranged below the belt. Finishing was done with saturated steam.

De viktigste behandlingsparametere er angitt i den følgende Tabell 1. The most important treatment parameters are indicated in the following Table 1.

Tobakksprøvene ble utbredt i flate plastskåler og kondisjonert i normalklima ved 21°C og 62% relativ fuktighet. Fylleevnen (fyllegenskapene) ble bestemt ved hjelp av et Borgwaldt-densimeter og det spesifikke volum i ml/g omregnet til en nominell fuktighet på 12 vekt-% og en nominell temperatur på 22°C. Fra data for for ubehandlet sammenligning henholdsvis basis og de ekspanderte mønstre, beregnes også den som svellegrad betegnede relative fylleevneforbedring etter den følgende formel, hvori Fa betyr fylleevne for basis og FE betyr fylleevnen av den ekspanderte tobakk: The tobacco samples were distributed in flat plastic bowls and conditioned in a normal climate at 21°C and 62% relative humidity. The filling capacity (filling properties) was determined using a Borgwaldt densimeter and the specific volume in ml/g converted to a nominal humidity of 12% by weight and a nominal temperature of 22°C. From the data for the untreated comparison of the base and the expanded patterns respectively, the relative filling capacity improvement designated as swelling degree is also calculated according to the following formula, in which Fa means the filling capacity of the base and FE means the filling capacity of the expanded tobacco:

Forsøkene ble gjennomført ved tobakksfuktigheter på 8, 12 og 14 så vel som for sammenligning med 18 vekt-%. Arbeidstemperaturene ble innstilt ved termostatinnstilling på 40, 60 og 80°C. Sluttrykket utgjorde 700 bar, trykknedbyggingen ble gjennomført i et tidsintervall på omtrent 0,5 min. Alle forsøk baserte seg på en enhetlig blanding av Virginiatobakker og den beskrevne etterbehandlingsmetode med mettet damp. The experiments were carried out at tobacco moistures of 8, 12 and 14 as well as for comparison with 18% by weight. The working temperatures were set at a thermostat setting of 40, 60 and 80°C. The final pressure was 700 bar, the pressure reduction was carried out in a time interval of approximately 0.5 min. All trials were based on a uniform blend of Virginia tobaccos and the described saturated steam finishing method.

Resultatene for forsøkene er vist i den følgende Tabell 2 og resultatene fra sammenligningsforsøket vises i den følgende Tabell 2a. I tabellene betyr TA tobakkstemperaturen umiddelbart før uttaket fra autoklaven som uttakstemperatur og A % den relative fylleevneforbedring henholdsvis svellegraden. The results for the trials are shown in the following Table 2 and the results from the comparison trial are shown in the following Table 2a. In the tables, TA means the tobacco temperature immediately before removal from the autoclave as the removal temperature and A % the relative improvement in filling capacity or swelling degree.

Sammenligning av de foregående tabeller viser tydelig den positive effekt med høyere arbeidstemperaturer på 60 og 80°C på fylleevneforbedringen når det anvendes tobakk med fuktigheter på under 15 vekt-%. Comparison of the previous tables clearly shows the positive effect with higher working temperatures of 60 and 80°C on the improvement in filling ability when using tobacco with moisture content of less than 15% by weight.

Claims

1. Process for improving the filling ability (filling properties) of tobacco, such as cut tobacco leaves or tobacco stalks or tobacco additives, by treating tobacco materials exhibiting up to approximately 15% by weight of initial moisture, with a treatment gas consisting of nitrogen and/or argon at a pressure of 50 to 1000 bar by continuous or stepwise compression followed by a continuous or stepwise decompression, where the compression and decompression steps take place either in an autoclave or by cascading connection in several autoclaves, and subsequent thermal finishing of the removed tobacco material, characterized by the fact that the compression is carried out at a working temperature of above 55°C.

2. Method according to claim 1, characterized in that the compression is carried out at a working temperature of from 60 to 90°C.

3. Method according to claim 1, characterized in that the initial moisture in the tobacco material is in the range from 8 to 14% by weight.