KR20180081497A - 담배 향미 추출물을 수득하는 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 담배 향미 추출물을 수득하는 방법으로서:
주 담배 제조에 있어서 약 30초 내지 약 1시간을 포함하는 시간 간격 동안 약 30℃ 내지 약 90℃를 포함하는 온도로 담배의 혼합물을 가열하여 상기 담배의 혼합물을 컨디셔닝하는 단계;
상기 혼합물의 컨디셔닝에 의해 생성된 배출물을 회수하는 단계; 및
상기 회수된 배출물로부터 적어도 하나의 향미 추출물을 수득하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 담배 향미 추출물을 수득하는 방법에 관한 것이다.
주 담배 제조에 있어서 약 30초 내지 약 1시간을 포함하는 시간 간격 동안 약 30℃ 내지 약 90℃를 포함하는 온도로 담배의 혼합물을 가열하여 상기 담배의 혼합물을 컨디셔닝하는 단계;
상기 혼합물의 컨디셔닝에 의해 생성된 배출물을 회수하는 단계; 및
상기 회수된 배출물로부터 적어도 하나의 향미 추출물을 수득하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 담배 향미 추출물을 수득하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 향미 추출물, 특히, 예를 들어 에어로졸 형성 물품에 사용하기 위한 담배 향미 추출물을 수득하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
궐련 연기의 감각적 속성은 궐련의 다양한 구성 요소에 향미성 재료를 혼합함으로써 변경될 수 있다. 예로서, 캡슐이나 비드가 궐련의 구성요소에, 예컨대 필터 내에 혼합될 수 있다. 궐련의 하나 이상의 구성 요소에 도포되거나 도입될 수 있는 액체 향미제 또한 공지되어 있다. 전자담배(e-cigarette)로도 공지된 소위 전자식 담배에 있어서의 착향(flavoring)이 또한 공지되어 있다. 향미는 액체일 수 있고 전자담배의 카트리지에 첨가될 수 있다.
담배 향미는 흡연 물품에 첨가될 가능한 향미 중 하나이다. 담배 향미는, 예를 들어 전자담배를 사용하는 동안 통상적인 궐련이 가진 흡연 감각을 재현하도록 전자담배에 특히 사용된다. 그러나, 담배 향미는 다른 흡연 물품에도 사용될 수 있다. 가능한 담배 향미 중 하나는 담배로부터 추출된 진짜 담배를 함유한다.
그러나, 담배로부터 향미를 추출하는 방법은 비교적 고비용의 방법이고, 전용 장비를 필요로 한다.
그러므로, 담배로부터 담배 향미 추출물을 수득하는 방법으로서, 비교적 낮은 비용으로, 추출을 위한 복잡한 전용 장비를 필요로 하지 않는 방법이 필요하다.
제1 양태에 있어서, 본 발명은 담배 향미 추출물을 수득하는 방법으로서: 1차 담배 제조 라인에서 약 30초 내지 약 1시간을 포함하는 시간 간격 동안 약 30℃ 내지 약 90℃를 포함하는 온도로 담배의 혼합물을 가열하여 담배의 혼합물을 컨디셔닝하는 단계; 상기 혼합물의 컨디셔닝에 의해 생성된 배출물을 회수하는 단계; 및 상기 회수된 배출물로부터 적어도 하나의 향미 추출물을 수득하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 추가적인 장점은 첨부된 도면을 비한정적으로 참조한 상세한 설명으로부터 명백해질 것이며, 여기서:
- 도 1은 담배 향미 추출물을 수득하기 위한 본 발명에 따른 장치의 제1 구현예의 개략적인 배치도이고;
- 도 2은 담배 향미 추출물을 수득하기 위한 본 발명에 따른 장치의 제2 구현예의 개략적인 배치도이다.
- 도 1은 담배 향미 추출물을 수득하기 위한 본 발명에 따른 장치의 제1 구현예의 개략적인 배치도이고;
- 도 2은 담배 향미 추출물을 수득하기 위한 본 발명에 따른 장치의 제2 구현예의 개략적인 배치도이다.
유리하게는, 담배 향미 추출물은 1차 담배 제조로부터, 구체적으로는 1차 담배 제조에서 발생된 배출물로부터 수득된다. 상기 방법은 가연식 담배 제품, 예를 들어 궐련의 생산에 적용되거나, 캐스트 시트와 같은 균질화 담배 시트의 생산에 적용될 수 있다. 이렇게 함으로써, 담배 향미 추출물의 추출을 위한 복잡한 전용 장비는 더 이상 요구되지 않을 수 있다.
실제로, 본 발명에 따른 방법에는 1차 담배 제조의 적어도 하나의 단계에서 항상 발생하는 배출물이 사용되는데, 이러한 배출물은 통상의 1차 담배 제조에서 담배가 처리될 때 항상 발생한다. 1차 담배 제조에서 담배의 처리로부터 발생되는 배출물은 적어도 부분적으로 포획되므로, 1차 담배 제조의 폐기물이 유리하게 제한되기도 한다. 종종 유해한 폐기물로 간주되는 부산물로서, 일 유형의 에어로졸 형성 물품을 생산하기 위한 1차 공정의 부산물은 상이한 에어로졸 형성 물품의 성분이 된다.
본 발명의 방법으로 많은 장점이 달성될 수 있다.
1차 담배 제조의 폐기물은 재사용될 수 있지만, 본 발명 이전에 이러한 폐기물은 공장 내부 및 외부에 담배 냄새를 제한하기 위해 많은 비용을 들여 처리된 다음 버려지는 것이 일반적이었다. 통상적 공장의 배출물에서 나는 담배 악취는 생산 설비에 관점에서 고민거리일 수 있다. 상이한 배출원에 대한 정량적 올팩토메트리(olfactometry) 프로파일은, 예를 들어, 원시 담배의 컨디셔닝 단계에서 단 5%의 대기 배출량만으로 약 50%의 냄새 부하가 발생한다는 것을 보여준다. 특히, 예를 들어 담배 잎, 줄기 및 잎몸의 혼합물을 컨디셔닝하는데 직접 컨디셔닝 실린더(DCC)가 사용되는 경우, 배출물은 입방미터당 약 4000~5000냄새 단위(odor unit) 및 메탄 당량으로 표현되는 휘발성 유기 화합물(VOC)의 약 50~60백만분율(ppm)의 특징을 가지는데, 체적 기준으로는 약 500ppm으로 나타난다. 배출물은 주로 니코틴인데, 메탄의 약 10배의 분자량을 갖는다.
본원에서, 냄새 단위는 유럽 표준화 위원회(CEN) 표준, 구체적으로는 동적 올팩토메트리를 사용하는 냄새 배출 측정을 지칭하는 CEN 표준에 정의된 것들이다.
일반적인 직접 컨디셔닝 실린더의 배출 용적 범위는 시간당 약 1000~1500입방미터인데, 이는 에어로졸 형성 물품에 사용될 담배 향미 추출물을 수득하기 위해 본 발명에 따라 재사용될 수 있는 비교적 "큰 용량"의 배출물이다. 직접 컨디셔닝 실린더가 언급되었지만, 본 발명은 1차 컨디셔닝 단계 동안 담배의 배출물이 적어도 부분적으로 구속되어 수집될 수 있는 임의의 컨디셔닝 챔버와 관련하여 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 형성 물품은 담배 물질이 연소되어 연기를 형성하는 필터 궐련 또는 다른 흡연 물품의 형태일 수 있다. 본 발명은 담배 물질이 연소되기보다는 가열되어 에어로졸을 형성하는 물품, 및 니코틴-함유 에어로졸이 연소 또는 가열 없이 담배 물질, 담배 추출물, 또는 다른 니코틴 공급원으로부터 발생되는 물품을 추가로 포함하고 있다. 에어로졸이 연소없이 형성되거나 연기가 연소에 의해 생성되는 이들 물품은 일반적으로 "에어로졸 형성 물품"으로 불린다. 본 발명에 따른 에어로졸 형성 물품은 조립된 에어로졸 형성 물품 또는, 예를 들어 가열된 흡연 장치의 소모성 부품과 같은, 에어로졸을 생성하기 위한 조립된 물품을 제공하기 위해서 하나 이상의 다른 구성 요소와 조합되는 에어로졸 형성 물품의 구성 요소 전체일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 바와 같은, 에어로졸 형성 물품은 에어로졸 형성 기재가 가열될 때 흡입 가능한 에어로졸을 발생하는 임의의 물품이다. 상기 용어는 전기 가열 요소와 같은 외부 열원에 의해 가열되는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 물품을 포함하고 있다. 에어로졸 형성 물품은 에어로졸-형성 기재의 연소없이 휘발성 화합물을 방출하는 물품인 불연성 에어로졸 형성 물품일 수 있다. 에어로졸 형성 물품은 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출하기 위해 연소되기보다는 가열되도록 의도된 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 형성 물품인, 가열된 에어로졸 형성 물품일 수 있다. 상기 용어는 에어로졸 형성 기재 및 일체형 열원, 예를 들어 가연성 열원을 포함하는 물품을 포함하고 있다.
에어로졸 형성 물품은 사용자의 마우스를 통해 사용자의 폐 안으로 직접 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키는 물품일 수 있다. 에어로졸 형성 물품은 궐련과 같은 종래의 흡연 물품과 유사할 수 있으며, 담배를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 물품은 일회용일 수 있다. 에어로졸 형성 물품은 대안으로, 부분적으로 재사용 가능하고 보충 가능하거나 교체 가능한 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다.
에어로졸 형성 물품은 또한 가연성 궐련을 포함할 수 있다.
더 바람직하게는, 본 발명의 방법에 의해 수득된 담배 향미 추출물은 전자담배의 카트리지에 사용된다. 컨디셔닝은 담배 처리의 제1 단계 중 하나이고, 특히 건조 원시 담배를 열과 습기에 노출시켜 추가적인 처리를 위해 그 구조를 개방시키고 유연화시키는 제1 처리 단계인 경우가 많다. 예를 들어, 증기와 온수는 향류(counter current) 방식으로 담배에 분사된다. 본 작업은 담배가 일반적으로 건조하고 잘 부서지기 때문에 수행되는데, 이를 통해 담배에 수분이 공급되어 작업 가능한 상태가 된다. 컨디셔닝은 일반적으로, 예를 들어 직접 컨디셔닝 챔버와 같은 컨디셔닝 챔버에서 수행되므로, 담배 주변의 습도, 압력, 온도 또는 임의의 다른 특성이 개방 환경에서보다 폐쇄된 환경에서 더 용이하게 제어될 수 있다.
매우 미세하고 매우 가벼운 향미 화합물뿐만 아니라 일부 니코틴의 일부량이 이러한 제1 컨디셔닝 단계 동안 어쩔 수 없이 담배로부터 "씻겨 나간다." 담배에 공급되는 열은 강한 냄새와 악취를 생성할 수 있고, 니코틴과 기타 휘발성 물질을 대기로 방출하는데, 이들은 폐기물로서 공장을 빠져나간다.
종래 기술에서, 이러한 폐기물은 악취로 인한 민원을 방지하기 위해 일반적으로 고비용의 완해 기술(abatement technologies)로 처리된다. 본 발명의 방법으로, 배출물은 처리되는 대신 담배 향미 추출물을 수득하기 위해 재사용될 수 있으므로, 악취로 인한 민원이 줄어들 수 있고 공장 외부로 배출되는 악취가 줄어들 수 있다. 또한, 작업자를 위한 더 건강하고 더 양호한 공장 작업 조건도 달성될 수 있다.
예를 들어, 본 발명으로 연간 약 200억 내지 300억 개비의 궐련을 처리하는 중간 크기의 통상적인 공장의 경우, 매일 약 7kg 내지 약 10 kg의 순수 담배 휘발성 물질의 농축액을 회수할 수 있다.
본 발명의 방법으로, 폐기물을 담배 향미 추출물과 같은 높은 가치의 제품으로 전환시킴으로써 환경 문제가 최초화될 수 있다.
바람직하게는, 담배 향미 추출물을 수득하는 본 발명의 방법은 향미 추출물을 에어로졸 형성 물품의 성분에 첨가하는 단계를 포함한다. 이러한 에어로졸 형성 물품은 전자담배를 포함할 수 있으므로, 상기 추출물은 전자담배용 카트리지 각각에 사용될 수 있거나, 전반적인 담배 향미를 향상시키기 위해 가열될 균질화 담배 재료에 사용될 수 있다.
바람직하게는, 담배의 혼합물을 컨디셔닝하는 단계는 컨디셔닝 챔버에서 수행되고, 더 바람직하게는 직접 컨디셔닝 실린더에서 수행된다. 컨디셔닝 챔버는 담배 혼합물을 둘러싼 환경 특성이 더 잘 제어되도록 할 수 있다. 바람직하게는, 습도, 압력 또는 온도가 더 잘 제어된다. 직접 컨디셔닝 실린더 처리는 상이한 유형의 담배(예: 버얼리(Burley), 황색종(Flue-cured), 오리엔탈 및 재조합 담배)가 별도로 처리되는 일종의 증류 단계인 담배 증기 스트리핑(stripping)에 동화(assimilated)될 수 있다. 이는, 각각의 상이한 배출물 또한 별도로 회수될 수 있어, 가능한 선택적인 추가 블렌딩 및 조성 조정을 위한 여지를 남겨둘 수 있다는 것을 의미한다. 담배 향미 추출물을 실현하기 위한 본 발명의 방법은, 궐련 및 엽궐련과 같은 통상적인 제품에서 상이한 유형의 담배를 블렌딩를하여 수행되는 바와 같이, 원하는 최종 향미를 수득하기 위해 상이한 담배 유형으로부터 수득된 상이한 추출물을 혼합하는 단계를 또한 포함할 수 있다.
컨디셔닝하는 단계는, 약 30초 내지 약 1시간을 포함하는 시간 간격 동안 약 30℃ 내지 약 90℃를 포함하는 온도로 담배의 혼합물을 가열하는 단계를 포함한다. 더 바람직하게는, 담배의 혼합물을 가열하는 단계는, 담배의 혼합물이 약 40℃ 내지 약 80℃의 온도, 더 바람직하게는 약 50℃ 내지 약 70℃의 온도에 도달하도록 하는 것이다. 담배의 혼합물의 이러한 온도는 약 30초 내지 약 1시간, 더 바람직하게는 약 1분 내지 약 30분, 더욱 더 바람직하게는 1분 내지 10분의 시간 간격 동안 유지된다.
바람직하게는, 혼합물의 컨디셔닝에 의해 생성된 배출물을 회수하는 단계는 컨디셔닝 챔버에서 생성된 배출물을 회수하여 배기 파이프를 통해 실린더 밖으로 배출하는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법을 위해서, 1차 제조 라인에 이미 존재하는 표준 장비, 예컨대 컨디셔닝 챔버 및 연결 파이프를 사용하는 것이 바람직하므로, 기계류를 광범위하게 수정할 필요가 없어, 담배 추출물의 생산에 소요되는 전체 원가가 줄어든다.
유리하게는, 담배 향미 추출물을 수득하기 위한 본 발명의 방법은 단일 유형의 담배의 혼합물을 컨디셔닝함으로써 생성된 배출물을 회수하는 단계를 포함한다. 배출물 및 배출물에 의해 회수된 향미는 배출물을 발생시킨 담배의 유형에 따라 상이한 향미를 갖는 추출물을 발생시킬 수 있다. 최종 향미를 제어하기 위해, 바람직하게는 단일 담배 유형을 컨디셔닝하여 생성된 배출물이 회수된다.
담배 유형에는 다음의 담배 중 하나 이상이 포함된다: 순한 담배(bright tobacco); 진한 담배(dark tobacco); 향끽미 담배(aromatic tobacco); 각초 담배(filler tobacco). 바람직하게는, 균질화 담배 재료는 적절히 블렌딩된 상이한 담배 유형의 담배 잎몸 및 줄기로 형성된다. 용어 "담배 유형"은 다양한 종류의 담배 중 하나를 의미한다. 본 발명과 관련하여, 이들 상이한 담배 유형은 순한 담배, 진한 담배 및 향끽미 담배의 3가지 주요 그룹으로 구별된다. 이들 3가지 그룹 간의 구별은 담배 제품에서 추가 처리되기 전에 담배가 겪는 열기 건조 공정에 기초한다.
순한 담배는 일반적으로 크고 밝은 색의 잎을 가진 담배이다. 본 명세서 전반에 걸쳐, 용어 "순한 담배"는 건조 처리된(flue cured) 담배에 대해 사용된다. 순한 담배의 예는 중국 황색종(Flue-Cured), 브라질 황색종(Flue-Cured Brazil), 버지니아 담배와 같은 미국 황색종(US Flue-Cured), 인도 황색종(Indian Flue-Cured), 탄자니아산 황색종(Flue-Cured from Tanzania) 또는 다른 아프리카산 황색종(other African Flue-Cured)이다. 순한 담배는 높은 설탕 대 질소 비율에 의해 특징화된다. 감각 관점에서, 순한 담배는 열기 건조 후에 매운 느낌과 활기찬 감각에 연관되는 담배 유형이다. 본 발명에 따르면, 순한 담배는 잎의 건조 중량을 기준으로 약 2.5% 내지 약 20%의 환원당 함량과 잎의 건조 중량을 기준으로 약 0.12% 미만의 총 암모니아 함량을 가진 담배이다. 환원당은, 예를 들어 포도당 또는 과당을 포함한다. 총 암모니아는, 예를 들어 암모니아 및 암모니아 염을 포함한다.
진한 담배는 일반적으로 크고 짙은 색의 잎을 가진 담배이다. 본 명세서 전반에 걸쳐, 용어 "진한 담배"는 공기 건조 처리된 담배에 사용된다. 또한, 진한 담배는 발효될 수 있다. 츄잉, 스너프, 시가 및 파이프 블렌드 용으로 주로 사용되는 담배 또한 이와 같은 분류에 포함된다. 감각 관점에서, 진한 담배는 건조 처리 후에 연기 냄새가 나고, 진한 시가 유형의 감각과 연관되는 담배 유형이다. 진한 담배는 낮은 설탕 대 질소 비율에 의해 특징화된다. 진한 담배의 예는, Burley Malawi 또는 다른 African Burley, Dark Cured Brazil Galpao, Sun Cured 또는 Air Cured Indonesia Kasturi이다. 본 발명에 따르면, 어두운 담배는 잎의 건조 중량을 기준으로 약 5% 미만의 환원당 함량과 잎의 건조 중량을 기준으로 최대 약 0.5%의 총 암모니아 함량을 가진 담배이다.
향끽미 담배는 보통 작고 밝은 색의 잎을 가진 담배이다. 본 명세서 전반에 걸쳐, 용어 "향끽미 담배"는 방향성 함량이 높은, 예를 들어 정유의 함량이 높은 다른 담배에 사용된다. 감각 관점에서 볼 때, 향끽미 담배는 건조 처리 후에, 매운 느낌과 향기로운 감각과 연관되는 담배 유형이다. 향끽미 담배의 예는 Greek Oriental, Oriental Turkey, Semi-oriental Tobacco뿐만 아니라, Perique, Rustica, US Burley 또는 Meriland와 같은 Fire Cured, US Burley이다.
또한, 블렌드는 소위 필러 담배를 포함할 수 있다. 필러 담배는 특정 담배 유형이 아니지만, 블렌드에 사용된 다른 담배 유형을 보완하기 위해 주로 사용되며 최종 제품에 특정한 특징의 향기 방향을 유도하지 않는 담배 유형을 포함한다. 필러 담배의 예는 다른 담배 유형의 줄기, 주맥 또는 잎자루이다. 구체적인 예는 열기 건조 처리된 Flue Cured Brazil 하부 잎자루일 수 있다.
각각의 담배 유형 내에서, 담배 잎은, 예를 들어 원산지, 식물에서의 위치, 색상, 표면 질감, 크기 및 형상과 관련하여 추가로 등급이 나뉜다. 담배 잎의 이들 및 다른 특징은 담배 블렌드를 형성하기 위해 사용된다. 담배 블렌드는 담배 배합물이, 응집된 특정한 특징을 갖도록 동일하거나 상이한 유형에 속하는 담배의 혼합물이다. 이와 같은 특성은, 예를 들어 가열되거나 연소될 때의 고유한 맛 또는 특정 에어로졸 조성일 수 있다. 블렌드는 서로에 대해 주어진 비율로 특정 담배 유형과 등급을 포함하고 있다.
그러므로, 단일 담배 유형은 순한 담배, 진한 담배, 향끽미 담배 중 단 하나의 담배를 의미한다. 그러나, 단일 담배 유형 내에서 상이한 등급이 사용될 수 있다.
동일한 담배 유형 내의 상이한 등급은 각 블렌드 성분의 가변성을 감소시키기 위해 교차 배합될 수 있다. 예를 들어, 순한 담배는 등급 A의 담배, 등급 B의 담배 및 등급 C의 담배를 포함할 수 있다. 등급 A의 순한 담배는 등급 B 및 등급 C의 순한 담배와 약간 상이한 화학적 특징을 갖는다. 향끽미 담배는 등급 D의 담배 및 등급 E의 담배를 포함할 수 있으며, 여기서 등급 D의 향끽미 담배는 등급 E의 향끽미 담배와 약간 상이한 화학적 특징을 갖는다.
바람직하게는, 담배 향미 추출물을 수득하기 위한 본 발명의 방법은: 복수의 상이한 유형의 담배를 공급하는 단계; 각각의 상이한 유형의 담배의 혼합물을 컨디셔닝하여 생성된 배출물을 별도로 회수하는 단계; 각각의 분리된 배출물에 대해 향미 추출물을 수득하는 단계; 및 상이한 유형의 담배로부터 수득된 향미 추출물을 블렌딩하는 단계를 포함한다. 상이한 추출물로부터 향미를 블렌딩하는 발생시키면 최종 향미에 대한 미세한 제어가 가능할 수 있다.
블렌딩 이전의 예비 단계는 상이한 담배의 화학적 조성, 독성학적 특성, 주관적 잠재성 등과 같은 상이한 특성을 조사하기 위한 것일 수 있다. 이들 특성을 알면, 달성해야 할 최종 특성에 기초하여 추출물의 원하는 블렌드의 조성물을 제조하는 것이 가능하다. 향미 추출물은 각각의 담배 유형에 대해 별도로 회수될 수 있으므로, 주어진 특성을 갖는 향미를 위한 특정 "레시피(recipes)"를 정의하는 것이 가능하다. 이는 바람직하게는 수득된 향미의 일관성과 재현성을 허용할 수도 있다.
바람직하게는, 회수된 배출물로부터 적어도 하나의 향미 추출물을 수득하는 단계는 배출물을 응결하여 상기 적어도 하나의 향미 추출물로서 적어도 하나의 응결된 배출물을 수득하는 단계를 포함한다. 응결 챔버 처리의 경우, 향미 화합물을 회수하기 위해 배출 파이프로부터의 증기가 응결기 내에서 응결된다. 배출 증기는 응결기 내에서 냉각되고, 생성된 증류액이 수집된다. 이러한 "증류" 단계에서, 원시 담배로부터 스트리핑된 담배의 휘발성 화합물은 변하지 않는다. 바람직하게는, 1차 공정 라인에서 이미 사용 중인 장비가 사용될 수 있다. 회수된 배출물로부터 적어도 하나의 향미 추출물을 수득하기 위해 활성탄 흡착이 사용될 수도 있다. 그러나, 활성탄 흡착의 옵션은 더 복잡하고 비용이 많이 들 수 있으며, 회수 공정을 위한 용매 추출이 필요하다. 또한, 이는 특정 화합물의 선택적 흡착을 유도하므로, 특정한 "활성탄" 향미를 추출물에 부여할 수 있다. 그러므로, 탄소 상에 흡착된 휘발성 물질을 회수하는 것은 에너지 집약적이고 비용이 많이 들 수 있다.
바람직하게는, 배출물을 응결하는 단계는 극저온 응결에 의해 배출물을 응결하는 단계를 포함한다. 극저온 응결은 공지된 방법으로, 재사용을 위해 휘발성 유기 화합물의 회수를 가능하게 한다. 또한, 극저온 응결은 다른 방법에서 휘발성 유기 화합물에 대한 환경 규제기관의 규제때문에 현재 달성 가능한 최선의 제어 기술이기 때문에 선택된 것일 수 있다. 이 방법은 액체 질소 또는 다른 극저온 유체를 냉각원으로서 사용해 배출물을 매우 낮은 온도 이하로 냉각시키는 것, 및 증기/유체 및 증기/고체 평형의 함수로서 증기압을 감소시켜 오염물을 분리하는 것에 기초한다. 임의의 휘발성 배출물은 극저온 응결된다. 극저온 응결은 휘발성 유기 화합물은 매우 낮은 온도에서 응결된다는 원리에 기초한다. 직접 컨디셔닝 실린더의 폐기물 가스를 이슬점 아래의 온도로 냉각시킴으로써, 용매 증기는 냉각 표면 상에 응결되어 액체 형태로 제거될 수 있다. 온도가 낮을수록 회수된 배출물로부터 더 많은 향미 추출물이 수득된다.
컨디셔닝 챔버의 배출물로부터 유기 화합물의 혼합물을 제거할 때, 최저 작동 온도는 가장 휘발성인 성분에 의해 설정된다. 이러한 작업의 경우 -196℃의 비등점을 갖는 액체 질소가 냉각원으로서 매우 적합하다. 응결 공정은 휘발성 유기 화합물이 응결될 수 있도록 매우 낮은 온도를 필요로 한다.
바람직하게는, 담배 향미 추출물을 수득하기 위한 본 발명의 방법은 배출물의 온도를 약 -30℃ 아래로 낮추는 단계를 포함한다. 통상적으로, CFC-12와 같은 클로로-플루오로-카본(CFC) 냉매가 휘발성 유기 화합물을 응결하는데 사용될 수 있다. 액체 질소는 극저온 응결 공정에 사용하기 위한 클로로-플루오로-카본의 실용적 대체물일 수 있다. 극저온이란 -160℃ 아래의 온도라는 의미를 갖는다. 극저온 응결은 증기를 저 유속으로, 즉 시간당 약 3000 입방미터 미만의 유속으로, 또는 체적 기준으로 약 100ppm 정도의 증기 농도로 배출하는 것이 바람직하다. 극저온 응결은 다목적 공정일 수 있다. 일반적으로, 응결은 직접식 열 교환 공정에서 냉매로서 액체 질소를 사용해 수행된다. 비 독성, 비 부식성 및 비 가연성인 액체 질소는 정상 비등점이 -196℃인 다용도의 오존 파괴 물질(ODS) 냉각제이다. 극저온 응결은 바람직하게는 하나 또는 일련의 플레이트-핀(plate-fin) 또는 쉘-앤-튜브(shell-and-tube) 열교환기에서 수행된다. 휘발성 유기 화합물 스트림 및 액체 질소 스트림은 열 전달을 최대화하는 향류 방식으로 열교환기를 통해 유동할 수 있다.
바람직하게는, 담배 향미 추출물을 수득하기 위한 본 발명의 방법은 응결된 배출물의 액적을 수집하는 단계를 포함한다. 예로서, 전술한 플레이트 핀 또는 쉘-앤-튜브 열 교환기의 경우에 있어서, 휘발성 유기 화합물은 열 교환기의 쉘 측 상에 응결된 다음, 수집 탱크 내로 배수되어 향미 추출물이 수득된다. 유기물을 포함하는 증기 스트림이 냉각됨에 따라, 이슬점에 도달하면 휘발성 유기 화합물이 응결된다. 휘발성 유기 화합물의 유속 또는 함유량의 변동은 열 교환기의 액체 질소 유동에 대한 빠른 응답 제어에 의해 쉽게 처리될 수 있다.
바람직하게는, 전술한 열 교환기에 추가적으로 또는 대안적으로, 담배 향미 추출물을 수득하기 위한 본 발명의 방법은 배출물에 액체 질소를 주입하는 단계를 포함한다. 일반적으로, 휘발성 유기 화합물 자체에 대한 유일한 제약은 동결점(freezing point)이 바람직하게는 -30℃ 미만이라는 것이다. 그렇지 않으면, 동결이 발생하기 쉽고, 고상의 빌드업(build-up)이 열 전달 영역을 덮을 수 있으므로 본 방법의 효율성을 감소시킬 수 있다. 이러한 제약을 극복할 수 있는 방법은 배출물 내에 액체 질소를 직접 주입하는 것일 수 있다. 액체 질소는 유입 가스상에 분무될 수 있다. 액체 질소의 공급은 원하는 챔버 온도를 충족하도록 제어되는 것이 바람직하다. 응결 액적은 바람직하게는 미세 메쉬 필터에 의해 수집되어 바닥에 있는 포트에 회수된다.
바람직하게는, 담배의 혼합물을 컨디셔닝하는 단계는: 혼합물에 열을 가하는 단계; 혼합물에 증기를 공급하는 단계; 약 10℃ 내지 약 80℃의 온도의 물을 혼합물에 공급하는 단계 중 하나 이상을 포함한다. 더 바람직하게는, 담배의 혼합물을 컨디셔닝하는 단계는 수증기로 담배의 혼합물을 가열하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 수증기의 온도는 약 100℃ 내지 약 120℃를 포함한다.
바람직하게는, 담배의 혼합물을 컨디셔닝하는 단계는 담배 잎, 줄기 및 잎몸의 혼합물을 컨디셔닝하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 담배의 혼합물을 컨디셔닝하는 단계는 가열 동안 담배의 수분 정도를 증가시키는 단계를 포함한다. 가열하는 단계는 수증기에 의해 수행되는 것이 바람직하다는 사실로 인해, 담배의 혼합물 내에 존재하는 수분 함량은 가열 동안에 증가한다.
제2 양태에서, 본 발명은 담배 향미 추출물을 수득하는 장치에 관한 것으로, 상기 장치는: 담배의 1차 제조 라인에서 담배의 혼합물을 컨디셔닝하도록 구성된 컨디셔닝 챔버로서, 컨디셔닝된 혼합물로부터 배출물을 배기하도록 구성된 배기 파이프, 약 30초 내지 약 1시간을 포함하는 시간 간격 동안 약 30℃ 내지 약 90℃를 포함하는 온도로 담배의 혼합물을 가열하도록 구성된 가열 수단을 포함하는 컨디셔닝 챔버; 배기 파이프에 유체 연결되고, 배기 배출물을 응결하기 위해 배기 배출물의 온도를 낮추도록 구성된 응결 시스템; 및 응결 시스템 내에서 응결된 배출물을 수집하기 위해 응결 시스템과 유체 연통하는 수집기를 포함한다.
바람직하게는, 상기 응결 시스템은 배출물과 열을 교환하도록 구성된 열 교환기를 포함하는 극저온 응결 시스템이다.
바람직하게는, 담배 향미 추출물을 수득하기 위한 본 발명의 장치는, 액체 질소 탱크, 및 배출물을 향해 상기 탱크에 담긴 액체 질소를 분사하도록 구성된 노즐을 포함한다.
본 발명의 제2 양태의 장점은 제1 양태를 참조로 하여 이미 강조되었으므로, 본원에서 반복되지 않을 것이다.
추가적인 양태에서, 본 발명은 담배 향미 추출물을 수득하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은: 담배 잎, 줄기 및 잎몸의 혼합물을 1차 담배 제조에서 컨디셔닝하는 단계; 혼합물을 컨디셔닝하여 생성된 배출물을 회수하는 단계; 및 회수된 배출물로부터 적어도 하나의 향미 추출물을 수득하는 단계를 포함한다.
추가적인 양태에서, 본 발명은 담배 향미 추출물을 수득하는 장치에 관한 것으로, 상기 장치는: 담배의 1차 제조 라인에서 담배의 잎, 줄기 및 잎몸의 혼합물을 컨디셔닝하도록 구성된 컨디셔닝 챔버로서, 컨디셔닝된 혼합물로부터 배출물을 배기하도록 구성된 배기 파이프를 포함하는 직접 컨디셔닝 챔버; 배기 파이프에 유체 연결되고, 배기 배출물을 응결하기 위해 배기 배출물의 온도를 낮추도록 구성된 응결 시스템; 및 응결 시스템 내에서 응결된 배출물을 수집하기 위해 응결 시스템과 유체 연통하는 수집기를 포함한다.
특히, 도 1은 본원 전반에 걸쳐 도면 부호 100으로 표시된 담배 향미 추출물을 수득하기 위한 장치의 제1 구현예를 도시한다.
장치(100)는 담배 잎, 줄기 및 잎몸의 혼합물을 담배의 1차 제조 라인에서 컨디셔닝하도록 구성된 직접 컨디셔닝 실린더(10)를 포함한다.
직접 컨디셔닝 실린더(10) 내에서, 담배 잎, 줄기 및 잎몸의 건조 혼합물은 추가 처리를 위해 그 구조가 개방되고 유연화되도록 열과 수분에 노출된다. 예를 들어, 증기와 온수는 향류 방식으로 담배 잎, 줄기 및 잎몸의 혼합물에 분사된다.
직접 컨디셔닝 실린더(10)는 배기 파이프(20)를 포함한다. 배기 파이프(20)는 컨디셔닝된 혼합물로부터 배출물을 배기하도록 구성된다.
장치(100)는 응결 시스템(30)도 포함한다. 응결 시스템(30)은 배기 파이프(20)에 유체 연결된다. 응결 시스템(30)은 배기 배출물이 응결되도록 배기 배출물의 온도를 낮추도록 구성된다.
장치(100)는 수집기(40)도 포함한다. 수집기(40)는 응결 시스템(30)과 유체 연통한다. 수집기(40)는 응결 시스템(30)에서 응결된 상기 배출물을 수집하도록 구성된다.
응결 시스템(30)은 극저온 응결 시스템이다. 극저온 응결 시스템은 배출물과 열을 교환하도록 구성된 열 교환기(32)를 포함한다. 극저온 응결 시스템은 배출물을 냉각원으로서 액체 질소 또는 다른 극저온 유체를 사용해 배출물을 매우 낮은 온도로 냉각하는 것에 기초한다. 극저온 응결 시스템은 담배 향미 추출물 분리기(34) 및 액체 질소 또는 다른 극저온 유체를 함유하는 극저온 유체 탱크(36)를 포함한다.
열 교환기(32)는 1차 회로(321) 및 2차 회로(322)를 포함한다. 1차 회로(321)는 극저온 유체 탱크(36)와 유체 연통한다. 1차 회로(321) 내에서 주 냉각액이 흐른다. 1차 냉각액은 예를 들어 액체 질소이다. 열 교환기(32)의 하류에서, 액체 질소는 (도 1에 도시된 바와 같이) 대기 중으로 방출될 수 있거나(이 경우, 1차 회로(321)는 개방 회로임), 회수될 수 있다(이 경우, 1차 회로(321)는 폐쇄 회로임). 2차 회로(322)는 폐쇄 회로인 것이 바람직하다. 2차 회로(322)는 분리기(34)와 유체 연통한다. 2차 회로(322) 내에서 2차 냉각액이 흐른다. 2차 냉각액은 예를 들어 당업계에 공지된 냉각액이다.
배기 파이프(20)가 분리기(34)와 유체 연통함으로써, 직접 컨디셔닝 실린더(10)의 배출물이 응결되고, 담배 향미 추출물이 수득된다. 분리기(34)는 담배 향미 추출물이 수집되는 수집기(40)와 유체 연통한다.
청정 가스가 대기 중으로 배출된다.
도 2를 참조하면, 담배 향미 추출물을 수득하기 위한 장치의 제2 구현예가 본원 전반에 걸쳐 참조 부호 200으로 표시되어 있다.
도 1의 담배 향미 추출물을 수득하기 위한 장치(100)의 구성 요소와 유사하거나, 이들과 유사한 기능을 갖는 도 2의 담배 향미 추출물을 수득하기 위한 장치(200)의 구성 요소는 동일한 참조 부호로서 표시되어 있다.
장치(200)는 담배 잎, 줄기 및 잎몸의 혼합물을 담배의 1차 제조 라인에서 컨디셔닝하도록 구성된 직접 컨디셔닝 실린더(10)를 포함한다.
직접 컨디셔닝 실린더(10)는 배기 파이프(20)를 포함한다. 배기 파이프(20)는 컨디셔닝된 혼합물로부터 배출물을 배기하도록 구성된다.
장치(100)는 응결 시스템(230)도 포함한다. 응결 시스템(230)은 배기 파이프(20)에 유체 연결된다. 응결 시스템(230)은 배기 배출물이 응결되도록 배기 배출물의 온도를 낮추도록 구성된다.
장치(200)는 수집기(40)도 포함한다. 수집기(40)는 응결 시스템(230)과 유체 연통한다. 수집기(40)는 응결 시스템(230)에서 응결된 배출물을 수집하도록 구성된다.
응결 시스템(230)은 액체 질소 탱크(236), 및 분출물을 향해 탱크(236)에 담긴 액체 질소를 분사하도록 구성된 노즐(238)을 포함한다. 즉, 배출물을 액체 질소를 직접 분사하여 배출물을 응결시킨다. 액체 질소의 공급은 원하는 배기 파이프(20)의 출력부에서 원하는 온도가 충족되도록 제어되는 것이 바람직하다. 담배 향미 추출물의 응결 액적은 미세 메쉬 필터(도 2에 미도시)에 의해 수집되고 수집기(40)에 회수된다.
담배 향미 추출물을 수득하기 위한 장치(100 및 200)의 작동은 전술한 내용을부터 명백하다.
담배 향미 추출물을 수득하기 위한 장치(100 및 200)에서 담배 향미 추출물을 수득하는 방법이 수행되며, 상기 방법은: 담배 잎, 줄기 및 잎몸과 같은 담배의 혼합물을 직접 컨디셔닝 실린더(10)와 같은 1차 담배 제조 라인에서 컨디셔닝하는 단계; 상기 혼합물을 컨디셔닝하여 생성된 배출물을 회수하는 단계; 및 상기 회수단 배출물로부터 적어도 하나의 향미 추출물을 수득하는 단계를 포함한다. 컨디셔닝은 약 120℃로 가열된 수증기에 의해 담배의 혼합물을 가열하여, 담배의 혼합물의 온도가 약 60℃의 온도에 도달하고, 담배의 혼합물의 이 온도가 약 5분 동안 유지되도록 수행된다.
10 : 컨디셔닝 실린더
20 : 배기 파이프
30,230 : 응결 시스템
32: 열 교환기
34 : 분리기
36 : 유체 탱크
40 : 수집기
100, 200 : 장치
236 : 탱크
238 : 노즐
321 : 1차 회로
322 : 2차 회로
20 : 배기 파이프
30,230 : 응결 시스템
32: 열 교환기
34 : 분리기
36 : 유체 탱크
40 : 수집기
100, 200 : 장치
236 : 탱크
238 : 노즐
321 : 1차 회로
322 : 2차 회로
Claims (17)
- 담배 향미 추출물은 수득하는 방법으로서:
1차 담배 제조에 있어서 약 30초 내지 약 1시간을 포함하는 시간 간격 동안 약 30℃ 내지 약 90℃를 포함하는 온도로 담배의 혼합물을 가열하여 상기 담배의 혼합물을 컨디셔닝하는 단계;
상기 혼합물의 컨디셔닝에 의해 생성된 배출물을 회수하는 단계; 및
상기 회수된 배출물로부터 적어도 하나의 향미 추출물을 수득하는 단계를 포함하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 향미 추출물을 에어로졸 형성 물품의 성분에 첨가하는 단계를 포함하는 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 담배의 혼합물을 컨디셔닝하는 상기 단계는 컨디셔닝 챔버에서 수행되는 방법.
- 제3항에 있어서,
상기 혼합물의 컨디셔닝에 의해 생성된 배출물을 회수하는 상기 단계는 상기 컨디셔닝 챔버에서 생성된 배출물을 회수하여 배기 파이프를 통해 실린더에서 배기시키는 단계를 포함하는 방법. - 제1항 내지 제4항 중 하나 이상에 있어서,
단일 유형의 담배로 이루어진 상기 혼합물의 컨디셔닝에 의해 생성된 배출물을 회수하는 단계를 포함하는 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 상이한 유형의 담배를 공급하는 단계;
각각의 상이한 유형의 담배로 이루어진 상기 혼합물의 컨디셔닝에 의해 생성된 배출물을 분리하여 회수하는 단계;
각각의 분리된 배출물에 대해 향미 추출물을 수득하는 단계; 및
상기 상이한 유형의 담배로부터 수득한 상기 향미 추출물들을 블렌딩하는 단계를 포함하는 방법. - 제1항 내지 제6항 중 하나 이상에 있어서,
상기 회수된 배출물로부터 적어도 하나의 향미 추출물을 수득하는 상기 단계는,
상기 배출물을 응결하여 적어도 하나의 응결된 배출물을 상기 적어도 하나의 향미 추출물로서 수득하는 단계를 포함하는 방법. - 제7항에 있어서, 상기 배출물을 응결하는 단계는
극저온 응결에 의해 상기 배출물을 응결하는 단계를 포함하는 방법. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 배출물의 온도를 약 -30℃보다 아래로 낮추는 단계를 포함하는 방법. - 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배출물에 액체 질소를 주입하는 단계를 포함하는 방법. - 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
응결된 배출물의 액적을 수집하는 단계를 포함하는 방법. - 제1항 내지 제6항 중 하나 이상에 있어서, 담배의 혼합물을 컨디셔닝하는 상기 단계는,
상기 혼합물을 가열하는 단계;
상기 혼합물에 증기를 공급하는 단계;
약 10℃ 내지 약 80℃의 물을 상기 혼합물에 공급하는 단계 중 하나 이상을 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제12항 중 하나 이상에 있어서, 담배의 혼합물을 컨디셔닝하는 단계는 담배 잎, 줄기 및 잎몸으로 이루어진 혼합물을 컨디셔닝하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제13항 중 하나 이상에 있어서, 담배의 혼합물을 컨디셔닝하는 단계는 가열 도중에 담배의 습도를 증가시키는 단계를 포함하는, 방법
- 담배 향미 추출물을 수득하는 장치로서:
담배의 주 제조 라인에서 담배의 혼합물을 컨디셔닝하도록 구성된 컨디셔닝 챔버로서, 상기 컨디셔닝된 혼합물로부터 배출물을 배출하도록 구성된 배기 파이프, 및 약 30초 내지 약 1시간을 포함하는 시간 간격 동안 약 30℃ 내지 약 90℃를 포함하는 온도로 상기 담배의 혼합물을 가열하도록 구성된 가열 수단을 포함하는 컨디셔닝 챔버;
상기 배기 파이프에 유체 연결되고, 상기 배출되는 배출물이 응결되도록 상기 배출되는 배출물의 온도를 낮추도록 구성된 응결 시스템; 및
상기 응결 시스템과 유체 연통하고, 상기 응결 시스템 내에서 응결된 상기 배출물을 수집하도록 구성된 수집기를 포함하는 장치. - 제15항에 있어서, 상기 응결 시스템은 상기 배출물과 열을 교환하도록 구성된 열 교환기를 포함하는 극저온 응결 시스템인, 장치.
- 제15항에 있어서, 액체 질소 탱크 및 상기 배출물을 향해 상기 탱크에 담긴 액체 질소를 분사하도록 구성된 노즐을 포함하는 장치.
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