SK286572B6 - Spôsob zlepšenia plnivosti tabaku - Google Patents

Abstract

Opísaný je spôsob zlepšenia plnivosti tabaku, akosú rezané tabakové listy alebo rebrá, úpravou tabakového materiálu s počiatočnou vlhkosťou až 30 % hmotn. procesným plynom zloženým z dusíka a/alebo argónu pri tlaku 50 až 1000 barov (5 až 100 Mpa) pri kontinuálnom alebo odstupňovanom stláčaní, po ktorom nasleduje kontinuálna alebo odstupňovaná dekompresia, pričom stupne kompresie i dekompresie prebiehajú buď v jedinom autokláve, alebo v niekoľkých kaskádovo usporiadaných autoklávoch, a potom dodatočná tepelná úprava odobratého tabakového materiálu, ktorá sa uskutočňuje prúdiacim teplovýmennýmmédiom v podobe zmesi permanentných plynov a prehriatej vodnej pary, pričom sa podiel permanentnéhoplynu udržuje konštantne na hodnote v rozmedzí od10 do 60 % obj.

Description

Tento vynález sa týka spôsobu zlepšenia plnivosti tabaku podľa predvýznaku hlavného nároku.

Doterajší stav techniky

Spôsoby objemového nadobúdania podľa metódy INCOM napríklad podľa DE 31 19 330 Al, DE 34 14 625 C2 a DE 39 35 774 C2 sa na zlepšenie plnivosti tabaku ukázali ako úspešné. V týchto spôsoboch sa tabak, spravidla vo forme narezaných listov alebo rebier, a s počiatočnou vlhkosťou približne 30 % hmotnostných podrobí kontinuálnemu alebo odstupňovanému stlačovaniu procesným plynom zloženým z dusíka a/alebo argónu pri tlakoch 50 až 1 000 barov (5 až 100 MPa), po ktorom nasleduje kontinuálna alebo odstupňovaná dekompresia. Stupne stlačenia alebo dekompresie prebiehajú buď v jedinom autokláve alebo v niekoľkých autoklávoch kaskádovo usporiadaných. Odobratý tabakový materiál sa potom podrobí dodatočnému tepelnému spracovaniu, pri ktorom tabak objemovo nadobúda a jeho plnivosť tým vzrastie.

Tieto spôsoby INCOM sa ukázali ako výhodné v porovnaní so spôsobmi tlakového spracovania tabaku oxidom uhličitým, čpavkom alebo prchavými organickými zlúčeninami, pretože v prípade prchavých organických zlúčenín je nutné sa zmieriť s nežiaducim vylúhovaním vonných látok alebo nikotínu z tabakového materiálu, v ostatných prípadoch interferujú zvyšky plynov v tabakovom materiáli s jeho chuťou a konečne v prípade použitia oxidu uhličitého je odstránenie suchého ľadu vzniknutého po dekompresii náročné na spotrebu energie.

S odkazom na už uvedené spôsoby INCOM dokument DE 31 19 330 opisuje takýto expanzný proces s prevažujúcimi prevádzkovými teplotami v autokláve 0 až 50 °C, predpokladajúci použitie tabaku s obsahom vlhkosti do 15 % hmotn. a dodatočné spracovanie vodnou parou na zvýšenie plnivosti alebo stupňa objemového nadobúdania. Ďalej patenty DE 34 14 625 C2 a DE 39 35 774 C2 opisujú kaskádový proces, v ktorom sa nízka pracovná teplota počas impregnácie tabaku docieľuje chladením procesného plynu pred jeho plnením do reaktora, ochladzovaním autoklávu alebo používaním prechladeného alebo skvapalneného procesného plynu.

V týchto známych spôsoboch sa dodatočné tepelné spracovanie uskutočňuje pomocou vodnej pary s hustotou 0,5 až 10 kg/m³, výhodne nasýtenej pary, alebo pomocou horúceho vzduchu teploty do 440 °C.

Z patentu EP 484 899 BI je síce známy spôsob úpravy tabaku oxidom uhličitým pri tlakoch asi 30 bar (3 MPa), v ktorom sa dodatočné tepelné spracovanie uskutočňuje uvádzaním tabaku do vysokoteplotnej pary alebo do plynu obsahujúceho 50 až 95 % obj. vodnej pary na zahriatie tabaku v prúdiacom médiu na 200 až 350 °C, pričom sa na zníženie teploty prúdiaceho média privádza voda alebo para s nižšou teplotou po prúde pod miestom vstupu tabaku. Potom sa tabak usušený pomocou prúdiaceho teplovýmenného média na približne 2 až 3 % hmotn. vlhkosti upraví na normálnu vlhkosť. Pretože sa po tlakovej úprave tabaku oxidom uhličitým po dekompresii vytvorí ľad, musí sa tabak pre dodatočnú tepelnú úpravu rýchlo zahriať napriek vysokej entalpii odparovania suchého ľadu, čo vedie ku značnému tepelnému a/alebo mechanickému namáhaniu tabaku.

V prípade spôsobu INCOM, na ktorom sa tento vynález zakladá, majú tabaky upravované dusíkom a/alebo argónom omnoho nižšie energetické nároky pri desorpcii absorbovaných plynov a následnom objemovom nadobúdaní tabaku než tabaky upravované CO₂, takže v prípade spôsobu INCOM nedochádza na rozdiel od spôsobu používajúceho CO₂ k negatívnym účinkom na chuť. Okrem toho sa pri dodatočnej tepelnej úprave tabaku upraveného dusíkom a/alebo argónom prenáša kondenzáciou vodnej pary teplo na studený tabak a v ďalšom priebehu dodatočnej tepelnej úpravy sa sušením dosiahne v expandovanom tabaku požadovaný obsah vlhkosti.

I v prípade spôsobu INCOM však existuje nebezpečenstvo prevlhčenia alebo prehriatia tabaku s následkom straty plnivosti v dôsledku kolapsu expandovanej bunkovej štruktúry.

Podstata vynálezu

Cieľom tohto vynálezu je vykonať dodatočnú tepelnú úpravu tabaku upraveného dusíkom a/alebo argónom pri použití spôsobu INCOM tak, aby sa docielila jednotná kvalita výrobku s optimálnou plnivosťou.

Na dosiahnutie tohto cieľa sa preto navrhuje spôsob v zhode s úvodnou časťou hlavného nároku, charakterizovaný tým, že sa dodatočná tepelná úprava vykonáva pomocou prúdiaceho teplovýmenného média pozostávajúceho zo zmesi permanentných plynov a prehriatej vodnej pary, pričom sa podiel permanentného plynu udržuje konštantné na hodnote v rozmedzí 10 až 60 % obj.

SK 286572 Β6

Permanentným plynom sa v tejto súvislosti rozumie akýkoľvek plyn, ktorý je možné pri sušení použiť spoločne s vodnou parou, ako je vzduch, prípadne zmiešaný s dusíkom a/alebo argónom alebo inými inertnými plynmi.

Prekvapivo bolo zistené, že podiel permanentného plynu v zmesi s prehriatou vodnou parou je rozhodujúci parameter na dosiahnutie optimálnych hodnôt plnivosti v daných procesných podmienkach, a to zvlášť v procese prúdového sušenia.

Je výhodné, keď sa ako permanentný plyn použije vzduch, pričom sa podiel vzduchu nepriamo kontroluje meraním obsahu kyslíka. Podiel vzduchu v prúdiacom teplovýmennom médiu je výhodne v rozmedzí od 20 do 50 % obj. a najmä od 25 do 40 % obj.

Teplota teplovýmenného média má výhodne byť medzi 120 a 300 °C a vlhkosť tabaku po tlakovej úprave a pred dodatočnou tepelnou úpravou má byť medzi 8 a 25 °C. Ďalej je žiaduce, aby po dodatočnej tepelnej úprave bola vlhkosť tabaku 8 až 1 5 % hmotn.

Vo zvlášť výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu je postup taký, že sa pri dodatočnej tepelnej úprave horúca para privádza v uzavretom cykle podľa známeho princípu prúdového sušenia, pri ktorom sa permanentný plyn plní po prúde pod nástrekom horúcej pary v mieste odoberania tabaku upraveného teplom a potom v uzavretom cykle cirkuluje s väčším množstvom vodnej pary, pričom udržuje stálosť podielu permanentného plynu po ochladení expandovaného tabaku a jeho odobratí. Predovšetkým sa tým docieľuje rýchle zníženie teploty tabaku a tým i stabilizácia jeho plnivosti.

V ďalšom sa vysvetľuje výhodný spôsob používajúci obvyklé prúdové sušiarne s odkazom na schematické znázornenie na obrázku 1, v ktorom sa ako permanentný plyn použil vzduch a jeho podiel sa stanovil nepriamo meraním kyslíka.

Vplyvom miestneho tlakového rozdielu medzi teplovýmenným médiom privádzaným do obehu a okolím sa v oblasti vstupného otvoru 1 a výstupného otvoru 2 nasáva vonkajší vzduch a para sa vypúšťa cez parnú záklopku 3. Prehriata para sa privádza parným ventilom 4. Pomocou sondy 5 sa meria obsah kyslíka v teplovýmennom médiu. Ovládaním parného ventilu 4 a parnej záklopky 3 sa zaisťuje požadovaný obsah kyslíka, a tým i konštantný pomer permanentného plynu k prehriatej pare.

S odkazom na nasledujúce uskutočnenie sa demonštruje vzťah medzi plnivosťou a podielom permanentného plynu v teplovýmennom médiu. Podiel permanentného plynu potrebný v každom jednotlivom prípade na dosiahnutie optimálnej plnivosti závisí od typu a vlhkosti použitého tabakového materiálu i na okrajových podmienkach výrobného zariadenia.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obr. 1 uvádza spôsob tepelnej úpravy tabaku impregnovaného kyslíkom a/alebo argónom.

Obr. 2 uvádza tepelnú úpravu tabaku spôsobom INCOM v prúdovom sušiči spolu s relatívnym zlepšením plnivosti proti obsahu kyslíka v teplovýmennom médiu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad

Tabaky upravené prúdovým sušičom podľa obrázku 1 v súlade so spôsobom INCOM sa dodatočne tepelne upravovali nasledujúcim spôsobom. Tok privádzaného tabaku bol v množstevnom vyjadrení 1 250 kg/hod., tok cirkulujúceho teplovýmenného média pozostávajúceho z prehriatej pary a vzduchu bol v objemovom vyjadrení 7 315 m³/hod. Podiel pary a permanentného plynu odvoditeľný meraním obsahu kyslíka sa pri konštantnom výkone sušičky menil v závislosti od stupňovania obsahu kyslíka z 1,3 na 7,5 a 15 % obj., čo zodpovedalo podielom permanentného plynu 6,5, 37 alebo 75 % obj. a súčasnej zmene v opačnom zmysle počiatočnej teploty meranej pred vnesením tabaku zo 185 na 165 °C.

Plnivosť odobratého kondicionovaného tabaku sa stanovila Borgwaldtovým hustomerom a špecifický objem sa konvertoval na ml/g pri nominálnej vlhkosti 12 % hmotn. a nominálnej teplote 22 °C. Relatívne zlepšenie plnivosti sa vypočítalo nasledujúcim spôsobom z údajov základného pokusu bez použitia permanentného plynu a z pokusu s expandovanými vzorkami s teplovýmenným médiom z pary a permanentného plynu:

A% = (F_E-F_B)xl00%/F_B (Fb = plnivosť, základný pokus, para bez permanentného plynu, Fe = plnivosť, expandovaný tabak, para s permanentným plynom).

Graf ukazuje vzťah medzi plnivosťou expandovaného tabaku a procesnou premennou obsahu kyslíka v teplovýmennom médiu, i možnosť stanoviť optimálne procesné podmienky pomocou tejto procesnej premennej.

Claims (8)

1. Spôsob zlepšenia plnivosti tabaku, napríklad rezaných tabakových listov alebo rebier, úpravou tabakového materiálu s počiatočnou vlhkosťou až asi 30 % hmotn. procesným plynom zloženým z dusíka a/alebo argónu pri tlakoch 50 až 1 000 barov (5 až 100 MPa) pri kontinuálnom alebo odstupňovanom stlačovaní, po ktorom nasleduje kontinuálna alebo odstupňovaná dekompresia, pričom stupne kompresie i dekompresie prebiehajú buď v jedinom autokláve, alebo v niekoľkých kaskádovo usporiadaných autoklávoch, a potom dodatočná tepelná úprava odobratého tabakového materiálu, vyznačujúci sa tým, že sa dodatočná tepelná úprava uskutočňuje prúdiacim teplovýmenným médiom v podobe zmesi permanentných plynov a prehriatej vodnej pary, pričom sa podiel permanentného plynu udržuje konštantné na hodnote v rozmedzí od 10 do 60 % obj.

2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že sa ako permanentný plyn používa najmä vzduch a podiel vzduchu sa kontroluje meraním obsahu kyslíka.

3. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa mennom médiu je 20 až 50 % obj.

4. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa mennom médiu je 25 až 40 % obj.

5. Spôsob podľa nárokov 1 až 4, vyznačujúci

120 až 300 °C.

6. Spôsob podľa nárokov 1 až 5, vyznačujúci nom tabaku je 8 až 25 % hmotn. pred dodatočnou tepelnou úpravou.

7. Spôsob podľa nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že obsah vlhkosti v tabaku je po dodatočnej tepelnej úprave 8 až 15 % hmotn.

8. Spôsob podľa nárokov 1 až 7, v y z n a č u j ú c i sa t ý m , že sa pri dodatočnej tepelnej úprave privádza v uzavretom cykle horúca para podľa princípu prúdového sušenia, pri ktorom sa permanentný plyn plní po prúdu pod vstupom horúcej pary v mieste odoberania tabaku upraveného teplom a potom v uzavretom cykle cirkuluje s väčším množstvom vodnej pary, pričom udržuje stálosť podielu permanentného plynu po ochladení expandovaného tabaku a jeho odobratí.