Procédé de fabrication d'un produit à fumer à base de tabac et appareillage pour la mise en aeuvre de ce procédé Le présent brevet comporte un procédé de fabri cation d'un produit à fumer à base de tabac, sus, ceptible d'être mélangé avec du tabac en coupe pour la fabrication de cigarettes ou d'autres produits de tabac à fumer. Il comporte également un appareil lage pour la mise en oeuvre de ce procédé.
On obtient un déchet considérable lors des pro cédés de, mises en tiges, de séchage, d'enveloppage, de coupe et de mélange des feuilles de tabac lors de la fabrication des cigarettes ou d'autres produits. Ces, déchets, sont constitués d'un tabac d'excellente qualité et il est avantageux de pouvoir les récupérer et de les convertir sans changement notable en une forme propre à être utilisée. On sauve ainsi une ma tière de valeur qui, autrement, est perdue ou utilisée comme composant d'engrais pour l'agriculture ou de produits pour la destruction de plantes ou d'insectes nuisibles.
On a proposé plusieurs procédés pour mettre ces déchets de tabac sous une forme utilisable, afin d'ob tenir des produits moulés ou des feuilles imitant la feuille de tabac et pouvant être utilisées, comme en veloppes de cigares, par exemple, ou coupées en rubans pour être mélangées avec le tabac frais des cigares ou des cigarettes, mais ils impliquent tous une modification des caractéristiques du tabac.
Le dessin représente, àtitred'exemple, une forme d'exécution de l'appareil selon l'invention pour une mise en oeuvre également donnée à titre d'exemple, du procédé selon l'invention.
La fig. 1 en est une vue schématique.
La fig. 2 est une vue en plan d'un détail, repré senté à la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe selon 3-3 de la fig. 2. La fig. 4 est une coupe, à plus grande échelle, selon 4-4 de la fig. 3.
Des déchets de tabac, sous forme de poussière ou de brins, sont amenés, à l'appareil représenté à la fig. 1 dans, des boîtes dont une est représentée en 10, ces déchets provenant de la fabrication de ciga res, de cigarettes et d'autres produits de tabac à fumer. Avant d'être chargés dans les boîtes 10, les déchets passent sur un tamis de 31 mailles/cm pour en éliminer le sable et d'autres, particules lourdes étrangères. Les boîtes 10 sont montées sur roues et amenées près d'une hotte 11 dans laquelle elles, sont vidées.
Un tuyau d'aspiration 12 d'un transporteur pneumatique 13 comprenant un ventilateur 14 porte les déchets de tabac à des cuves d'emmagasinage 15 recevant chacune un type de matière différent. Ainsi, l'une des cuves 15 peut recevoir seulement les dé chets de la hotte 11 alimentée par une boîte 10 char gée des déchets provenant du stade de mise en tige, une autre cuve 15 recevant seulement des. rognu res, etc.
Le fond de chaque cuve 15 comprend un dispositif d'alimentation 16 individuel entraîné par moteur qui dépose une quantité déterminée de la matière con tenue dans la cuve 15 sur un transporteur à cour roie 17. En choisissant à l'avance les dispositifs d'ali mentation 16 et leur débit de décharge, on peut ob tenir tout mélange désiré des matières des différentes cuves 15.
Le transporteur 17 se décharge dans une trémie 18 comportant un levier flottant 19 agencé pour actionner un interrupteur électrique dans le circuit d'un moteur d'entraînement 20 du transporteur 17 quand la trémie est pleine, et pour remettre ce moteur en marche quand la matière dans la trémie 18 tombe au-dessous, d'un niveau déterminé. Le levier flottant 19 commande aussi le moteur d'en traînement de tout dispositif d'alimentation,
16 lors que la trémie 18 est remplie ou vidée, afin. d'éviter une accumulation excessive de matière sur le trans porteur 17 quand ce dernier est immobile.
La trémie 18 comprend un dispositif d'alimen tation 21 entrainé par moteur, semblable aux dispo sitifs 16, et agencé pour décharger la matière sur un transporteur à courroie 22 de construction connue. Ce transporteur commande la vitesse du dispositif 2.1 de manière qu'un poids déterminé de matière soit amené chaque minute par le transporteur 22 à un broyeur 23 à plusieurs: étages, entraîné par moteur.
Le broyeur 2.3 peut être un broyeur à marteaux, à billes ou à chocs, et il broie et mélange les: déchets de tabac à la dimension voulue pour qu'ils passent à travers un tamis. de 24 mailles/cm et que- les 80% de ces déchets passent par un tamis de 40 mailles/cm. Il s'ensuit que la matière broyée,
déchargée du broyeur 23 est finement divisée mais non pulvérisée. Cette matière finement divisée est prélevée du der nier étage du broyeur 23, pour être amenée à une cuve 24, par un tuyau d'aspiration 25 d'un transpor teur pneumatique 26 comprenant un ventilateur 27.
La matière finement divisée est envoyée sur un transporteur à courroie 29 par un dispositif d'ali mentation 28 entraîné par moteur, semblable aux dispositifs 16 et 21. La matière mesurée par ce dis positif est entramée par le transporteur 29 vers une trémie d'un mélangeur 30 entrainé par moteur où elle est mélangée avec une solution aqueuse d'un liant et d'un humidifiant alimentée depuis une cuve 31 par un conduit 32, avec un débit déterminé com mandé par une vanne 33.
On peut utiliser divers mélanges aqueux de liants et d'humidifiants dans la cuve 31. Par exem ple, on peut employer un mélange sec de 85 parties du sel de sodium de carboxyméthylcellulose (CMC), 7,5 parties du sel de sodium de carboxyméthyl- hydroxyéthylcellulose (CMHEC) et 7,5 parties de gomme.
Le CMC, le CMHEC et la gomme sont mélangés sous forme sèche et on ajoute au mélange une solution de sucre et d'humidifiant qui a été chauffée à 850 C. Cette solution contient 6,45 par ties du produit de marque déposée Nulomoline (solution de sucre interverti), 3,85 parties de glycé rine, 0,65 partie de propylène-glycol, 0,01 partie de méthyl-p-hydroxybenzoate (MPHB), et 89,04 parties d'eau.
En mêlant 3 kg de liant sec à 77 kg de la solution de sucre et d'humidifiant, la solution obtenue a une viscosité d'environ 36 000 centipoises à 691) C.
Une autre solution aqueuse de liant et d'humidi fiant peut comprendre 50 parties d'amidon de blé et 10 parties de la solution de sucre et d'humidifiant indiquée plus haut, mélangées à 200 parties d'eau. La solution résultante présente une viscosité d7envi- ron 36 000 centipoises à 690 C.
L'une des solutions ci-dessus de sucre et d'humi difiant est amenée de la cuve 31 au mélangeur 30 qui contient du tabac en poudre et des fibres de cellulose qui sont amenés par le transporteur 29 depuis le dispositif d'alimentation 28. Les fibres de cellulose peuvent être des flocons d'alpha-cellulose, du papier à cigarettes ou d'autres fibres naturelles ou synthétiques pratiquement exemptes de cendre, sans odeur et non toxiques quand elles sont brûlées.
Le mélange résultant est formé de particules de tabac recouvertes superficiellement de la solution de sucre et d'humidifiant, mais non sensiblement im prégnées de cette solution.
Ainsi, la matière est sim plement humidifiée avec la solution, mais elle n'est pas humide ni pâteuse, et elle est beaucoup plus sèche que lorsqu'elle est humide au point de couler facilement. Ce mélange est déchargé du mélangeur 30 à travers un tuyau 34 conduisant à une machine de dispersion 35 qui contient une palette 36 entrai- née par moteur et qui peut être un broyeur à pres sion, un impmégnatèur sous vide, un malaxeur,
un appareil d'extrusion ou un mélangeur centrifuge à haute vitesse connus dans le commerce sous les noms déposés Votator , Entoleter , etc. La machine 35 introduit la solution. de liant, de sucre et d'humi difiant entre les: particules de tabac qui présentent initialement une teneur en humidité de 8 à 15 a/o environ. Dans certains cas, la machine de dispersion 35 peut rendre inutile le mélangeur 30.
La matière déchargée de la machine 35 par un tuyau d'aspiration 37 est un mélange coulant homo gène de tabac et de: solution de liant, de sucre et d'humidifiant, contenant environ 30 à 40 a/o d'eau. Le mélange obtenu ne semble pas humide au tou cher, il ne peut être aggloméré dans la main et res semble un peu à de la, sciure de bois légèrement humide.
L'eau s'évapore par la suite, de sorte que le produit fini contient au moins 75 % de tabac.
Le tuyau 37 d'un transporteur pneumatique 38 comprenant un ventilateur 39 conduit la matière fluente dispersée dans une cuve d'emmagasinage 40, d'où elle peut être déchargée en quantités mesurées par un dispositif d'alimentation 41 entraîné par mo teur, semblable aux dispositifs 16, dans un tuyau d'aspiration 42 d'un transporteur pneumatique com prenant un ventilateur 43 et destiné à alimenter des récipients d'emmagasinage 44.
Les récipients 44 comprennent une série de chambres fermées 45, en plus ou moins grand nombre selon les nécessités. Chaque chambre 45 est normalement fermée par une vanne 46 et remplie par la matière fluente provenant de la cuve d'emmagasinage 40.
Quand l'une des vannes 46 est ouverte, et quand une vanne 47 dans un tuyau de décharge 48 est fer mée, le contenu de la chambre 45 dont la vanne 46 est ouverte est déchargé dans une cuve d'emmagasi nage 50 par un tuyau 51. Il est évident que chaque chambre 45 peut être vidée dans la cuve 50 en ou vrant la vanne 46 correspondante.
Les vannes peu vent être ouvertes manuellement, mais de préférence les vannes: sont actionnées automatiquement, comme représenté, au moyen d'un levier flottant 52 dans la cuve 50 qui commande électriquement l'ouverture d'une vanne 46 quand le niveau de la matière dans la cuve 50 s'abaisse suffisamment et qui ferme cette vanne quand le niveau dans la cuve 50 correspond à une hauteur déterminée.
Les vannes 46 peuvent être reliées en parallèle au levier flottant 52 de manière à être actionnées individuellement. On peut utiliser aussi une cuve 50 et un levier flottant 52 séparés pour chaque chambre d'emmagasinage 45, selon le volume de la matière emmagasinée à traiter.
Quand toutes les vannes 46 sont fermées et les chambres 45 correspondantes sont remplies, la vanne 47 est ouverte automatiquement et la matière dis- persée provenant de la cuve d'emmagasinage 40 est renvoyée à cette cuve par les tuyaux 42 et 48.
Quand la pression au niveau du dispositif d'alimentation 41 dépasse la pression atmosphérique, une vanne 53, qui ferme normalement un tuyau de décharge 54 connecté au ventilateur 43, s'ouvre et laisse échap per l'excès d'air et toute matière entraînée vers un collecteur de poussière non représenté .auquel les sorties des ventilateurs 14, 27 et 39 sont également connectées.
Un courant régulier de tabac imprégné est ah menté de la cuve d'emmagasinage 50, par un dispo sitif d'alimentation 55 entraîné par moteur, similaire aux dispositifs 16, vers un transporteur à courroie 56 semblable au transporteur 22 et dont le débit est réglé relativement à une trémie 57 de manière que la zone d'étranglement entre des rouleaux 58 et 59 soit maintenue remplie à un certain niveau.
Les rouleaux 58 et 59 sont représentés aux fig. 2 à 4 avec leur mécanisme associé. Le rouleau 58 est monté dans des paliers fixes 60 portés par un bâti 61, et le rouleau 59 est monté dans des bras 62 pivotant en 63 sur le bâti 61. Les bras pivotants 62 et par conséquent le rouleau 59 sont tirés vers le rouleau 58 par de forts ressorts hélicoïdaux de trac tion 64, de manière que le rouleau 59 s'engage avec le rouleau 58 avec une pression considérable, dans un but qui sera décrit plus loin.
On pourrait utiliser d'autres moyens de pression, par exemple un dispo sitif hydraulique à cylindre et piston ou des ressorts de compression, pour pousser l'un vers l'autre les rouleaux 58 et 59, au lieu d'utiliser les ressorts 64.
Le rouleau 58 (fig. 2) présente des rainures 66 sur sa circonférence et un diamètre supérieur à celui du rouleau 59 dont la surface est lisse. Les surfaces des rouleaux 58 et 59 peuvent être en acier à sur face trempée et sont usinées avec précision de ma nière que des nervures 65 (fig. 4) séparant les rai nures circonférentielles 66 engagent la surface lisse du petit rouleau 59 selon une ligne de contact tan gentielle,
de manière à confiner la matière amenée entre les rouleaux depuis la trémie 57 dans les rai nures 66 sans lui permettre de pénétrer entre les nervures 65 et la surface de contact lisse du rouleau 59.
Cette action n'est pas seulement assurée par la précision des nervures 65, mais aussi par la pres sion considérable avec laquelle les rouleaux 58 et 59 sont sollicités l'un vers l'autre par les ressorts 64. Il s'ensuit que la matière est rendue compacte par des pressions latérales dans les rainures 66, et non axia- lement ou longitudinalement comme dans un procédé d'extrusion.
La matière est en conséquence formée, à l'aide de sa teneur en liant, sucre et humidifiant, en filaments 67 qui sont suffisamment résistants pour rester compacts par eux-mêmes, de manière à se bri ser en longueurs, non inférieures à 2,5 cm environ et jusqu'à 15 cm ou plus quand ils tombent par gravité à partir des rouleaux 58 et 59, comme représenté à la fig. 3.
La dimension transversale ou le diamètre des filaments 67 est largement déterminée par l'emploi auquel ces filaments sont destinés. S'ils doivent être mélangés avec du tabac en coupe pour la fabrication de cigarettes, ils devront avoir des dimensions déter minées. Ainsi, on a trouvé que des rainures 66 d'une largeur axiale de 0,84 mm et une profondeur radiale d'environ 0,15 à 0,50 mm sont satisfaisantes selon l'usage prévu.
On peut utiliser avantageusement des rainures<B>66</B> d'une section transversale rectangulaire, bien que pour certains usages, par exemple pour le tabac à fumer ou pour les mélanges destinés à la fabrication des cigarettes, il puisse être nécessaire d'utiliser des rainures d'une section différente, par exemple en. V ou semi-circulaire.
La largeur des nervures 65 devrait être aussi fai ble que possible pour le rendement optimum de la machine, mais par suite de- la pression considérable avec laquelle les rouleaux 58 et 59 s'appuient l'un contre l'autre, cette largeur doit être suffisante pour empêcher une déformation de la surface du rouleau 59 et pour résister à la distorsion. On a trouvé satis faisant d'utiliser une largeur de nervures de 0,43 mm au minimum pour obtenir des filaments, destinés à des mélanges pour cigarettes,
bien que cette dimen sion puisse être augmentée ou, si on utilise des pres sions inférieures, diminuée légèrement. Avec une telle dimension, la pression normale doit être telle que les rouleaux coupent du papier mince, par exem ple du papier à cigarettes, en filaments.
Le rouleau 58 est solidaire d'une roue dentée 68 entraînée par une roue dentée 69 à partir d'une source d'énergie quelconque, par exemple un moteur électrique. Le rouleau 59 n'est pas entraîné autre ment que par le frottement du rouleau 58, de sorte que les deux rouleaux 58, 59 tournent à la même vitesse périphérique, sans glissement entre eux.
Les filaments 67 sont séparés des rainures 66 par des doigts à ressort d'un peigne 70, les pointes de ces doigts pénétrant dans les rainures 66 comme le montre la fig. 3. Le peigne 70 est monté sur le bâti 61 et la pression de ses doigts sur le fond des rainures 66 peut être réglée au moyen d'une vis 71. Un grattoir élastique 72 monté sur le bâti 61 engage la surface lisse du rouleau 59 pour en séparer toute matière qui aurait pu y adhérer.
Cette matière peut être déchargée dans un récipient, non représenté, et ramenée dans la cuve d'emmagasinage 24 par exemple.
Les filaments 67 de déchets de tabac récupérés tombent par gravité sur une courroie 73 d'un trans porteur, de préférence en acier inoxydable, entraînée à une vitesse égale à la vitesse superficielle des rou leaux 58, 59 par des moyens non représentés. Les filaments sont conduits par la courroie 73 dans une chambre de séchage 74 où ils sont chauffés par-des sous, par exemple à l'aide de brûleurs à gaz, et par dessus, par exemple par des radiateurs à rayonne ment.
Dans la chambre de séchage 74, les filaments sont séchés jusqu'à présenter une teneur en humidité de 20'% environ.
Les filaments sont déchargés par la courroie 73 dans une glissière 75 d'un séparateur 76 à vibrations d'où tous les filaments agglomérés, dits siamois , sont éliminés et renvoyés par un transporteur pneu matique 77, 78, 79 au tuyau d'entrée 34 pour subir un nouveau cycle. Les filaments suffisamment petits passent à travers le séparateur 76 et un tamis vibrant 80 qui conduit les déchets dans un tuyau d'aspira tion 81 qui les ramène à la cuve d'emmagasinage 24.
Les filaments de la dimension voulue sont dé chargés depuis le tamis 80 dans un couloir 82 qui les dépose sur un transporteur 83 en vue du mélange avec du tabac en coupe disposé sur un transporteur 84 recevant la matière d'un four de séchage tournant 85.
Les filaments récupérés provenant du transpor- teur 83 représentant de 2 à 10 % en poids du total,
de sorte que le tabac en coupe amené par le trans- porteur 84 représente de 98 à 90'% du total. Le mélange dans cette proportion est envoyé dans une enceinte tournante de refroidissement 86 qui refroi dit et mélange les filaments de tabac récupérés et le tabac en coupe en vue de la fabrication de cigarettes ou d'autres produits de tabac à
fumer dans une machine 88 à laquelle le mélange est conduit depuis le four 86 par un transporteur 87, qui peut aussi conduire le mélange à un emmagasinage en vue de son emploi à un moment quelconque.
Le tableau suivant se rapporte à une mise en particulière du procédé décrit et montre les ingré dients et les proportions utilisés pour une composi- tion typique de tabac récupéré alimentée aux rou leaux 58 et 59.
Tableau synoptique d'un mélange de poudre de tabac avec un liant humidifiant <I>Poudre de tabac et fibres de cellulose</I>
EMI0004.0067
Poussière <SEP> de <SEP> cigarettes <SEP> <B>......</B> <SEP> 50,0'% <SEP> 45,4 <SEP> kg
<tb> Coupes <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>..............</B> <SEP> . <SEP> . <SEP> 38,0'% <SEP> 34,5 <SEP> kg
<tb> Bright <SEP> No <SEP> 8 <SEP> (passant <SEP> par
<tb> tamis <SEP> No <SEP> 8) <SEP> <B>............</B> <SEP> 5,0'% <SEP> 4,5 <SEP> kg
<tb> Burley <SEP> No <SEP> 8 <SEP> (passant <SEP> par
<tb> tamis <SEP> No <SEP> 8) <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> <B>.........</B> <SEP> 2,0'% <SEP> 1,8 <SEP> kg
<tb> Fibres <SEP> de <SEP> cellulose
<tb> (Solka-Floc <SEP> BW-40) <SEP> <B>......</B> <SEP> 5,0'% <SEP> 4,5 <SEP> kg
<tb> 100,0'0/0 <SEP> 90,7 <SEP> kg
EMI0004.0068
<I>Liant</I>
<tb> Pourcentage <SEP> du
<tb> <U>Matière <SEP> kg <SEP> du <SEP> liant <SEP> total <SEP> à <SEP> la <SEP> poudrer</U> <SEP> de <SEP> tabac
<tb> CMC <SEP> 2,320 <SEP> _ <SEP> 85,0 <SEP> 2,550
<tb> CMHEC <SEP> 0,205 <SEP> 7,5 <SEP> 0,225
<tb> Gomme <SEP> 0,205 <SEP> 7,5 <SEP> 0,225
<tb> Total <SEP> 2,730 <SEP> 100,0 <SEP> 3,000
<tb> <I>Solution <SEP> sucre-humidifiant</I>
<tb> Pourcentage <SEP> du
<tb> /o <SEP> produit <SEP> par
<tb> du <SEP> liquide <SEP> rapport <SEP> à <SEP> la
<tb> <U>Matière <SEP> kg <SEP> total <SEP> poudre</U> <SEP> de <SEP> tabac
<tb> <SEP> Nulomohne <SEP> <SEP> <B>....</B> <SEP> 4,
50 <SEP> 6.45 <SEP> 4,97 Glycérine <SEP> ........ <SEP> 2,69 <SEP> 3,85 <SEP> 2,97
<tb> Propylène-glycol.... <SEP> 0,45 <SEP> 0,65 <SEP> 0,50
<tb> Méthyl-p-hydroxy benzoate <SEP> ........ <SEP> 0,01 <SEP> 0,01 <SEP> 0,01
<tb> Eau <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>............</B> <SEP> 62,25 <SEP> 89,04 <SEP> 68,56
<tb> Total <SEP> ............ <SEP> 69,90 <SEP> 100,00 <SEP> 77,01 De ce mélange homogène d'un poids de 164 kg les composants volatils; notamment l'eau, s'évapo rent, laissant subsister environ l20 kg d'un, produit à fumer contenant au moins 75,% de tabac.