CH654724A5 - Verfahren zur verbesserung der fuellfaehigkeit von tabaken. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Füllfähigkeit von Tabaken durch Behandlung des Tabaks mit Gas unter Druck und anschliessendem Erwärmen nach Entspannung, bei dem der Tabak mit Stickstoff und/oder Argon bei einem Arbeitsdruck bis zu 1000 bar behandelt und nach Entspannung einer kurzzeitigen thermischen Nachbehandlung unterworfen wird.

Ein derartiges Verfahren ist z.B. gemäss DE-OS 2 903 300 bekannt und unterscheidet sich grundsätzlich von den bislang bekannten Tabak-Blähverfahren mit Imprägnierung des Tabaks mit flüchtigen organischen Verbindungen, Distickstoffmonoxid, S02, Ammoniak und C02 oder flüssigem C02 bei niedrigem Druck und anschliessender Schnelltrocknung bei 150 bis 200 °C und höher, wobei das Blähen durch die schnelle Hochtemperaturtrocknung und das Austreiben der flüssigen Imprägnierungsmittel erfolgt. Bei den altbekannten Verfahren erhält man nach der Schnelltrocknung bei hoher Temperatur einen geblähten Tabak mit einer geringen Feuchte von 1 bis 3%, der zur weiteren Verarbeitung wieder auf den üblichen Feuchtegehalt von 12 bis 15% oder mehr gebracht werden muss. Zur Vermeidung der hierbei auftretenden Füllfähigkeitsverringerung, eines erhöhten Tabakstaubanteils und einer langwierigen Wiederbefeuchtung zur sogenannten Neuordnung des Tabaks wurde gemäss dem Verfahren der DE-OS 2 903 300 Tabak, gegebenenfalls kaskadenartig in mehreren Autoklaven, einmal einer Gashochdruckbehandlung mit Stickstoff oder Argon und in einem weiteren Schritt einer thermischen Nachbehandlung unterworfen. Die Gashochdruckbehandlung bewirkt die Gasaufnahme des Tabaks, wobei durch den hohen Enddruck, durch kurze Druckabbauzeiten und gegebenenfalls durch Auffeuchtung des Tabaks vor der Behandlung die Aufnahme einer ausreichend grossen Gasmenge im Tabak bewirkt wird. Bei der anschliessenden thermischen Nachbehandlung expandiert das eingeschlossene Gas durch die äussere Wärmezufuhr und erzeugt einen nach aussen gerichteten Druck und damit ein Aufblähen der Tabakstruktur.

Bislang war man allgemein der Auffassung, dass die Füllfähigkeitsverbesserung um so grösser ist, je grösser die aufgenommene Gasmenge ist. Bei einer Hochdruckbehandlung des Tabaks mit Stickstoff oder Argon gemäss DE-OS

2 903 300 ging man ferner davon aus, dass der eingesetzte Tabak eine gewisse anfangsfeuchte haben sollte, da man der Ansicht war, dass man einen Tabak mit einer niedrigeren Anfangsfeuchte nach diesem Gashochdruck-Verfahren mit s Stickstoff oder Argon nicht hinreichend blähen könne.

Demzufolge wurde daher bei diesem Verfahren der Tabak vor der Gashochdruckbehandlung vorzugsweise zusätzlich aufgefeuchtet, während die thermische Nachbehandlung entweder in Trockenschränken oder mittels einer Mikrowel-lo len- oder Infraroterwärmung erfolgte, wobei eine Abtrock-nung des Tabaks auf einen gewünschten Wasserendgehalt stattfand.

Bei diesem bekannten Verfahren wurde es nun als nachteilig empfunden, dass ein derart behandelter Tabak nach 15 der Gashochdruckbehandlung häufig zusammenhängt, was bei der bislang üblichen thermischen Nachbehandlung das Blähen erschweren konnte.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein energiesparendes Verfahren zum Blähen des Ta-20 baks vorzugschlagen und ferner das Gashochdruck-Verfahren gemäss DE-OS 2 903 300 zu verbessern, um die Erhöhung der Füllfähigkeit des Tabaks zu steigern und die Weiterverarbeitung des Tabaks auf einfachere Weise durchzuführen.

25 Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass bessere Bläheffekte insbesondere bei niedrigeren Drücken erhalten werden, wenn der Tabak nach der Gashochdruckbehandlung einer anschliessenden thermischen Nachbehandlung mit Sattdampf unterzogen wird, wobei der Tabak unter 30 Freisetzung von Kondensationswärme gleichzeitig durchfeuchtet und gebläht wird.

Es ist zwar aus der DE-OS 2 912 322 ein weiteres C02-Behandlungsverfahren zum Blähen von Tabak beschrieben, bei dem im Gegensatz zu den altbekannten C02-Verfahren 35 nicht mit flüssigem, sondern mit gasförmigem C02 bei höherem Druck gearbeitet wird. Auch hier erfolgt die thermische Nachbehandlung zur Blähung unter trocknenden Bedingungen bei einer Temperatur von 199 bis 370 °C, wobei der Tabak von seiner Ausgangsfeuchte von z.B. 9 bis 15% bei-40 spielsweise mit Heissdampf oder überhitztem Dampf in einem Dampftrockner bis zu einer Feuchte von 1,5 bis 3,2% getrocknet und dabei gebläht wird.

Im Gegensatz dazu wird bei dem erfindungsgemässen Gashochdruckbehandlungsverfahren mit Stickstoff und/ 45 oder Argon die Blähung des druckgasbehandelten Tabaks mit Sattdampf durchgeführt, und zwar unter Ausnutzung der freiwerdenden Kondensationsenergie zur Blähung.

Es ist überraschend, dass man einen druckgasbehandelten Tabak zur Blähung mittels thermischer Nachbehandlung so nicht trocknend, sondern im Gegenteil befeuchtend behandeln kann und dabei hervorragende Füllfähigkeitsverbesse-rungen erzielt.

Im übrigen entfällt bei dem erfindungsgemässen Verfahren die überaus aufwendige oder kritische Wiederbefeuch-55 tung, die bei einem geblähten Tabak nach dem C02-Verfah-ren notwendig ist. Auch bei dem C02-Verfahren gemäss DE-OS 2 912 322 muss nämlich der mit einer Feuchte von 1 bis 3% anfallende trocknend geblähte Tabak wieder auf die normale Verarbeitungsfeuchte gebracht werden. Dieses ist 60 aber mit einem signifikanten Verlust an Füllkraft verbunden, erfordert bis zu 24 Stunden oder mehr für die gleich-mässige Einstellung des gewünschten Feuchtigkeitswertes und kann sogar bei bestimmten Zwangsumlufteinheiten zu einer Flammentfachung führen, sofern man nicht die Wie-65 derbefeuchtung des Tabaks mit aufwendigen Ultraschall-Zerstäubungsgeräten durchführt.

Beim erfindungsgemässen Verfahren fällt dagegen der hochdruckbehandelte Tabak in einer der Verarbeitungs

3

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feuchte entsprechenden Feuchte an, wird dann befeuchtend gebläht und kann danach ohne Schwierigkeiten auf übliche Weise wieder auf die Verarbeitungsfeuchte herabgetrocknet werden.

Ohne sich auf einen bestimmten Mechanismus festlegen zu wollen, kann man vermuten, dass bei dem erfindungsgemässen Verfahren im Vergleich zu dem bekannten Verfahren gemäss DE-OS 2 903 300 die bei Tabak geringerer Feuchte zu beobachtende stärkere Abkühlung beim Abblasen des Prozessgases möglicherweise zum Einschluss einer grösseren Gasmenge führt. Die Zufuhr von Sattdampf setzt im Vergleich zu den Nachbehandlungsmethoden des bekannten Verfahrens erheblich grössere Energiemengen durch Kondensation frei und führt so bei gleichzeitigem Durchfeuchten zu einer Zunahme der Zellwandungselastizität und zu einer besonders schlagartiger Volumenvergrösserung. Dies ergibt als weiteren Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens,

dass die Gashochdruckbehandlung bei niedrigeren Drücken durchgeführt werden kann und zu höheren Füllfähigkeitsge-winnen führt.

Es ist ferner vorteilhaft, die Druckbehandlung bei einer Temperatur von 0 bis 50 °C durchzuführen; dies ist zwar für die Verbesserung des Bläheffektes nicht sonderlich von Ein-fluss, jedoch ergeben sich bei Temperaturen über 50 °C Ablagerungen, von Tabakinhaltstoffen in den Leitungen und unter 0 °C eine Vereisung der Ventile.

Es ist ferner zweckmässig, die Dampfbehandlung mit einem Wasserdampf durchzuführen, der eine Dichte von 0,5 bis 10 kg H20/m3 hat, d.h. einem Wasserdampf, der entsprechend bei Temperaturen zwischen 100 und 220 °C so stark mit H20 gesättigt ist, dass er beim Auftreffen auf den Tabak als kondensierender oder befeuchtender Sattdampf vorliegt.

Ferner ist es zweckmässig, wenn der zu behandelnde Tabak einen Feuchtegehalt von bis zu etwa 15% besitzt, da dann die befeuchtende Sattdampfbehandlung zu optimalen Endfeuchten führt.

Überraschenderweise wurde weiterhin gefunden, dass der Tabak wahlweise sowohl vor der Gashochdruckbehandlung als auch nach der thermischen Dampfnachbehandlung mit geeigneten Geschmacksstoffen versehen werden kann, ohne dass ein Verlust an Füllfahigkeitsgewinn beobachtet wird.

Ein für die technische Realisierung sehr wichtiger Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens ist es, dass der eingesetzte Tabak mit seiner Normalfeuchte oder Verarbeitungsfeuchte beim Entspannen nach der Gashochdruckbehandlung nicht zusammenhängt und sich auf einfache Weise weiterverarbeiten lässt. Ausserdem entfällt beim vorliegenden Verfahren eine gesonderte Befeuchtung des Tabaks.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung 5 der Erfindung.

Beispiel 1

Virginia-Tabak wurde auf einer üblichen Anlage, wie sie in der DE-OS 2 903 300 beschrieben ist, mit Stickstoff be-io handelt, wobei anstelle der kaskadenartig geschalteten Dop-pel-Autoklaven mit einem Reaktor gearbeitet wurde, dessen Manteltemperatur bei etwa 40 "C gehalten wurde. Die Tabakeinwaage betrug jeweils 200 g. Die Behandlung erfolgte bei den in der folgenden Tabelle I angegebenen Drücken, 15 Tabakfeuchten und bei Druckabbauzeiten von c. 1,3 bis 2 Minuten. Anschliessend wurde der derart behandelte Tabak sofort einer etwa eine Minute dauernden thermischen Nachbehandlung unterworfen, indem der Tabak einmal er-findungsgemäss mit Sattdampf bei 100"C, und zum anderen 20 als Vergleich wie üblich mit Mikrowelle bzw. im Trockenschrank behandelt wurde.

Bei der thermischen Nachbehandlung des imprägnierten Tabaks mit Sattdampf wurde der nach der Gashochdruckbehandlung vorliegende Tabak unmittelbar nach dem De-25 komprimieren zu einem Vlies ausgebreitet und dieses mit konstanter Geschwindigkeit unter einer Dampfdüse durchgeführt. Die mit Sattdampf behandelten Proben wurden anschliessend mit Heissluft auf die gewünschte Feuchte abgetrocknet.

30 Die Proben wurden bei Standardbedingungen von 21 °C und einer relativen Feuchtigkeit von 60% etwa 36 h lang klimatisiert. Die Füllkraft der Proben wurde nach Einstellung der Gleichgewichtsfeuchte mit einem Borgwaldt-Densimeter bestimmt.

Tabelle I

Nachbehandlungsmethode

Enddruck (bar)

Tabakfeuchte

Füllfähigkeits-verbesserung

Mikrowelle

300

12,1%

20%

22,3%

45%

800

12,2%

35%

22,2%

70%

Dampf

300

12,0%

57%

800

12,5%

92%

Beispiel 2

Es wurden jeweils eine Virginia- und eine Burley-Tabak-probe analog Beispiel 1 behandelt. Die Tabakfeuchte vor der Beschickung des Autoklaven betrug ca. 12%; der Enddruck wurde variiert. Der mit Stickstoff imprägnierte Tabak wurde nach dem Entspannen mit Sattdampf von 100 °C erhitzt. In 55 den Tabellen IIa und IIb sind die Bedingungen der einzelnen Versuche und die erhaltenen Füllfahigkeitsverbesserungen zusammengestellt.

Tabelle IIa (Virginia-T abakprobe)

Test

Druck

Tabak therm.

Prozess

Füllfahigkeits-

Nr.

(bar)

feuchte

Nachbehandlung gas verbesserung

(%)

(gegenüber Vergleich)

1

150

12,6

Sattdampf n2

35%

2

300

11,7

Sattdampf n2

64%

3

800

12,9

Sattdampf n2

102%

654 724

4

Tabelle IIb (Burley-Tabakprobe)

Test.

Druck

Tabak therm.

Prozess

Füllflhigkeits-

Nr.

(bar)

feuchte

Nachbehandlung gas verbesserung

(%)

(gegenüber Vergleich)

1

150

12,0

Sattdampf n2

40%

2

300

12,1

Sattdampf n2

62%

3

800

11,6

Sattdampf n2

85%

Beispiel 3

Es wurde analog Beispiel 2 gearbeitet, wobei jetzt jedoch is de. Die Ergebnisse sind in den Tabellen lila und Illb zusam-Argon anstelle von Stickstoff als Prozessgas verwendet wur- mengestellt.

Tabelle lila (Virginia-T abakprobe)

Test

Druck

Tabak therm.

Prozess

Füllfahigkeits-

Nr.

(bar)

feuchte

Behandlung gas verbesserung

(%)

(gegenüber Vergleich)

1

50

12,8

Sattdampf

Argon

38%

2

150

13,1

Sattdampf

Argon

59%

3

300

12,2

Sattdampf

Argon

80%

Tabelle Illb

(Burley-Tabak)

Test

Druck

Tabak therm.

Prozess

Füllfahigkeits-

Nr.

(bar)

feuchte

Behandlung gas verbesserung

(%)

(gegenüber Vergleich)

1

50

11,9

Sattdampf

Argon

31%

2

150

12,2

Sattdampf

Argon

59%

3

300

12,8

Sattdampf

Argon

79%

40

45

50

55

60

65

Claims (3)

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1. Verfahren zur Verbesserung der Füllfähigkeit von Tabak durch Behandlung des Tabaks mit Gasen unter Druck und anschliessendem Erwärmen nach Entspannung, bei dem der Tabak mit Stickstoff und/oder Argon bei einem Arbeitsdruck bis zu 1000 bar behandelt und nach Entspannung einer kurzzeitigen thermischen Nachbehandlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Gashochdruckbehandlung mit Stickstoff bei einem Mindestdruck von

150 bar und mit Argon bei einem Mindestdruck von 50 bar durchgeführt wird und dass die thermische Nachbehandlung mit Wasserdampf als Sattdampf durchgeführt und der Tabak unter Freisetzung von Kondensationsenergie gleichzeitig durchfeuchtet und gebläht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zu behandelnde Tabak einen Feuchtegehalt von mindestens 11,6% aufweist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfbehandlung mit Sattdampf einer Dichte von 0,5-10 kg/m3 ausgeführt wird.