JPH06209751A - 有機材料の含水量を調節する方法 - Google Patents
有機材料の含水量を調節する方法Info
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Abstract
に減少させずまたはタバコを有意に劣化しないタバコの
再調整法、および平衡状態でのタバコのCVを有意に変
化させずまたはタバコを有意に劣化しないタバコの乾燥
法を提供する。 【構成】 再調整するタバコは、タバコの平衡状態に近
い相対湿度を有する空気流と接触させる。タバコのOV
含量が増大するにつれて、タバコに接触する空気流の相
対湿度はタバコの再調整に作用するよう増大させる。乾
燥するタバコは、タバコの平衡状態に近いかまたはそれ
より低い相対湿度を有する空気流と接触させる。タバコ
のOV含量が減少するにつれ、タバコに接触する空気流
の相対湿度はタバコの乾燥に作用するよう低下させる。
タバコは、自立積重ねらせんコンベヤを用い連続式で成
功裡に再調整もしくは乾燥できることが見出された。
Description
はないが果物類、野菜類、穀物類、コーヒー、および茶
類を含む農産物のごとき他の吸湿性の物質を再調整する
(reorder)方法すなわちその含水量を増大させ次いで乾
燥する方法に関する。さらに詳しくは本発明は制御され
た湿度を有する空気を用いてこれらの物質を湿らすかま
たは乾燥する方法に関する。
機材料の含水量を制御することが望ましいということは
永年にわたって認められてきたことである。例えば有用
な製品に加工されたタバコの含水量は多数回変えられて
いる。加工工程としては例えば中骨(stem) の取外し、
切断、成分のブレンディング、香料の添加、展開(expa
nsion)およびシガレットへの成形などがあるが各加工工
程には所定の最適含水レベルが必要であり、これは、タ
バコおよび他の吸湿性有機材料に最高品質を保証するた
めに注意深く制御しなければならない。さらに、タバコ
の含水量を変える方式は、最終製品の物理的、化学的お
よび主観的な特徴に対して永続的な影響を与えることが
ある。したがってタバコなどの有機材料の含水量を変化
させるのに用いる方法は重要である。
程である。一般に展開工程から得たタバコは含水量は6
%未満であり3%未満の場合が多い。このように低い含
水量の場合、タバコは非常に破れ易い。その上、タバコ
の展開された構造は、再調整するとき、すなわちタバコ
を未展開の状態に全体もしくは一部を戻すときに破壊さ
れ易い。この破壊によって充填力が失われるため、展開
工程でもたらされた利益が減少する。
が用いられてきた。最も普通の方法は、一般に、回転シ
リンダー中でタバコをタンブリングさせながらタバコに
水のスプレーを与える方法である。他の方法は再調整媒
体として飽和蒸気を使う方法である。さらに他の方法
は、米国特許第4178946号に開示されているよう
に、コンベヤ上のタバコの移動層に高湿度の空気を吹付
け通過させる方法である。
いるには完全に満足すべきものではないことが分かって
いる。スプレーシリンダー内でタバコをタンブリングす
ると脆い展開されたタバコが破れるに至る。液状の水に
直接接触すると展開されたタバコの構造が破壊されがち
である。蒸気による再調整も展開されたタバコの構造の
破壊をもたらす。このことは蒸気環境内の高温が原因の
一部になっているけれども、水蒸気または高湿度空気の
環境のような、水の凝縮を起す気体環境中に展開された
タバコを暴露すると構造が破壊される。
きた一つの方法は、乾燥され展開されたタバコを所望の
湿度レベルの空気が入っているチャンバー内に置いて、
タバコを、チャンバー内で、24〜48時間かけて平衡
化させる方法である。チャンバーを通過する空気の速度
は非常に低く保持し、一般にせいぜい約25フィート/
分までにする。この方法によれば展開されたタバコの構
造の破壊はほとんど起らないかまたは全く起らない。し
かし24〜48時間という長期間が必要なので、その利
用は試験室用に限定されてきた。
ような平衡化法に必要な滞留時間を短くする試みがなさ
れてきた。これらの方法は以下のことが原因で不成功に
終っている。すなわち、ゆっくり行う試験室の平衡化に
見られる充填力の保持を複製できないこと、必要な長い
滞留時間を受け入れるためタバコを運ぶのに必要なコン
ベヤの大きさ、このようなコンベヤに存在するタバコ製
品の含水量が不均一なこと、および米国特許第4202
357号に記載されているこれらの装置での火災の発生
が原因である。
して乾燥を利用することは、再調整の手段としても同様
に重要である。タバコを乾燥すると、製品の物理的およ
び主観的品質に影響する物理的および化学的な変化の両
方が起ることがある。それ故にタバコの乾燥法は非常に
重要である。
置としては、回転乾燥機およびベルトもしくはエプロン
の乾燥機の2種類がある。空気圧式乾燥機も時々使用さ
れる。使用される特定の乾燥機は必要な乾燥作用が得ら
れるように選択される。例えばベルトもしくはエプロン
の乾燥機は通常ストリップタバコ(strip tobacco)に用
いられ、一方回転乾燥機は切断されたタバコに使用され
る。回転乾燥機とベルト乾燥機はともに中骨を乾燥する
のに使用される。
上に広げられ、空気をベルトとタバコ層を上方または下
方に通過させる。チャネルがタバコ層に生成して乾燥空
気が局所的にタバコを迂回してしまうのでタバコが不均
一に乾燥することが多い。
機には蒸気コイルが裏打ちされ、熱がタバコの入ってい
る乾燥機のシェルの外側にまたは内側に加えられるかに
よって、間接もしくは直接の加熱乾燥機として機能す
る。さらに、回転乾燥機は、タバコと空気が同じ方向に
流動している場合には共流動で作動し、またはタバコと
空気が逆方向に流動している場合は逆流動で作動する。
回転乾燥は過剰乾燥を避けるため注意深く制御しなけれ
ばならない。過剰乾燥が行われると、化学変化と回転運
動による不必要な破れの両方が起る。さらに乾燥が速過
ぎる場合、タバコの外面に不浸透性の層が形成されてタ
バコの内部の水分が表面まで拡散することが困難にな
る。このような層が生成することによって、乾燥速度が
低下しかつ乾燥が不均一になる。
ベルト乾燥機を用いると、熱処理がなされてタバコに物
理的および化学的変化がもたらされる。これらの変化
は、必ずしも望ましくないが、タバコから水分を除く目
的で行われる。一般的なタバコの用途では、限られた時
間内でタバコを乾燥する必要があるがこれは乾燥工程に
よる熱処理を指示し、熱処理の最適化が乾燥によって制
約されるのを防止している。
れ、その請求の範囲については以下に説明する。
定はないが果物類、野菜類、穀物類、コーヒーまたは茶
類を含む他の適切な吸湿性の農産物は、展開工程から出
てくる脆いタバコでも、ほとんど破れないか全く破れず
に再調整するかまたは乾燥することができるという利点
がある。さらに本発明は、展開されたタバコを、その展
開されたタバコの構造をほとんど失うことなくまたは全
く失うことなしに再調整する利点を有し、およびタバコ
または他の適切な吸湿性有機材料をほぼ大気圧下で例え
ば減圧を使うことなく選択した温度で乾燥することが可
能であり、与えられる熱処理は、その工程中、従来のタ
バコ乾燥工程では到達できない程度まで制御することが
できる。
タバコまたは他の適切な有機材料の含水量の変化は、接
触している有機材料の平衡相対湿度より上もしくは下に
注意深く制御された相対湿度を有する空気とタバコを接
触させることによって影響される。空気の相対湿度は、
空気の相対湿度と、空気が接触している有機材料の平衡
相対湿度との間の制御された差を維持するために、加工
中、適切に連続的に増減させる。相対湿度を注意深く連
続的に制御すると、有機材料とその環境間の水分の物質
移動率を制御することができるのでタバコの構造変化が
最小になる。水分の物質移動を行うための主な駆動力と
して相対湿度を利用すると、熱処理を独立して制御する
ことができる。本発明の方法はバッチ式もしくは連続式
で実施することができる。さらに、本発明の方法は、回
転シリンダーを用いることなくしたがってシリンダーを
使用することによって起る破れなしで実施することがで
きる。
構造の変化または化学組成の熱で駆動される変化を最小
にしながら、タバコまたは医薬製品および限定はないが
果物類、野菜類、穀物類、コーヒー、および茶類を含む
農産物のような他の適切な吸湿性有機材料の含水量を調
節する方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、タバ
コまたは他の適切な吸湿性有機材料を再調整または乾燥
するために、制御された湿度を有する空気を使用するこ
とに関する。タバコまたは他の適切な吸湿性有機材料の
含水量は、タバコまたは他の適切な吸湿性有機材料と接
触する空気の相対湿度を、適切に、徐々にかつ連続的に
増減することによって増減される。この方法によれば、
水分の移動が制御され、温度、空気の速度および空気圧
のような他の工程変数を別個に最適化することができ
る。
を添付する図面を参照して説明する。タバコの物理構造
の特性を決定するのに通常用いられる二つの方法は、シ
リンダー容積(CV)と比容(SV)である。これらの
測定値はタバコを再調整する本発明の方法の利点を評価
するのに特に価値がある。
g、展開されている場合は10gを、直径6cmの Den
simeter cylinder, Model No.DD−60に入れる。な
おこれは、the Heinr. Borgwaldt Company ( Heinr. Bo
rgwaldt GmbH)、西独54,ハンブルグ2000,私
書箱540702、SchnackenburgalleeNo. 15)が設
計したものである。直径が5.6cmで2kgのピスト
ンを上記シリンダー中のタバコの上に置く。圧縮された
タバコの容積を読取り、タバコ試料の重量で割り算して
シリンダー容積がcc/gとして得られる。この試験に
よって、所定の重量の填充タバコの見掛けの容積が測定
される。填充タバコの得られた容積はシリンダー容積と
して報告される。この試験は、75°Fおよび60%R
Hの標準環境条件下で行われ、通常特にことわりがない
限り試料はこの環境で24〜48時間プレコンディショ
ニングが行われる。
を用いて、固体の物体例えばタバコが占める容積を測定
するのに用いる単位である。物体の比容がその真密度の
逆数をとって測定される。比容は“cc/g”で表わさ
れる。水銀多孔法およびヘリウム比重測定法はともにこ
の測定を行うのに適切であり、かつその試験結果は充分
な相関関係をもっていることが分かっている。ヘリウム
比重測定法を用いる場合、タバコの重量を測定した試料
は“そのまま(as is )”か、100℃で3時間乾燥す
るか、または平衡化して、Quantachrome Penta−Pycnom
eter Model 2042−1( Quantachrome Corporati
on、米国、ニューヨーク州、サイヨセット、エヤリアル
・ウエイ、5の製品)のセル内に入れる。次にこのセル
をヘリウムでパージして加圧する。タバコで排除される
ヘリウムの容積を空の試料セルを満たすのに必要なヘリ
ウムの容積と比較する。タバコの容積を、理想気体の法
則の基本原理に基づいて測定する。比容は、本願を通じ
て用いる場合、ことわりがない限り、OVを測定するの
に使用したのと同じタバコ試料、すなわち100℃に制
御した循環空気オーブン内で3時間暴露した後に乾燥し
たタバコを用いて測定した。
分含量(OV)に等しいと考えられる。なぜならば、水
以外の揮発分はタバコ重量のせいぜい約0.9%までだ
からである。オーブン揮発分の測定は、単に、100℃
に制御された循環空気オーブン内で3時間暴露した後タ
バコの重量減を測定するだけである。初期重量の百分率
としての重量減がオーブン揮発分含量である。
コの裁刻長分布を測定する方法を意味する。この試験法
は、加工中の裁刻長の低下の指標として使用することが
多い。填充タバコを、未展開の場合は150±20g
を、展開されている場合は100±10gを、それぞれ
秤取して振とう機に入れる。この振とう機では、直径1
2インチの一連の丸形スクリーントレー( W. S. Tyler
Inc. すなわち Combustion Engineering Inc. Screen
Division の小会社,米国、オハイオ州44060、メ
ンターの製品)を使用しているが、ASTM(米国材料
試験協会)の基準に合致している。ふるいトレー用の標
準スクリーンのサイズは、6メッシュ、12メッシュ、
20メッシュおよび35メッシュである。この装置は振
とう距離(ストローク)約1〜0.5インチで振とう速
度が350±5rpmである。振とう機はタバコを5分
間攪拌し、試料を異なる粒径の範囲に分離する。各粒径
範囲のものを各々重量測定して試料の粒径分布を得る。
気に暴露することによってタバコを迅速に再調整しよう
という試みはCVの低下をもたらすことが分かった。ま
た展開されたタバコの層内に凝縮もしくは過剰湿潤が起
るとCVが減少することも分かった。湿り空気がその湿
り空気の露点より低い温度のタバコに接触すると凝縮が
起る。湿り空気に不均一に暴露されたために、水分の変
動がタバコ層に起ったときに過剰湿潤が起ることがあ
る。それ故に、湿り空気再調整システムは、成功するに
は、空気の相対湿度、空気の温度、タバコの層を通過す
る空気の流れと圧力を充分に制御して比較的低速度で運
転しなければならない。このことは、タバコとほぼ平衡
している空気流にタバコが暴露されるような方式で、タ
バコを通過する湿り空気の含水量を徐々に増大すること
によって最もうまく達成される。
たブライト種(bright)タバコの75°Fについての等
温曲線である。この等温曲線は、タバコのOVと、所定
温度において平衡してタバコを囲んでいる空気のRHと
の関連を示している。したがって点Bは、75°Fで6
0%RHのとき、この展開タバコの試料は平衡時OVが
約11.7%であることを示している。図1の線DEF
は、本発明にしたがって再調整されているタバコの一般
的なRHのグラフを示す。図1の線GEFは満足すべき
ものであることが見出された別のRHのグラフを示す。
図1の線HFは、非常に低い空気速度で平衡チャンバー
内で行う試験室の再調整のような従来技術の一般的な経
路を示す。図1の線IJは、タバコを乾燥するのに本発
明を利用した場合を示す。
と平衡状態にある場合の約6.5%のOVから、RHが
約60%の空気と平衡状態にある場合の約11.7%の
OVまで再調整することは、タバコをRHが60%の空
気に直接暴露するのではなくて、タバコが約60%のR
Hに到達するまで、約40%RHから時間をかけて少し
ずつ水分を増大した空気にタバコを暴露することによっ
て達成されることを示している。再調整がこのようなゆ
っくり変化する条件下で実施されると、空気流とタバコ
間の物質移動は駆動力が小さいので比較的ゆっくりして
おり、展開されたタバコの構造は維持される。含水量を
約40%RHから約62%のRHに到達するまで約40
〜約60分間かけて少しずつ上昇させた空気にタバコを
暴露することによって、CVを損失することなく展開さ
れたタバコを再調整することができる。この方法によれ
ば、必要な全時間を少なくして、展開タバコの構造をほ
とんど変化させることなく再調整工程を完了できる。し
たがって図1に示す線DEFとGEFは各々、タバコを
再調整する場合の本発明の有効な実施態様を示す。
衡した状態が線のセグメントEFと線ABCによって示
されている。タバコのOVが約7%より低い場合、タバ
コと平衡状態の空気の相対湿度と再調整に使用される湿
り空気流の相対湿度との差は、かなり大きくてもタバコ
の充填力に不利な影響を与えないことが分かるであろ
う。また、タバコのOVが約7.5%〜約11.5%の
場合、再調整に用いる湿り空気流の相対湿度はそのタバ
コと平衡状態にある空気の相対湿度より約2%〜約8%
高くてもよく、タバコのOVが低い場合に対応する平衡
から大きくはずれていてもタバコの充填力に不利な影響
を与えないことも分かるであろう。
コのCVの損失は全く認められなかった。このことは、
乾燥空気流の相対湿度がタバコと平衡している空気の相
対湿度よりかなり低い場合、すなわち乾燥空気流の相対
湿度がタバコの平衡状態の場合より低いときにもあては
まることが見出された。それ故に、図1の線IJは、本
発明によってタバコを乾燥する場合に用いることができ
る多くの経路のうちの一つだけを示している。
工程としてでも実施することができる。本発明をバッチ
の再調整工程として実施する場合、タバコに接触する空
気流の相対湿度を、時間の経過とともに上昇させてタバ
コの含水量を連続的に増大させる。これは図2に示すよ
うな環境チャンバー内で達成することができる。再調整
すべきタバコを、環境チャンバー内の底部にスクリーン
を備えたトレー中に約2インチの層の深さで配置して、
制御された湿り空気の流れを下方にタバコを通過させ
る。約20ft3 〜約80ft3 の大きさの範囲のチャ
ンバー( Parameter Generation and Control ,Inc.
社、米国、ノース・カロライナ州28711、ブラック
・マウンテイン、ウエスト、1104オールドUS 7
0の製品)をいくつかの試験に用いた。この環境チャン
バーは、チャンバー内の湿り空気の状態の傾斜の制御を
行うことができるマイクロプロセッサを備えている。試
験は次のように行った。すなわち、RHを、約30%R
Hのように低い初期レベルと約52%RHのような高い
初期レベルから、約30分〜約90分間かけて約59%
〜約65%の最終のRHレベルまで少しずつ上昇させる
ことによって、乾燥し展開されたタバコを初期OVレベ
ルの約2%から最終のOVレベルの約11.5%まで再
調整した。空気速度は約50ft/分〜約200ft/
分の範囲を利用した。RHと温度の測定値は、Thunder
model 4A−1測定装置( Thunder Scientific Corp.
社、米国、ニューメキシコ州87123、エス・イー・
アルバカーキ、ワイオミング623の製品)を用いて監
視した。空気速度は Alnor Thermo Anemometer model
8525( Alnor Instrument Co. ,米国、イリノイ州
60066、スコキー、リンダー アブニュー、755
5エヌ.の製品)で測定した。相対湿度を、約52%ほ
どの高さの出発値から、約62%ほどの高さの最終RH
値まで約40分間ほどの短い時間で上昇させて行った試
験によって、空気を60%RHおよび75°Fに保持し
て環境を制御した室内で同じタバコをゆっくりした速度
で24〜48時間かけて通過させて再調整した場合に比
べて充分にCVを保持してタバコが再調整された。この
方式のRH上昇は約200ft/分ほどの高い湿り空気
速度と約75°F〜90°Fの温度で成功した。この方
法で再調整された展開タバコは、環境を制御した室内で
再調整した展開タバコと比べて、CVの損失はたとえあ
っても最少であった。
ndia自立積重ねらせん運搬機(self−stacking spiral
conveying machine )を用いて、最も有効に連続法とし
て実施できる。この装置は、スエーデン、ヘルシングボ
ルグのFrigoscandia Food Process Systems ABが供給
している Model GCPらせんフリーザーを特別に改造
したものである。再調整すべき乾燥タバコはコンベヤ1
3に乗って装置10に入り、らせん形の装置10を通じ
て、図に示すらせん形スタック14の底部から頂部に運
ばれ、再調整された後タバコ出口11から出る。湿らせ
た空気は、湿り空気入口15かららせん形スタック14
の底部へタバコを通過させて吹き下ろして湿り空気出口
16を通じて出るがこのとき、湿り空気はタバコの流動
方向とほぼ逆の方向に流れ、すなわち湿り空気流の大部
分は、スタックの頂部から下方にタバコ層の階層を通過
し、一方タバコはコンベヤのらせん経路にしたがって上
方に移動する。湿り空気の一部分は、コンベヤスタック
の頂部から底部への全く逆の経路のらせん経路にそって
流れる。これらのタイプの空気流を図3bに示す。この
配置によって、図2の装置で得られるRHの上昇を有効
に複製することができる。
スタック14の部分断面図であるが、タバコ層21の経
路に対する空気流20と22の経路を示している。図3
bに示すように空気流20と22はスタックの頂部から
下方に流動している。タバコは装置の底部から頂部へ流
動し、らせん形コンベヤスタック14によって上方に進
行しながら図3bの右側から左側に移動する状態が図示
されている。大部分の空気流20はタバコの経路に対し
てほぼ逆方向に流れているが、タバコ層21の階層を通
過して真下のレベルにあるタバコ層に接触し、一方小部
分の空気流22は、タバコ層21の経路に対して逆方向
にタバコ層21の上方を通過する。この部分の空気流2
2は、その後タバコ層21を通過する。
させる鍵は、タバコのOVが上昇するにつれて、タバコ
と接触する空気の相対湿度を規則的に上昇させる手段を
提供することである。Frigoscandia 自立積重ねらせん
コンベヤは、その自立積重ね設計によって、大部分の空
気流を、タバコを運ぶコンベヤの多数の階層(コンベヤ
スタック)を下方に通過させる。タバコをコンベヤスタ
ックの底部に送りおよび湿り空気をスタックの頂部に送
ることによって、空気とタバコの全体の流れはほぼ逆方
向になっている。このほぼ逆方向の流れによって、タバ
コに接触している空気に自然の連続的RHの勾配が与え
られる。なぜならば、空気は再調整処理を受けているタ
バコの階層を通過して下方に移動するにつれて次第に脱
水されるからである。コンベヤベルトの速度、空気とタ
バコの流量、および入ってくる空気の温度とRHの制御
を慎重に選択することによって、バッチ式の試験室での
RH傾斜再調整実験で利用したのと同様の条件を連続ベ
ースに近づけることができる。3%OVの展開タバコを
約150ポンド/時間再調整するのに、約40分〜約8
0分の滞留時間と、約1000ft3 /分(CFM)〜
約2500CFMの空気流量にて約75°F〜約95°
Fで入口の相対湿度が約61%〜約64%の空気の状態
とを提供するベルトの速度によって、改良 Frigoscandi
a GCP42らせん装置を用いて、タバコの有意なC
V損失または無視できない破れなしに充分に再調整でき
ることが見出されたのである。
( Rustrak Instruments Co.社、米国、ロード・アイラ
ンド州、イー・グリニッジの製品)のような時間の経過
とともに相対湿度を記録する装置を、タバコを再調整し
ながら Frigoscandia 装置を通じて作動させた。これら
の装置は、らせんスタックの上方に進むにつれて空気の
相対湿度が規則的に上昇することを示した。すなわち、
タバコが最も乾燥しているスタックの底部での初期のR
Hの記録値は約35%〜約45%であり、タバコが最も
充分再調整されているスタックの頂部では約62%にな
っている。
の代表的な曲線である。タバコ層に接触する空気RH%
対時間の関係を図6に示す。初期OVが約3%のタバコ
がらせん形再調整装置に入りRHが約43%の空気と接
触した(図6のA点)。図6は、タバコがらせん形再調
整装置によって進むと、タバコに接触する空気のRH
は、約43%から、装置の出口での約62%まで上昇す
る(図6のB点)ことを示している。タバコは、らせん
形再調整装置を出るときOVは約11%であった。らせ
ん形再調整装置に入る空気のRHは、再調整されたタバ
コのCVが有意に損失しないように制御した。
提供する他の手段も本発明を連続ベースで実施するのに
使用できる。図4によれば、タバコはコンベヤ43に乗
ってタバコ入口40から装置に入り、タバコ出口41か
ら出る。規則的に相対湿度が増大する空気が上方向もし
くは下方向の流れで、タバコ層42を通って多数の区域
44に吹込まれて、図2の装置における傾斜RH作用が
再現される。この傾斜RH作用は、空気を単一の起源か
ら、らせん方式で、図4の右から左へ移動させて、タバ
コの移動方向に対してほぼ逆方向の空気流を与えること
によって達成できる。したがって、所定の区域を出る空
気はその左側の隣接区域の入口空気になる。
全タバコ葉肉部、切断もしくは裁刻された形態のタバ
コ、展開もしくは未展開のタバコ、または中骨もしくは
再構成されたタバコのようなタバコの選択された部分を
処理してもよい。その工程は上記のいずれかまたはすべ
てに対して香料を添加するか添加しないで適用すること
ができる。タバコを乾燥する特別な場合に、未展開の裁
刻填充タバコは、改良Frigoscandia自立積重ねらせんコ
ンベヤを用いほぼ逆方向の流れで、ほぼ室温で、約21
%OVのタバコ含水量から約15%のOVまで約1時間
で連続的に乾燥できることが分かったのである。この場
合、空気は約85°Fおよび約58%のRHで装置の頂
部に入り、約77°Fと約68%のRHで出た。タバコ
の熱処理はほとんどなされないかまたは全くなされずに
乾燥が達成された。
り温度が高いタバコ、例えば約200°F〜約250°
Fのタバコを乾燥するのに使用できる。上記温度範囲内
にあるタバコを乾燥する場合には、乾燥空気のRHと温
度は、本発明の方法を実施するのに適切な条件を提供す
るように調節される。
最終の空気含水量を、タバコにその望ましい最終空気水
分レベルまで到達させるのに必要である含水量より低く
設定し、こうすることによって空気−タバコの水分勾配
を大きくし、したがって乾燥を起す駆動力を大きくして
最も短い時間で最高に達成されることが見出されたので
ある。再調整の工程とは異なり、空気流の最終含水量
は、乾燥後、所望のOVレベルのタバコと平衡するレベ
ルよりもはるかに低いレベルに保持してもよい。
にくらべて、ゆっくりと水を計量して付与することによ
って再調整を行う場合の利点を示すために、20gの填
充タバコ試料を密閉したデシケータ内に入れた。この試
料は予め液体二酸化炭素を含浸させ、550°Fで展開
塔内で展開した。この展開された填充タバコのOVは
3.4%であった。この試料のOV含量を11.5%ま
で増大するのに約1.89gの水が必要であると計算さ
れた。この量の水をゴム栓付きの小ガラスびん内に入れ
た。なおその栓はこれを通じて延びる1/8インチ内径
のガラス管を具備している。このびんも上記デシケータ
中に密封した。9日後、上記の水はすべてデシケータ中
の上記のタバコに吸収された。このタバコを分析したと
ころ、そのままのOV(as is OV)が約11.
5%であることが分かった。本願で用いる場合、“その
ままの”という用語は、60%RHと75°Fに保持さ
れた空気が入った環境チャンバーを、24〜48時間か
けて低速度で通過させて該チャンバー内で平衡化させる
前のタバコを意味する。この平衡化法は、一般に、C
V、SVおよびふるい試験を行う前にタバコを標準状態
にする手段として使用される。この標準の平衡化を行っ
た後、デシケータで再調整したタバコは、OVが約1
1.6%で、CVが約9.5cc/gおよびSVが約
2.9cc/gであった。比較するため、同じタバコの
第2の試料を、平衡化チャンバー内に直接入れて、標準
条件下で平衡化することによって再調整したところ、平
衡化したOVは約11.3%で、CVとSVはそれぞれ
約9.4cc/gと約2.7cc/gであった。展開し
た填充タバコの第3の試料をスプレーシリンダー中で再
調整して約11.5%のそのままのOVにした。平衡化
後この試料は、約11.6%の平衡OVで、CVは約
8.5cc/gおよびSVは約1.9cc/gであっ
た。
水をゆっくり与えることによってデシケータ中で再調整
したタバコ試料は、スプレーで再調整した試料に比べ
て、平衡CVと平衡SVが著しく改善されたことを示し
た。
するために環境チャンバーを用いて行った。この目的の
ために、Parameter Generation and Control(PGC)
チャンバーを用いた。このチャンバーは、Parameter Ge
neration and Control Inc.が供給している Micro−Pro
2000マイクロプロセッサを備えており、このマイ
クロプロセッサは、チャンバー内の条件のRH傾斜を制
御できた。
含浸させ展開されたブライト種タバコ(bright tobacc
o)約3ポンドを、約2インチの層の深さでトレーの中
に置いた。そのトレーは、継目なしの側部とスクリーン
網の底部を備え、環境チャンバー内に置いた。次に試料
は、約75°FでRHは初期の約36%から最終の60
%まで上昇させた空気を用いて約1時間かけて再調整し
た。空気は、約45ft/分の速度でタバコ層を下方に
通過させた。次にこの実験を、3時間、6時間および1
2時間の時間をかけて繰返した。得られた結果を表2に
示したが、RH上昇時間が約6時間までの場合、再調整
の速度はこれらの実験条件下でタバコのCVとSVに影
響を与えることを示している。再調整の速度が遅くなる
ほど、CVとSVが高くなることが認められた。さらに
本発明の再調整によって、スプレーシリンダーで再調整
したタバコについて測定された値より、CVが少なくと
も約1cc/g大きくなりかつSVが少なくとも約0.
2cc/g大きくなる。しかしこの利点の大部分はわず
かに1時間のRH上昇時間で達成されることが見出され
たのである。
度と温度の両者の影響について行った。二酸化炭素を含
浸させ次いで約550°Fで展開塔で展開したタバコを
用いて7組の試験を行った。展開したタバコを次の方法
で再調整した。 (1) 60%RHと75°Fの環境チャンバー内で、空気
を約25ft/分の速度でタバコを通過させて24時間
平衡化を行う。 (2) 水をスプレーしてOVを約7.5%まで増大させ、
次いで上記(1) と同様に60%RHと75°Fで平衡化
して行う。 (3) 水をスプレーしてOVを約7.5%まで増大させ、
次にスプレーシリンダー内で最終の再調整をして行う。 (4) 水をスプレーしてOVを約7.5%にし、次にRH
を初期の約46%から最終の約60%上昇させた湿り空
気を用いて行う。および (5) RHを約46%から約60%まで上昇させた湿り空
気によって行う。
でのRHの上昇を制御するマイクロプロセッサを備えた
PGC環境チャンバー内で実施した。下記の条件を選択
した。 (1) RH上昇時間:30,60および90分間; (2) 空気の温度:75°Fおよび95°F; (3) 空気の速度:タバコ層を上方に通過する場合は約4
5ft/分およびタバコ層を下方に通過する場合は17
5ft/分;および (4) タバコ層の厚さ:2インチ; スプレーシリンダーによる場合を除いて全ての再調整に
使用したタバコは、展開後、塔出口で採取し、再調整を
行うまで二重のプラスチックの袋内に密封した。その結
果、タバコは、再調整を行う前に、展開塔出口の温度の
約200°Fから室温まで冷却した。タバコは、約95
°FでRHを上昇させて再調整する場合、密閉した袋に
入れたままで、湿り空気と接触したときに凝縮が起るの
を避けるために充分予備加温してからRH上昇条件に暴
露した。これらの試験のデータは表3a〜3eに示す。
0.5cc/g〜約1cc/gの利得とSVの約0.3
cc/g〜約0.4cc/gの利得は、展開塔から出て
くる熱タバコをシリンダースプレーで再調整するのに比
べて、冷却したタバコすなわち約75°F〜約95°F
までのタバコをRHを上昇させて再調整することによっ
て達成できるということを示している。塔出口のOVか
ら直接にRHを上げて再調整する方が、まずタバコにス
プレーしてそのOV含量を約7%に増大し次いでRH増
大再調整を行うより好ましいことが分かった。約46%
の初期RHを有する湿り空気を用いてRHを上昇させて
再調整したときと約30%の初期RHからRHを上昇さ
せて最調整したときを比べてタバコのCVまたはSVに
は有意な差はみられなかった。また約60分間もしくは
約90分間の期間でRHを上昇させて再調整したタバコ
もタバコのCVもしくはSVに有意差は認められなかっ
た。またタバコは、約175ft/分〜約235ft/
分の速度でタバコ層を下方に通過する空気の運動、また
は約45ft/分までの速度でタバコ層を上方に通過す
る空気によって再調整することが可能であり、CVもし
くはSVに有意差は全く認められないことが観察され
た。その上に、RH上昇による再調整によって、展開塔
を出た後60%RHと75°Fの環境チャンバー内に直
接入れて再調整したタバコに比べて同等もしくは優れた
CVとSVを得られることが分かった。最後に、水をス
プレーしてOVを約7.5%まで増やしておいて続いて
湿り空気を用いてRHを上昇させて再調整した場合は、
スプレーを行い続いてスプレーシリンダー内で最終の再
調整を行った場合と比べて優れたCVとSVが得られる
ことが認められた。
気流と空気速度の影響を測定するために試験を行った。
これらの試験は2台のPGC環境チャンバーを用いて行
った。両チャンバーにおいて、実際の空気の運動はほぼ
500CFMであった。空気の運動は、一方のPGCチ
ャンバー内ではタバコ層を上方に通過する運動であり、
他方のPGCチャンバー内ではタバコ層を下方に通過す
る運動であった。タバコ試料は、2インチの深さで、ス
クリーンメッシュの底部と4インチの高さの継目なしの
側部を有する上部開放トレー(5″×5 3/4″)内
に入れた。これらのトレーを環境チャンバー内の棚の上
に置いた。トレーが乗っていない棚の領域を厚紙で覆い
かつ裂け目をテープでシールすることによって、空気が
試料を通過するようにした。空気速度は、空気が通過す
る試料の容器の数を変えることによって変化させた。こ
れらの試験に使ったタバコは二酸化炭素を含浸させて約
550°Fで展開した。このタバコは、第一段階で、展
開後直ちに水をスプレーして約8%OVにして再調整し
た。試験中のチャンバー内の条件は、約75°Fおよび
約60%RHに制御した。空気速度を測定するのに、ベ
ーン風速計( Airflow Instrumentation 社,米国、メ
リーランド州、フレデリックの製品の Model LCA
6000)および熱線風速計( Alnor Instrument Comp
any ,米国、イリノイ州スコキーの製品 Thermometer M
odel 8525)の両者を使用した。これらの測定器
は、上方および下方への空気運動それぞれに対し試料の
上方もしくは下方に直接配置した。
/分のような低い平均速度で空気を放出すると直ちにタ
バコがわずかに持上るのが観察された。このとき、小さ
な空気チャネルが生成し次いでタバコは沈降する。これ
らのチャネルのために、空気流量は、タバコ層を横切っ
て非常に不均一になることが分かった(平均流量約26
ft/分に対して約22ft/分〜約45ft/分)。
平均空気流量を増大させるとチャネリングが増大するこ
とは明らかであり、45ft/分を越えたとき、タバコ
がかなり巻込まれて“吹き上る(blow up )”のが認め
られ、次いでタバコ層に著しいチャネリングが起った。
縮とタバコ層を通過することによる空気速度の低下が試
験したすべての速度に認められた。その結果を表4に示
す。初期速度が約192ft/分の場合、タバコ層の深
さは約28%圧縮し、その結果タバコ層を通過する空気
速度は低下して約141ft/分になった。初期空気速
度が約141ft/分以下の場合、タバコ層の圧縮は、
初期空気速度が約192ft/分の場合に観察された圧
縮の約1/2であり、タバコ層を通過する空気流量は著
しく減少した。
条件でRHを上昇させることによって再調整できること
が分かった。 (a) 時間:約60分間〜約90分間; (b) RH:約30%〜約45%の初期RHから約60%
〜約64%の最終RHまで; (c) 温度:約75°F〜約95°F; (d) 空気流:約45ft/分までの速度の上方への空気
流または約235ft/分までの速度の下方への空気
流;
米国特許願第07/717067号に記載されている方
法にしたがって二酸化炭素を含浸させ次いで前記の例に
記載されているようにして展開したブライト種(brigh
t)タバコとバーレイ種(burley)タバコの混合物約1
50ポンド/時間を、冷却コンベヤを通過させてその温
度を約200°Fから約85°Fまで下げて、改造した
Frigoscandia Model GCP 42自立積重ねらせん装
置に送った。このらせん装置を通過するタバコの流れは
底部から頂部への流れであった。空気流は装置の頂部か
ら底部への流れであり、空気に対してタバコはほぼ逆方
向の流れになった。この装置によって、空気がタバコに
よって連続的に脱水されることから、タバコのRH上昇
による再調整を行った。この工程に約3%のOVで入っ
たタバコは約11%のOVで工程からでた。供給原料の
平衡化CVは約10.53cc/gであったが、再調整
された原料の平衡化CVは約10.46cc/gであっ
た。このことは再調整工程を通じてタバコの充填力が有
意には失われないこと、すなわち標準の分散分析法で検
定したときに充填力が統計的に有意には失われないこと
を示している。さらにタバコ片の大きさは、ふるい試験
の結果再調整工程中、無視できないほどには低下しなか
った。
のタバコを用いて一連の実験を行った。各実験では、再
調整されたタバコ質量に基づいて約150ポンド/時間
のタバコを、実験5に記載の改造 Frigoscandia 自立積
重ねらせん装置で再調整した。この再調整装置の入口空
気は、約85°Fと約62%の相対湿度に設定した。再
調整装置からでる空気は、一般に約90°F〜約95°
Fで相対湿度は約40%〜約45%であった。表5に示
すように、本発明の方法にしたがて再調整したタバコ
は、充填力の有意な損失を全く示さなかった。
ド/時間を、乾燥装置として作動する、実験5に記載し
た改造 Frigoscandia 自立積重ねらせん装置に供給し
た。このらせん乾燥装置を通過するタバコの流れは底部
から頂部への流れであった。空気流は装置の頂部から底
部への流れであり、空気に対してタバコはほぼ逆方向の
流れになった。タバコは、入口温度が約95°Fで入口
RHが約35%の空気を用いて、約60分間の滞留時間
で約12.2%のOVまで連続的に乾燥された。乾燥装
置を出る空気は約83°Fで約62%RHであった。乾
燥装置に入って出てくるタバコは手ざわりが冷たくて推
定約75°Fの温度であったが、このことはタバコの熱
処理が実質的に起らなかったことを示している。平衡化
タバコのCVは乾燥工程によって全く変化しなかった。
この特別の乾燥実験は熱処理を最少にするように設計し
た。制御された程度に熱処理を行うためにより高い温度
を用いて、同様の乾燥結果を得ることができた。
に提示して説明したが、本発明の思想と適用範囲から逸
脱することなく形態と細部に種々の変更を行うことがで
きることは当該技術分野の当業者には分かるであろう。
なわちOVのグラフである。
り、本発明にしたがって吸湿性有機材料を再調整する実
験室装置の概略図である。
な装置の切欠き図であり、b)はa)に示すらせんコンベヤ
スタックの一部の断面図であり、吸湿性有機材料の経路
に対する空気流の経路を示す。
装置の概略図である。
ック図である。
的なグラフであり、これは図3aに示す装置で再調整し
ている時に得られたものである。
Claims (36)
- 【請求項1】 (a) 有機材料を、その平衡状態に近い相
対湿度を有する空気流と接触させる工程、および(b) 有
機材料の含水量を増大させるために、有機材料に接触す
る空気流の相対湿度を、有機材料の所望の含水量が達成
されるまで有機材料の平衡状態の近くに維持するような
方式で、有機材料に接触する空気流の相対湿度を増大さ
せる工程、からなる有機材料の含水量を増大させる方
法。 - 【請求項2】 工程(b) の後の有機材料の平衡CVが、
工程(a) の前の有機材料の平衡CVより有意には小さく
ない請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 (a) 有機材料をコンベヤ上に置いて有機
材料の層を形成する工程、 (b) 上記有機材料を、有機材料層の経路とほぼ逆方向の
経路を流動する空気流と接触させる工程、および (c) 有機材料に接触する空気流の相対湿度を有機材料の
平衡状態の近くに保持するような方式で、空気流の含水
量の一部を有機材料に転移させる工程、からなり、空気
流が有機材料層の経路に対してほぼ逆方向に流動するに
つれて、空気流が次第に脱水されかつ有機材料が次第に
水和されて、有機材料の所望の含水量が達成される有機
材料の含水量を増大させる方法。 - 【請求項4】 工程(c) の後の有機材料の平衡CVが、
工程(b) の前の有機材料の平衡CVより有意には小さく
ない請求項13記載の方法。 - 【請求項5】 有機材料の温度が、有機材料が空気流と
接触する前は約38℃(100°F)より低い請求項1
〜4のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項6】 有機材料を空気流と接触させる工程の前
に、有機材料が約1.5%〜約13%の初期含水量を有
する請求項1〜5のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項7】 有機材料が空気流と接触する工程の前
に、有機材料が約1.5%〜約6%の初期含水量を有す
る請求項6記載の方法。 - 【請求項8】 工程(c) の後の有機材料の所望の含水量
が約11%〜約13%である請求項3記載の方法。 - 【請求項9】 有機材料と接触する空気流が、約21℃
(70°F)〜約49℃(120°F)の温度において
約30%〜約64%の相対湿度を有する請求項1〜8の
いずれか一つに記載の方法。 - 【請求項10】 空気流の温度が有機材料に対して所望
の熱処理を行うように選択され、一方その空気流の相対
湿度が再調整を行うように選択される請求項1〜9のい
ずれか一つに記載の方法。 - 【請求項11】 有機材料がタバコである請求項1〜1
0のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項12】 タバコが展開されたタバコである請求
項11記載の方法。 - 【請求項13】 タバコが、展開または未展開のタバ
コ、全葉肉タバコ、切断もしくは裁刻されたタバコ、中
骨、再構成されたタバコ、またはこれらの任意の組合せ
物からなる群から選択される請求項11記載の方法。 - 【請求項14】 (a) 有機材料を、有機材料の平衡状態
に近い相対湿度もしくはそれより低い相対湿度を有する
流れと接触させる工程、および(b) 有機材料の所望の含
水量が達成されるまで有機材料に接触する空気流の相対
湿度が有機材料の平衡状態に近い相対湿度もしくはそれ
より低い相対湿度に維持される方式で、有機材料の含水
量が減少するにつれて、有機材料に接触する空気流の相
対湿度を減少させる工程、からなる有機材料の含水量を
減少させる方法。 - 【請求項15】 工程(b) の後の有機材料の平衡CV
が、工程(a) の前の有機材料の平衡CVより有意には低
くない請求項14記載の方法。 - 【請求項16】 (a) 有機材料をコンベヤ上に置くこと
によって有機材料の層を形成する工程、 (b) 上記有機材料を、有機材料層の経路とほぼ逆方向の
経路を流動する空気流と接触させる工程、および (c) 有機材料に接触する空気流の相対湿度が有機材料の
平衡状態の近い相対湿度かまたはそれより低い相対湿度
に保持されるような方式で、有機材料の含水量の一部を
空気流に転移させる工程、からなり、有機材料の望まし
い含水量が達成されるまで、空気流が有機材料の経路と
ほぼ逆方向の経路を走行するにつれ、有機材料が次第に
脱水され、かつ空気流が次第に水和される、有機材料の
含水量を減少させる方法。 - 【請求項17】 工程(c) の後の有機材料の平衡CVが
工程(b) の前の有機材料の平衡CVより有意には低くな
い請求項16記載の方法。 - 【請求項18】 さらに、工程(a) の前に、有機材料の
温度を約38℃(100°F)〜約121℃(250°
F)まで予熱する工程を有する請求項14〜17のいず
れか一つに記載の方法。 - 【請求項19】 有機材料の温度が、有機材料を空気流
と接触させる工程の前に約121℃(250°F)より
低い請求項14〜18のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項20】 有機材料の温度が、有機材料を空気流
と接触させる工程の前に約38℃(100°F)より低
い請求項19記載の方法。 - 【請求項21】 有機材料を空気流と接触させる工程の
前に、有機材料が約11%〜約40%の含水量を有する
請求項14〜20のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項22】 有機材料と接触する空気流が、約21
℃(70°F)〜約49℃(120°F)の温度で約2
0%〜約60%の相対湿度を有する請求項14〜21の
いずれか一つに記載の方法。 - 【請求項23】 空気流の温度が所望の熱処理を行うよ
うに選択される請求項14〜22のいずれか一つに記載
の方法。 - 【請求項24】 空気流の温度が、実質的に熱処理を行
わないように選択される請求項14〜22のいずれか一
つに記載の方法。 - 【請求項25】 空気流の温度が、約24℃(75°
F)〜約121℃(250°F)である請求項14〜2
4のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項26】 有機材料がタバコである請求項14〜
25のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項27】 タバコが切断されたタバコである請求
項26記載の方法。 - 【請求項28】 タバコが、展開もしくは未展開のタバ
コ、全葉肉タバコ、切断もしくは裁刻されたタバコ、中
骨、再構成されたタバコまたはこれらの任意の組合せ物
からなる群から選択される請求項26のいずれかに記載
の方法。 - 【請求項29】 有機材料を空気流と接触させる工程
が、空気流が有機材料の流れの方向とほぼ逆方向の経路
で流動するらせんコンベヤを使用して連続方式で行われ
る請求項1〜28のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項30】 有機材料を空気流と接触させる工程が
直線状コンベヤを用いて連続方式で実施される請求項1
〜29のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項31】 直線状コンベヤが、相対湿度を増大す
る多数の区域を提供するよう構成されている請求項30
記載の方法。 - 【請求項32】 有機材料を空気流と接触させる工程
が、約0.23m/秒(45ft/分)〜約1.22m
/秒(240ft/分)の速度を有する空気流を用いて
実施される請求項1〜31のいずれか一つに記載の方
法。 - 【請求項33】 有機材料を空気流と接触させる工程
が、空気流を、有機材料層を下方向にもしくは上方向に
通過させるか、または有機材料層を下方向と上方向の両
方に通過させることによって実施される請求項1〜32
のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項34】 有機材料が吸湿性有機材料である請求
項1〜10または14〜25のいずれか一つに記載の方
法。 - 【請求項35】 吸湿性の有機材料が、果物類、野菜
類、穀物類、コーヒー、医薬類、茶類およびそれらの組
合せ物である請求項29記載の方法。 - 【請求項36】 らせんコンベヤが複数の階層を有する
スタックを備え、かつ空気流が特に、連続階層を順に通
過しスタックを通過して流動する請求項29記載の方
法。
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