PL194440B1

PL194440B1 - Sposób spęczania tytoniu

Info

Publication number: PL194440B1
Application number: PL01357092A
Authority: PL
Inventors: Ulrich Burmester; Holger Fleischhauer; Klaus-Dieter Ziehn
Original assignee: Reemtsma H F & Ph
Priority date: 2000-02-14
Filing date: 2001-02-05
Publication date: 2007-05-31
Also published as: HUP0204445A2; CZ20023080A3; CA2400068A1; NO20023781D0; JP2003525036A; EA200200855A1; EA003544B1; MXPA02007848A; NO20023781L; BR0108338A; DE10006424C2; EP1255460B1; EE200200447A; AR034404A1; KR20020075429A; BG107104A; PL357092A1; IL150791A0; DE10006424A1; AU3024801A

Abstract

1. Sposób speczania tytoniu, takiego jak ciete liscie lub zylki tytoniu badz roslinne dodatki tytoniowe o strukturze komórkowej, na drodze obróbki materialu tytoniowego, wykazujacego 8-16% wagowych wilgoci wyjsciowej, za pomoca skladajacego sie z azotu i/lub argonu gazu obróbkowego pod cisnieniem 5-100 MPa albo w autoklawie albo w kilku autoklawach w przypadku polaczenia kaskadowego, i na drodze dolaczaja- cej sie, cieplnej obróbki nastepczej tytoniowego materialu wyladowywanego po zaszlym rozprezaniu, który to sposób jest, znamienny tym, ze rozprezanie prowadzi sie za pomoca co najmniej jednego etapu wy- grzewania, którego cisnienie odpowiada 3-60%, korzystnie 3-30% pierwotnego cisnienia maksymalnego, i ze pod cisnieniem resztkowym znajdujacy sie uklad ogrzewa sie do temperatury, która temperature wyla- dowywania tytoniu po calkowitym zredukowaniu cisnienia doprowadza do zakresu 10-80°C. PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób spęczania tytoniu, takiego jak cięte liście, żyłki tytoniu bądź roślinne dodatki tytoniowe o strukturze komórkowej, na drodze obróbki materiału tytoniowego, wykazującego 8-16% wagowych wilgoci wyjściowej, za pomocą składającego się z azotu i/lub argonu gazu obróbkowego pod ciśnieniem 5-100 MPa albo w autoklawie albo w kilku autoklawach w przypadku połączenia kaskadowego, i na drodze dołączającej się, cieplnej obróbki następczej tytoniowego materiału wyładowywanego po zaszłym rozprężaniu.

Ekspansja tytoniu za pomocą obojętnych gazów pod wysokim ciśnieniem, która też znana jest jako sposób rośnięcia - INCOM, dowiodła swych zalet w porównaniu z ciśnieniową obróbką tytoniu dwutlenkiem węgla, amoniakiem lub ciekłymi gazami organicznymi i przykładowo jest znana z opisu US 4 289 148, według którego materiał tytoniowy o wilgoci rzędu powyżej 20% wagowych poddaje się obróbce w roboczej temperaturze 0-50°C. Zredukowanie ciśnienia następuje w ciągu 0,5-10 minut a w przypadku cytowanych przykładów następuje w ciągu 1,3 minut, po czym wyładowany tytoń zostaje poddany cieplnej obróbce następczej np. za pomocą pary nasyconej i przy tym nadyma się.

Według opisu DE 31 19 330 A1 dodatkowo do roboczej temperatury, mieszczącej się poniżej 50°C, stosuje się materiał tytoniowy o obniżonej wilgoci rzędu 10-15% wagowych, żeby podczas rozprężania uzyskać silniejsze schłodzenie wyładowywanego materiału tytoniowego. Czas zredukowania ciśnienia mieści się tutaj w zakresie 1,3-2 minut.

Opis DE 34 14 625 C2 ujawnia sposób kaskadowy, według którego przez chłodzenie gazu obróbkowego przed zasileniem autoklawu, chłodzenie autoklawu lub zastosowanie podchłodzonego i upłynnionego gazu obróbkowego będzie niska temperatura podczas impregnacji tytoniu. Czas zredukowania ciśnienia wynosi 0,5-10, zwłaszcza 1-2 minut. Minimalna temperatura wyładowanego tytoniu powinna mieścić się poniżej 0°C.

Analogicznie też według opisu DE 39 35 774 C2 w przypadku kaskadowego sposobu rośnięcia osiąga się przez cyrkulację gazu obróbkowego poprzez chłodnicę żądaną niską temperaturę impregnacji rzędu 25 bądź 45°C.

Nawet gdy w przypadku tych znanych sposobów rośnięcia osiągnie się dobre wartości pod względem podwyższenia spęczania tytoniu bądź stopnia rośnięcia, to są one stosunkowo drogie z powodu dodatkowego chłodzenia autoklawu lub autoklawów i z powodu dodatkowego chłodzenia gazu obróbkowego.

Za podstawę wynalazek przyjmuje zadanie polepszenia dotychczasowego sposobu-INCOM i niezależnie od kosztownych środków chłodzenia osiągnięcie równie dobrych lub lepszych stopni rośnięcia.

Sposób spęczania tytoniu, takiego jak cięte liście, żyłki tytoniu bądź roślinne dodatki tytoniowe o strukturze komórkowej, na drodze obróbki materiału tytoniowego, wykazującego 8-16% wagowych wilgoci wyjściowej, za pomocą składającego się z azotu i/lub argonu gazu obróbkowego pod ciśnieniem 5-100 MPa albo w autoklawie albo w kilku autoklawach w przypadku połączenia kaskadowego, i na drodze dołączającej się, cieplnej obróbki następczej tytoniowego materiału wyładowywanego po zaszłym rozprężaniu, polega według wynalazku na tym, że rozprężanie prowadzi się za pomocą co najmniej jednego etapu wygrzewania, którego ciśnienie odpowiada 3-60%, korzystnie 3-30% pierwotnego ciśnienia maksymalnego, i że pod ciśnieniem resztkowym znajdujący się układ ogrzewa się do temperatury, która temperaturę wyładowywania tytoniu po całkowitym zredukowaniu ciśnienia doprowadza do zakresu 10-80°C.

Nieoczekiwanie okazało się, że w przypadku niższej wilgoci tytoniu w zakresie 8-16% wagowych dotychczasowa doktryna, przewidująca niską temperaturę obróbki bądź niską temperaturę wyładowywania, nie prowadzi do optymalnych wyników rośnięcia. Raczej można było dopiero przez ogrzewanie układu, znajdującego się pod ciśnieniem resztkowym osiągnąć zdumiewająco dobre wartości pod względem efektu rośnięcia bądź spęczania tytoniu, przy czym według sposobu korzystnie wykorzystuje się ciepło sprężania lub nie trzeba go odprowadzać i zbędne się staje dodatkowe chłodzenie autoklawu bądź autoklawów.

W sposobie według wynalazku korzystnie wprowadza się materiał tytoniowy o wilgoci wyjściowej w zakresie 10-14% wagowych.

Temperaturę układu, znajdującego się pod ciśnieniem resztkowym, korzystnie podwyższa się w sposobie według wynalazku wraz z czasem wygrzewania.

I tak np. temperaturę gazu, znajdującego się pod ciśnieniem resztkowym, podwyższa się przez prowadzenie go przez wymiennik ciepła.

PL 194 440 B1

Także można temperaturę układu, znajdującego się pod ciśnieniem resztkowym, podwyższać przez przepływ ogrzanego gazu.

W sposobie według wynalazku ciśnienie z aktualnego ciśnienia maksymalnego do ciśnienia etapu wygrzewania redukuje się korzystnie w ciągu od 20 sekund do 5 minut.

Korzystnie ciśnienie resztkowe redukuje się w ciągu od 3 sekund do 3 minut.

Obróbkę wysokociśnieniową lub sekwencję z obróbki wysokociśnieniowej i obróbkę cieplną korzystnie prowadzi się w sposobie według wynalazku wielokrotnie z tym samym materiałem tytoniowym.

Cieplną obróbkę następczą materiału tytoniowego prowadzi się korzystnie za pomocą pary nasyconej.

Za pomocą niżej podanych przykładów objaśnia się sposób według wynalazku.

Przykład 1

W celu przeprowadzenia sposobu według wynalazku jak i dla prób porównawczych prowadzono wysokociśnieniową obróbkę za pomocą znajdującego się pod ciśnieniem gazu obróbkowego w autoklawie laboratoryjnym o użytkowej zawartości 2l, przy czym w celu nastawienia żądanej temperatury roboczej służyła osłona płaszczowa do krążenia środka ciekłego. Narastanie ciśnienia bądź doprowadzenie gazu do autoklawu następowało od dołu, a zredukowanie ciśnienia bądź odprowadzanie gazu z autoklawu następowało od góry. W celu nastawienia ciśnienia końcowego stosowano sprężarkę, natomiast temperaturę tytoniu w górnym segmencie bądź w górnej połowie zasypu tytoniowego mierzono termoelementem.

Urządzenie laboratoryjne do cieplnej obróbki następczej tytoniu składało się z przepuszczalnej taśmy transportowej bądź tkaniny drutowej, napędzanej z szybkością około 5 cm/s. Prowadzoną między blachami kierującymi włókninę tytoniową poddawano obróbce następczej za pomocą około 10 kg/h pary nasyconej pod dyszą parową o szerokości około 160 mm i o szczelinowym otworze wylotowym około 8 mm. Poniżej taśmy transportowej naprzeciwko dyszy parowej znajdowało się urządzenie do odsysania pary.

Próbki tytoniu rozścielono w płaskich płytkach i kondycjonowano w temperaturze 21°C przy 60% wilgotności względnej. Spęczanie określano za pomocą denzymetru Borgwaldt'a, a objętość właściwą w ml/g przeliczano przy żądanej wilgoci 12% wagowych i żądanej temperaturze 22°C. Z danych nieobrabianej próby porównawczej i ekspandowanych próbek oblicza się względne polepszenie spęczania bądź stopień rośnięcia, według równania:

D% = (Fe - Fb) * 100% / Fb, w którym F_B oznacza spęczanie nieobrabianego tytoniu a F_e oznacza spęczanie ekspandowanego tytoniu.

Do przyjmowania tytoniu w autoklawie służyła rura z PCW z wstawioną półką sitową. Doprowadzanie gazu podczas narastania ciśnienia następowało aż do ciśnienia końcowego 70 MPa. Jako tytoń stosowano 300 g Virginia-Elend o wilgoci wsadowej rzędu 12%. Wyniki próby wyszczególniono w niżej podanych tabelach, przy czym T_A oznacza temperaturę wyładowywania tytoniu po obróbce wysokociśnieniowej. W próbie 1 podczas redukowania ciśnienia stosowano dwa etapy wygrzewania każdorazowo po 2 minuty pod ciśnieniem 40 i 10 MPa a w próbach 2 i 3 stosowano tylko jeden etap wygrzewania w ciągu 2 minut bądź 4 minut pod ciśnieniem 5 MPa. W przypadku próby porównawczej nr 4 następowało zredukowanie ciśnienia bezpośrednio, czyli bez etapu wygrzewania, w okresie zredukowania ciśnienia < 1 minuty.

T a b ela 1 Wyniki prób

	Temperatura robocza °C
60	80
Nr	Operacja przy redukowaniu ciśnienia	Ta °C	Δ%	Ta°C	Δ%
1	Etapy wygrzewania po 2 minuty przy 40 i 10 MPa	16	83	-	-
2	Etap wygrzewania 2 minuty przy 5 MPa	15	93	20	90
3	Etap wygrzewania 4 minuty przy 5 MPa	33	93	41	90
4	Żadna (porównanie)	-25	80	-3	81

PL 194 440 B1

Powyższe próby nr 1-3 przy różnych wartościach ciśnienia i czasu etapu wygrzewania i dwóch temperaturach roboczych autoklawu wykazują w porównaniu z próbą nr 4 o bezpośrednim redukowaniu ciśnienia, że okresy wygrzewania w przypadku wstępnie wybranych etapów wygrzewania (ciśnienie) dają w wyniku wyraźne podwyższenie temperatury wyładowania z -25°C bądź -3°C do +33°C bądź +41°C i w przeciwieństwie do dotychczasowej doktryny technicznej dają w wyniku zwiększone polepszenie spęczania mimo wyższej temperatury wyładowywania.

Przykład 2

Analogicznie do przykładu 1 obróbkę wysokociśnieniową ze 150 g tytoniu przeprowadza się w roboczej temperaturze autoklawu 40°C. Podczas redukowania ciśnienia stosowano w próbie nr 5 etap wygrzewania w ciągu 2 minut pod ciśnieniem 5 MPa i podczas tego etapu wygrzewania gaz cyrkulował za pomocą pompy obiegowej poprzez wymiennik ciepła o temperaturze 80°C. Doprowadzenie gazu podczas narastania ciśnienia i podczas cyrkulowania następowało tym razem od góry, odprowadzanie gazu podczas etapu wygrzewania i redukowania ciśnienia następowało od dołu. Pierścień uszczelniający między górną granicą zbiornika wsadu tytoniowego a pokrywą autoklawu zabezpieczał przed bezpośrednim wlotem gazu do zbiornika wsadu tytoniowego.

T a b ela 2 Wyniki prób

	Temperatura robocza 40 °C
Nr	Operacja przy redukowaniu ciśnienia	Ta °C	Δ%
5	Etap wygrzewania 2 minuty przy 5 MPa, cyrkulacja przez wymiennik ciepła (80°C)	10	79
6	Żadna (porównanie)	-105	69

Przykład 3

Postępowano analogicznie do przykładu 2, przy czym podczas redukowania ciśnienia nastawia się etap wygrzewania w ciągu 1 minuty pod stałym ciśnieniem 5 MPa i ogrzany gaz wprowadza się do naczynia obróbkowego z drugiego autoklawu, nazwanego donorem. Donor przed przepływaniem miał ciśnienie 10 MPa i roboczą temperaturę 80°C przy zawartości 4 l. Doprowadzenie gazu podczas narastania ciśnienia i podczas przepływania następowało teraz od dołu, odprowadzenie gazu przy etapie wygrzewania i redukowania ciśnienia następowało u góry.

T a b ela 3 Wyniki próby

	Temperatura robocza 40°C
Nr	Operacja przy redukowaniu ciśnienia	Ta °C	Δ%
7	Etap wygrzewania 1 minuta przy 50 MPa, przepływ z donora, ciśnienie 10 Mpa, temperatura robocza 60 °C	16	89

Powyższe przykłady 2 i 3, w przeciwieństwie do przykładu 1, w którym ogrzanie dzięki okresowi wygrzewania we wstępnie wybranym etapie wygrzewania bądź pod wstępnie wybranym ciśnieniem warunkuje podwyższoną temperaturę roboczą, wykazują, że cyrkulacja według przykładu 2 poprzez wymiennik ciepła albo transfer gazu z donora według przykładu 3 przy stałym etapie wygrzewania bądź stałym ciśnieniu prowadzi również w temperaturze roboczej przyjmującego gaz, jako akceptor zwanego naczynia obróbkowego, rzędu 40°C do podwyższonej temperatury wyładowywania. W szczególności wariant przepływania ze zbiornika donorowego według przykładu 3 prowadzi do wyraźnego podwyższenia polepszenia zdolności napełniania w porównaniu z próbą porównawczą nr 6 przykładu 2.

W celu interpretacji tych zaskakujących wyników można przypuszczać, że ogrzewanie wysokociśnieniowe obrobionego tytoniu pod ciśnieniem resztkowym prowadzi do wstępnej ekspansji w autoklawie, dzięki czemu wynikają dodatkowe polepszenia spęczania, których nie można osiągnąć za pomocą znanego sposobu postępowania. W celu potwierdzenia tego przypuszczenia przeprowadzono w niżej podanym przykładzie 4 obróbkę ciśnieniową bez cieplnej obróbki następczej za pomocą nasyconej pary, aby zbadać możliwy efekt ekspansji wstępnej, przy czym obrobione próbki poddano bezpośrednio klimatyzacji. Wprawdzie polepszenia spęczania bez cieplnej obróbki następczej są małe, jednakże w podanym niżej przykładzie 4 ukazuje się dodatkowy efekt spęczania przy ogrzewaniu pod ciśnieniem resztkowym.

PL 194 440 B1

Przykład 4

150 g tytoniu poddawano wysokociśnieniowej obróbce w roboczej temperaturze autoklawu 60°C, przy czym tytoniu po całkowitym zredukowaniu ciśnienia nie poddawano cieplnej obróbce następczej. Podczas redukowania ciśnienia następował etap wygrzewania w ciągu 1 minuty pod ciśnieniem 5 MPa analogicznie do przykładu 3 z przepływaniem ogrzanego gazu z drugiego autoklawu, przy czym donor przed tym przepływaniem miał ciśnienie 20 MPa i roboczą temperaturę 80°C. W przypadku próby porównawczej nr 9 redukowanie ciśnienia następowało bezpośrednio i bez etapu wygrzewania.

T a b ela 4 Wyniki badań

	Temperatura robocza 60 °C
Nr	Operacja przy redukowaniu ciśnienia	Ta °C	Δ%
8	Etap wygrzewania 1 minuta przy 50 MPa, przepływanie z donora, ciśnienie 20MPa, temperatura robocza 80 °C	19	21
9	Żadna (porównanie)	-69	8

Powyższe wyniki potwierdzają przypuszczenie chociaż małej ekspansji wstępnej w przypadku ogrzewania znajdującego się pod ciśnieniem resztkowym, wysokociśnieniowo obrobionego tytoniu przed cieplną obróbką następczą za pomocą nasyconej pary.

Niżej podane przykłady 5 i 6 ukazują dalszą postać wykonania sposobu według wynalazku, w którym wysokociśnieniową obróbkę bądź wysokociśnieniową obróbkę i cieplną obróbkę następczą przeprowadza się z tym samym materiałem tytoniowym.

Przykład 5

150 g tytoniu poddawano wysokociśnieniowej obróbce w pierwszym etapie w roboczej temperaturze autoklawu 60°C analogicznie do przykładu 3 na drodze przepływania ogrzanego gazu obróbkowego z donora podczas etapu wygrzewania o stałym ciśnieniu. Donor przed tym przepływaniem miał ciśnienie 30 MPa i roboczą temperaturę 80°C a etap wygrzewania nastawiono na 1 minutę pod ciśnieniem 20 MPa.

Ekspandowany i kondycjonowany według próby nr 10 materiał tytoniowy z tego pierwszego etapu stosowano jako materiał wyjściowy dla dalszego cyklu obróbkowego, składającego się z obróbki wysokociśnieniowej i cieplnej obróbki następczej. Wysokociśnieniową obróbkę cieplną przeprowadzano ze 100 g tytoniu w roboczej temperaturze autoklawu 60°C i podczas redukowania ciśnienia przewidziano etap wygrzewania w ciągu 1 minut przy 10 MPa. Zbiornik donorowy przed przepływaniem wykazywał ciśnienie 20 MPa w roboczej temperaturze 80°C. Wyniki tej próby i próby nr 10 ukazuje tabela 5.

T a b ela 5 Wyniki prób

	Temperatura robocza 60 °C
Nr	Operacja przy redukowaniu ciśnienia	Ta °C	Δ%
10	Etap wygrzewania 1 minuta przy 20 MPa, przepływanie z donora, ciśnienie 30 MPa, temperatura robocza 80 °C	26	86
11	Etap wygrzewania 1 minuta przy 10 MPa, przepływanie z donora, ciśnienie 20 MPa, temperatura robocza 80°C	24	116 (obróbka ekspandowanego tytoniu z próby 10)

Przykład 6

Postępowano analogicznie do przykładu 5, przy czym jednak prowadzono jeden za drugim dwa identyczne cykle obróbki ciśnieniowej i następnie prowadzono ostateczną, cieplną obróbkę następczą. Wyniki zestawiono niżej.

T a b ela 6 Wyniki prób

	Temperatura robocza 60° C
Nr	Operacja przy redukowaniu ciśnienia	Ta°C	Δ%
12	Etap wygrzewania 1 minuta przy 10 MPa, przepływanie z donora, ciśnienie 20 MPa, temperatura robocza 80°C	30	103 (podwójna obróbka ciśnieniowa z następną obróbką cieplną)

PL 194 440 B1

Podczas gdy ekspandowany materiał tytoniowy etapu 1 z przykładu 5 stosowano do ponownej obróbki w etapie 2, to w tym przykładzie 6 przeprowadzono cykl obróbki ciśnieniowej dwukrotnie jeden za drugim i dopiero wówczas ten ciśnieniowo obrobiony materiał tytoniowy doprowadzono do cieplnej obróbki następczej. Obie drogi postępowania polegają na idei wielokrotnej ekspansji drogą powtórzenia sekwencji obróbki wysokociśnieniowej i cieplnej obróbki następczej bądź drogą tylko powtórzonej obróbki wysokociśnieniowej i ostatecznej, cieplnej obróbki następczej.

Przykład 5 dowodzi, że działanie pierwszego etapu ekspansji można dalej zwiększyć przez ponowną obróbkę w etapie 2 i że otrzymuje się materiał tytoniowy o ekstremalnie wysokim spęczaniu. Przykład 6 jest prostszy dzięki rezygnacji z jednego etapu obróbki następczej, jednak nie osiąga wartości maksymalnej z przykładu 5.

Claims

1. Sposób spęczania tytoniu, takiego jak cięte liście lub żyłki tytoniu bądź roślinne dodatki tytoniowe o strukturze komórkowej, na drodze obróbki materiału tytoniowego, wykazującego 8-16% wagowych wilgoci wyjściowej, za pomocą składającego się z azotu i/lub argonu gazu obróbkowego pod ciśnieniem 5-100 MPa albo w autoklawie albo w kilku autoklawach w przypadku połączenia kaskadowego, i na drodze dołączającej się, cieplnej obróbki następczej tytoniowego materiału wyładowywanego po zaszłym rozprężaniu, który to sposób jest, znamienny tym, że rozprężanie prowadzi się za pomocą co najmniej jednego etapu wygrzewania, którego ciśnienie odpowiada 3-60%, korzystnie 3-30% pierwotnego ciśnienia maksymalnego, i że pod ciśnieniem resztkowym znajdujący się układ ogrzewa się do temperatury, która temperaturę wyładowywania tytoniu po całkowitym zredukowaniu ciśnienia doprowadza do zakresu 10-80°C.

2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że wprowadza się materiał tytoniowy o wilgoci wyjściowej w zakresie 10-14% wagowych.

3. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że temperaturę układu, znajdującego się pod ciśnieniem resztkowym, podwyższa się wraz z czasem wygrzewania.

4. Sposób według zastrzeżenia 3, znamienny tym, że temperaturę gazu, znajdującego się pod ciśnieniem resztkowym, podwyższa się przez prowadzenie go przez wymiennik ciepła.

5. Sposób według zastrzeżenia 3, znamienny tym, że temperaturę układu, znajdującego się pod ciśnieniem resztkowym, podwyższa się przez przepływ ogrzanego gazu.

6. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że ciśnienie z aktualnego ciśnienia maksymalnego do ciśnienia etapu wygrzewania redukuje się w ciągu od 20 sekund do 5 minut.

7. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że ciśnienie resztkowe redukuje się w ciągu od 3 sekund do 3 minut.

8. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że obróbkę wysokociśnieniową lub sekwencję z obróbki wysokociśnieniowej i obróbkę cieplną prowadzi się wielokrotnie z tym samym materiałem tytoniowym.

9. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że cieplną obróbkę następczą materiału tytoniowego prowadzi się za pomocą pary nasyconej.