Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergrösserung der Füllkapazität von Tabak.
Wenn Tabakblätter geerntet werden, so enthalten sie eine beträchtliche Menge Wasser, und im Verlauf des norma- len Tabakbehandlungsverfahrens wird dieses Wasser durch Trocknung entfernt. was zu einer Schrumpfung des Blattgefüges führt. Bei dem üblichen Verfahren zur Herstellung von Tabak für die Lagerung und anschliessende Zigarrenoder Zigarettenherstellung, wird - wenn überhaupt - sehr wenig von der durch die Trocknung verursachten Schrumpfung des Tabaks wieder gutgemacht, so dass eine signifikante Abnahme der Füllkapazität des Tabaks das Ergebnis ist. Der getrocknete Tabak hat daher eine grössere Schüttdichte, als sie zur Herstellung von zufriedenstellenden Zigaretten oder Zigarren nötig ist.
Auch beim Schneiden von Blättern oder Streifen zur Herstellung einer Schnittfüllung für Zigaretten werden die Schnitzel häufig zusammengeschichtet und bilden dabei harte dichte Partikeln, die ein viel kleineres Volumen als die ursprünglichen Schnitzel einnehmen. Dies ist unwirtschaftlich. da diese harten zusammengepackten Schnitzel im Tabak nicht nötig sind, um eine für das Rauchen zufriedenstellende Ware herzustellen.
Bisher sind verschiedene Verfahren zur Erhöhung der normalen Füllkapazität von Tabak vorgeschlagen worden. Einige von diesen Verfahren betreffen Puff-Operationen, bei denen der Tabak der Einwirkung von Hochdruckdampf unterworfen wird und anschliessend plötzlich entspannt wird. Derartige Verfahren waren gewöhnlich nicht zufriedenstellend, da sie zur Bildung von zu grossen Mengen Feinstbestandteilen führten. Es ist auch vorgeschlagen worden, die Füllkapazität von Tabak dadurch zu erhöhen (d. h. die Schüttdichte zu verringern), dass man den Tabak der Einwirkung der Dämpfe einer organischen Flüssigkeit unterwirft, um die Flüssigkeit in dem Tabak zu kondensieren, und anschliessend an der Luft bei Umgebungstemperatur und Druck trocknet. Derartige Verfahren waren jedoch nicht vollständig zufriedenstellend, da sie nicht in der Lage waren, die Füllkapazität in grösserem Masse zu steigern.
Gemäss einer anderen vorgeschlagenen Methode wird der Tabak mit einer flüchtigen organischen Flüssigkeit in Berührung gebracht, dann wird der mit Flüssigkeit getränkte Tabak auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit erhitzt, wodurch die Flüssigkeit im Tabak direkt verdampft und eine Expansion bewirkt, vgl.
z.B. die US-Patentschriften 3 524451 und 3 524452.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Vergrösserung der Füllkapazität von Tabak, wobei das Verfahren leicht steuerbar sein soll, so dass der gewünschte Tabak gebildet wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Vergrösserung der Füllkapazität von Tabak ist dadurch gekennzeichnet, dass Tabak mit dem Dampf einer organischen Verbindung in Abwesenheit von deren flüssiger oder fester Phase imprägniert wird, wobei diese Verbindung gegenüber dem Tabak chemisch inert ist und bei atmosphärischem Druck einen Siedepunkt zwischen etwa -50 und +80 C hat, und die Temperatur des Tabaks während der Imprägnierung mit dem Dampf bei einer Temperatur oberhalb des Siedepunktes der Verbindung bei dem während der Imprägnierung herrschenden Druck gehalten wird, und danach - während man den erhal tenen Tabak bei einer Temperatur oberhalb des Siedepunktes der Verbindung bei dem herrschenden Druck hält - der imprägnierte Tabak Bedingungen unterwirft, unter denen der Dampf in den Tabak eindringt und sich ausdehnt,
wodurch das Volumen des Tabaks vergrössert wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat den bedeutenden technischen Vorteil, dass die Verwendung des Dampfes einer organischen Verbindung es überflüssig macht, grosse Flüssigkeitsmengen in technischem Massstab zu handhaben, wie es bei einigen bekannten Verfahren der Fall ist.
Der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Tabak hat eine geringere Schüttdichte (d. h. eine grössere Füllkapazität) als der nicht behandelte Tabak und ist für die Herstellung von Tabak-Rauchwaren, wie Zigaretten, Zigarren, Pfeifentabak und dergleichen geeignet.
Wendet man das erfindungsgemässe Verfahren auf geschnitzelten Tabak an, so ist das Verfahrensprodukt im wesentlichen frei von zusammengepressten aufeinandergeschichteten Tabakpartikeln, die beim anfänglichen Schnitzeln des als Beschickungsmaterial verwendeten Tabaks gebildet werden. Der so behandelte Tabak kann z. B. verwendet werden, um Zigaretten auf übliche Weise herzustellen. oder es kann mit anderen Tabaksorten vermischt werden, um eine gewünschte Mischung für die Herstellung von Zigaretten oder anderen Tabak-Rauchwaren herzustellen. Darüber hinaus benötigt das Verfahren nur eine minimale Menge organischer Verbindung. Der Dampf, der für die Behandlung des Tabaks in einem kontinuierlichen, halbkontinuierlichen oder diskontinuierlichen Verfahren verwendet wird, kann zurückgewonnen und gewünschtenfalls in das System zurückgeführt werden.
Dadurch dass man die organische Verbindung im Dampfzustand hält, kann das Verhältnis von Tabak zu imprägnierender Verbindung leicht kontinuierlich gesteuert werden, dabei wird die Extraktion löslicher Tabakbestandteile durch organische Flüssigkeit vermieden und die Wanderung löslicher Bestandteile im Tabak auf ein Minimum reduziert.
Die Kosten, die mit der Verwendung und Verdampfung von überschüssigen Mengen organischer Flüssigkeit im Tabak verbunden sind, werden ebenfalls vermieden.
Der nach dem erfindungsgemässen Verfahren behandelte Tabak ist vorzugsweise ein getrockneter Tabak und kann in Form von Schnitzeln, Streifen, Blättern, Stengeln oder Platten aus wieder aufbereitetem Tabak vorliegen. Das Verfahren ist jedoch leichter zu steuern, und vorteilhafte Ergebnisse werden generell dann erhalten, wenn Tabakschnitzel verwendet werden. Dies hat seinen Grund darin, dass Schnitzel gewöhnlich relativ leicht in kontinuierlichen Verfahren zu handhaben sind und das Endprodukt des Verfahrens nicht geschnitzelt werden muss, wie es für die Zigarettenerzeugung nötig sein kann.
Die Schnitzelung des Endproduktes führt zu einer Zusammenpressung des Produktes, was letztlich darauf hinausläuft, dass der Zweck des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zunichte gemacht wird, denn Ziel der Erfindung ist ja die Ausdehnung des Tabaks und die Beseitigung von zusammengepressten Partikeln, wie sie bei vorhergehender Behandlung, einschliesslich des Schnitzelns, entstehen können. Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignet für die Verarbeitung von Burley -, ofengetrockneten Tabaken und Orient-Tabaken (z. B. türkischer Tabak); es kann jedoch jeder Tabaktyp verwendet werden.
Burley -Tabak und ofengetrocknete Tabake. die für die Herstellung von Zigaretten verwendet werden, haben gewöhnlich einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10 bis 20 Gew.5 Bei einer vorteilhaften Ausführungsart des Verfahrens nach der Erfindung liegt der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks, wenn er mit dem organischen Dampf imprägniert ist, höher als 8 Gew.% und vorteilhaft im Bereich von 10 bis 30%. Der gewünschte Feuchtigkeitsgehalt kann durch Trocknung des Tabaks oder durch Zugabe von Wasser, wie es zweckmässig erscheint, eingestellt werden. Das Wasser kann auf jede zweckmässige Weise, wie durch Besprengen, Besprühen, Behandeln mit nassem Dampf oder dergleichen zugegeben werden.
Die Anwesenheit des oben angegebenen Feuchtigkeitsgehalts ist wünschenswert, da die Innenstruktur des Tabaks dadurch genügend geschmeidig oder flexibel gemacht wird, so dass sich das Material ausdehnen kann oder gepufft werden kann, wenn die Dämpfe der organischen Verbindung im Tabak bei Anwendung der passenden Bedingungen expandieren. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt weniger als 8 oder 10% beträgt, kann das Verfahren zur Bildung einer zu grossen Menge von Tabakfeinstbestandteilen bei der Expansion führen. Ein Tabak mit mehr als etwa 30% Feuchtigkeit neigt zum Weich- oder Sumpfigwerden und ist schwierig in technischen Operationen zu handhaben.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird der Tabak mit dem Dampf der organischen Verbindung - in Abwesenheit der flüssigen oder festen Phasen - in Berührung gebracht, um die Imprägnierung des Tabaks mit dem Dampf zu bewirken. Manchmal zieht man es vor, insbesondere wenn eine niedrigsiedende organische Verbindung verwendet wird, den Tabak vor der Imprägnierung mit dem Dampf eine kurze Zeit lang einem partiellen Vakuum auszusetzen. Diese Operation dient zur Entfernung wenigstens eines Teiles der Luft oder anderer Gase, die in den Tabakpartikeln oder zwischen den Fasern eingeschlossen sein können; dadurch wird eine vollständigere Dampfimprägnierung und Absorption oder Adsorption des Dampfes auf den Tabakpartikeln ermöglicht. Der Tabak wird während der Dampfimprägnierung bei einer Temperatur oberhalb des Siedepunktes der organischen Verbindung bei dem vorherrschenden Druck gehalten.
Vorzugsweise wird die Temperatur der Tabakmasse wenigstens 1" C oberhalb des Siedepunktes der organischen Verbindung gehalten. Die Dampfimprägnierung kann bei jedem zweckdienlichen Umgebungsdruck durchgeführt werden, bei technischen Operationen wird atmosphärischer Druck bevorzugt. Der Imprägnierungsdruck hängt jedoch zum Teil vom Siedepunkt der organischen Verbindung ab, die in der Dampfphase zur Imprägnierung verwendet wird. Vorzugsweise beträgt auch die Temperatur des Tabaks während der Imprägnierung weniger als etwa 100" C, so dass der der Behandlung unterworfene Tabak nicht nachteilig beeinflusst wird. Verwendet man den Dampf einer organischen Verbindung, deren Siedepunkt bei atmosphärischem Druck oberhalb Raumtemperatur liegt, so ist es nötig, die Imprägnierung bei erhöhten Temperaturen und/oder verminderten Drucken durchzuführen.
Während der Imprägnierung dringt der Dampf der organischen Verbindung in die winzigen Räume zwischen und in den Tabakpartikeln ein und wird auf den Partikeloberflächen absorbiert und/oder adsorbiert. Mit dem Dampf von niedriger siedenden organischen Verbindungen kann die Imprägnierung z. B. durchgeführt werden, wenn der Tabak bei gewöhnlicher Raumtemperatur gehalten wird. Die Imprägnierung des Tabaks kann z. B. so durchgeführt werden, dass man den Tabak der Einwirkung einer Atmosphäre unterwirft, die mehr als 2 Vol. % und vorzugsweise mehr als 5 Vol. % Dampf enthält, wobei die Einwirkungszeit so bemessen ist, dass eine wesentliche Dampfmenge in den Tabak eindringt und von den Tabakpartikeln adsorbiert und absorbiert wird. In bestimmten Fällen, z.
B. bei der Verwendung von hochflüchtigen Freonen (das sind fluorierte Kohlenwasserstoffe), kann der Tabak der Einwirkung einer Atmosphäre ausgesetzt werden, die im wesentlichen aus dem Dampf der organischen Verbindung bei atmosphärischer Temperatur und Druck besteht, damit während der Behandlung die Dämpfe direkt ihren Weg in den Tabak finden können. Im allgemeinen ist die für die Imprägnierung verwendete nicht wässrige Dampfmenge insoweit kritisch, als genügend Dampf im Tabak als freier Dampf oder im adsorbierten oder absorbierten Zustand vorliegen sollte, damit beim Expandieren eine erhebliche Expansion des Tabaks stattfindet.
Die vorteilhafterweise verwendete Dampfmenge ist abhängig von der organischen Verbindung, deren Dampf verwendet wird, der Dampfkonzentration in der Imprägnierungsatmo sphäre, der Zeit, in der die Imprägnierung durchgeführt wird, dem gewünschten Expansionsgrad des Tabaks und den Ver fahrenstemperaturen und Drucken. Mit anderen Worten sollte die Konzentration des Dampfes der organischen Verbiri dung in der imprägnierenden Atmosphäre gross genug sein und die Einwirkung der imprägnierenden Atmosphäre so lange dauern, dass ein behandelter Tabak gebildet wird, der adäquat expandiert wird. Zur Erzielung dieses Ergebnisses sind im Tabak, wenn er den Bedingungen unterworfen wird, bei denen der Dampf expandiert und/oder entweicht, vorzugsweise mehr als etwa 5 Gew. % organische Verbindung vor handen.
Dieser relativ hohe Prozentsatz kann leicht durch
Dampfphasenimprägnierung erzielt werden, da die Dämpfe stark absorbiert werden oder direkt auf den Tabakpartikeln adsorbiert werden, selbst wenn die Temperatur des Tabaks über dem Siedepunkt der organischen Verbindung bei dem vorherrschenden Druck liegt.
Die für die Imprägnierung des Tabaks verwendete Verbindung hat einen Siedepunkt bei Atmosphärendruck zwischen etwa -50 und +80 C. Organische Verbindungen mit Siede punkten oberhalb +80 C sorgen nicht immer für eine gute Tabakexpansion,und sind schwer vollständig aus dem Tabak zu entfernen, ohne seinen Geschmack und sein Aroma zu beeinträchtigen. Organische Verbindungen mit sehr niedrigen Siedepunkten (d. h. unter 50 C) sind unter Drucken, die in technischen Operationen leicht zugänglich sind, so flüchtig, dass die Dämpfe derartiger Verbindungen, zu dem Zeitpunkt, da die Dampfexpandierungsbedingungen angewendet werden, nicht in dem gewünschten Masse in den Tabak eingedrungen sind.
Vorzugsweise liegt der Siedepunkt der organischen Verbindung bei atmosphärischem Druck zwischen -40 und +40 C. Zu Beispielen für inerte organische Verbindungen, die im erfindungsgemässen Verfahren verwendet werden können, gehören Ketone, wie Aceton und Methyläthylketon; aliphatische oder cyclische Äther, wie Methyläthyläther, Diäthyläther, Diisopropyläther, Methylbutyläther, Dimethoxymethan, Furan und Tetrahydrofuran; aliphatische Alkohole, wie Methanol, Äthanol und 2-Propanol; Ester, wie Methylformiat, Äthylformiat und Methylacetat; aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Butan, Pentan, Isopentan, Hexan und die entsprechenden ungesättigten Kohlenwasserstoffe; cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Cyclobutan, Cyclohexan und Cyclopentan;
Halogenkohlenwasserstoffe, wie Äthylchlorid, Propylchlorid, Isopropylchlorid, sek.-Butylchlorid, t.-Butylchlorid, Methylbromid, Äthylbromid, t.-Bu- tylbromid, Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Äthylendichlorid, Äthylidenchlorid; und die flüssigen Freone , repräsentiert durch Trichlormonofluormethan, Dichlordifluormethan, Monochlordifluormethan, 1,1 -Difluor- äthan und Trichlortrifluoräthan. Die organische Verbindung wird vorzugsweise aus den nicht oxygenierten Verbindungen ausgewählt, die relativ unpolar sind und mit Wasser relativ oder im wesentlichen nicht mischbar sind. Diese bevorzugten organischen Verbindungen haben im allgemeinen relativ niedrige spezifische Wärmen und benötigen daher nur eine geringe Energiezufuhr, um ihre Expansion im Tabak zu erreichen.
Bevorzugte Materialien sind die Kohlenwasserstoffe und die halogenierten Kohlenwasserstoffe der oben genannten Typen.
Der Dampf eines Gemisches mehrerer organischer Verbindungen kann ebenfalls verwendet werden, wenn der Siedepunkt der flüssigen Mischung innerhalb des spezifizierten Temperaturbereiches liegt.
Nachdem der Tabak sorgfältig mit den Dämpfen imprägniert worden ist, kann er sofort und rasch Bedingungen unterworfen werden, bei denen der Dampf entweicht und/oder expandiert, wodurch der Dampf aus dem absorbierten oder adsorbierten Zustand auf dem Tabak in Freiheit gesetzt wird und sich die Tabakpartikeln im gewünschten Umfang ausdehnen und gepufft werden. Dies kann z. B. durch eine plötzliche Temperaturerhöhung oder durch einen augenblicklichen Druckabfall bewirkt werden, der durch Entspannen, falls die Imprägnierung bei Drucken oberhalb Atmosphärendruck durchgeführt wird, oder durch Anlegen eines Vakuums an den Tabak, falls die Imprägnierung bei atmosphärischen oder mässig überatmosphärischen Bedingungen durchgeführt wird, herbeigeführt werden kann.
In den oben beschriebenen Druckentspannungs-Puffverfahren wird der Umgebungsdruck über dem imprägnierten Tabak vorzugsweise um wenigstens 50% verringert (z. B. von einer Atmosphäre auf weniger als 1/2 Atmosphäre), vorzugsweise um mehr als 75 % verringert. Die Druckverringerung wird im allgemeinen rasch vorgenommen, gewöhnlich innerhalb eines Zeitraumes von weniger als 1 Minute und vorzugsweise in weniger als 10 Sekunden. Auch die Temperatur des Tabaks wird zu diesem Zeitpunkt noch über dem Siedepunkt der organischen Verbindung bei dem erniedrigten Druck gehalten, so dass Dampf von dem Tabak abgegeben wird und expandiert. Der Tabak wird dadurch gepufft, und der Dampf wird aus dem Tabak ausgetrieben.
Im allgemeinen ist es nur nötig, diesen verringerten Druck für einige wenige Minuten aufrechtzuerhalten, danach bleibt der Tabak in seinem expandierten Zustand. selbst wenn er Druckveränderungen unterworfen wird.
In dem oben erwähnten Heisspuffverfahren wird der mit Dampf imprägnierte Tabak rasch erhitzt, vorzugsweise um eine Temperaturzunahme von wenigstens 25" C innerhalb eines Zeitraumes von weniger als 10 Sekunden, wodurch der Tabak durch Entweichen und/oder Expansion des Dampfes gepufft wird, da eine Temperaturänderung ohne eine entsprechende Druckerhöhung stattfindet. Die Puffungstemperatur sollte vorzugsweise etwa 230 C nicht übersteigen, da andernfalls der Geschmack und das Aroma des Tabaks beeinträchtigt werden kann. Die Puffungstemperatur kann durch Erhitzen auf jede gewünschte Weise, wie mit Strahlungsenergie (z. B. Mikrowellen), erreicht werden.
Vorzugsweise verwendet man jedoch einen heissen Gasstrom, wie Luft oder Dampf. der nicht nur dazu dient, die Puffungstemperatur zu erreichen. sondern auch zur Entfernung des vom Tabak abgegebenen Dampfes der organischen Verbindung dient.
Unabhängig von der Art des angewendeten Expansionsverfahrens ist es wünschenswert, wenigstens bei bestimmten organischen Verbindungen, letzte Spuren der Dämpfe dadurch zu entfernen, dass man ein warmes oder heisses Gas durch den expandierten Tabak leitet. Der expandierte Tabak wird dann. falls notwendig, wieder auf den für das Endprodukt gewünschten Feuchtigkeitsgehalt eingestellt. Diese Operation kann in einer Feuchtbedampfung, Besprühung usw.
bestehen, wobei der endgültige Feuchtigkeitsgehalt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 20 Gew. % liegt. Dieses Tabakprodukt, das eine verringerte Schüttdichte besitzt, ist besonders für die Herstellung von Rauchwaren, wie Zigaretten, Zigarren und Pfeifentabak, geeignet. Durch die Verringerung der Schüttgewichte können beträchtliche Einsparungen bezüglich der Tabakkosten bei der Herstellung dieser Rauchwaren erzielt werden, ohne dass dadurch die Qualität leidet.
Um die Füllkapazität eines geschnittenen Fülltabaks, wie er in den folgenden Beispielen beschrieben wird, zu messen, kann eine Messvorrichtung verwendet werden, die im wesentlichen aus einem 100-ml-Messzylinder mit einem Innendurchmesser von etwa 25 ml und einem Stempel, der einen Durchmesser von etwa 24 ml und ein Gewicht von etwa 802,5 g hat und verschiebbar im Zylinder angebracht ist, besteht. Eine 3- g-Tabakprobe wird in den Zylinder eingebracht, und der Stempel wird daraufgestellt. Die von dem Stempel ausgeübte Schwerkraft entspricht einem Druck von etwa 0,162 kg/cm2 (2,3 psi). Die Füllkapazität der Probe ist das Volumen, auf das die 3-g-Tabakprobe im Zylinder zusammengedrückt wird, nachdem das Stempelgewicht 3 Minuten lang eingewirkt hat. Dieser Druck entspricht ziemlich genau dem Druck, der normalerweise durch das umhüllende Papier auf den Tabak in den Zigaretten ausgeübt wird.
Der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks beeinflusst die nach dieser Methode bestimmte Füllkapazität, zum Vergleich wird daher die Füllkapazität von Tabak sowohl vor als auch nach der Expansion mit Tabak bestimmt, der im wesentlichen den gleichen Feuchtigkeitsgehalt hat.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern, ohne sie jedoch einzuschränken.
Beispiel 1
Geschnitzelter, ofengetrockneter Tabak mit einem Feuch tigkeitsgehalt von etwa 11% und einem Füllwert von 14,9 ml/ 3 g wird mit zusätzlichem Wasser behandelt, um den Feuchtigkeitsgehalt auf etwa 20% anzuheben. Der Tabak (20 g) wird dann in einen Kolben gebracht und auf eine Temperatur von 80 bis 85" C erhitzt, indem man den Kolben in ein heisses Wasserbad eintaucht. Danach wird ein Strom Tetrachlorkoh lenstoffdampf bei etwa 77" C 2 Stunden lang bei atmosphärischem Druck durch den Tabak geleitet. Die Temperatur des Tabaks wird während dieser Zeit zwischen 80 und 85" C gehalten (d. h. oberhalb des Siedepunktes von Tetrachlor kohlenstoff bei dem herrschenden Druck).
Der dampfimprä gnierte Tabak wird dann sofort in einen Drahtkorb in eine Dampfkammer überführt, ohne dabei die Temperatur in bedeutsamem Umfang zu erniedrigen, und der Einwirkung von Dampf bei atmosphärischem Druck und bei etwa 1100 C 5 Minuten lang unterworfen. Nach dem Abkühlen und Trock nen mit Luft wird der behandelte Tabak auf den ursprüng lichen Feuchtigkeitsgehalt von 11% so zurückgebracht, die Füll- kapazität des Tabaks beträgt 20,2 ml/3 g, was eine Zunahme von etwa 36% gegenüber der ursprünglichen Vergleichsprobe darstellt.
Beispiel 2
Man benutzt im wesentlichen die gleiche Vorrichtung und die gleiche Verfahrensart wie sie in Beispiel 1 beschrieben sind und behandelt geschnitzelten, ofengetrockneten Tabak (20 g) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 12 Gew. % und einer Anfangstemperatur von etwa 30 C mit einem Strom von Freon-11-(Trichlormonofluormethan)-Dampf
2 Stunden lang bei atmosphärischem Druck. Die Temperatur des Tabaks wird während dieser Zeit mit Hilfe eines Wasser bades bei 30 C gehalten. Der mit Dampf imprägnierte Ta bak wird dann in eine Dampfkammer überführt und 1 Mi nute lang mit Dampf bei 105 bis 110 C behandelt.
Der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks wird dann auf etwa 12% eingestellt, indem man den Tabak 24 Stunden lang in einem
Exsikkator aufbewahrt, der eine Lösung aus 3 Teilen Glycerin und 1 Teil Wasser enthält, um auf diese Weise einen Gleichgewichtszustand herzustellen. Die Füllkapazität wird durch diese Behandlung von 12,5 ml/3 g für die Vergleichsprobe auf 15,5 ml/3 g erhöht, was eine Zunahme von etwa 24 % darstellt.
Beispiel 3
Geschnitzelter, ofengetrockneter Tabak (20 g) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 11 Gew. % bringt man in ein Druck-Reaktionsgefäss aus rostfreiem Stahl, das mit einem Manometer und einem Eisen-Konstantan-Thermoelement ausgestattet ist. In das Reaktionsgefäss wird Freon-12-Gas (Dichlordifluormethan) unter einem Druck von 4,22 atü (60 psig) eingeleitet. Dieser Druck wird 5 Minuten lang aufrechterhalten, während dieser Zeit wird die Temperatur des Tabaks zwischen 10 und 20 C gehalten. Dann wird die Freon-12-Quelle zugedreht und die Vorrichtung erhitzt, bis die Temperatur des Tabaks auf 30 C angestiegen ist und der Innendruck der Vorrichtung 9,84 atü (140 psig) beträgt.
Nach 1,5 Minuten wird rasch entspannt, indem man ein Ventil öffnet und die Apparatur in die Atmosphäre entlüftet.
Der behandelte Tabak und eine Vergleichsprobe werden dann auf etwa 12% Feuchtigkeit eingestellt, und die Füllkapazität des behandelten Tabaks beträgt 20 ml/3 g gegen über 16 ml/3 g für die Vergleichsprobe, was eine Zunahme der Füllkapazität von etwa 25% darstellt.
Beispiel 4
Geschnitzelter, ofengetrockneter Tabak (20 g) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 11 Gew. % wird in einen Kolben gebracht und etwa 2 Minuten lang unter einem reduzierten Druck von etwa 3 mm Quecksilber gehalten. Der den Tabak enthaltende evakuierte Kolben wird dann in ein Eisbad eingetaucht, und im wesentlichen aus Freon-12 bestehende Dämpfe werden langsam eingeleitet, um ihn auf atmosphärischen Druck zurückzubringen. Der Tabak wird weitere 15 Minuten lang der Einwirkung eines langsamen Stromes von Freon-12-Dampf bei atmosphärischem Druck ausgesetzt, während dieser Zeit bleibt die Temperatur des Tabaks bei etwa 5" C, wie ein in der Tabakmasse angebrachtes Thermoelement zeigt.
Der den imprägnierten Tabak enthaltende Kolben wird in ein Wasserbad bei 50 C überführt, und der Druck im Kolben wird sofort auf 3 mm Quecksilber reduziert. Dieser reduzierte Druck wird 15 Minuten lang aufrechterhalten, danach wird der Tabak wieder unter atmosphärischen Druck gebracht und abgekühlt. Der behandelte Tabak und eine Vergleichsprobe werden auf etwa 12% Feuchtigkeitsgehalt eingestellt, und beim Messen der Füllkapazität findet man eine 20 Soige Zunahme der Füllkapazität der behandelten Probe gegenüber der Vergleichsprobe.
Beispiel 5
Geschnitzelter, ofengetrockneter Tabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 11% und einem Füllwert von etwa
15,2 ml/3 g wird mit einem Strom von Freon-1 1-Dampf 2 Stunden lang bei atmosphärischem Druck behandelt, während der Tabak bei einer Temperatur von 300 C gehalten wird. Der mit Dampf imprägnierte Tabak wird dann rasch unter einen reduzierten Druck von etwa 5 mm Quecksilber gebracht und ungefähr 15 Minuten lang bei diesem Druck gehalten. Dieser reduzierte Druck wird innerhalb weniger als etwa 1 Minute erreicht.
Nach der Beseitigung des Vakuums und der Wiederherstellung des atmosphärischen Druckes wird der behandelte Tabak wieder auf etwa den ursprünglichen Feuchtigkeitsgehalt gebracht, dabei erhält man ein Endprodukt mit einer Füllkapazität von 17,8 ml/3 g, was einer Zunahme der Füllkapazität von etwa 17% entspricht.
Beispiel 6
Das Verfahren des Beispiels 2 wird wiederholt mit der Ausnahme, dass die Temperatur des Tabaks während der Imprägnierung mit Hilfe des Wasserbades bei 29 C gehalten wird und der imprägnierte Tabak 1 Minute lang bei 140 C mit Dampf behandelt wird, um die Expansion zu bewirken.
Durch diese Behandlung nimmt die Füllkapazität des Tabaks um etwa 84% zu.
Beispiel 7
Das Verfahren des Beispiels 3 wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass vor der Dampfbehandlung der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks auf etwa 20% erhöht wird und das Freon12-Gas unter einem Druck von 4,57 atü (65 psig) in die Reaktionskammer eingeleitet wird. Der Druck wird 5 Minuten lang aufrechterhalten, während dieser Zeit bleibt die Temperatur des Tabaks zwischen 16 und 18 C. Dann wird die Freon-12-Quelle zugedreht und die Apparatur erhitzt, bis die Temperatur des Tabaks auf 56" C angestiegen ist und Innendruck der Apparatur 14,2 atü (202 psig) beträgt. Nach 20 Minuten wird rasch entspannt, indem man die Apparatur in die Atmosphäre entlüftet. Nachdem man den Tabak auf den ursprünglichen Feuchtigkeitsgehalt zurückgebracht hat, findet man, dass die Füllkapazität des Tabaks um 60% zugenommen hat.
Beispiel 8
Das Verfahren des Beispiels 2 wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass Pentandämpfe verwendet werden und der Tabak während der Dampfimprägnierung bei 38 C gehalten wird. Die Expansion wird dadurch bewirkt, dass man Dampf bei 110 C eine Minute lang durch den Tabak leitet. Die Füllkapazität des ursprünglichen Tabaks betrug 15,5 ml/3 g, und der des expandierten Tabaks beträgt 27,0 ml/3 g, was eine Zunahme von 74 % darstellt.
Beispiel 9
Eine erste Probe (20 g) ofengetrockneter Tabak wird mit einem Strom Freon-11-Dampf in einem 1-Liter-Dreihalskolben 2 Stunden lang behandelt. Die Temperatur des Tabaks wird durch Eintauchen des Kolbens in ein Wasserbad bei 29 C gehalten. Die Tabaktemperatur wird mit einem in das Zentrum der Probe eingeführten Eisen-Konstantan-Thermo element gemessen. Die Quelle für den Freon-11-Dampf wird von dem Kolben abgenommen, und der Tabak wird rasch durch einen Luftstrom aus einer Heizpistole, die an einem Hals des Kolbens angeschlossen worden ist, erhitzt. Die Temperatur der Heissluft beträgt 1200 C. Die Einwirkungszeit beträgt 3 Minuten.
Der gepuffte Tabak und eine nicht behandelte Tabakprobe werden auf den gleichen Feuchtigkeitsgehalt zurückgebracht, indem man sie im Verlauf von 41 Stunden in einen Exsikkator über einem 3 : 1-(Gew./Gew.)- Glycerin/Wasser-Gemisch in einem Gleichgewichtszustand überführt. Nach der Wiederherstellung des Wassergehaltes hat die gepuffte Probe eine Füllkapazität von 20,2 ml/3 g, und die Füllkapazität des Vergleichstabaks beträgt 16,0 ml/ 3 g. Die Füllkapazität hat also um 26 % zugenommen. Eine zweite Probe (20 g) des gleichen ofengetrockneten Tabaks wird der Einwirkung des heissen Luftstromes unterworfen, ohne dass vorher eine Behandlung mit Freon-1 1-Dampf stattfand.
Nach der Wiederherstellung des Feuchtigkeitsgehaltes hat der behandelte Tabak eine Füllkapazität von 19,0 ml/3 g, und der des Vergleichstabaks beträgt 17,0 ml/3 g. Der Füllwert hat also um 12% zugenommen.
Die obigen Beispiele veranschaulichen Verfahrensweisen, in denen der Tabak in Einzelansätzen behandelt wird. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist jedoch besonders für kontinuierlichen Betrieb geeignet. Das nachfolgende Beispiel veranschaulicht eine solche kontinuierliche Arbeits weise.
Beispiel 10
Ein Strom von geschnitzeltem, ofengetrocknetem Tabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 15 Gew. % wird auf eine Temperatur von 40 C erwärmt und kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 454 kg (1000 pounds)/Stunde in eine Dampfimprägnierungskammer eingeleitet. Dämpfe von Freon-11-Gas werden bei etwa dem Siedepunkt der Flüssigkeit (das sind 23,8 C) mit einer Rate von mehr als 22,7 kg (50 pounds)/Stunde ebenfalls in die Imprägnierungskammer eingeleitet. Die Kammer wird im wesentlichen bei atmosphärischem Druck und bei einer Temperatur oberhalb des Siedepunktes von Freon-11 gehalten. Der Tabak wird auf einer geeigneten Fördervorrichtung durch die Kammer befördert, während dieser Zeit dringen die Dämpfe in den Tabak ein und werden dadurch adsorbiert oder absorbiert.
Nach einer Verweilzeit von 2 bis 10 Minuten wird der mit Dampf imprägnierte Tabakstrom unter im wesentlichen dem gleichen Gewichtsverhältnis von Tabak und in die Kammer eingeführtem Dampf in einen Gasstrom ausgetragen, der auf eine Temperatur erhitzt ist, die genügt, um die Temperatur des imprägnierten Tabaks um wenigstens 25 C innerhalb weniger als etwa 10 Sekunden zu erhöhen, geeignet erscheint eine Erhöhung um 1500 C. Durch dieses rasche Erhitzen werden die adsorbierten oder absorbierten Dämpfe freigesetzt und expandiert, wodurch sich auch der Tabak ausdehnt.
Die Dämpfe werden vom expandierten Tabak abgetrennt, eine erste Portion kann erhitzt und als heisses Gas zum Expandieren zurückgeführt werden, und eine zweite Portion kann in ein Freon-11-Gewinnungssystem, wie es in der US-Patentschrift 3 524 452 beschrieben ist, geschickt werden. Der Tabak wird in einen Dampfabstreifer geschickt, um jegliche Freon-1 1-Rückstände zu entfernen, und der gewünschte Feuchtigkeitsgehalt wird wieder hergestellt.
The invention relates to a method for increasing the filling capacity of tobacco.
When tobacco leaves are harvested, they contain a significant amount of water, and in the course of the normal tobacco treatment process, this water is removed by drying. which leads to a shrinkage of the leaf structure. In the usual method of manufacturing tobacco for storage and subsequent cigar or cigarette manufacture, very little, if any, of the shrinkage of the tobacco caused by drying is made up for, so that a significant decrease in the tobacco filling capacity is the result. The dried tobacco therefore has a greater bulk density than is necessary for the production of satisfactory cigarettes or cigars.
Even when cutting leaves or strips to produce a cut filling for cigarettes, the schnitzel are often layered together and form hard, dense particles which take up a much smaller volume than the original schnitzel. This is uneconomical. since these hard, packed cutlets are not necessary in tobacco to produce a product that is satisfactory for smoking.
Various methods of increasing the normal filling capacity of tobacco have been proposed so far. Some of these procedures relate to puff operations, in which the tobacco is subjected to the action of high pressure steam and then suddenly relaxed. Such processes have usually not been satisfactory because they lead to the formation of excessive amounts of fines. It has also been proposed to increase the filling capacity of tobacco (ie decrease the bulk density) by subjecting the tobacco to the action of the vapors of an organic liquid to condense the liquid in the tobacco and then to air at ambient temperature and print dries. Such methods, however, have not been entirely satisfactory because they have not been able to increase the filling capacity to any great extent.
According to another proposed method, the tobacco is brought into contact with a volatile organic liquid, then the tobacco soaked with liquid is heated to a temperature above the boiling point of the liquid, as a result of which the liquid in the tobacco evaporates directly and causes an expansion, cf.
e.g. U.S. Patents 3,524,451 and 3,524,452.
The object of the present invention is to create a method for increasing the filling capacity of tobacco, wherein the method should be easily controllable so that the desired tobacco is formed.
The inventive method for increasing the filling capacity of tobacco is characterized in that tobacco is impregnated with the vapor of an organic compound in the absence of its liquid or solid phase, this compound being chemically inert to tobacco and having a boiling point between about - 50 and +80 C, and the temperature of the tobacco during the impregnation with the steam is kept at a temperature above the boiling point of the compound at the pressure prevailing during the impregnation, and then - while you get the tobacco obtained at a temperature above the Keeps the boiling point of the compound at the prevailing pressure - the impregnated tobacco is subject to conditions under which the steam penetrates the tobacco and expands,
whereby the volume of the tobacco is increased.
The process according to the invention has the significant technical advantage that the use of the vapor of an organic compound makes it superfluous to handle large amounts of liquid on an industrial scale, as is the case with some known processes.
The tobacco produced by the process of the present invention has a lower bulk density (i.e. a larger filling capacity) than the untreated tobacco and is suitable for the production of tobacco-smoking products such as cigarettes, cigars, pipe tobacco and the like.
If the method according to the invention is applied to shredded tobacco, the process product is essentially free of compressed tobacco particles stacked one on top of the other, which are formed during the initial shredding of the tobacco used as the feed material. The tobacco treated in this way can e.g. B. used to make cigarettes in the usual way. or it can be blended with other types of tobacco to make a desired blend for the manufacture of cigarettes or other tobacco products. In addition, the process requires only a minimal amount of organic compound. The steam used to treat the tobacco in a continuous, semi-continuous or batch process can be recovered and, if desired, returned to the system.
By keeping the organic compound in the vapor state, the ratio of tobacco to impregnating compound can easily be continuously controlled, while the extraction of soluble tobacco components by organic liquid is avoided and the migration of soluble components in the tobacco is reduced to a minimum.
The costs associated with using and evaporating excess amounts of organic liquid in tobacco are also avoided.
The tobacco treated according to the process according to the invention is preferably a dried tobacco and can be in the form of chips, strips, leaves, stalks or plates of recycled tobacco. However, the process is easier to control and beneficial results are generally obtained when shredded tobacco is used. This is because chips are usually relatively easy to handle in continuous processes and the end product of the process does not have to be shredded as may be necessary for cigarette production.
The shredding of the end product leads to a compression of the product, which ultimately amounts to the fact that the purpose of the method of the present invention is nullified, because the aim of the invention is the expansion of the tobacco and the removal of compressed particles, as they were in previous treatment , including chopping. The present invention is particularly suitable for processing Burley tobacco, oven-dried tobacco and Oriental tobacco (e.g. Turkish tobacco); however, any type of tobacco can be used.
Burley tobacco and oven-dried tobacco. which are used for the production of cigarettes usually have a moisture content of about 10 to 20 wt. 5 In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the moisture content of the tobacco, when it is impregnated with the organic vapor, is higher than 8 wt. % and advantageously in the range from 10 to 30%. The desired moisture content can be adjusted by drying the tobacco or by adding water, as it seems appropriate. The water can be added in any convenient manner, such as by sprinkling, spraying, treating with wet steam or the like.
The presence of the above moisture content is desirable because it makes the internal structure of the tobacco pliable or flexible enough that the material can expand or become puffed as the organic compound vapors in the tobacco expand when the appropriate conditions are used. If the moisture content is less than 8 or 10%, the process may result in the formation of too large an amount of tobacco fines upon expansion. A tobacco with more than about 30% moisture tends to become soft or swampy and difficult to handle in technical operations.
According to the method according to the invention, the tobacco is brought into contact with the vapor of the organic compound - in the absence of the liquid or solid phases - in order to effect the impregnation of the tobacco with the vapor. Sometimes it is preferred, especially when a low boiling organic compound is used, to subject the tobacco to a partial vacuum for a short period of time prior to impregnation with the steam. This operation serves to remove at least some of the air or other gases that may be trapped in the tobacco particles or between the fibers; this enables more complete steam impregnation and absorption or adsorption of the steam onto the tobacco particles. During the steam impregnation, the tobacco is kept at a temperature above the boiling point of the organic compound at the prevailing pressure.
The temperature of the tobacco mass is preferably kept at least 1 "C above the boiling point of the organic compound. The steam impregnation can be carried out at any convenient ambient pressure; for technical operations, atmospheric pressure is preferred. The impregnation pressure, however, depends in part on the boiling point of the organic compound which The temperature of the tobacco during the impregnation is also preferably less than about 100 ° C., so that the tobacco subjected to the treatment is not adversely affected. If the vapor of an organic compound is used, the boiling point of which is above room temperature at atmospheric pressure, it is necessary to carry out the impregnation at elevated temperatures and / or reduced pressures.
During the impregnation, the vapor of the organic compound penetrates the tiny spaces between and in the tobacco particles and is absorbed and / or adsorbed on the particle surfaces. With the vapor of lower boiling organic compounds, the impregnation can e.g. B. be carried out when the tobacco is kept at ordinary room temperature. The impregnation of the tobacco can, for. B. be carried out in such a way that the tobacco is subjected to the action of an atmosphere which contains more than 2% by volume and preferably more than 5% by volume of steam, the exposure time being such that a substantial amount of steam penetrates into the tobacco and is adsorbed and absorbed by the tobacco particles. In certain cases, e.g.
B. when using highly volatile freons (that is, fluorinated hydrocarbons), the tobacco can be exposed to an atmosphere which consists essentially of the vapor of the organic compound at atmospheric temperature and pressure, so that the vapors directly their way during the treatment can be found in tobacco. In general, the amount of non-aqueous vapor used for impregnation is critical in that sufficient vapor should be present in the tobacco as free vapor or in the adsorbed or absorbed state for the tobacco to expand significantly as it expands.
The amount of steam advantageously used depends on the organic compound whose steam is used, the steam concentration in the impregnation atmosphere, the time in which the impregnation is carried out, the desired degree of expansion of the tobacco and the process temperatures and pressures. In other words, the concentration of the vapor of the organic compound in the impregnating atmosphere should be large enough and the action of the impregnating atmosphere should last so long that a treated tobacco is formed which is adequately expanded. To achieve this result, when the tobacco is subjected to the conditions in which the vapor expands and / or escapes, preferably more than about 5% by weight of organic compound are present.
This relatively high percentage can easily get through
Vapor phase impregnation can be achieved because the vapors are strongly absorbed or adsorbed directly onto the tobacco particles, even if the temperature of the tobacco is above the boiling point of the organic compound at the prevailing pressure.
The compound used to impregnate the tobacco has a boiling point at atmospheric pressure between about -50 and +80 C. Organic compounds with boiling points above +80 C do not always ensure good tobacco expansion and are difficult to completely remove from the tobacco without affecting its taste and aroma. Organic compounds with very low boiling points (ie below 50 C) are so volatile under pressures that are easily accessible in industrial operations that the vapors of such compounds, at the time when the steam expansion conditions are applied, not in the desired mass in the Tobacco has entered.
The boiling point of the organic compound at atmospheric pressure is preferably between -40 and +40 C. Examples of inert organic compounds which can be used in the process according to the invention include ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; aliphatic or cyclic ethers, such as methyl ethyl ether, diethyl ether, diisopropyl ether, methyl butyl ether, dimethoxymethane, furan and tetrahydrofuran; aliphatic alcohols such as methanol, ethanol and 2-propanol; Esters such as methyl formate, ethyl formate and methyl acetate; aliphatic hydrocarbons such as butane, pentane, isopentane, hexane and the corresponding unsaturated hydrocarbons; cycloaliphatic hydrocarbons such as cyclobutane, cyclohexane and cyclopentane;
Halogenated hydrocarbons such as ethyl chloride, propyl chloride, isopropyl chloride, sec-butyl chloride, t-butyl chloride, methyl bromide, ethyl bromide, t-butyl bromide, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, ethylene dichloride, ethylidene chloride; and the liquid freons, represented by trichloromonofluoromethane, dichlorodifluoromethane, monochlorodifluoromethane, 1,1-difluoroethane and trichlorotrifluoroethane. The organic compound is preferably selected from the non-oxygenated compounds which are relatively non-polar and are relatively or essentially immiscible with water. These preferred organic compounds generally have relatively low specific heats and therefore only require a small supply of energy in order to achieve their expansion in the tobacco.
Preferred materials are the hydrocarbons and the halogenated hydrocarbons of the types mentioned above.
The vapor of a mixture of several organic compounds can also be used if the boiling point of the liquid mixture is within the specified temperature range.
After the tobacco has been carefully impregnated with the vapors, it can immediately and quickly be subjected to conditions in which the vapor escapes and / or expands, thereby releasing the vapor from the absorbed or adsorbed state on the tobacco and separating the tobacco particles expand to the desired extent and be puffed. This can e.g. B. caused by a sudden increase in temperature or by an instantaneous pressure drop, which is brought about by relaxing, if the impregnation is carried out at pressures above atmospheric pressure, or by applying a vacuum to the tobacco, if the impregnation is carried out under atmospheric or moderately superatmospheric conditions can be.
In the above-described pressure release puffing processes, the ambient pressure above the impregnated tobacco is preferably reduced by at least 50% (e.g., from one atmosphere to less than 1/2 atmosphere), preferably reduced by more than 75%. The depressurization is generally done rapidly, usually within a period of less than 1 minute and preferably less than 10 seconds. The temperature of the tobacco is also kept above the boiling point of the organic compound at the reduced pressure at this point in time, so that steam is given off by the tobacco and expands. The tobacco is thereby puffed and the vapor is expelled from the tobacco.
In general, it is only necessary to maintain this reduced pressure for a few minutes, after which the tobacco remains in its expanded state. even when subjected to pressure changes.
In the above-mentioned hot-puffing process, the steam-impregnated tobacco is heated rapidly, preferably by a temperature increase of at least 25 "C within a period of less than 10 seconds, whereby the tobacco is puffed by escape and / or expansion of the steam, since a temperature change without The puffing temperature should preferably not exceed about 230 C, otherwise the taste and aroma of the tobacco can be impaired. The puffing temperature can be reached by heating in any desired way, such as with radiant energy (e.g. microwaves) will.
However, it is preferred to use a hot gas stream, such as air or steam. which not only serves to reach the puffing temperature. but also serves to remove the vapor of the organic compound given off by the tobacco.
Regardless of the type of expansion process used, it is desirable, at least with certain organic compounds, to remove the last traces of the vapors by passing a warm or hot gas through the expanded tobacco. The expanded tobacco is then. if necessary, readjusted to the moisture content desired for the final product. This operation can be carried out in a damp steaming, spraying, etc.
The final moisture content is preferably in the range of 10 to 20% by weight. This tobacco product, which has a reduced bulk density, is particularly suitable for the manufacture of tobacco products such as cigarettes, cigars and pipe tobacco. By reducing the bulk weights, considerable savings in tobacco costs can be achieved in the manufacture of these tobacco products without the quality being impaired as a result.
In order to measure the filling capacity of a cut filling tobacco, as it is described in the following examples, a measuring device can be used, which essentially consists of a 100 ml measuring cylinder with an inner diameter of about 25 ml and a plunger which has a diameter of has about 24 ml and a weight of about 802.5 g and is slidably mounted in the cylinder. A 3 g sample of tobacco is placed in the cylinder and the stamp is placed on top of it. The force of gravity exerted by the ram corresponds to a pressure of about 0.162 kg / cm2 (2.3 psi). The fill capacity of the sample is the volume to which the 3 g tobacco sample is compressed in the cylinder after the stamp weight has been applied for 3 minutes. This pressure corresponds very closely to the pressure normally exerted on the tobacco in the cigarette by the wrapping paper.
The moisture content of the tobacco influences the filling capacity determined by this method; for comparison, the filling capacity of tobacco is determined both before and after expansion with tobacco which has essentially the same moisture content.
The following examples are intended to explain the invention further without, however, restricting it.
example 1
Shredded, oven-dried tobacco with a moisture content of about 11% and a filling value of 14.9 ml / 3 g is treated with additional water in order to raise the moisture content to about 20%. The tobacco (20 g) is then placed in a flask and heated to a temperature of 80 to 85 "C by immersing the flask in a hot water bath. A stream of carbon tetrachloride vapor is then passed at about 77" C for 2 hours at atmospheric Pressure passed through the tobacco. The temperature of the tobacco is maintained between 80 and 85 "C during this time (i.e. above the boiling point of carbon tetrachloride at the prevailing pressure).
The steam-impregnated tobacco is then immediately transferred to a wire basket in a steam chamber, without lowering the temperature to any significant extent, and subjected to the action of steam at atmospheric pressure and at about 1100 ° C. for 5 minutes. After cooling and drying with air, the treated tobacco is brought back to the original moisture content of 11%, the filling capacity of the tobacco is 20.2 ml / 3 g, which represents an increase of about 36% over the original comparison sample .
Example 2
Essentially the same apparatus and the same type of process as are described in Example 1 are used and shredded, oven-dried tobacco (20 g) with a moisture content of about 12% by weight and an initial temperature of about 30 ° C. is treated with a stream of freon 11- (trichloromonofluoromethane) vapor
For 2 hours at atmospheric pressure. The temperature of the tobacco is kept at 30 ° C. during this time with the aid of a water bath. The steam-impregnated tobacco is then transferred to a steam chamber and treated with steam at 105 to 110 C for 1 minute.
The moisture content of the tobacco is then adjusted to about 12% by standing the tobacco in a for 24 hours
A desiccator containing a solution of 3 parts of glycerine and 1 part of water, in order to create a state of equilibrium. The filling capacity is increased by this treatment from 12.5 ml / 3 g for the comparative sample to 15.5 ml / 3 g, which represents an increase of about 24%.
Example 3
Shredded, oven-dried tobacco (20 g) with a moisture content of about 11% by weight is placed in a pressure reaction vessel made of stainless steel, which is equipped with a manometer and an iron-constantan thermocouple. Freon 12 gas (dichlorodifluoromethane) is bubbled into the reaction vessel at 4.22 atmospheres (60 psig). This pressure is maintained for 5 minutes, during which time the temperature of the tobacco is kept between 10 and 20 ° C. The Freon-12 source is then turned off and the device heated until the temperature of the tobacco has risen to 30 C and the internal pressure of the device is 9.84 atmospheres (140 psig).
After 1.5 minutes, the pressure is released quickly by opening a valve and venting the apparatus into the atmosphere.
The treated tobacco and a comparative sample are then adjusted to about 12% moisture and the fill capacity of the treated tobacco is 20 ml / 3 g versus 16 ml / 3 g for the comparative sample, representing an increase in fill capacity of about 25%.
Example 4
Shredded, oven-dried tobacco (20 g) having a moisture content of about 11% by weight is placed in a flask and kept under a reduced pressure of about 3 mm of mercury for about 2 minutes. The evacuated flask containing the tobacco is then immersed in an ice bath and vapors consisting essentially of Freon-12 are slowly introduced to bring it back to atmospheric pressure. The tobacco is exposed to a slow stream of Freon-12 vapor at atmospheric pressure for a further 15 minutes, during which time the temperature of the tobacco remains at about 5 "C, as a thermocouple mounted in the tobacco mass shows.
The flask containing the impregnated tobacco is placed in a water bath at 50 ° C. and the pressure in the flask is immediately reduced to 3 mm of mercury. This reduced pressure is maintained for 15 minutes, after which the tobacco is brought back to atmospheric pressure and cooled. The treated tobacco and a control sample are adjusted to about 12% moisture content, and when the fill capacity is measured, a 20 pound increase in the fill capacity of the treated sample over the control sample is found.
Example 5
Shredded, oven-dried tobacco with a moisture content of about 11% and a fill value of about
15.2 ml / 3 g is treated with a stream of Freon-11 steam for 2 hours at atmospheric pressure while the tobacco is kept at a temperature of 300 ° C. The steam impregnated tobacco is then rapidly brought under a reduced pressure of about 5 mm of mercury and held at that pressure for about 15 minutes. This reduced pressure is achieved in less than about 1 minute.
After the vacuum has been removed and the atmospheric pressure has been restored, the treated tobacco is brought back to approximately the original moisture content, thereby obtaining an end product with a filling capacity of 17.8 ml / 3 g, which corresponds to an increase in the filling capacity of about 17% .
Example 6
The procedure of Example 2 is repeated with the exception that the temperature of the tobacco is kept at 29 ° C. during the impregnation with the aid of the water bath and the impregnated tobacco is treated with steam for 1 minute at 140 ° C. in order to effect the expansion.
This treatment increases the filling capacity of the tobacco by about 84%.
Example 7
The procedure of Example 3 is repeated except that prior to steaming, the moisture content of the tobacco is increased to about 20% and the Freon12 gas is introduced into the reaction chamber at a pressure of 4.57 atmospheres (65 psig). The pressure is maintained for 5 minutes, during which time the temperature of the tobacco remains between 16 and 18 C. Then the Freon-12 source is turned off and the apparatus is heated until the temperature of the tobacco has risen to 56 "C and the internal pressure of the Apparatus is 14.2 atmospheres (202 psig) After 20 minutes, the pressure is rapidly released by venting the apparatus to the atmosphere After the tobacco is returned to its original moisture level, the tobacco fill capacity is found to have increased 60% Has.
Example 8
The procedure of Example 2 is repeated with the exception that pentane vapors are used and the tobacco is held at 38 ° C during the steam impregnation. The expansion is effected by passing steam through the tobacco at 110 ° C. for one minute. The filling capacity of the original tobacco was 15.5 ml / 3 g, and that of the expanded tobacco was 27.0 ml / 3 g, which is an increase of 74%.
Example 9
A first sample (20 g) of oven-dried tobacco is treated with a stream of Freon-11 steam in a 1 liter three-necked flask for 2 hours. The temperature of the tobacco is maintained at 29 C by immersing the flask in a water bath. The tobacco temperature is measured with an iron-constantan thermocouple inserted into the center of the sample. The source of Freon-11 vapor is removed from the flask and the tobacco is rapidly heated by a stream of air from a heat gun attached to a neck of the flask. The temperature of the hot air is 1200 C. The exposure time is 3 minutes.
The puffed tobacco and an untreated tobacco sample are brought back to the same moisture content by equilibrating them in a desiccator over a 3: 1 (w / w) glycerin / water mixture over 41 hours. After restoring the water content, the puffed sample has a filling capacity of 20.2 ml / 3 g, and the filling capacity of the comparative tobacco is 16.0 ml / 3 g. The filling capacity has increased by 26%. A second sample (20 g) of the same oven-dried tobacco is subjected to the action of the hot air stream without prior treatment with Freon-11 steam.
After restoring the moisture content, the treated tobacco has a filling capacity of 19.0 ml / 3 g, and that of the comparative tobacco is 17.0 ml / 3 g. The fill value has increased by 12%.
The above examples illustrate procedures in which tobacco is treated in single batches. However, the process of the present invention is particularly suitable for continuous operation. The following example illustrates such a continuous working method.
Example 10
A stream of shredded, oven dried tobacco having a moisture content of about 15% by weight is heated to a temperature of 40 ° C. and continuously introduced into a steam impregnation chamber at a rate of 454 kg (1000 pounds) / hour. Vapors from Freon-11 gas are also introduced into the impregnation chamber at about the boiling point of the liquid (i.e. 23.8 C) at a rate in excess of 22.7 kg (50 pounds) / hour. The chamber is maintained at substantially atmospheric pressure and at a temperature above the boiling point of Freon-11. The tobacco is conveyed through the chamber on a suitable conveyor, during which time the vapors penetrate the tobacco and are adsorbed or absorbed thereby.
After a residence time of 2 to 10 minutes, the steam-impregnated tobacco stream is discharged under substantially the same weight ratio of tobacco and steam introduced into the chamber in a gas stream heated to a temperature sufficient to the temperature of the impregnated tobacco Raising at least 25 C within less than about 10 seconds, an increase of 1500 C appears suitable. This rapid heating releases the adsorbed or absorbed vapors and expands, which also causes the tobacco to expand.
The vapors are separated from the expanded tobacco, a first portion can be heated and recycled as a hot gas for expansion, and a second portion can be sent to a Freon-11 recovery system as described in U.S. Patent 3,524,452 . The tobacco is sent to a steam scraper to remove any Freon-11 residue and the desired moisture level is restored.