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CN1774183A - 用蒸汽膨胀烟草的方法 - Google Patents

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CN1774183A
CN1774183A CNA2004800098907A CN200480009890A CN1774183A CN 1774183 A CN1774183 A CN 1774183A CN A2004800098907 A CNA2004800098907 A CN A2004800098907A CN 200480009890 A CN200480009890 A CN 200480009890A CN 1774183 A CN1774183 A CN 1774183A
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RJ Reynolds Tobacco Co
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24B—MANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
    • A24B3/00—Preparing tobacco in the factory
    • A24B3/18—Other treatment of leaves, e.g. puffing, crimpling, cleaning
    • A24B3/182—Puffing

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  • Manufacture Of Tobacco Products (AREA)
  • Manufacturing Of Cigar And Cigarette Tobacco (AREA)

Abstract

一种膨胀烟草的方法涉及将蒸汽流和烟草材料引入具有入口、出口和限定一个弓形流道的导管。烟草在蒸汽流中输送并沿着弓形流道向出口输送。在蒸汽和所输送的烟草沿着流道运动时，蒸汽的存在使烟草的体积膨胀，然后把蒸汽和所输送的烟草收集并且分离。这样，提供了膨胀烟草。

Description

用蒸汽膨胀烟草的方法
技术领域
本发明涉及烟草，特别涉及用于生产烟制品的烟草的处理方法。
背景技术
流行的烟制品(如：香烟)大体上为圆柱形杆结构，并且包括填充物，和由包装纸包裹的抽吸材料如切碎烟(如：烟丝)的卷或圆柱、即所谓“烟杆”。通常，香烟的圆柱过滤嘴元件与烟杆以首尾相连的方式排列在一起。过滤嘴元件通常包括用已知的“卷纸”纸材料包裹的增塑醋酸纤维束。某些香烟与一个含有多段的过滤嘴元件组合，多段过滤嘴中的一段可以包括活性炭颗粒。过滤嘴元件通常用已知的“包头纸”外包装材料粘在烟杆的一端。为了用周围的空气稀释抽入的主流烟气，最好在包头纸和卷纸上打孔。吸烟者抽吸时，香烟在一端点燃并且燃烧烟杆。吸烟者通过抽吸香烟相反端(如过滤嘴端)将主流烟气吸入嘴中。
通常用所谓的“混合”型烟草来制造香烟。例如，某种流行混合型烟草通常指“美国混合型”，它们包括烤烟、白肋烟和香料烟的混合物，在很多情况下，还包括特定处理的烟草，如：再制烟草和加工过的烟梗。在烟草混合物中每一类型烟草的精确数量根据所生产的特定香烟的牌子的变化而变化。然而，对于许多烟草混合物来说，体积膨胀或“膨化”烟草占了混合物中的一部分。例如，参见烟草百科大全(TobaccoEncyclopdia)，Voges(Ed)p.419(1984)，Browne，香烟设计第3期P.50(1990)和Davis等人发表的烟草生产、化学和技术(Eds.)(1999)。
为了增加烟草的填充度(filling capacity)，减少加入烟制品的烟草重量，通常希望膨胀烟草材料的体积，特别是膨胀烟丝的体积。直接增加烟草填充度的某些方法是加入烟梗作为处理部件。例如，参见发明人为de la Burde的美国专利号3,529,606；发明人为Kim的美国专利号4,4418,706；发明人为Psaras的美国专利号4,235,249；发明人为Hibbits的美国专利号4,407,306；发明人为Ohno的美国专利号4,211,243；发明人为Wochnowski的美国专利号4,298,012；发明人为Utsch的美国专利号4,414,987；发明人为Keritsis的美国专利号4,458,700；发明人为de la Burde的美国专利号4,459,100；发明人为Weiss的美国专利号4,523,598；发明人为Denier的美国专利号4,687,007；发明人为Hedge的美国专利号4,693,264；发明人为Brown的美国专利号4,697,604；和发明人为Hirsch的美国专利号4,844,101。许多已知的膨胀烟草材料的方法涉及到将烟草材料浸泡在挥发性有机或无机化合物中，这些化合物如：卤代碳氢化合物、异戊烷、丙烷、碳酸铵或二氧化碳(CO2)。例如，参见发明人为Fredrickson的美国专利号3,524,451；发明人为Armstrong等人的美国专利号3,771,533；发明人为Hibbits的美国专利号4,310,006；发明人为de la Burde等人的美国专利号4,340,073；发明人为Steinberg的美国专利号4,460,000；发明人为White等人的美国专利号4,531,529；发明人为Rothchild的美国专利号4,561,453；发明人为Jewell的美国专利号4,760,854；发明人为Johnson等人的美国专利号5,095,922；发明人为Kramer的美国专利号5,095,923；和欧洲专利号514860。某些烟草膨胀方法被指定为G-13，G-13C和Impex。浸泡的烟草受到加热处理，以快速蒸发浸泡的化合物，由此膨胀浸泡的烟草纤维。涉及到用固态CO2浸泡烟草的热处理的膨胀方法通常是指现有技术中用干冰膨胀烟草的方法或“DIET”方法。典型的“DIET”方法在发明人为Guy等人的美国专利号5,259,403；发明人为Poindexter等人的美国专利号5,908,032中公开，在此引用作为参考。
某些涉及到用膨胀剂或化合物浸泡烟草的膨胀方法增加了处理的复杂性，并且其成本取决于需要用哪些膨胀剂和化合物来浸泡烟草。这种膨胀方法通常需要单独的容器，该容器被设计成烟草与浸泡化合物直接混合。在使用DIET方法的情况下，在浸泡以后，处理装置必须经受CO2从液态转化成干冰的压力变化。因此，希望提供一种简单和本轻利厚的烟草膨胀方法，该方法不需要用膨胀剂或化合物如CO2浸泡烟草。
本发明的内容
本发明涉及增加烟草填充能力或填充度的方法。该方法涉及在流动的蒸汽流中输送一种潮湿的烟草。该方法不涉及任何明显地用挥发性膨胀剂或化合物如CO2浸泡潮湿的烟草的步骤。更确切地说，为了恰当地处理烟草，该方法仅需要蒸汽和烟草混合。这样，本发明的方法与某些其它膨胀方法相比，更加合理、更加本轻利厚并且更加简单。
该方法涉及提供一种带有入口和出口的导管，该导管具有适当的形状和最好限定一个弓形通道。蒸汽被引入导管的入口，潮湿的烟草材料从蒸汽入口的下游被引入导管。潮湿的烟草最好基本上没有浸泡CO2或者其它挥发性有机或无机化合物。进入导管的蒸汽流的温度足以使烟草膨胀，并且蒸汽流的流量和流速足以将烟草输送穿过导管。烟草在蒸汽流中输送。蒸汽和所输送的烟草沿着由导管形状限定的适宜流动通道向导管的出口区域输送。在烟草穿过导管的过程中，蒸汽可以深深地渗透到烟草的结构中，并且让烟草的内应力(如：在烟草内的折叠和压实)释放。这样，就增加了烟草的填充度。从导管的出口收集蒸汽和膨胀的烟草并将它们彼此分离。这样，这种操作步骤提供了其填充性增加了的烟草，和用这种处理的烟草制成卷烟制品。
附图说明
在概括地描述本发明以后，现参照附图1。
图1为实施本发明方法的设备的最佳实施例的侧视图，它不需要按比例画出。
具体实施方式
以下对本发明进行更详细的描述。当然，本发明可以具有不同的形式，不应该限制在所提到的实施例中，然而所提供的实施例会使本发明的公开更详尽和完整，并且向本领域普通技术人员充分地显示本发明的范围。在整个文件中，相同的序号指相同的部件。
在北卡罗来那(North Caroline)州温斯顿塞勒姆(Winston-Salem)的R.J.Reynolds烟草公司和在德国特里尔(Trier)的日本烟草有限责任公司生产的典型烟草膨胀系统和设备适用于实施本发明的方法。典型的烟草膨胀系统和设备可以从由R.J.Reynolds烟草公司专利许可的Airco DIET，L.L.C得到。典型的烟草膨胀系统和设备在发明人为Poindexter等人的美国专利号5,908,032中提到，在此全文引用作为参考。
图1描述了适用于实施本发明方法的典型设备。最佳设备10包括：一个文丘里部件12、一个烟草喂入设备14、一个弓形导管16和一个分离器18。这种典型设备是适用于执行DIET方法的设备。
设备10最好包括含有文丘里入口管22和文丘里出口管24的一个文丘里部件12，该文丘里部件12用于朝向导管16加速蒸汽流20。可以使用安装在文丘里部件12上游的适当加热器(未画出)来调节蒸汽的所需温度。产生蒸汽和蒸汽源的方法对于用DIET处理烟草的本领域普通技术人员来说是显而易见的。
设备10也可以被设计成不使用文丘里部件12。即：对具有足够高的蒸汽流速，足够小的入口管22和/或出口管24的设备来说，文丘里部件12可以是任选的。这样，在由入口管22、出口管24和入口区26限定的整个区域内，入口管的横截面的尺寸和形状基本上是相同的。
烟草喂入装置14最好包括一个漏斗32，漏斗内装有多个垂直导流板34，用于将烟草材料沿漏斗的宽度散开。使用旋转气阀48(如：分选机)将烟草送入导管16的入口部分26，气阀48包括一个旋转轴50和一个安装在旋转轴上并与之相连的电机52。以较高速度旋转的分选机可以加速烟草材料，使烟草材料基本上穿过从文丘里部件12进入入口部分26的蒸汽流20的整个深度。
导管16在侧视图中最好是弓型的，最好基本上是半圆形的。由两个大半径R1和R2定义的中心线为C的所示弓形导管形成弓形的流动通道。虽然较大和较小的半径均可以使用，但是每个半径R1和R2约为6至20英尺，最好约为8至15英尺。大体上水平的入口26、大体上垂直的中间部分28和大体上水平的出口30是光滑连接的，使得蒸汽和携带的烟草可以通过导管输送。参见发明人为Poindexter等人的美国专利号5,908,032，在此全文引用作为参考。除了弓形导管16外，导管还可以有适用于DIET方法的其它形状和结构。例如，导管不是通常为弓状或圆状的C形，而是略微有点方形或长方形的C形：通常是S形或Z形或拱形(例如拱形为正向“S”或“Z”形导管与反向“S”或“Z”形导管相连组成的形状)。然而，最好导管较大的横截面位于相对于导管入口和出口的导管中心区。
最好提供一导管16，使烟草在导管内具有适当流动。导管16的尺寸和形状最好这样设计，使得所送入的烟草大体在一致方向上借助导管内流动的流体(如蒸汽)穿过导管。最好蒸汽的流动足以输送烟草通过导管，使烟草在蒸汽流动的整个方向上以所需速率恒定流动。蒸汽的流动和导管16的形状之间的关系最好是这样的，烟草不与导管壁有过度或紧密的接触，烟草在导管中没有经受过度或过多的湍流运动。最好所处理的烟草在导管中处于平缓的运动形式。也就是说，烟草在导管中不出现整个的“一圈一圈旋转”悬浮或变戏法形式的运动，并且烟草不是以所谓的“涡旋”型的气流悬浮在导管中，并且烟草在导管和蒸汽流中不会出现整个的“反向循环”的倾向，而是烟草在蒸汽流的主导方向上整个始终如一地向前运动通过导管。这样，可以很好地控制烟草在导管16中的停留时间，因此烟草与烟草接触足够长的时间以提高烟草的填充性，在导管内烟草暴露在蒸汽中的时间既不太长也不太短，烟草没有过热或过分受外伤。
蒸汽流20最好以足够的温度进入导管16，使烟草材料的结构松弛并且导致烟草材料膨胀。蒸汽通常以足够的质量单位流量和速度来输送烟草通过导管。进入导管的蒸汽温度约在400至800°F之间，最好约在600至700°F之间。在导管的入口处(如在文丘里部件12处)穿过导管的蒸汽流动的速度约为每分钟7000至15000英尺(fpm)之间，较好约为8000至13000fpm之间，最好约为9000至12000fpm之间。当蒸汽通过大体垂直的导管段(如导管段28)时，蒸汽的速度会减少。通常蒸汽通过大体垂直段导管的速度约为1500至5000fpm，较好地约为2000至4000fpm，最好约为2500至3500fpm。通过弓形导管的蒸汽质量单位流量可以根据操作的规模而改变。用来输送较大烟草量的较大尺寸的导管需要适当大的蒸汽质量单位流量。
烟草最好通过入口送入到蒸汽流20中，并通过弓形导管16输送到出口。“弓形”所指的是导管的流道，从该通道入口到出口流动方向基本上连续地变化。最好弓形导管的侧视图基本上为半圆形。导管最好包括大体水平的入口段、与入口段光滑连接的大体垂直的中间段和与中间段光滑连接的大体水平的出口段。导管的弓形流动通道避免带有尖角的导管部分所引起的流动方向的急速变化，这种急速变化会对烟草施加物理和机械应力，导致烟草纤维卷曲、折断和压实。这种弓形流道使烟草上的应力减至最小并且提供烟草基本上无湍流通过导管的流动。大体垂直的导管使烟草悬浮在运动的蒸汽流中，有助于在消除每片烟草的外应力的同时，消除每片烟草的内应力。
在一个最佳实施例中，弓型导管16的横截面是非圆形的，如；长方形截面，它的宽度与深度的比(W/D)约为5∶2。高的W/D比减少了跨越导管横截面深度方向的速度梯度，使得在任何给定截面上通过导管的流动大体相同。导管的深度D从导管的入口到导管的中间部分逐渐扩大(即增加)，从导管的中间部分到导管的出口段逐渐缩小(即减小)。导管在入口处深度的增加导致了流动速度从入口段到大体垂直的中间部分平滑地和均匀地降低，这样增加了烟草在导管中的停留时间，以确保烟草在导管停留足够长的时间来膨胀。从导管的中间部分到导管的出口段深度逐渐缩小是用于加速膨胀的烟草，使它离开导管进入分离器。
烟草在导管16中的停留时间通常约为1至8秒，一般平均约为3至5秒。
蒸汽和被输送的烟草离开导管16后，进入分离器18。分离器18最好是切向分离器。在靠近分离器的入口处装有可枢动的调节挡板60。现有技术中已知的任一分离方法均可以用于使蒸汽和膨胀烟草彼此分离。最好使用切向分离器，低速旋流分离器或者本领域普通技术人员所熟知处理烟草的其他适宜技术和装置来分离蒸汽和烟草。进入导管的烟草通常经受着向上的初始加速度和随后的减速(如：从烟草引入到在导管中向上流动的蒸汽中起到烟草到达导管出口端止的时期，烟草所有的向前运动一直在减速)。然后，烟草略有加速，使烟草从导管中完全排出。膨胀的烟草制品在分离器18中被迫向外径方向移动，并且最终落入收集槽58。在收集槽58中，烟草材料穿过旋转的气阀62到达传送带64上，在回潮之前进行冷却。蒸汽通过蒸汽返回管道68排出分离器18。蒸汽导管68最好通向大气，并且风扇(未画出)与分离器18的下游的蒸汽导管68光滑地连接。风扇用于控制导管中蒸汽和通过导管传送的烟草的速度。蒸汽流实质上可以是单向的，并且可以导入和导出，或者蒸汽流可以是循环的，并带有适当的废气排放。在离开弓形导管后，蒸汽和被传送的烟草被收集和分离。蒸汽膨胀气体可以被重新加热和通过再循环被再次使用。任何所要的蒸汽分馏物可以从膨胀气体再循环线路中除去，并且补充新鲜的蒸汽。
可以通过适当地改变用于执行DIET方法的现有装置来使用设备10，即该装置可以专门用来执行本发明。在使用为了执行DIET方法而设计的装置的情况下，特别用于执行DIET方法的某些部件可以被分离、旁路或拆除。例如：用于CO2浸泡、冻结烟草块消除、冻结烟草存储和CO2回收的典型DIET方法部件可以被分离、旁路或拆除。这样，不需要使用那些所谓的“冷端”部件，该部件是用该装置执行DIET方法的。
本发明可以使用各种类型的烟草。烟草通常为白肋烟、烤烟和香料烟。用于本发明的其它烟草包括：马里兰烟、深色烟、深色烤烟和黄花烟以及其它稀有的或特殊的烟草，但本发明所用的烟草不仅限于这些。例如，参见Akehurst，烟草和技术标准说明(1968)，烟草植物的生产、生理和生物化学(1990)。在申请日为2002年10月31日的、申请号为第10/285,395号的美国专利申请中更加详细地描述了各种类型的烟草，在此引为参考。用于本发明的烟草可以包括一种类型的烟草、两种或多种类型的烟草的混合。所处理的烟草类型最好为白肋烟、烤烟、香料烟或它们的混合物。
所处理烟草的物理形式是可以改变的。烟草材料最好是经过适当地干燥和陈化的烟草。烟草材料可以为整片烟叶、叶片或去梗叶片、切碎烟或烟丝。虽然不是太好，但用于本发明的部分烟草可以具有下列处理形式，如：处理的烟梗(如梗丝或切压过的烟梗)、再制烟草(如：用造纸法或涂层法制造的再制烟草，再制烟草最好是叶片或烟丝的形式)。用于本发明的烟草还可以包括烟草废料，如：烟草颗粒、烟草末、烟草碎片和烟梗，并且这些材料可以进一步地用于处理烟草的生产中。在形式和方式上，最好使用制造烟制品如香烟的传统混合型烟丝。烟草最好为已切成丝的叶片(与烟梗分离的烟叶片)。例如，处理的烟草具有烤烟丝、白肋烟丝或它们的混合物。参见发明人为Johnson等人的美国专利号5,095,922和发明人为Guy等人的美国专利号5,259,403，在此全文引用作为参考。
在处理过程中，烟草材料最好是湿润的形式。在按照本发明处理烟草之前，烟草通常具有的湿度约为10至40％，较好是约为15至30％，最好是约为18至26％，该湿度是基于烟草混合物的总重量而算出的。通过引入加湿的烟草(例如加入水使含水量约达到25至30重量百分比的烟草)，可以使所处理烟草的含水量达到12重量百分比。如果处理烟草的含水量小于12重量百分比(或其它所需水分含量)，那么需要进一步地加工，使烟草达到所需的含水量，进一步的加工是使用本领域普通技术人员所熟知的回潮技术和装置进行的。
使本发明各种烟草材料达到所需湿度的方法可以改变。例如：含水液体，如水，可以喷洒在烟草材料上，随后被烟草材料吸收。另外，也可以将烟草放置在潮湿的环境中，或浸在液体中以吸收所需的水分。水可以是纯水，可以是经过处理的控制纯度的水如：去离子水或自来水。湿度也可以通过向烟草材料中喷洒下列典型组分达到：壳型溶液(casing-type)、上修整型(top dressing-type)溶液或其它液体(如：缓冲溶剂)、溶剂或者含有与天然烟草材料有关物质的溶液。水分最好分散在整个烟草中，这样，烟草被认为浸在了水中。加湿烟草材料和烟草材料混合物(如：准备用体积膨胀装置和处理步骤进行处理的烟草材料)的方式和方法(如：利用滚筒和管道装置)，对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。
与蒸汽紧密接触的烟草材料的温度最好接近于室温。虽然不需要精确地给出烟草的详细温度，但烟草的加热或冷却温度可以高于或低于正常的室温。
本发明的烟草除了含有蒸汽外，基本上不含有浸在其中的挥发性化合物。换句话说，烟草基本上不含有，最好完全不含有所加入的组分，这些组分如：被加入的含有氨的化合物、二氧化碳和挥发性的有机化合物(如碳氢化合物和卤代碳氢化合物)。就是说，用蒸汽处理的烟草不特意浸在有助于烟草膨胀的其它溶剂中。在此所用的词“本来含有”，当用于本发明方法中的烟草材料时，指的是用于烟草膨胀技术中的湿的烟草材料，不含有挥发性有机或无机浸泡化合物，而只含有水。
蒸汽流最好本质上不含有空气，即蒸汽流包括接近重量100％的蒸汽。蒸汽流也可以基本上不含有空气，即蒸汽流包括至少约占重量95％的蒸汽。然而，蒸汽流包括约占重量50％至100％的蒸汽，最好包括约占重量85％至100％的蒸汽，在不脱离本发明精神的情况下，这些蒸汽均可以使用。与蒸汽混合的其它部件包括大气。蒸汽最好以接近大气压的压力进入导管，并且在整个处理过程中，导管的总压力一般地保持在约大气压力。
所用的蒸汽量与烟草量的比例可以改变，但是所用蒸汽的重量要大于用蒸汽处理烟草的净重量，通常所用处理烟草的蒸汽量(重量)与用蒸汽处理的干烟草的量之比至少约为6倍，较好约为7倍，最好约为8倍。通常，所用处理烟草的蒸汽量与用蒸汽处理的干烟草的量之比不要超过约15倍，最好不超过约10倍。
通常在本发明中，用蒸汽处理烟草的温度最好不超过约350°F。在某些情况下，处理的烟草被加热的温度不得超过300°F，通常该温度不超过250°F。导管出口处烟草的温度通常在225°F至275°F的范围内，在烟草的含水量约在25至30重量百分比的情况下，用蒸汽处理的烟草的温度不得超过在160°F至200°F的范围内。
当蒸汽和吹入的烟草通过导管运动时，蒸汽通过深入渗透到烟草中使烟草松弛和膨胀，从而解除烟草材料内的应力(如折叠，压紧等)。热蒸汽提供能量来加热烟草颗粒并快速蒸发烟草颗粒中的水分。这样，按照本发明的方法处理的烟草的填充度的增加至少约为10％，较好地至少约为20％，最好约为30％。然而，按照本发明的方法处理的烟草的填充度的增加通常不得超过50％，经常不超过40％。在烟草为切碎烟或烟丝的情况下，烟片和烟丝与蒸汽的相互作用对烟片和烟丝的变直有影响。
通过使用蒸汽而不是空气，导管内流体的热力学特征和性能可以被显著改变。在大气压下，蒸汽在额定温度为500°F时，蒸汽的密度为38.77立方英尺每磅，空气的密度为24.2立方英尺每磅，二氧化碳的密度为15.9立方英尺每磅。干空气的比热容量约为0.24BTU每磅每度F蒸汽的比热容量约为1.0BTU每磅每度F。在大气压下，每单位体积空气的比能量为0.01BTU每立方英尺每度F，每单位体积蒸汽的比能量为0.026BTU每立方英尺每度F。在500°F下，干空气的粘度约为19.0×106磅每平方英尺，蒸汽的粘度约为12.2×106磅每平方英尺。
可以改变测量烟草体积膨胀(即填充度的增加)范围的方法。测量烟草材料填充度的方法最好是把已知重量的烟草样品放在一个圆柱体中，在圆柱体中向烟草样品施加已知的压力，然后测量压缩样品的体积。烟草的填充度以单位重量的体积表示，如：立方厘米每100克烟丝。参见发明人为Johnson等人的美国专利号5,095,922，在此全文引用作为参考。
这样处理的烟草材料可以与其它烟草材料混合。这些烟草材料也可以加入其它成分如：传统用于烟草工业中的成分。这些其它成分包括里料(如：糖、甘油、可可和甘草精)和辅料(如：香料如：薄荷醇)。特殊里料和辅料成分的选择取决于所需的感觉特征，这些成分的选择对于本领域香烟设计和制造人员来说是显而易见的。参见Gutcho的烟草香味物质和方法，Noyes Date Corp(1972)和Leffingwell等人的烟制品的烟草香味(1972)。
用本发明的操作步骤处理的烟草材料可以用于制造卷烟制品，最好是烟制品如香烟。如果需要的话，所处理的烟草混合物在用于制造烟制品之前，可以进行回潮处理以增加烟草的含水量。填充烟草的含水量通常被调节到在总膨胀烟草材料重量的11％至12％之间。用于每根烟制品的处理烟草的数量能够改变，对于香烟来说，每根香烟的烟草材料总量通常在约为0.6至1克的范围内。下列专利陈述典型的烟草混合物、典型的香烟部件和典型的由此制造的香烟：发明人为Lawson等人的美国专利号4,836,224；发明人为Perfetti等人的美国专利号4,924,888；发明人为Brown等人的美国专利号5,056,537；发明人为Gentry的美国专利号5,220,930；发明人为Blakley等人的美国专利号5,360,023；发明人为Shafer等人的美国专利申请号2002/0000235；和PCTWO02/37990。这些烟草材料也可以用于制造这种类型的香烟。这些香烟在下文中提到，即：发明人为Sensabaugh等人的美国专利号4,793,365、发明人为Glearman等人的美国专利号4,917,128、发明人为Brooks等人的美国专利号4,947,974、发明人为Korte等人的美国专利号4,961,438、发明人为Lawrence等人的美国专利号4,920,990、发明人为Glearman等人的美国专利号5,033,483、发明人为Gentry等人的美国专利号5,074,321、发明人为Dreweet等人的美国专利号5,105,835、发明人为Riggs等人的美国专利号5,178,167、发明人为Glearman等人的美国专利号5,183,062、发明人为Shannon等人的美国专利号5,211,684、发明人为Deevi等人的美国专利号5,247,949、发明人为Riggs等人的美国专利号5,551,451、发明人为Banerjee等人的美国专利号5,285,798、发明人为Farrier等人的美国专利号5,593,792、发明人为Bensalem等人的美国专利号5,595,577、发明人为Counts等人的美国专利号5,816,263、发明人为Barnes等人的美国专利号5,819,751、发明人为Beven等人的美国专利号6,095,153、发明人为Nichols等人的美国专利号6,311,694和发明人为Nichols等人的美国专利号6,367,481和PCTWO97/48294和PCTWO98/16125。参见，市场上销售的那些类型的香烟，这种香烟在R.J.Reynolds烟草公司专题论文(1988)和吸入毒物学12：5，p.1-58(2000)的用加热替代燃烧的新型香烟的化学和生物学的研究中描述。
在此描述的烟草膨胀方法提供了一种有效地和有益地增加烟草材料填充度的有利方法或方式。这种方法是用在市场上可以买到的、用于执行DIET方法的装置进行操作，并且可以很容易提供这种装置任何改变。该方法使用易买到的和化学上简单材料，就是蒸汽，来进行操作。这种方法不需要将烟草浸在CO2或挥发的有机化合物(如卤代碳氢化合物、异戊烷或丙烷)中。因此，减少了膨胀烟草方法的复杂性，并且消除了浸泡化合物对烟草(和由此所产生的烟气)香味和气味有害改变的可能性。该方法不需要将烟草处于极低的温度下，象在执行DIET方法时浸在CO2中的烟草被冻结那样。即烟草被暴露在比传统的DIET方法更小的极端温度梯度内。例如，对于DIET方法来说，在经受升华状态之前，浸在固态CO2中的烟草的温度接近于-109°F。在升华时，浸在CO2中的烟草要与温度约为400°F至800°F的气体接触。因此烟草的温度梯度约为500°F至900°F。相反，按照本发明用蒸汽处理的烟草不需要温度控制(如：非常冷或冻结状态)，并且烟草在与蒸汽接触之前，烟草的温度接近于室温(如：约50至100°F，最好约75°F)。与烟草接触的蒸汽的温度通常约为400°F至800°F，这样烟草的温度梯度仅约为325至725°F，这就是说，进入导管的蒸汽温度与进入导管的烟草温度之间的差约为325至725°F。在任何给定的气体温度下，用本发明方法处理烟草的温度梯度与用DIET方法的CO2浸泡烟草的温度梯度之间的相差约为180至190°F。按照本发明，烟草的温度梯度最好约为525至625°F。将烟草放置在小的极端温度梯度下，可以减少对烟草不利的化学变化，该变化会对由烟草和由该烟草生产的烟制品产生的香味和气味有不利的影响。另外，按照本发明处理的烟草的尼古丁含量略有下降(如：至少降低10％)。
实施例
为了说明本发明给出下列例子，但是这些例子不应理解为对本发明的限定，除另有标注外，所有部件和比例是以重量为基础。
例1
建立一个试验规模的膨胀系统。该膨胀系统是1：75的升华器系统，它是基于R.J.Reynolds烟草公司的C型弯曲的几何形状而建造的，该技术在发明人为Poindexter等的美国专利号5,908,032中提到。试验规模的膨胀系统如图1所示。曲率半径和总高度的尺寸与实物规模的C型弯曲系统基本相同。横截面也具有相同的比例，使得在C型弯曲内的等同位置保持相同的气体流速。为了得到1∶75比例的商业C型弯曲系统，试验规模的升华器被制造成3英寸宽，深度如下：烟草入口的深度为2英寸，在垂直的C型最宽中点处的深度为7英寸，进入正切分离器的深度为3.5英寸。升华器导管的横截面的形状是非圆形的。
水分含量为20％的白肋烟烟丝被送入蒸汽流中，烟草和蒸汽通过基本上为半圆形的导管输送并且由正切分离器分离。蒸汽流的温度为450°F，蒸汽的质量单位流量为615Ibs/hr。蒸汽处理的方法增加了23％的烟草填充度。
例子2
除了蒸汽流的初始温度为525°F外，白肋烟的处理方式与例1基本相同。蒸汽处理的方法增加了22％的烟草填充度。
例子3
除了蒸汽流的初始温度为650°F外，白肋烟的处理方式与例1基本相同。蒸汽处理的方法增加了30％的烟草填充度。
例子4
水分含量为20％的白肋烟、烤烟和香料烟混合的烟丝被送入蒸汽流中，烟草和蒸汽通过基本上为半圆形的导管输送并且由正切分离器分离。蒸汽流的温度为450°F，蒸汽的质量单位流量为615Ibs/hr。蒸汽处理的方法增加了11％的烟草填充度。
例子5
除了蒸汽流的初始温度为525°F外，烟草的处理方式与例4基本相同。蒸汽处理的方法增加了15％的烟草填充度。
例子6
除了蒸汽流的初始温度为650°F外，烟草的处理方式与例4基本相同。蒸汽处理的方法增加了27％的烟草填充度。
通过以上描述的本发明的技术方案，本领域普通技术人员可以想到本发明的许多变化和其它实施例。因此，本发明不能限制在所公开的特定实施例的范围内，变化和其它实施例要包括在所附权利要求的范围内。虽然在此使用了特定的术语，但是它们只是通用的和描述性的目的，不是为了限定。

Claims (42)

1.一种增加烟草填充度的方法，包括：
提供一个带有入口和出口江限定一条流道的导管；
将蒸汽流引入导管的入口，蒸汽流具有足够的温度来增加烟草的填充度，并且具有足够的流量和速度来输送烟草通过导管；
将潮湿的烟草引入到入口下游的导管中，该烟草基本上不含有浸渍的CO2；
在蒸汽流中输送烟草；
蒸汽和所输送的烟草沿着导管的流道向出口传送，在蒸汽和所输送的烟草沿着流道流动时，烟草增加了填充度；
从导管的出口收集蒸汽和增加了填充度地输送烟草；和
从这样收集的烟草中分离蒸汽。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：烟草是烟叶或烟丝的形式。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：烟草选自由白肋烟、烤烟、香料烟和它们的混合物组成的组。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：烟草选自由白肋烟、烤烟和它们的混合物组成的组。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：引入导管的蒸汽温度约为400°F至800°F。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：引入导管的蒸汽温度约为600°F至700°F。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：引入导管的蒸汽的速度约为7000至15000fpm。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：引入导管的蒸汽的速度约为8000至13000fpm。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：引入导管的蒸汽的速度约为9000至12000fpm。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于：流道是由导管所限定的弓形流道，它包括；一个基本水平的入口段，一个与入口段光滑地连接的基本垂直的中间段，和一个与中间段光滑地连接的基本水平的出口段。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：在导管的基本垂直的中间段的蒸汽速度约为1500至5000fpm。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于：在导管的基本垂直的中间段的蒸汽速度约为2000至4000fpm。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于：在导管的基本垂直的中间段的蒸汽速度约为2500至3500fpm。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括：在将烟草引入导管之前，将烟草的水分含量调整到约占烟草总重量的10％至40％的范围内。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在将烟草引入导管之前，将烟草的水分含量调整到约占烟草总重量的18％至26％的范围内。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括：在烟草与蒸汽分离之后，将增加了填充度的烟草的水分含量调整到约占烟草总重量的11％至12％的范围内。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括：在将烟草引入导管之前，将烟草切成烟丝。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于：蒸汽流包括：按重量计约占50至100％的蒸汽。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于：蒸汽流包括：按重量计约占85至100％的蒸汽。
20.如权利要求1所述的方法，其特征在于：蒸汽流包括：按重量计约占100％的蒸汽。
21.如权利要求1所述的方法，其特征在于：从侧面看，导管基本上是半圆形的。
22.如权利要求1所述的方法，其特征在于：导管由两个半径限定，每个半径约为6至20英尺。
23.如权利要求1所述的方法，其特征在于：导管由两个半径限定，每个半径约为8至15英尺。
24.如权利要求1所述的方法，其特征在于：从导管出来的烟草的填充度与进入导管的烟草的填充度相比至少增加了10％。
25.如权利要求1所述的方法，其特征在于：从导管出来的烟草的填充度与进入导管的烟草的填充度相比至少增加了20％。
26.如权利要求1所述的方法，其特征在于：从导管出来的烟草的填充度与进入导管的烟草的填充度相比至少增加了30％。
27.一种增加烟草填充度的方法，包括：
提供一个带有进口和出口和限定一条流道的导管，该流道包括：一个基本水平的入口段，一个与入口段光滑地连接的基本垂直的中间段，和一个与中间段光滑地连接的基本水平的出口段；
将蒸汽流引入导管的入口，蒸汽流具有足够的温度来膨胀烟草，并且具有足够的流量和速度来输送烟草通过导管；
将基本上由烟草和水组成的潮湿烟草引入到入口下游的导管中；
在蒸汽流中传送烟草；
蒸汽和所输送的烟草沿着导管的流道向出口传送，在蒸汽和所输送的烟草沿着流道流动时，蒸汽膨胀了烟草；
从导管的出口收集蒸汽和所输送的膨胀烟草；和
从膨胀烟草中分离蒸汽。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于：烟草选自由白肋烟、烤烟、香料烟和它们的混合物组成的组。
29.如权利要求27所述的方法，其特征在于：引入导管的蒸汽温度约为400°F至800°F。
30.如权利要求27所述的方法，其特征在于：引入导管的蒸汽温度约为600°F至700°F。
31.如权利要求27所述的方法，其特征在于：引入导管的蒸汽的速度约为7000至15000fpm。
32.如权利要求27所述的方法，其特征在于：引入导管的蒸汽的速度约为9000至12000fpm。
33.如权利要求27所述的方法，其特征在于：在导管的基本垂直的中间段的蒸汽速度约为1500至5000fpm。
34.如权利要求27所述的方法，其特征在于：在导管的基本垂直的中间段的蒸汽速度约为2500至3500fpm。
35.如权利要求27所述的方法，其特征在于：蒸汽流包括：按重量计约占85至100％的蒸汽。
36.如权利要求27所述的方法，其特征在于：蒸汽流包括：按重量计约占100％的蒸汽。
37.如权利要求27所述的方法，其特征在于：导管的弓形流道由两个半径限定，每个半径约为6至20英尺。
38.如权利要求27所述的方法，其特征在于：从导管出来的膨胀烟草的填充度与进入导管的膨胀烟草的填充度相比至少增加了10％。
39.如权利要求27所述的方法，其特征在于：从导管出来的膨胀烟草的填充度与进入导管的膨胀烟草的填充度相比至少增加了30％。
40.如权利要求27所述的方法，其特征在于：进入导管的潮湿烟草材料的温度为室温。
41.一种按照权利要求1至40中任一方法膨胀的烟草材料。
42.一种含有权利要求41所述的烟草材料的烟制品。
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