способ обработки курительного материала

Формула изобретения

1. Способ обработки курительного материала, предусматривающий нагревание курительного материала, имеющего содержание влаги от 5 до 75 мас.%, при температуре от 70 до 220^oC, при давлении, примерно равном или превышающем атмосферное давление в присутствии воздуха, а затем снижение давления, воздействующего на нагретый курительный материал, со скоростью, достаточной для того, чтобы курительный материал расширился вследствие испарения содержащейся в нем влаги, отличающийся тем, что давление, воздействующее на курительный материал, снижают до 0,1 - 50 КПа, а при снижении давления осуществляют нагревание курительного материала для ускорения испарения влаги.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что курительный материал нагревают до 102 - 160^oС.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что нагревание курительного материала осуществляют при давлении от 0,1 до 2 МПа.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что перед нагреванием влажность курительного материала составляет от 20 до 75%.

5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что влажность курительного материала равна или меньше влажности курительного материала до нагревания.

6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что влажность расширенного курительного материала составляет до 15% по массе.

7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что курительный материал нагревают при помощи пара.

8. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что курительный материал нагревают при помощи теплового излучения или микроволнового излучения.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что курительный материал при снижении давления нагревают при помощи теплового излучения.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что нагревание обеспечивается микроволновым излучением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке курительных материалов, в частности табака или табачных заменителей.

В табачной промышленности хорошо известно расширение табака, предпринимаемое для того, чтобы увеличить табак в объеме. При увеличении объема табака он лучше принимает наполнитель и, кроме того, курительные изделия, включающие в себя часть расширенного табака, выделяют меньше смолы и содержат меньше никотина, так как вес табака уменьшен.

Известно много методов расширения табака. Один из таких методов использует углекислоту для расширения табака. При таком методе табак пропитывают жидкой углекислотой под давлением, затем давление сбрасывают для затвердения углекислоты и после этого табак подвергают воздействию высокой температуры, которая возгоняет углекислоту. Вследствие быстрого повышения давления внутри клеток табака табак расширяется.

В другом методе используют органические растворители для пропитывания табака. После этого табак подвергают быстрому воздействию температур, которые не менее чем на 30^oC выше температуры кипения примененного растворителя. И в этом случае быстрое испарение вызывает расширение клеток табака.

Еще один известный метод расширения включает в себя пропитку табака азотом при высоком давлении, которое, как правило, превышает 10 МПа (100 бар). Давление затем сбрасывают и табак пропускают через паровой туннель, в котором температура быстро растет, примерно до 90^oC, тем самым вызывая расширение табака.

Патент Великобритании 675292 описывает способ расширения табака, при котором прежде всего табак освобождают от воздуха, а затем воздух заменяют паром или водяным паром. Обработанный табак нагревают паром и затем давление уменьшают для расширения табака. Предварительная обработка по освобождению табака от воздуха является необходимой для этого способа.

Из патента Великобритании 2193076 известен способ обработки курительных материалов, который включает в себя нагревание курительного материала с влажностью от 5 до 75% по весу при температуре от 70 до 220^oC при давлении, примерно равном или превышающем атмосферное давление в присутствии воздуха, а затем снижение давления, воздействующего на нагретый курительный материал со скоростью, достаточной для того, чтобы курительный материал расширился.

По изобретению, давление, действующее на курительный материал, понижают до от 0,1 до 50 кПа (от 1 до 500 миллибар). Как было установлено, это обеспечивает хорошее расширение курительного материала.

Термин "в присутствии воздуха" в данном случае означает, что имеется не менее 2% воздуха. Атмосфера, в которой курительный материал нагревается, может состоять на 100% из воздуха или из смеси, в которой воздух составляет от 2 до 100% с другими газами, такими как пар, углекислый газ и азот.

Выгодным является то, что нагревание производится непосредственным воздействием пара, либо насыщенным, либо перегретым. Курительный материал нагревают до температуры 70-220^oC при давлении от 0,1 до 2 МПа (от 1 до 20 бар), предпочтительно в диапазоне температур от 102 до 160^oC при давлении от 0,11 до 5 бар. В качестве альтернативы курительный материал можно нагревать воздействием других относительно горячих газов или при помощи теплового излучения, такого как микроволновое излучение.

Предпочтительно, чтобы снижение давления до условий вакуума происходило быстро, и обычно сброс производится примерно в течение 0,04 с. Способ очень хорошо подходит к расширению табака и общее расширение может составлять от 20 до 100%.

Хорошие результаты были получены в том случае, когда исходная влажность курительного материала составляет от 20 до 75% по весу (более предпочтительно от 30 до 75% по весу) и когда материал возвращается примерно до такого же содержания влаги или несколько ниже, например до 15% по весу. Удивительным является то, что при использовании этого способа таким образом расширенный курительный материал восстанавливает свое состояние, не требуя последующей обработки типа сублимационной сушки.

Обычно способ по изобретению выполняют следующим образом. Курительный материал с влажностью от 5 до 75 мас.% помещают в нагревательную емкость. При влагосодержании, близком к нижнему пределу данного диапазона, курительный материал может потребовать смачивания при помощи методов, известных специалистам. Может оказаться желательным ввести в воду некоторые добавки, применяемые для смачивания курительных материалов для того, чтобы улучшить его характеристики, такие как улучшенные уровни расширения, упругость или присущие материалу курительные свойства. Тепло подводят до тех пор, пока не будут достигнуты желаемые температура и давление. После этого курительный материал подвергают быстрому сбросу давления до условий вакуума, что достигается либо путем быстрого снижения давления в емкости, либо путем переноса курительного материала непосредственно во вторую емкость, в которой имеются условия вакуума. Резкий сброс давления в сочетании с теплом в курительном материале вызывает быстрое испарение воды, содержащейся внутри клеточной структуры курительного материала, что приводит к его расширению. Курительный материал может подвергаться одной или нескольким стадиям нагревания, за которыми следует быстрый сброс давления до величин давления частичного вакуума.

Для ускорения испарения воды во время и/или вакуумной стадии (предпочтительно во время вакуумной стадии) к курительному материалу может быть приложена косвенная теплота. Это может быть достигнуто при помощи множества способов, таких как лучистая теплота (например, микроволновое или инфракрасное излучение). Этот аспект изобретения может быть успешно выполнен путем нагрева курительного материала с использованием микроволнового излучения до сброса давления и продолжения нагрева в той же емкости после сброса давления. Полученный в результате сухой расширенный продукт имеет более устойчивую структуру.

С точки зрения производства табака, описанный выше способ может быть применен как для периодического, так и для непрерывного процесса расширения табака, в виде отдельной его стадии непрерывное расширение табака, конечно, снизило бы требования к обработке и хранению.

Расширенный табак, нагреваемый в присутствии воздуха, может быть поэтому получен без применения веществ, которые дороги и требуют систему их извлечения, что удорожает стоимость процесса. Расширенный табак обладает упругостью и не склонен к деградации. Кроме того, вода не имеет тенденции к вымыванию составных частей табака.

Рассчитывается, что улучшение наполнительной способности (УНС) будет находиться в пределах от 20 до 100%. При УНС 30% вес табака может быть уменьшен не менее чем на 17%. При УНС 60% вес табака может быть снижен не менее чем на 26%.

Благодаря упругости расширенного табака, полученного способом по изобретению, практически не существует ограничений его количества, которое может использоваться для производства курительного изделия, независимо от того, является ли оно сигаретой или сигарой.

Сравнение расширенного табака по изобретению с известными табаками дает положительные результаты, в то же время он получается в результате способа, имеющего явные преимущества, описанные выше.

На фиг. 1 и 2 показаны, в качестве примера, схемы устройства, которое может быть использовано для осуществления способа по изобретению.

Курительный материал (см. фиг. 1) помещают в камеру высокого давления 10 через первый затвор 12, в котором его обрабатывают находящимся там повышенным давлением, которое подается через входное отверстие 14. Обработанный курительный материал затем проходит через второй затвор 16, обеспеченный воздушными уплотнителями, если нужно, а затем в вакуумную камеру 18, соединенную с источником вакуума выходным отверстием 20. Источник тепла 22 обеспечивает тепловое излучение для поддержания температуры курительного материала на требуемом уровне во время приложения вакуума. Полученный продукт (расширенный табак) удаляют из камеры 18 через третий затвор 24, имеющий соответствующие воздушные уплотнения.

Курительный материал 30 (см. фиг. 2) помещен в стеклянный колокол 32 на опоре 34. Курительный материал 30 затем нагревают микроволновым излучением от микроволнового генератора 36 через волновод 38 и колебатель 40. Когда включается вакуумный генератор 42, открывается клапан 46 для снижения давления в колоколе 32 через соединительную линию 44 для расширения курительного материала. Нагревание может продолжаться для уменьшения влажности расширенного табака и дальше.

Пример 1. Сигарный состав (т.е. наполняющий сигару табак) нагревают в насыщенном паре при давлении 200 кПа (2 бар) в течение периодов времени, указанных в табл. 1. Температуру табака повышают до или почти до 133^oC, температуры пара. После отключения подачи пара сбрасывают давление, воздействующее на табак, открытием клапана к подсоединенному источнику вакуума при давлении 0,8 кПа (8 мбар) и температуре позволяют снизиться, но только до заданной температуры обрезания. Результаты представлены в табл. 2.

Пример 2. Испытания проводились с использованием микроволновой печи мощностью 6 кВт, при наличии вакуумного насоса, способного создать давление примерно 2,5 кПа (25 мбар). Аппарат, использованный для испытаний, был аналогичным показанному на фиг. 2. Основная последовательность процесса состояла в следующем:

1. Уложить небольшой образец табака под стеклянным колоколом.

2. Включить вакуумный насос, при этом соединительный клапан должен быть закрытым.

3. Включить источник микроволн на полную мощность для предварительного нагревания табака.

4. Открыть вакуумный клапан при продолжающем работать источнике микроволн.

5. Завершить микроволновый цикл. Сбросить давление в колоколе и вынуть образец.

Результаты испытаний, выполненные с сигаретным резанным ламинатом и сигарным составом, представлены в табл. 2.