Способ увеличения объема табака

СОВЕТСНИХ и БЦ 3 Ц 5 П А 24 В 3 РЕТЕНИ вой энергии ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ%НИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗК ПАТЕНТУ.(71) филип Моррис Инкорпорейтед (США).операций обработки табака гидроокисью аммония, двуокисью углерода,нагрева и выдержки, о т л.и ч а ющ и й с я тем, что, с целью ускорения процесса, обработку табака осуществляют сначала гидроокисью аммонияв виде его концентрированного раствора в течение по меньшей мере одной,минуты, а затем двуокисью углерода путем смешивания табака с частицами твердой углекислоты.2. Способ по .и., 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что количество твердой углекислоты, необходимое для смешивания с табаком, вдвое больше количества используемой для обработки табака гидроокиси аммония.3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что обработку табака гидроокисью аммония проводят до со". держания в табаке аммиака в количестве 2,5-10 к весу табака.4. Способ по пп. 1 и 3, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что при обработ- р ке гидроокисью аммониятабак разме- В щают на вибрационном конвейере.5. Способ по а. 1, Ь т л и ч а ющ и й с я тем, что нагревание прово-. дят воздействием лучистой энергии. 6. Способ по п. 1,. о т л и ч а ющ и й с я тем, что нагреванне осуществляют под действием микроврлно- Фаей65 Изобретение относится к табачнойпромышленности, а именно к способуувеличения объема табака.Известно, что желательно увеличивать массу или объем табака. Средиразнообразных причин такого увеличения массы или объема является компенсация потери веса, которая вызывается процессом изготовления табачных иэделий. Повышение способностик наполнению позволяет испольэоватьменьшие количества табака при производстве плотных сигаретных брускови т. п. и приводит в результате куменьшенному выделению смолы и никотина по сравнению с аналогичным продуктом, изготовленным иэ табака неувеличенного объема,Известен способ увеличения объематабака, осуществляемый путем воздействия на табак газа, находящегосяпод давлением, в результате чегогаз проникает в вещества, составляющие табак, ПОсле этого давлениемгновенно сбрасывают, в результатечегогаз захватывается расширеннымобъемом табака. Среди газов, которыемогут использоваться в таком способе,следует отметить воздух, двуокисьуглерода и пар. С целью облегченияпроцесса гаэ можно нагревать 1 1.Недостатками этого способа являют ся недосгаточное увеличение объематабака, а также использование дорогостоящего оборудования или введения втабак посторонних примесей.Известен способ увеличения объема 35табака, предусматривающий проведениеопераций обработки табака гидроокисьюаммония, двуокисью углерода, нагреваи выдержки 2 1.Однако этот способ не обеспечивавт 40непрерывность процесса пропитки иувеличения объема табака, чтО оказывается на его продолжительности.Цель изобретения - ускорение процесса увеличения объема табака. 45Поставленная цель достигается тем,что согласно способу увеличенияобъема табака, предусматривающему проведение операций обработки табакагидроокисью аммония, двуокисью углерода, нагрева и выдержки, обработкутабака осуществляют сначала гидроокисью аммония в виде его концентрированного раствора в течение по меньшей мере одной минуты, а затем двуокисью углерода путем смешивания табака с частицами твердой углекислоты.Кроме того, количество твердойуглекислоты, необходимой для смешивания с табаком, вдвое больше количества используемой для обработки табака 60гидроокиси аммония.Предпочтительно обработку табакагидроокисью аммония проводить до содержания в нем аммиака в количестве2,5-10 к весу табака,При обработке гидроокисью аммониятабак может быть размещен на вибрационном конвейере.Нагревание при этом проводят путемвоздействия лучистой или микроволновой энергии.Сущность изобретения состоит втом, что табак приводят в контакт сводным раствором гидроокиси аммонияи затем твердой двуокисью углерода,которая находится предпочтительно в .размолотом состоянии. Затем табакподают в зону увеличения объема, вкоторой импрегнированный табак можетувеличивать свой объем в результатециркуляции и раздувания табака, например, циклонным способом, в атмосфере нагретого воздуха или пара спомощью источника тепла или микроволновой энергии. После выхода из зоныувеличения объема, табак уравновешивают при 24 ОС и относительной влажности 60, после чего наблюдавтсязначительное увеличение объема табака,Предлагаемый способ может использоваться для обработки сортированноготабака, выбранных частей табака, таких как табачные стебли, табак в нарезанном или раскрошенном видв, атакже целые табачные листья. В томслучае, когда применяют сортированный табак, его используют, предпочтительно, в измельченном виде.Этот способ представляет собойнепрерывный метод импрегнированияувеличения объема, который можетприменяться беэ разрыва производстввенной линии технологического процесса. Табак можно непрерывно подавать на открытый конвейер, напримерна вибрационный конвейер,и/или в ротационный барабан, где его опрыскивают или каким-либо другим образомприводят в контакт с гидроокисьюаммония. Предпочтительными являютсярастворы с концентрацией аммиака 3060. Если желательно, растворы гидроокиси аммония могут охлаждаться передконтактированием с табаком, что делается с целью понижения давленияпара, а также для того, чтобы отвести тепло реакции, выделяющееся в результате добавления гидроокиси аммония и двуокиси углерода к табаку,Как правило, следует испольэоватьтакое количество гидроокиси аммониядля того, чтобы в табак проникло, покрайней мере, 1 вес.% аммиака. Предпочтительно, чтобы табак контактировал с раствором гидроокиси аммонияв течение времени, достаточного дляимпрегнирования табака 2,5-10 аммиака в расчете на вес табака. Табакдолжен оставаться в контакте с гидроакисью аммония в течение времени,достаточного для того, чтобы гидроокисьаммония проникла в табак. Хотя аммиак1012784 3 4 легко проникает в табак, обработанный бом в результате реакции жидкого гидроокисью аммония, табак предпочти- безводного аммония и твердой двуотельно смешивают или осторожнопере- кисн углерода или жидкой двуокиси мешивают, что способствует зффектив- углерода.ной и однородной абсорбции. В резуль- Применение смачивающего агента тате галтования или вибрационной об при распрыскивании импрегната споработки табака в течение, по крайней, собствует импрегированию. Кроме мере, одной минуты и, как правило, не зтого, табак может быть частично более 10 мин происходит достаточная высушен.до содержания влаги 5-9 вес%. и однородная абсорбция. перед импрегнированием с целью уменьПосле абсорбции гидроокиси аммония 1 О шения количества воды, содержащейся табак приводят в контакт с твердой в импрегнированной,загрузке, в редвуокисью углерода, предпочтительно, зультате чего улучшается способность в измельченном состоянии. Используе- табака легко абсорбировать гидро мое количество двуокиси углерода окись аммония. Процент влаги может должно быть достаточным для компенсасчитаться эквивалентным количеству ции тепла реакции двуокиси углерода, веществ, улетучивающихся при нагреаммиака и влаги и.должно быть таким, ванин в печи (ОУ), поскольку помимо чтобы выделялось достаточное количест- воды иэ табака улетучивается не бово двуокиси углерода .для проведенця лее 0,9% его веса. Количество вевтоюй стадии импрегнирования. Пыле- ществ, улетучивающихся при нагрева- видная твердая двуокись углерода в нии, может быть определено простьм количестве, вдвое превосходящем коли- измерением потери веса при.выдержке чество используемой гидроокисй амко- табака в воздушной печи в течение ния, обычно адекватно применяется 3 ч при 100 С. для обеспечения достаточного количес- Использование комбинации иэ гидротва двуокиси углерода для абсорбции . окиси аммония и твердой двуокиси угв табак 2-8 вес.% двуокиси углерода : лерода или водного раствора карбамаи поддержания относительно низкой та аммония позволяет решить проблеьаю, температуры в системе, Предпочтитель . связанные с выделением тепла реакции но табак смешивают с измельченной растворения аммиака в воде, что иметвердой двуокисью углерода таким ЗО ет место в том случае, когда сухой способом, который обеспечивает одно- нли газообразный аммиак и двуокись родное распределение а табачной массе, углерода применяются в качестве ими в течение времени, которое позволя- прегнантов для влажного табака. Такимет завершить реакцию двуокиси углеро- образом, при любом видоизменении неда с гидроокисью аммония. Таким обрапрерывного предлагаемого способа зом, как и в случае с гидроокисью нет необходимости в использовании аммония, табак, предпочтительно, сме- отдельного охлаждающего устройства шивают с двуокисью углерода при ис- и не требуется применять устройства пользовании вибрационных или ротацион- для создания вакуума или давления. ных устройств, в 1 ечение, по крайней 4 О Кроме того что удается избежать мере, одной и не более 10 мин. После возникновения проблем, связанных с смешивания импрегнированный табак по- выделение тепла, и в результате дают в зону увеличения объема, в кото- этого упростить существующиепериодирой происходит увеличение объема, и ческие процессы, предлагаемый .способ после этого табаку дают воэможность 4 удобно применять как непрерывный по- достичь равновесного содержания влаги, точный процесс в связи с относительГидроокись аммония и твердая двуо- но непродолжительными периодами кись углерода могут быть заменены на времени, требуемыми для предваритель-; концентрированные водНые. растворы кар- ной обработки табака перед увеличени" бамата аммония. Предпочтительными яв- ем объема. Время, требуемое для имляются растворы карбамата амчония, прегнирования аммиаком .и двуокисью содержащне 40-60 соли. В тех случаях, углерода, обычно составляет не более когда применяется водный раствор кар мин и оно может быть значительно бамата аммония, импрегнированный та- уменыаено. На практике хорошее увелибак может непосредственно подаватьсячение объема достигается при време- в зону увеличения объема после сме- з 5 нах импрегнирования 20 мин и менеЬ шивания с карбаматом. Это можно де- перед ввЬДением в зону увеличения лать благодаря тому, что смешивание объема, Предлагаемый способ более с твердой двуокисью углерода не явля- прост и быстр, чем любой периодичесется необходимой операцией, посколь- .кий процесс и в результате приводит ку карбамат аммония дает оба импрег к экономии места,оборудования и нирующих агента, т. е. амкиак и га- человекоэатрат. Таким образом, прозообраэную двуокись углерода, что : цесс увеличения объема табака, согне сопровождается значительным выде-ъ, ласно изобретению, представляет солением тепла. Карбамат аькония мо-бой удобный непрерывный поточный жет быть получеН экономичныа спОсо метод.Кроме этого, при использовании предлагаемого способа уменьшается или полностью исключается образование трудноудалимых осадков солей аммония на оборудовании и/или больших кусков табака, образующихся в 5 результате получения соли аммония в табачной массе, так как аммиак идвуокись углерода реагируют внутри табака при использовании предлагаемого способа. А отличие от этого, в периодических способах, нЕкОторая часть газообразного аммиака и двуокиси углерода могут частично реагировать во внешних пространствах. (т, е. вне табачной массы), в Резуль- тате чего количество реагентов в самом табаке уменьшается. Поскольку минимизируется образование соли, этот способ может непрерывно использоваться с относительно редкой очисткой оборудования. Кроме этого, поскольку в массе измельченного табака содержится лишь минимальное количество кусков, такой табак может подаваться непосредственно в устройство для увеличения объема из зоны импрегниронания. Потеря материала значительно снижается в результате устранения образования солей. Таким образом, предлагаемый способ может эффективно использоваться как непре- З 0 рывный поточный технологический процесс,но он также более экономичен,чем большинство периодических процессов.После импрегнирования табака создают условия для увеличения его объема, воздействуя на табак теплом или эквивалентным образом, с тем, чтобы удалить аммиак и двуокись углерода из табака. Условия увеличения объема могут включать применение горячих 40 поверхностей или потока горячего воздуха, смеси газов и пара, или воздействие других источников энергии, таких как микронолновые энергетические источники и источники ИК-излуче ния. Установлено, что использование газовой композиции, содержащей по крайней мере 50 вес. пара и, предпочтительно, более 80 вес, пара, дает особенно .удовлетворительные результаты. Традиционные способы увеличения объема импрегнированного табака заключаются в помещении его н поток нагретого газа, такого как. перегретый пар, или в помещении табака н турбулентный поток воздуха, например, при температуре 150"260 С ,. (100-370 ОС) на время от 1 с до 10 мин. Импрегнированный табак может быть также нагрет в результате нанесения тонким слоем на движущуюся 60 ленту и воздействия на него источника ИК-излучения, выдерживания в суши- теле циклонного типа, контактирования в колонке с перегретым паром или смесью пара и воздуха и т. и. На лю бой из таких стадий контактиронания температура атмосферы, с которой контактирует табак, не должна превышать 370 ОС и должна, предпочтительно, ле-жать в интервале 100-300 ОС, более предпочтительно, 150-260 С при проведении процесса при атмосферном давлении.Как известно в процессах обработки любого органического вещества, перегрев может вызывать ухудшение н первую очередь цвета, например нежелательное почернение и, наконец, обугливание, Необходимая и достаточная температура и время выдержки для увеличения объема, которое не сопровождается укаэанным ухудшением, есть функция двух указанных переменных, а также размера частиц табака, Так, например, с тем, чтобы избежать нежелательного ухудшения на стадии наг ревания, импрегнированный табак не следует подвергать действию повышенных температур, например 370 оС, в течение времени большего, чем 1-2 с,После импрегнирования и увеличения объема табаку дают уравновешиваться, обычно при 24 С и относительной влажности 60. Послетакого уравновешивания получают табачный наполни- тель, обладающий улучшенной компасиметрической наполнительной сйособностью и не проявляющий признаков ухудшения качества. Такой табак с увеличенным объемом весьма похож по химическим и Физическим свойствам на традиционный табак увеличенного объема. Увеличение наполнительной способности табака, согласно изобретению, по крайней мере, не хуже, чем в используемых в настоящее нремя табаках с увеличенным объемом и может лежать в интервале 30-160 при содержании летучих компонентов порядка 12.Увеличение до цилиндрических объемов порядка 70 см 9/10 г или выше достигается при использовании непрерывного способа импрегнирования - увеличения объема. Исследование под микроскопом показало хорошее клеточное увеличение объема и увеличение размеров полосок на 100 по сраннению с табаком неувеличенного объема.П р и м е р 1. Светлый табак (3,9 кг) смачивали 475 мл 12,5 раствора гидроокиси аммония. Опрыскивание табака таким раствором проводили во вращающемся барабане в течение 40 с. После вращения в течение дополнительных 60-с добавляли измельченную твердую двуокись углерода и загрузку перемешивали еще в течение двух минут, Импрегнированный таким образом табак подвергают воздействию пара нагретого до 260 С и экспериментальной башне. Имнрегнированный табак оставался в экспериментальной башне в течение 1 с для обработки нагретым паром и1012784 Тираж 324 Подписное ВНЙИПИ Заказ 2796/71 филиал ППП "Патентф, г. ужгород, ул. Проектная 4 затем его пересыпали в циклонный сепаратор еще на 4 с. Полученный табак уравновешивали при 24 С и относительной влажности 60 с цельюудержания в табаке 12 летучих компонентов. После уравновешивания определяли измерением объема в цилиндренаполнительную способность, котораяповысилась на 73 при содержаниилетучих компонентов 11,5,П р и м е .р 2. 4,536 кг табачныхполосок опрыскивали во вращающемсябарабане в течение 1/2 мин. 400 млконцентрированной гидроокиси аммонияи перемешивали в течение 60 с. Послеопрыскивания жидкостью 900 г твердой 15двуокиси углерода смешивали с ойрысканным табаком во вращающемся барабане в течение 2 мин. Затем на табачную смесь воздействовали паром прн288 С в экспериментальной башне в 20течение 1 с и после этого обрабатывали в циклонном сепараторе в течение,приблизительно, 4 с. Затем табакуравновешивали аналогично примеру 1.После уравновешивания, как было установлено согласно методике примера1, наполнительная способность повышалась на 120 при общем содержаниилетучих компонентов 11,5.П р и м е р 3, 30,8 .кг измельчен Оного светлого табака, имеющего содержание влаги 12,5, помещали в закрытый резервуар, представляющий собой конический вращающийся вакуумныйбарабан, и импрегнировали опрыскиванием 5,45 кг 40 водного растворагидроокиси аммония через форсункутонкого распыления при вращении табака. Пропитка табака гидроокисьюаммония продолжалась в течение 20 мин.Затем вращение прекращали и добавляли 4,75 кг порсшкообразной твердойдвуокиси углерода. Табак вращалиеще в течение 10 мин, в течение которых проходила реакция между гидроокисью аммония и двуокисью углерода. 45Импрегнированный табак содержал6,3 вес.аммиака и 6,8 вес.двуокиси углерода.Затем резервуар опорожняли и проводили увеличение объема импрегиированного табака путем подачи его спостоянной скоростью равной 0,453 гв минуту в поток пара, имеющего температуру 218 С. Скорость подачи парасоставляла 4,6 м/с, После уравновеши ванин при относительной влажности 64и 24 С, валовый объем табака увеличенного объема был на 133 выае, чемперед импрегнированием и увеличени .мобъема. П р и м е р 4. 15,4 кг измельченного светлого табака, име 1 ощего содержание влаги 12,0 помещали в закрытыйрезервуар и импрегнировали опрыскиванием 2,8 кг 40 вес.водного растворагидроокиси аммония, который подаваличерез форсунку тонкого распыления,при вращении табака. Пропитка табакагидроокисью аммония протекла в течение 30 мин. Вращение прекращали и добавлялн 2,4 кг порошкообраэной твердой двуокиси углерода. Резервуар вращали в течение 10 мин для проведенияреакции между гидроокисью аммония идвуокисью углерода, Импрегнированныйтабак содержал 5,7 вес.аммиака и6,6 вес. двуокиси углерода. Резервуар разгружали и проводили увеличение объема табака путем подачи еготонким слоем на непрерывно движущийся конвейер, проходящий под ИК-нагревателем высокой интенсивности. Послеуравновешивания при относительнойвлажности 60 и 24 С, валовой объемтабака увеличенного объема был на85 выше, чем перед импрегнированиеми увеличением объема,П р и м е р 5. Измельченный табак,имеющий содержание влаги. 12, вводилисо скоростью 108,7 кг/чс помощьюизмерительного конвейера на закрытыйвибрационный конвейер. В ходе этойоперации водный раствор гидроокисиаммония,.имеющий концентрацию50 вес., распрыскивали со скоростью0,49 кг/мин на движущийся слой табака с помощью форсунки тонкого измельчения.Импрегнированйый табак п(щавали с вибрационного конвейера на закрытый движущийся конвейер, проходящийчерез вращающийся барабан,в которомв течение 10 мин осуществляли полнуюпропитку табака раствором гидроокисиаммония. Затем проводили увеличениеобъема импрегнированного табака врезультате его подачи непрерывнымпотоком в высокоскоростной турбулентный поток пара при 260 С. Валовыйобъем обработанного таким образомтабака увеличивался на 150 по сравнению с необработанник табаком.Таким образом, предложенный способ позволит ускорить процесс увеличения объема табака с получениемболее высоких результатов,