PL202134B1 - Sposób polepszania zdolności wypełniającej tytoniu - Google Patents

Abstract

1. Sposób polepszania zdolno sci wype lnia- j acej tytoniu, na przyk lad ci etych li sci lub ner- wów tytoniu, poprzez obróbk e materia lu tyto- niowego o wilgotno sci wyj sciowej do oko lo 30% wagowych za pomoc a gazu roboczego, zlo zo- nego z azotu i/lub argonu przy ci snieniach od 50 do 1000 bar, przy ci ag lej lub stopniowej kompresji, po której nast epuje ci ag la lub stop- niowa dekompresja, przy czym etapy kompresji i dekompresji prowadzi si e albo w jednym auto- klawie, albo przy kaskadowym polaczeniu w kilku autoklawach, oraz poprzez ko ncow a obróbk e ciepln a odprowadzanego materia lu tytoniowego, znamienny tym, ze ko ncow a obróbk e ciepln a prowadzi si e przy u zyciu p ly- n acego, przenosz acego ciep lo medium w po- staci mieszaniny gazów trwa lych i przegrzanej pary wodnej, przy czym udzia l gazu trwa lego utrzymuje si e stale w przedziale warto sci od 10 do 60% obj eto sciowych. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób polepszania zdolności wypełniającej tytoniu.

W dziedzinie polepszania zdolności wypełniającej tytoniu rozpowszechniły się sposoby rozdymania typu INCOM, znane na przykład z niemieckich opisów patentowych nr DE 31 19 330 A1, DE 34 14 625 C2 i DE 39 35 774 C2. W sposobach tych tytoń, na przykład w postaci pociętych liści lub nerwów tytoniu, o wilgotności wyjściowej do około 30% wagowych, poddaje się ciągłej lub stopniowej kompresji za pomocą gazu roboczego złożonego z azotu i/lub argonu przy ciśnieniach od 50 do 1000 bar, po czym następuje ciągła lub stopniowa dekompresja. Etapy kompresji i dekompresji odbywają się albo w jednym autoklawie, albo z zastosowaniem kaskadowego połączenia w kilku autoklawach. Następnie odprowadzany materiał tytoniowy poddaje się końcowej obróbce cieplnej, w której tytoń pęcznieje, w związku z czym zwiększa się jego zdolność wypełniająca.

Sposoby typu INCOM okazały się korzystne w porównaniu z metodą ciśnieniową obróbki tytoniu przy użyciu dwutlenku węgla, amoniaku lub lotnych związków organicznych, ponieważ w przypadku tych ostatnich trzeba wziąć pod uwagę niepożądane uwalnianie substancji aromatycznych lub nikotyny z materiału tytoniowego względnie pozostałości gazów w materiale tytoniowym mogą wpływać niekorzystnie na własności smakowe, a wreszcie przy użyciu dwutlenku węgla usuwanie suchego lodu, powstającego przy dekompresji, jest zbyt energochłonne.

Co się tyczy wspomnianych sposobów typu INCOM, w niemieckim opisie patentowym nr DE 31 19 330 A1 przedstawiony jest tego typu sposób rozdymania przy panujących w autoklawach temperaturach od 0 do 50°C, przy czym celem zwiększenia zdolności wypełniającej lub stopnia rozdęcia przewiduje się zastosowanie materiału tytoniowego o wilgotności do 15% wagowych i obróbkę końcową przy użyciu pary wodnej. Ponadto w niemieckich opisach patentowych nr DE 34 14 625 C2 i DE 39 35 774 C2 przedstawione są sposoby kaskadowe, w których poprzez chłodzenie gazu roboczego przed doprowadzeniem go do reaktora, przez chłodzenie autoklawów lub przez użycie przechłodzonego i upł ynnionego gazu roboczego uzyskuje się niską temperaturę roboczą przy impregnacji tytoniu.

W tych znanych sposobach koń cowa obróbka cieplna odbywa się z uż yciem pary wodnej o gęstości od 0,5 do 10 kg/m³, korzystnie pary nasyconej, lub gorącego powietrza o temperaturze do 440°C.

Wprawdzie z europejskiego opisu patentowego nr EP 484 899 B1 znany jest sposób obróbki tytoniu za pomocą dwutlenku węgla przy ciśnieniach około 30 bar, w którym to sposobie końcowa obróbka cieplna odbywa się poprzez wprowadzanie tytoniu w parę o wysokiej temperaturze lub w gaz zawierający od 50 do 95% objętościowych, przy nagrzewaniu tytoniu w płynącym medium od 200 do 350°C, przy czym wodę lub parę o niższej temperaturze stosuje się za miejscem wprowadzania tytoniu celem obniżenia temperatury płynącego medium. Tytoń, wysuszony tu za pomocą przenoszących ciepło, płynących mediów do wilgotności od około 2 do 3% wagowych, doprowadza się następnie z powrotem do jego normalnej wilgotności. Ponieważ przy ciśnieniowej obróbce tytoniu z użyciem dwutlenku węgla po dekompresji następuje tworzenie suchego lodu, nagrzewanie tytoniu celem przeprowadzenia jego końcowej obróbki cieplnej musi zachodzić szybko, mimo wysokiej entalpii parowania suchego lodu, co powoduje silne cieplne i/lub mechaniczne obciążenie tytoniu.

W sposobie typu INCOM, leżącym w podstaw niniejszego wynalazku, tytonie obrabiane przy użyciu azotu i/lub argonu potrzebują o wiele mniej energii do desorpcji wchłoniętych gazów i związanej z tym ekspansji tytoniu niż tytonie obrabiane przy użyciu CO2, w związku z czym w sposobie typu INCOM w przeciwieństwie do sposobów opartych na CO2 nie występuje pogorszenie smaku. Ponadto przy końcowej obróbce cieplnej tytoniu, obrabianego za pomocą azotu i/lub argonu, w wyniku kondensacji pary wodnej na zimnym tytoniu następuje przenoszenie ciepła, zaś w dalszym przebiegu końcowej obróbki cieplnej wskutek wysuszenia osiągana jest żądana wilgotność ekspandowanego tytoniu.

Jednak także w sposobie typu INCOM zachodzi niebezpieczeństwo nadmiernego nawilżenia lub przegrzania tytoniu, czego skutkiem jest obniżenie zdolności wypełniającej w wyniku łączenia się ekspandowanej struktury komórkowej.

Celem wynalazku jest takie przeprowadzenie końcowej obróbki cieplnej tytoniu obrabianego przy użyciu azotu i/lub argonu w ramach sposobu typu INCOM, aby uzyskać równomierną jakość produktu o optymalnej zdolności wypełniającej.

Sposób polepszania zdolności wypełniającej tytoniu, na przykład ciętych liści lub nerwów tytoniu, poprzez obróbkę materiału tytoniowego o wilgotności wyjściowej do około 30% wagowych za pomocą gazu roboczego, złożonego z azotu i/lub argonu przy ciśnieniach od 50 do 1000 bar, przy

PL 202 134 B1 ciągłej lub stopniowej kompresji, po której następuje ciągła lub stopniowa dekompresja, przy czym etapy kompresji i dekompresji prowadzi się albo w jednym autoklawie, albo przy kaskadowym połączeniu w kilku autoklawach, oraz poprzez końcową obróbkę cieplną odprowadzanego materiału tytoniowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że końcową obróbkę cieplną prowadzi się przy użyciu płynącego, przenoszącego ciepło medium w postaci mieszaniny gazów trwałych i przegrzanej pary wodnej, przy czym udział gazu trwałego utrzymuje się stale w przedziale wartości od 10 do 60% objętościowych.

Korzystnie, jako gaz trwały stosuje się w zasadzie powietrze, zaś regulację udziału powietrza prowadzi się za pomocą pomiaru zawartości tlenu.

Korzystnie, udział powietrza w płynącym, przenoszącym ciepło medium wynosi 20 do 50% objętościowych.

Korzystnie, udział powietrza w płynącym, przenoszącym ciepło medium wynosi 25 do 40% objętościowych.

Korzystnie, temperatura przenoszącego ciepło medium wynosi od 120 do 300°C.

Korzystnie, wilgotność obrobionego ciśnieniowo tytoniu przed końcową obróbką cieplną wynosi od 8 do 25% wagowych.

Korzystnie, wilgotność tytoniu po końcowej obróbce cieplnej wynosi od 8 do 15% wagowych. Korzystnie, przy końcowej obróbce cieplnej gorącą parę doprowadza się w systemie zamkniętym na zasadzie suszenia pneumatycznego, w którym gaz trwały wprowadza się za miejscem wprowadzania gorącej pary w obszarze odprowadzania obrobionego cieplnie tytoniu, a następnie, po ochłodzeniu ekspandowanego tytoniu i jego odprowadzeniu, przy regulacji stałości udziału gazu trwałego prowadzi się go wraz z dalszą parą wodną w zamkniętym obiegu.

Pod pojęciem gazu trwałego rozumiany jest tutaj każdy gaz, który można zastosować razem z parą wodną przy suszeniu, jak powietrze, zmieszane ewentualnie z azotem i/lub argonem lub innymi gazami obojętnymi.

Nieoczekiwanie okazało się, że udział gazu trwałego w mieszaninie z przegrzaną parą wodną stanowi istotny parametr, aby w zadanych warunkach procesowych, zwłaszcza w sposobie suszenia pneumatycznego, osiągnąć optymalną zdolność wypełniającą.

Jako gaz trwały stosuje się w zasadzie powietrze, przy czym regulację udziału powietrza prowadzi się pośrednio za pomocą pomiaru zawartości tlenu. Udział powietrza w płynącym, przenoszącym ciepło medium wynosi korzystnie 20 do 50% objętościowych, zwłaszcza 25 do 40% objętościowych.

Temperatura przenoszącego ciepło medium powinna wynosić od 120 do 300°C, zaś wilgotność obrobionego ciśnieniowo tytoniu przed końcową obróbką cieplną powinna wynosić od 8 do 25% wagowych. Ponadto wskazane jest, aby wilgotność tytoniu po końcowej obróbce cieplnej wynosiła od 8 do 15% wagowych.

W szczególnie korzystnej postaci wykonania sposobu według wynalazku postę puje się tak, ż e przy końcowej obróbce cieplnej gorącą parę doprowadza się w systemie zamkniętym według znanej zasady suszenia pneumatycznego, w którym gaz trwały wprowadza się za miejscem wprowadzania gorącej pary w obszarze odprowadzania obrobionego cieplnie tytoniu, a następnie, po ochłodzeniu ekspandowanego tytoniu i jego odprowadzeniu, przy regulacji stałości udziału gazu trwałego prowadzi się go wraz z dalszą parą wodną w zamkniętym obiegu. Osiąga się przy tym zwłaszcza szybkie obniżenie temperatury tytoniu, a zatem utrwalenie zdolności wypełniającej.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie realizacji na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia, za pomocą którego realizowany jest sposób według wynalazku, a fig. 2 - wykres przedstawiający zależność zdolności wypełniającej od zawartości tlenu.

Poniżej w odniesieniu do schematu ukazanego na fig. 1 objaśniona jest korzystna postać realizacji sposobu za pomocą typowej suszarni pneumatycznej, przy czym jako gaz trwały zastosowano powietrze, którego udział wyznaczano pośrednio za pomocą pomiaru tlenu.

Zależnie od lokalnej różnicy ciśnień pomiędzy prowadzonym w obiegu, przenoszącym ciepło medium i otoczeniem w obszarze śluz wlotowych 1 i wylotowych 2 zasysa się powietrze zewnętrzne, zaś opary odprowadza się przez klapę 3. Doprowadzanie przegrzanej pary odbywa się przez zawór parowy 4. Za pomocą sondy 5 prowadzono pomiary zawartości tlenu w przenoszącym ciepło medium. Poprzez regulację zaworu parowego 4 oraz klapy 3 oparów można nastawić żądaną zawartość tlenu, a co za tym idzie, stały stosunek gazu trwałego do przegrzanej pary.

PL 202 134 B1

Na podstawie poniższego przykładu wykonania zademonstrowana zostanie zależność zdolności wypełniającej od udziału gazu trwałego w przenoszącym ciepło medium. Udział gazu trwałego, potrzebny w danym przypadku do osiągnięcia optymalnej zdolności wypełniającej, zależy od rodzaju i wilgotno ś ci zastosowanego materiał u tytoniowego oraz od aparaturowych warunków brzegowych.

P r z y k ł a d

Tytoń obrobiony sposobem typu INCOM poddano następującej końcowej obróbce cieplnej przy użyciu suszarni pneumatycznej z fig. 1. Strumień ilościowy wprowadzanego tytoniu wynosił 1250 kg/h, zaś strumień objętościowy cyrkulującego, przenoszącego ciepło medium złożonego z przegrzanej pary i powietrza wynosił 7315 m³/h. Udział pary i gazu trwałego, odprowadzany na podstawie pomiaru zawartości tlenu, zmieniano przy stałej mocy grzejnika odpowiednio do zmiany zawartości tlenu równej 1,3, 7,5 i 15% objętościowych odpowiednio do udziału gazu trwałego równego 6,5 względnie 37 względnie 75% objętościowych i związanej z tym, przeciwnej zmiany temperatury początkowej, mierzonej przed wlotem tytoniu, w przedziale od 185 do 165°C.

Zdolność wypełniającą odprowadzanego i kondycjonowanego tytoniu wyznaczano za pomocą gęstościomierza Borgwaldta, po czym obliczano objętość właściwą w ml/g przy zadanej wilgotności równej 12% wagowych i zadanej temperaturze równej 22°C. Na podstawie danych próby podstawowej bez gazu trwałego i ekspandowanych próbek z przenoszącymi ciepło mediami, złożonymi z pary i gazu trwał ego, obliczano wzglę dną poprawę zdolnoś ci wypeł niają cej:

Δ % = (FE - FB) · 100% / FB gdzie

FB zdolność wypełniająca, próba podstawowa, para bez gazu trwałego,

FE zdolność wypełniająca, ekspandowana para z gazem trwałym.

Na wykresie ukazana jest zależność zdolności wypełniającej ekspandowanego tytoniu od wielkości pomiarowych zawartości tlenu w przenoszącym ciepło medium i możliwość ustawiania za pomocą tych wielkości pomiarowych optymalnych parametrów sposobu.

Claims (8)

1. Sposób polepszania zdolności wypełniającej tytoniu, na przykład ciętych liści lub nerwów tytoniu, poprzez obróbkę materiału tytoniowego o wilgotności wyjściowej do około 30% wagowych za pomocą gazu roboczego, złożonego z azotu i/lub argonu przy ciśnieniach od 50 do 1000 bar, przy ciągłej lub stopniowej kompresji, po której następuje ciągła lub stopniowa dekompresja, przy czym etapy kompresji i dekompresji prowadzi się albo w jednym autoklawie, albo przy kaskadowym połączeniu w kilku autoklawach, oraz poprzez końcową obróbkę cieplną odprowadzanego materiału tytoniowego, znamienny tym, że końcową obróbkę cieplną prowadzi się przy użyciu płynącego, przenoszącego ciepło medium w postaci mieszaniny gazów trwałych i przegrzanej pary wodnej, przy czym udział gazu trwałego utrzymuje się stale w przedziale wartości od 10 do 60% objętościowych.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako gaz trwały stosuje się w zasadzie powietrze, zaś regulację udziału powietrza prowadzi się za pomocą pomiaru zawartości tlenu.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że udział powietrza w płynącym, przenoszącym ciepło medium wynosi 20 do 50% objętościowych.

4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że udział powietrza w płynącym, przenoszącym ciepło medium wynosi 25 do 40% objętościowych.

5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że temperatura przenoszącego ciepło medium wynosi od 120 do 300°C.

6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wilgotność obrobionego ciśnieniowo tytoniu przed końcową obróbką cieplną wynosi od 8 do 25% wagowych.

7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wilgotność tytoniu po końcowej obróbce cieplnej wynosi od 8 do 15% wagowych.

8. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przy końcowej obróbce cieplnej gorącą parę doprowadza się w systemie zamkniętym na zasadzie suszenia pneumatycznego, w którym gaz trwały wprowadza się za miejscem wprowadzania gorącej pary w obszarze odprowadzania obrobionego cieplnie tytoniu, a następnie, po ochłodzeniu ekspandowanego tytoniu i jego odprowadzeniu, przy regulacji stałości udziału gazu trwałego prowadzi się go wraz z dalszą parą wodną w zamkniętym obiegu.