CN114901087A - 用于烟草材料的具有螺旋输送机的提取设备 - Google Patents

Abstract

用于从植物材料提取成分，特别是从烟草材料提取生物碱或烟草香料的设备包括具有至少一个可旋转驱动的第一螺杆(8、25、26)的第一螺旋输送机(1、22)，其适于将植物材料从第一螺旋输送机入口(3、37)输送到第一螺旋输送机出口(4)。该设备进一步包括具有至少一个可旋转驱动的第二螺杆(9、27、28)的第二螺旋输送机(9、23)，其适于将植物材料从第二螺旋输送机入口(6)输送到第二螺旋输送机出口(7)。在第一螺旋输送机出口(4)与第二螺旋输送机入口(6)之间提供流体连接(5、38)。流体连接适于使得植物材料能够从第一螺旋输送机出口流动到第二螺旋输送机入口。第一螺旋输送机在其下游侧处具有第一流体出口。第二螺旋输送机在其下游侧处具有第二流体出口。

Description

用于烟草材料的具有螺旋输送机的提取设备

技术领域

本发明涉及用于从植物材料提取成分的设备、方法和用途，特别是从烟草材料提取生物碱如尼古丁，或烟草香料。

背景技术

WO 2007/053097A1公开了生产烟草产品的方法，其中收获的植物材料可以与添加碱的水溶液混合，并且植物混合物然后可以包装在容器如渗滤器或反应器容器中，以从植物材料提取尼古丁。

此外，在现有技术中已知使用螺旋压机来用于脱水目的。EP 0 358 837 A1公开了具有两个或更多个螺旋元件的脱水螺旋压机，所述螺旋元件具有啮合轮廓，由此将推进的待脱水产品压在滤笼壁上。

发明内容

本发明的目的在于提供改进的或备选的设备或方法，以用于从植物材料提取成分，特别是从烟草材料提取生物碱如尼古丁，或烟草香料。特别地，期望设备或方法能够实现并且改进对提取过程的控制。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于从植物材料提取成分，特别是从烟草材料提取生物碱如尼古丁，或烟草香料的设备，其中设备包括具有至少一个可旋转驱动的第一螺杆的第一螺旋输送机。至少一个可旋转驱动的第一螺杆适于将植物材料从第一螺旋输送机入口输送到第一螺旋输送机出口。设备进一步包括具有至少一个可旋转地驱动的第二螺杆的第二螺旋输送机。至少一个可旋转驱动的第二螺杆适于将植物材料从第二螺旋输送机入口输送到第二螺旋输送机出口。在第一螺旋输送机出口与第二螺旋输送机入口之间提供流体连接。流体连接可适于使得植物材料能够从第一螺旋输送机出口流动到第二螺旋输送机入口。第一螺旋输送机在其下游侧处可具有第一流体出口。第二螺旋输送机在其下游侧处可具有第二流体出口。

在每个流体出口中，具有不同浓度的植物成分(特别是烟草香料，或生物碱如尼古丁)的提取液体可以与输送材料分离。在一些实施例中，相同的植物成分(特别是烟草香料)可以存在于不同流体出口处的提取液体中，但以不同浓度存在。

植物材料特别是植物组分与流体(特别是提取液体)的混合物。植物材料可以是烟草材料(特别是烟草组分)与流体(特别是提取液体)的混合物。特别地，提取液体可以是水或水溶液。植物材料可形成悬浮液或浆料。特别地，植物组分与流体混合，以使得能够通过螺旋输送机平稳运输。

提取液体可适于从烟草材料提取生物碱(特别是尼古丁)，或烟草香料，或生物碱(特别是尼古丁)和烟草香料。在一些实施例中，提取液体可以是不具有任何添加剂的水。在其它实施例中，提取液体可包括提取剂。提取液体可以包含以下提取剂中的至少一种：优选氢氧化钠NaOH，或石灰石(特别是碳酸钙CaCO3)，或石灰(特别是氢氧化钙)，或二氧化碳CO2。优选地，提取液体可以包括3至15重量％的提取剂，更优选5至12重量％的提取剂，并且甚至更优选8至10重量％的提取剂。特别地，提取液体可以包括至多10重量％的提取剂。

植物组分可以包括预先切割和研磨的植物材料，或可以仅由预先切割和研磨的植物材料组成。烟草组分可以包括预先切割和研磨的烟草材料，或可以仅由预先切割和研磨的烟草材料组成。特别地，烟草组分可以包括以下各项中的至少一者：未加工的烟叶、加工的烟叶、来自烟叶加工的残余物(特别是加工中的残余物和加工后的残余物)、烟草的粗薄片、烟草的细薄片、烟草的粗颗粒或烟草粉末。烟草组分可特别地为烟草产品生产期间烟草的标准初级加工或二级加工的结果。

术语“天然烟草”在本文中参考本发明使用来描述烟草属的任何植物成员的任何部分，包括但不限于叶、中脉、梗和茎。特别地，天然烟草可包括烤烟、香料烟、马里兰烟烟草材料、深色烟烟草材料、深色烤烟烟草材料、黄花烟烟草材料以及来自其它稀有或特种烟草的材料或其共混物。如下文将更详细地描述的，烟草材料可以是完整的(例如，完整的烟叶)、碎的、经切割的或经研磨的。

烤烟是具有通常大的淡色叶子的烟草。在本说明书通篇，术语“烤烟”用于已烟熏的烟草。烤烟的实例是中国烤烟、巴西烤烟、美国烤烟，如弗吉尼亚烟草，印度烤烟、坦桑尼亚烤烟或其他非洲烤烟。烤烟的特征在于高糖氮比。从感官视角来看，烤烟是在烘烤之后伴随有辛辣和提神感觉的烟草类型。烤烟是还原糖含量以烟叶干重计在约2.5％与约20％之间并且总氨含量以烟叶干重计不到约0.12％的烟草。还原糖包括例如葡萄糖或果糖。总氨包括例如氨和氨盐。

晒烟是具有通常大的深色叶子的烟草。在本说明书通篇，术语“晒烟”用于已经风干处理的烟草。另外，晒烟可以发酵。主要用于咀嚼、鼻烟、雪茄以及烟斗掺合物的烟草也包括在这个类别中。从感官视角来看，深色烟草是在烘烤之后伴随有烟熏味的深色雪茄型感觉的烟草类型。晒烟的特征在于低糖氮比。晒烟的实例是马拉维白肋或其他非洲白肋、深色烘烤的巴西加尔泡(Brazil Galpao)、晒制或晾制的印尼蜘蛛兰(Indonesian Kasturi)。晒烟是还原糖含量以烟叶干重计少于约5％并且总氨含量以烟叶干重计至多约0.5％的烟草。

香料烟草是常常具有小的淡色叶子的烟草。在本说明书通篇，术语“香料烟草”用于具有高芳香物含量，例如高含量精油，的其它烟草。从感官视角来看，香料烟草是在烘烤之后伴随有辛辣和芳香感觉的烟草类型。香料烟草的实例是希腊东方、东方土尔其、半东方烟草以及烘烤的美国白肋，如珀里克(Perique)、黄花烟(Rustica)、美国白肋或莫里兰(Meriland)。

此外，掺合物可包括所谓的填料烟草。填料烟草并非特定烟草类型，但是其包含主要用于补充掺合物中所用的其他烟草类型并且不将特定特征芳香带入最终产品的烟草类型。填料烟草的实例是其他烟草类型的梗、中脉或茎。特定实例可以是烟道处理的巴西下部茎的经烟道处理的梗。

在每种类型的烟草内，烟草叶例如根据来源、植物中的位置、颜色、表面纹理、大小和形状而进一步分级。这些和其它特征的烟草叶用于形成烟草掺合物。烟草掺合物是属于相同或不同类型的烟草的混合物，使得烟草掺合物具有聚结的特定特征。这个特征可以是例如在加热或燃烧时独特的味道或特定气溶胶组成。掺合物以一种相对于另一种的给定比例包括特定烟草类型和等级。

相同烟草类型内的不同等级可以交叉掺合以减小每种掺合物组分的变化性。可以选择不同烟草等级以便实现具有预先确定的特定特征的所期望的共混物。举例来说，掺合物可以均质化烟草材料的干重计具有目标值的还原糖、总氨和总生物碱。总生物碱为例如烟碱和次要生物碱，包括降烟碱、新烟草碱、新烟碱和麦斯明(myosmine)。

举例来说，亮色烟草可以包括A级烟草、B级烟草和C级烟草。A级亮色烟草具有与B级和C级亮色烟草略微不同的化学特征。香料烟草可以包含D级烟草和E级烟草，其中D级香料烟草具有与E级香料烟草略微不同的化学特征。为了例证，烟草掺合物的可能目标值可以是例如以总烟草掺合物的干重计约10％的还原糖含量。为了实现所选目标值，可以选择70％亮色烟草和30％香料烟草以形成烟草掺合物。在A级烟草、B级烟草和C级烟草中选择70％的亮色烟草，而在D级烟草和E级烟草中选择30％的香料烟草。包含于掺合物中的A、B、C、D、E级烟草的量取决于A、B、C、D、E级烟草中的每一种的化学组成，以便满足烟草掺合物的目标值。

烟草组分最初可能已经具有在10至60重量％，优选为15至45重量％，并且更优选为20至40重量％的范围内的水分含量或水含量。其它流体(特别是水)可在烟草组分在设备中加工期间加到烟草组分中。

特别地，在第一螺旋输送机和第二螺旋输送机中，水(特别是水溶液)作为液相提供。液相可以充当尼古丁或烟草香料或来自烟草材料的尼古丁和烟草香料的天然吸收剂。纯水(如自来水或蒸馏水)或具有提取剂的水可以是用于从烟草材料去除天然尼古丁的有益提取液体。

本发明的设备还可用于从除烟草之外的草本材料提取香料或其它成分。术语“草本材料”用于指示来自草本植物的材料。“草本植物”是芳香植物，其中植物的叶子或其他部分用于药用、烹饪或芳香目的，并且能够将香味释放到由气溶胶生成制品产生的气溶胶中。草本材料包括来自草本植物的草本植物叶或其他草本植物材料，所述草本植物包含但不限于薄荷(例如胡椒薄荷和留兰香)、香蜂叶、紫苏、肉桂、柠檬紫苏、细香葱(chive)、香菜、薰衣草、鼠尾草、茶、百里香和葛缕子。合适类型的薄荷叶可选自包括但不限于辣薄荷(Menthapiperita)、田野薄荷(Mentha arvensis)、埃及薄荷(Mentha niliaca)、柠檬薄荷(Menthacitrata)、绿薄荷(Mentha spicata)、皱叶绿薄荷(Mentha spicata crispa)、心形叶薄荷(Mentha cordifolia)、欧薄荷(Mentha longifolia)、唇萼薄荷(Mentha pulegium)、苹果薄荷(Mentha suaveolens)和花叶圆叶薄荷(Mentha suaveolens variegata)的植物品种。

优选地，流体连接可以是在第一螺旋输送机与第二螺旋输送机之间的共同壁中的管、管道或开口。

螺旋输送机的输送方向特别地对应于其各自螺杆的纵向或轴向延伸。输送方向限定从上游位置到下游位置的方向，特别是限定输送植物材料的方向。

螺旋输送机不必彼此对准。特别地，螺旋输送机的输送方向可以相对于彼此倾斜。这意味着第一输送机中的植物材料可以在第一输送方向上输送，第一输送方向与第二螺旋输送机中的植物材料的第二输送方向不同。特别地，可以在流体连接中改变植物材料的输送方向。特别地，进入流体连接的流入方向可以与离开流体连接的流出方向不同。因此，至少两个后续螺旋输送机的螺杆可以在不同或相反方向上延伸。特别地，螺旋输送机可以布置成其相应至少一个螺杆沿平行沿相反的方向布置。这使得能够提供更紧凑的设备。

然而，在优选实施例中，至少两个螺旋输送机对准，并且具有相同的总体输送方向。特别地，至少两个螺旋输送机可以布置成彼此轴向成直线，并且相应的螺杆可以对准并且机械连接。对准至少两个螺旋输送机使得至少两个螺旋输送机的螺杆可能够由仅一个驱动器驱动。

两个后续螺旋输送机可以形成不同台站，其中植物材料可以经受例如在输送机中的压力、热或摩擦方面基本上不同的加工条件。

在提取过程期间，将仍然提取的植物材料中的成分量减少。提取状态特别地指示有多少待提取的成分已从植物材料提取。在这些台站中，加工条件可以沿着输送方向变化。这可以实现对于植物材料的每个提取状态具有连续适配的边界条件的连续提取。这在如现有技术中已知的分批工艺中是不可能的。益处是更好的提取过程控制，特别是更精确的提取。特别地，主要提取期望成分。此外，可以获得更好的提取效率，即更高量的提取成分。

特别地，植物材料是烟草材料，其中烟草香料与生物碱(特别是尼古丁)一起从烟草材料提取。生物碱的主要提取也有可能在与烟草香料的主要提取不同的台站提供。

特别地，螺旋输送机的螺杆具有在螺杆的轴向方向上延伸的内轴和在内轴上的至少一个螺旋螺纹。内轴限定内径。至少一个螺纹的牙顶限定螺杆的外径。内轴特别地是圆柱形或圆锥形。螺杆的外径特别地沿着螺杆的轴向延伸呈圆柱形或圆锥形。螺纹在轴向方向上与彼此的距离限定螺纹的螺距。螺杆的导程由围绕轴的每个延伸之后的螺纹牙顶的轴向距离限定。当若干螺纹布置在轴上时，导程不同于螺距。螺纹可以是基本上平坦的、弯曲的或渐开线的螺纹。

在实施例中，螺旋输送机中的至少一个可以适于向植物材料施加与其它螺旋输送机中的至少一个不同的剪切力。在上游螺旋输送机(特别是第一螺旋输送机)中，高剪切力可以断开植物组分，以实现更好的成分(如烟草香料或生物碱)提取。在下游螺旋输送机(特别是第二螺旋输送机)中，提取接着可在较高温度和较低剪切力下实现。特别地，剪切力的差可以通过相应螺旋输送机的不同摩擦特性来实现。可以通过螺杆的不同几何形状获得不同的摩擦特性。备选地或附加地，不同的摩擦特性可通过螺杆表面的不同特性获得，如在螺纹或内轴或螺纹和内轴上提供的粗糙度或突起。

螺旋输送机可以形成封闭输送容积。封闭输送容积以其输送机螺杆的每圈精确地限定了输送容积。备选地，螺旋输送机可以形成开放输送容积。在开放输送容积中，输送通过输送材料与输送机螺杆之间的摩擦来实现。具有开放输送容积的螺旋输送机可以仅包括单个螺杆。备选地，开放输送容积可以限定在螺旋输送机中的两个螺杆或若干螺杆之间。

输送容积(特别是开放输送容积)中的压力增加可由电子控制器控制，从而设定至少一个螺杆的转速。

在实施例中，螺旋输送机中的至少一个具有布置在其中的两个可旋转驱动的螺杆。特别地，这些螺杆可以平行地布置在螺旋输送机中。两个螺杆可以协作以输送相同的植物材料。

在实施例中，螺杆的近侧上的螺纹上的牙顶彼此邻近。在此上下文中，邻近意指两个螺杆的牙顶可以彼此接触或紧邻。例如，牙顶仅由制造公差分开。特别地，开放输送容积形成在螺杆之间。

在实施例中，至少螺旋输送机的两个可旋转驱动螺杆的螺纹彼此接合。特别地，两个可旋转驱动螺杆的螺纹的侧面与彼此物理接触。这可特别地通过渐开线螺纹几何形状来实现，从而在侧面之间实现限定的接触线。因此，封闭输送容积可以限定在螺杆之间。这使得能够相对于螺旋输送机的螺杆的旋转精确地限定输送材料的体积。

在实施例中，设备包括具有至少一个可旋转驱动螺杆的第三螺旋输送机，其适于将植物材料从第三螺旋输送机入口输送到第三螺旋输送机出口。特别地，在第二螺旋输送机出口与第三螺旋输送机入口之间提供适于使得植物材料能够从第二螺旋输送机出口流动到第三螺旋输送机入口的流体连接。特别地，第三螺旋输送机在其下游侧处包括第三流体出口。因此，可以提供用于提取成分(特别是烟草香料或生物碱如尼古丁)的三个不同台站，每个台站具有不同的加工条件。

可以通过沿着输送方向改变输送容积来压缩输送材料。如果沿着输送方向减小输送容积，则可以增大对输送的植物材料施加的压力。如果沿着输送方向增加输送容积，则可以减小对输送的植物材料施加的压力。

可选地，在螺旋输送机中的至少一个中，至少一个可旋转驱动螺杆的螺纹的螺距沿着螺杆的轴向方向变化。输送容积可以沿着螺杆的输送方向增加或减小，这使得能够降低或增加沿着螺杆的输送方向的输送植物材料中的压力。轴的螺纹的螺距可沿着螺杆的轴向方向连续地减小。因此，沿着螺杆的输送方向的压力连续地增加。轴的螺纹的螺距可沿着螺杆的轴向方向连续地增加。因此，沿着螺杆的输送方向的压力连续地减小。轴的螺纹的螺距可例如通过螺纹中的急剧弯曲而突然减小。这提供了在输送植物材料期间植物材料中的压力的相当突然的增加。轴的螺纹的螺距可例如通过螺纹中的急剧弯曲而突然增加。这提供了在输送植物材料期间植物材料中的压力的相当突然的减小。

可选地，在螺旋输送机中的至少一个中，螺杆的轴的直径沿着螺杆的轴向方向变化。这可以改变沿着输送方向的输送容积，并且因此改变对输送的植物材料施加的压力。这特别地在螺杆的外径沿着螺杆的纵向延伸恒定时适用。特别地，轴的直径沿着螺杆的轴向方向连续地增加。备选地，轴的直径沿着螺杆的轴向方向连续地减小。这提供沿着输送方向连续地改变植物材料中的压力。特别地，轴的直径沿着螺杆的轴向方向以至少一级或若干级增加。备选地，轴的直径沿着螺杆的轴向方向以至少一级或若干级减小。这提供了沿着输送方向对植物材料中的压力进行至少一次突然改变，特别是在输送容积闭合时。

螺旋输送机中的至少一个可以包括至少部分地在轴向和周向方向上邻近螺杆布置的筛网。筛网可以允许流体与植物材料分离。特别地，筛网使得能够从螺旋输送机中输送的植物材料提取流体。筛网可由部分封闭和部分开放的结构提供。特别地，筛网可以由具有开口的片状材料形成，或由交织的线形成。在优选实施例中，筛网可由金属形成。筛网可以在对应螺旋输送机的流体出口处提供。进入流体出口的流体可能必须通过筛网。在第一流体出口处可存在筛网。在第二流体出口处可存在筛网。在可选的第三流体出口处可存在筛网。

在优选实施例中，螺旋输送机中的至少一个在其上游侧处包括流体入口。流体入口特别地实现了提取液体可以添加到在螺旋输送机中输送的植物材料中，以提供用于提取成分(如烟草香料或生物碱)的有利条件。在一个实施例中，仅一个流体入口适于向植物材料提供不同的流体。为此目的，特别地，至少两个液体储集器可连接到流体入口。可以取决于植物材料的状态和类型选择和提供不同的提取液体。优选地，第一螺旋输送机可以在其相应的上游侧处具有第一流体入口，并且第二螺旋输送机可以在其相应的上游侧处具有第二流体入口。第一流体入口和第二流体入口可以连接到不同的流体储集器。因此，不同的流体可以提供到不同的处理台站。特别地，第一流体可以在第一台站中提供，并且不同的第二流体可以在第二台站中提供。例如，第一流体可用于在第一台站中分解植物组分，而第二流体可用于在第二台站中提取成分，如烟草香料或生物碱，或烟草香料和生物碱。在一些实施例中，第一液体可以主要用于提取生物碱(特别是尼古丁)，并且第二流体可以主要用于提取烟草香料。

在实施例中，螺旋输送机中的至少一个可适于在输送植物材料时改变植物材料中的压力。特别地，第一螺旋输送机可以适于增加植物材料中的压力。此外，第二螺旋输送机可适于将植物材料中的压力维持在高于第一螺旋输送机中的植物材料中的压力的水平。备选地，第二螺旋输送机中的压力可以降低。如果提供了第三螺旋输送机，则第三螺旋输送机中的压力可以降低。压力的改变可特别地通过螺杆螺纹的螺距的变化，或通过如上所述的螺杆内轴的直径的变化来获得。在螺旋输送机中的一个中加工之后，取决于施加在流体出口上游的压力，流体可以包括不同类型或浓度的植物成分，特别是烟草香料。

第一螺旋输送机与第二螺旋输送机之间的流体连接可适于使得植物材料和流体能够流过其中。在第二螺旋输送机和可选的第三螺旋输送机之间的可选流体连接可适于使得植物材料和流体能够流过其中。第一流体出口、第二流体出口和可选的第三流体出口可适于使得流体能够流过其中。第一流体出口、第二流体出口和可选的第三流体出口可适于防止植物材料流过其中。根据另一个方面，本发明提供了一种用于从烟草材料(特别是从预加工的烟草材料)提取至少一种生物碱(如尼古丁)或至少一种烟草香料(优选烟草香料和生物碱两者)的方法，其中烟草材料首先与提取液体混合。然后，将烟草材料与提取液体一起连续地输送，同时将提取液体与烟草材料分离。该方法可特别地提取至少一种生物碱和至少一种烟草香料。该方法可以并行地提取至少一种生物碱和至少一种烟草香料。备选地，该方法可以提取至少一种生物碱并且随后(特别是在不同台站)提取至少一种烟草香料。烟草材料可以连续地输送通过后续台站，其中在这些台站中的每一个中，提取液体可以在下游位置处与烟草材料至少部分地分离。

与现有技术中已知的分批工艺相比，烟草材料与提取液体一起输送与烟草材料的提取液体的分离在同一时间和同一位置进行。烟草材料和提取液体可以在提取液体可以在输送过程的下游位置处提取的同时被输送。在此下游位置处，烟草材料和提取液体的至少部分仍连续地输送，同时提取液体与烟草材料分离。

特别地，可以通过提供筛网来实现分离，烟草材料和提取液体沿着筛网输送。取决于施加于输送的烟草材料和提取液体的压力，提取液体的较大或较小部分与烟草材料分离。提取方法使得能够以稳定状态进行该过程，其中烟草材料和提取液体的边界条件(如温度和压力)是局部恒定的，但沿着输送方向变化。尽管首先在低温和低压下，成分的提取是可能的，但是进一步成分的提取可能需要较高的温度和压力。因此，鉴于烟草材料中的成分减少，可以通过沿着该过程增加温度和压力来获得恒定的加工结果。

在方法的实施例中，在台站中的每一个中，在上游位置处注入提取液体。将提取液体注入到烟草材料中并且在若干位置处使提取液体与烟草材料分离使得能够使烟草材料反复地与具有低烟草香料或生物碱饱和度的提取液体接触，从而促进提取效率。在一些实施例中，相同的提取液体可用于后续台站。在其它实施例中，不同的提取液体可以至少在不同台站中的一些中使用。

在方法的实施例中，烟草材料可连续地输送穿过后续台站，其中在第一台站中，压力和温度逐渐增加。这特别地使得能够破坏烟草材料的整体结构，并且特别地破坏烟草材料中的细胞，以使烟草香料或生物碱或烟草香料和生物碱可用于提取。在第二台站中，可提取烟草香料或生物碱或烟草香料和生物碱。在第三台站中，可提取另外的烟草香料或生物碱或另外的烟草香料和生物碱。

特别地，第一台站由第一螺旋输送机形成。第二台站可以由第二螺旋输送机形成。第三台站可以由第三螺旋输送机形成。

后续台站可由流体连接(特别地呈管或管道的形式)连接。

特别地，在第二台站结束处烟草材料的温度高于在第一台站结束处烟草材料的温度。这使得能够在第一台站首先从烟草材料提取更脆弱的成分，并且在第二台站从烟草材料提取大量剩余的成分。特别地，温度可在第一台站中升高到45摄氏度至70摄氏度，优选升高到50摄氏度至60摄氏度。该温度对于在初始提取过程中从烟草材料提取生物碱或烟草香料是有益的。至少一个后续台站中的温度可以高于第一台站。优选地，在第二台站结束处的温度是55摄氏度至75摄氏度，更优选地是55摄氏度至65摄氏度。该温度对于在第二提取过程中从烟草材料提取生物碱或烟草香料是有益的。

特别地，在第一台站开始处，烟草材料的温度可以在20摄氏度至55摄氏度，优选35摄氏度至45摄氏度的范围内。第一螺旋输送机入口处的烟草材料的温度可以被主动控制，即加热或冷却，以具有恒定温度，特别是高于环境温度。温度控制实现了该过程不受入口处材料的温度变化的影响，所述温度变化实际上可显著变化，因为该过程可能在没有温度控制的工业建筑物中执行，并且可能在具有不同气候的许多不同国家/地区中执行。

优选地，在第二台站开始处烟草材料的温度为45摄氏度至70摄氏度，或更优选50摄氏度至60摄氏度。

特别地，在第二台站结束处烟草材料中的压力高于在第一台站结束处烟草材料中的压力。这使得能够在第一台站首先从烟草材料提取更脆弱的成分，并且在第二台站从烟草材料提取大量剩余的成分。当第二台站结束处烟草材料的温度和烟草材料的压力高于第一台站结束处烟草材料的温度和烟草材料的压力时，可以甚至改进提取。

以下压力指示限定相对于环境压力的压力。

第一台站结束处烟草材料中的压力可升高到在1巴与2.7巴之间。特别地，第一台站结束处烟草材料中的压力可升高到高于2巴。特别地，第一台站结束处烟草材料中的压力可以低于3巴，优选低于2.8巴。

特别地，烟草材料中的压力沿着螺杆变化，并且通常在螺杆的下游端处达到最大值。特别地，对于至少一个提取台站，烟草材料中的压力在输送方向上沿着螺杆增加。

随后并且特别地，在第二台站结束处，提取液体可与烟草材料至少部分地分离。

在第二台站结束处烟草材料中的压力可以在2.5巴与5巴之间。优选地，在第二台站结束处烟草材料中的压力在2.7巴与4.8巴之间。

优选地，在第三台站开始处烟草材料的温度是55摄氏度至75摄氏度，更优选55摄氏度至65摄氏度。优选的是，第三台站结束处的温度是45摄氏度至60摄氏度，并且更优选45摄氏度至55摄氏度。

在第三台站中，烟草材料中的压力可升高到高于3巴以从烟草材料提取液体，特别是升高到3巴与4.5巴之间。优选地，第三台站结束处烟草材料中的压力在3.4巴与4.1巴之间。

优选地，在所有台站、相应所有螺旋输送机中的烟草材料的温度都低于100摄氏度，更优选低于80摄氏度。因此，可以避免形成气相。

上述温度范围和压力对于从烟草材料提取烟草香料和生物碱是有益的，特别是在将水用作提取液体时。

优选地，烟草材料的温度可以在烟草材料在其中一个台站中连续地输送的同时连续地增加。特别地，可沿着烟草材料的输送方向提供加热元件。特别地，单独的加热元件可以设在沿着烟草材料的输送方向的不同位置处。

烟草材料可在第一台站均质化。为此目的，可提供具有增大的摩擦因数的螺旋输送机。

在优选实施例中，输送可以由至少两个后续螺旋输送机实现，其中螺旋输送机的摩擦因数在下游方向上至少部分地增加。优选地，最下游的螺旋输送机具有最高的摩擦因数，以从烟草材料提取大多数剩余的烟草香料和生物碱。

流体流沿着螺旋输送机的摩擦可以由达西-魏斯巴赫方程限定。特别地对于开放输送容积，较高的摩擦力可能导致相应螺旋输送机中的烟草材料中更急剧的压力增加。较高的摩擦力可导致更高的机械力，从而对烟草材料施加应力，特别是打开烟草材料的结构和细胞，以改善成分的提取。特别地，在第一输送机中，达西摩擦因数优选为0.04至0.35，或更优选0.06至0.23。在第二台站中，达西摩擦因数可以是约0.04至0.35，或更优选0.06至0.23。在第三台站中，达西摩擦因数可以是约0.12至0.30，或更优选0.15至0.20。

在第二台站开始处，可以注入提取液体，并且随后可以从烟草材料提取包括至少一种烟草香料或至少一种生物碱或烟草香料和生物碱的提取液体。提取液体可以是水或具有如先前指定的提取剂的水溶液。

在最后台站结束处，可以降低烟草材料中的压力，同时烟草材料上的剪切力增加。

特别地，达西摩擦因数增加到大于0.12，并且更优选地增加到大于0.15。这用于从固体烟草组分提取液体组分。

在一个实施例中，烟草材料和提取液体的输送通过至少一个螺旋输送机以小于85转/分钟，优选小于60转/分钟转动来实现。

优选地，每小时处理300kg至900kg之间的烟草组分。

在优选实施例中，提取液体是水，那么添加了附加提取剂，要么是纯水。

在一个实施例中，温度升高可通过注入热水或蒸气来实现。为此目的，喷嘴可以沿着台站的延伸，特别是沿着螺旋输送机的轴向延伸提供。热水可以在比烟草材料高的温度下在螺旋输送机中的至少一个的上游端处注入，优选在所有螺旋输送机的上游端处注入。仅注入热水而不是蒸气有助于控制，以将温度保持在100摄氏度以下。

根据本发明的另一方面，提供了用于从烟草材料(特别是从预加工的烟草材料)提取至少一种烟草香料或至少一种生物碱(优选烟草香料和生物碱两者)的螺旋输送机的用途。烟草材料可以连续地输送通过后续台站，其中在这些台站中的每一个中，提取液体可以在下游位置处与烟草材料至少部分地分离。螺旋输送机可以有益地用于此提取过程，因为其允许沿着输送方向建立具有精确预定的压力、温度和摩擦因数分布曲线的恒定加工条件。因此，可获得恒定的产品质量和高提取效率。由于螺旋输送机可以连续操作，因此其实现高生产率。

特别地，本发明的设备、方法和用途可以用于烟草，所述烟草包括预加工的烟草材料或由预加工的烟草材料组成。烟草材料可特别地针对根据本发明的提取进行预加工，或可能已在不同的烟草产品制造过程中进行预加工。在一些实施例中，可以使用未加工的烟草材料。特别地，烟草材料的预加工可包括混合和收集的步骤中的至少一个。混合实现了使烟草材料均质化，从而产生一致的过程和高性能，这可以针对一致的烟草材料进行优化。

对于预加工，烟草植物可以经历成分(特别是香料)的化学提取。对于化学提取，可以使用二氧化碳或氮。通过将机械应力保持在最小，植物材料的物理结构可以保持基本完整。从此类预加工中回收的烟草材料仍具有高水平的生物碱或烟草香料，其可通过根据本发明的设备或方法提取。

对于预加工，烟草材料还可以经历加料，特别是与附加香料或其它成分混合。

特别有益的是，如本发明所实现那样从烟草材料中一起提取烟草香料以及至少一种生物碱如尼古丁，因为本发明设备、方法和用途的产物可用于制造用于气溶胶生成制品如电子烟的液体。

螺旋输送机优选地具有1.2米与2.7米之间的长度。

特别地，下游螺旋输送机的螺杆的至少一个内轴的直径大于上游螺旋输送机的至少一个螺杆的内轴的直径。优选地，每个下游螺旋输送机的至少一个螺杆的内轴直径大于分别邻近的上游螺旋输送机的至少一个螺杆的内轴直径。优选地，第一螺旋输送机中至少一个螺杆的内轴直径在0.11米与0.37米之间。优选地，第二螺旋输送机中至少一个螺杆的内轴直径在0.16米与0.41米之间。优选地，第三螺旋输送机中至少一个螺杆的内轴直径在0.18米与0.51米之间。

优选地，对于所有螺旋输送机，螺杆的直径在0.2米与0.7米之间。

在实施例中，螺杆的外径在所有螺旋输送机中是恒定的。

特别地，下游螺旋输送机的至少一个螺杆的转动速度大于上游螺旋输送机的至少一个螺杆的转动速度。优选地，每个下游螺旋输送机的至少一个螺杆的转动速度大于分别邻近的上游螺旋输送机的至少一个螺杆的转动速度。特别地，第一螺旋输送机的至少一个螺杆以每分钟15转至每分钟85转，优选每分钟23转至每分钟47转转动。特别地，第二螺旋输送机的至少一个螺杆以每分钟20转至每分钟85转，优选每分钟23转至每分钟55转转动。特别地，第三螺旋输送机的至少一个螺杆以每分钟35转至每分钟85转，优选每分钟23转至每分钟60转转动。

该设备可包括电子控制器，其适于执行根据遵照本发明的方法实施例的方法步骤。特别地，电子控制器可具有输入/输出电子器件以与设备的各种部件，特别是驱动器和致动器通信，并且控制它们以执行对应方法步骤。驱动器和致动器可适于依靠电子控制器的指示自动执行方法步骤。

附图说明

现在将参考附图进一步描述本发明的实施例，在附图中：

图1示出了本发明设备的一个实施例的示意性横截面视图。

图2示出了本发明设备的另一实施例的示意性横截面视图。

具体实施方式

在图1和2中，描绘了本发明设备的不同实施例，其中其结构与发明方法和用途的实施例一起解释。

在图1的实施例中，该设备包括第一螺旋输送机1和后续的第二螺旋输送机2，包括提取液体的烟草材料连续地输送通过第一螺旋输送机和第二螺旋输送机。烟草材料首先通过第一螺旋输送机入口3提供给第一螺旋输送机1，并且沿着输送方向100输送到第一螺旋输送机出口4。第一螺旋输送机出口4通过管道形式的流体连接5连接到第二螺旋输送机入口6。

在第二螺旋输送机2中，烟草材料沿着输送方向100输送到第二螺旋输送机出口7。第一螺旋输送机1包括第一螺杆8，并且第二螺旋输送机2包括第二螺杆9。第一螺杆8和第二螺杆9由驱动器10驱动，特别是由电动机驱动。第一螺杆8和第二螺杆9可经由轴11或诸如齿轮的另一机械连接来连接。这实现了螺杆8和9两者都由仅一个驱动器驱动。备选地，第一螺杆8和第二螺杆9可以具有仅通过其相应驱动器的电子控制同步的机械分开的轴。第一螺旋输送机1还包括流体入口12。提取液体可以通过流体入口12提供，并且与通过入口3提供的生烟草材料形式的烟草组分混合。然后，将生烟草材料和提取液体的混合物输送通过第一螺旋输送机1，该第一螺旋输送机提供本发明提取方法的第一处理台站。特别地，通过第一螺旋输送机入口3提供的生烟草材料可以是烟叶或来自其它制造过程的预加工烟草。生烟草材料可特别地是干燥的，或发酵的，或干燥并且发酵的。生烟草材料可以在无任何提取液体的情况下通过第一螺旋输送机入口3进料。生烟草材料与提取液体混合，并且然后在第一螺旋输送机1中经受压力和温度的逐渐增加，包括借助于螺杆8的粗切或粗磨，以便使生烟草材料和提取液体均质化以形成均质烟草材料。因此，对于从整叶到烟草尘的所有类型的生烟草材料，在将其进料到第一螺旋输送机1之前，不需要切割生烟草材料，这允许了加速加工。

第一螺旋输送机入口3构造成具有拉动效应，使得入口3中的烟草材料被自动拉入第一螺旋输送机1中。在第一螺旋输送机1的形式的第一台站的下游端处，烟草材料的体积可能已经借助于吸收提取液体而增加，并且烟草材料可以是基本上均质的并且化学上一致的。在第一螺旋输送机1的下游端处，可以提供流体出口13。特别地，筛网14布置在出口13中，优选地直接邻近第一螺杆8。这允许将包括提取的烟草香料和生物碱如尼古丁的提取液体与烟草材料分离。

因此，在第一台站结束处，可能已完成初始提取。特别地，第一螺杆8包括内轴15，其直径在输送方向100上增加。此外，第一螺杆8包括螺旋螺纹16，其外径沿着输送方向100保持相同。这意味着输送容积在输送方向上连续地减小，导致烟草材料中的压力沿着第一螺旋输送机1中的第一处理台站增加。

由于通过第一流体入口12注入的提取液体12可被加热，因此烟草材料的温度在整个第一台站中也增加。另外，可提供附图中未示出的加热元件来用于加热烟草材料。

在离开第一螺旋输送机1并且通过流体连接5之后，烟草材料经由第二螺旋输送机入口6进入第二螺旋输送机2。第二螺旋输送机2在其上游端处包括流体入口17,可通过流体入口注入其它提取液体。烟草材料在第二螺旋输送机2中输送并且维持在高于第一螺旋输送机1中的温度和压力的温度和压力下。第二螺旋输送机2包括流体出口18，该流体出口沿着第二螺旋输送机2中的输送方向100延伸至少一半。流体出口18可包括筛网19，其布置成直接邻近第二螺杆9。在烟草材料借助于第二螺杆9输送的同时，提取液体通过筛网19从烟草材料提取，并且收集在流体出口18中。随后在第二螺旋输送机2的下游端处将剩余的烟草材料通过出口7喷出。

第二螺杆9的内轴20的直径沿着输送方向保持恒定。螺旋螺纹21也具有恒定的外径。螺旋螺纹21的恒定螺距设在第二螺杆9的上游半部中。然而，在第二螺杆9的下游端处，螺旋螺纹21的螺距可能变大，以在烟草材料通过出口7喷出之前减小压力。因此，第二台站使得能够从烟草材料提取大量生物碱和烟草香料。

总体而言，在第一台站开始处温和地开始冷压，并且然后随着每个台站而增加温度和压力是有益的。这意味着所提取的成分可沿着后续流体出口彼此不同。

在图2中，示出了本发明的设备的第二实施例。在此实施例中，三个螺旋输送机在输送方向100上依次布置，即第一螺旋输送机22、第二螺旋输送机23和第三螺旋输送机24。每个螺旋输送机包括两个平行布置的螺杆，即第一螺旋输送机螺杆25、26，第二螺旋输送机螺杆27、28和第三螺旋输送机螺杆29、30。每个螺旋输送机22、23、24包括流体入口和流体出口，特别地用于注入提取液体，以及分别收集具有烟草香料和生物碱的提取液体。第一螺旋输送机22包括流体入口31和流体出口32，第二螺旋输送机包括流体入口33和流体出口34，第三螺旋输送机包括流体入口35和流体出口36。第一螺旋输送机1包括用于生烟草材料的第一螺旋输送机入口37。在第一螺旋输送机22与第二螺旋输送机23之间提供用于将烟草材料从第一螺旋输送机22转移到第二螺旋输送机23的流体连接38。在第二螺旋输送机23和第三螺旋输送机24之间提供用于在第二螺旋输送机23与第三螺旋输送机24之间转移烟草材料的流体连接39。提供驱动器40以用于驱动相应螺旋输送机22、23、24的螺杆。特别地，所有螺杆25、26、27、28、29、30可以由齿轮或驱动轴机械地联接，使得所有螺杆可以仅用一个驱动器40驱动。

在呈第一螺旋输送机22形式的第一台站中，烟草材料经历通过第一流体入口31注入的提取液体。烟草材料的温度和压力在第一台站中逐渐增加。此外，烟草材料在第一台站中是均质的。具有提取的烟草香料和生物碱的提取液体可能已经收集在流体出口32处。

在呈第二螺旋输送机23形式的第二台站中，其它提取液体(特别是以水或水蒸气的形式)通过流体入口33注入。因此，均质化烟草材料和提取液体通过第二台站输送，并且提取液体在流体出口34处与烟草材料分离。

在第二台站中，优选地压力和温度逐渐增加，以便将提取液体(特别是水和潜在提取剂)保持在与烟草材料的固体部分的均匀混合物中，以使得能够提取。

因此，在第二台站结束处，提取液体当其收集在流体出口34处时，将具有增加的烟草香料和生物碱含量。在第三台站中，第三螺旋输送机24可以对烟草材料施加仍较高的压力，并且可以注入附加提取液体。因此，可以提取剩余的烟草香料和生物碱。特别地，在第三台站中，压力和温度维持在高水平，或在上游端甚至增加。借助于改变螺杆29、30的螺旋螺纹的螺距和设计，可以在第三螺旋输送机24的下游端处减小压力。在第三螺旋输送机24的下游端处，可以增加烟草材料中的剪切力，这使得能够从烟草材料进一步提取。然后，烟草材料在出口41处排出。

包括烟草香料和生物碱的提取液体可以进一步加工并且用于气溶胶生成制品，例如电子烟。

因此，根据本发明，有可能实现提取过程，其中若干过程参数(如温度、压力和摩擦)可沿着输送方向连续地改变。这实现了具有特性的连续过程，所述过程可针对相应加工的生烟草材料进行优化。例如，当加工烟草材料的较大的叶或叶部分时，剪切力可以在第一台站增加，以将这些较大叶或叶部分分解成较小部分。当加工预加工的烟草材料时，压力可以增加。此外，在第一台站中可包括洗涤步骤以洗涤预加工或生烟草材料。此外，不同的处理台站使得能够随后使用适于台站中存在的相应烟草材料的不同提取剂和液体。

Claims (15)

1.用于从植物材料提取成分，特别是从烟草材料提取生物碱或烟草香料的设备，包括

第一螺旋输送机，所述第一螺旋输送机具有至少一个可旋转驱动的第一螺杆，所述第一螺旋输送机适于将所述植物材料从第一螺旋输送机入口输送到第一螺旋输送机出口，以及

第二螺旋输送机，所述第二螺旋输送机具有至少一个可旋转驱动的第二螺杆，所述第二螺旋输送机适于将所述植物材料从第二螺旋输送机入口输送到第二螺旋输送机出口，

其中在所述第一螺旋输送机出口与所述第二螺旋输送机入口之间提供流体连接，所述流体连接适于使得植物材料能够从所述第一螺旋输送机出口流动到所述第二螺旋输送机入口，

其中所述第一螺旋输送机在其下游侧处具有第一流体出口，并且

其中所述第二螺旋输送机在其下游侧处具有第二流体出口。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述螺旋输送机中的至少一个螺旋输送机具有布置在其中的两个可旋转驱动的螺杆。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述螺杆近侧上的螺纹的牙顶彼此邻近。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括具有至少一个可旋转驱动的螺杆的第三螺旋输送机，所述第三螺旋输送机适于将所述植物材料从第三螺旋输送机入口输送到第三螺旋输送机出口。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中在所述螺旋输送机中的至少一个螺旋输送机中，所述至少一个可旋转驱动的螺杆的螺纹螺距变化。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中在所述螺旋输送机中的至少一个螺旋输送机中，所述至少一个可旋转驱动的螺杆的轴直径沿着所述螺杆的轴向方向变化。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述螺旋输送机中的至少一个螺旋输送机包括至少部分地在轴向方向和周向方向上邻近所述螺杆布置的筛网，以允许流体与所述植物材料的分离。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述螺旋输送机中的至少一个螺旋输送机在其上游侧处包括流体入口。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述螺旋输送机中的至少一个螺旋输送机适于在输送所述烟草材料时改变所述烟草材料中的压力。

10.用于从烟草材料，特别是从预加工的烟草材料提取至少一种生物碱或至少一种烟草香料的方法，具有以下步骤：

混合烟草材料和提取液体，以及

连续地输送所述烟草材料和提取液体，同时将所述提取液体与所述烟草材料分离，

其中所述烟草材料连续地输送通过后续台站，其中在这些台站中的每一个台站中，提取液体在下游位置处与所述烟草材料至少部分地分离。

11.根据权利要求10所述的方法，其中在所述台站中的每一个台站中，在上游位置处注入提取液体。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的方法，其中在所述第二台站结束处所述烟草材料的温度高于在所述第一台站结束处所述烟草材料的温度。

13.根据权利要求10至权利要求12中任一项所述的方法，其中在所述第二台站结束处所述烟草材料中的压力高于在所述第一台站结束处所述烟草材料中的压力。

14.根据权利要求10至权利要求13中任一项所述的方法，其中所述输送由至少两个后续螺旋输送机实现，其中所述螺旋输送机的摩擦因数在下游方向上至少部分地增加。

15.用于从烟草材料，特别是从预加工的烟草材料提取至少一种生物碱或至少一种烟草香料的螺旋输送机的用途，其中所述烟草材料连续地输送通过后续台站，其中在这些台站中的每一个台站中，提取液体在下游位置处与所述烟草材料至少部分地分离。

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