DE3119330C2

DE3119330C2 - Verfahren zur Verbesserung der Füllfähigkeit von Tabaken

Info

Publication number: DE3119330C2
Application number: DE3119330A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Dipl.-Chem. Dr. 2080 Pinneberg Ziehn
Original assignee: Hf & Phf Reemtsma & Co 2000 Hamburg GmbH; HF and PhF Reemtsma GmbH and Co
Current assignee: HF and PhF Reemtsma GmbH and Co
Priority date: 1981-05-15
Filing date: 1981-05-15
Publication date: 1983-06-01
Also published as: YU99382A; JPS585179A; SU1120917A3; EP0065228A1; BG38484A3; ZA822820B; FR2505618A1; ATE14827T1; AU544763B2; IT8221271A0; GB2098452B; BE893190A; NL188498B; JPS5933346B2; PT74887A; AR226657A1; PH19043A; NL8202006A; EP0065290A1; MX155918A

Description

Verfahren zur Verbesserung der Füllfähigkeit von Tabaken.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Füllfähigkeit von Tabaken durch Behandlung des Tabaks mit Gasen unter Druck und anschließendem Erwärmen nach Entspannung, bei dem der Tabak mit Stickstoff und/oder Argon bei Arbeitsdrücken bis zu 1000 bar behandelt und nach Entspannung einer kurzzeitigen thermischen Nachbehandlung unterworfen wird.

Ein derartiges Verfahren ist z.B. gemäß DE-OS 29 03 300 bekannt und unterscheidet sich grundsätzlich von den bislang bekannten Tabak-Blähverfahren mit Imprägnierung des Tabaks mit flüchtigen organischen Verbindungen, Distickstoffmonoxid, SO₂, Ammoniak und CO] oder flüssigem CO] bei niedrigen Drucken und anschließender Schnelltrocknung bei Temperaturen von 150 bis 200" C und höher, wobei das Blähen duch die schnelle Hochtemperaturtrocknung und das Austreiben der flüssigen Imprägnierungsmittel erfolgt. Bei den altbekannten Verfahren erhält man nach der Schnelltrocknung bei hohen Temperaturen einen geblähten Tabak mit einer geringen Feuchte von etwa t bis 3%, der zur weiteren Verarbeitung wieder auf den üblichen Feuchtegehalt von 12 bis 15% oder mehr gebracht werden muß. Zur Vermeidung der hierbei auftretenden Füllfähigkeitsverringerung, eines erhöhten Tabakstaubanteils und einer langwierigen Wiederbefeuchtung zur sogenannten Neuordnung des Tabaks wurde gemäß dem Verfahren der DE-OS 29 03 300 Tabak, gegebenenfalls kaskadenartig in mehreren Autoklaven, einmal einer Gashochdruckbehandlung mit Stickstoff oder Argon und in einem weiteren Schritt einer thermischen Nachbehandlung unterworfen. Die Gashochdruckbehandlung bewirkt die Gasaufnahme des Tabaks, wobei durch den hohen Enddruck, durch kurze Druckabbauzeiten und gegebenenfalls durch Auffeuchtung des Tabaks vor der Behandlung die Aufnahme einer ausreichend großen Gasmenge im Tabak bewirkt wird. Bei der anschließenden thermischen Nachbehandlung expandiert das eingeschlossene Gas durch die äußere Wärmezufuhr und erzeugt einen nach außen gerichteten Druck und damit ein Aufblähen der Tabakstruktur.

Bislang war man allgemein der Auffassung, daß die FOllfähigkeitsverbesserung um so größer ist, je größer die aufgenommene Gasmenge ist Bei einer Hochdruckbehandlung des Tabaks mit Stickstoff oder Argon gemäß DE-OS 29 03 300 ging man ferner davon aus, daß der eingesetzte Tabak eine gewisse Anfangsfeuchte haben sollte, da man der Ansicht war, daß man einen Ta- bak mit einer niedrigeren Anfangsfeuchte nach diesem Gashochdruck-Verfahren mit Stickstoff oder Argon nicht hinreichend blähen könne.

Demzufolge wurde daher bei diesem Verfahren der Tabak vor der Gashochdruckbehandlung verzugsweise zusätzlich aufgefeuchtet, während die thermische Nachbehandlung entweder in Trockenschränken oder mittels einer Mikrowellen- oder Infraroterwärmung erfolgte, wobei eine Abtrocknung des Tabaks auf einen gewünschten Wasserendgehalt stattfand

Bei diesem bekannten Verfahrep wurde es nun als nachteilig empfunden, daß ein derart behandelter Tabak nach der Gashochdruckbehandiung häufig zusammenhängt, was bei der bislang üblichen thermischen Nachbehandlung das Blähen erschweren konnte.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein energiesparendes Verfahren zum Blähen des Tabaks vorzuschlagen und ferner das Gashochdruck-Verfahren gemäß DE-OS 29 03 300 zu verbessern, um die Erhöhung der Füllfähigkeit des Tabaks zu steigern und die Weiterverarbeitung des Tabaks auf einfachere Weise durchzuführen.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß bessere Bläheffekte insbesondere bei niedrigeren Drücken erhalten werden, wenn der Tabak nach der Gashoch druckbehandlung einer anschließenden thermischen

Nachbehandlung mit Sattdampf unterzogen wird, wobei

der Tabak unter Freisetzung von Kondensationswärme gleichzeitig durchfeuchtet und gebläht wird

Zur Lösung der obigen Aufgabe wird daher ein Ver-

fahren der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gashochdruckbehandlung mit Stickstoff bei einem Mindestdruck von 150 bar und mit Argon bei einem Mindestdruck von 50 bar durchgeführt wird und daß die thermische Nach behandlung mit Wasserdampf als Sattdampf durchge führt wird, und daß der Tabak unter Freisetzung von Kondensationsenergie gleichzeitig durchfeuchtet und gebläht wird. Es ist zwar aus der DE-OS 29 12 322 ein weiteres COj-Behandlungsverfahren zum Blähen von Tabak beschrieben, bei dem im Gegensatz zu den altbekannten COrVerfahren nicht mit flüssigem, sondern mit gasförmigem COj bei höheren Drücken gearbeitet wird. Auch hier erfolgt die thermische Nachbehandlung zur Blä hung unter trocknenden Bedingungen bei Temperatu ren von 199 bis 370"C, wobei der Tabak von seiner Ausgangsfeuehte von 2. B. 9 bis 15% beispielsweise mit Heißdampf oder überhitztem Dampf in einem Dampftrockner bis zu einer Feuchte von etwa 1,5 bis 3,2% getrocknet und dabei gebläht wird.

Im Gegensatz dazu wird bei dem erfindungsgemäßen Gashochdruckbehandlungsverfahren mit Stickstoff und/oder Argon die Blähung des druckgasbehandelten

Tabaks mit Sattdampf leuchtend ducbgeführt, und zwar unter Ausnutzung der freiwerdenden Kondensationsenergie zur Blähung,

Es ist überraschend, daß man einen druckgasbehandelten Tabak zur Blähung mittels thermischer Nachbehandlung nicht trocknend, sondern im Gegenteil befeuchtend behandeln kann und dabei hervorragende Füllfähigkeitsverbesserungen erzielt.

Im übrigen entfällt bei dem anmeldungsgemäßen Verfahren die überaus aufwendige oder kritische Wiederbefeuchtung, die bei einem geblähten Tabak nach dem COrVerfahren notwendig ist Auch bei dem CO2-Verfahren gemäß DE-OS 29 12 322 muß nämlich der mit einer Feuchte von 1 bis 3% anfallende trocknend geblähte Tabak wieder auf die normale Verarbeitungsfeuchte gebracht werden. Dieses ist aber mit einem signifikanten Verlust an Füllkraft verbunden, erfordert bis zu 24 Stunden oder mehr für die gleichmäßige Einstellung des gewünschten Feuchtigkeitswertes und kann sogar bei bestimmten Zwangsumlufteinheiten zu einer Flammentfachung führen, sofern man nicht die Wiederbefeuchtung des Tabaks mit aufwendigen Ultraschall-Zerstäubungsgeräten durchführt

Beim anmeldungsgemäßen Verfahren fällt dagegen der hochdruckbehandelte Tabak in einer der Verarbeitungsfeuchte entsprechenden Feuchte an, wird dann befeuchtend gebläht und kann danach ohne Schwierigkeiten auf übliche Weise wieder auf die Verarbeitungsfeuchte herabgetrocknet werden.

Ohne sich auf einen bestimmten Mechanismus festlegen zu wollen, kann man vermuten, daß bei dem anmeldungsgemäßen Verfahren im Vergleich zu dem bekannten Verfahren gemäß DE-OS 29 03 300 die bei Tabak geringerer Feuchte zu beobachtende stärkere Abkühlung beim Abblasen des Prozeßfcases möglicherweise zum Einschluß einer größeren Gasmenge ?ührt Die Zufuhr von Sattdampf setzt im Vergleich zu den Nachbehandlungsmethoden des bekannten Verfahrens erheblich größere Energiemengen durch Kondensation frei und führt so bei gleichzeitigem Durchfeuchten zu einer Zunahme der Zetlwandungselastizität und zu einer besonders schlagartiger Volumenvergrößerung. Dies ergibt als weiteren Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß die Gashochdruckbehandlung bei niedrigeren Drücken durchgeführt werden kann und zu höheren Füllfähigkeitsgewinnen führt

Es ist ferner vorteilhaft, die Druckbehandlung bei Temperaturen von 0 bis 50⁰C durchzuführen; diese ist zwar für die Verbesserung des Bläheffektes nicht sonderlich von Einfluß, jedoch ergeben sich bei Temperaturen über 50⁰C Ablagerungen von Tabakinhaltstoffen in den Leitungen und unter 0⁰C eine Vereisung der Ventile.

Es ist ferner zweckmäßig, die Dampfbehandlung mit einem Wasserdampf durchzuführen, der eine Dichte von 0,5 bis 10 kg Η2Ο/ΓΤ1³ hat, d, h. einem Wasserdampf, der entsprechend bei Temperaturen zwischen etwa 100 und 220°C so stark mit H₂O gesättigt ist, daß er beim Auftreffen auf den Tabak als kondensierender oder befeuchtender Sattdampf vorliegt.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn der zu behandelnde Tabak einen Feuchtegehalt von bis zu etwa 15% besitzt, da dann die befeuchtende .Sattdampfbehandlung zu optimalen Endfeuchten führt

Überraschenderweise wurde weiterhin gefunden, daß der Tabak wahlweise sowohl vor der Gashochdruckbehandlung als auch nach der thermischen Dampfnachbehandlung mit geeigneten Geschmacksstoffen versehen werden kann, ohne daß ein Verlust an FQllfShigkeitsgewinn beobachtet wird.

Ein für die technische Realisierung sehr wichtiger

Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß der eingesetzte Tabak mit seiner Normalfeuchte oder Verarbeitungsfeuchte beim Entspannen nach der Gas-

hochdruckbehandlung nicht zusammenhängt und sich auf einfache Weise weiterverarbeiten läßt Außerdem entfällt beim vorliegenden Verfahren eine gesonderte Befeuchtung des Tabaks.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Virginia-Tabak wurde auf einer üblichen Anlage, wie sie w der DE-OS 29 03 300 beschrieben ist, mit Stickstoff behandelt, wobei anstelle der kaskadenartig geschalteten Doppel-Autoklaven mit einem Reaktor gearbeitet wurde, dessen Manteltemperatur bei etwa 40⁰C gehalten wurde. Die Tabakeinwaage betrug jeweils 200 g. Die Behandlung erfolgte bei den in der folgenden Tabelle I angegebenen Drücken. Tabakfeuchten und bei Druckabbauzeiten von ca. 13 bis 2 Minuten. Anschließend wurde der derart behandelte Tabak sofort einer etwa eine Minute dauernden thermischen Nachbehandlung unterworfen, indem der Tabak einmal erfindungsgemäß mit Sattdampf bei 100⁰C, und zum anderen als Vergleich wie üblich mit -Mikrowelle bzw. im Trockenschrank behandelt wurde.

Bei der thermischen Nachbehandlung des imprägnierten Tabaks mit Sattdampf wurde der nach der Gashochdruckbehandlung vorliegende Tabak unmittelbar nach dem Dekomprimieren zu einem Vlies ausgebreitet und dieses mit konstanter Geschwindigkeit unter einer Dampfdüse durchgeführt Die mit Sattdampf behandelten Proben wurden anschließend mit Heißluft auf die gewünschte Feuchte abgetrocknet

Die Proben wurden bei Standardbedingungen von 21°C und einer relativen Feuchtigkeit von 60% etwa 36 h lang klimatisiert Die Füllfähigkei/sverbesserung der Proben im Vergleich zu einer unbehandelten Probe wurde nach Einstellung der Gleichgewichtsfeuchte mit einem Borgwaldt-Densimeter bestimmt

Tabelle 1 Nachbehand- Enddruck Tabak- Füllfähig-

lungsmethode (bar) feuchte keitsverbes-

serung

Mikrowelle

Dampf

300
800

12,1%
223%
12,2%
22,2%

12,0%

20% 45% 35% 70%

57% 92%

Beispiel 2

Es wurden jeweils eine Virginia- und eine Burley-Tabakprobe analog Beispiel 1 behandelt Die Tabakfeuchte vor der Beschickung des Autoklaven betrug ca. 12%; der Enddruck wurde variiert Der mit Stickstoff imprägnierte Tabak wurde nach dem Entspannen mit Sattes dampf von 100⁰C behandelt In den Tabellen Ua und Hb sind die Bedingungen der einzelnen Versuche und die erhaltenen Füllfähigkeitsverbesserungen zusammengestellt

Tabelle Ha (Virginia-Tabakprobe)

Test	Dryck	Tabak-	therm.	Prozeßgas	FOIIfBhigkeits-
Nr,	(bar)	feuchte	Nachbehandlung		verbesserung
		%			(gegenüber
					Vergleich)

150
300
800

12,6
11,7

Sattdampf Sattdampf Sattdampf

N₂ N₂ N₂

35%

64%

102%

Tabelle Hb (Burley-Tabakprobe)

Test	Druck	Tabak	therm.	Prozeßgas	Füllfähigkeits-
Nr.	(bar)	feuchte	Nachbehandlung		verbesserung
		(%)			(gegenüber
					Vergleich)

150 300 800

12,0
12,1
11.6

Sattdampf Sattdampf Sattdampf

N₂
N₂
N₂

40% 62% 85%

Beispiel 3

Es wurde analog Beispiel 2 gearbeitet, wobei jetzt jedoch Argon anstelle von Stickstoff als Prozeßgas verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in den Tabellen HIa und IHb zusammengestellt.

Tabelle IHa (Virginia-Tabak)

Test Nr.	Druck (bar)	Tabak feuchte	Tabak feuchte	therm. Behandlung	Prozeßgas	Füllfähigkeits- verb. (gegenüber Vergleich)
1 2 3 Tabelle	50 12,8 150 13,1 300 12,2 IIIb(Burley-Tabak)	Sattdampf Sattdampf Sattdampf	Argon Argon Argon	380/0 590/0 800/0
Test Nr.	Druck (bar)	therm. Behandlung	Prozeßgas	Föllfähigkeits- verb. (gegenüber Vergleich)

50
150
300

11,9
12,2
12,8

Sattdampf Sattdampf Sattdampf

Argon
Argon
Argon

310/0 59% 790/0

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Verbesserung der Füllfähigkeit von Tabaken durch Behandlung des Tabaks mit Gas unter Druck und anschießendem Erwärmen nach Entspannung, bei dem der Tabak mit Stickstoff und/ oder Argon bei Arbeitsdrücken bis zu 1000 bar behandelt und nach Entspannung einer kurzzeitigen thermischen Nachbehandlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gashochdruckbehandlung mit Stickstoff bei einem Mindestdruck von 150 bar und mit Argon bei einem Mindestdruck von 50 bar durchgeführt wird und daß die thermische Nachbehandlung mit Wasserdampf als Sattdampf durchgeführt wird und daß der Tabak unter Freisetzung von Kondensationsenergie gleichzeitig durchfeuchtet und gebläht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbehandlung bei Arbeitstemperaturen von 0 bis 50⁰C durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu behandelnde Tabak einen Feuchtegehalt von bis zu etwa 15% besitzt

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfbehandlung mit einem Wasserdampf mit einer Dichte von 0,5 bis 10 kg/m³ erfolgt