JPH0515360A - 細胞状材料に液化ガスを含浸させる方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】細胞状材料を効率的かつ経済的に膨張させる。 【構成】 細胞状材料を含浸容器へ入れる工程、その含
浸容器を不活性ガスでパージする工程、その不活性ガス
で該予定圧力まで含浸容器を加圧する工程、該予定圧力
で液化ガスを貯蔵しているプロセス容器から含浸容器へ
液化不活性ガスを移動させる工程、予定時間、細胞状材
料を液化不活性ガスの中に浸漬する工程、吸収されなか
った液化ガスを含浸容器からプロセス容器へ移動させる
工程、含浸容器から不活性ガスを排気することによって
含浸容器を減圧する工程、及び含浸させた細胞状材料を
含浸容器から取り出す工程を含み、且つ含浸容器をパー
ジし加圧するのに用いる不活性ガスをプロセス容器中に
含まれる液化不活性ガスから完全に独立している供給源
から取り出し、予定圧力において細胞状材料に液化ガス
を含浸させ含浸細胞状材料を膨張させる。更に、パージ
工程と加圧工程のために、不活性ガスの外部供給源を用
いて、プロセス容器中の圧力と温度の変化を最小にす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】発明の分野 本発明は、高圧下で細胞状材料に液化ガスを含浸させ、
その細胞状材料から過剰の液化ガスを除去してから、含
浸ガスを気化させることによって、細胞状材料を膨張さ
せるための方法と装置に関するものである。更に詳しく
は、本発明は、含浸プロセスの間、貯蔵容器中にある液
化ガスの温度変化を減少させる方法に関するものであ
る。

【０００２】従来技術の簡単な説明 細胞状材料の加工において、しばしば、該材料の密度を
減少させる必要又は要求がある。例えば、タバコ又は他
の喫煙製品、果物、野菜、肉、シリアル、及び他の食品
などのような細胞状製品を乾燥させる時は、一般的に
は、それらを収縮させる。あるいは、しばしば、前記の
製品を膨張させて、燃焼特性、吸水性、及び外観などの
ような特性を改良することが望ましい。同様に、しばし
ば、繊維状材料、例えばおが屑、圧縮繊維材料などのよ
うな他の細胞状材料を膨張させて、液体吸収性又は絶縁
性を増大させることが望ましい。

【０００３】細胞状材料を膨張させる方法は、多数知ら
れている。一般的に、それらの方法は、膨張剤、即ち液
体から気体に相変化させることによって膨張させること
ができる物質を、材料の細胞中へ入れてから、該膨張剤
を膨張させることを含んでいる。上述の細胞状材料の内
の一つを膨張させるのに特に適当な方法は、細胞状材料
に対して不活性な液化ガスを、材料が入っている密封容
器中へ導入し；液化ガスが材料の細胞へ浸透することが
できる程十分に長く、細胞状材料を液化ガス中に浸漬
し；次に、細胞状材料から過剰の液化ガスを除去し；最
後に、細胞状材料を加熱して、該材料の細胞中にある液
化ガスを気化させることによって、該細胞状材料を膨張
させることを含んでいる。該細胞中で気化した液化ガス
の圧力の増大によって、細胞状材料は膨張する。

【０００４】又、高圧下で、例えば液化二酸化炭素のよ
うな液化ガス膨張剤を、細胞状材料に含浸させ；その細
胞状材料から過剰の膨張剤を除去してから；細胞状材料
が入っている容器中の圧力を低下させて、膨張剤を凝固
させ；最後に、熱風流、例えば空気などに暴露して細胞
状材料を加熱して、前述の凝固している膨張剤を気化又
は昇華させることによって、細胞状材料を膨張させるこ
とも知られている。凝固膨張剤は、ガス形態の膨張剤が
細胞状材料から抜け出て行く速度を超える速度で、気化
する。前記の処理の結果、細胞状材料は、膨張する。

【０００５】米国特許第４，３４０，０７３号は、タバ
コと接触している二酸化炭素が液体形態であるような条
件下で、タバコに二酸化炭素を含浸させ、次にタバコか
ら過剰の液化二酸化炭素を除去してから、含浸させたタ
バコの圧力を低下させてタバコ構造中の二酸化炭素を凝
固させ、最後に大気圧下でタバコを急速に加熱して二酸
化炭素を気化させることによってタバコを膨張させるた
めの方法と装置を記載している。

【０００６】英国特許明細書第１，４８４，５３６号
は、液体二酸化炭素を用いて、有機物質を膨張させるた
めの特に有用な方法を記載している。前記特許の方法
は、膨張させる物質が入っている容器を、二酸化炭素を
用いて約２００ − １０７０ psiの圧力まで加圧する工
程、 容器中の圧力を保ちながら、液体二酸化炭素中に該
物質を浸漬し、該物質に液体二酸化炭素を含浸させる工
程、含浸容器から過剰の液体二酸化炭素を除去する工
程、該容器を実質的に大気圧まで減圧して、該物質上及
び該物質中に存在している液化二酸化炭素を凝固させる
工程、該容器から含浸させた該物質を取り出す工程、及
び該物質を加熱して少なくとも１０％だけ該物質を膨張
させる工程、を含んでいる。この特許明細書の方法にお
いては、含浸容器を加圧するのに用いられる二酸化炭素
は、含浸室に液体二酸化炭素を提供するために用いられ
るプロセス容器のベーパースペースから取り出される。
更に、この特許明細書では、含浸室から液体二酸化炭素
を除去した後、含浸室から二酸化炭素を大気中へ、又は
二酸化炭素回収システムへ排気することができる、こと
を述べている。米国特許第４，１６５，６１８号は、液
化二酸化炭素のような液体寒剤を用いる、英国特許明細
書第１，４８４，５３６号と同様な方法とシステムを記
載している。この特許の方法では、液体寒剤貯蔵容器の
ベーパースペースからのガスを含浸容器へ移動させるこ
とによって、タバコが含浸されている容器をパージし、
加圧する。加圧に続いて、液体寒剤を、液体貯蔵容器か
ら含浸容器へ移動させる。予定時間、タバコを液体寒剤
中に浸漬し、その後、液体寒剤は液体貯蔵容器へ戻す。
次に、液体寒剤を取り出した後に含浸容器中に残ってい
る気体寒剤を、一連のアキュムレーターへと移動させて
該気体を圧縮して、最後には液体寒剤のための主タンク
へ戻す。

【０００７】これらの特許に記載されている方法は、含
浸容器のパージと圧縮に用いるガスが、液化ガス貯蔵容
器のベーパースペースから取り出される、という欠点を
有している。都合が悪いことに、液化ガス貯蔵容器から
ガスを取り出すと、該容器中の圧力が低下し、それによ
って容器中の平衡バランスが崩れて、容器中にある液体
が沸騰してしまう。今度は、これが、液体を冷やす。望
ましい平衡値まで、容器中の圧力と温度を回復させるた
めには、貯蔵容器中の液体を頻繁に加熱する必要があ
る。貯蔵容器中の内容物を加熱して、容器中の液体と蒸
気の温度・圧力平衡を維持することは、含浸プロセスの
コストを有意に増加させる。

【０００８】排気したガスを回収して、圧縮した後、貯
蔵容器へ戻す上述の米国特許第４，１６５，６１８号に
記載されているような方法においては、液体寒剤から失
われた熱の幾らかを、圧縮熱風を貯蔵容器へ戻すことに
よって、補給することができる。しかしながら、前記の
圧縮ガスから容器へ戻された追加の熱は、貯蔵容器にお
ける望ましい圧力・温度平衡を保つには、不十分であ
る。従って、貯蔵容器中にある液体寒剤を更に加熱し
て、温度・圧力平衡を回復させる必要がある。米国特許
第３，７７１，５３３号は、タバコにアンモニアと二酸
化炭素の混合物を含浸させてから、前述のアンモニアと
二酸化炭素を反応させて炭酸アンモニアを生成させる方
法を記載している。その後、炭酸アンモニアを熱で分解
してガスを放出させ、含浸タバコを膨張させる。米国特
許第４，１６５，６１８号は、窒素、酸素、アルゴン、
水素、ヘリウム、メタン、フレオン、一酸化炭素、及び
タバコを膨張させるときに用いる含浸剤としての二酸化
炭素、などを含む様々な液化不活性寒剤の利用を記載し
ている。

【０００９】液化ガス含浸工程の経済を改善するため
に、加工のコストを低下させる改良が、絶えず求められ
ている。本発明は、含浸工程のコストを低下させる改良
を提供する。

【００１０】

【発明の目的】細胞状材料を膨張させるための改良方法
と装置を提供することは、本発明の目的である。

【００１１】液化ガスによって、細胞状材料を膨張させ
るためのより効率の良い経済的な方法と改良装置を提供
することは、本発明のもう一つの目的である。

【００１２】パージのための改良方法と、液化ガスを細
胞状材料に含浸させるために用いる室の中の圧力を均等
化させるための改良方法を提供することは、本発明のも
う一つ別の目的である。

【００１３】細胞状材料含浸システムの貯蔵容器中に入
っている液化ガスの温度変化を、含浸プロセスの全過程
を通じて減少させるための改良方法を提供することは、
本発明の更にもう一つ別の目的である。

【００１４】上記の本発明の目的と利点は、以下に記載
した本発明に関する説明と添付の図面から明らかとな
る。

【００１５】

【発明の概要】本発明に従って、細胞状材料を膨張させ
る方法を改良する。本発明の最も広範な態様において
は、本方法は、以下の工程を含む：密閉して環境から隔
離することができる含浸容器へ、細胞状材料を入れる。
該含浸容器は、開口部を、頂部近くの上部領域と最低部
近くに有する。含浸容器の上部開口部は、処理するため
に該容器中に入れられている細胞状材料の高さよりも、
いつも上にあるように配置する。含浸容器に細胞状材料
を入れるときは、容器を密閉し、低圧不活性ガスでパー
ジする。低圧不活性ガスの圧力は重要ではないが、一般
的には、約１５ − ３００ psia である。パージ工程の
間は、上部開口部を通して、空気と他の非凝縮物を含浸
容器から排気し、排気口から大気へと放出する。パージ
工程の完了時には、同じ不活性ガスで含浸室を加圧する
が、その場合、含浸容器をパージするために用いた不活
性ガスの圧力を実質的に超える圧力で加圧する。加圧ガ
スの圧力は、以下で述べる液化不活性ガスプロセス容器
の圧力と少なくとも同じ程度の圧力である。

【００１６】加圧工程の後、液化形態の同じ不活性ガス
を、該不活性ガスを貯蔵しているプロセス容器から、液
化ガス中に細胞状材料を完全に浸漬して置くのに十分な
容積を有する含浸容器へと、移動させる。プロセス容器
中の液化不活性ガスは、約３００ − １２００ psia の
圧力に保つ。圧力は、用いる液化ガス、処理される細胞
状材料、及び膨張させる程度に従って選択する。液化ガ
スの温度は、液化不活性ガスと、その上方のベーパース
ペース中に存在している不活性ガスとが平衡状態になる
温度である。もちろん、その温度は、用いられる特有な
不活性ガスと、プロセス容器中の圧力に左右される。液
化不活性ガスを、プロセス容器から含浸容器へ移動させ
ている間に、不活性ガスを、含浸容器の上部開口部を通
して循環させて、プロセス容器の頂部にあるベーパース
ペースへと戻す。これによって、プロセスタンクの圧力
を殆ど又は全く変化させずに、移動させることができ
る。液化不活性ガスは、十分な時間、含浸室に留めて置
き、細胞状材料の細胞に、望ましい程度まで該液化不活
性ガスを浸透させることができる。該液化不活性ガス
は、排水又はポンプ輸送によって移動させて、プロセス
容器へ戻す。この工程中に、不活性ガスを、含浸容器の
上部開口部を経由させて、プロセス容器のベーパースペ
ースから含浸容器へと戻すので、この場合も、プロセス
容器における圧力の変化は、殆ど又は全く起こらない。

【００１７】過剰の液化不活性ガスを含浸容器から除去
したら、この容器に残っている不活性ガスを、大気中へ
排気することができる。排気工程が完了したら、含浸容
器を開けて、そこから細胞状材料を取り出すことができ
る。含浸容器の圧力を低下させると、細胞状材料の細胞
中に含まれている液化不活性ガスが気化して膨張するの
で、細胞状材料は幾らか膨張する。不活性ガスの内の幾
らかは気化するが、その他の不活性ガスは、液体状態で
残るか、又は不活性ガスを用いている状態によっては、
凝固する。膨張工程は、細胞状材料を加熱して、液化又
は凝固不活性ガスを気化又は昇華させて細胞中の圧力を
大きく増大させ、それにより細胞状材料を膨張させるこ
とによって完了させる。

【００１８】本発明方法の特徴は、パージ工程及び加圧
工程を、プロセス室に入っている不活性ガスとは完全に
無関係な不活性ガス源を用いて行う、ことにある。従っ
て、パージ及び加圧工程の間は、プロセス容器から不活
性ガスを取り出さない。それ故に、プロセス容器中の圧
力と温度は、プロセスのパージ及び加圧工程から影響を
受けない。この容器から失われる不活性ガス又は液化不
活性ガスは、実質的には、細胞状材料上または細胞状材
料中に残っているものであるので、プロセス容器中の液
化ガスの圧力と温度の変化は、最小に保たれる。本発明
の好ましい態様においては、浸漬工程の後に含浸容器か
ら排気される不活性ガスを回収する。該回収は、不活性
ガスを含浸室から低圧不活性ガス貯蔵容器中へと排気す
ることによって、達成する。該貯蔵容器は、パージ工程
用の不活性ガス源として用いられる容器と同じであって
も良い。

【００１９】本発明の別の好ましい態様においては、含
浸容器を加圧するのに用いられる高圧不活性ガスは、低
圧不活性ガス貯蔵容器から不活性ガスを取り出し、それ
を望ましい圧力まで圧縮して、その加圧ガスを入れるた
めの高圧不活性ガス貯蔵容器へ、該加圧ガスを移動させ
ることによって提供する。

【００２０】本発明の他の好ましい態様においては、細
胞状材料は、タバコ又は他の喫煙材料、あるいは乾燥果
物、乾燥野菜、乾燥肉、又は乾燥シリアルのような乾燥
食品であることができ；不活性ガスは、空気、二酸化炭
素、窒素、酸素、アルゴン、ハロゲン化炭化水素、アン
モニア、低級アルカン、及びそれらの混合物であること
ができる。

【００２１】本発明の最も好ましい態様においては、細
胞状材料はタバコであり、不活性ガスは二酸化炭素であ
る。

【００２２】本発明の装置は、細胞状材料を入れてか
ら、密封して環境から隔離することができる含浸容器、
液化不活性ガスプロセス容器、液化不活性ガスをプロセ
ス容器から含浸容器へ移動させたり戻したりするための
導管とポンプ輸送手段、不活性ガスを含浸容器とプロセ
ス容器の上部との間を前後に移動させる導管とバルブ手
段、及びパージガスと加圧ガスを含浸容器へ提供し移動
させるための、プロセス容器から独立している貯蔵手
段、導管手段、及びバルブ手段を含んでいる。本発明の
装置に関する好ましい態様においては、手段を提供し
て、含浸容器をパージするために用いる低圧不活性ガス
用の貯蔵容器へ、含浸容器内のガスを排気する。本発明
の装置に関する別の好ましい態様においては、手段を提
供して、低圧不活性ガス貯蔵容器から取り出した不活性
ガスを圧縮し、該圧縮不活性ガスを、含浸容器を加圧す
るのに用いる高圧ガス用の貯蔵容器へと移動させる。

【００２３】次の図面を用いて、本発明を説明する：図
１は、本発明の原理に従って、液化ガスを細胞状材料に
含浸させるためのシステムに関する好ましい態様を説明
している。

【００２４】図２は、図１で説明した装置の変型を示し
ている。

【００２５】図１と図２を通じて、同じ装置には、同じ
番号を付している。

【００２６】

【好ましい態様の詳細な説明】本発明は、細胞状材料に
液化ガスを含浸させ、その含浸液化ガスを気化させるこ
とによって、該細胞状材料を望ましい密度まで膨張させ
る方法を提供する。本発明を適用して、膨張可能な任意
の細胞状材料を膨張させることができる。特に、本発明
は、タバコと、ホモポリマー又はコポリマーの喫煙材
料、及び乾燥果物、乾燥肉、及びシリアルを含む食品を
膨張させるのに適している。その中でも、タバコを膨張
させるのに特に適している。

【００２７】細胞状材料を膨張させるために用いる薬剤
は、不活性で通常はガスである任意の流体、即ち細胞状
材料と反応しない、あるいは細胞状材料に対して、その
用途を妨害するような悪影響を与えない任意の流体であ
ることができる。好ましい不活性ガスは、本発明の方法
において企図している温度と圧力で、液化及び凝固する
ことができる不活性ガスである。本発明において有用な
不活性ガス流体の一般的なものは、空気、二酸化炭素、
例えば冷媒として用いられているフルオロクロロ炭化水
素と通常フレオンとして知られているような塩素化炭化
水素、窒素、酸素、アルゴン、アンモニア、及びメタン
などのような１ − ６個の炭素原子を有する低級アルカ
ンである。これらの不活性ガスが相溶性である場合は、
これらのガスの混合物を用いることもできる。二酸化炭
素は、環境に対して安全であり、容易に液化及び凝固
し、細胞状材料の細孔に容易に浸透し、一般的に、膨張
させる細胞状材料に対して悪影響を与えないことから、
二酸化炭素は、好ましい不活性ガスである。以下の考察
においては、「不活性ガス」という用語は、気体形態の
特有な不活性ガスを示すために、「液化不活性ガス」と
いう用語は、液化形態の不活性ガスを示すために用いて
いる。

【００２８】本発明は、特に、本発明を適用して、液化
二酸化炭素でタバコを膨張させる場合について説明する
が、任意の液化不活性ガスで任意の細胞状材料を膨張さ
せるために、本発明の方法と装置を用いることができ
る、ことを理解すべきである。本発明の好ましい態様を
示している図１参照。本発明を含む主要な装置成分は、
液化不活性ガス貯蔵容器２、液化不活性ガスプロセス容
器１２、細胞状材料含浸室２２、低圧不活性ガスアキュ
ムレーター５６、及び高圧不活性ガスアキュムレーター
６２である。貯蔵容器２は、その下端が、ライン４によ
って、高圧ポンプ８の吸込み末端と接続されており、ラ
イン４を通る流れは、バルブ６で制御される。ポンプ８
は、液化不活性ガスプロセス容器１２の最低部と接続し
ているライン１０へと放出する。液体流ライン１４は、
プロセス容器１２の最低部と、高圧ポンプ１６の吸込み
末端とを接続している。ポンプ１６は、細胞状材料含浸
室２２の下端と接続しているライン１８へ、流体を放出
する。ライン１８を通る流体流は、バルブ２０で制御さ
れる。含浸室２２には、上部クロージャー２４と下部ク
ロージャー２６が取り付けられている。クロージャー２
４と２６によって、室２２の最上部と最低部にある各開
口部を密封する。

【００２９】不活性ガスライン２８は、含浸室２２の最
上部を、分岐ライン３０に接続している。ライン３０か
ら分かれた内の一つは、バルブ３２を介して換気口３４
とつながっている。ライン３０から分かれたもう一つの
ラインは、バルブ３６を介して、ライン４０、５２、及
び５８とつながっている。下端がプロセス容器１２の最
上部と接続しているライン４０の流体流は、バルブ３８
で制御する。ライン４０を通っているガス流は、バルブ
４２で制御する。ライン４４は、バルブ３８とバルブ４
２の間で、ライン４０から分岐して、含浸室２２の下端
でライン２０とつながっている。ライン４４を通る流れ
は、バルブ４６で制御される。液化ガスもどりライン５
０は、含浸室２２の最底部を、プロセス容器１２へと接
続している。ライン５０を通る流れは、バルブ４８で制
御する。

【００３０】バルブ５４で制御されるライン５２は、不
活性ガスライン３０を、低圧不活性ガスアキュムレータ
ー５６へと接続し、バルブ６０で制御されるライン５８
は、ライン３０を、高圧不活性ガスアキュムレーター６
２へと接続している。ライン６４は、低圧アキュムレー
ター５６を、圧縮機６６の低圧側と接続している。圧縮
機６６の高圧側は、高圧不活性ガスアキュムレーター６
２とつながっている。プロセス容器１２には、更に、液
化ガスヒーター６８と凝縮器７０が備え付けられてい
る。

【００３１】従来のタンク形状をとることができる貯蔵
容器２は、システムで用いる液化ガスを貯蔵するのに用
いる。容器２は、少なくとも３００ psiaの圧力に耐え
るように設計されている。一方、プロセス容器１２は、
容器２が暴露される圧力を有意に超える圧力に耐えるよ
うに設計され、例えば約１２００ psia 又はそれ以上の
圧力に耐えなければならない。ポンプ８とポンプ１６
は、高圧に抗して、液体を供給するように、例えば１２
００ psia又はそれ以上の圧力で、液化不活性ガスを供
給するように設計されている従来の極低温ポンプであ
る。貯蔵容器２を用いて、含浸プロセスの過程で要求さ
れるように、液化ガスをプロセス容器１２へと補給す
る。

【００３２】細胞状材料としてタバコを、及び不活性ガ
スとして二酸化炭素を用いて、本発明の方法を説明す
る。一般的なシステムでは、不活性ガス貯蔵容器２の中
の液化二酸化炭素は、圧力約２７５ psia 、平衡温度約
−６°Ｆ（−２１℃）である。プロセス容器１２中の液
化二酸化炭素は、一般的に、圧力約４００ psia におい
て、平衡状態に保つ。圧力４００ psiaにおける二酸化
炭素の平衡温度は、およそ１７°Ｆ（−９．９℃）であ
る。プロセスの過程中に、容器１２の液化ガスの温度
が、平衡値未満に下がることがある。その場合は、容器
１２の液化ガスを加熱して、望ましい温度に戻す必要が
ある。このためにヒーター６８を用いることができる。

【００３３】好ましい態様に従って、含浸室２２の底部
クロージャー２６を閉めて封止し、上部クロージャー２
４を開ける。予定量のタバコを、クロージャー２４を通
して含浸容器室２２の中に入れてから、該クロージャー
を閉めて封止する。次に、室２２を、アキュムレーター
５６から取り出した低圧二酸化炭素でパージする。この
工程を行うときは、バルブ５４、３８、４６、及び３２
は開けておく。他の全てのバルブは閉めておく。次に、
低圧二酸化炭素を、ライン５２、３０、４０、及び４４
を通して、アキュムレーター５６から室２２へ移動させ
る。二酸化炭素を室２２の中で徐々に増量して行くこと
によって、空気と他の非凝縮ガスをライン２８を通し
て、室２２から排除する。それらのガスは、排気口３４
から大気へ排気する。パージ工程が完了したときには、
バルブ３２、３８、及び４６を閉めて、バルブ３６を開
ける。低圧二酸化炭素は、室２２の圧力が、アキュムレ
ーター５６の圧力と等しくなるまで、アキュムレーター
５６から、ライン５２、３０、及び２８を経て、含浸室
２２へと流れ続ける。その場合、バルブ５４を閉め、バ
ルブ６０を開けておく。アキュムレーター６２における
二酸化炭素の圧力は、プロセス容器１２の圧力にほぼ等
しい。バルブ６０を開けると、アキュムレーター６２と
含浸室２２における圧力の均等化が達成される。圧力が
均等になったら、バルブ６０を閉める。加圧するため
に、アキュムレーター５６を用いるのは任意である。即
ち、含浸室２２は、アキュムレーター６２のみによっ
て、完全に加圧することができる。

【００３４】本方法の次の段階では、液化二酸化炭素
を、室２２へ移動させる。この移動は、バルブ３８、４
２、及び２０を開け、ポンプ１６を作動させることによ
って達成する。バルブ３６は前の工程から開けたままで
あり、他の全てのバルブは閉めておく。液体二酸化炭素
をライン１４と１８を通して、室２２へ流す。室２２に
おいて、液体二酸化炭素の液面が上昇したら、室２２を
占めている気体二酸化炭素を、ライン２８を通して、室
２２から排気し、それをライン３０と４０を経由させ
て、プロセス容器１２のベーパースペースへと通す。こ
の操作の間は、液体二酸化炭素及び気体二酸化炭素は閉
鎖系を循環し、その圧力は閉鎖系中のいたるところで等
しいので、プロセス容器１２の圧力は、実質的に一定の
ままである。室２２において、液体二酸化炭素が、望ま
しい高さまで上昇したら、ポンプ１６の電源を切って、
バルブ２０を閉める。次に、予定滞留時間、即ち約１秒
から約１時間、又はそれ以上の間、液化二酸化炭素の中
にタバコを浸漬する。一般的に、望ましい結果を得るに
は、液化二酸化炭素中に、数秒、即ち約１− １０秒
間、タバコを浸漬して、十分に液化二酸化炭素をしみ込
ませれば良い。

【００３５】含浸工程が完了したら、バルブ４８を開い
て、容器２２の液体二酸化炭素を、ライン５０を通して
排出し、プロセス容器１２へ戻す。重力流れによって完
全な排出を達成するために、含浸室２２は、プロセス容
器１２と比べて、より高いところに配置しなければなら
ない、ことが分かる。そのように配置できない場合は、
ポンプをライン５０に配置し、そのポンプで液体二酸化
炭素を汲み出して容器１２へ戻さなければならない。図
には示していないが、ライン５０を、ポンプ１６の吸込
み側と接続させることができ、且つ適当なバルブを有す
るライン１６からの分岐ラインを用いて、容器１２へ液
化二酸化炭素を戻すことができる、ということも分か
る。同様に、他の等価の配置を用いることもできる。液
化二酸化炭素を室２２から排出して、容器１２へと戻す
とき、気体二酸化炭素は、容器１２のベーパースペース
から排気して、ライン４０、３０、及び２８を経由させ
て、含浸室２２へと戻す。本方法のこの段階中は、室２
２、容器１２、及び接続ラインの圧力は、実質的には一
定のままである。

【００３６】図１に示したシステムで実行した本方法の
含浸工程が完了したら、バルブ３８、４２、及び４８を
閉めて、バルブ５４を開ける。これによって、気体二酸
化炭素を、ライン２８、３０、及び５２を通して、含浸
室２２から、低圧アキュムレーター５６へと流す。含浸
室２２から二酸化炭素が出て行くと、含浸室の圧力は低
下し、それによってタバコの細胞上と細胞中にある液化
二酸化炭素の内の幾らかは急速に気化したり、凝固した
りする。気化することによって放出される気体二酸化炭
素は、同様に、アキュムレーター５６で回収する。気体
二酸化炭素の流れは、室２２の圧力とアキュムレーター
５６の圧力が等しくなるまで続く。室２２から追加の二
酸化炭素を回収することが望ましい場合は、排気ポンプ
（図示されていない）をライン３０に取り付けて、室２
２から、更に二酸化炭素を排気することができる。室２
２から回収される二酸化炭素の体積は、一般的に、次の
サイクルで行うパージ工程と加圧工程に用いるのに十分
である。もし望むならば、外部供給源（図示されていな
い）から、アキュムレーター５６と６２へ、追加の二酸
化炭素を加えることができる。室２２から容器５６へ二
酸化炭素を移動させたら、バルブ５４と３６を閉じ、バ
ルブ３２を開けて、室２２の中の残留二酸化炭素を、大
気中へ排気する。

【００３７】室２２が大気圧に達したら、下部ドア２６
を開けて、室からタバコを取り出すことができる。その
後で、空気、又は蒸気と空気の混合物のような熱風でタ
バコを加熱することによって、タバコを膨張させること
ができる。タバコを加熱することによって、細胞中の凝
固二酸化炭素を昇華させ、残留液化二酸化炭素を気化さ
せる。細胞における昇華と気化によるガスの急速な増加
によって、タバコが膨張する。

【００３８】高圧アキュムレーター６２から取り出した
二酸化炭素ガスで室２２を加圧することは、アキュムレ
ーター６２の二酸化炭素を消耗させる。アキュムレータ
ー５６にある二酸化炭素の幾らかを圧縮し、それを容器
６２へ移動させることによって、二酸化炭素をアキュム
レーター６２に再充填する。これは、圧縮機６６を用い
て行う。

【００３９】幾つかの場合においては、浸漬工程後に、
室２２に残っている残留二酸化炭素を回収することは、
必要ではないか又は望ましくないかもしれない。その場
合は、アキュムレーター５６と６２、及び圧縮機６６を
含む回収システムを取り除いて、二酸化炭素の外部供給
源で置き換えることができる。図２は、本発明のその態
様を示している。図２の装置は、アキュムレーター５６
と６２を、プロセス容器１２の圧力と等しいか又はそれ
を超える圧力で二酸化炭素を含んでいる容器１６２で置
き換えていること、バルブ６０がバルブ１６０になって
いること、及びバルブ１６０と容器１６２との間のライ
ン３０に圧力調整器１７２を提供したこと、を除けば、
図１に示した装置と同じである。図２で実行する本発明
の方法においては、図１で実行した方法で説明したよう
に、タバコを含浸室２２に入れて、室２２を密封する。
バルブ３２、３８、及び４６を開けて、更に、交互サイ
クルにおいて、即ち一つの含浸室をタバコで満たしてい
るときは、別の含浸室ではタバコに液体二酸化炭素を含
浸させていて、別の３番目の含浸室は排気されている、
というようなサイクルにおいて、含浸室を穏やかにパー
ジするのに必要な低い圧力になるように、圧力調整器１
６２を設定する。言い換えれば、各含浸室では、任意の
所定の時間に、含浸サイクルの異なる工程を行ってい
る。

【００４０】含浸に関する以上の記述からすると、含浸
室パージ工程と圧力均等化工程のためにプロセス容器１
２から二酸化炭素を取り出すことはないので、プロセス
容器１２の圧力は、含浸サイクル中において殆ど変化し
ない、ことは容易に理解できる。従って、容器１２を実
質的に一定の圧力に保つためにヒーター６８から容器１
２へ提供しなければならない熱量は、著しく減少する。
故に、本発明は、従来法と比べて、運転コストを有意に
減少させる。

【００４１】本発明を特有な態様に関して詳細に記載し
ているが、これらの態様の変型を企図することができ
る、ことが分かる。例えば、既に述べたように、多重含
浸容器を平行して用いることもできるし、あるいは二酸
化炭素以外の他の液化ガスに関して本システムを用いる
こともできる。更に、図に示した装置の配置とは異なる
配置を用いることもできる。同様に、本発明の方法を用
いて、タバコ以外の他の細胞状材料を膨張させることも
できる。もし望むならば、液化ガスを凝縮させて、高圧
アキュムレーター６２から貯蔵容器２へ戻すこともでき
る。本発明の範囲は、添付の請求の範囲によってのみ限
定される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理に従って、液化ガスを細胞状材料
に含浸させるためのシステムに関する、好ましい態様の
説明図である。

【図２】図１で説明した装置の変型を示した説明図であ
る。

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ａ）細胞状材料を含浸容器へ入れる工
   程、 ｂ）該含浸容器を不活性ガスでパージする工程、 ｃ）不活性ガスで予定圧力まで該含浸容器を加圧する工
   程、 ｄ）該予定圧力で液化ガスを貯蔵しているプロセス容器
   から該含浸容器へ液化不活性ガスを移動させる工程、 ｅ）所定時間、該細胞状材料を液化不活性ガスの中に浸
   漬する工程、 ｆ）吸収されなかった液化ガスを該含浸容器から該プロ
   セス容器へ移動させる工程、 ｇ）該含浸容器から不活性ガスを排気することによって
   該含浸容器を減圧する工程、及び ｈ）含浸させた細胞状材料を該含浸容器から取り出す工
   程、を含み、且つ該含浸容器をパージし加圧するのに用
   いる不活性ガスを、プロセス容器中に含まれている液化
   不活性ガスから独立している供給源から取る、該予定圧
   力において細胞状材料に液化ガスを含浸させる方法。
2. 【請求項２】 該不活性ガスを、空気、二酸化炭素、窒
   素、酸素、アルゴン、ハロゲン化炭化水素、アンモニ
   ア、低級アルカン、及びそれらの混合物から選択する請
   求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 該細胞状材料を、果物、野菜、肉、シリ
   アル、及びタバコから選択する請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 該細胞状材料がタバコである請求項１記
   載の方法。
5. 【請求項５】 該不活性ガスが二酸化炭素である請求項
   １、３、又は４の内のいずれか一つに記載の方法。
6. 【請求項６】 該含浸室をパージするのに用いるガス
   を、低圧不活性ガス貯蔵容器から得る請求項１、３、又
   は４の内のいずれか一つに記載の方法。
7. 【請求項７】 該低圧不活性ガス貯蔵容器の圧力を、該
   プロセス容器の圧力と比べて低く保つ請求項６記載の方
   法。
8. 【請求項８】 含浸容器を加圧するのに用いる不活性ガ
   スを、高圧不活性ガス貯蔵容器から得る請求項１、３、
   又は４の内のいずれか一つに記載の方法。
9. 【請求項９】 該高圧不活性ガス貯蔵容器の圧力が、該
   プロセス容器の圧力と同じか、又はそれよりも高い請求
   項８記載の方法。
10. 【請求項１０】 減圧工程中に、該含浸容器から放出さ
    れる不活性ガスを、該低圧不活性ガス貯蔵容器ヘ排気す
    る請求項９記載の方法。
11. 【請求項１１】 該高圧不活性ガス貯蔵容器の不活性ガ
    スを、該低圧不活性ガス貯蔵容器からのガスを圧縮し、
    その圧縮したガスを該高圧不活性ガス貯蔵容器へ移動さ
    せることによって補充する請求項１０記載の方法。
12. 【請求項１２】 (ａ）流体入口と流体出口を有し、該
    流体入口が、含浸室の下部領域に配置されていて、該流
    体出口が、該含浸室におけるタバコの上限よりも上の位
    置に配置されている密封可能な含浸室へタバコを入れる
    工程； （ｂ）該含浸室を密閉して、大気から隔離する工程； （ｃ）工程（ｄ）で定義するプロセス容器から独立して
    いる供給源より得られる気体二酸化炭素を用いて、密封
    した含浸室をパージする工程； （ｄ）気体二酸化炭素と液化二酸化炭素との実質的な平
    衡混合物を含んでいるプロセス容器の圧力と実質的に等
    しい圧力になるまで、気体二酸化炭素を用いてパージ後
    の該含浸室を加圧する工程であり、該含浸室を加圧する
    のに用いられる不活性ガスは該プロセス容器から独立し
    ている該供給源から得られる工程； （ｅ）該含浸容器中の気体二酸化炭素を、該流体出口を
    通して、該プロセス容器中のベーパースペースへ移動さ
    せる一方、液化二酸化炭素を、該プロセス容器から、該
    流体入口を通して、該含浸室へ移動させる工程； （ｆ）液化二酸化炭素をタバコの細胞中に浸透させるた
    めに、十分に長い時間、液化二酸化炭素を、該含浸容器
    中に維持する工程； （ｇ）該プロセス容器中の二酸化炭素を、該流体出口を
    通して、該含浸容器へ移動させる一方、液化二酸化炭素
    を、該流体入り口を通して該プロセス容器へ移動させる
    工程； （ｈ）該タバコの細胞中に含まれている液化二酸化炭素
    を凝固させるのに十分な程度まで、該含浸容器の圧力を
    低下させる工程；及び （ｉ）該タバコの細胞中に含まれている二酸化炭素を気
    化させるのに十分な程度まで該タバコを加熱して、該タ
    バコを膨張させる工程を含む、タバコを膨張させる方
    法。
13. 【請求項１３】 該含浸室をパージするのに用いる気体
    二酸化炭素を、低圧気体二酸化炭素貯蔵容器から得る請
    求項１２記載の方法。
14. 【請求項１４】 該低圧気体二酸化炭素貯蔵容器の圧力
    を、該プロセス容器の圧力と比べて、低く保つ請求項１
    ３記載の方法。
15. 【請求項１５】 密封した含浸室を加圧するのに用いる
    気体二酸化炭素を、高圧気体二酸化炭素貯蔵容器から得
    る請求項１２記載の方法。
16. 【請求項１６】 該高圧気体二酸化炭素貯蔵容器の圧力
    が、該プロセス容器の圧力と同じか、又はそれよりも高
    い請求項１５記載の方法。
17. 【請求項１７】 減圧工程中に、該含浸室から放出され
    る気体二酸化炭素を、該低圧気体二酸化炭素貯蔵容器へ
    排気する請求項１６記載の方法。
18. 【請求項１８】 該高圧気体二酸化炭素貯蔵容器の気体
    二酸化炭素を、該低圧気体二酸化炭素貯蔵容器からの気
    体二酸化炭素を圧縮し、その圧縮した気体二酸化炭素を
    該高圧気体二酸化炭素貯蔵容器へ移動させることによっ
    て補充する請求項１７記載の方法。
19. 【請求項１９】 (ａ）流体入口と流体出口を有し、該
    流体出口が、該含浸室の上部に配置されている密封可能
    な含浸容器へ細胞状材料を入れる工程； （ｂ）該含浸室を密閉して、大気から隔離する工程； （ｃ）不活性ガスを用いて、密封した含浸室をパージ
    し； （ｄ）気体相と液化相の該不活性ガスが実質的に平衡状
    態にある混合物を含んでいるプロセス容器の圧力と実質
    的に等しい圧力になるまで、該不活性ガスを用いて、パ
    ージ後の該含浸容器を加圧する工程； （ｅ）不活性ガスを、該含浸室から、該流体出口を通し
    て、該プロセス容器のベーパースペースへ移動させる一
    方、該プロセス容器からの不活性ガスを、該プロセス容
    器から、該流体入口を通して、該加圧含浸容器へ移動さ
    せる工程； （ｆ）液化不活性ガスを該細胞状材料の細胞中に浸透さ
    せるために、十分に長い時間、液化不活性ガスを、該含
    浸室の中に維持する工程； （ｇ）不活性ガスを、該プロセス容器から、該流体出口
    を通して、該含浸容器へ移動させる一方、液化不活性ガ
    スを、該含浸室から、該流体入口を通して、該プロセス
    容器へ移動させる工程； （ｈ）該含浸容器の圧力を低下させる工程；及び （ｉ）該細胞状材料の細胞中に含まれている液化不活性
    ガスと凝固不活性ガスを気化させるのに十分な程度ま
    で、該細胞状材料を加熱して、該細胞状材料を膨張させ
    る工程 を含む細胞状材料を膨張させる方法において、該プロセ
    ス容器に入っている不活性ガスから独立している不活性
    ガス供給源を用いて、該含浸室をパージし、且つ加圧す
    る工程を行うことを含む改良。
20. 【請求項２０】 ａ）密封可能な含浸容器へタバコを入
    れる工程、 ｂ）該含浸容器を密閉し、低圧二酸化炭素を用いて密封
    した該含浸容器をパージし、高圧二酸化炭素を用いて密
    封した該含浸容器を加圧する工程、 ｃ）液化二酸化炭素の十分量を、気体二酸化炭素と液体
    二酸化炭素の高圧平衡混合物を含んでいるプロセス容器
    から、該含浸容器へ移動させて、該タバコを液化二酸化
    炭素中で実質的に十分に浸漬する工程、 ｄ）液化二酸化炭素を該タバコの細胞中に浸透させるた
    めに十分に長い時間、液化二酸化炭素を該含浸容器中に
    維持する工程、 ｅ）該含浸容器中の液化二酸化炭素を移動させて該プロ
    セス容器へ戻す工程、 ｆ）該含浸容器を排気して該含浸容器の圧力が実質的に
    大気圧になるまで圧力を低下させる工程、及び、 ｇ）該タバコの細胞中に含まれている液化二酸化炭素と
    凝固二酸化炭素を気化させるのに十分な程度まで該タバ
    コを加熱して、該細胞状材料を膨張させる工程、 を含むタバコを膨張させる方法において、該貯蔵容器か
    ら独立している供給源からの低圧気体二酸化炭素を用い
    て、密封した含浸容器をパージすること、及び該貯蔵容
    器から独立している該供給源からの高圧気体二酸化炭素
    を用いて、密封した含浸容器を加圧すること、及びプロ
    セス容器と含浸容器との間で液化二酸化炭素を移動させ
    ているときに、該含浸容器と該プロセス容器との間のガ
    ス連絡を維持することにより、全プロセスを通じて、該
    プロセス容器中の圧力を実質的に一定に保つこと、の改
    良を含む方法。
21. 【請求項２１】 （ａ）細胞状材料を含浸容器に入れる
    ための密封可能な手段と、該含浸容器から該細胞状材料
    を取り出すための密封可能な手段を有する高圧含浸容
    器； （ｂ）液化不活性ガスプロセス容器； （ｃ）該液化不活性ガスプロセス容器と該含浸容器との
    間で、該液化不活性ガスを移動させる手段； （ｄ）該含浸容器の上部領域と該液化不活性ガスプロセ
    ス容器の上部領域との間に流体連絡を提供し、且つ該含
    浸容器と該液化不活性ガスプロセス容器との間で該液化
    不活性ガスを移動させているときに、該液化不活性ガス
    プロセス容器の圧力を実質的に一定に保つように適合さ
    せた手段； （ｅ）該液化不活性ガスプロセス容器から独立してい
    て、該含浸容器を低圧不活性ガスでパージする手段； （ｆ）該液化不活性ガスプロセス容器から独立してい
    て、該液化不活性ガスプロセス容器における平衡圧力と
    実質的に等しい圧力まで、該含浸容器を高圧不活性ガス
    で加圧する手段；及び （ｇ）該含浸容器を排気する手段 を含む、該液化ガスの温度を実質的に変化させないで、
    該細胞状材料に該液化ガスを含浸させるための装置。
22. 【請求項２２】 該排気手段が、該含浸容器をパージす
    る該手段と流体連絡している請求項２１記載の装置。
23. 【請求項２３】 該含浸容器から排気される不活性ガス
    を圧縮して、圧縮不活性ガスを、該含浸容器を加圧する
    該手段へ移動させる手段、を更に含む請求項２２記載の
    装置。
24. 【請求項２４】 該含浸容器をパージする手段と該含浸
    容器を加圧する手段が、高圧不活性ガス貯蔵手段と圧力
    調整器手段とを含む請求項２１記載の装置。