RU2120217C1 - Method for regulating moisture content of organic materials - Google Patents

Abstract

FIELD: tobacco industry, in particular, drying or increasing moisture content of tobacco or other hygroscopic organic materials. SUBSTANCE: method involves conditioning tobacco with flow of air having relative humidity approximating to tobacco equilibrium condition. As volatile content in tobacco is increases, relative humidity of air flow coming into contact with tobacco mass is also increased. Method further involves drying tobacco by treating it with air flow having relative humidity corresponding to or below tobacco equilibrium condition. As volatile content in tobacco is reduced, relative humidity of air flow coming into contact with tobacco mass is also reduced. EFFECT: increased efficiency and improved quality of tobacco or other organic material. 24 cl, 7 dwg, 9 tbl

Description

Изобретение относится к способам кондиционирования, то есть сушки и увеличения влажности табака или других гигроскопичных органических материалов, таких как фармацевтические и сельскохозяйственные продукты, включая фрукты, овощи, крупы, кофе, чай и проч. В частности данное изобретение относится к использованию воздуха контролируемой влажности для увлажнения или сушки таких материалов. The invention relates to conditioning methods, that is, drying and increasing the humidity of tobacco or other hygroscopic organic materials, such as pharmaceutical and agricultural products, including fruits, vegetables, cereals, coffee, tea and so on. In particular, this invention relates to the use of controlled humidity air to wet or dry such materials.

Необходимость контроля влажности различных органических материалов, включая табак, давно признана. Например, влажность табака, перерабатываемого в полезный продукт, изменяется несколько раз. Каждая операция обработки, например, удаление стеблей, резка, смещение компонентов, добавление ароматизаторов, вспучивание и изготовление сигарет требует определенного оптимального уровня влажности, который должен тщательно контролироваться с целью обеспечения высшего качества табака и других гигроскопичных продуктов из органических материалов. Более того, способ, которым изменяют влажность табака, может в дальнейшем сказываться на физических, химических и субъективных характеристиках конечного продукта. В соответствии с этим, значительный интерес представляют способы, в которых предусмотрено изменение влажности табака или других органических материалов. The need for moisture control of various organic materials, including tobacco, has long been recognized. For example, the moisture content of tobacco processed into a healthy product changes several times. Each processing operation, for example, removing stems, cutting, shifting components, adding flavorings, expanding and making cigarettes, requires a certain optimum moisture level, which must be carefully controlled to ensure the highest quality of tobacco and other hygroscopic products from organic materials. Moreover, the way that tobacco moisture is altered can further affect the physical, chemical and subjective characteristics of the final product. In accordance with this, of significant interest are the methods in which the change in the humidity of tobacco or other organic materials is provided.

Важность процесса кондиционирования вспученного табака трубно переоценить. Обычно табак, полученный посредством вспучивания, будет иметь влажность ниже 6%, а чаще и менее 3%. При таких низких уровнях влагосодержания табак весьма склонен к крошению. Кроме того, структура вспученного табака подвергается сжатию под воздействием кондиционирования, то есть частичному или полному возвращению табака в невспученное состояние. Это сжатие приводит к потере набивной способности табака, снижая таким образом преимущество, полученное в результате в вспучивания. The importance of the conditioning process for expanded tobacco is an overwhelming pipe. Typically, tobacco produced by expansion will have a moisture content below 6%, and more often less than 3%. At such low moisture levels, tobacco is very prone to crumbling. In addition, the structure of expanded tobacco is compressed under the influence of conditioning, that is, partial or complete return of tobacco to an unexpanded state. This compression results in a loss of the stuffing ability of tobacco, thereby reducing the advantage resulting from expansion.

Используются различные способы кондиционирования вспученного табака. Наиболее общим способом можно считать обработку табака водой из форсунки, как правило с одновременным перемешиванием его во вращающемся цилиндре. Другой способ заключается в использовании насыщенного пара как средства кондиционирования. Кроме того, используется способ, заключающийся в продувании воздуха с высокой влажностью через движущийся по конвейеру слой табака (см. патент США N 4,178, 964). Various methods for conditioning expanded tobacco are used. The most common way can be considered the treatment of tobacco with water from a nozzle, as a rule with its simultaneous mixing in a rotating cylinder. Another way is to use saturated steam as a conditioning tool. In addition, the method used is to purge high humidity air through a moving tobacco layer (see US Pat. No. 4,178, 964).

Ни один из этих способов не является полностью удовлетворительным в случае использования вспученного табака. Обработка его в струйном цилиндре приводит к крошению хрупкого вспученного табака. Прямой контакт с капельной влагой вызывает смятие структуры вспученного табака. Такое же действие оказывает и кондиционирование паром. В то время, как подобное явление может быть частично приписано высокой температуре в случае паровой обработки, выдержка вспученного табака в любой газовой среде, в которой происходит конденсация воды, например, в паровой среде или в воздухе с высокой влажностью, приводит к смятию. None of these methods are completely satisfactory in the case of the use of expanded tobacco. Processing it in a jet cylinder leads to crumbling of brittle expanded tobacco. Direct contact with drip moisture causes crushing of the structure of expanded tobacco. Steam conditioning also has the same effect. While a similar phenomenon can be partially attributed to high temperature in the case of steam treatment, exposure of expanded tobacco in any gas medium in which water condensates, for example, in a vapor medium or in high humidity air, leads to crushing.

Единственный способ, который используют с целью избежания подобных трудностей, заключается в размещении сухого вспученного табака в камере, содержащей воздух с требуемым уровнем влагосодержания, и выдержке в ней в течение 24 - 48 часов до достижения табаком равновесного состояния. Скорость пропускания воздуха через камеру поддерживают на очень низком уровне, обычно не более 25 фунтов в минуту. В результате этой операции значительно снижается или устраняется полностью нарушение структуры вспученного табака. Однако, длительное время обработки (24 - 48 часов) ограничивает применение данного метода лабораторными задачами. The only method that is used to avoid such difficulties is to place dry expanded tobacco in a chamber containing air with the desired moisture content, and holding it for 24 to 48 hours until the tobacco reaches its equilibrium state. The air velocity through the chamber is kept very low, typically not more than 25 pounds per minute. As a result of this operation, a violation of the structure of expanded tobacco is significantly reduced or eliminated. However, a long processing time (24 - 48 hours) limits the application of this method to laboratory tasks.

Предпринимались попытки снизить требуемое время пребывания в процессах уравновешивания посредством увеличения скорости пропускания воздуха. Такие подходы не увенчались успехом в силу невозможности обеспечить сохранение набивной способности, наблюдаемой при медленном лабораторном уравновешивании, размеров конвейеров, требующихся для транспортировки табака, удовлетворяющих длительному времени пребывания, а также в связи с неоднородностью по влагосодержанию табака, сходящего с таких конвейеров, и опасностью возгорания в установках такого типа (см. патент США N 4, 202, 357). Attempts have been made to reduce the required residence time in the balancing processes by increasing the air transmission rate. Such approaches were unsuccessful due to the inability to maintain the packing ability observed during slow laboratory balancing, the size of the conveyors required to transport tobacco, satisfying a long residence time, and also due to the inhomogeneity in the moisture content of tobacco coming from such conveyors and the risk of fire in installations of this type (see US patent N 4, 202, 357).

Использование сушки как средства регулирования влагосодержания при обработке табака является не менее важным, чем кондиционирование. Когда табак сушится, происходят как физические, так и химические изменения, что сказывается на физическом и субъективном качестве продукта. Поэтому способ сушки табака чрезвычайно важен. Using drying as a means of regulating moisture in tobacco processing is no less important than conditioning. When tobacco is dried, both physical and chemical changes occur, which affects the physical and subjective quality of the product. Therefore, the method of drying tobacco is extremely important.

Существуют два типа оборудования для сушки, наиболее часто используемого в табачной промышленности: ротационные и ленточные или пластинчатые сушилки. Иногда используются также пневмосушилки. Для требуемой операции сушки подбирают соответствующий тип сушилки. Ленточные (пластинчатые) сушилки, например, применяют обычно для листового табака, в то время, как ротационные - для нарезанного. Для сушки стеблей применяют как ротационные, так и ленточные установки. There are two types of drying equipment most commonly used in the tobacco industry: rotary and belt or plate dryers. Sometimes air dryers are also used. For the required drying operation, the appropriate type of dryer is selected. Belt (plate) dryers, for example, are usually used for leaf tobacco, while rotary - for chopped. For drying stems, both rotational and tape plants are used.

В ленточной сушилке табак расстилают на перфорированной ленте, а воздух направляют снизу или сверху через ленту и слой табака. В этом случае часто имеет место неравномерность сушки в силу того, что в слое табака образуются каналы, через которые осушающий воздух минует табак. In a belt dryer, tobacco is spread on a perforated tape, and air is sent from below or from above through a tape and a layer of tobacco. In this case, drying unevenness often occurs due to the fact that channels are formed in the tobacco layer through which the drying air passes the tobacco.

Большая часть ротационных сушилок, используемых в табачной промышленности, совмещена с паровыми змеевиками и может функционировать в качестве контактных или бесконтактных тепловых сушильных установок, в зависимости от того, подводится ли тепло внутрь или снаружи сушилки, в которую помещен табак. Кроме того, сушилки могут работать в прямоточном режиме, если табак и поток воздуха движутся в одном направлении, или в противоточном, если табак и поток воздуха движутся навстречу друг другу. Ротационные сушилки подлежат тщательному контролю во избежание пересушивания табака, вызывающего как химические изменения, так и излишние разрушения в процессе вращательного движения. Более того, при слишком быстрой сушке возможно образование на поверхности табака непроницаемого слоя, затрудняющего вывод влаги к поверхности посредством диффузии. Образование такого слоя снижает скорость сушки и приводит к неравномерности высушивания. Использование ротационной или ленточной сушилок для высушивания табака может привести к термической обработке, вызывающей химические и физические изменения табака. Эти изменения обусловлены удалением воды из табака и не всегда являются нежелательными. В случае обычного употребления табака результат обработки на стадии сушки определяется необходимость высушить табак за ограниченный период времени, что препятствует оптимизации термической обработки без учета ограничений, налагаемых на процесс сушкой. Most of the rotary dryers used in the tobacco industry are combined with steam coils and can function as contact or non-contact thermal drying units, depending on whether heat is supplied to the inside or outside of the dryer in which the tobacco is placed. In addition, dryers can operate in straight-through mode if tobacco and air flow move in the same direction, or counter-flow if tobacco and air flow move towards each other. Rotary dryers are carefully monitored to avoid drying out the tobacco, causing both chemical changes and unnecessary damage during the rotational movement. Moreover, with drying too fast, an impermeable layer may form on the surface of the tobacco, making it difficult to remove moisture to the surface through diffusion. The formation of such a layer reduces the drying rate and leads to uneven drying. The use of rotary or belt dryers to dry tobacco can lead to heat treatment that causes chemical and physical changes in the tobacco. These changes are due to the removal of water from tobacco and are not always undesirable. In the case of normal tobacco use, the result of the processing at the drying stage determines the need to dry the tobacco for a limited period of time, which prevents the optimization of heat treatment without taking into account the restrictions imposed on the drying process.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ кондиционирования табака (см. патент США 4241515, F 26 B 3/08, 1980), согласно которому табак приводят в соприкосновение с потоками воздуха, имеющими требуемую для кондиционирования относительную влажность и температуру. Известный способ включает транспортирование табака на конвейере вдоль траектории, в разных зонах которой табак соприкасается с потоками воздуха, имеющими различную влажность и температуру. Недостатками известного способа является использование ленточных сушилок, при этом воздух направляют снизу через ленту и слой табака. В этом случае имеет место неравномерность сушки вследствие того, что в слое табака образуются каналы, через которые кондиционирующий воздух минует табак. The closest to the proposed invention in technical essence and the achieved effect is a method of conditioning tobacco (see US patent 4241515, F 26 B 3/08, 1980), according to which the tobacco is brought into contact with air flows having the relative humidity and temperature required for conditioning . The known method includes transporting tobacco on a conveyor along a path in different zones of which the tobacco comes in contact with air flows having different humidity and temperature. The disadvantages of this method is the use of belt dryers, while the air is sent from below through a tape and a layer of tobacco. In this case, drying is uneven due to the fact that channels are formed in the tobacco layer through which conditioning air passes the tobacco.

Задачей настоящего изобретения является создание такого способа кондиционирования органического материала, который позволил бы осуществить равномерное кондиционирование органического материала практически без нарушений его структуры, а также при атмосферном давлении и в течение сравнительно короткого периода времени. The present invention is the creation of such a method of conditioning organic material, which would allow uniform conditioning of the organic material with virtually no structural damage, as well as at atmospheric pressure and for a relatively short period of time.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе увеличения влагосодержания органического материала путем приведения органического материала в соприкосновение с влажным потоком воздуха формируют слой органического материала путем размещения органического материала на конвейерном стеке, имеющем множество ярусов, осуществляют контакт органического материала в слое с потоком воздуха, имеющим относительную влажность, близкую к условиям равновесия для данного материала, при прохождении потока воздуха от яруса к ярусу в направлении, по существу противоположном направлению движения слоя органического материала, и повышают относительную влажность потока воздуха, контактирующего с органическим материалом, для увеличения влагосодержания органического материала таким образом, что относительная влажность воздушного потока удерживается на близком к условиям равновесия для органического материала уровне до достижения желаемого влагосодержания обрабатываемого материала, в результате чего поток воздуха постепенно обезвоживается, а органический материал постепенно увлажняется при прохождении потока воздуха в направлении, по существу противоположном направлению движения слоя органического материала. The essence of the invention lies in the fact that in the method of increasing the moisture content of organic material by bringing the organic material in contact with a moist air stream, a layer of organic material is formed by placing organic material on a conveyor stack having many tiers, and the organic material in the layer is contacted with an air stream having relative humidity, close to the equilibrium conditions for a given material, when passing the air flow from tier to tier in the direction and substantially opposite the direction of movement of the organic material layer, and increase the relative humidity of the air stream in contact with the organic material to increase the moisture content of the organic material so that the relative humidity of the air stream is kept at a level close to the equilibrium conditions for the organic material until the desired moisture content is achieved processed material, as a result of which the air flow is gradually dehydrated, and the organic material is gradually o is moistened by the passage of an air stream in a direction substantially opposite to the direction of movement of the layer of organic material.

В изобретении предложен также способ снижения влагосодержания органического материала путем приведения органического материала в соприкосновение с влажным потоком воздуха, в котором формируют слой органического материала путем размещения органического материала на конвейерном стеке, имеющем множество ярусов, осуществляют контакт органического материала в слое с потоком воздуха, имеющим относительную влажность, близкую к условиям равновесия для данного органического материала или более низкую, при прохождении потока воздуха от яруса к ярусу в направлении, по существу противоположном направлению движения слоя органического материала, и понижают относительную влажность потока воздуха, контактирующего с органическим материалом, по мере понижения влагосодержания органического материала таким образом, что относительная влажность воздушного потока удерживается на близком к условиям равновесия для органического материала уровне или более низком, до достижения желаемого влагосодержания обрабатываемого материала, в результате чего поток воздуха постепенно увлажняется, а органический материал постепенно обезвоживается, при прохождении потока воздуха в направлении, по существу противоположном направлению движения слоя органического материала. The invention also proposed a method of reducing the moisture content of organic material by bringing the organic material into contact with a moist air stream, in which a layer of organic material is formed by placing organic material on a conveyor stack having many tiers, contacting the organic material in the layer with an air stream having a relative humidity close to equilibrium conditions for a given organic material or lower when passing an air stream from sa to a tier in a direction substantially opposite to the direction of movement of the layer of organic material, and lower the relative humidity of the air stream in contact with the organic material as the moisture content of the organic material decreases so that the relative humidity of the air stream is kept close to the equilibrium conditions for the organic material level or lower, until the desired moisture content of the processed material is achieved, as a result of which the air flow is gradually moistened etsya and the organic material is progressively dehydrated, at an air flow passage in a direction substantially opposite to the direction of movement of the organic material layer.

Технический эффект данного изобретения заключается в том, что табак или любые другие гигроскопичные сельскохозяйственные продукты, такие как фрукты, овощи, крупы, кофе, чай и другие, могут быть кондиционированы или высушены без разрушений или с минимальными разрушениями, что касается даже хрупкого табака, подвергшегося процессу вспучивания. Это также дает преимущество при кондиционировании вспученного табака практически без нарушения его структуры и делает возможным высушивание табака или любого пригодного гигроскопичного органического материала при атмосферном давлении, например, без использования вакуума, и при выбранной температуре, причем применяемую термическую обработку можно регулировать по ходу процесса в степени, недосягаемой в традиционных процессах сушки табака. The technical effect of this invention is that tobacco or any other hygroscopic agricultural products, such as fruits, vegetables, cereals, coffee, tea and others, can be conditioned or dried without damage or with minimal damage, even for fragile tobacco exposed expansion process. This also gives an advantage in conditioning the expanded tobacco practically without disturbing its structure and makes it possible to dry the tobacco or any suitable hygroscopic organic material at atmospheric pressure, for example, without using vacuum, and at a selected temperature, and the heat treatment used can be controlled to the extent unattainable in traditional tobacco drying processes.

В предпочтительном варианте изобретения, влагосодержание табака или других пригодных органических материалов изменяют путем контактирования табака с воздухом, который имеет относительную влажность, тщательно контролируемую на уровне выше или ниже равновесной относительной влажности органического материала, с которым от соприкасается. Относительную влажность воздуха, соответственно, постоянно повышают или понижают по ходу процесса с целью поддержания контролируемой разницы между относительной влажности воздуха и равновесной относительной влажностью органического материала, с которым он контактирует. Таким образом, постоянный контроль относительной влажности позволяет регулировать скорость массопереноса влаги между органическим материалом и окружающей его средой, так что изменения структуры табака сведены к минимуму. Использование относительной влажности в качестве основной движущей силы массопереноса влаги позволяет независимо контролировать термическую обработку. Этот процесс можно проводить как непрерывно, так и периодически. Более того, процесс можно вести без использования ротационных цилиндров и сопутствующих их применению разрушений. In a preferred embodiment of the invention, the moisture content of the tobacco or other suitable organic materials is changed by contacting the tobacco with air, which has a relative humidity that is closely controlled at or above the equilibrium relative humidity of the organic material that it is in contact with. Relative humidity, respectively, is constantly increased or decreased during the process in order to maintain a controlled difference between the relative humidity of the air and the equilibrium relative humidity of the organic material with which it is in contact. Thus, constant monitoring of relative humidity allows you to adjust the rate of mass transfer of moisture between the organic material and its environment, so that changes in the structure of tobacco are minimized. The use of relative humidity as the main driving force of mass transfer of moisture allows you to independently control the heat treatment. This process can be carried out both continuously and periodically. Moreover, the process can be carried out without the use of rotary cylinders and their associated destruction.

Примеры способов, представленных в изобретении, и некоторых предпочтительных вариантов будут описаны далее со ссылками на соответствующие фигуры, среди которых:
на фиг. 1 приведен график зависимости влагосодержания табака (OV) от относительной влажности воздуха (RH) в процентах;
на фиг. 2 представлена схема лабораторной установки, предназначенной для кондиционирования гигроскопичного органического материала путем повышения относительной влажности воздуха (RH) во времени в соответствии с данным изобретением;
на фиг. 3 показан вид в разрезе примерной установки для осуществления способа данного изобретения в непрерывном режиме;
На фиг. 3a приведен вид в поперечном разрезе фрагмента спирального конвейерного стека, изображенного на фиг. 3, на котором показано направление движения потока воздуха по отношению к движению гигроскопичного органического материала;
На фиг. 4 представлена схема другого варианта установки, предназначенной для проведения непрерывного процесса по способу, предложенному в данном изобретении;
На фиг. 5 приведена блок-диаграмма, иллюстрирующая применение предлагаемого изобретения для кондиционирования;
На фиг. 6 изображен типичный профиль зависимости относительной влажности воздуха, соприкасающегося с табаком, от времени, полученный в процессе кондиционирования на установке, показанной на фиг. 3.Examples of the methods presented in the invention, and some preferred options will be described below with reference to the relevant figures, among which:
in FIG. Figure 1 shows a graph of the moisture content of tobacco (OV) versus relative humidity (RH) as a percentage;
in FIG. 2 is a diagram of a laboratory setup for conditioning hygroscopic organic material by increasing relative air humidity (RH) over time in accordance with this invention;
in FIG. 3 is a cross-sectional view of an example apparatus for implementing the method of the present invention in a continuous mode;
In FIG. 3a is a cross-sectional view of a fragment of the spiral conveyor stack of FIG. 3, which shows the direction of movement of the air flow with respect to the movement of hygroscopic organic material;
In FIG. 4 is a diagram of another embodiment of an apparatus designed to carry out a continuous process according to the method proposed in this invention;
In FIG. 5 is a block diagram illustrating the use of the invention for conditioning;
In FIG. 6 shows a typical profile of the relative humidity of the air in contact with tobacco versus time obtained during conditioning in the installation shown in FIG. 3.

Предлагаемое изобретение относится к процессам регулирования влагосодержания табака или других пригодных гигроскопичных органических материалов, таких как фармацевтические и сельскохозяйственные продукты, включая фрукты, овощи, крупы, кофе, чай и проч. с минимальными разрушениями, изменениями в физической структуре, а также с минимальными изменениями химического состава обрабатываемого табака, вызванным тепловым воздействием. В частности, представленное изобретение относится к использованию воздуха регулируемой влажности в целях кондиционирования или сушки табака либо другого пригодного гигроскопичного органического материала. Влагосодержание табака или другого гигроскопичного органического материала повышают или понижают, соответственно, постепенным и непрерывным повышением или понижением относительной влажности воздуха, вступающего в контакт с этими материалами. Таким образом, регулируют изменение влажности, что дает возможность отдельно оптимизировать другие переменные этого процесса, например, температуру, скорость воздуха и давление воздуха. The present invention relates to processes for controlling the moisture content of tobacco or other suitable hygroscopic organic materials, such as pharmaceutical and agricultural products, including fruits, vegetables, cereals, coffee, tea and so on. with minimal damage, changes in the physical structure, as well as with minimal changes in the chemical composition of the processed tobacco caused by heat exposure. In particular, the present invention relates to the use of controlled humidity air for the conditioning or drying of tobacco or other suitable hygroscopic organic material. The moisture content of tobacco or other hygroscopic organic material is increased or decreased, respectively, by a gradual and continuous increase or decrease in the relative humidity of the air coming into contact with these materials. Thus, the change in humidity is controlled, which makes it possible to separately optimize other variables of this process, for example, temperature, air velocity and air pressure.

Существуют два общепринятых способа для характеризации физической структуры табака: удельный насыпной объем (CV) и удельный (истинный) объем (SV). Эти критерии являются особенно значимыми в определении преимуществ данного способа кондиционирования табака. There are two generally accepted methods for characterizing the physical structure of tobacco: specific bulk volume (CV) and specific (true) volume (SV). These criteria are especially significant in determining the benefits of this method of conditioning tobacco.

Удельный насыпной объем (CV)
Навеску табака массой 20 г (если табак невспученный) или 10 г (вспученный) помещают в цилиндр прибора для измерения удельного насыпного объема диаметром 6 см (Модель N DO-60, разработанная Heinr. Borgwaldt Company, Heinr. Borgwaldt GmbH, Schnackenburgallee N 15, Postfack 54 07 02, 2000 Hamburg 54 West Germany). Поршень весом 2 кг и диаметром 5,6 см помещают на табак в цилиндр на 30 секунд. Замеряют полученный в результате объем сжатого табака и делят на навеску табака, определяя объем цилиндра в см/г. В этом тесте определяют кажущийся объем данной навески табака, т.е. величину, обратную насыпной плотности. Полученный в результате объем наполнителя и считают объемом цилиндра, характеризующим удельный насыпной объем табака. Этот тест проводят в стандартных условиях окружающей среды при 75^oF и 60% относительной влажности; обычно, если не оговорено особо, образец выдерживают при этих условиях предварительно 24-48 часов.Specific Bulk Volume (CV)
A weighed portion of tobacco weighing 20 g (if the tobacco is unexpanded) or 10 g (expanded) is placed in a cylinder of a measuring device for measuring a specific bulk volume of 6 cm in diameter (Model N DO-60, developed by Heinr. Borgwaldt Company, Heinr. Borgwaldt GmbH, Schnackenburgallee N 15, Postfack 54 07 02, 2000 Hamburg 54 West Germany). A piston weighing 2 kg and a diameter of 5.6 cm is placed on the tobacco in the cylinder for 30 seconds. The resulting volume of compressed tobacco is measured and divided into a weighed portion of tobacco, determining the cylinder volume in cm / g. In this test, the apparent volume of a given portion of tobacco is determined, i.e. the reciprocal of the bulk density. The resulting volume of filler is also considered the volume of the cylinder characterizing the specific bulk volume of tobacco. This test is carried out under standard environmental conditions at 75 ^o F and 60% relative humidity; usually, unless otherwise specified, the sample is kept under these conditions for a preliminary 24-48 hours.

Удельный (истинный) объем (SV)
Величина "удельного объема" является единицей измерения для определения объема, занимаемого твердыми телами, например табаком, с использованием принципа Архимеда (вытеснение жидкости). Удельный объем тела определяют величиной, обратной его истинной плотности. Удельный объем выражают в см/г. Как ртутная порометрия, так и He-пикнометрия являются методами, пригодными для таких измерений, и полученные результаты хорошо коррелируются. В случае применения He-пикнометрии взвешенный образец табака либо "как есть", высушенный при 100^oC в течение 3 часов, либо уравновешенный, помещают в ячейку квантохромного пента-пикнометра модель 2042-1 (разработан Quantachrome Corporation, 5 Aerial Way, Syosset, New York). Затем ячейку продувают и нагнетают в нее гелий. Объем гелия, вытесненный табаком, сравнивают с объемом гелия, требующегося для заполнения свободной ячейки. Объем табака определяют на основании фундаментальных принципов закона для идеальных газов. Как обычно в подобных случаях, если не оговорено обратное, удельный объем определяют с использованием того же самого образца табака, что и для определения CV, то есть табак высушивают выдержкой в течение 3 часов в печи с циркуляцией воздуха при температуре 100^oC.Specific (True) Volume (SV)
The value of "specific volume" is a unit of measurement for determining the volume occupied by solids, such as tobacco, using the principle of Archimedes (fluid displacement). The specific volume of the body is determined by the reciprocal of its true density. The specific volume is expressed in cm / g. Both mercury porosimetry and He-pycnometry are methods suitable for such measurements, and the results are well correlated. In the case of He-pycnometry, a weighed tobacco sample, either “as is” dried at 100 ^° C. for 3 hours, or balanced, is placed in the cell of the Quantum Chromic Penta-Pycnometer Model 2042-1 (developed by Quantachrome Corporation, 5 Aerial Way, Syosset, New York). Then the cell is purged and helium is injected into it. The volume of helium displaced by tobacco is compared with the volume of helium required to fill a free cell. The volume of tobacco is determined on the basis of the fundamental principles of the law for ideal gases. As usual in such cases, unless otherwise stated, the specific volume is determined using the same tobacco sample as for CV determination, that is, the tobacco is dried for 3 hours in an oven with air circulation at a temperature of 100 ^o C.

Влагосодержание может быть принято эквивалентным количеству летучих веществ, отходящих из печи (OV), поскольку в табаке содержится помимо воды не более 0.9 вес.% летучих веществ. Определение OV состоит в простом измерении потери массы табака, выдержанного в течение 3 часов в печи с циркуляцией воздуха при температуре 100^oC. Процентное отношение потери массы к массе исходной и является количеством отходящих из печи веществ.The moisture content can be assumed to be equivalent to the amount of volatile substances leaving the furnace (OV), since tobacco contains not more than 0.9 wt.% Volatile substances in addition to water. The determination of OV consists in a simple measurement of the weight loss of tobacco aged for 3 hours in an oven with air circulation at a temperature of 100 ^o C. The percentage of weight loss to the mass of the source and is the amount of substances leaving the furnace.

"Ситовый тест" относится к методам установления распределения по величине частиц образца резанного табака-наполнителя. Этот тест часто используется для индикации уменьшения частиц при обработке. Табак-наполнитель весом 150е20 г (невспученный) или 100е20 г (вспученный) помещают в виброустановку. В виброустановке используют набор круглых сетчатых подносов диаметром 12 дюймов (разработанных W.S. Tyler, Inc., совместно с Combustion Engineering Inc. Screening Division, Mentor, Ohio, 44060), что соответствует стандартам Американского общества по проверке материалов (ASTM). Обычные размеры сетки для сит-подносов - 6, 12, 20 и 35 меш. Установка имеет ход встряхивания около 1-0,5 дюймов и скорость встряхивания 350е5 об/мин. В шейкере табак встряхивают в течение 5 минут для разделения образца на фракции с различным интервалом размера частиц. Каждую фракцию взвешивают, что и дает картину распределения частиц образца по размерам. A "sieve test" refers to methods for determining the particle size distribution of a sample of cut tobacco filler. This test is often used to indicate particle reduction during processing. Tobacco filler weighing 150e20 g (unexpanded) or 100e20 g (expanded) is placed in a vibration unit. The vibrating system uses a set of round mesh trays with a diameter of 12 inches (developed by W.S. Tyler, Inc., together with Combustion Engineering Inc. Screening Division, Mentor, Ohio, 44060), which meets the standards of the American Society for Inspection of Materials (ASTM). The usual mesh sizes for sieve trays are 6, 12, 20 and 35 mesh. The apparatus has a shaking stroke of about 1-0.5 inches and a shaking speed of 350e5 rpm. In a shaker, tobacco is shaken for 5 minutes to separate the sample into fractions with different particle size ranges. Each fraction is weighed, which gives a picture of the particle size distribution of the sample.

Лабораторные эксперименты показали, что попытки быстро кондиционировать табак выдержкой его в воздухе с высокой влажностью приводят к потерям объема цилиндра. Замечено также, что потери объема цилиндра имеют место при конденсации или переувлажнении в кипе вспученного табака. Конденсация происходит в том случае, когда влажный воздух соприкасается с табаком, имеющим температуру ниже точки росы влажного воздуха. Переувлажнение может произойти в случае, когда в кипе табака возникают колебания влагосодержания, обусловленные неоднородной выдержкой во влажном воздухе. Следовательно, для успешного функционирования системы, предназначенной для кондиционирования влажным воздухом, необходима относительно низкая скорость и тщательный контроль относительной влажности воздуха, температуры воздуха, воздушного потока и давления при прохождении слоя табака. Это может быть выполнено наилучшим образом при постепенном увеличении влагосодержания влажного воздуха, пропускаемого через табак, так, чтобы табак выдерживался в потоке воздуха, находящегося почти в равновесии с табаком. Laboratory experiments have shown that attempts to quickly condition tobacco by holding it in high humidity air result in cylinder volume loss. It has also been observed that cylinder volume loss occurs during condensation or waterlogging in a bale of expanded tobacco. Condensation occurs when humid air comes into contact with tobacco that has a temperature below the dew point of moist air. Overmoistening may occur when moisture fluctuations occur in a tobacco bale due to non-uniform exposure in humid air. Therefore, for the successful operation of a system designed for conditioning with moist air, a relatively low speed and careful control of relative humidity, air temperature, air flow and pressure during the passage of the tobacco layer are necessary. This can best be done by gradually increasing the moisture content of the moist air passing through the tobacco, so that the tobacco is kept in a stream of air that is almost in equilibrium with the tobacco.

На фиг. 1 линия ABC является изотермой при 75^oF для типичного светлого вспученного табака. Эта изотерма представляет собой зависимость OV табака от относительной влажности (RH) окружающего его воздуха и в равновесных при данной температуре условиях. Таким образом, точка B показывает, что при 75^oF и 60% RH образец вспученного табака будет имеет в равновесных условиях OV около 11,7%. Линия DEF на фиг. 1 представляет типичный профиль для табака, прошедшего кондиционирование в соответствии с данным изобретением. Линия GEF на фиг. 1 представляет другой RH профиль, также найденный удовлетворительным. Линия HF на фиг. 1 иллюстрирует путь, типичный для известного способа (такого как лабораторное кондиционирование в равновесной камере при очень низкой скорости воздуха). Линия IJ на фиг. 1 является иллюстрацией применения данного изобретения для сушки табака.In FIG. Line 1 ABC is an isotherm at 75 ^° F for typical light expanded tobacco. This isotherm is the dependence of the OV of tobacco on the relative humidity (RH) of the surrounding air and under equilibrium conditions at a given temperature. Thus, point B indicates that at 75 ^° F and 60% RH, the expanded tobacco sample will have an equilibrium OV of about 11.7%. The DEF line in FIG. 1 is an exemplary conditioning profile for tobacco that has been conditioned in accordance with this invention. The GEF line in FIG. 1 represents another RH profile also found satisfactory. The line HF in FIG. 1 illustrates a pathway typical of a known method (such as laboratory conditioning in an equilibrium chamber at a very low air velocity). Line IJ in FIG. 1 is an illustration of the use of the present invention for drying tobacco.

Фиг. 1 показывает, что кондиционирование табака от OV, примерно равного 6,5%, где точка равновесия с воздухом соответствует примерно 30% относительной влажности, до OV 11,7%, где точка равновесия соответствует примерно 60% RH, могло бы быть выполнено выдержкой его в воздухе, влажность которого увеличивают от 40% RH до 60% RH постепенно, быстрее, чем в случае выдержки непосредственно в воздухе с 60% RH. В случае проведения процесса в условиях постепенных незначительных изменений массоперенос между потоком воздуха и табаком является относительно медленным, поскольку движущая сила мала, и структура вспученного табака сохраняется. Кондиционирование вспученного табака без потерь в CV также может быть выполнено посредством выдержки табака в воздухе, влагосодержание которого повышается примерно от 40% RH до 62% RH небольшими порциями в течение 40-60 минут. Это сокращает общее время, требующееся для завершения процесса кондиционирования без каких-либо существенных изменений в структуре вспученного табака. Так, каждая из линий GEF и DEF на фиг. 1 представляет собой эффективное воплощение применение предлагаемого изобретения для кондиционирования табака. FIG. 1 shows that conditioning tobacco from OV of about 6.5%, where the equilibrium point with air corresponds to about 30% relative humidity, to OV 11.7%, where the equilibrium point corresponds to about 60% RH, could be done by holding it in air, the humidity of which is increased from 40% RH to 60% RH gradually, faster than in the case of exposure directly to air with 60% RH. If the process is carried out under conditions of gradual, slight changes, the mass transfer between the air flow and tobacco is relatively slow, since the driving force is small and the structure of expanded tobacco is preserved. Lossless conditioning of expanded tobacco in CV can also be accomplished by holding the tobacco in air, the moisture content of which rises from about 40% RH to 62% RH in small portions over 40-60 minutes. This reduces the total time required to complete the conditioning process without any significant changes in the structure of expanded tobacco. Thus, each of the lines GEF and DEF in FIG. 1 is an effective embodiment of the use of the present invention for conditioning tobacco.

На фиг. 1 условия, близкие к равновесным между потоком воздуха и табаком, проиллюстрированы сегментами линий EF и ABC. Существенно, что OV табака, которое примерно на 7% ниже разницы между относительной влажностью воздуха в равновесии с табаком и относительной влажностью потока влажного воздуха, используемого для кондиционирования, может быть существенно больше без неблагоприятного воздействия на наполнительную способность табака. Ценно также то, что при OV табака от примерно 7,5% до 11,5% относительная влажность потока влажного воздуха, используемого для кондиционирования, может быть примерно на 2-8% выше относительной влажности воздуха, находящегося в равновесии с табаком, с большим отклонением от равновесия, соответствующим более низкому OV табака, без неблагоприятного воздействия на наполнительную способность табака. In FIG. 1, conditions close to the equilibrium between air flow and tobacco are illustrated by segments of the EF and ABC lines. It is significant that the OV of tobacco, which is about 7% lower than the difference between the relative humidity in equilibrium with tobacco and the relative humidity of the moist air stream used for conditioning, can be significantly greater without adversely affecting the filling capacity of the tobacco. It is also valuable that with OV of tobacco from about 7.5% to 11.5%, the relative humidity of the moist air stream used for conditioning can be about 2-8% higher than the relative humidity of the air in equilibrium with the tobacco, with a large a deviation from equilibrium corresponding to a lower OV of tobacco, without adversely affecting the filling ability of tobacco.

В случаях, когда представленное изобретение использовалось для сушки табака, потерь в CV табака не наблюдалось. То же самое было и в тех случаях, когда относительная влажность высушивающего потока воздуха была существенно ниже относительной влажности воздуха, находящегося в равновесии с табаком, то есть относительная влажность высушивающего воздуха была ниже условий равновесия для табака. Таким образом, должно быть отмечено, что линия IJ на фиг. 1 иллюстрирует только один из многих возможных путей, которые могут быть использованы для сушки табака в соответствии с предлагаемым изобретением. In cases where the present invention was used for drying tobacco, no loss in tobacco CV was observed. The same was the case when the relative humidity of the drying air stream was significantly lower than the relative humidity of the air in equilibrium with the tobacco, i.e. the relative humidity of the drying air was below the equilibrium conditions for tobacco. Thus, it should be noted that the line IJ in FIG. 1 illustrates only one of many possible ways that can be used for drying tobacco in accordance with the invention.

Представленный в данном изобретении метод может быть осуществлен как периодическим, так и непрерывным способом. В случае периодического проведения процесса относительная влажность потока воздуха, вступающего в контакт с табаком, повышается с течением времени с целью обеспечить постоянное повышение влагосодержания табака. Это может быть осуществлено в такой камере, как показана на фиг. 2. Табак, предназначенный для кондиционирования, размещают слоем толщиной примерно 2 дюйма в подносах, имеющих дно в виде сетки, внутри камеры таким образом, чтобы поток воздуха регулируемой влажности мог проходить через табак в нисходящем направлении. Камеры, размеры которых варьируются примерно от 20 до 80 кубических футов (разработаны Parameter Generation and Control, Inc. , 1104 01d US 70, West, Black Mountain, N.C. 28711), использовались в ряде работ. Эти камеры были снабжены микропроцессорами, которые позволяли регулировать изменение условий по влажности воздуха внутри камеры. Были проведены тесты, в которых сухой вспученный табак был кондиционирован от исходного уровня OV примерно 2% до конечного - примерно 11,5% изменением по возрастающей RH от начальных уровней, как низких (примерно 30%), так и высоких (примерно 52%) в течение примерно 30-90 минут до конечного уровня RH, который составил около 59-65%. Скорость воздуха поддерживалась в пределах примерно от 50 до 200 футов в минуту. Измерения температуры и RH проводились при помощи Thunder-прибора модель 4А-1 (разработан Thunder Scientific Corp., 623 Wyoming, S.E., Albuquerque, New Mexico 87123). Скорость воздуха измеряли при помощи Alnor-термоанемометра модель 8525 (разработанного Alnor Instrument Co., 7555 N.Linder Ave, Skokie, Illinois 60066). Тесты, в которых относительная влажность изменялась от начальной величины примерно 52% до конечной RH около 62% примерно за 40 минут, дали те же результаты по кондиционированию табака с полным сохранением CV, что и аналогичная обработка такого же табака в помещении с контролируемой средой при помощи воздуха с постоянной RH 60% и 75^oF, пропускаемого через табак с низкой скоростью в течение 24-48 часов. Изменения, проводимые по этому способу, были успешны при скорости влажного воздуха около 200 футов в минуту и температуре около 75-90^oF. Вспученный табак, кондиционированный этим способом, имел минимальные потери CV (если вообще имел) по сравнению с табаком, кондиционированным в помещении с контролируемой окружающей средой.The method presented in this invention can be carried out both batch and continuous. In the case of a periodic process, the relative humidity of the air stream coming into contact with tobacco increases over time in order to ensure a constant increase in the moisture content of the tobacco. This can be done in a chamber such as that shown in FIG. 2. Tobacco intended for conditioning is placed in a layer about 2 inches thick in trays having a mesh bottom inside the chamber so that air of controlled humidity can pass through the tobacco in a downward direction. Cameras ranging in size from about 20 to 80 cubic feet (developed by Parameter Generation and Control, Inc., 1104 01d US 70, West, Black Mountain, NC 28711) have been used in a number of works. These cameras were equipped with microprocessors, which made it possible to regulate the change in conditions of air humidity inside the chamber. Tests were carried out in which dry expanded tobacco was conditioned from the initial OV level of about 2% to the final - approximately 11.5% by a change in increasing RH from the initial levels, both low (about 30%) and high (about 52%) for about 30-90 minutes to a final RH level, which was about 59-65%. Air speeds were maintained between about 50 and 200 feet per minute. Temperature and RH were measured using a Model 4A-1 Thunder instrument (developed by Thunder Scientific Corp., 623 Wyoming, SE, Albuquerque, New Mexico 87123). Air velocity was measured using an Alnor hot-wire anemometer model 8525 (developed by Alnor Instrument Co., 7555 N. Linder Ave, Skokie, Illinois 60066). Tests in which relative humidity varied from an initial value of about 52% to a final RH of about 62% in about 40 minutes yielded the same results for conditioning tobacco with full CV retention as similar processing of the same tobacco in a controlled environment with air with a constant RH of 60% and 75 ^o F, passed through tobacco at a low speed for 24-48 hours. The changes made by this method were successful at a humid air speed of about 200 feet per minute and a temperature of about 75-90 ^o F. Expanded tobacco that was conditioned by this method had minimal CV loss (if any) compared to tobacco that was conditioned a room with a controlled environment.

Предлагаемый в данном изобретении процесс может проводится непрерывным образом наиболее эффективно в Frigoscandia спиральной машине с автоматическим стеком, которая показана на фиг. 3. Эта установка представляет собой специально модифицированную модель GCP 42 спирального морозильника, снабженную Frigoscandia Food Process System AB of Helsingborg, Sweden. Сухой табак, предназначенный для кондиционирования, поступает в поз. 10 на конвейере 13, затем продвигается от поз. 10 по спиральной траектории снизу в верхнюю часть спирального стека 14, как показано, и выходит после кондиционирования через выпуск табака 11. Увлажненный воздух продувает табак от ввода влажного воздуха 15 до дна спирального стека 14, где выходит через поз. 16 (выход влажного воздуха), перемещаясь противотоком к направлению движения табака, то есть большая часть потока влажного воздуха перемещается от верхней части стека вниз через ярусы слоев табака, в то время, как табак движется вверх по спирали конвейера. Незначительная часть влажного воздуха следует по спирали стека конвейера от верха до дна в истинном противотоке. Указанные типы воздушных потоков показаны на фиг. 3а. Такое устройство позволяет эффективно повысить изменения RH, получаемые в установке, изображенной на фиг. 2. The process of the present invention can be carried out continuously most efficiently in a Frigoscandia automatic stack spiral machine, which is shown in FIG. 3. This unit is a specially modified model of the GCP 42 spiral freezer equipped with the Frigoscandia Food Process System AB of Helsingborg, Sweden. Dry tobacco intended for conditioning comes in pos. 10 on the conveyor 13, then advances from pos. 10 along a spiral path from the bottom to the top of the spiral stack 14, as shown, and leaves after conditioning through the release of tobacco 11. Humidified air blows tobacco from the input of moist air 15 to the bottom of the spiral stack 14, where it goes through pos. 16 (exit of moist air), moving countercurrent to the direction of movement of the tobacco, that is, most of the flow of moist air moves from the top of the stack down through the tiers of the layers of tobacco, while the tobacco moves up the spiral conveyor. A small part of moist air follows the spiral of the conveyor stack from top to bottom in true counterflow. These types of air flows are shown in FIG. 3a. Such a device can effectively increase the RH changes obtained in the apparatus depicted in FIG. 2.

На фиг. 3а, представляющей собой вид в поперечном разрезе части спирального конвейерного стека 14, показанного на фиг. 3, проиллюстрированы пути движения потока воздуха 20 и 22 по отношению к направлению движения слоя табака 21. Как показано на фиг. 3а, поток воздуха 20 и 22 движется от верха стека вниз. Табак движется от дна установки наверх, что иллюстрируется как движение справа налево на фиг. 3а, как и при движении спирального конвейерного стека 14. Большая часть воздушного потока 20, движущаяся в основном противотоком к пути следования табака, направлена через ярус табачного слоя 21 и соприкасается с табаком на уровне, который находится непосредственно ниже, в то время как небольшая часть воздушного потока 22 проходит над слоем табака 21 в направлении, противоположном направлению его движения. Эта часть потока воздуха 22 может позже пройти сквозь табачный слой 21. In FIG. 3a, which is a cross-sectional view of a portion of the spiral conveyor stack 14 shown in FIG. 3, the air flow paths 20 and 22 are illustrated with respect to the direction of movement of the tobacco layer 21. As shown in FIG. 3a, the air flow 20 and 22 moves from the top of the stack down. Tobacco moves upward from the bottom of the unit, which is illustrated as a movement from right to left in FIG. 3a, as with the movement of the spiral conveyor stack 14. Most of the air stream 20, moving mainly countercurrent to the path of the tobacco, is directed through the tier of the tobacco layer 21 and is in contact with the tobacco at a level that is directly below, while a small part air flow 22 passes over the layer of tobacco 21 in the opposite direction to its direction of movement. This part of the air stream 22 may later pass through the tobacco layer 21.

Ключ к успешному выполнению данного изобретения в случае кондиционирования заключается в том, что устойчивое повышение относительной влажности воздуха, соприкасающегося с табаком, повышает OV табака. Frigoscandia спиральный конвейер с автоматическим стеком за счет его конструктивных особенностей дает возможность направлять основную часть воздушного потока вниз через множественные ярусы конвейера (стек конвейера), по которым движется табак. Посредством подачи табака в нижнюю часть стека, а увлажненного воздуха - в верхнюю, достигается противоточное движение суммарного воздушного потока и табака. Существование этого противотока доказывает наличие постоянного градиента RH в воздухе, соприкасающемся с табаком, что объясняется прогрессивной дегидратацией воздуха при его движении вниз сквозь ярусы табака в процессе кондиционирования. За счет разумного выбора скорости движения конвейерной ленты, скорости потоков табака и воздуха, контроля температуры и RH подаваемого воздуха условия в установке напоминают используемые в лабораторных разовых экспериментах по постепенному кондиционированию, но приближенные к непрерывному способу. Для кондиционирования 150 фунтов в час вспученного табака с OV 3%, скорость ленты, обеспечивающая время пребывания около 40-80 минут, условия для воздуха примерно 75-95^oF с относительной влажностью на входе около 61-64% и расходом воздуха примерно 1000-2500 кубических футов в минуту обеспечивают полное кондиционирование без сколько-нибудь заметной потери CV или разрушения табака, что достигается использованием модифицированной Frigoscandia GCP 42 спиральной установки.The key to the successful implementation of this invention in the case of conditioning is that a steady increase in the relative humidity of the air in contact with the tobacco increases the OV of the tobacco. Frigoscandia spiral conveyor with automatic stack due to its design features makes it possible to direct the main part of the air flow down through multiple tiers of the conveyor (conveyor stack) along which the tobacco moves. By supplying tobacco to the bottom of the stack and moistened air to the top, countercurrent movement of the total air flow and tobacco is achieved. The existence of this counterflow proves the presence of a constant RH gradient in the air in contact with tobacco, which is explained by the progressive dehydration of air as it moves down through the tobacco layers during conditioning. Due to a reasonable choice of conveyor belt speed, tobacco and air flow rates, temperature control and RH of the supplied air, the conditions in the installation resemble those used in laboratory one-time experiments on gradual conditioning, but close to a continuous method. For conditioning 150 pounds per hour of expanded tobacco with an OV of 3%, a belt speed providing a residence time of about 40-80 minutes, air conditions of about 75-95 ^o F with a relative inlet humidity of about 61-64% and an air flow of about 1000- 2,500 cubic feet per minute provides complete conditioning without any noticeable loss of CV or destruction of tobacco, which is achieved using a modified Frigoscandia GCP 42 spiral unit.

Средством для записи относительной влажности в зависимости от времени может служить Модель 29-03 RH/Temperatura rekoder (разработан Rustrak Instrument Co. of E. Greenwich, RI), отслеживающий работу Frigoscandia установки во время кондиционирования табака. Эти устройства показали постоянное повышение относительной влажности воздуха по мере подъема по спиральному стеку с исходной RH-записью на уровне около 35% до 45% внизу стека, где находится наиболее сухой табак, до примерно 62% вверху стека, где табак уже практически полностью кондиционирован. Model 29-03 RH / Temperatura rekoder (developed by Rustrak Instrument Co. of E. Greenwich, RI), which monitors the operation of the Frigoscandia unit during tobacco conditioning, can be used to record relative humidity over time. These devices showed a constant increase in relative humidity as they climb the spiral stack with the initial RH record at about 35% to 45% at the bottom of the stack where the driest tobacco is, up to about 62% at the top of the stack where the tobacco is almost completely conditioned.

На фиг. 6 изображена в виде кривой типичная зависимость RH от времени, полученная на Rustrak установке. Зависимость RH воздуха, соприкасающегося с табаком, в процентах от времени также показана на фиг. 6. Табак с исходным OV около 3% подается в спиральную установку для кондиционирования и контактирует с воздухом, имеющим RH около 43% (точка А на фиг. 6). Фиг. 6 показывает, что по мере продвижения табака через спиральную установку для кондиционирования RH воздуха, соприкасающегося с табаком, возрастает примерно от 43 до 62% на выходе из установки (точка B на фиг. 6). Табак на выходе из спиральной установки имеет OV около 11%. RH воздуха, поступающего в спиральную установку, регулируется таким образом, чтобы избежать заметных потерь в CV кондиционированного табака. In FIG. Figure 6 shows a typical RH versus time curve obtained with a Rustrak plant as a curve. The percentage of time RH of the air in contact with tobacco is also shown in FIG. 6. Tobacco with an initial OV of about 3% is fed to a scroll conditioning unit and is contacted with air having an RH of about 43% (point A in FIG. 6). FIG. 6 shows that as tobacco moves through the spiral unit for conditioning RH, the air in contact with the tobacco increases from about 43 to 62% at the exit of the unit (point B in FIG. 6). Tobacco leaving the spiral unit has an OV of about 11%. The RH of the air entering the scroll system is regulated in such a way as to avoid noticeable losses in CV conditioned tobacco.

Для осуществления в непрерывном режиме метода, предложенного в данном изобретении, могут быть использованы также и другие конструктивные решения, установка для одного из которых показана на фиг. 4. В этом случае табак поступает в установку через поз. 40 на конвейер 43 и выходит на поз. 41 (выход табака). Воздух с постоянно повышающейся относительной влажностью проходит как восходящими так и нисходящими потоками через слой табака 42 в множестве зон 44, воспроизводя эффект изменений в установке, показанной на фиг. 2. Такой эффект мог бы быть получен при змеевидном движении воздуха от одиночного источника справа налево на фиг. 4, сообщая противоточное движение потока воздуха по отношению к направлению движения табака. Таким образом, выход воздуха становится зоной подачи его в соседнюю зону слева. For the continuous implementation of the method proposed in this invention, other structural solutions can also be used, the installation for one of which is shown in FIG. 4. In this case, tobacco enters the installation through pos. 40 to the conveyor 43 and goes to pos. 41 (tobacco yield). Air with constantly increasing relative humidity passes both ascending and descending flows through the tobacco layer 42 in the plurality of zones 44, reproducing the effect of changes in the installation shown in FIG. 2. Such an effect could be obtained with serpentine air movement from a single source from right to left in FIG. 4, reporting countercurrent movement of the air flow with respect to the direction of tobacco movement. Thus, the air outlet becomes a zone of its supply to the neighboring zone on the left.

Используя способ, предложенный в данном изобретении, можно обрабатывать целые засушенные листья табака, табак в нарезанном или нарубленном виде, вспученный или невспученный табак или отобранную часть табака (например, стебли или повторно обрабатываемый табак). Данный процесс может быть применен в любом или во всех вышеуказанных случаях с добавлением или без добавления ароматизаторов. Для случая сушки табака было установлено, что невспученный резаный табак-наполнитель может быть высушен непрерывным способом при температуре окружающей среды посредством противоточного движения потока через модифицированный Frigoscandia спиральный конвейер с автоматическим стеком от исходного влагосодержания табака около 21% OV до 15% OV примерно в течение одного часа. В этом случае воздух поступает в верхнюю часть установки, имея следующие параметры: температуру около 85^oF и RH примерно 58%, а выходит из нее с температурой 77^oF и RH 68%. Сушка выполняется с незначительной или без какой-либо тепловой обработки табака.Using the method of the present invention, whole dried tobacco leaves, chopped or chopped tobacco, expanded or unexpanded tobacco, or a selected portion of tobacco (e.g., stems or processed tobacco) can be processed. This process can be applied in any or all of the above cases with or without flavoring. For the case of tobacco drying, it was found that unexpanded shredded tobacco filler can be dried continuously at ambient temperature by countercurrent flow through a Frigoscandia-modified spiral conveyor with an automatic stack from the initial tobacco moisture content of about 21% OV to 15% OV for about one hours. In this case, air enters the top of the unit with the following parameters: a temperature of about 85 ^o F and RH about 58%, and leaves it with a temperature of 77 ^o F and RH 68%. Drying is carried out with little or no heat treatment of tobacco.

Кроме того, способ, предложенный в данном изобретении, может быть использован для высушивания табака, имеющего температуру значительно более высокую, чем температура окружающей среды, например, около 200-250^oF. Когда табак, имеющий подобную температуру, сушится, RH и температура окружающего воздуха устанавливаются таким образом, чтобы обеспечить соответствующие условия для осуществления способа, изложенного в предлагаемом изобретении.In addition, the method proposed in this invention can be used to dry tobacco having a temperature significantly higher than the ambient temperature, for example, about 200-250 ^o F. When the tobacco having a similar temperature is dried, RH and ambient temperature air are set in such a way as to provide appropriate conditions for the implementation of the method described in the invention.

Было обнаружено, что при кондиционировании табака, сушка также может быть выполнена наилучшим образом в минимально короткий срок посредством корректировки конечного влагосодержания воздуха на уровне более низком, чем это требовалось бы для приведения табака к желаемому уровню влажности, повышая таким образом градиент влажности между табаком и воздухом, а соответственно, и движущую силу процесса сушки. В отличие от процесса кондиционирования, конечное влагосодержание потока воздуха может поддерживаться на уровне гораздо более низком, чем это необходимо для установления равновесия с табаком при уровне OV, требующемся для сушки. It has been found that when conditioning tobacco, drying can also be done best in the shortest possible time by adjusting the final moisture content of the air to a level lower than that required to bring the tobacco to the desired humidity level, thereby increasing the moisture gradient between tobacco and air , and, accordingly, the driving force of the drying process. Unlike the conditioning process, the final moisture content of the air stream can be kept much lower than necessary to balance the tobacco with the OV level required for drying.

Опыт N 1. Experience N 1.

Для демонстрации преимущества кондиционирующей сушки вспученный табак с известным содержанием влаги в количестве 20 г был помещен в герметичный эксикатор. Этот образец был пропитан жидким диоксидом углерода и вспучен в колонне при 550^oF. OV данного вспученного табака соответствовало 3,4%. Было рассчитано, что для повышения содержания OV образца до 11,5% потребуется приблизительно 1.89 грамм воды. Это количество воды было помещено в стеклянный сосуд, снабженный резиновой пробкой со стеклянной трубкой, диаметром 1/8 дюйма, проходящей через нее внутрь сосуда. Сосуд также был помещен в эксикатор. Спустя девять дней вода полностью адсорбировалась табаком. Анализ табака позволил установить, что его OV "как есть" составило примерно 11,5%. Очевидно, что данная ситуация аналогична случаю, в котором исходный табак уравновешивается в камере с заданной средой, где воздух с RH 60% и температурой 75^oF проходит через табак с низкой скоростью в течение 24-48 часов. Этот процесс уравновешивания используется в основном как средство для создания стандартных условий при подготовке табака к измерениях CV, SV и ситовому тесту. После такого стандартного уравновешивания кондиционированный в сушилке табак имел CV около 9.5 сс/г и SV около 2.9 сс/г при OV примерно 11.6%. Для сравнения, когда второй образец того же самого табака помещали непосредственно внутрь равновесной камеры и кондиционировали посредством уравновешивания при стандартных условиях, равновесное OV составило примерно 11.3%, а CV и SV, соответственно, 9.4 и 2.7 сс/г. Третий образец вспученного табака-наполнителя был кондиционирован в цилиндре, снабженном форсункой, до OV "как есть" - около 11.5%. После уравновешивания этот образец имел CV около 8.5 сс/г, SV - около 1.9 сс/г при равновесном OV примерно равном 11.6%.To demonstrate the benefits of conditioning drying, expanded tobacco with a known moisture content of 20 g was placed in a sealed desiccator. This sample was impregnated with liquid carbon dioxide and expanded in a column at 550 ^° F. The OV of this expanded tobacco was 3.4%. It was estimated that approximately 1.89 grams of water would be required to increase the OV content of the sample to 11.5%. This amount of water was placed in a glass vessel equipped with a rubber stopper with a 1/8 inch diameter glass tube passing through it into the vessel. The vessel was also placed in a desiccator. Nine days later, water was completely adsorbed by tobacco. An analysis of tobacco revealed that its OV “as is” was approximately 11.5%. Obviously, this situation is similar to the case in which the original tobacco is balanced in a chamber with a given environment, where air with an RH of 60% and a temperature of 75 ^o F passes through the tobacco at a low speed for 24-48 hours. This balancing process is mainly used as a means to create standard conditions for preparing tobacco for CV, SV and sieve tests. After such standard equilibration, the air-conditioned tobacco in the dryer had a CV of about 9.5 cc / g and an SV of about 2.9 cc / g at an OV of about 11.6%. For comparison, when a second sample of the same tobacco was placed directly inside the equilibrium chamber and conditioned by equilibration under standard conditions, the equilibrium OV was approximately 11.3%, and CV and SV, respectively, 9.4 and 2.7 cc / g. The third sample of expanded tobacco filler was conditioned in a cylinder equipped with a nozzle to OV “as is” - about 11.5%. After equilibration, this sample had a CV of about 8.5 cc / g, SV about 1.9 cc / g at an equilibrium OV of approximately 11.6%.

Как свидетельствуют данные, приведенные в табл. 1, образец табака, кондиционированный в эксикаторе медленным насыщением водой, показывает заметное улучшение в равновесных CV и SV по сравнению с образцом, полученным при кондиционировании с применением форсунки. Этот образец имеет также незначительное преимущество перед образцом, уравновешенным в камере с заданными условиями окружающей среды. As evidenced by the data given in table. 1, a tobacco sample conditioned in a desiccator by slow saturation with water shows a noticeable improvement in equilibrium CV and SV compared to a sample obtained by conditioning with a nozzle. This sample also has a slight advantage over a sample balanced in a chamber with specified environmental conditions.

Следующая серия экспериментов проводилась с использованием для кондиционирования табака-наполнителя камеры с заданной средой. Для этой цели была использована камера PGC (Parameter Generation and Control). Камера была оснащена Micro-Pro 2000 микропроцессором, предоставленным Parameter Generation and Control Inc. , позволяющим контролировать изменение условий внутри камеры. The next series of experiments was carried out using a chamber with a given medium for conditioning tobacco filler. For this purpose, a PGC (Parameter Generation and Control) camera was used. The camera was equipped with a Micro-Pro 2000 microprocessor provided by Parameter Generation and Control Inc. allowing you to control the changing conditions inside the camera.

Опыт N 2. Experience N 2.

Приблизительно 3 фунта светлого табака, пропитанного жидким диоксидом углерода и вспученного в тех же условиях, что были описаны в опыте N 1, были размещены слоем толщиной около 2 дюймов на подносе. Поднос, имеющий твердые стенки и дно в виде ячеистой сетки, помещался в камеру с заданными условиями окружающей среды. Затем образец кондиционировали в течение примерно одного часа с использованием воздуха, имеющего температуру 75^oF и RH, изменявшуюся от начальной 36% до конечной 60%. Скорость движения воздуха в нисходящем направлении через слой табака составляла примерно 45 футов в минуту. Этот эксперимент был повторен с изменениями интервала времени до 3, 6 и 12 часов. Результаты, представленные в табл. 2, показывают, что увеличение времени пребывания до 6 часов сказывается на уровне кондиционирования табака (конкретнее, на CV и SV) при данных условиях эксперимента. При более низкой степени кондиционирования наблюдались более высокие CV и SV. Однако, кондиционирование в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет получить СV по крайней мере примерно на 1 сс/г, а SV по крайней мере примерно на 0.2 сс/г выше, чем наблюдалось для табака, кондиционированного в цилиндре, снабженном форсункой. Тем не менее, было обнаружено, что основная часть данного преимущества достигается уже при таком сравнительно небольшом времени, как один час.About 3 pounds of light tobacco, impregnated with liquid carbon dioxide and expanded under the same conditions as those described in Test No. 1, were placed in a layer about 2 inches thick on a tray. A tray having solid walls and a mesh-like bottom was placed in a chamber with predetermined environmental conditions. The sample was then conditioned for approximately one hour using air having a temperature of 75 ^° F and RH ranging from an initial 36% to a final 60%. The downward velocity of the air through the tobacco layer was approximately 45 feet per minute. This experiment was repeated with changes in the time interval up to 3, 6 and 12 hours. The results presented in table. 2 show that an increase in residence time up to 6 hours affects the level of tobacco conditioning (more specifically, CV and SV) under the given experimental conditions. With a lower degree of conditioning, higher CVs and SVs were observed. However, conditioning in accordance with the invention allows to obtain a CV of at least about 1 cc / g and an SV of at least about 0.2 cc / g higher than that observed for tobacco conditioned in a cylinder equipped with a nozzle. Nevertheless, it was found that the main part of this advantage is achieved even with such a relatively short time as one hour.

Опыт N 3. Experience N 3.

Лабораторные исследования проводились с целью выяснения влияния как скорости кондиционирования, так и температуры на CV и SV табака. Было проведено семь серий с использованием табака, пропитанного жидким диоксидом углерода и вспученного в колонне при температуре 550^oF. Кондиционирование вспученного табака проводилось следующими методами:
(1) Уравновешиванием в течение 24 часов в камере с заданными условиями окружающей среды при RH 60% и температуре 75^oF со скоростью движения воздуха через слой табака около 25 футов в минуту;
(2) Опрыскиванием водой до повышения OV примерно до 7.5% с последующим уравновешиванием при RH 60% и температурой 75^oF в течение 24 часов, как и в случае (1);
(3) Опрыскиванием водой до повышения OV примерно до 7.5% с окончательным кондиционированием в цилиндре, снабженном форсункой;
(4) Опрыскиванием водой до OV примерно 7.5% с последующей обработкой влажным воздухом, продуваемым при изменении RH от начального уровня *, составляющего примерно 46%, до конечного - примерно 60%; и
(5) Продувкой влажным воздухом при RH примерно от 46 до 60%.Laboratory studies were conducted to determine the effects of both conditioning rate and temperature on CV and SV tobacco. Seven series were conducted using tobacco, impregnated with liquid carbon dioxide and expanded in a column at a temperature of 550 ^o F. Conditioning of expanded tobacco was carried out by the following methods:
(1) Equilibration for 24 hours in a chamber with predetermined environmental conditions at RH 60% and a temperature of 75 ^o F with a speed of air through the tobacco layer of about 25 feet per minute;
(2) By spraying with water until the OV increases to about 7.5%, followed by equilibration at RH 60% and a temperature of 75 ^o F for 24 hours, as in the case of (1);
(3) By spraying with water to increase the OV to about 7.5% with final conditioning in a cylinder equipped with a nozzle;
(4) Spraying water to OV of about 7.5%, followed by treatment with humid air purged with a change in RH from an initial level * of about 46% to a final level of about 60%; and
(5) By blowing with moist air at RH from about 46 to 60%.

Кондиционирование влажным воздухом проводилось в PGC камере с заданными условиями окружающей среды, снабженной микропроцессором для контроля соблюдения выбранных интервалов времени. Были выбраны следующие условия:
(1) Время продувки: 30, 60 и 90 минут;
(2) Температура воздуха: 75 и 95^oF;
(3) Скорость воздуха: при восходящем движении через слой табака - 45 футов в минуту, при нисходящем - 125 футов в минуту; и
(4) Толщина слоя табака: 2 дюйма.Wet air conditioning was carried out in a PGC chamber with predetermined environmental conditions, equipped with a microprocessor to monitor compliance with the selected time intervals. The following conditions were selected:
(1) Purge time: 30, 60 and 90 minutes;
(2) Air temperature: 75 and 95 ^o F;
(3) Air speed: in upward movement through a layer of tobacco - 45 feet per minute, in downward movement - 125 feet per minute; and
(4) Tobacco layer thickness: 2 inches.

Весь табак, предназначенный для кондиционирования (за исключением табака, который предполагалось обрабатывать в снабженном форсункой цилиндре), был собран на выходе из колонны сразу же после вспучивания и запечатан в двойные пластиковые пакеты. В результате до начала кондиционирования табак охладился от 200^oF (температуры его на выходе из колонны) до температуры окружающей среды. При кондиционировании продувкой при 95^oF, табак, все еще находящийся в запечатанных пакетах, был предварительно подогрет таким образом, чтобы избежать конденсации при контакте с влажным воздухом в условиях выдержки. Полученные в ходе экспериментов данные представлены в табл. 3a-3e.All tobacco intended for conditioning (with the exception of tobacco, which was supposed to be processed in a cylinder equipped with a nozzle), was collected at the exit of the column immediately after expansion and sealed in double plastic bags. As a result, prior to conditioning, the tobacco cooled from 200 ^° F (its temperature at the outlet of the column) to ambient temperature. When conditioning by blowing at 95 ^° F, the tobacco still in the sealed bags was preheated in such a way as to avoid condensation upon contact with moist air under exposure conditions. The data obtained during the experiments are presented in table. 3a-3e.

Данные, представленные в табл. 3a-3e, показывают, что по сравнению с характеристиками табака, обработанного в снабженном форсункой цилиндре сразу же после вспучивания, CV охлажденного табака, кондиционированного постепенным изменением, выше примерно на 0.5-1 сс/г, а SV - примерно на 0.3-0.4 сс/г. Обнаружено, что для постепенного кондиционирования табака, взятого на выходе после вспучивания, желательно предварительное опрыскивание водой с целью повышения его OV-содержания до примерно 7% с последующим кондиционированием. Не обнаружено существенных различий в CV и SV табака, кондиционированного изменением с использованием влажного воздуха с исходной RH около 46%, по сравнению с опытом, где исходная RH составляла 30%, как и для табака, кондиционированного со временем выдержки 60 или 90 минут. Замечено также, что был ли табак кондиционирован воздействием воздуха, движущегося в нисходящем направлении со скоростью 175-235 футов в минуту, или под воздействием воздуха, движущегося в восходящем направлении со скоростью 45 футов в минуту, на CV и SV это не оказало существенного влияния. Кроме того, очевидно, что постепенное кондиционирование приводит к аналогичным или лучшим значениям CV и SV, по сравнению со случаем, в котором табак был кондиционирован непосредственным помещением его сразу же после вспучивания в камеру с заданными условиями окружающей среды, имеющую RH 60% и температуру 75^oF. Наконец, обнаружено, что опрыскивание водой с целью повышения OV до 7.5% с последующей обработкой влажным воздухом приводит к лучшим результатам по CV и SV, чем нежели в случае с окончательным кондиционированием в снабженном форсункой цилиндре.The data presented in table. 3a-3e show that, compared with the characteristics of the tobacco processed in the cylinder provided with the nozzle immediately after expansion, the CV of the cooled tobacco conditioned by gradual change is higher by about 0.5-1 ss / g and SV by about 0.3-0.4 ss / g It was found that for the gradual conditioning of the tobacco taken at the exit after expansion, it is preferable to spray it with water in order to increase its OV content to about 7%, followed by conditioning. No significant differences were found in the CV and SV of tobacco conditioned by the change using moist air with an initial RH of about 46%, compared with the experiment where the initial RH was 30%, as well as for tobacco conditioned with a holding time of 60 or 90 minutes. It was also noted that whether the tobacco was conditioned by the action of air moving in a downward direction at a speed of 175-235 feet per minute, or by the action of air moving in an upward direction at a speed of 45 feet per minute, this did not have a significant effect on CV and SV. In addition, it is obvious that gradual conditioning leads to similar or better CV and SV values compared to the case in which the tobacco was conditioned by placing it immediately after expansion into a chamber with predetermined environmental conditions having an RH of 60% and a temperature of 75 ^o F. Finally, it was found that spraying with water in order to increase OV to 7.5% followed by treatment with moist air leads to better CV and SV results than in the case of final conditioning in a nozzle-equipped cylinder re.

Опыт N 4. Experience N 4.

Тесты проводились с целью определения влияния потока и скорости воздуха на унос, разрыхление и сжатие табака. Эти тесты проводили с использованием двух PGC камер с заданными условиями окружающей среды. В обеих камерах фактический расход воздуха составлял приблизительно 500 кубических футов в минуту. Причем в первой PGC-камере движение воздуха через слой табака было восходящим, а в другой - нисходящим. Образцы табака толщиной 2 дюйма располагали на открытых подносах размером 5 х 5.75 дюйма и дном в виде ячеистой сетки и твердыми стенками высотой 4 дюйма. Подносы помещали на полках внутри PGC-камер. Движение воздуха сквозь образцы было организовано за счет того, что свободная площадь полок была закрыта листами картона, а щели между листами заклеены лентой. Скорость воздуха изменяли за счет ряда контейнеров с образцами, через которые воздух проходил. Табак, использовавшийся в этих тестах, был предварительно пропитан жидким диоксидом углерода и вспучен при температуре около 550^oF. Первая стадия кондиционирования табака была произведена непосредственно после вспучивания при помощи опрыскивания водой до OV примерно 8%. По ходу процесса условия в камерах поддерживались на уровне 75^oF и 60% RH. Для измерения скорости воздуха использовали крыльчатый анемометр (Airflow Instrumentation, Model LCA 6000, Frederick, Maryland) и проволочный термоанемометр (Alnor Instrument Company, Skokie, Illinois, Thermometer Model 8525). Эти приборы располагали непосредственно выше или ниже образца, в зависимости от того, было движение воздуха, соответственно, восходящим или нисходящим.Tests were conducted to determine the effect of air flow and velocity on the entrainment, loosening and compression of tobacco. These tests were performed using two PGC cameras with specified environmental conditions. In both chambers, the actual air flow was approximately 500 cubic feet per minute. Moreover, in the first PGC chamber, the air movement through the tobacco layer was upward, and in the other - downward. Samples of tobacco 2 inches thick were placed on open trays of 5 x 5.75 inches in size and with a mesh-like bottom and solid walls 4 inches high. Trays were placed on shelves inside PGC cameras. The movement of air through the samples was organized due to the fact that the free area of the shelves was covered with sheets of cardboard, and the gaps between the sheets were sealed with tape. The air speed was changed due to a number of sample containers through which air passed. The tobacco used in these tests was pre-impregnated with liquid carbon dioxide and expanded at a temperature of about 550 ^° F. The first stage of conditioning the tobacco was carried out immediately after expansion by spraying with water to about 8% OV. During the process, the conditions in the chambers were maintained at 75 ^o F and 60% RH. To measure air velocity, a vane anemometer (Airflow Instrumentation, Model LCA 6000, Frederick, Maryland) and a wire hot-wire anemometer (Alnor Instrument Company, Skokie, Illinois, Thermometer Model 8525) were used. These devices were located directly above or below the sample, depending on whether there was air movement, respectively, ascending or descending.

При движении воздуха в восходящем направлении наблюдался некоторый незначительный лифтинг табака, который начинался немедленно при достижение воздухом даже такой низкой скорости как 26 футов в минуту. Затем образовывались небольшие каналы, и табак оседал. Наличие таких каналов приводило к весьма неоднородному прохождению потока воздуха через слой табака (от 22 до 45 футов в минуту при среднем около 26 футов в минуту). С повышением среднего расхода воздуха наличие каналов становится еще более заметным, а при расходе воздуха более 45 футов в минуту наблюдался "взрыв" табака, сопровождаемый образованием весьма значительных каналов в его слое. As the air moved upstream, there was some slight tobacco lifting that started immediately when the air even reached a speed as low as 26 feet per minute. Then small channels formed and tobacco settled. The presence of such channels led to a very heterogeneous passage of air flow through the tobacco layer (from 22 to 45 feet per minute, with an average of about 26 feet per minute). With an increase in average air consumption, the presence of channels becomes even more noticeable, and with an air consumption of more than 45 feet per minute, an “explosion” of tobacco was observed, accompanied by the formation of very significant channels in its layer.

Практически во всех исследованиях скорости при движении воздуха через слои табака в нисходящем направлении наблюдалось некоторое уплотнение табака с последующим снижением скорости воздуха. Это показано в табл. 4. Если начальная скорость воздуха составляла 192 фута в минуту, то уплотнение табака на 28% приводило к снижению ее до 141 фута в минуту. При начальной скорости воздуха 141 фут в минуту и менее, уплотнение слоя табака снижалось более чем наполовину, по сравнению с предыдущим случаем, а потери в скорости при прохождении воздуха через слой табака становились значительно меньше. In almost all speed studies, when air moves through the tobacco layers in a downward direction, some tobacco compaction was observed, followed by a decrease in air velocity. This is shown in table. 4. If the initial air velocity was 192 feet per minute, then the compaction of tobacco by 28% led to a decrease to 141 feet per minute. With an initial air velocity of 141 feet per minute or less, the compaction of the tobacco layer was reduced by more than half compared with the previous case, and the speed loss when air passed through the tobacco layer became much smaller.

На основании проведенных опытов установлено, что вспученный табак может быть кондиционирован постепенным изменением при следующих условиях:
(a) Время: примерно 60-90 минут;
(b) RH: от исходной 30-45% до конечной 60-64%;
(c) Температура: от 75 до 95^oF;
(d) Поток воздуха: восходящий - скорость до 45 футов в минуту, нисходящий - до 235 футов в минуту;
Опыт N 5.Based on the experiments, it was found that expanded tobacco can be conditioned with a gradual change under the following conditions:
(a) Time: approximately 60-90 minutes;
(b) RH: from the original 30-45% to the final 60-64%;
(c) Temperature: 75 to 95 ^° F;
(d) Airflow: upward — up to 45 feet per minute; downward — up to 235 feet per minute;
Experience N 5.

Смесь светлого и бурого табака в количестве приблизительно 150 фунтов в час, пропитанного диоксидом углерода в соответствии с повсеместно применяемой методикой Cho et al., 07/717, 067, и вспученного как описано в приведенных выше примерах, пропускали через охлаждающий конвейер с целью понижения температуры данной смеси от 200 до 85^oF перед загрузкой ее в модифицированную спиральную установку с автоматическим стеком Frigoscandia модель GCP 42. Табак проходил через спиральную установку от низа до верхней части. Поток воздуха шел сверху вниз, организуя таким образом противоточное движение воздуха и табака. Такое устройство позволяло проводит постепенное кондиционирование табака за счет дегидратации воздуха табаком. Табак поступал на обработку с OV около 3%, а выходил с OV около 11%. Равновесный CV исходного материала составлял примерно 10.46 сс/г, в то время как равновесный CV кондиционированного материала - 10.46 сс/г, что свидетельствует о весьма незначительных потерях набивной способности табака, то есть отсутствует статистически значимая потеря этой способности, как определено с помощью стандартного дисперсионного анализа. Кроме того, по ходу процесса кондиционирования не наблюдается заметного уменьшения размеров частиц табака, что подтверждают результаты ситового теста.A mixture of light and brown tobacco in an amount of approximately 150 pounds per hour, impregnated with carbon dioxide in accordance with the commonly used method of Cho et al., 07/717, 067, and expanded as described in the above examples, was passed through a cooling conveyor to lower the temperature this mixture from 200 to 85 ^o F before loading it into a modified spiral installation with an automatic stack Frigoscandia model GCP 42. Tobacco passed through the spiral installation from bottom to top. The air flow went from top to bottom, thus organizing the counter-current movement of air and tobacco. Such a device allowed the gradual conditioning of tobacco due to dehydration of air by tobacco. Tobacco was treated with an OV of about 3%, and left with an OV of about 11%. The equilibrium CV of the starting material was approximately 10.46 ss / g, while the equilibrium CV of the conditioned material was 10.46 ss / g, which indicates very slight losses in the stuffing ability of tobacco, that is, there is no statistically significant loss of this ability, as determined using standard dispersion analysis. In addition, during the conditioning process, there is no noticeable decrease in the size of the particles of tobacco, which is confirmed by the results of the sieve test.

Опыт N 6. Experience N 6.

Были проведены серии опытов, в которых использовали табак, вспученный в колонне при различных температурах. В этих опытах кондиционирование табака производили в соответствии со способом, описанным в предлагаемом изобретении. Так, приблизительно 150 фунтов/час табака (масса принимается по кондиционированному табаку) было кондиционировано в модифицированной спиральной установке с автоматическим стеком Frigoscandia, описанной в опыте N 5. Воздух, подаваемый в установку для кондиционирования, имел температуру 85^oF и относительную влажность около 62%. Температура выходящего воздуха находилась в пределах от 90 до 95^oF, а его относительная влажность - от 40 до 45%. Как показано в табл. 5, существенные потери порошкообразного наполнителя у табака, кондиционированного в соответствии со способом, предложенном в данном изобретении, замечены не были.A series of experiments were carried out in which tobacco expanded in a column at various temperatures was used. In these experiments, tobacco conditioning was carried out in accordance with the method described in the present invention. So, approximately 150 pounds / hour of tobacco (weight is taken on conditioned tobacco) was conditioned in a modified scroll system with an automatic Frigoscandia stack, described in experiment No. 5. The air supplied to the conditioning system had a temperature of 85 ^o F and a relative humidity of about 62 % The temperature of the exhaust air ranged from 90 to 95 ^o F, and its relative humidity from 40 to 45%. As shown in the table. 5, significant losses of the powdery filler in tobacco conditioned in accordance with the method proposed in this invention were not noticed.

Опыт N 7. Experience N 7.

Приблизительно 200 фунтов/час светлого табака с OV 21.6% подавали в модифицированную установку с автоматическим стеком Frigoscandia, описанную в опыте N 5, действующую в качестве сушильной установки. Поток табака проходил спиральную сушильную установку от дна до ее верхней части. Поток воздуха перемещался сверху вниз, создавая противоточное движение между табаком и воздухом. Успешное высушивание табака до уровня OV примерно 12.2% при времени пребывания около 60 минут достигалось при использовании воздуха, имевшего на входе температуру около 95^oF и RH примерно 35%. Воздух выходил из сушильной установки с температурой около 83^oF и RH примерно 62%. Табак, подаваемый в установку и выходящий из нее при прикосновении был холодным, точнее, имел температуру около 75^oF, что указывает на отсутствие таких-либо признаков термического воздействия. Не было также замечено никаких изменений в CV уравновешенного табака в результате процесса сушки. Этот отдельный эксперимент по высушиванию был проведен с целью минимизировать термическую обработку.Approximately 200 pounds / hour of light tobacco with an OV of 21.6% was fed to a modified Frigoscandia automatic stack unit described in Test No. 5, acting as a drying unit. A stream of tobacco went through a spiral drying plant from the bottom to its top. The flow of air moved from top to bottom, creating a countercurrent movement between tobacco and air. Successful drying of the tobacco to an OV level of about 12.2% with a residence time of about 60 minutes was achieved using air having an inlet temperature of about 95 ^° F and an RH of about 35%. Air exited the dryer at a temperature of about 83 ^° F. and RH of about 62%. Tobacco supplied to and exiting the unit when it was touched was cold, or rather, had a temperature of about 75 ^° F, which indicates the absence of any signs of thermal effects. There was also no change in CV balanced tobacco as a result of the drying process. This separate drying experiment was conducted to minimize heat treatment.

Настоящее изобретение продемонстрировало и описало, в частности на примерах предпочтительных вариантов его осуществления, очевидно, что различные изменения в форме и деталях могут быть сделаны без отклонений от области данного изобретения. The present invention has demonstrated and described, in particular with examples of preferred embodiments thereof, it is obvious that various changes in form and details can be made without deviating from the scope of the present invention.

Claims (24)

1. Способ изменения влагосодержания органического материала путем приведения органического материала в соприкосновение с влажным потоком воздуха, отличающийся тем, что формируют слой органического материала путем размещения органического материала на конвейерном стеке, имеющем множество ярусов, осуществляют контакт органического материала в слое с потоком воздуха, имеющим относительную влажность, близкую к условиям равновесия для данного материала или более низкую, при прохождении потока воздуха от яруса к ярусу в направлении, по существу противоположном направлению движения слоя органического материала, и повышают или понижают относительную влажность потока воздуха, контактирующего с органическим материалом, для увеличения или уменьшения влагосодержания органического материала таким образом, что относительная влажность воздушного потока удерживается на близком к условиям равновесия для органического материала уровне или более низком до достижения желаемого влагосодержания обрабатываемого материала, в результате чего поток воздуха постепенно обезвоживается или увлажняется, а органический материал постепенно увлажняется или обезвоживается при прохождении потока воздуха в направлении, по существу противоположном направлению движения слоя органического материала. 1. The method of changing the moisture content of organic material by bringing the organic material in contact with a moist air stream, characterized in that they form a layer of organic material by placing organic material on a conveyor stack having many tiers, contact the organic material in the layer with an air stream having a relative humidity close to the equilibrium conditions for a given material or lower, when passing the air flow from tier to tier in the direction along the opposite direction of movement of the layer of organic material, and increase or decrease the relative humidity of the air stream in contact with the organic material to increase or decrease the moisture content of the organic material so that the relative humidity of the air stream is kept at a level close to equilibrium for the organic material or lower until the desired moisture content of the processed material is achieved, as a result of which the air flow is gradually dehydrated camping or moistened, and the organic material is progressively hydrated or dehydrated under air flow passage in a direction substantially opposite to the direction of movement of the organic material layer. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что операция осуществления контакта органического материала с потоком воздуха включает осуществление контакта органического материала с потоком воздуха, относительная влажность которого составляет примерно 30 - 60%, при температуре примерно от 21^oC (70^oF) до примерно 49^oC (120^oF).2. The method according to claim 1, characterized in that the operation of contacting the organic material with the air stream includes contacting the organic material with the air stream, the relative humidity of which is about 30-60%, at a temperature of about 21 ^o C (70 ^o F ) to about 49 ^° C (120 ^° F). 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что требуемое влагосодержание органического материала после переноса в него части влаги из воздушного потока составляет примерно 11 - 13%. 3. The method according to claim 1, characterized in that the required moisture content of the organic material after transferring part of the moisture from the air stream into it is about 11 - 13%. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает предварительный нагрев органического материала примерно от 38^oC до примерно 121^oC.4. The method according to claim 1, characterized in that it includes pre-heating the organic material from about 38 ^o C to about 121 ^o C. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что органический материал является гигроскопичным. 5. The method according to claim 1, characterized in that the organic material is hygroscopic. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура исходного органического материала до контакта его с потоком воздуха составляет примерно менее 38^oC.6. The method according to claim 1, characterized in that the temperature of the starting organic material before contacting it with the air stream is approximately less than 38 ^o C. 7. Способ по п.1 или 6, отличающийся тем, что исходный органический материал до операции обработки его потоком воздуха имеет начальное влагосодержание от примерно 1,5% до примерно 13%. 7. The method according to claim 1 or 6, characterized in that the starting organic material before the operation of processing it with an air stream has an initial moisture content of from about 1.5% to about 13%. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что исходный органический материал до операции обработки его потоком воздуха имеет начальное влагосодержание от примерно 1,5% до примерно 6%. 8. The method according to claim 7, characterized in that the source of organic material before the operation of processing it with an air stream has an initial moisture content of from about 1.5% to about 6%. 9. Способ по любому из пп. 1 - 8, отличающийся тем, что выбирают такую температуру воздушного потока, которая обеспечивает требуемую термообработку органического материала, и такую относительную влажность этого потока, которая обеспечивает кондиционирование. 9. The method according to any one of paragraphs. 1 to 8, characterized in that choose such a temperature of the air stream that provides the required heat treatment of the organic material, and such a relative humidity of this stream, which provides air conditioning. 10. Способ по любому из пп. 1 - 9, отличающийся тем, что в качестве органического материала выбирают табак. 10. The method according to any one of paragraphs. 1 to 9, characterized in that tobacco is selected as the organic material. 11. Способ по любому из пп. 1 - 10, отличающийся тем, что в качестве органического материала выбирают резаный табак. 11. The method according to any one of paragraphs. 1 to 10, characterized in that the cut material is selected as the organic material. 12. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве органического материала выбирают вспученный табак. 12. The method according to claim 10, characterized in that expanded tobacco is selected as the organic material. 13. Способ по п. 10, отличающийся тем, что табак выбирают из группы, включающей вспученный или невспученный табак, целые листья табака, резаный или рубленый табак, стебли табака, восстановленный табак или любые их комбинации. 13. The method according to p. 10, characterized in that the tobacco is selected from the group comprising expanded or unexpanded tobacco, whole tobacco leaves, chopped or minced tobacco, tobacco stems, reconstituted tobacco, or any combination thereof. 14. Способ по п. 2 или 4, отличающийся тем, что температура органического материала до поступления его на обработку потоком воздуха составляет менее примерно 121^oC.14. The method according to p. 2 or 4, characterized in that the temperature of the organic material before it enters the processing stream of air is less than about 121 ^o C. 15. Способ по п.14, отличающийся тем, что температура органического материала до поступления его на обработку потоком воздуха составляет менее примерно 38^oC.15. The method according to 14, characterized in that the temperature of the organic material before it enters the processing stream of air is less than about 38 ^o C. 16. Способ по любому из пп. 2, 4, 14 или 15, отличающийся тем, что влагосодержание исходного органического материала до контакта его с потоком воздуха составляет примерно от 11% до примерно 40%. 16. The method according to any one of paragraphs. 2, 4, 14 or 15, characterized in that the moisture content of the starting organic material before contact with the air stream is from about 11% to about 40%. 17. Способ по любому из пп. 2, 4 или 14-16, отличающийся тем, что воздушный поток, контактирующий с органическим материалом, имеет относительную влажность от примерно 20% до примерно 60% и температуру от примерно 21^oC до примерно 49^oC.17. The method according to any one of paragraphs. 2, 4 or 14-16, characterized in that the air stream in contact with the organic material has a relative humidity of from about 20% to about 60% and a temperature of from about 21 ^o C to about 49 ^o C. 18. Способ по любому из пп. 2, 4 или 14-17, отличающийся тем, что температуру воздушного потока выбирают таким образом, чтобы обеспечить требуемую тепловую обработку. 18. The method according to any one of paragraphs. 2, 4 or 14-17, characterized in that the temperature of the air flow is chosen in such a way as to provide the required heat treatment. 19. Способ по любому из пп. 2, 4 или 14-18, отличающийся тем, что температуру воздушного потока выбирают таким образом, чтобы по существу исключить тепловую обработку. 19. The method according to any one of paragraphs. 2, 4 or 14-18, characterized in that the temperature of the air flow is selected so as to substantially exclude heat treatment. 20. Способ по любому из пп. 2, 4 или 14-19, отличающийся тем, что температура воздушного потока составляет от примерно 24^oC до примерно 121^oC.20. The method according to any one of paragraphs. 2, 4 or 14-19, characterized in that the temperature of the air stream is from about 24 ^o C to about 121 ^o C. 21. Способ по любому из пп. 1 - 20, отличающийся тем, что контакт органического материала с воздушным потоком осуществляют с использованием любого потока воздуха, имеющего скорость примерно от 0,23 м/с до примерно 1,22 м/с. 21. The method according to any one of paragraphs. 1 to 20, characterized in that the contact of the organic material with the air stream is carried out using any air stream having a speed of from about 0.23 m / s to about 1.22 m / s. 22. Способ по любому из пп. 1 - 21, отличающийся тем, что контакт органического материала с потоком воздуха осуществляют таким образом, что воздушный поток проходит через слой органического материала в восходящем или нисходящем направлении, либо воздушный поток проходит через слой органического материала как в восходящем, так и в нисходящем направлении. 22. The method according to any one of paragraphs. 1 to 21, characterized in that the contact of the organic material with the air stream is carried out in such a way that the air stream passes through the layer of organic material in the upward or downward direction, or the air stream passes through the layer of organic material in both the upward and downward directions. 23. Способ по п.5, отличающийся тем, что органический материал выбирают из группы, включающей фрукты, овощи, крупы, кофе, фармацевтические препараты, чай и любые их комбинации. 23. The method according to claim 5, characterized in that the organic material is selected from the group comprising fruits, vegetables, cereals, coffee, pharmaceuticals, tea and any combination thereof. 24. Способ по любому из пп. 1 - 23, отличающийся тем, что конвейерный стек содержит спиральный конвейер, имеющий множество ярусов, а поток воздуха направляют по существу через стек таким образом, что он постепенно проходит ярусы, следующие один за другим. 24. The method according to any one of paragraphs. 1 to 23, characterized in that the conveyor stack contains a spiral conveyor having many tiers, and the air flow is directed essentially through the stack so that it gradually passes through the tiers, one after another.

Images