SU1012784A3 - Способ увеличени объема табака - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к табачной промышленности, а именно к способу увеличени  объема табака. Известно, что желательно увеличивать массу или объем табака.. .Среди разнообразных причин такого увеличени  массы или объема  вл етс  компенсаци  потери веса, котора  вызываетс  процессом изготовлени  табачных изделий. Повышение способности к наполнению позвол ет использовать меньшие количества табака при произч водстве плотных сигаретных брусков и т. п. и приводит s результате к уменьшенному выделению смолы и никотина по сравнению с аналогичным продуктом , изготовленным из табака неувеличенного объема. Известен способ увеличени  объема табака, осуществл емый путем воздействи  на табак газа, наход щегос  под давлением, в результате чего газ проникает в вещества, составл ющие табак, после этого давление мгновенно сбрасывают, в результате чегогаз захватываетс  расширенным объемом табака. Среди газов, которые могут использоватьс  в таком способе следует отметить воздух, двуокись углерода и пар. С целью облегчени  процесса газ можно нагревать С 1Недостатками этого способа  вл ют с  недостаточное увеличение объема табака, а также использование дорого сто щего оборудовани  или введени  в табак посторонних примесей. Известен способ увеличени  объема табака, предусматривающий проведение операций обработки табака гидроокись аммони , двуокисью углерода, нагрева и выдержки С2 . Однако этот способ не обеспечивае непрерывность процесса пропитки и увеличени  объема табака, что оказываетс  на его продолжительности. Цель изобретени  - ускорение процесса увеличени  объема табака. Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу уве51ичени  объема табака, предусматривающему пр ведение операций обработки табака гидроокисью аммони , двуокисью углерода , нагрева и выдержки, обработку табака осуществл ют сначала гидроокисью аглмони  в виде его концентр ированного раствора в течение по мень шей мере одной минуты, а затем двуокисью углерода путем смешивани  табака с частицами твердой углекислоты Кроме того, количество твердой углекислоты, необходимой, дл  смешива ни  с табаком, вдвое больше количест ва используемой дл  обработки табака гидроокиси аммони . Предпочтительно обработку табака гидроокисью аммони  проводить до содержани  в нем аммиака в количестве 2,5-10% к весу табака. При обработке гидроокисью аммони  табак может быть размещен на вибрационном конвейере. Нагревание при этом провод т путем воздействи  лучистой или микроволновой энергии. Сущность изобретени  состоит в том, что табак привод т в контакт с водным раствором гидроокиси аммони  и затем твердой двуокисью углерода, котора  находитс  предпочтительно в размолотом состо нии. Затем табак подают в зону увеличени  объема, в которой импрегиированный табак может увеличивать свой объем в результате циркул ции и раздувани  табака, например , циклонньм способом, в атмосфере нагретого воздуха или пард с помсйцью источника тепла или микроволновой энергии; После выхода из зоны увеличени  объема, табак уравновешивают при 24°С и относительной влажности 60%, после чего наблюдаетс  значительное увеличение объема табака . Предлагаемый способ может использоватьс  дл  обработки сортированного табака, выбранных частей табака, таких как табачные стебли, табак в нарезанном или раскрошенном виде, а также целые табачные листь . В том случае, когда примен ют сортированный табак, его используют, предпочтительно , в измельченном виде. Этот способ представл ет собой непрерывный метод импрегнировани  увеличени  объема, который может примен тьс  без разрыва производстввенной линии технологического процесса . Табак можно непрерывно подавать на открытый конвейер, например на вибрационный конвейер,и/или в ротационный барабан, где его опрыскивают или каким-либо другим образом привод т в контакт с гидроокисью аммони . Предпочтительными  вл ютс  растворы с концентрагщей аммиака 3060% . Если желательно, растворы гидроокиси аммони  могут охлаждатьс  перед контактированием с табаком, что делаетс  с целью понижени  давлени  пара, а также дл  того, чтобы отвести тепло реакции, выдел ющеес  в результате добавлени  гидроокиси аммони  и двуокиси углерода к табаку. Как правило, следует использовать такое количество гидроокиси аммони  дл  того, чтобы в табак проникло, по крайней мере, 1 вес.% аммиака. Предпочтительно , чтобы табак контактировал с раствором гидроокиси в течение времени, достаточного дл  импрегнировани  табака 2,5-10% аммиака в расчете на вес табака, табак jojTKceH оставатьс  в контакте с гидроокисью аммони  в течение времени,достаточного дл  того, чтобы гидроокись аллюни  проникла в табак. Хот  аммиак легко проникает в табдк, обработанны гидроокисью аммони , табак предпочти тельно смешивают или осторожноперемешивают , что способствует эффективной и однородной абсорбции. В резуль тате галтовани  или вибрационной обработки т  бака в течениеj по крайней мере, одной минуты и, как правило, н более 10 мин происходит достаточна  и однородна  абсорбци . После абсорбции гидроокиси аммони табак привод т в контакт с твердой двуокисью углерода, предпочтительно, в измельченнс состо нии. Используемое количество двуокиси углерода должно быть достаточным дл  компенса ции тепла реакций двуокиси углерода, аммнака и влаги и должно быть таким, чтобы выдел лось достаточное количест во двуокиси углерода дл  п юведенц  вто|гай стадии ю прегнировани . Пылевидна  тверда  двуокись углерода в количестве, вдвое превосход щем количество используемой гидроокиси аммони , обычно адекватно примен етс  дл  обеспечени  достаточного количества двуокиси углерода дл  абсорбции в табак 2-8 вес.% двуокиси углерода и поддержани  относительно низкой температу|сжа в системе. Предпочтительно табак смешивают с измельченной твердой двуокисью углерода таким способом, который обеспечивает однородное распределение в табачной массе и в течение времени, которое позвол ет завершить реакцию двуокиси углерода с гидроокисью а1«1они . Таким образом , как и в случае с гидроокисью аммони , табак, предпочтительно, смешивают с двуокисью углерода при использовании вибрационных лли ротацион ных устройств, л течение, по крайней мере, одной и не более 10 мин. После смешивани  импрегнированный табак подают в зону увеличени  объема, в кото рой происхоф(ит увеличение объема, и после этого табаку Дают возможность достичь равновесного содержани  влаги Гидроокись аммони  и тверда  двуокись углерода могут быть заменены на концентрированные водные растворы кар бамата аммони . Предпочтительными  вл ютс  раствоЕ%л карбамата аммони , содержащие 40-60% соли. В т-ёх случа х когда пр1 мен етс  водный раствор карбамата акмони , импрегнированный табак может непосредственно подаватьс  в зону увеличени  объема после смешивани  с карбаматом. Это можно делать благодар  тому что смешивание с твердой двуокисью углерода не  вл етс  необходимой операцией, поскольку карбамат аммони  дает оба импрегнируюцих агента, т. е. аммиак и газообразную двуокись углерода, что не сопровождаетс  знач.ительнш sane-& леннем тепла. Карбамат аммони  может быть получен экономичнь спбсобом в результате реакции жидкого безводного аммони  и твердой двуокиси углерода или жидкой двуокиси углерода. Применение смачивающего агента при распрыскивании импрегната способствует импрегированию. Кроме этого, табак может быть частично высушен до содержани  влаги 5-9 вес%перед импрегнированием с целью уменьшени  количества воды, содержащейс  в импрегнированной загрузке, в результате чего улучшаетс  способность табака легко абсорбировать гидро ОКИСЬ ai-iMOHHH.Процент влаги мозкет считатьс  эквивалентным количеству веществ, улетучивакицихс  при нагревании в печи (ОУ), поскольку помимо воды из табака улетучиваетс  не более 0,9% его веса. Количество веществ , улетучивающихс  при нагревании , может быть определено простым измерением потери веса при вьвдержке табака в воздушной печи в течение 3 ч при 100°С. Использование комбинации из гндроокиси аммони  и твердой двуокиси углерода или водного раствора карбамата аммони  позвол ет решить проблекш св занные с выделением тепла региеции растворени  аммиака в воде, что имеет место в том случае, когда сухой или газооб разный аммиак и двуокись углерода примен ютс  в качестве импрегнантов дл  влажного табака.Таким образом, при любом видоизменении непрерывного предлагаемого способа нет необходимости в использовании отдельного охлгикдающего устройства и не требуетс  примен ть устройства дл  создани  вакуума или давлени . Кроме того что удаетс  избежать . возникновени  проблем, св занных с выделение тепла, и в результате этого упростить существукхцие периодические процессы, предлагаемый .способ удобно примен ть как непрерывный поточный процесс в св зи с относительно непродолжительными периодами времени, требуемыми дл  предваритель-, ной обработки табака перед увеличением объема. Врем , требуемое дл  импрегнировани  аммиакши .и двуокисью углерода, обычно составл ет не более 3D мин и оно может быть значительно уменьшено. На практике хорошее увеличение объема достигаетс  11р1И време- нах импрегнировани  20 мин и мёне перед в ё ением увеличени  объема. Предлагаемый способ более прост и быстр, чем любой периодический процесс и в результате приводит к экономии места, оборудовани  и человекозатрат. Таким образом, процесс увеличени  объема табгиса, согласно изобретению, представл ет СО бой удобный непрерывный поточный метод..

Кроме этого, при использовании предлагаемого способа уменьшаетс  или полностью исключаетс  образование трудноудалимых осадков солей аммони  на оборудовании и/или больших кусков табака, образующихс  в результате получени  соли аммони  в табачной массе, так как аммиак и двуокись углерода реагируют внутри табака при использовании предлагаеf/юго способа. А отличие от этого, в периодических способах, некотора  часть газообразного аммиака и двуокиси углерода могут частично реагировать -во внешних пространствах. (т, е. вне табачной массы), в резуль тате чего количество реагентов в самом табаке уменьшаетс . Поскольку минимизируетс  образование соли, этот способ может непрерывно использоватьс  с относительно редкой очисткой оборудовани . Кроме этого, поскольку в массе измельченного табака содержитс  лишь минимальное количество кусков, тдкой табак может подаватьс  непосредственно в устройство дл  увеличени  объема из зоны импрегнировани . Потер  материала значительно снижаетс  в результате устранени  образовани  солей. Таким образом, предлагаемый способ может эффективно использоватьс  как непрерывный поточный технологический процесс , но он также более экономичен,чем большинство периодических процессов.

После импрегнировани  табака создают услови  дл  увеличени  его объе ма, воздейству  на табак теплом или эквивалентным образом, с тем, чтобы удалить аммиак и двуокись углерода из табака. Услови  увел ичени  объема могут включать применение гор чих поверхностей или потока гор чего воздуха , смеси газов и пара, или воздействие других источников энергии, таких как микроволновые энергетические источники и источники ИК-излучени . Установлено, что использование газовой композиции, содержащей по крайней мере 50 вес.% пара и, предпочтительно , более 80 вес.% пара.

дает особенно удовлетворительные

результаты. Традиционные способы увеличени  объема импрегнированного табака заключаютс  в помещении его в поток нагретого газа, такого какперегретый пар, или в помещении табака в турбулентный поток воздуха, например, при температуре 150-2бО°С (100-370°С) на врем  от 1 с До 10 мин. Имдрегнирюванный табак может быть также нагрет в результате нанесени  тонким слоем на движущуюс  ленту и воздействи  На него источника ИК-излучени , выдерживани  в сушителе циклонного типа, контактировани в колонке с перегретым паром или смесью пара и воздуха и т. п. На любой из таких стадий контактировани  температура атмосферы, с которой контактирует табак, не должна превышать 370°С и должна, предпочтительно, лежать в интервале 100-300°С, более предпочтительно, 150-2бО°С при проведении , процесса при атмосферном давлении .

Как известно в процессах обработки любого органического вещества, перегрев может вызывать ухудшение в первую очередь цвета, например нежелательное почернение и, наконец, обугливание . Необходима  и достаточна  температура и врем  вьщержки дл  увеличени  объема, которое не сопровождаетс  указанным ухудаюнием, есть функци  двух указанных переменных, а также размера частиц табака. Так, например, с тем, чтобы избежать нежелательного ухудшени  на стадии наг ревани , импрегнированный табак не следует подвергать действию повышенных температур, например , в течение времени большего, чем 1-2 с.

После импрегнировани  и увеличени  объема табаку дают уравноводиватьс , обычао при 24°С и относительной влажности 60%. После, .такого уравновешивани  получают табачный наполнитель , обладающий улучшенной компасиметрической наполнительной способностью и не про вл ющий признаков ухудшени  качества. Такой табак с увеличенным объемом весьма похож по химическим и физическим свойствам на традиционный табак увеличенного объема. Увеличение наполнительной способности табака, согласно изобретению, по крайней мере,не хуже, чем в используемых в насто щее врем  табаках с увеличенным объемом и может лежать в интервале 30-160% при содержании летучих компонентов пор дка 12%. Увеличение до цилиндрических объемов пор дка 70 CMV10 г или выше достигаетс  при использовании непрерывного способа импрегнировани  - увеличени  объема. Исследование под микроскопом показало хорошее клеточное увеличение объема и увеличение размеров полосок на 100% по сравнению с табаком неувеличенного объема.

П р и м е р 1. Светлый табак (3,9 кг) смачивали 475 мл 12,5% раствора гидроокиси аммони . Опрыскивание табака таким раствором проводили во вращающемс  барабане в течение 40 с. После вращени  в течение дополнительных 60 с добавл ли измельченную твердую двуокись углерода и загрузку перемешивали еще в течение двух минут. Импрегнированный таким образом табак подвергают воздействию пара нагретого до 260°С в экспериментальной башне . Импрегнированный табак оставалс  в экспериментальной башне в течение 1 с дл  обработки нагретым паром и затем его пересьтали в циклонный сепаратор еще на 4 с. Полученный табак уравновешивали при 24°С и относительной влажности 60% с целью удержани  в табаке 12% летучих компо нентов. После уравновешивани  определ ли измерением объема в цилиндре наполнительную способность, котора  повысилась на 73% при содержании летучих компонентов 11,5%. П р и м е р 2. 4,536 кг табачных полосок опрыскивали во вращающемс  барабане в течение 1/2 мин. 400 мл концентрированной гидроокиси аммони  и перемешивали в течение 60 с. После опрыскивани  жидкостью 900 г твердой двуокиси углерода смешивали с ОПЕЫСканньш табгисом во вращающемс  барабане в течение 2 мин. Затем на табач ную смесь воздействовали паром при 288 С в экспериментальной башне в течение 1 с и после этого обрабатыва ли в циклонном сепараторе в течение, приблизительно, 4 с. Затем табак уравновешивали аналогично примеру 1. После уравновешивани , как было установлено согласно методике примера 1, наполнительна  способность повышалась на 120% при общем содержании летучих компонентов 11,5%. Примерз. 30,8 кг измельченного светлого табака, имеющего содер жание snstrn 12,5%, помесцали в закрытый резервуар представл ющий собой конический вргицающийс  вакуумный барабан, и импрегнировали опрыскиванием 5,45 кг 40% водного раствора гидроокиси «шмони  через форсунку тонкого распылени  при врахцении табака . Пропитка табака гидроокисью акмони  продолжалась в течение 20мин Затем вращениеПрекращали и добавл ли 4,75 кг порошкообразной твердой двуокиси углерода. Табак вргицали еще в течение 10 мин, в течение которых прохбдила реакци  между гидроокисью аммони  и двуокисью углерода. Импрегнированный табак содержал 6,3 вес. % гшмиака и 6,8 вес. % двуокиси углерода. Затем резервуар опорожн ли и проводили увеличение объема импрегиированного табака путем подачи его с посто нной скоростью равной 0,453 г в минуту в поток пара, имеющего температуру . Скорость подачи пара составл ла 4,6 м/с. После уравновеши вани  при относительной влажности 64 и , валовый, объем табака увеличенного объема был на 133% вьше, чем перед импр)егнирова«ием и увеличени.м объема. П р и м е р 4. 15,4 кг измельченного светлого табака, имеющего содержание влаги 12,0% помещали в закрытый резервуар и импрегнировали опрыскиванием 2,8 кг 40 вес,% водного раствора гидроокиси аммони , который подавали через форсунку тонкого распылени , при вращении табака. Пропитка табака гидроокисью аммони  протекла в течение 30 AIH. Вращение прекращали и добавл ли 2,4 кг порсшжообраэной твердой двуокиси углерода. Резервуар вращали в течение 10 мин дл  проведени  реакции между гидроокисью аммони  и двуокисью углерода. Импрегнированный табак содержал 5,7 вес. % аммиака и 6,6 вес.% двуокиси углерода. Резервуар разгружали и проводили увеличение объема табака путем подачи его тонким слоем на непрерывно движущий- , с  конвейер, проход щий под ИК-нагревателем высокой интенсивности. уравновешивани  при относительной влажности 60% и 24°С, валовой объем табака увеличенного объема был на 85% выше, чем перед импрегнированием и увеличением объема. П р и м,е р 5. Измельченный табак, имеюстшй содержание влаги 12%, вводили со скорюстью. 108,7 кг/чс помощью измерительного конвейера на закрытый вибрационный конвейер. В ходе этой операции водный раствор гидроокиси аммони ,.имеющий концентрацию 50 вес.%, распрыскивали со скорюстью 0,49 кг/мин на движущийс  слой табака с форсунки тонкого измельчени . Импрегнированный табак подавали с вибрационного конвейера на закрытый движущийс  конвейер,проход щий через врак1ающийс  барабан,в котором в течение 1о мин осуществл ли-полную пропитку табака раствором гидроокиси аммони . Затем проводили увеличение объема импрегнированного табака в результате его подачи непрерывным потоке в высокоскоростной турбулентный поток пара при 260°С. Валовый объем обработанного таким образом табака увеличивгшс  на 150% по сравнению с необработанным табаком. Тгисим образ ж, предложенный способ позволит ускорить процесс увеличени  объема табака с получением более высоких результатов.

Claims (6)

1. СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ ОБЪЕМА ТАБАКА, предусматривающий проведение операций обработки табака гидроокисью аммония, двуокисью углерода, нагрева и выдержки, отличаю- щ и й с я тем,'что, с целью ускорения процесса, обработку табака осуществляют сначала гидроокисью аммония в виде его концентрированного раствора в течение по меньшей мере одной. минуты, а затем двуокисью углерода путем смешивания табака с частицами твердой углекислоты.

2. Способ по п., 1, о т л и ч а“ ю щ и й с я тем, что количество твердой углекислоты, необходимое для смешивания с табаком, вдвое больше количества используемой для обработки табака гидроокиси аммония.

3. Способ по п, 1, о т л и.ч а ю щ и й с я тем, что обработку табака гидроокисью аммония проводят до содержания в табаке аммиака в количестве 2,5-10% к весу табака.

4. Способ по пп. 1иЗ, отличающийся тем, что при обработке гидроокисью аммония'табак размещают на вибрационном конвейере.

5. Способ по η. 1, Обличающийся тем, что нагревание проводят воздействием лучистой энергии.

6. Способ поп. 1,. отличающий с я тем, что нагревание осуществляют под действием микроволновой энергии.

ю м 00