СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ ЗАПОЛНЯЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ТАБАКА Российский патент 2006 года по МПК A24B3/18 

Изобретение относится к способу улучшения заполняющей способности прессованного табака, такого как нарезанные табачные листья или жилки табачных листьев и, соответственно, с добавками к табаку, путем обработки табачного материала с помощью состоящего из азота и/или аргона обрабатывающего газа при давлениях от 400 бар до 1000 бар с последующей непрерывной декомпрессией и последующей дополнительной термообработкой выгруженного табачного материала.

Такого рода способы, которые также известны как INCOM-способы разрыхления, оказываются предпочтительными по сравнению с обработкой под давлением табака с помощью диоксида углерода, аммиака или летучих органических газов. Так в DE-2903300-C2 описывается такого рода способ разрыхления при использовании рабочих давлений от 300 бар до 800 бар. Примеры показывают большое влияние конечного давления на улучшение заполняющей способности, однако, лишь незначительное влияние времени воздействия в области от 1 минуты до 10 минут. В документе не содержится никакого указания на возможное прессование или уплотнение табака.

В DE-3119330-C2 описывается термообработка табака, обработанного с помощью газа под давлением при использовании водяного пара или насыщенного пара, и указывается относительно обработки при высоком давлении на уже цитированный документ DE-2903300-C2.

Далее, в DE-3414625-C2 описывается каскадный способ, согласно которому за счет самого различного рода мер, таких как охлаждение обрабатывающего газа перед подачей в реактор, охлаждение автоклава или использование переохлажденного и сжиженного обрабатывающего газа, должно быть обеспечено, чтобы температура выгружаемого табака перед термообработкой составляла величину ниже 0°С. Примеры основываются на заполнении автоклава емкостью 200 л 30 кг табака, что соответствует плотности заполнения 0,15 кг/дм³.

В DE-3935774-C2 описывается охлаждение сжатого обрабатывающего газа в автоклаве за счет наружного теплообменника, причем несколько автоклавов соединены вместе в виде так называемого "состава" (агрегата из последовательных элементов). Способ, в конечном счете, представляет собой особую форму охлаждения газа и обрабатываемого материала.

В DE-10006425-C1 описывается обработка табака с относительно незначительной влажностью до примерно 16% при рабочей температуре выше 55°С. Из полезного объема автоклава 2 дм³ и навески табака 300 г рассчитывают плотность заполнения сыпучей массой табака 0,15 кг/дм³, что соответствует уже цитированному DE-3414625-C2.

В DE-10006424-A1 описывается декомпрессия с помощью, по меньшей мере, одной стадии выдерживания и нагревание находящейся под остаточным давлением системы для достижения температур выгрузки табака от 10°С до 80°С.

Описанные в уровне техники плотности заполнения, составляющие примерно 0,15 кг/дм³, получают тогда, когда табак загружают в автоклав без дальнейшего процесса прессования. Повышения плотности заполнения в случае известных способов достигают за счет быстрого роста давления по сравнению с более незначительной заполняющей способностью разрыхленного табачного материала.

Задачей настоящего изобретения является дальнейшее развитие известных способов в том смысле, чтобы они при сравнительно высокой заполняющей способности были рентабельнее, чем до сих пор.

Поставленная задача при способе улучшения заполняющей способности табака в виде нарезанных табачных листьев или жилок табачных листьев и, соответственно, добавок к табаку, путем обработки табачного материала, обладающего исходной влажностью 10-30%, с помощью состоящего из азота и/или аргона обрабатывающего газа при давлениях от 400 бар до 1000 бар с последующей непрерывной декомпрессией и последующей дополнительной термообработкой выгруженного табачного материала, согласно изобретению решается тем, что плотность заполнения сыпучей массы табака в автоклаве составляет больше, чем 0,2 кг/дм³.

Время воздействия давления, следовательно, время между началом роста давления и декомпрессией, составляет, по меньшей мере, 300 секунд.

Табак до загрузки, во время нее или после загрузки автоклава механически уплотняют.

Табак до уплотнения или при уплотнении нагревают.

Время воздействия давления, по меньшей мере, 300 секунд достигается после быстрого роста давления путем выдерживания емкости под давлением.

После выдерживания емкости перед декомпрессией осуществляют новую "подпитку" давления.

Неожиданно оказалось, в частности, что, в противоположность данным из DE-2903300-C2, в области высоких плотностей заполнения время воздействия сжатого газа оказывает значительное влияние на получаемую в результате заполняющую способность разрыхленного табачного материала.

В цитированном уровне техники, правда, описывается, как можно далее оптимизировать основной способ в отношении по возможности высокой заполняющей способности разрыхленного табачного материала. Наряду с достижением выигрыша в отношении заполняющей способности, однако, важным фактором для рентабельности INCOM-способа является также количество табачной "начинки" при заданном объеме автоклава. Увеличение количества заполняющего вещества способствует не только более высокой производительности, но и, кроме того, приводит к снижению удельного расхода обрабатывающего газа и энергии компрессора для разрыхляемого количества табака.

Предлагаемый согласно изобретению способ поясняется подробнее ниже с помощью примеров.

Для этого прежде всего понятие "время воздействия давления" определяют как сумму из времени роста давления до первого достижения конечного давления и необязательного времени выдерживания после достижения конечного давления до начала процесса декомпрессии.

Предлагаемого согласно изобретению достаточно длительного времени воздействия давления можно достигать за счет следующих вариантов осуществления процесса:

i. медленный рост давления до непосредственно последующей декомпрессии;

ii. быстрый рост давления с последующим временем выдерживания, то есть выдерживанием емкости под давлением без подвода или отвода обрабатывающего газа;

iii. быстрый рост давления с последующим временем выдерживания, после выдерживания емкости перед декомпрессией осуществляют новую подпитку давления подпитку обрабатывающим газом, чтобы снова достичь конечного давления.

Так как в течение времени выдерживания за счет охлаждения давление в емкости падает, осуществление процесса согласно варианту iii позволяет снова устанавливать конечное давление перед декомпрессией. Неожиданно, этот образ действий по сравнению с вариантом ii приводит к дальнейшему, но незначительному повышению заполняющей способности.

В следующих примерах 1 и 2 описываются прежде всего влияние различных времен воздействия давления и варианты процесса в случае плотности заполнения табака в автоклаве 0,15 кг/дм³ согласно уровню техники.

Пример 1

Обработку при использовании высокого давления осуществляют в лабораторном автоклаве с полезным объемом 2 дм³. Рубашка для циркуляции жидких сред служит для установления желательных рабочих температур. Рост давления происходит снизу, падение давления - вверх. Несколько вентилей позволяют осуществлять заданные схемы включения. Компрессор служит для установления конечного давления.

Лабораторная установка для дополнительной термообработки состоит из служащей в качестве транспортной ленты проницаемой проволочной ткани, направляющих металлических листов для образования полотна из листьев табака желательной ширины, парового сопла с щелеобразным выходным отверстием и расположенного под лентой устройства для отсасывания пара. Дополнительную обработку насыщенным паром осуществляли при скорости движения ленты 5 см/с и паропроизводительности 10 кг/час.

Образцы табака раскладывали в плоские пластмассовые чашки и кондиционировали в нормальных климатических условиях при температуре 21°С и относительной влажности 62%. Заполняющую способность определяли с помощью денсиметра Borgwaldt, и удельный объем в см³/г пересчитывали на заданную влажность 12 мас.% и заданную температуру 22°С. Из данных необработанного сравнительного образца, соответственно, основы и разрыхленных образцов рассчитывали обозначаемое так же, как степень разрыхления, относительное улучшение заполняющей способности по следующей формуле, где F_В означает заполняющую способность основы и F_E означает заполняющую способность разрыхленного табака:

Δ%=(F_E-F_B)·100%/F_В

Опыты осуществляли при влажности табака 18 мас.% и с навесками табака 300 г. Рабочую температуру устанавливали путем термостатирования при 40°С. Конечное давление составляло 700 бар, декомпрессию осуществляли в течение примерно 0,5 минут. Все опыты базировались на однородной смеси из виргинских табаков и использовании описанного способа дополнительной обработки с помощью насыщенного пара. Изменяли время роста давления, время выдерживания после достижения конечного давления, а также выбор подпитки по окончании времени выдерживания. В таблице 1 представлены подбор параметров опытов и достигаемые относительные улучшения заполняющей способности, соответственно, степени разрыхления.

Таблица 1
Относительное улучшение заполняющей способности (плотность заполнения 0,15 кг/л, рабочая температура 40°С, влажность табака 18%)Вариант процессаi.i.i.ii.ii.iii.iii.время роста давления (мин)36123333время выдерживания (мин)000510510время воздействия давления (мин)3612813813выигрыш в отношении заполняющей способности Δ%67687268687071

Пример 2

Опыты осуществляли аналогично примеру 1, однако, при влажности табака 12% и рабочей температуре 60°С. В таблице 2 представлены параметры опытов, а также достигаемые относительные улучшения заполняющей способности, соответственно, степени разрыхления.

Таблица 2
Относительное улучшение заполняющей способности (плотность заполнения 0,15 кг/дм³, рабочая температура 60°С, влажность табака 12%)Вариант процессаi.i.ii.iii.время роста давления (мин)33033время выдерживания (мин)0055время воздействия давления (мин)33088выигрыш в отношении заполняющей77797576способности Δ%    

Результаты согласно примерам 1 и 2 отчетливо показывают, что в области обычных плотностей набивки время воздействия давления оказывает лишь незначительное влияние на выигрыш в отношении заполняющей способности.

В следующих примерах 3 и 4 показаны влияние различных времен воздействия давления и варианты процесса при предлагаемой согласно изобретению плотности заполнения табака в автоклаве объемом выше 0,2 кг/дм³.

Пример 3

Опыты осуществляли аналогично примеру 1, однако, при использовании навески табака 500 г. Табак во время загрузки автоклава уплотняли путем прессования вручную. В таблице 3 представлены подбор параметров опытов и достигаемые относительные улучшения заполняющей способности, соответственно, степени разрыхления.

Таблица 3
Относительное улучшение заполняющей способности (плотность заполнения 0,25 кг/дм³, рабочая температура 40°С, влажность табака 18%)Вариант процессаi.i.i.ii.ii.iii.iii.время роста давления (мин)312203333время выдерживания (мин)000510510время воздействия давления (мин)31220813813выигрыш в отношении заполняющей способности Δ%55657167686969

Пример 4

Опыты осуществляли аналогично примеру 2, однако, при использовании навески табака 450 г. Табак перед загрузкой автоклава, до уплотнения или при уплотнении нагревали с помощью микроволновой печи до температуры примерно 50°С, и при заполнении уплотняли путем прессования вручную. В таблице 4 представлены подбор параметров опытов и достигаемые относительные улучшения заполняющей способности, соответственно, степени разрыхления.

Таблица 4
Относительное улучшение заполняющей способности (плотность заполнения 0,225 кг/дм³, рабочая температура 60°С, влажность табака 12%)Вариант процессаi.i.ii.iii.время роста давления (мин)32033время выдерживания (мин)00105время воздействия давления (мин)320138выигрыш в отношении заполняющей способности Δ%65767374

Примеры 3 и 4 показывают влияние времени воздействия давления на выигрыш в отношении заполняющей способности в случае предлагаемых согласно изобретению плотностей заполнения выше 0,2 кг/дм³. Хорошего эффекта разрыхления в этих условиях можно достигать только тогда, когда время воздействия давления превышает значение примерно 300 секунд. Причем время воздействия давления, по меньшей мере, 300 секунд достигается после быстрого роста давления путем выдерживания емкости под давлением. Далее, видно, что при сравнимых временах воздействия давления вариант процесса iii дает наилучшие результаты.

Изобретение относится к способу улучшения заполняющей способности табака в виде нарезанных табачных листьев или жилок табачных листьев, и, соответственно, добавок к табаку путем обработки табачного материала, обладающего исходной влажностью 10-30%, с помощью состоящего из азота и/или аргона обрабатывающего газа при давлениях от 400 бар до 1000 бар с последующей непрерывной декомпрессией и последующей дополнительной термообработкой выгруженного табачного материала. Плотность заполнения сыпучей массы табака в автоклаве составляет при этом более чем 0,2 кг/дм³.^{Технический результат - увеличение количества заполняющего вещества при одновременном снижении удельного расхода обрабатывающего газа и энергии компрессора для разрыхляемого количества табака. 5 з.п. ф-лы, 4 табл.}

1. Способ улучшения заполняющей способности табака в виде нарезанных табачных листьев или жилок табачных листьев и, соответственно, добавок к табаку путем обработки табачного материала, обладающего исходной влажностью 10-30%, с помощью состоящего из азота и/или аргона обрабатывающего газа при давлениях от 400 бар до 1000 бар с последующей непрерывной декомпрессией и последующей дополнительной термообработкой выгруженного табачного материала, отличающийся тем, что плотность заполнения сыпучей массы табака в автоклаве составляет больше чем 0,2 кг/дм³.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время воздействия давления, следовательно, время между началом роста давления и декомпрессией, составляет, по меньшей мере, 300 с.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что табак до загрузки, во время нее или после загрузки автоклава механически уплотняют.4. Способ по п.3, отличающийся тем, что табак до уплотнения или при уплотнении нагревают.5. Способ по п.2, отличающийся тем, что время воздействия давления, по меньшей мере, 300 с достигается после быстрого роста давления путем выдерживания емкости под давлением.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что после выдерживания емкости перед декомпрессией осуществляют новую подпитку обрабатывающим газом для достижения конечного давления.