СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОССТАНОВЛЕННОГО ТАБАЧНОГО МАТЕРИАЛА И АППАРАТ Российский патент 2015 года по МПК A24B15/24 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу получения восстановленного табачного материала и к аппарату, используемому в этом способе.

Предпосылки к созданию изобретения

Различные компоненты, такие как никотин, нитраты, нитрозамины, углеводороды и белки, содержатся в табачных материалах, таких как листья, скрошенные части, средние жилки, стебель и корень натуральных табачных растений. Эти компоненты экстрагируют из натуральных табачных материалов и используют в качестве ароматизирующей добавки, вводимой в табак курительных изделий. Эти компоненты включают такие вещества, количество которых было бы желательно уменьшить или которые было бы желательно удалить (нежелательные компоненты), а также вещества, которые было бы желательно не удалять или количество которых было бы желательно увеличить (желательные компоненты), принимая во внимание их значение для курительных изделий или некоторые другие причины. Желательные компоненты включают аминокислоты, сахара, никотин, смолы, имеющиеся на поверхности листа, и алкалоиды. Нежелательные компоненты включают нитраты и нитрозамины, например специфические табачные нитрозамины (СТНЗ).

В патентном документе 1 раскрыт способ получения регенерированного табачного материала. Этот способ включает экстракцию натурального табачного материала для получения экстрагированного раствора и осадка, полученного в результате экстракции; фракционирующую обработку экстрагированного раствора посредством ультрафильтрации или фильтрации с использованием обратного осмоса, или фракционирующую обработку посредством использования обращенно-фазовой распределительной хроматографии для получения первой фракции, содержащей увеличенное количество желательных компонентов и уменьшенное количество нежелательных компонентов; и второй фракции, содержащей увеличенное количество нежелательных компонентов и уменьшенное количество желательных компонентов. Регенерированный табачный материал получают посредством приготовления регенерированного табачного полотна из осадка, полученного в результате экстракции, и добавления первой фракции в регенерированное табачное полотно.

В патентном документе 1 раскрыто то, что, так как первая фракция (фракция, не проникающая сквозь мембрану), полученная посредством фракционирующей обработки с помощью ультрафильтрации или фильтрации с использованием обратного осмоса, может содержать нитрозамины, например СТНЗ, то желательно подвергать фракцию, не проникающую сквозь мембрану, дополнительной обработке для удаления нитрозаминов до добавления фракции, не проникающей сквозь мембрану, в регенерированное табачное полотно.

Документ уровня техники

Патентный документ 1: Патент США № 7677253

Краткое описание изобретения

Задача, подлежащая решению посредством изобретения

Целью настоящего изобретения является создание способа получения восстановленного табачного материала, содержащего желательные компоненты в существенном количестве и нежелательные компоненты, включая СТНЗ, в значительно уменьшенном количестве, посредством достижения практического разделения желательных компонентов и нежелательных компонентов, включая СТНЗ, посредством использования мембраны для обратного осмоса.

Кроме того, целью настоящего изобретения является создание аппарата для выделения из жидкости, полученной в результате экстракции табака, фракции, содержащей желательные компоненты в существенном количестве, из которой нежелательные компоненты, включая СТНЗ, в значительной степени удалены, посредством использования мембраны для обратного осмоса.

Средства для решения задачи

Согласно одному аспекту, настоящее изобретение относится к способу получения восстановленного табачного материала, включающему: (a) экстракцию натурального табачного материала с использованием экстрагирующего растворителя для получения в результате экстракции осадка и жидкости, содержащих желательные компоненты и нежелательные компоненты, включая СТНЗ; (b) фракционирующую обработку жидкости, полученной в результате экстракции табака, посредством использования мембраны для обратного осмоса, для получения фракции, не проникающей сквозь мембрану, содержащей желательные компоненты и уменьшенное количество нежелательных компонентов, и фракции, проникающей сквозь мембрану, содержащей уменьшенное количество желательных компонентов и увеличенное количество нежелательных компонентов; (c) регулирование температуры жидкости, полученной в результате экстракции табака, во время фракционирующей обработки для поддержания температуры на уровне, пригодном для фракционирующей обработки (обычно поддерживают температуру в диапазоне от 40°C до 80°C); (d) удаление осадков, образующихся в жидкости, полученной в результате экстракции табака, во время фракционирующей обработки, из жидкости, полученной в результате экстракции табака; (e) приготовление восстановленного табачного полотна, содержащего осадок, полученный в результате экстракции; и (f) добавление фракции, не проникающей сквозь мембрану, в восстановленное табачное полотно.

Согласно другому аспекту, настоящее изобретение относится к фракционирующему аппарату для отделения желательных компонентов от нежелательных компонентов, включая СТНЗ, в жидкости, полученной в результате экстракции табака, содержащему резервуар для обработки, в котором содержат жидкость, полученную в результате экстракции табака; фракционирующее устройство, содержащее мембрану для обратного осмоса, с помощью которой жидкость, полученную в результате экстракции табака, фракционируют на фракцию, не проникающую сквозь мембрану, содержащую желательные компоненты и уменьшенное количество нежелательных компонентов, и фракцию, проникающую сквозь мембрану, содержащую уменьшенное количество желательных компонентов и увеличенное количество нежелательных компонентов; насос для подачи под давлением жидкости, полученной в результате экстракции табака, во фракционирующее устройство; фильтр для удаления осадков, например протеина, оседающих в жидкости, полученной в результате экстракции табака, во время фракционирующей обработки; и устройство для регулирования температуры, с помощью которого регулируют температуру жидкости, полученной в результате экстракции табака, таким образом, чтобы она была пригодна для фракционирующей обработки во время фракционирующей обработки (обычно температуру поддерживают в диапазоне от 40°C до 80°C).

Эффекты изобретения

Согласно настоящему изобретению возможно получение восстановленного табачного материала, содержащего желательные компоненты в существенном количестве и нежелательные компоненты, включая СТНЗ, в существенно уменьшенном количестве, посредством достижения практического разделения желательных компонентов и нежелательных компонентов в жидкости, полученной в результате экстракции табака, посредством использования мембраны для обратного осмоса.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена схематическая диаграмма фракционирующего аппарата согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Способ осуществления изобретения

Один аспект настоящего изобретения относится к способу получения восстановленного табачного материала посредством использования жидкости, полученной в результате экстракции табака, и осадка, полученного в результате экстракции, получают посредством экстракции натурального табачного материала. С одной стороны, получают восстановленное табачное полотно, содержащее осадки, полученные в результате экстракции. С другой стороны, жидкость, полученную в результате экстракции табака, подвергают фракционирующей обработке посредством использования мембраны для обратного осмоса. Посредством фракционирующей обработки получают фракцию, не проникающую сквозь мембрану, содержащую желательные компоненты и уменьшенное количество нежелательных компонентов, включая СТНЗ; и фракцию, проникающую сквозь мембрану, содержащую уменьшенное количество желательных компонентов и увеличенное количество нежелательных компонентов, включая СТНЗ. Желательный восстановленный табачный материал получают посредством добавления фракции, не проникающей сквозь мембрану, в восстановленное табачное полотно. Фракцию, проникающую сквозь мембрану, выводят в отходы.

Более конкретно, сначала натуральный табачный материал смешивают с экстрагирующим растворителем, и смесь перемешивают. В качестве натурального табачного материала можно использовать табачный лист, скрошенные части, среднюю жилку табачного листа, стебель и корень, и их смесь. В качестве экстрагирующего растворителя можно использовать воду или смесь воды с органическим растворителем, смешивающимся с водой. Примеры органических растворителей, смешивающихся с водой, включают спирты, например этанол, и простые эфиры, например диэтиловый эфир. Вообще, экстрагирующую обработку осуществляют при температуре от 0°C до 100°C в течение от 5 минут до 6 часов.

После завершения экстрагирующей обработки полученную экстрагированную смесь подвергают разделяющей обработке посредством, например, фильтрации или обработки на центрифуге для разделения экстрагированной смеси на жидкость, полученную в результате экстракции табака, и осадок, полученный в результате экстракции.

Натуральный табачный материал содержит соли металлов, например калийную соль, нитраты, никотин, сахара, например сахарозу, аминокислоты, гликозиды, аминосахарные соединения, протеины, углеводороды (насыщенные углеводороды, ненасыщенные углеводороды, ароматические углеводороды), спирты, простые эфиры, альдегиды, кетоны, сложные эфиры, лактоны, хиноны, кислоты (включая кислые ангидриды), фенолы, амины, пирролы, пиридины, пиразины, алкалоиды, полициклические азотосодержащие соединения, нитрозосоединения, например нитрозоамины (включая СТНЗ), амиды, липиды, галоиды, соединения, содержащие серу, и неорганические элементы. Жидкость, полученная в результате упомянутой выше экстрагирующей обработки, может содержать по существу все из упомянутых выше компонентов, хотя это зависит от типа используемого экстрагирующего растворителя. Из перечисленных компонентов желательные компоненты включают аминокислоты, сахара, никотин, смолы с поверхности листа и алкалоиды, а нежелательные компоненты включают нитраты и нитрозамины, например СТНЗ. Типичными примерами СТНЗ являются нитрозамины (N'-нитрозонорникотин (ННН), 4-(метилнитрозамин)-1-(3-пиридил)-1-бутанон (NNK), N'-нитрозоанатабин (НАТ) и N'-нитрозоанабазин (НАБ)). Согласно настоящему изобретению никотин и СТНЗ, обладающие сходными химическими структурами, могут быть эффективно отделены друг от друга посредством использования мембраны для обратного осмоса.

Осадок, полученный в результате экстракции, является компонентом, нерастворимым в экстрагирующем растворителе, и состоит в основном из волокон. Восстановленное табачное полотно изготавливают обычным способом, используя осадок, полученный в результате экстракции. Осадок, полученный в результате экстракции, может представлять собой полностью восстановленное табачное полотно или часть восстановленного табачного полотна. Например, восстановленное табачное полотно может быть получено посредством подвергания волокнистой массы, содержащейся в осадке, полученном в результате экстракции, обычному процессу обработки, используемому при изготовлении бумаги.

С другой стороны, жидкость, полученную в результате экстракции табака, содержат в резервуаре для обработки и подают под давлением к мембране для обратного осмоса. С помощью мембраны для обратного осмоса разделяют жидкость, полученную в результате экстракции табака, на фракцию, проникающую сквозь мембрану, и фракцию, не проникающую сквозь мембрану. Фракция, проникающая сквозь мембрану, содержит нежелательные компоненты, включая СТНЗ. Соответственно, фракция, не проникающая сквозь мембрану, содержит уменьшенное количество нежелательных компонентов, включая СТНЗ. Во фракции, не проникающей сквозь мембрану, исходное количество желательных компонентов (например, никотина), находившихся в жидкости, полученной в результате экстракции табака, по существу сохраняется (85 масс.% или более). Соответственно, во фракции, проникающей сквозь мембрану, по существу не содержатся желательные компоненты.

Мембрана для обратного осмоса является мембраной, проницаемой для нежелательных компонентов и по существу непроницаемой для желательных компонентов. Мембрана для обратного осмоса предпочтительно является непроницаемой для растворимых компонентов (за исключением СТНЗ), например, сахара, содержащегося в жидкости, полученной в результате экстракции табака. Можно использовать мембрану для обратного осмоса с размером пор от 0,1 нм до 3,0 нм. Мембрана для обратного осмоса может быть выполнена в виде плоского листа, может быть получена из мембраны в виде мешка, которой придана трубчатая форма (спиральная мембрана), или может быть мембраной из полого волокна, или трубчатой мембраной. Жидкость, полученную в результате экстракции табака, можно подавать к мембране для обратного осмоса под давлением, составляющим, например, от 1 МПа до 3 МПа. Фракцию, проникающую сквозь мембрану, выводят в отходы. Подачу жидкости, полученной в результате экстракции табака, к мембране для обратного осмоса можно осуществлять с помощью насоса высокого давления.

Во время фракционирующей обработки жидкость, полученную в результате экстракции табака, направляют под высоким давлением с помощью насоса высокого давления, и благодаря этому температура жидкости, полученной в результате экстракции табака, повышается. Таким образом, для эффективного осуществления фракционирующей обработки посредством использования мембраны для обратного осмоса температуру жидкости, полученной в результате экстракции табака, во время фракционирующей обработки регулируют таким образом, чтобы она была обычно в диапазоне от 40°C до 80°C (обычно посредством охлаждения). Далее, осадки, например протеин, осаждаются в жидкости, полученной в результате экстракции табака, так как жидкость, полученная в результате экстракции табака, достигает относительно высокой температуры во время фракционирующей обработки и, таким образом, осадки удаляют. Для удаления осадков, например протеина, из жидкости, полученной в результате экстракции табака, жидкость, полученную в результате экстракции табака, понуждают к прохождению через фильтр. Так как осадки <частицы>, например протеин, имеют диаметр 3 мкм или больше, то в качестве фильтра можно использовать металлический фильтр с размером пор 3 мкм или меньше. Размер пор фильтра обычно составляет 1,8 мкм или больше. Осадки, если они не удалены, снижают эффективность процесса фракционирования, выполняемого с помощью мембраны для обратного осмоса, и делают, в конце концов, мембрану для обратного осмоса неработоспособной. Так как в жидкости, полученной в результате экстракции табака, может присутствовать тонкоизмельченное взвешенное вещество после экстракции, то жидкость, полученную в результате экстракции табака, предпочтительно заранее понуждают к прохождению через фильтр для удаления тонкоизмельченного взвешенного вещества. Жидкость, полученная в результате экстракции табака, которую первоначально содержат в резервуаре для обработки, может иметь температуру в диапазоне от 40°C до 80°C.

В варианте осуществления для повышения эффективности обработки, концентрацию фракции, не проникающей сквозь мембрану, можно повышать посредством повторения цикла возврата фракции, не проникающей сквозь мембрану, в резервуар для обработки и последующего подвергания фракции, не проникающей сквозь мембрану, фракционирующей обработке с использованием мембраны.

Фракцию, не проникающую сквозь мембрану, с повышенной концентрацией, достигнутой описанным выше способом, подают с использованием технологической воды в резервуар для обработки, для повышения эффективности процесса фракционирования посредством использования мембраны для обратного осмоса. Фракцию, не проникающую сквозь мембрану, в которую была добавлена технологическая вода, подвергают фракционирующей обработке с использованием мембраны, а затем полученную фракцию, не проникающую сквозь мембрану, возвращают в резервуар для обработки. Цикл, состоящий из добавления технологической воды, фракционирующей обработки с использованием мембраны и возврата фракции, не проникающей сквозь мембрану, в резервуар для обработки, повторяют до тех пор, пока количество СТНЗ во фракции, не проникающей сквозь мембрану, не уменьшится, например, до приблизительно 40 масс.% или меньше от исходного количества (интенсивность удаления СТНЗ составляет 60 масс.% или более), до 20 масс.% или меньше от исходного количества (интенсивность удаления СТНЗ составляет 80 масс.% или более), или до 10 масс.% или меньше от исходного количества (интенсивность удаления СТНЗ составляет 90 масс.% или более). Содержание желательных компонентов (например, никотина) может быть сохранено на уровне около 85 масс.% или более от исходного количества.

Технологическая вода предпочтительно не должна содержать ионы бикарбонатов. Было установлено, что при использовании технологической воды, содержащей ионы бикарбонатов, на фракционирующую обработку требуется больше времени. Таким образом, в качестве технологической воды предпочтительно использовать мягкую воду, не содержащую ионы бикарбонатов. При использовании в качестве технологической воды жесткой воды, содержащей ионы бикарбонатов, предпочтительно ее заранее обработать, например, с использованием мембраны для ультрафильтрации, для удаления ионов бикарбонатов.

Описанную выше фракционирующую обработку можно осуществлять, используя фракционирующий аппарат для отделения желательных компонентов от нежелательных компонентов, включая СТНЗ, в жидкости, полученной в результате экстракции табака, где фракционирующий аппарат содержит резервуар для обработки, в котором содержат жидкость, полученную в результате экстракции табака; фракционирующее устройство, содержащее мембрану для обратного осмоса, с помощью которой жидкость, полученную в результате экстракции табака, разделяют на фракцию, не проникающую сквозь мембрану, содержащую желательные компоненты и уменьшенное количество нежелательных компонентов; и фракцию, проникающую сквозь мембрану, содержащую увеличенное количество нежелательных компонентов; насос, с помощью которого подают под давлением жидкость, полученную в результате экстракции табака, во фракционирующее устройство; фильтр для удаления осадков, например протеина, осаждающихся в жидкости, полученной в результате экстракции табака, во время фракционирующей обработки; и устройство для регулирования температуры, с помощью которого регулируют температуру жидкости, полученной в результате экстракции табака, таким образом, чтобы она была пригодна для фракционирующей обработки (обычно температуру поддерживают в диапазоне от 40°C до 80°C) во время фракционирующей обработки.

На фиг. 1 представлена схематическая диаграмма, иллюстрирующая структуру описанного выше аппарата.

Фракционирующий аппарат 100, показанный на фиг. 1, содержит резервуар 110 для обработки, в котором содержат жидкость, полученную в результате экстракции табака. Резервуар 110 для обработки связан с насосом 130 высокого давления трубопроводом L1, а насос 130 высокого давления связан с фракционирующим устройством 140, содержащим мембрану 141 для обратного осмоса, трубопроводом L2. Фракционирующее устройство 140 связано с резервуаром 110 для обработки трубопроводом L3. Фракционирующее устройство 140 содержит трубопровод L4 для вывода в отходы фракции, проникающей сквозь мембрану. Трубопровод L1 обеспечен фильтром 120 для удаления осадков, например протеина, осаждающихся в жидкости, полученной в результате экстракции табака, где количество осадков увеличивают посредством повторения фракционирующей обработки жидкости, полученной в результате экстракции табака, с использованием фракционирующего устройства 140. Как описано выше, фильтр 120 содержит поры размером 3 мкм для предотвращения прохода веществ, осаждающихся в жидкости, полученной в результате экстракции табака, например, протеина, через фильтр 120. Трубопровод L3 обеспечен теплообменником 150, служащим в качестве устройства для регулирования температуры, с помощью которого регулируют и поддерживают температуру жидкости, полученной в результате экстракции табака, в диапазоне от 40°C до 80°C, где температура жидкости, полученной в результате экстракции табака, повышается во время повторения фракционирующей обработки. Теплообменник 150 может быть, например, устройством, в которое вводят охлаждающую воду в часть, расположенную вокруг трубопровода L3, из трубопровода L5 и отводят воду после теплообмена по трубопроводу L6.

Жидкость, полученную в результате описанной выше экстрагирующей обработки, можно хранить в резервуаре 160 для хранения. Жидкость, полученную в результате экстракции табака, содержащуюся в резервуаре 160 для хранения, можно хранить при низкой температуре (от 10°C до 20°C) для предотвращения разложения.

Один объем жидкости, полученной в результате экстракции табака (ЖПЭТ), подают в резервуар 110 для обработки из резервуара 160 для хранения по трубопроводу L7. Затем жидкость, полученную в результате экстракции табака (ЖПЭТ), содержащуюся в резервуаре 110 для обработки, подают из резервуара 110 для обработки во фракционирующее устройство 140 через фильтр 120 посредством привода насоса 130 высокого давления. Во фракционирующем устройстве 140 жидкость, полученную в результате экстракции табака, разделяют на фракцию, проникающую сквозь мембрану, содержащую уменьшенное количество желательных компонентов и увеличенное количество нежелательных компонентов, включая СТНЗ, и фракцию, не проникающую сквозь мембрану, содержащую уменьшенное количество нежелательных компонентов, включая СТНЗ, и желательные компоненты, посредством использования мембраны 141 для обратного осмоса фракционирующего устройства 140. Фракцию, проникающую сквозь мембрану, выводят в отходы из фракционирующего устройства 140 по трубопроводу L4.

Фракцию, не проникающую сквозь мембрану, возвращают в резервуар 110 для обработки по трубопроводу L3. Фракцию, не проникающую сквозь мембрану, возвращенную в резервуар 110 для обработки, подают обратно во фракционирующее устройство 150 с помощью насоса 130 высокого давления по трубопроводам L1 и L2, и разделяют на фракцию, проникающую сквозь мембрану, и фракцию, не проникающую сквозь мембрану. Фракцию, не проникающую сквозь мембрану, можно возвратить в резервуар 110 для обработки по трубопроводу L3. Излишне говорить о том, что фракцию, проникающую сквозь мембрану, выводят в отходы каждый раз по трубопроводу L4.

После повышения концентрации фракции, не проникающей сквозь мембрану, посредством повторения фракционирующей обработки, как это описано выше, во фракцию, не проникающую сквозь мембрану, содержащуюся в резервуаре 110 для обработки, добавляют технологическую воду из резервуара 170 для воды по трубопроводу L8 для предотвращения снижения эффективности фракционирующей обработки посредством использования мембраны для обратного осмоса. Трубопровод L8 может быть обеспечен устройством 180 для ультрафильтрации, содержащим мембрану 181 для ультрафильтрации, для удаления ионов бикарбонатов, в случае если вода является жесткой и содержит ионы бикарбонатов. Фильтрат (воду, из которой удалены ионы бикарбонатов), полученный на выходе из устройства 180 для ультрафильтрации, добавляют в качестве технологической воды в резервуар 110 для обработки по трубопроводу L8. Фракцию, не проникающую сквозь мембрану, в которую добавлена технологическая вода, повторно подвергают фракционирующей обработке до тех пор, пока количество СТНЗ во фракции не уменьшится, например, приблизительно до 40 масс.% или меньше, до 20 масс.% или меньше, или до 10 масс.% или меньше от исходного их количества. Количество (объем) <вещества>, проникающего сквозь мембрану, полученного посредством фракционирования фракции, не проникающей сквозь мембрану, содержащей технологическую воду, равно количеству (объему) добавленной технологической воды. Во время концентрации и повторения цикла добавления воды и проведения фракционирующей обработки жидкость, полученную в результате экстракции табака, (концентрированную жидкость, полученную в результате экстракции табака, и жидкость, полученную в результате экстракции табака, содержащую технологическую воду), охлаждают до температуры от 40°C до 80°C с помощью теплообменника 150 и хранят при температуре, а осадки, например протеин, удаляют из жидкости, полученной в результате экстракции табака, с помощью фильтра 120. Количество нежелательных компонентов, например, СТНЗ, во фракции, не проникающей сквозь мембрану, может быть определено посредством измерения количества желательных компонентов или нежелательных компонентов, содержащихся во фракции, проникающей сквозь мембрану, выпускаемой из трубопровода L4. За температурой жидкости, полученной в результате экстракции табака, можно наблюдать с помощью датчика температуры 180, установленного на трубопроводе L2 и вблизи фракционирующего устройства 141.

В описанном выше варианте осуществления, хотя фильтр 120 обеспечен (в трубопроводе L1) между резервуаром 110 для обработки и насосом 130 высокого давления, сходный фильтр 120' может быть обеспечен в трубопроводе L3 между фракционирующим устройством 140 и теплообменником 150, и/или сходный фильтр 120″ может быть обеспечен в трубопроводе L3 между теплообменником 150 и резервуаром 110 для обработки, вместо или дополнительно к фильтру 120, как показано пунктирными линиями на фиг. 1. Кроме того, как показано пунктирными линиями на фиг. 1, резервуар 110 для обработки может быть с наружной стороны обеспечен трубопроводом L9 для циркуляции жидкости, полученной в результате экстракции табака, содержащейся в резервуаре 110 для обработки, а трубопровод L9 может быть обеспечен сходным фильтром 120'''. Установка фильтра (в трубопроводе L2) между насосом 110 высокого давления и фракционирующим устройством 140, однако, не является предпочтительной, так как осадки, например, протеин, которые были задержаны фильтром, нежелательным образом проходят через поры фильтра вместе с жидкостью, полученной в результате экстракции табака, нагнетаемой под высоким давлением насосом 130 высокого давления, и оказывают пагубное влияние на фракционирующую обработку.

ПРИМЕРЫ

Настоящее изобретение пояснено ниже с использованием примеров, но настоящее изобретение не ограничено этими примерами.

ПРИМЕР 1

В данном примере фракционирующую обработку осуществляли, используя аппарат, показанный на фиг. 1. В качестве мембраны для обратного осмоса использовали мембрану модели Duratherm Excel RO 4040HR, изготовленную компанией GE Water Technologies.

Во-первых, 10 кг табачной фарматуры, состоявшей из смеси фарматуры табачного листа (смеси табака типа трубоогневой сушки и табака типа Берлей) и фарматуры средней жилки табачного листа, смешивали с 50 л воды при температуре 60°C и перемешивали для осуществления экстракции скрошенных частей табака. Полученную экстрагированную смесь фильтровали для разделения на жидкость, полученную в результате экстракции табака, и осадок, полученный в результате экстракции. Концентрацию СТНЗ (суммы ННН, NNK, НАТ и НАБ) в жидкости, полученной в результате экстракции табака, измеряли с использованием хроматографии. Концентрация составляла 424 мг/м³.

Осадок, полученный в результате экстракции, подвергали обработке, <подобной> процессу изготовления бумаги, и таким образом получали восстановленное табачное полотно. С другой стороны, жидкость, полученную в результате экстракции табака, хранили в резервуар 160 для хранения.

Затем 33,5 л жидкости, полученной в результате экстракции табака, заливали в резервуар 110 для обработки из резервуара 160 для хранения. Приводили в действие насос 130 высокого давления (с помощью которого подавали жидкость, полученную в результате экстракции табака, под давлением 2 МПа) и подавали жидкость, полученную в результате экстракции табака, к мембране 141 для обратного осмоса через фильтр 120 (фильтр из нержавеющей стали с размером пор 3 мкм). Фракцию, не проникавшую сквозь мембрану, возвращали в резервуар 110 для обработки. Фракцию, не проникавшую сквозь мембрану, которую возвращали в резервуар 110 для обработки, повторно подвергали описанному выше циклу фракционирования до тех пор, пока объем фракции, не проникавшей сквозь мембрану, не был уменьшен до 18 л.

1 л воды (технологической воды), из которой были заранее удалены ионы бикарбонатов с помощью мембраны 181 для ультрафильтрации, добавляли к 18 л концентрированной фракции, не проникавшей сквозь мембрану, в резервуаре 110 для обработки, и фракционирующую обработку с использованием мембраны осуществляли аналогичным образом. Фракцию, не проникавшую сквозь мембрану, возвращали в резервуар 110 для обработки; 1 л воды, из которой были заранее удалены ионы бикарбонатов, снова добавляли во фракцию, не проникавшую сквозь мембрану, и фракцию, не проникавшую сквозь мембрану, возвращали в резервуар 110 для обработки. Добавление технологической воды и фракционирующую обработку повторяли до тех пор, пока общее количество добавленной технологической воды не достигало 133 л, и таким образом получали желательную (конечную) фракцию, не проникавшую сквозь мембрану (обработка занимала приблизительно один час от начала процесса концентрации). Во время фракционирующей обработки поддерживали температуру жидкости, полученной в результате экстракции табака, приблизительно на уровне 60°C, и осадки, например протеин, удаляли с помощью фильтра 120. Количество СТНЗ в полученной фракции, не проникавшей сквозь мембрану, составляло 4,5% от исходного их количества (интенсивность удаления составляла 95,5%), а количество никотина сохранялось приблизительно на уровне 86,6% от исходного его количества. Фракцию, не проникавшую сквозь мембрану, полученную описанным выше способом, добавляли в восстановленное табачное полотно и таким образом получали восстановленный табачный материал.

ПРИМЕР 2

Пример 2 выполняли тем же способом, что и Пример 1, за исключением того, что использовали жесткую воду без какой-либо обработки в качестве технологической воды, из которой не были удалены ионы бикарбонатов. В данном случае 133 л жесткой воды, в общем, было добавлено для получения конечной фракции, не проникавшей сквозь мембрану, при той же интенсивности удаления СТНЗ и интенсивности сохранения никотина, как в Примере 1. Приблизительно 80 минут требовалось для получения конечной фракции, не проникавшей сквозь мембрану, от начала процесса концентрации.

Изобретение относится к способу получения восстановленного табачного материала, который включает экстракцию натурального табачного материала для получения осадка и жидкости, содержащих желательные компоненты и нежелательные компоненты; фракционирующую обработку жидкости посредством использования мембраны для обратного осмоса для получения фракции, не проникающей сквозь мембрану, содержащей желательные компоненты и нежелательные компоненты, и фракции, проникающей сквозь мембрану, содержащей желательные компоненты и нежелательные компоненты; регулирование состояния жидкости во время фракционирующей обработки для поддержания температуры, пригодной для фракционирующей обработки; удаление осадков, осаждающихся в жидкости, во время фракционирующей обработки, из жидкости; приготовление восстановленного табачного полотна и добавление фракции, не проникающей сквозь мембрану, в восстановленное табачное полотно, причем стадия фракционирующей обработки жидкости включает: повторное осуществление фракционирующей обработки для получения концентрированной фракции, не проникающей сквозь мембрану, и повторение цикла, состоящего из добавления технологической воды в концентрированную фракцию, не проникающую сквозь мембрану, и фракционирующую обработку фракции, не проникающей сквозь мембрану, снабженной технологической водой. Технический результат заключается в получении восстановленного табачного материала. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения восстановленного табачного материала, включающий:
(a) экстракцию натурального табачного материала с использованием экстрагирующего растворителя для получения в результате экстракции табака осадка и жидкости, содержащих:
желательные компоненты, включая аминокислоты, сахара, никотин, смолы, имеющиеся на поверхности листа, и алкалоиды, и
нежелательные компоненты, включая специфические табачные нитрозамины;
(b) фракционирующую обработку жидкости, полученной в результате экстракции табака, посредством использования мембраны для обратного осмоса для получения:
фракции, не проникающей сквозь мембрану, содержащей по меньшей мере один компонент из числа аминокислот, сахаров, никотина, смол, имеющихся на поверхности листа, и алкалоидов в качестве желательных компонентов и уменьшенное количество специфических табачных нитрозаминов в качестве нежелательных компонентов; и
фракции, проникающей сквозь мембрану, содержащей уменьшенное количество по меньшей мере одного компонента из числа аминокислот, сахаров, никотина, смол, имеющихся на поверхности листа, и алкалоидов в качестве желательных компонентов и увеличенное количество специфических табачных нитрозаминов в качестве нежелательных компонентов;
(c) регулирование состояния жидкости, полученной в результате экстракции табака, во время фракционирующей обработки для поддержания температуры, пригодной для фракционирующей обработки;
(d) удаление осадков, осаждающихся в жидкости, полученной в результате экстракции табака, во время фракционирующей обработки, из жидкости, полученной в результате экстракции табака;
(e) приготовление восстановленного табачного полотна, содержащего осадок, полученный в результате экстракции; и
(f) добавление фракции, не проникающей сквозь мембрану, в восстановленное табачное полотно,
причем стадия (b) включает:
(b-1) повторное осуществление фракционирующей обработки для получения концентрированной фракции, не проникающей сквозь мембрану; и
(b-2) повторение цикла, состоящего из добавления технологической воды в концентрированную фракцию, не проникающую сквозь мембрану; и фракционирующую обработку фракции, не проникающей сквозь мембрану, снабженной технологической водой; причем технологическую воду получают посредством удаления ионов бикарбонатов из жесткой воды, содержащей ионы бикарбонатов.

2. Способ по п. 1, в котором температуру жидкости, полученной в результате экстракции табака, регулируют таким образом, чтобы она составляла от 40°C до 80°C на стадии (c).

3. Способ по п. 1 или 2, в котором цикл повторяют до тех пор, пока не будет получена фракция, не проникающая сквозь мембрану, из которой специфические табачные нитрозамины, содержавшиеся в жидкости, полученной в результате экстракции табака, полученной на стадии (a), не будут удалены на 60 мас.% или более от их исходного количества.

4. Способ по п. 1 или 2, в котором стадию (c) осуществляют посредством использования фильтра, размер пор которого составляет 3 мкм или меньше.

5. Фракционирующий аппарат для отделения желательных компонентов, включая аминокислоты, сахара, никотин, смолы, имеющиеся на поверхности листа, и алкалоиды, от нежелательных компонентов, включая специфические табачные нитрозамины, находящихся в жидкости, полученной в результате экстракции табака, содержащий:
(i) резервуар для обработки, в котором содержат жидкость, полученную в результате экстракции табака;
(ii) фракционирующее устройство, содержащее мембрану для обратного осмоса, посредством которой разделяют жидкость, полученную в результате экстракции табака, на
фракцию, не проникающую сквозь мембрану, содержащую по меньшей мере один компонент из числа аминокислот, сахаров, никотина, смол, имеющихся на поверхности листа, и алкалоидов в качестве желательных компонентов и уменьшенное количество специфических табачных нитрозаминов в качестве нежелательных компонентов; и
фракцию, проникающую сквозь мембрану, содержащую уменьшенное количество по меньшей мере одного компонента из числа аминокислот, сахаров, никотина, смол, имеющихся на поверхности листа, и алкалоидов в качестве желательных компонентов и увеличенное количество специфических табачных нитрозаминов в
качестве нежелательных компонентов;
(iii) насос, с помощью которого подают под давлением жидкость, полученную в результате экстракции табака, во фракционирующее устройство;
(iv) фильтр для удаления осадков, например протеина, осаждающихся в жидкости, полученной в результате экстракции табака, во время фракционирующей обработки; и
(v) устройство для регулирования температуры, с помощью которого регулируют температуру жидкости, полученной в результате экстракции табака, таким образом, чтобы она была пригодна для фракционирующей обработки во время фракционирующей обработки; и
(vi) устройство для ультрафильтрации, которое содержит мембрану для ультрафильтрации, для удаления ионов бикарбонатов из жесткой воды, содержащей ионы бикарбонатов, и которое выполнено с возможностью обеспечения воды, из которой удалены ионы бикарбонатов, для ее использования в качестве технологической воды.

6. Аппарат по п. 5, в котором с помощью устройства для регулирования температуры поддерживают температуру жидкости, полученной в результате экстракции табака, в диапазоне от 40°C до 80°C.

7. Аппарат по п. 5, в котором устройство для регулирования температуры представляет собой теплообменник.

8. Аппарат по п. 6, в котором устройство для регулирования температуры представляет собой теплообменник.