專利名稱：膨脹煙葉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙葉的處理方法。更具體地說，本發(fā)明涉及使煙葉膨脹增大煙葉填充容量的方法。
煙葉在收割后要進(jìn)行熟化處理。由于在熟化處理期間失去水分，葉片可不定地收縮。在煙草工業(yè)中慣用的方法是借助增大填充容量處理使制造雪茄或卷煙用的熟煙的收縮量得以復(fù)原。人們通常認(rèn)為以這種方式處理煙葉可以使熟煙葉的微孔結(jié)構(gòu)膨脹到與熟化前在葉片中發(fā)現(xiàn)的微孔結(jié)構(gòu)相似的狀態(tài)。
現(xiàn)在有許多適合增大煙葉容填充量的方法。這些方法在煙草工業(yè)中廣泛應(yīng)用，以使產(chǎn)品在熟化后復(fù)原。本發(fā)明以下述發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)，即填充煙草的膨脹水平類似于并稍優(yōu)于借助慣用的膨脹工藝所達(dá)到的水平，因此在精確控制的工藝中采用異戊烷作為蒸氣態(tài)的膨脹介質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)原。
因此，本發(fā)明提供了一種處理煙葉的方法，該方法包括一系列步驟(1)在一個艙室中對煙葉進(jìn)行減壓處理，該壓力不高于70mbar(7kPa)；(2)將溫度在70℃至100℃范圍內(nèi)的異戊烷蒸氣引入該艙室，并且使煙葉在至少4bar(400kPa)的壓力下與異戊烷蒸氣接觸以使異戊烷蒸氣浸漬煙葉結(jié)構(gòu)；(3)在不破壞煙葉的微孔結(jié)構(gòu)的條件下，通過艙室減壓排出過量的異戊烷蒸氣；(4)使浸漬的煙葉與水蒸氣接觸以使煙葉膨脹；(5)以至少100mbar/min.(10kPa/min.)的速度降低艙內(nèi)壓力；以及(6)接通大氣，使艙內(nèi)壓力恢復(fù)到大氣壓力。
按照本發(fā)明的方法處理的煙葉通常將呈整片熟煙葉經(jīng)捶擊、抽打或切片后獲得的一片片熟煙葉的形態(tài)。煙葉還可以呈整片煙葉切成的條形，或者是碎葉。待處理的煙葉通常是成籃地碼在處理艙內(nèi)。
按照本發(fā)明，熟煙要進(jìn)行減壓處理，該壓力不高于70mbar(7kPa)，即將艙內(nèi)壓力降到70mbar或更低的壓力。借助這種處理將處理艙內(nèi)的空氣、在煙葉葉片之間空隙內(nèi)存留的空氣或在微孔結(jié)構(gòu)內(nèi)殘留的空氣除掉，這些空氣不除掉將會干擾后繼的異戊烷蒸氣浸漬微孔結(jié)構(gòu)。壓力高于70mbar不足以除去鎖閉在煙葉中的空氣，因而有損于后繼的異戊烷蒸氣浸漬的煙葉微孔結(jié)構(gòu)。艙內(nèi)壓力優(yōu)選被降到25mbar(2.5kPa)以下，更優(yōu)選被降到10mbar(1kPa)左右，以便從煙葉結(jié)構(gòu)內(nèi)除去空氣，使異戊烷蒸氣在該方法的下一階段中獲得最佳的替代效果。然后，用泵將異戊烷蒸氣送入處理艙。在本發(fā)明中重要的是不允許液態(tài)的異戊烷進(jìn)入處理艙。所以，儲存在處理艙外面的液態(tài)異戊烷通過汽化器變成溫度介于70℃至100℃之間的異戊烷蒸氣，然后注入處理艙，與煙葉接觸。由于異戊烷是高揮發(fā)性的易燃溶劑，所以必須認(rèn)真對待該方法和回收系統(tǒng)的工程設(shè)計。盡管與艙內(nèi)的煙葉接觸時異戊烷蒸氣的溫度可能被降到60℃至80℃，但是異戊烷蒸氣進(jìn)艙時的溫度應(yīng)在70℃至100℃范圍內(nèi)。溫度高于100℃的異戊烷蒸氣不應(yīng)當(dāng)引入該處理艙，因為它有損于后繼的水蒸氣膨脹處理而且使煙葉不能達(dá)到充分膨脹。此外，如果汽化器調(diào)整后產(chǎn)生溫度低于70℃的異戊烷蒸汽，就會有液態(tài)異戊烷通過并進(jìn)入處理艙的風(fēng)險。進(jìn)入艙室時溫度低于70℃的異戊烷蒸汽可能被艙室內(nèi)的物品冷卻到凝聚的程度。允許液態(tài)異戊烷進(jìn)入處理艙的后果是干擾該方法。首先，出現(xiàn)在艙內(nèi)的任何液態(tài)異戊烷都將因蒸發(fā)而消耗系統(tǒng)的能量。其次，回收過量的異戊烷所需要的能量也將增加。
浸漬煙葉微孔的異戊烷的量由處理艙中形成的異戊烷蒸汽壓控制。將異戊烷蒸汽注入艙室，直至艙內(nèi)壓力至少達(dá)到4000 mbar(400kPa)為止，優(yōu)選達(dá)到5200mbar(520kPa)。當(dāng)達(dá)到這個壓力值時，密閉該艙室，此后艙內(nèi)壓力可能隨著異戊烷蒸汽的溫度繼續(xù)上升而繼續(xù)升高。然后，在壓力至少為4000mbar(400kPa)、溫度通常在60℃至80℃之間的條件下，保持煙葉與異戊烷蒸汽接觸，以允許異戊烷完全浸漬煙葉微孔。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)保持煙葉與這種高壓異戊烷蒸汽接觸30分鐘以上可以使煙葉的膨脹達(dá)到良好的水平。優(yōu)先的是在該在用壓力下保持煙葉與異戊烷蒸汽40至50分鐘。這個時間周期允許異戊烷蒸汽浸漬煙葉結(jié)構(gòu)。
這個時間周期一過，就盡可能快地降低艙內(nèi)壓力，優(yōu)選將壓力降到1000至1500mbar(100至150kPa)范圍內(nèi)，借此將所有過量的異戊烷蒸汽排出，而且不對煙葉的微孔結(jié)構(gòu)造成任何嚴(yán)重破損。在本方法的這個階段微孔結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重破損將是災(zāi)難性的，因為后繼的煙葉膨脹將受到損害，甚至被阻止。我們發(fā)現(xiàn)這個減壓過程可以用10至20分鐘完成，通常用大約15分鐘。
在完成了上述的艙室減壓之后，立即將水蒸氣引入艙室。借助煙葉與水蒸氣接觸使飽含異戊烷的煙葉的溫度迅速上升。作為這種溫升的結(jié)果，束縛在煙葉微孔結(jié)構(gòu)內(nèi)的異戊烷體積增大，引起煙葉的微孔結(jié)構(gòu)膨脹。由于水蒸氣的引入，使艙內(nèi)壓力升高，該壓力通常不高于3000mbar(300kPa)，優(yōu)選將艙內(nèi)壓力升高到2200至3000mbar(220至300kPa)范圍內(nèi)。為了實現(xiàn)有效的膨脹需要煙葉內(nèi)的快速升溫。
在引入水蒸氣時應(yīng)當(dāng)小心謹(jǐn)慎，不要在艙室內(nèi)引起可避免的擾動，因為這種擾動對煙葉膨脹具有不利的影響。在引入水蒸氣期間當(dāng)艙內(nèi)壓力達(dá)到上述壓力范圍時就不再繼續(xù)引入水蒸氣。水蒸氣和在煙葉膨脹期間從煙葉微孔結(jié)構(gòu)中逸出的異戊烷蒸汽從艙室抽出，送入工廠的冷凝設(shè)備。這種設(shè)備由有冷卻水通過的冷凝器組成。冷凝器效率既影響水蒸氣和異戊烷蒸汽冷凝速度，也影響艙內(nèi)壓力的下降速度。而冷凝器單元的效率是可以改變的，例如借助改變流過該單元的冷卻水的溫度或流速都可以改變該效率。因此，借助控制水蒸氣和異戊烷蒸汽在冷凝器單元中的冷凝速度來控制艙內(nèi)壓力的變化速度是可能的。本發(fā)明是以下述發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)的，即經(jīng)過處理的煙葉的填充值取決于微孔結(jié)構(gòu)的膨脹，在本方法中該填充值可以在這個階段借助控制艙內(nèi)壓力的變化速度來控制。在研究范圍內(nèi)用本方法處理的煙葉獲得的填充值與這個階段中艙內(nèi)壓力變化速度之間的關(guān)系似乎是線性的。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了獲得令人滿意的填充值，壓力變化速度應(yīng)當(dāng)至少是100mbar/min.(10kPa/min.)。但是，為了獲得高填充值，我們將操作該系統(tǒng)使壓力變化速度至少為300mbar/min.(30kPa/min.)，并且最優(yōu)選高于400mbar/min.(40kPa/min.)。在本發(fā)明的這個階段壓力被降到大約100至300mbar(10至30kPa)，在這個時刻使艙室與系統(tǒng)隔絕并允許空氣緩慢地進(jìn)入，使壓力回升到大氣壓。
這樣處理的煙葉在從處理艙中取出后可以用風(fēng)力輸送，并且如果需要還可以以通常的方式共混，以便象需要的那樣生產(chǎn)雪茄或卷煙。風(fēng)力輸送從煙葉中除去熱量，借此固定已實現(xiàn)的膨脹。為此，在本發(fā)明的方法中補(bǔ)充一個風(fēng)力輸送經(jīng)過處理的煙葉的步驟，以形成優(yōu)先的實施方案。
為了測量下述實施例中介紹的經(jīng)過熟化、捶擊的雪茄煙葉產(chǎn)品的填充值，使用填充值測量裝置，該裝置由64mm的活塞缸和滑入該活塞缸的直徑為63mm的活塞組成。在活塞側(cè)面有刻度。對活塞施加壓力并且以毫米為單位確定給定重量(14.18g)的煙葉的體積。試驗已經(jīng)表明這個裝置將精確地確定給定數(shù)量的經(jīng)過捶擊的雪茄煙葉的填充值，并且有良好的重現(xiàn)性。在所有的實施例中活塞施加給煙葉的壓力都是12.8kPa，施力時間為10分鐘，在這個時刻讀出填充值。煙葉的水分含量影響用這種方法確定的填充值，所以可比的填充值是在水分含量相似的條件下獲得的。
實施例1將包含14％水分填充值為5cc/g的150kg經(jīng)過熟化和捶擊的雪茄煙葉在籃子里碼好，并按本發(fā)明的方法在處理艙內(nèi)進(jìn)行處理。處理艙內(nèi)的壓力被降到大約25mbar(大約2.5kPa)，然后將溫度介于70至100℃之間的異戊烷蒸汽泵入該艙室，使艙內(nèi)壓力升高，直至壓力達(dá)到4.3bar(430kPa)以上為止。
接下來使煙葉與異戊烷蒸汽保持接觸30分鐘。然后，用大約15分鐘時間使艙內(nèi)壓力降到大約1.4bar(140kPa)，將所有過量的異戊烷蒸汽從艙內(nèi)排出。然后將水蒸氣引入該艙室，直至艙內(nèi)壓力達(dá)到大約3bar(300kPa)為止。達(dá)到這個壓力花費大約2分鐘時間。此后，將水蒸氣和異戊烷蒸汽從艙內(nèi)抽出送往冷凝器，使艙內(nèi)壓力以150mbar/min.(15kPa/min.)的速度下降。在壓力降到大約200 mbar(20kPa)時允許空氣進(jìn)入該艙室，使壓力回升到大氣壓。處理艙內(nèi)壓力值的變化示于

圖1。
從處理艙取出經(jīng)過處理的煙葉后，測出它最終的填充值，該值為7.4cc/g。
實施例2除了在水蒸氣引入艙室之后艙內(nèi)壓力下降速度為450mbar/min.(45kPa/min.)之外，重復(fù)實施例1的程序處理另一個同樣的未經(jīng)處理的煙葉樣品。在這個實施例中處理艙內(nèi)壓力值變化用圖2表示。從處理艙取出經(jīng)過處理的煙葉后測出它最終的填充值，該值為8.2cc/g。
實施例3研究了按本發(fā)明處理的煙葉最終的填充值與在水蒸氣處理飽含異戊烷的煙葉之后處理艙內(nèi)壓力下降速度之間的關(guān)系。這項研究是借助多次重復(fù)實施例1的程序來完成的，但是在每個重復(fù)試驗中在水蒸氣處理飽含異戊烷的煙葉之后采用不同的速度降低處理艙內(nèi)的壓力。逐個改變壓力下降速度的方法是改變從處理艙抽出的水蒸氣和異戊烷蒸汽混合物在所用裝置的冷凝器單元中的冷凝速度。借助提高冷凝器單元的效率，可以增加處理艙內(nèi)壓力變化速度。
在完成這些試驗時每次試驗在四個級別的冷凝器效率中選用一種。這四個級別列于下表
在減壓階段壓力的變化速度是利用每次試驗中監(jiān)測并記錄的壓力隨時間的變化曲線確定的。這些試驗的結(jié)果列于下表。
用獲得的總平均填充值與在減壓階段使用的壓力變化速度作圖，并通過這些數(shù)值點畫出最佳的擬合曲線。這條曲線示于圖3。根據(jù)獲得的結(jié)果和圖3所示的最佳擬合曲線，經(jīng)過處理的煙葉的填充值(FV)與在煙葉的水蒸氣處理之后的艙內(nèi)壓力變化速度(RCP)相關(guān)，其相關(guān)關(guān)系用下式描述FV=2.221×10-3×RCP+6.99權(quán)利要求
1．一種處理煙葉的方法，該方法包括一系列步驟(1)在一個艙室中對煙葉進(jìn)行減壓處理，該壓力不高于70mbar(7kPa)；(2)將溫度在70℃至100℃范圍內(nèi)的異戊烷蒸氣引入該艙室，并且使煙葉在至少4bar(400kPa)的壓力下與異戊烷蒸氣接觸，使異戊烷蒸氣浸漬煙葉結(jié)構(gòu)；(3)在不破壞煙葉的微孔結(jié)構(gòu)的條件下，通過艙室減壓排出過量的異戊烷蒸氣；(4)使浸漬的煙葉與水蒸氣接觸以使煙葉膨脹；(5)以至少100mbar/min.(10kPa/min.)的速度降低艙內(nèi)壓力；以及(6)接通大氣，使艙內(nèi)壓力恢復(fù)到大氣壓力。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中煙葉在步驟(1)中承受的低壓低于25mbar(2.5kPa)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2中任何一項的方法，其中煙葉在步驟(2)中在4000至5200mbar(400至520kPa)的壓力范圍內(nèi)與異戊烷蒸氣接觸至少30分鐘。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項的方法，其中水蒸氣在步驟(4)中被引入艙室以使壓力升高到2200至3000mbar(220至300kPa)。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中在該方法的步驟(5)中壓力變化的速度至少是300 mbar/min.(30kPa/min.)。
全文摘要
為了引起膨脹而對煙草進(jìn)行處理,處理方法包括下述步驟:在處理艙中讓煙草經(jīng)受減壓處理,艙內(nèi)壓力不超過7kPa;用溫度介于70至100℃之間異戊烷蒸汽浸漬煙葉的孔隙結(jié)構(gòu),并且在至少400kPa的壓力下保持煙葉與異戊烷蒸汽接觸;從處理艙中除去過量的異戊烷蒸汽;讓異戊烷浸漬的煙葉與水蒸汽接觸,以使煙葉的孔隙結(jié)構(gòu)膨脹;以至少10kPa/min的速度,優(yōu)先以30kPa/min的速度,降低處理艙內(nèi)的壓力;然后接通大氣,使處理艙內(nèi)壓力回升至大氣壓。按照這種方法處理的煙葉最終的填充值直接與繼水蒸汽處理煙葉之后處理艙內(nèi)壓力下降速度成正比。
文檔編號A24B3/18GK1210449SQ9719213
公開日1999年3月10日 申請日期1997年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月8日
發(fā)明者R·內(nèi)維特, C·H·亨內(nèi)維爾德, K·A·馬修斯, B·查爾德 申請人:帝國煙草有限公司