Brevet FR2139969A1 — publié le 19730112

La présente invention concerne le traitement de tabac et, en particulier, un procédé pour restituer de humidité au tabac après lyophilisation. On peut augmenter le volume du tabac par lyophilisation. Pour un poids de tabac donne, on peut bourrer un plus grand nombre de cigarettes avec du tabac lyophilisé qu'avec du tabac qui a été traité de manière classique,et ces cigarettes contiennent moins de goudron et moins de nicotine que les cigarettes faites avec un tabac qui n'a pas été lyophilisé. Pour traiter ce tabac, on commence par l'imprégner d'eau, on le congèle puis on le lyophilise pour éliminer les cristaux d'eau. On réduit sa teneur en humidité jusqu'à environ 4 ffi par lyophilisation et, dans cet état, le tabac est très fragile. Avant de pouvoir manipuler le tabac sans provoquer d'attrition, il faut le réhumidifier jusqu'à une teneur en humidité comprise entre 10 et 15 %. On a augmenté la teneur en humidité du tabac lyophilisé et du tabac traité de manière classique en stockant le tabac dans un local sous une humidité réglée pendant environ 24 heures. Une telle technique prend du temps et exige un grand espace de stockage ou d'entreposage à humidité réglée. Elle ne convient donc pas pour réhumidifier du tabac lyophilisé pour une opération à traiter de grands volumes de tabac. Une opération de traitement efficace exige que la réhumidification s'effectue en un minimum de temps et dans un minimum d'esnace. Si la lyophilisation est exécutée comme un procédé con iu sur un transporteur, il faut que la réhumidification ait lieu lorsque le transporteur traverse une section donnée. Si on utilise un système de traitement discontinu ou par lots pour la lyophilisation, on peut procéder à la réhumidification par une opération de traitement distincte. La teneur en humidité du tabac doit autre uniformément augmentée de telle sorte que tout le tabac puisse Etre manipulé immédiatement après l'opération. Un procédé connu pour réhumidifier du tabac est décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 884 850 de John A. Abbott et Clyde Donald Watson déposée le 15 décem brie 1969. Pendant l'opération de lyophilisation continue du tabac décrite dans cette demande de brevet, la réhumidification du tabac, après lyophilisation, s'effectue dans une chambre d'humidification que le tabac traverse de manière continue. De l'air humide et chaud (ayant, par e:e.npie, une humidité relative de 80% et une température de 26,70C)est refoulé à travers la chambre et ainsi à travers le tabac haché qui est entraSnd sur un transporteur en treillis métal- lique continuellement en mouvement dans la chambre. On peut rapidement réhumidifier le tabac lyophilisé en mélangeant de l'air à de la vapeur pour former une pulvérisation et en dirigeant la pulvérisation de manière qu'elle pénètre dans une couche de tabac lyophilisé afin de l'humidifier de manière uniforme. la vapeur d'eau dans de la vapeur sèche se condense lorsqu'elle est mélangée à de l'air ayant une température nettement inférieure et elle forme de fines gouttelettes d'eau qui sont dirigées dans une couche de tabac lyophilisé. Pour une opération de traitement continue, le tabac peut autre transporté en regard de rampes de pulvérisation débitant un jet pulvérisé qui pénètre dans le tabac et qui l'humidifie.Dans une opération de traitement discontinue ou par lots, de la vapeur à basse pression peut autre mélangée à l'air et les ga combinés peuvent être dirigés de manière à passer à travers une couche de tabac lyophiliso pendant une période de temps propre à assurer une humidification suffisante. A titre d'autre particularité du processus de réhumidifi- cation suivant l'invention, une solution de solides éliminés par lixiviation du tabac par l'eau d'imprégnation avant lyophilisation peut être renvoyée dans le tatas par atomisation dans le jet pulvérisé de réhumidification afin de réaliser ainsi une opération de traitement du tabac plus efficace parco que des constituants hydrosolubles intéressants du tabac, qui seraient autrement; perclus, sont conserves. Aux dessins annexés la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale verticale d'un appareil servant à réhumidifier du tabac lyophilisé, conoria-6'-ent a l'invention; la Fig. 2 est une vue en coupe,à plus grande échelle, suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1; la Fig. 3 est une vue en coupe verticale longitudinale d'une variante de l'appareil servant à mettre l'invention en pratique; la Fig. 4 est une vue en coupe plus grande échelle, suivant la ligne 4-4 de la Fig. 3; la Fig. 5 est une vue en coupe verticale d'une variante de l'appareil servant à mettre l'invention en pratique dans une opération de traitement par lots;; la Fig. 6 est un schéma synoptique illustrant les phases de l'opération de traitement du tabac, notamment la phase qui consiste a concentrer une solution de solides éliminés par lixiviation et pour réintroduire ces solides dans le tabac lyophilisé pendant la réhumidification. Sur la Fig. 1, l'appareil réhumidificateur 10 est prévu pour traiter en continu du tabac lyophilisé, c'est W-dire du tabac qui a été imbibé d'eau puis lyophilisé, les cristaux d'eau obtenus par congélation étant éliminés par sublimation. Ce procédé laisse le tabac dans un état dilaté et assez fragile avec une teneur en humidité d'environ 4% ou même moins. Le tabac, avant l'opération dvimpré- gnation et de lyophilisation, peut être haché sous forme dans laquelle il est bourré dans les cigarettes, ou il peut titre lyophilisé en feuilles, tel qu'il a été récolté, mais le premier procédé est préférable. Un transporteur 11, confortant une courroie sans fin en treillis d'acier inoxydable tissé, entraîne, dans le sens de la flèche 12, une couche de tabac lyophilisé T qui provient d'une opération de lyophilisation. par exemple, le transporteur 11 peut être agencé pour recevoir du tabac lyophilisé de l'installation de transport décrite dans la demande de brevet américain précitée no 884.850,iinmédiatenent agrès la lyophilisation. Une seconde courroie sans fin i4 en fil d'acier inoxydable tissé est disposée de manière à maintenir la couche de tabac sur le transporteur 11 et comporte un brin inférieur qui se déplace dans le même sens que le brin supérieur du transporteur 11 et à la même vitesse. Une rampe 15 fournit de la vapeur à une série d'ajutages 16 (Fig. 2) disposés au-dessus de la couche de tabac T. Ces ajutages débitent un jet pulvérisé plat et sont alignés de manière que le Jet pulvérisé provenant de chaque ajutage établisse une ligne qui s'étend en travers du transporteur 11. Un suceur en forme d'auge 17 est disposé en face des ajutages 16 à un endroit compris entre les brins supérieur et inférieur du transporteur 11. Une conduite 18 raccorde le suceur à l'aspiration d'une soufflante 19 entrainée par un moteur 20. La soufflante aspire de l'air et de la vapeur d'eau du suceur par la conduite 18 et les refoule dans une conduite 21. En fonctionnenent, de la vapeur sèche sous pression sort des aJutages et vient en contact avec de l'air approximativerient à température ambiante et à pression atmosphérique. De l'eau vaporisée dans la -vapeur sèche se condense par refroidissement tandis que de la vapeur se mélange rapidement à l'air par détente, formant une pulvérisation de fines gouttelettes d'eau qui est dirigée contre la surface supérieure du tabac. Cette pulvérisation tend à etre aspirée à travers la couche de tabac par suc cion au niveau du suceur 17. l'humidité est déposée sur les fibres de tabac lorsque la pulvérisation est entraînée à travers le tabac par le flux d'air qui sert de véhicule pour les gouttelettes d'eau et qui assure la pénétration de l'humidité à travers la couche de tabac.Le surplus d'air et les gouttelettes d'eau sont aspirés dans le suceur 17 et refoulés àans la conduite 21 (Fig. 1). Les ajutages 16 sont disposés suffisamment près du tabac pour que les fines gouttelettes d'eau formées par le mélange de l'air et de la vapeur ne se rassemblent pas en de grosses gouttelettes indésirables avant de venir en contact avec le tabac. Une variante de l'appareil réhumidificateur 30 est illustrée sur les Fig. 3 et 4 et cet appareil est également conçu pour recevoir du tabac lyophilisé en une opération continue. Un transporteur 31 transporte une cou ene de tabac lyophilisé T dans le sens de la flèche 32 et une courroie sans fin 34, dont un brin inêrieur se déplace à la même vitesse que le brin supérieur du transporteur 31 et est disposé au-dessus de celui-ci, empoche le tabac autre soufflé vers le haut du transporteur. Au-dessus du transporteur se trouve une série d'ajutages 35 raccordés à une rampe d'alimentation d'air 36 et à une rampe d'alimentation de vapeur 37.Des ajutages semblables 38, disposés en dessous du transporteur,en aval des ajutages 35, sont raccordés à une rampe d'alimentation d'air 39 et à une rampe d'alimentation de vapeur 40. Ces ajutages sont des ajutages mélangeurs servant à produire un jet pulvérisé plat et sont alignes de manière que le jet pulvérisé de chaque ajutage se combine en une ligne qui s'étend transversalement au transporteur. Un ajutage atomiseur approprié est fabriqué par la Société "Spraying Systems Company11, 3201 Randolph Street, Bellarood, Illinois, 60104 et est identifié en tant qu'ajutage du type J pour le montage de pulvérisation no F. Les rampes d'alimentation de vapeur sont raccordées aux raccords d'alimentation d'air d'un tel ajutage tandis que les rampes d'ali.mentation d'air sont raccordées aux raccords de liquide. De la vapeur approximativement à 3,5 kg par cm2 est introduite dans le collecteur d'alimentation de vapeur tandis que l'air à température ambiante et approxi- mativement à 1,4 kg par cm2 est introduit dans le collecteur d'alimentation d'air. En fonctionnement, de l'air froid en mélange avec de la vapeur provoque la condensation de l'eau vaporisée dans la vapeur, formant de fines gouttelettes d'eau qui sont entraînées avec un flux d'air traversant une couche de tabac. L'humidité pénetre donc dans la couche de tabac et, comme des jets pulvérisés sont projetés contre ses faces supérieure et inférieure, une htmidification uniforme est ainsi obtenue. La température du jet pulvérisé débité par les ajutages est comprise entre 60 et 71 C de manière à ne pas brûler ou cuire le tabac mais à l'humidifier ai sémerit. Une autre forme d'appareil réhumidificateur 50 est représentée sur la Fig. 5 et sert à mettre l'invention en pratique par une opération de traitement discontinue ou par lots. Par exemple, le tabac qui a été lyophilisé dans un appareil de lyophilisation classique, tel que celui représenté dans le brevet américain n0 3.132.930, en est retiré et est placé dans des plateaux 60 prévus dans l'appareil 50. Les plateau, qui sont utilisés pour supporter le tabac dans l'appareil lyophillseur sont de préférence placés directement dals le réhunidifi- cateur 50.Le réhunidificateur 50 comprend une enceinte cylindrique 51 comportant un fond plat 52 et un dessus conique 53 qui délinite une chambre de rébunidification 54 dans laquelle de l'air passe d'une entre 55 vers une sortie 56. Un groupe de ventilateurs 57 produit un courant d'air désiré dans la chambre de réhumidification et une série d'ajutages 58 raccordés à une rampe de vapeur 59 introduisent de la vapeur sèche à une pression d'envi- ron 1,05 kg par cm2 dans le courant d'air. Le volume de vapeur introduit dans le couramt d'air est supérieur ou au moins égal au volume d'air.Comme l'air est environ à tem pérature ambiante, de l'eau vaporisée dans la vapeur sèche tend à se condenser pour former de fines gouttelettes d'eau qui sont entraînées par le courant d'air. Le plateau 60 supportant le tabac comporte un fond perforé 61 qui est disposé dans la chambre de réhumidification 54 de sorte que l'air qui s'écoule vers la sortie 56 doit passer par les perforations 62 du plateau. Une couche de tabac lyophilisé T est supportée sur le plateau et le niveau d'humidité du tabac peut titre accru uniformément à partir d'un niveau d'environ + jusqu'à une valeur située dans la gamme allant d'environ 10 à environ 15 en une période de moins de 15 mi- nutes. Avant lyophilisation, on imprègne le tabac d'eau afin de ramollir les parois des cellules et ces parois sont alors dilatées pendant l'opération de cong-lation. Parfois, des solides précieux ou intéressants sont éliminés par lixiviation du tabac pendant qu'on l'imprègne d'eau et ces solides sont perdus lorsqu'un surplus d'eau est évacue' du tabac. La Fig. 6 représente schdnatiquement l'appareil servant à mettre en pratique un procédé par lequel des solides éliminés par lixiviation peuvent être renvoyés dans le tabac lyophilisé. Dans une opération de traitement normale, le tabac traverse un appareil humidificateur 70, un congélateur 71, U11 lyophiliseur 72 et un réhumidificateur 73 peut prendre la forme d'un appareil rehunidificateur 10, 30 ou 50 décrit plus haut. Le surplus d'eau contenant des solides éliminés par lixiviation du tabac est aspiré ou évacué de l'appareil humidificateur 70 et est amené à un concentrateur classique 74 où la concentration de solides éliminés par lixviation dans la solution est accrue. Cette opération de concentration peut être effectuée par évaporation, lyophilisation ou par d'antres moyens tels qu'une circulation répétée de l'excédent de liquide à travers l'appareil humidificateur 70.La solution concentrée de solides éliminés par lixiviation est alors introduite dans le réhumidificateur 73 par atonisation dans le jet humide puive- risé au moyen d'air ou de vapeur comme agent atomi seuri C'est-à-dire que les ajutages 16 ou 58 peuvent être des ajutages atomiseurs destines à mélanger la solution à la vapeur ou bien la solution peut autre prémélangée avec l'air d'alimentation pour les formes d'exécution de lsin- vention représentées sur les Fig. 3 et 5 au moyen d'un jeu d'ajutages de pulvérisation secondaires installés dans les entrées d'air tenon représentés). Bien entendu, l'invention n'est en aucune manière limite aux détails d'exécution décrits auxquels de nombreux changeaents et modifications peuvent etre apportés sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour réhumidifier du tabac lyophilisé en vue de lui restituer son humidité, caractérisé en ce qu'on mélange de l'air à de la vapeur pour condenser de l'e & vaporisée dans la vapeur et former une pulvérisation, et on dirige la pulvérisation de manière à la faire pénétrer dans une couche de tabac lyophilisé en vue d'humidifier le tabac de manière uniforme. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on mélange de la vapeur seche à de l'air ayant une température sensiblement inférieure pour refroidir la vapeur Jusqu'd une valeur telle que la température de la pulvérisation résultante soit comprise entre environ 60 et 71 C. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on mélange de l'air et de la vapeur intérieurement dans un ajutage de pulvérisation pour produire un jet compretement atomisé ou pulvérisé qui est débité par l'ajutage à une distance du tabac permettant au jet pulvérisé de venir en contact avec le tabac avant que de fines gouttelettes d'eau dans le jet pulvérisé se fondent en de grosses gouttelettes indésirables. 4.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on éjecte la vapeur d'un ajutage de pulvérisation,sous une pression sensiblement supérieure à la pression atmosphérique,dans de l > air à une pression et une température approsimativement atmosphériques et la détcnte de la vapeur au contact de l'air provoque mélange et refroidit la vapeur pour y condenser dc l'eau vaporise. 5.- Procédé suivant la revendication /t, caracté- risé en ce qu'on aspire la pulvérisation à travers la couche de tabac lyophilisé par succion à partir d'un suceur disposé en face de l'ajutage de pulvérisation. 6.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les ajutages de pulvérisation sont disposés de part et d'autre de la couche de tabac lyophilisé pour diriger les jets pulvérisés sur chaque face du tabac en vue d'humidifier le tabac de manière uniforme et en ce qu'on maintient la couche de tabac lyophilisé à une distance désirée entre les ajutages de pulvérisation. 7. - Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on transporte la couche de tabac lyophilisé suivant un trajet linéaire perpendiculaire au jet pulvérisé débité par l'ajutage,à une allure permettant d'humidi- fier suffisazzent le tabac passant en dessous de l'ajutage. 8.- Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que plusieurs ajutages de pulvérisation débitant des jets pulvérisés sont alignés pour diriger le jet pulvérisé suivant une ligne qui s'étend en travers du trajet de la couche de tabac lyophilisé. 9.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on mélange une certaine quantité de vapeur approximativeroent à la pression atmosphérique à une certaine quantité d'air non supérieure en volume à la quantité de vapeur et on dirige les gaz combinés à travers une cha.ubre obstruée par la couche de tabac lyophilisé. 10.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'onatemisedans le jet pulvérisé une soutien de solidesélluinés par lixiviation du tabac par imprégnation à l'eau avant lyophilisation,pour restituer au tabac les solides éli:aines par lixi.viatioil. 11.- Procédé suivant la revendication 10, caracté- risé en ce qu'on concentre la solution ce solides éliminés :Jtr lixiviation du tabac avant de l'atomiser dans le jet pulvérisé.