(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロース系植物性材料を成形し、大きさを整える方法であって、  
前記植物性材料がタバコ以外の材料又は１０％よりも多い割合のタバコ以外の材料からなり、前記タバコ以外の材料が調質剤植物材料及び／又は香味植物材料の配合物であり、前記植物性材料が少なくとも１回の押し出し過程で処理され、前記押し出し過程は圧力及び温度の上昇により圧縮する工程と、せん断空隙出口を備える充填式押し出し機（１）の該せん断空隙出口で前記材料を機械的に処理する工程とを含み、前記せん断空隙出口は、前記充填式押し出し機（１）の収納室（２）内に設けられたスクリュー式コンベヤ（３）の端部に位置し、該端部に設けられた内側円錐（８）と外側円錐（１０）との両壁間で形成されるせん断空隙を有し、上記収納室に供給され、スクリューにより運ばれた上記植物材料が前記せん断空隙出口を通してせん断にさらされ、そこから排出されることにより、上記押し出し機に供給された植物材料が、１ｍｍより小さいサイズの小さな断片又は該小さな断片と該小さな断片より大きなサイズの大きな断片を含み、上記小さな断片同志又は小さな断片と大きな断片とが上記押し出し過程で処理され、結合されることでより大きな粒子へのサイズ分布の変更が達成される、方法。  
【請求項２】
瞬間減圧の乾燥が、前記押し出し機（１）の前記出口で行われる、請求項１に記載の方法。  
【請求項３】
前記植物性材料の小さな断片どうし、又は小さな断片と大きな断片とを結合させるために、さらなる結合剤及び／又は外部結合剤を前記植物性材料に加えない、請求項１又は２に記載の方法。  
【請求項４】
前記押し出し過程が１段階に統合されている、請求項１から３のいずれかに記載の方法。  
【請求項５】
前記押し出し過程が酸素なしで行われる、請求項１から４のいずれかに記載の方法。  
【請求項６】
前記押し出し過程が統合されて殺菌消毒を行い、前記植物性材料に対し、少なくとも１か所の処理地点で殺菌消毒する温度にて行われる、請求項１から５のいずれかに記載の方法。  
【請求項７】
前記押し出し機（１）が、統合した状態調整をすることができ、前記材料が所定の湿度に設定される、請求項１から６のいずれかに記載の方法。  
【請求項８】
小麦、トウモロコシ、オート麦、及び大豆の断片の穀類、小麦繊維粉末、エンドウ豆繊維粉末、オート麦フレーク、大麦フレーク、及び高い繊維含量（セルロース）を示す茶の茎の粒子の天然の嗜好性植物の断片の調質剤の材料、食品用でんぷん又は葉の断片の香味料、クローブ廃物及びホップのハーブ及び／又はスパイスの断片、の内の１つ又は複数の材料が処理される、請求項１から７のいずれかに記載の方法。  
【請求項９】
前記セルロース系植物性材料は、３０％よりも多い割合のタバコ以外の材料からなる、請求項１から８のいずれかに記載の方法。  
【請求項１０】
前記セルロース系植物性材料は、２ｍｍより大きな粒子のサイズを示す材料を主に含む、請求項１から９のいずれかに記載の方法。  
【請求項１１】
構造化する材料を加えることなく行われる、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。  
【請求項１２】
処理対象の前記植物性材料が外部の熱を供給すること及び／又は機械的圧力を生成することにより生じる温度の上昇にさらされる、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
処理対象の前記材料は、予備状態調整された材料である、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。  
【請求項１４】
処理対象の前記植物材料を処理して作られる製品は繊維状材料である、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。  
【請求項１５】
植物性材料を成形し、大きさを整えるためにセルロース系植物性材料を処理する押し出し過程の使用であって、前記植物性材料がタバコ以外の材料又は１０％よりも多い割合のタバコ以外の材料からなり、前記タバコ以外の材料が調質剤植物材料及び／又は香味植物材料の配合物であり、前記植物性材料が少なくとも１回の押し出し過程で処理され、前記押し出し過程が、圧力及び温度の上昇により圧縮する工程と、せん断空隙出口を備える充填式押し出し機（１）の該せん断空隙出口で前記材料を機械的に処理する工程とを含み、前記せん断空隙出口は、前記充填式押し出し機（１）の収納室（２）内に設けられたスクリュー式コンベヤ（３）の端部に位置し、該端部に設けられた内側円錐（８）と外側円錐（１０）との両壁間で形成されるせん断空隙を有し、上記収納室に供給され、スクリューにより運ばれた上記植物材料が前記せん断空隙出口を通してせん断にさらされ、そこから排出されることにより、上記押し出し機に供給された植物材料が、１ｍｍより小さいサイズの小さな断片又は該小さな断片と該小さな断片より大きなサイズの大きな断片を含み、上記小さな断片同志又は小さな断片と大きな断片とが上記押し出し過程で処理され、結合されることでより大きな粒子へのサイズ分布の変更が達成される、使用。  
【請求項１６】
請求項２から１４のいずれかに記載の方法の特徴を備える、請求項１５に記載の使用。   
【請求項１７】
前記植物性材料を成形し、大きさを整えるためにセルロース系植物性材料を処理するためのせん断空隙出口を備える充填式押し出し機（１）の使用であって、前記植物性材料がタバコ以外の材料又は１０％よりも多い割合のタバコ以外の材料からなり、前記タバコ以外の材料が調質剤植物材料及び／又は香味植物材料の配合物であり、前記植物性材料が少なくとも１回の押し出し過程で処理され、前記押し出し過程が、圧力及び温度の上昇により圧縮する工程と、前記押し出し機（１）の該せん断空隙出口で前記材料を機械的に処理する工程とを含み、前記せん断空隙出口は、前記充填式押し出し機（１）の収納室（２）内に設けられたスクリュー式コンベヤ（３）の端部に位置し、該端部に設けられた内側円錐（８）と外側円錐（１０）との両壁間で形成されるせん断空隙を有し、上記収納室に供給され、スクリューにより運ばれた上記植物材料が前記せん断空隙出口を通してせん断にさらされ、そこから排出されることにより、上記押し出し機に供給された植物材料が、１ｍｍより小さいサイズの小さな断片又は該小さな断片と該小さな断片より大きなサイズの大きな断片を含み、上記小さな断片同志又は小さな断片と大きな断片とが上記押し出し過程で処理され、結合されることでより大きな粒子へのサイズ分布の変更が達成される、使用。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルロース系植物性材料を成形し、大きさを整える方法に関し、具体的には、食糧製品及び天然の嗜好性植物の業界では、全ての加工プロセスから副産物として必ず発生してしまう市場には出せない、すなわち付加価値がない「植物性材料の屑」から、食品及び天然の嗜好性植物を加工するために、植物性材料を処理する方法に関する。「植物性材料の屑」とは、処理工程において、植物性材料の特定のマーケティングの観点から所望の粒子形状、粒子サイズ、又は品質に加工できなかったセルロース系植物性材料を指す。「植物性材料の屑」は、物流工程（輸送、中間での保管等）及び特注生産（切断、粉砕等）によっても発生する。
【背景技術】
【０００２】
セルロース系植物性材料の利用価値は、大抵の場合、その物質的（化学的）特性だけでなく、その構造にも依存し、それは幾何学的な変数によって表わされる。この利用価値には、例えば抽出して使用するときの特性、すなわち胃腸管での消化率、香りの強さ等が含まれる。
【０００３】
それらの経済的な重要性を考慮して、そのような問題を解決するために様々な試みがなされてきた。それら全ての提案に共通なのは、処理準備の形態として所与の許容範囲内に構造化することを目指していることである。
【０００４】
セルロース系植物性材料の構造化に関しては、例えば水相の小さな断片からあるいは乾燥相をペレットにする方法により、タバコフィルムを製造する周知の方法も含まれる。例えば、ホップの技術では、ビールの製造に関して均一な特性を得るために、廃物だけでなく散形花序全体をペレットにする。
【０００５】
しかしながら、大抵の場合、容認はされているが、好ましくない付加成分を、添加物／加工助剤（結合剤、芳香強化剤、芳香剤、防腐剤）として加えなければならず、多段工程を使用することでやっと目的を達成できることが明らかとなった。「多段工程」とは、複雑な上流工程及び下流工程（これには、粉砕工程、選別、ふるい、乾燥、及び調整が含まれる。）を含む手順を、意味することは言うまでもない。
【０００６】
タバコの製造の分野に限定した特許文献１および２の開示はこれらの問題の解決に取り組んでいる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、セルロース系植物性材料を最適に構造化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従えば、請求項１による方法を用いることでこの目的が達成される。また本発明には、対応する独立請求項による使用も含まれる。従属請求項には、本発明の有利な実施形態が記載されている。
【０００９】
本発明に従う、セルロース系植物性材料を成形し、大きさを整える方法を開示する。この方法では、植物性材料として、タバコ以外の材料又は１０％よりも多い割合のタバコ以外の材料からなり、前記タバコ以外の材料が調質剤植物材料及び／又は香味植物材料の配合物が使用され、該植物性材料を少なくとも１度の押し出し過程で処理し、この押し出し過程は、圧力及び温度を上昇させることにより圧縮を行う工程と、せん断空隙出口を備える充填式押し出し機（１）の該せん断空隙出口で前記材料を機械的に処理する工程とが含まれる。
【００１０】
本発明は、いわゆる「産業廃棄物」は一般に低品質な材料ではなく、単にその粒子の幾何学的サイズが市場の用途には適切でないために、その利用価値が限定されているだけという認識に基づいている。例えば、粉茶を用いて直接、茶こし器などで水を注いで構成成分を抽出し飲むことは不可能である。しかし、本発明に従い、粒子を適切に成形し大きさを整えることにより、植物性材料の利用／改造の範囲を再び広げ、したがって収率を増加することが可能である。すなわち目的に従って植物性材料が続く使用に関してある程度受け入れられるよう構造化するために粒子を改造する（サイズを大きく又は小さくする。）。
【００１１】
好都合にも、本発明では、熱に敏感な材料を処理することも可能である。蒸気揮発性の香気成分は、対応する処理状態を経て、例えば、制御又は最小化した、及び／又は抑制した押し出し機の出口での瞬間蒸発により押し出し物の中に留まることが可能である。
これとは反対に、この方法のある実施形態で行われる、瞬時の減圧乾燥は膨大な量の繊維質状の製品を作るのに役立っている。
【００１２】
植物性材料の小さな断片どうし、又は小さな断片と大きな断片を結合させるために、さらなる結合剤及び／又は外部結合剤を、植物性材料に加えないことが好ましい。すなわち、本発明による押し出し成形では、香気担体が保持されている間、分子構造の結合能力を活性化させることで無添加での処理が可能である。
【００１３】
本発明の実施形態に従って、小さな断片（粉末を含む）及び大きな断片を有する処理対象の材料を、その小さな断片を接着させて大きな材料にするため、高い機械的圧力にさらし、そして特に高い温度及び湿度にもさらす。それに続いて、直接且つ普通にその材料を、小さな断片を結合させた状態で使用するために、粉末を含む小さな断片を大きな断片と結合させて一つの塊を成形する。これにより、複雑な分離処理をすべて回避することができる。小さな断片は既に材料と密着及び／又は材料と結合しているだけであり、どんな場合においても、この材料を続けて普通に使用する。
【００１４】
この手段により、より大きな粒子（具体的には１ｍｍから４ｍｍまでの目標サイズの範囲）へのサイズ分布の著しい変更が達成される。このことは本発明による処理前と処理後のふるい分析により明白に示すことができる。ただし「小さな断片」は、本明細書の枠組み内にて述べられ、具体的には実際に不都合な物（香味の観点も含め）と見なされ、普通なら単に吸い込まれてしまう小さな断片を指す。具体的に、小さな断片は１ｍｍより小さく、さらに具体的かつ明確には０．５ｍｍより小さい。
【００１５】
処理対象の大きな材料と、小さな断片は、本発明の枠組み内の所定の湿度に設定することができる。外部の熱を供給すること及び／又は機械的圧力を生成することにより生じる温度の上昇に、処理対象の材料をさらすことも可能である。このように、本発明による方法の本実施形態の優位点は、具体的には大きな材料の断片を小さな断片と一緒に、高い温度及び規定した湿度で（例えば、押し出し機、又はスクリュー式コンベヤ調整器内の）機械的圧力にさらすという事実に基づく。機械的圧力により小さな断片が大きな材料に押しつけられ、これらの小さな断片は均一に大きな材料と結合する。本発明による調整方法により、この結合は、本発明による処理を施された材料が加工中及び使用中に垂直応力に耐えるのに充分な程強い。この方法では、処理対象の材料がその処理工程に対応した量の小さな断片を含むことができるが、この小さな断片の量よりも多くの量（具体的には小さな断片を継ぎ足すことにより増加した量）を含むこともできる。これにより、すでに発生している小さな断片の処理が保証されるだけでなく、さらに、生産の別の場所で作られた小さな断片（具体的には粉末も含めて）も処理することが可能となる。
【００１６】
したがって、この本発明の様態に従えば、小さな断片を大きな材料に結合させるために、さらなる結合剤及び／又は外部結合剤を加える必要はない（材料外部の結合剤も、固有の結合剤すなわち材料内に自然に存在する結合剤も加える必要ない）。その代わり、機械的に及び／又は材料内に自然に存在する結合剤（固有の結合剤）の量で、小さな断片を、大きな材料に結合させることが可能である。本発明による方法の条件では、このような固有の結合剤(でんぷん、樹脂、糖類等)を活性化させ、小さな断片を大きな材料に固定させる。
【００１７】
本発明による処理を実質的にコスト効率よく１段階に統合でき、酸素なしで行うことができる実施例も開示する。
【００１８】
守らなければならない処理温度の規制がなければ、この押し出し過程を統合して殺菌消毒をすることができる。驚くべきことに、本発明のある実施形態による「特注生産」も、統合した状態調整のできる特殊な押し出し成形により達成できることが明らかとなった。
【００１９】
本発明の方法を特に効果的に応用できるようにするには、調質剤植物材料と香味植物材料の配合が特に有利である。好適な調質剤材料には、例えば、小麦、トウモロコシ、オート麦、及び大豆等の穀類の断片、小麦繊維粉末、エンドウ豆繊維粉末、オート麦フレーク、大麦フレーク、及び高い繊維含量(セルロース)を示す茶の茎の粒子等の天然の嗜好性植物の断片が含まれる。
【００２０】
「香味材料」が、対応する食品のでんぷん又は「葉の断片」を意味することは言うまでもない。最終製品の密度が消費者の利用価値と関係があるならば、活性化処理を経て、でんぷん性材料を管理された方法でこの密度にも影響を及ぼすことが可能である。
【００２１】
ハーブ及びスパイスの断片もまた、特注生産の方法を用いて有利に処理することが可能である。クローブ（clove）の廃物やホップをこのグループの代表的な物として述べることができる。押し出し成形の方法によりクローブの廃物を再構成し、刻みタバコと混ぜ合わせる処理をしてクレテック（kretek）を作ることができる。「クレテック」とはクローブ原料を好ましくは５０％まで含むインドネシア産のタバコのことを指し、大量に生産・消費されている。この方法によるクローブ原料の処理は、キロ当たりの値段のため特に経済的である。
【００２２】
使用する処理ユニットは、以下の構成要素を配置した押し出し成形モジュールでよい。
・ミキシング・サイロ内で処方を構成するためのバッチ配合
・投入スクリュー内で体積（質量）による投入
・押し出し機内での処理
・構造を固定し、付着した蒸気を摘出するための冷却
であって、前記の処理には、
・水／蒸気を用いて応用可能な外被（液体及び／又は固体の形態で）として状態調整する工程と、
・圧縮、混同、加熱、ドゥエリング（dwelling）、香味付け、芳香付けを行う工程と、
・減圧乾燥により繊維成形してパイルにし、同時に雰囲気圧への膨張により自然の充填容量を回復させる工程と、が含まれる。
【００２３】
複合製品で決められた構成成分の値、すなわち出発材料の化学構造に依存する値に影響を与えることは可能である。処理を済ませた材料の繊維状形状により新製品に関する問題解決の範囲の幅が広がる。セルロース系植物性材料は、タバコ以外の材料であるが、充分な割合、具体的には１０％よりも多く、明確には３０％よりも多く、特に５０％よりも多い割合のタバコ以外の材料からなっていてもよい。
【００２４】
セルロース系植物の出発材料は、粒の粗い材料、具体的には２ｍｍより大きな粒子のサイズを示す材料を主に含んでいてもよく、また本発明に従えば構造化する材料を加えることなく、この方法を行うことが可能である。
【００２５】
処理対象の植物材料は外部の熱を供給すること及び／又は機械的圧力を生成することにより生じる温度の上昇にさらすことができ、また予備状態調整された材料でもよい。処理対象の植物材料を処理して作られる製品はまた不連続形状の材料、具体的には繊維状材料であることが好ましい。
【００２６】
本発明は、植物性材料を成形し大きさを整えるためにセルロース系植物性材料を処理する押し出し過程の使用にも関し、その過程には温度及び圧力の上昇により圧縮する工程と、材料を押し出し機の出口で機械的に処理する工程とが含まれる。本明細書に説明した方法に関する全ての特徴（又は開示した装置の特徴）は、当然本発明に従った用途に組み込むことができる。本発明はまた、植物性材料を成形し大きさを整えるためにセルロース系植物性材料を処理する、せん断空隙の出口を含む充填式スクリュー押し出し機の使用にも関する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】熱式押し出し成形により植物性材料を構造化する装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
添付図面を参照して実施形態に基づいて以下に本発明をより詳細に説明する。本明細書で記述する全ての特徴を、個別に及び便宜的に組み合わせて説明する。
【００２９】
本発明に従って使用可能な装置を、全体として参照符号１で示す。この装置は収納室２と、収納室２内に設けられたモータ４を介して回転するスクリュー式コンベヤ３とを備える。図１の図面には、植物性材料の入口５、及び参照符号６及び７で示す水や蒸気等の調整剤のための必要に応じて設けられる入口も示されている。この収納室は、その出口端（図面の右側）に内側円錐を形成するヘッド８を備える。ヘッド８の内側円錐の壁と、外側円錐１０の壁とは一緒になって空隙９を形成し、ここからスクリュー３により運ばれた材料を、排出することができる。収納室２の内部につながる開口は、内側円錐８の空隙の先端に位置する。排出された再構成済み材料を参照符号１２で示す。
【００３０】
対向ブラケット１１は外側円錐１０の位置を合わせ、同時に円錐体１０に回転駆動を与えることができる。曲線の矢印で示す通り、この回転駆動によって円錐１０は中心軸の周りを回転することができる。対向ブラケット１１と円錐１０との接続の様子を両矢印で示す。円錐１０は軸上を内側円錐８に向かって移動でき、円錐１０はその軸位置で固定的に保持されるか軸方向に移動できるようにも構成されていることを示している。この設計によって空隙の幅を設定又は調整でき、左方向（すなわち空隙９を閉じる方向）へ逆圧が、好ましくは油圧によって生成される。
【００３１】
処理の最初の部分は、本発明に従って超大気圧で行われる。この圧力の負荷は、材料を入口５から投入した後、スクリュー３により収納室２内を搬送することで生成される。せん断空隙の出口はスクリュー式コンベヤの最後に位置し、押し出し機と同じように搬送する空間をほぼ密封している。この空洞の出口は、好ましくは環状の空隙、すなわち円錐形の空隙９として具体化され、この円錐形の空隙の幅は、外側円錐１０（プランジャ）により設定できる。したがって材料は（２００バールまでの）高い圧力と（具体的には、１００℃よりもはるかに高い）高温にさらされる。前記の空隙に向かって材料を搬送することにより生成される機械的圧力に加えて、壁と連動してスクリュー式コンベヤの羽にせん断力が働くためにさらなる力が作用して材料を予備粉砕及び／又は離砕する。収納壁への巻き込み又は付加的な流れ抵抗を導入することによってもせん断を助長することができる。スクリュー式コンベヤ内及び／又は収納室２内の湿度、温度及び圧力を制御するために、複数の場所で蒸気を追加・供給できる。供給された蒸気と状態調整した材料本来の湿度により、材料が空隙９から排出されるときに水が瞬時に蒸発するためにさらに離解が起こる。環状の空隙を通過後、圧力は大気圧まで下降し茎内の加圧された湿度が瞬時に蒸発する。（瞬間蒸発が起こる。）
【００３２】
このように空隙９を通過するとき、材料は空隙壁の間でせん断にさらされ、そして空隙から排出されると上に述べた瞬間蒸発が起こる。これらの作用が連動することで、この方法により非常によく構造化された製品が作られ、少なくともその大部分は、直接普通に使用することさえ可能である。
【００３３】
環状及び／又は円錐状の広い領域にわたる狭いせん断空隙９で閉塞物が発生して、突然外れてしまうことを防止するためには、円錐１０を回転軸の周りに回転状態にすることが有効であると証明されている。この回転は一方向に連続しても中断しながらでもよく、若しくは回転方向が変わってもよい。この回転は１回転又は１／４回転又は１／３回転又はこれらより小さいかあるいは大きい単位の回転でもよい。少なくとも１方の円錐の面（ヘッド８の内側円錐又はプランジャ１０の外側円錐）が粗面又は凸凹模様（例えば、特に２ミリ又は３ミリの深さの溝又は交差溝を付けることにより）を有していると有効であることもさらに証明されている。ここで大切なことは単に粗面又は輪郭を有していることで、その溝の深さ及び進路（方向）はどのように設定してもよい。これにより特に円錐１０の回転と連動して、閉塞物を著しく削減することが可能である。これにより、より均一な圧力状態が提供され、より均一な最終製品も作ることが可能となる。
【実施例】
【００３４】
茶の押し出し成形に基づいて本発明に従う方法を例示する。
【００３５】
オレンジ風味を付けたルイボス茶に基づいて本発明による方法を押し出し成形設備内で試験した。この実験では、ドイツ公開特許第１０２００４０５９３８８号及び第１０２００５００６１１７号の明細書等に記載され、一部図１に示した押し出し成形設備も、他のセルロース系植物性材料（例えば、茶）又は複合製品（例えば、茶／タバコ）のための処理設備としても使用できることが明らかとなったが、専門家集団はこれに原則的に疑問をもたなければならなかった、というのも他の植物性材料は原則的に他の処理のパラメータ及び／又は処理様態を必要とするからである。使用したパラメータ及び／又は得られたパラメータを下記に記載する。：
【表１】
0005498507.tif 000002
【００３６】
得られた茶材料は、たてることが可能で、処理の間安定していた。
【００３７】
クローブの押し出し成形に基づいて本発明に従う方法を例示する。
【００３８】
クローブ廃物及びタバコの吹き分け物を設備内で１：３の割合で混ぜ合わせ、状態調整を行わないで、押し出し過程へ供給した。凸凹模様を有する円錐／シート組立体（例えば図１参照）に補助された回転式せん断空隙を用いて、それらを押し出し成形により構造化した。押し出し成形の最低温度及び水の追加を可能な限り低く設定できるよう質量流量を設定した。これらの措置は、典型的なクローブの芳香（蒸気揮発性）のロスと分解を最小にすることに役立つことを目的として行った。押し出し物から巻きタバコを作り、テスト・パネルに提示した。
【００３９】
驚くべきことに、喫煙感覚は芳香の特徴に関して、又火を付けて吸うときの「パチパチと鳴る音」について「従来のクローブのタバコ（クレテック）」と同程度であることが示された。消費者が期待するこの音は燃えさしが移動するときにクローブの構成成分が「爆発燃焼」して発生するもので、この音により分析的測定を行わなくても製品の高い芳香含有量が実証される。
【００４０】
この方法では、タバコ吹き分け物を硝酸塩富化したバレー種（Burley）の茎に差し換えることにより所望の方法で「パチパチと鳴る音」を増加させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４１】
【特許文献１】ドイツ公開特許第１０２００４０５９３８８号
【特許文献２】ドイツ公開特許第１０２００５００６１１７号
【図１】
0005498507.tif 000003