(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)複数の階層を有するらせんスタックコンベヤ上に有機材料を置いて有機材料の層を形成する工程、
(b)層上の有機材料を、有機材料の平衡状態に近い相対湿度を有する空気流であって、複数の階層に沿った有機材料層の経路に対してほぼ逆方向の経路で階層から階層へ流動する空気流と接触させる工程、
(c)有機材料の所望の含水量が達成されるまで、有機材料に接触する空気流の相対湿度を有機材料の平衡状態の近くに維持するような方式で、有機材料の含水量を増大させるために層上の有機材料に接触する空気流の相対湿度を増大させ、それによって空気流が有機材料層の経路に対してほぼ逆方向に流動するにつれて空気流が次第に脱水されかつ有機材料が次第に水和される工程、
からなる有機材料の含水量を増大させる方法。
【請求項２】
(a)複数の階層を有するらせんスタックコンベヤ上に有機材料を置いて有機材料の層を形成する工程、
(b)上記有機材料を、複数の階層に沿った有機材料層の経路とほぼ逆方向の経路を階層から階層へ流動する空気流であって、有機材料層の平衡状態に近い又は有機材料層の平衡状態よりも低い相対湿度を有する空気流と接触させる工程、および
(c)有機材料の所望の含水量が達成されるまで、有機材料に接触する空気流の相対湿度を有機材料の平衡状態の近く又は有機材料の平衡状態よりも低くに維持するような方式で、有機材料の含水量が減少するにつれて有機材料に接触する空気流の相対湿度を減少させ、それによって空気流が有機材料層の経路に対してほぼ逆方向の経路で流動するにつれて有機材料が次第に脱水されかつ空気流が次第に水和される工程、
からなる有機材料の含水量を減少させる方法。
【請求項３】
有機材料の温度が、有機材料が空気流と接触する前は約３８℃（１００°Ｆ）より低い請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
有機材料を空気流と接触させる工程の前に、有機材料が約１．５％〜約１３％の初期含水量を有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
有機材料が空気流と接触する工程の前に、有機材料が約１．５％〜約６％の初期含水量を有する請求項４記載の方法。
【請求項６】
有機材料と接触する空気流が、約２１℃（７０°Ｆ）〜約４９℃（１２０°Ｆ）の温度において約３０％〜約６４％の相対湿度を有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
有機材料がタバコである請求項１又は２に記載の方法。
【請求項８】
タバコが展開されたタバコである請求項７記載の方法。
【請求項９】
タバコが切断されたタバコである請求項７記載の方法。
【請求項１０】
タバコが、展開または未展開のタバコ、全葉肉タバコ、切断もしくは裁刻されたタバコ、中骨、再構成されたタバコ、またはこれらの任意の組合せ物からなる群から選択される請求項７記載の方法。
【請求項１１】
さらに、工程(a) の前に、有機材料の温度を約３８℃（１００°Ｆ）〜約１２１℃（２５０°Ｆ）まで予熱する工程を有する請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
有機材料の温度が、有機材料を空気流と接触させる工程の前に約１２１℃（２５０°Ｆ）より低い請求項２に記載の方法。
【請求項１３】
工程(c) の後の有機材料の所望の含水量が約１１％〜約１３％である請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
有機材料を空気流と接触させる工程の前に、有機材料が約１１％〜約４０％の含水量を有する請求項２に記載の方法。
【請求項１５】
有機材料と接触する空気流が、約２１℃（７０°Ｆ）〜約４９℃（１２０°Ｆ）の温度で約２０％〜約６０％の相対湿度を有する請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
空気流の温度が、約２４℃（７５°Ｆ）〜約１２１℃（２５０°Ｆ）である請求項２に記載の方法。
【請求項１７】
有機材料を空気流と接触させる工程が、約０．２３ｍ／秒（４５ｆｔ／分）〜約１．２２ｍ／秒（２４０ｆｔ／分）の速度を有する空気流を用いて実施される請求項１又は２に記載の方法。
【請求項１８】
有機材料が吸湿性有機材料である請求項１又は２に記載の方法。
【請求項１９】
吸湿性の有機材料が、果物類、野菜類、穀物類、コーヒー、医薬類、茶類およびそれらの組合せ物である請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
スタックコンベヤがらせんコンベヤであり、かつ空気流が本質的に、連続階層を順に通過するようにスタックを通過して流動する請求項１又は２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、タバコ、または医薬および限定はないが果物類、野菜類、穀物類、コーヒー、および茶類を含む農産物のごとき他の吸湿性の物質を再調整する（reorder)方法すなわちその含水量を増大させ次いで乾燥する方法に関する。さらに詳しくは本発明は制御された湿度を有する空気を用いてこれらの物質を湿らすかまたは乾燥する方法に関する。
【０００２】
当該技術分野では、タバコを含む各種の有機材料の含水量を制御することが望ましいということは永年にわたって認められてきたことである。例えば有用な製品に加工されたタバコの含水量は多数回変えられている。加工工程としては例えば中骨（stem) の取外し、切断、成分のブレンディング、香料の添加、展開（expansion)およびシガレットへの成形などがあるが各加工工程には所定の最適含水レベルが必要であり、これは、タバコおよび他の吸湿性有機材料に最高品質を保証するために注意深く制御しなければならない。さらに、タバコの含水量を変える方式は、最終製品の物理的、化学的および主観的な特徴に対して永続的な影響を与えることがある。したがってタバコなどの有機材料の含水量を変化させるのに用いる方法は重要である。
【０００３】
展開されたタバコの再調整は特に厳しい工程である。一般に展開工程から得たタバコは含水量は６％未満であり３％未満の場合が多い。このように低い含水量の場合、タバコは非常に破れ易い。その上、タバコの展開された構造は、再調整するとき、すなわちタバコを未展開の状態に全体もしくは一部を戻すときに破壊され易い。この破壊によって充填力が失われるため、展開工程でもたらされた利益が減少する。
【０００４】
展開されたタバコを再調整する各種の手段が用いられてきた。最も普通の方法は、一般に、回転シリンダー中でタバコをタンブリングさせながらタバコに水のスプレーを与える方法である。他の方法は再調整媒体として飽和蒸気を使う方法である。さらに他の方法は、米国特許第４１７８９４６号に開示されているように、コンベヤ上のタバコの移動層に高湿度の空気を吹付け通過させる方法である。
【０００５】
上記の方法はどれも展開されたタバコに用いるには完全に満足すべきものではないことが分かっている。スプレーシリンダー内でタバコをタンブリングすると脆い展開されたタバコが破れるに至る。液状の水に直接接触すると展開されたタバコの構造が破壊されがちである。蒸気による再調整も展開されたタバコの構造の破壊をもたらす。このことは蒸気環境内の高温が原因の一部になっているけれども、水蒸気または高湿度空気の環境のような、水の凝縮を起す気体環境中に展開されたタバコを暴露すると構造が破壊される。
【０００６】
これらの困難を回避するために利用されてきた一つの方法は、乾燥され展開されたタバコを所望の湿度レベルの空気が入っているチャンバー内に置いて、タバコを、チャンバー内で、２４〜４８時間かけて平衡化させる方法である。チャンバーを通過する空気の速度は非常に低く保持し、一般にせいぜい約２５フィート／分までにする。この方法によれば展開されたタバコの構造の破壊はほとんど起らないかまたは全く起らない。しかし２４〜４８時間という長期間が必要なので、その利用は試験室用に限定されてきた。
【０００７】
空気の速度を増大することによって、このような平衡化法に必要な滞留時間を短くする試みがなされてきた。これらの方法は以下のことが原因で不成功に終っている。すなわち、ゆっくり行う試験室の平衡化に見られる充填力の保持を複製できないこと、必要な長い滞留時間を受け入れるためタバコを運ぶのに必要なコンベヤの大きさ、このようなコンベヤに存在するタバコ製品の含水量が不均一なこと、および米国特許第４２０２３５７号に記載されているこれらの装置での火災の発生が原因である。
【０００８】
タバコの加工中に含水量を制御する手段として乾燥を利用することは、再調整の手段としても同様に重要である。タバコを乾燥すると、製品の物理的および主観的品質に影響する物理的および化学的な変化の両方が起ることがある。それ故にタバコの乾燥法は非常に重要である。
【０００９】
タバコ産業で一般に用いられている乾燥装置としては、回転乾燥機およびベルトもしくはエプロンの乾燥機の２種類がある。空気圧式乾燥機も時々使用される。使用される特定の乾燥機は必要な乾燥作用が得られるように選択される。例えばベルトもしくはエプロンの乾燥機は通常ストリップタバコ（strip tobacco)に用いられ、一方回転乾燥機は切断されたタバコに使用される。回転乾燥機とベルト乾燥機はともに中骨を乾燥するのに使用される。
【００１０】
ベルト乾燥機では、タバコは孔あきベルト上に広げられ、空気をベルトとタバコ層を上方または下方に通過させる。チャネルがタバコ層に生成して乾燥空気が局所的にタバコを迂回してしまうのでタバコが不均一に乾燥することが多い。
【００１１】
タバコ産業に用いられる大部分の回転乾燥機には蒸気コイルが裏打ちされ、熱がタバコの入っている乾燥機のシェルの外側にまたは内側に加えられるかによって、間接もしくは直接の加熱乾燥機として機能する。さらに、回転乾燥機は、タバコと空気が同じ方向に流動している場合には共流動で作動し、またはタバコと空気が逆方向に流動している場合は逆流動で作動する。回転乾燥は過剰乾燥を避けるため注意深く制御しなければならない。過剰乾燥が行われると、化学変化と回転運動による不必要な破れの両方が起る。さらに乾燥が速過ぎる場合、タバコの外面に不浸透性の層が形成されてタバコの内部の水分が表面まで拡散することが困難になる。このような層が生成することによって、乾燥速度が低下しかつ乾燥が不均一になる。
【００１２】
タバコを乾燥するために回転乾燥機またはベルト乾燥機を用いると、熱処理がなされてタバコに物理的および化学的変化がもたらされる。これらの変化は、必ずしも望ましくないが、タバコから水分を除く目的で行われる。一般的なタバコの用途では、限られた時間内でタバコを乾燥する必要があるがこれは乾燥工程による熱処理を指示し、熱処理の最適化が乾燥によって制約されるのを防止している。
【００１３】
本発明は独立の請求の範囲によって定義され、その請求の範囲については以下に説明する。
【００１４】
本発明の実施態様には、タバコ、または限定はないが果物類、野菜類、穀物類、コーヒーまたは茶類を含む他の適切な吸湿性の農産物は、展開工程から出てくる脆いタバコでも、ほとんど破れないか全く破れずに再調整するかまたは乾燥することができるという利点がある。さらに本発明は、展開されたタバコを、その展開されたタバコの構造をほとんど失うことなくまたは全く失うことなしに再調整する利点を有し、およびタバコまたは他の適切な吸湿性有機材料をほぼ大気圧下で例えば減圧を使うことなく選択した温度で乾燥することが可能であり、与えられる熱処理は、その工程中、従来のタバコ乾燥工程では到達できない程度まで制御することができる。
【００１５】
本発明を実施する好ましい方法において、タバコまたは他の適切な有機材料の含水量の変化は、接触している有機材料の平衡相対湿度より上もしくは下に注意深く制御された相対湿度を有する空気とタバコを接触させることによって影響される。空気の相対湿度は、空気の相対湿度と、空気が接触している有機材料の平衡相対湿度との間の制御された差を維持するために、加工中、適切に連続的に増減させる。相対湿度を注意深く連続的に制御すると、有機材料とその環境間の水分の物質移動率を制御することができるのでタバコの構造変化が最小になる。水分の物質移動を行うための主な駆動力として相対湿度を利用すると、熱処理を独立して制御することができる。本発明の方法はバッチ式もしくは連続式で実施することができる。さらに、本発明の方法は、回転シリンダーを用いることなくしたがってシリンダーを使用することによって起る破れなしで実施することができる。
【００１６】
本発明は、処理されるタバコの破れ、物理構造の変化または化学組成の熱で駆動される変化を最小にしながら、タバコまたは医薬製品および限定はないが果物類、野菜類、穀物類、コーヒー、および茶類を含む農産物のような他の適切な吸湿性有機材料の含水量を調節する方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、タバコまたは他の適切な吸湿性有機材料を再調整または乾燥するために、制御された湿度を有する空気を使用することに関する。タバコまたは他の適切な吸湿性有機材料の含水量は、タバコまたは他の適切な吸湿性有機材料と接触する空気の相対湿度を、適切に、徐々にかつ連続的に増減することによって増減される。この方法によれば、水分の移動が制御され、温度、空気の速度および空気圧のような他の工程変数を別個に最適化することができる。
【００１７】
実施例
本発明を実施する方法およびその好ましい態様の実施例を添付する図面を参照して説明する。
タバコの物理構造の特性を決定するのに通常用いられる二つの方法は、シリンダー容積（ＣＶ）と比容（ＳＶ）である。これらの測定値はタバコを再調整する本発明の方法の利点を評価するのに特に価値がある。
【００１８】
シリンダー容積（ＣＶ）
填充タバコ（tobacco filler）を、未展開の場合は２０ｇ、展開されている場合は１０ｇを、直径６ｃｍの Densimeter cylinder, Model  No.ＤＤ−６０に入れる。なおこれは、the Heinr. Borgwaldt Company ( Heinr. Borgwaldt  GmbH ）、西独５４，ハンブルグ２０００，私書箱５４０７０２、Schnackenburgallee  No. １５）が設計したものである。直径が５．６ｃｍで２ｋｇのピストンを上記シリンダー中のタバコの上に置く。圧縮されたタバコの容積を読取り、タバコ試料の重量で割り算してシリンダー容積がｃｃ／ｇとして得られる。この試験によって、所定の重量の填充タバコの見掛けの容積が測定される。填充タバコの得られた容積はシリンダー容積として報告される。この試験は、７５°Ｆおよび６０％ＲＨの標準環境条件下で行われ、通常特にことわりがない限り試料はこの環境で２４〜４８時間プレコンディショニングが行われる。
【００１９】
比容（ＳＶ）
“比容”という用語は、流体排除のアルキメデスの原理を用いて、固体の物体例えばタバコが占める容積を測定するのに用いる単位である。物体の比容がその真密度の逆数をとって測定される。比容は“ｃｃ／ｇ”で表わされる。水銀多孔法およびヘリウム比重測定法はともにこの測定を行うのに適切であり、かつその試験結果は充分な相関関係をもっていることが分かっている。ヘリウム比重測定法を用いる場合、タバコの重量を測定した試料は“そのまま（as is ）”か、１００℃で３時間乾燥するか、または平衡化して、Quantachrome Penta−Pycnometer Model  ２０４２−１（ Quantachrome  Corporation、米国、ニューヨーク州、サイヨセット、エヤリアル・ウエイ、５の製品）のセル内に入れる。次にこのセルをヘリウムでパージして加圧する。タバコで排除されるヘリウムの容積を空の試料セルを満たすのに必要なヘリウムの容積と比較する。タバコの容積を、理想気体の法則の基本原理に基づいて測定する。比容は、本願を通じて用いる場合、ことわりがない限り、ＯＶを測定するのに使用したのと同じタバコ試料、すなわち１００℃に制御した循環空気オーブン内で３時間暴露した後に乾燥したタバコを用いて測定した。
【００２０】
本願で用いられる含水量は、オーブン揮発分含量（ＯＶ）に等しいと考えられる。なぜならば、水以外の揮発分はタバコ重量のせいぜい約０．９％までだからである。オーブン揮発分の測定は、単に、１００℃に制御された循環空気オーブン内で３時間暴露した後タバコの重量減を測定するだけである。初期重量の百分率としての重量減がオーブン揮発分含量である。
【００２１】
“ふるい試験法”は、裁刻された填充タバコの裁刻長分布を測定する方法を意味する。この試験法は、加工中の裁刻長の低下の指標として使用することが多い。填充タバコを、未展開の場合は１５０±２０ｇを、展開されている場合は１００±１０ｇを、それぞれ秤取して振とう機に入れる。この振とう機では、直径１２インチの一連の丸形スクリーントレー（ W. S. Tyler Inc. すなわち Combustion Engineering Inc. Screen Division  の小会社，米国、オハイオ州４４０６０、メンターの製品）を使用しているが、ＡＳＴＭ（米国材料試験協会）の基準に合致している。ふるいトレー用の標準スクリーンのサイズは、６メッシュ、１２メッシュ、２０メッシュおよび３５メッシュである。この装置は振とう距離（ストローク）約１〜０．５インチで振とう速度が３５０±５ｒｐｍである。振とう機はタバコを５分間攪拌し、試料を異なる粒径の範囲に分離する。各粒径範囲のものを各々重量測定して試料の粒径分布を得る。
【００２２】
実験室の試験の結果、タバコを高湿度の空気に暴露することによってタバコを迅速に再調整しようという試みはＣＶの低下をもたらすことが分かった。また展開されたタバコの層内に凝縮もしくは過剰湿潤が起るとＣＶが減少することも分かった。湿り空気がその湿り空気の露点より低い温度のタバコに接触すると凝縮が起る。湿り空気に不均一に暴露されたために、水分の変動がタバコ層に起ったときに過剰湿潤が起ることがある。それ故に、湿り空気再調整システムは、成功するには、空気の相対湿度、空気の温度、タバコの層を通過する空気の流れと圧力を充分に制御して比較的低速度で運転しなければならない。このことは、タバコとほぼ平衡している空気流にタバコが暴露されるような方式で、タバコを通過する湿り空気の含水量を徐々に増大することによって最もうまく達成される。
【００２３】
図１において線ＡＢＣは一般的な展開されたブライト種（bright）タバコの７５°Ｆについての等温曲線である。この等温曲線は、タバコのＯＶと、所定温度において平衡してタバコを囲んでいる空気のＲＨとの関連を示している。したがって点Ｂは、７５°Ｆで６０％ＲＨのとき、この展開タバコの試料は平衡時ＯＶが約１１．７％であることを示している。図１の線ＤＥＦは、本発明にしたがって再調整されているタバコの一般的なＲＨのグラフを示す。図１の線ＧＥＦは満足すべきものであることが見出された別のＲＨのグラフを示す。図１の線ＨＦは、非常に低い空気速度で平衡チャンバー内で行う試験室の再調整のような従来技術の一般的な経路を示す。図１の線ＩＪは、タバコを乾燥するのに本発明を利用した場合を示す。
【００２４】
図１は、タバコを、ＲＨが約３０％の空気と平衡状態にある場合の約６．５％のＯＶから、ＲＨが約６０％の空気と平衡状態にある場合の約１１．７％のＯＶまで再調整することは、タバコをＲＨが６０％の空気に直接暴露するのではなくて、タバコが約６０％のＲＨに到達するまで、約４０％ＲＨから時間をかけて少しずつ水分を増大した空気にタバコを暴露することによって達成されることを示している。再調整がこのようなゆっくり変化する条件下で実施されると、空気流とタバコ間の物質移動は駆動力が小さいので比較的ゆっくりしており、展開されたタバコの構造は維持される。含水量を約４０％ＲＨから約６２％のＲＨに到達するまで約４０〜約６０分間かけて少しずつ上昇させた空気にタバコを暴露することによって、ＣＶを損失することなく展開されたタバコを再調整することができる。この方法によれば、必要な全時間を少なくして、展開タバコの構造をほとんど変化させることなく再調整工程を完了できる。したがって図１に示す線ＤＥＦとＧＥＦは各々、タバコを再調整する場合の本発明の有効な実施態様を示す。
【００２５】
図１において、空気流とタバコ間のほぼ平衡した状態が線のセグメントＥＦと線ＡＢＣによって示されている。タバコのＯＶが約７％より低い場合、タバコと平衡状態の空気の相対湿度と再調整に使用される湿り空気流の相対湿度との差は、かなり大きくてもタバコの充填力に不利な影響を与えないことが分かるであろう。また、タバコのＯＶが約７．５％〜約１１．５％の場合、再調整に用いる湿り空気流の相対湿度はそのタバコと平衡状態にある空気の相対湿度より約２％〜約８％高くてもよく、タバコのＯＶが低い場合に対応する平衡から大きくはずれていてもタバコの充填力に不利な影響を与えないことも分かるであろう。
【００２６】
本発明をタバコの乾燥に用いたとき、タバコのＣＶの損失は全く認められなかった。このことは、乾燥空気流の相対湿度がタバコと平衡している空気の相対湿度よりかなり低い場合、すなわち乾燥空気流の相対湿度がタバコの平衡状態の場合より低いときにもあてはまることが見出された。それ故に、図１の線ＩＪは、本発明によってタバコを乾燥する場合に用いることができる多くの経路のうちの一つだけを示している。
【００２７】
本発明は、バッチもしくは連続のどちらの工程としてでも実施することができる。本発明をバッチの再調整工程として実施する場合、タバコに接触する空気流の相対湿度を、時間の経過とともに上昇させてタバコの含水量を連続的に増大させる。これは図２に示すような環境チャンバー内で達成することができる。再調整すべきタバコを、環境チャンバー内の底部にスクリーンを備えたトレー中に約２インチの層の深さで配置して、制御された湿り空気の流れを下方にタバコを通過させる。約２０ｆｔ3 〜約８０ｆｔ3 の大きさの範囲のチャンバー（ Parameter Generation and Control ，Inc.  社、米国、ノース・カロライナ州２８７１１、ブラック・マウンテイン、ウエスト、１１０４オールドＵＳ  ７０の製品）をいくつかの試験に用いた。この環境チャンバーは、チャンバー内の湿り空気の状態の傾斜の制御を行うことができるマイクロプロセッサを備えている。試験は次のように行った。すなわち、ＲＨを、約３０％ＲＨのように低い初期レベルと約５２％ＲＨのような高い初期レベルから、約３０分〜約９０分間かけて約５９％〜約６５％の最終のＲＨレベルまで少しずつ上昇させることによって、乾燥し展開されたタバコを初期ＯＶレベルの約２％から最終のＯＶレベルの約１１．５％まで再調整した。空気速度は約５０ｆｔ／分〜約２００ｆｔ／分の範囲を利用した。ＲＨと温度の測定値は、Thunder model ４Ａ−１測定装置（ Thunder Scientific Corp. 社、米国、ニューメキシコ州８７１２３、エス・イー・アルバカーキ、ワイオミング６２３の製品）を用いて監視した。空気速度は Alnor Thermo Anemometer model  ８５２５（ Alnor Instrument Co. ，米国、イリノイ州６００６６、スコキー、リンダー  アブニュー、７５５５エヌ．の製品）で測定した。相対湿度を、約５２％ほどの高さの出発値から、約６２％ほどの高さの最終ＲＨ値まで約４０分間ほどの短い時間で上昇させて行った試験によって、空気を６０％ＲＨおよび７５°Ｆに保持して環境を制御した室内で同じタバコをゆっくりした速度で２４〜４８時間かけて通過させて再調整した場合に比べて充分にＣＶを保持してタバコが再調整された。この方式のＲＨ上昇は約２００ｆｔ／分ほどの高い湿り空気速度と約７５°Ｆ〜９０°Ｆの温度で成功した。この方法で再調整された展開タバコは、環境を制御した室内で再調整した展開タバコと比べて、ＣＶの損失はたとえあっても最少であった。
【００２８】
本発明は、図３ａに示すような、Frigoscandia自立積重ねらせん運搬機（self−stacking spiral conveying machine ）を用いて、最も有効に連続法として実施できる。この装置は、スエーデン、ヘルシングボルグのFrigoscandia Food Process Systems ＡＢが供給している  Model ＧＣＰらせんフリーザーを特別に改造したものである。再調整すべき乾燥タバコはコンベヤ１３に乗って装置１０に入り、らせん形の装置１０を通じて、図に示すらせん形スタック１４の底部から頂部に運ばれ、再調整された後タバコ出口１１から出る。湿らせた空気は、湿り空気入口１５かららせん形スタック１４の底部へタバコを通過させて吹き下ろして湿り空気出口１６を通じて出るがこのとき、湿り空気はタバコの流動方向とほぼ逆の方向に流れ、すなわち湿り空気流の大部分は、スタックの頂部から下方にタバコ層の階層を通過し、一方タバコはコンベヤのらせん経路にしたがって上方に移動する。湿り空気の一部分は、コンベヤスタックの頂部から底部への全く逆の経路のらせん経路にそって流れる。これらのタイプの空気流を図３ｂに示す。この配置によって、図２の装置で得られるＲＨの上昇を有効に複製することができる。
【００２９】
図３ｂは、図３ａに示すらせん形コンベヤスタック１４の部分断面図であるが、タバコ層２１の経路に対する空気流２０と２２の経路を示している。図３ｂに示すように空気流２０と２２はスタックの頂部から下方に流動している。タバコは装置の底部から頂部へ流動し、らせん形コンベヤスタック１４によって上方に進行しながら図３ｂの右側から左側に移動する状態が図示されている。大部分の空気流２０はタバコの経路に対してほぼ逆方向に流れているが、タバコ層２１の階層を通過して真下のレベルにあるタバコ層に接触し、一方小部分の空気流２２は、タバコ層２１の経路に対して逆方向にタバコ層２１の上方を通過する。この部分の空気流２２は、その後タバコ層２１を通過する。
【００３０】
再調整を行う場合に、本発明の実施を成功させる鍵は、タバコのＯＶが上昇するにつれて、タバコと接触する空気の相対湿度を規則的に上昇させる手段を提供することである。Frigoscandia  自立積重ねらせんコンベヤは、その自立積重ね設計によって、大部分の空気流を、タバコを運ぶコンベヤの多数の階層（コンベヤスタック）を下方に通過させる。タバコをコンベヤスタックの底部に送りおよび湿り空気をスタックの頂部に送ることによって、空気とタバコの全体の流れはほぼ逆方向になっている。このほぼ逆方向の流れによって、タバコに接触している空気に自然の連続的ＲＨの勾配が与えられる。なぜならば、空気は再調整処理を受けているタバコの階層を通過して下方に移動するにつれて次第に脱水されるからである。コンベヤベルトの速度、空気とタバコの流量、および入ってくる空気の温度とＲＨの制御を慎重に選択することによって、バッチ式の試験室でのＲＨ傾斜再調整実験で利用したのと同様の条件を連続ベースに近づけることができる。３％ＯＶの展開タバコを約１５０ポンド／時間再調整するのに、約４０分〜約８０分の滞留時間と、約１０００ｆｔ3 ／分（ＣＦＭ）〜約２５００ＣＦＭの空気流量にて約７５°Ｆ〜約９５°Ｆで入口の相対湿度が約６１％〜約６４％の空気の状態とを提供するベルトの速度によって、改良 Frigoscandia   ＧＣＰ  ４２らせん装置を用いて、タバコの有意なＣＶ損失または無視できない破れなしに充分に再調整できることが見出されたのである。
【００３１】
Model ２９−０３  ＲＨ／温度記録装置（ Rustrak Instruments Co.社、米国、ロード・アイランド州、イー・グリニッジの製品）のような時間の経過とともに相対湿度を記録する装置を、タバコを再調整しながら Frigoscandia 装置を通じて作動させた。これらの装置は、らせんスタックの上方に進むにつれて空気の相対湿度が規則的に上昇することを示した。すなわち、タバコが最も乾燥しているスタックの底部での初期のＲＨの記録値は約３５％〜約４５％であり、タバコが最も充分再調整されているスタックの頂部では約６２％になっている。
【００３２】
図６はRustrak 装置で得られたＲＨ対時間の代表的な曲線である。タバコ層に接触する空気ＲＨ％対時間の関係を図６に示す。初期ＯＶが約３％のタバコがらせん形再調整装置に入りＲＨが約４３％の空気と接触した（図６のＡ点）。図６は、タバコがらせん形再調整装置によって進むと、タバコに接触する空気のＲＨは、約４３％から、装置の出口での約６２％まで上昇する（図６のＢ点）ことを示している。タバコは、らせん形再調整装置を出るときＯＶは約１１％であった。らせん形再調整装置に入る空気のＲＨは、再調整されたタバコのＣＶが有意に損失しないように制御した。
【００３３】
図４に示すような傾斜ＲＨを有する空気を提供する他の手段も本発明を連続ベースで実施するのに使用できる。図４によれば、タバコはコンベヤ４３に乗ってタバコ入口４０から装置に入り、タバコ出口４１から出る。規則的に相対湿度が増大する空気が上方向もしくは下方向の流れで、タバコ層４２を通って多数の区域４４に吹込まれて、図２の装置における傾斜ＲＨ作用が再現される。この傾斜ＲＨ作用は、空気を単一の起源から、らせん方式で、図４の右から左へ移動させて、タバコの移動方向に対してほぼ逆方向の空気流を与えることによって達成できる。したがって、所定の区域を出る空気はその左側の隣接区域の入口空気になる。
【００３４】
本発明の方法を実施するために、熟成した全タバコ葉肉部、切断もしくは裁刻された形態のタバコ、展開もしくは未展開のタバコ、または中骨もしくは再構成されたタバコのようなタバコの選択された部分を処理してもよい。その工程は上記のいずれかまたはすべてに対して香料を添加するか添加しないで適用することができる。タバコを乾燥する特別な場合に、未展開の裁刻填充タバコは、改良  Frigoscandia自立積重ねらせんコンベヤを用いほぼ逆方向の流れで、ほぼ室温で、約２１％ＯＶのタバコ含水量から約１５％のＯＶまで約１時間で連続的に乾燥できることが分かったのである。この場合、空気は約８５°Ｆおよび約５８％のＲＨで装置の頂部に入り、約７７°Ｆと約６８％のＲＨで出た。タバコの熱処理はほとんどなされないかまたは全くなされずに乾燥が達成された。
【００３５】
あるいは、本発明の方法は、室温よりかなり温度が高いタバコ、例えば約２００°Ｆ〜約２５０°Ｆのタバコを乾燥するのに使用できる。上記温度範囲内にあるタバコを乾燥する場合には、乾燥空気のＲＨと温度は、本発明の方法を実施するのに適切な条件を提供するように調節される。
【００３６】
タバコを再調整するのと同様に、乾燥は、最終の空気含水量を、タバコにその望ましい最終空気水分レベルまで到達させるのに必要である含水量より低く設定し、こうすることによって空気−タバコの水分勾配を大きくし、したがって乾燥を起す駆動力を大きくして最も短い時間で最高に達成されることが見出されたのである。再調整の工程とは異なり、空気流の最終含水量は、乾燥後、所望のＯＶレベルのタバコと平衡するレベルよりもはるかに低いレベルに保持してもよい。
【００３７】
実験１
乾燥し展開したタバコに、スプレーシリンダー再調整法にくらべて、ゆっくりと水を計量して付与することによって再調整を行う場合の利点を示すために、２０ｇの填充タバコ試料を密閉したデシケータ内に入れた。この試料は予め液体二酸化炭素を含浸させ、５５０°Ｆで展開塔内で展開した。この展開された填充タバコのＯＶは３．４％であった。この試料のＯＶ含量を１１．５％まで増大するのに約１．８９ｇの水が必要であると計算された。この量の水をゴム栓付きの小ガラスびん内に入れた。なおその栓はこれを通じて延びる１／８インチ内径のガラス管を具備している。このびんも上記デシケータ中に密封した。９日後、上記の水はすべてデシケータ中の上記のタバコに吸収された。このタバコを分析したところ、そのままのＯＶ（ａｓ  ｉｓ  ＯＶ）が約１１．５％であることが分かった。本願で用いる場合、“そのままの”という用語は、６０％ＲＨと７５°Ｆに保持された空気が入った環境チャンバーを、２４〜４８時間かけて低速度で通過させて該チャンバー内で平衡化させる前のタバコを意味する。この平衡化法は、一般に、ＣＶ、ＳＶおよびふるい試験を行う前にタバコを標準状態にする手段として使用される。この標準の平衡化を行った後、デシケータで再調整したタバコは、ＯＶが約１１．６％で、ＣＶが約９．５ｃｃ／ｇおよびＳＶが約２．９ｃｃ／ｇであった。比較するため、同じタバコの第２の試料を、平衡化チャンバー内に直接入れて、標準条件下で平衡化することによって再調整したところ、平衡化したＯＶは約１１．３％で、ＣＶとＳＶはそれぞれ約９．４ｃｃ／ｇと約２．７ｃｃ／ｇであった。展開した填充タバコの第３の試料をスプレーシリンダー中で再調整して約１１．５％のそのままのＯＶにした。平衡化後この試料は、約１１．６％の平衡ＯＶで、ＣＶは約８．５ｃｃ／ｇおよびＳＶは約１．９ｃｃ／ｇであった。
【００３８】
表１のデータから分かるように、計量した水をゆっくり与えることによってデシケータ中で再調整したタバコ試料は、スプレーで再調整した試料に比べて、平衡ＣＶと平衡ＳＶが著しく改善されたことを示した。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
第２組の実験を、展開填充タバコを再調整するために環境チャンバーを用いて行った。この目的のために、Parameter Generation and Control（ＰＧＣ）チャンバーを用いた。このチャンバーは、Parameter Generation and Control Inc. が供給している Micro−Pro ２０００マイクロプロセッサを備えており、このマイクロプロセッサは、チャンバー内の条件のＲＨ傾斜を制御できた。
【００４１】
実験２
実験１に記載したのと類似の条件下で液体二酸化炭素を含浸させ展開されたブライト種タバコ（bright tobacco）約３ポンドを、約２インチの層の深さでトレーの中に置いた。そのトレーは、継目なしの側部とスクリーン網の底部を備え、環境チャンバー内に置いた。次に試料は、約７５°ＦでＲＨは初期の約３６％から最終の６０％まで上昇させた空気を用いて約１時間かけて再調整した。空気は、約４５ｆｔ／分の速度でタバコ層を下方に通過させた。次にこの実験を、３時間、６時間および１２時間の時間をかけて繰返した。得られた結果を表２に示したが、ＲＨ上昇時間が約６時間までの場合、再調整の速度はこれらの実験条件下でタバコのＣＶとＳＶに影響を与えることを示している。再調整の速度が遅くなるほど、ＣＶとＳＶが高くなることが認められた。さらに本発明の再調整によって、スプレーシリンダーで再調整したタバコについて測定された値より、ＣＶが少なくとも約１ｃｃ／ｇ大きくなりかつＳＶが少なくとも約０．２ｃｃ／ｇ大きくなる。しかしこの利点の大部分はわずかに１時間のＲＨ上昇時間で達成されることが見出されたのである。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
実験３
実験室の試験を、タバコのＣＶとＳＶに対する再調整速度と温度の両者の影響について行った。二酸化炭素を含浸させ次いで約５５０°Ｆで展開塔で展開したタバコを用いて７組の試験を行った。展開したタバコを次の方法で再調整した。
(1) ６０％ＲＨと７５°Ｆの環境チャンバー内で、空気を約２５ｆｔ／分の速度でタバコを通過させて２４時間平衡化を行う。
(2) 水をスプレーしてＯＶを約７．５％まで増大させ、次いで上記(1) と同様に６０％ＲＨと７５°Ｆで平衡化して行う。
(3) 水をスプレーしてＯＶを約７．５％まで増大させ、次にスプレーシリンダー内で最終の再調整をして行う。
(4) 水をスプレーしてＯＶを約７．５％にし、次にＲＨを初期の約４６％から最終の約６０％上昇させた湿り空気を用いて行う。および
(5) ＲＨを約４６％から約６０％まで上昇させた湿り空気によって行う。
【００４４】
湿り空気による再調整は、選択された時間でのＲＨの上昇を制御するマイクロプロセッサを備えたＰＧＣ環境チャンバー内で実施した。下記の条件を選択した。
(1) ＲＨ上昇時間：３０，６０および９０分間；
(2) 空気の温度：７５°Ｆおよび９５°Ｆ；
(3) 空気の速度：タバコ層を上方に通過する場合は約４５ｆｔ／分およびタバコ層を下方に通過する場合は１７５ｆｔ／分；および
(4) タバコ層の厚さ：２インチ；
スプレーシリンダーによる場合を除いて全ての再調整に使用したタバコは、展開後、塔出口で採取し、再調整を行うまで二重のプラスチックの袋内に密封した。その結果、タバコは、再調整を行う前に、展開塔出口の温度の約２００°Ｆから室温まで冷却した。タバコは、約９５°ＦでＲＨを上昇させて再調整する場合、密閉した袋に入れたままで、湿り空気と接触したときに凝縮が起るのを避けるために充分予備加温してからＲＨ上昇条件に暴露した。これらの試験のデータは表３ａ〜３ｅに示す。
【００４５】
【表３】
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【００４６】
【表４】
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【００４７】
【表５】
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【００４８】
【表６】
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【００４９】
【表７】
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【００５０】
表３ａ〜３ｅに示したデータは、ＣＶの約０．５ｃｃ／ｇ〜約１ｃｃ／ｇの利得とＳＶの約０．３ｃｃ／ｇ〜約０．４ｃｃ／ｇの利得は、展開塔から出てくる熱タバコをシリンダースプレーで再調整するのに比べて、冷却したタバコすなわち約７５°Ｆ〜約９５°ＦまでのタバコをＲＨを上昇させて再調整することによって達成できるということを示している。塔出口のＯＶから直接にＲＨを上げて再調整する方が、まずタバコにスプレーしてそのＯＶ含量を約７％に増大し次いでＲＨ増大再調整を行うより好ましいことが分かった。約４６％の初期ＲＨを有する湿り空気を用いてＲＨを上昇させて再調整したときと約３０％の初期ＲＨからＲＨを上昇させて最調整したときを比べてタバコのＣＶまたはＳＶには有意な差はみられなかった。また約６０分間もしくは約９０分間の期間でＲＨを上昇させて再調整したタバコもタバコのＣＶもしくはＳＶに有意差は認められなかった。またタバコは、約１７５ｆｔ／分〜約２３５ｆｔ／分の速度でタバコ層を下方に通過する空気の運動、または約４５ｆｔ／分までの速度でタバコ層を上方に通過する空気によって再調整することが可能であり、ＣＶもしくはＳＶに有意差は全く認められないことが観察された。その上に、ＲＨ上昇による再調整によって、展開塔を出た後６０％ＲＨと７５°Ｆの環境チャンバー内に直接入れて再調整したタバコに比べて同等もしくは優れたＣＶとＳＶを得られることが分かった。最後に、水をスプレーしてＯＶを約７．５％まで増やしておいて続いて湿り空気を用いてＲＨを上昇させて再調整した場合は、スプレーを行い続いてスプレーシリンダー内で最終の再調整を行った場合と比べて優れたＣＶとＳＶが得られることが認められた。
【００５１】
実験４
タバコの巻込み、チャネリングおよび圧密化に対する空気流と空気速度の影響を測定するために試験を行った。これらの試験は２台のＰＧＣ環境チャンバーを用いて行った。両チャンバーにおいて、実際の空気の運動はほぼ５００ＣＦＭであった。空気の運動は、一方のＰＧＣチャンバー内ではタバコ層を上方に通過する運動であり、他方のＰＧＣチャンバー内ではタバコ層を下方に通過する運動であった。タバコ試料は、２インチの深さで、スクリーンメッシュの底部と４インチの高さの継目なしの側部を有する上部開放トレー（５″×５  ３／４″）内に入れた。これらのトレーを環境チャンバー内の棚の上に置いた。トレーが乗っていない棚の領域を厚紙で覆いかつ裂け目をテープでシールすることによって、空気が試料を通過するようにした。空気速度は、空気が通過する試料の容器の数を変えることによって変化させた。これらの試験に使ったタバコは二酸化炭素を含浸させて約５５０°Ｆで展開した。このタバコは、第一段階で、展開後直ちに水をスプレーして約８％ＯＶにして再調整した。試験中のチャンバー内の条件は、約７５°Ｆおよび約６０％ＲＨに制御した。空気速度を測定するのに、ベーン風速計（ Airflow Instrumentation  社，米国、メリーランド州、フレデリックの製品の Model  ＬＣＡ  ６０００）および熱線風速計（ Alnor Instrument Company ，米国、イリノイ州スコキーの製品 Thermometer Model  ８５２５）の両者を使用した。これらの測定器は、上方および下方への空気運動それぞれに対し試料の上方もしくは下方に直接配置した。
【００５２】
空気が上方に移動する場合は、約２６ｆｔ／分のような低い平均速度で空気を放出すると直ちにタバコがわずかに持上るのが観察された。このとき、小さな空気チャネルが生成し次いでタバコは沈降する。これらのチャネルのために、空気流量は、タバコ層を横切って非常に不均一になることが分かった（平均流量約２６ｆｔ／分に対して約２２ｆｔ／分〜約４５ｆｔ／分）。平均空気流量を増大させるとチャネリングが増大することは明らかであり、４５ｆｔ／分を越えたとき、タバコがかなり巻込まれて“吹き上る（blow up ）”のが認められ、次いでタバコ層に著しいチャネリングが起った。
【００５３】
下方へ空気が移動する場合、いくらかの圧縮とタバコ層を通過することによる空気速度の低下が試験したすべての速度に認められた。その結果を表４に示す。初期速度が約１９２ｆｔ／分の場合、タバコ層の深さは約２８％圧縮し、その結果タバコ層を通過する空気速度は低下して約１４１ｆｔ／分になった。初期空気速度が約１４１ｆｔ／分以下の場合、タバコ層の圧縮は、初期空気速度が約１９２ｆｔ／分の場合に観察された圧縮の約１／２であり、タバコ層を通過する空気流量は著しく減少した。
【００５４】
【表８】
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【００５５】
上記の試験に基づいて、好ましくは下記の条件でＲＨを上昇させることによって再調整できることが分かった。
(a) 時間：約６０分間〜約９０分間；
(b) ＲＨ：約３０％〜約４５％の初期ＲＨから約６０％〜約６４％の最終ＲＨまで；
(c) 温度：約７５°Ｆ〜約９５°Ｆ；
(d) 空気流：約４５ｆｔ／分までの速度の上方への空気流または約２３５ｆｔ／分までの速度の下方への空気流；
【００５６】
実験５
係属出願中で本願発明と同様に譲渡されているCho らの米国特許願第０７／７１７０６７号に記載されている方法にしたがって二酸化炭素を含浸させ次いで前記の例に記載されているようにして展開したブライト種（bright）タバコとバーレイ種（burley）タバコの混合物約１５０ポンド／時間を、冷却コンベヤを通過させてその温度を約２００°Ｆから約８５°Ｆまで下げて、改造したFrigoscandia Model  ＧＣＰ  ４２自立積重ねらせん装置に送った。このらせん装置を通過するタバコの流れは底部から頂部への流れであった。空気流は装置の頂部から底部への流れであり、空気に対してタバコはほぼ逆方向の流れになった。この装置によって、空気がタバコによって連続的に脱水されることから、タバコのＲＨ上昇による再調整を行った。この工程に約３％のＯＶで入ったタバコは約１１％のＯＶで工程からでた。供給原料の平衡化ＣＶは約１０．５３ｃｃ／ｇであったが、再調整された原料の平衡化ＣＶは約１０．４６ｃｃ／ｇであった。このことは再調整工程を通じてタバコの充填力が有意には失われないこと、すなわち標準の分散分析法で検定したときに充填力が統計的に有意には失われないことを示している。さらにタバコ片の大きさは、ふるい試験の結果再調整工程中、無視できないほどには低下しなかった。
【００５７】
実験６
異なる塔温度で展開し、本発明の方法で再調整した各種のタバコを用いて一連の実験を行った。各実験では、再調整されたタバコ質量に基づいて約１５０ポンド／時間のタバコを、実験５に記載の改造 Frigoscandia 自立積重ねらせん装置で再調整した。この再調整装置の入口空気は、約８５°Ｆと約６２％の相対湿度に設定した。再調整装置からでる空気は、一般に約９０°Ｆ〜約９５°Ｆで相対湿度は約４０％〜約４５％であった。表５に示すように、本発明の方法にしたがて再調整したタバコは、充填力の有意な損失を全く示さなかった。
【００５８】
【表９】
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【００５９】
実験７
ＯＶが約２１．６％のブライト種のタバコ約２００ポンド／時間を、乾燥装置として作動する、実験５に記載した改造 Frigoscandia 自立積重ねらせん装置に供給した。このらせん乾燥装置を通過するタバコの流れは底部から頂部への流れであった。空気流は装置の頂部から底部への流れであり、空気に対してタバコはほぼ逆方向の流れになった。タバコは、入口温度が約９５°Ｆで入口ＲＨが約３５％の空気を用いて、約６０分間の滞留時間で約１２．２％のＯＶまで連続的に乾燥された。乾燥装置を出る空気は約８３°Ｆで約６２％ＲＨであった。乾燥装置に入って出てくるタバコは手ざわりが冷たくて推定約７５°Ｆの温度であったが、このことはタバコの熱処理が実質的に起らなかったことを示している。平衡化タバコのＣＶは乾燥工程によって全く変化しなかった。この特別の乾燥実験は熱処理を最少にするように設計した。制御された程度に熱処理を行うためにより高い温度を用いて、同様の乾燥結果を得ることができた。
【００６０】
本発明は好ましい実施態様を参照して詳細に提示して説明したが、本発明の思想と適用範囲から逸脱することなく形態と細部に種々の変更を行うことができることは当該技術分野の当業者には分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気の相対湿度（ＲＨ）％対タバコの含水量すなわちＯＶのグラフである。
【図２】空気のＲＨを時間をかけて上昇させることにより、本発明にしたがって吸湿性有機材料を再調整する実験室装置の概略図である。
【図３】  a)は本発明を連続的に実施するのに用いる典型な装置の切欠き図であり、b)はa)に示すらせんコンベヤスタックの一部の断面図であり、吸湿性有機材料の経路に対する空気流の経路を示す。
【図４】本発明を連続ベースで実施するのに適切な別の装置の概略図である。
【図５】本発明を再調整工程に適用する場合を示すブロック図である。
【図６】タバコに接触している空気のＲＨ対時間の代表的なグラフであり、これは図３ａに示す装置で再調整している時に得られたものである。
【符号の説明】
１０   Frigoscandia 社のらせんスタックコンベヤ装置
１１  タバコ出口
１３，４３  コンベヤ
１４  らせん形コンベヤスタック
１５  湿り空気入口
１６  湿り空気出口
２０，２２  空気流
２１，４２  タバコ層
４０  タバコ入口
４１  タバコ出口
４４  区域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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