УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АРОМАТИЗАТОРА ДЛЯ РАСШИРЕННОГО ТАБАЧНОГО МАТЕРИАЛА И СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА
DEVICE FOR PRODUCTION OF AROMATISER FOR EXPANDED TOBACCO MATERIAL AND METHOD OF ITS PRODUCTION

Настоящее изобретение относится к устройству для производства ароматизатора для расширенного табачного материала, используемого в качестве одного из табачных наполнителей сигарет, и к способу его производства.
Расширенный табачный материал этого типа может быть получен путем импрегнирования клеточной структуры табачного материала жидким расширяющим агентом с последующей быстрой тепловой сушкой материала. При этом процессе расширяющий агент, впитавшийся в табачный материал, мгновенно удаляется из табачного материала, что приводит к его расширению.
27
36
33
68
Так как при этом процессе расширения нагревают табачный материал, то он подвергается воздействию высокой температуры. В результате этого ухудшаются запах и вкус табачного материала. Конкретнее нижеследующий факт был подтвержден анализом компонентов в табачном материале, который проводился до и после процесса расширения. Процесс расширения снижает содержание дуватриендиола (α-СВТ) в табачном материале до 50% или более. При процессе расширения снижается также содержание других табачных компонентов, как например, никотина и сахарида. Дуватриендиол - это одно из веществ, относящихся к листовым липидам (гидрид углерода в приблизительном интервале СН-СН). Дуватриендиол, никотин и сахарид являются ароматизаторами, свойственными табачному материалу.
Общеизвестны устройство и способ для производства ароматизатора для расширенного табака, при которых во время пропитывания табачного материала расширяющим веществом извлекают из расширяющего вещества растворенные в нем компоненты и удаляют жирорастворимые ингредиенты (воск) из экстрагированных табачных компонентов для того, чтобы компенсировать ухудшение запаха и вкуса расширенного табачного материала (патентный документ 1).
Общеизвестен другой способ (патентный документ 2), в котором из табачного материала извлекают водорастворимые ингредиенты, содержащиеся в компонентах табака, вызывая абсорбцию только водорастворимых ингредиентов в воду. Такие водорастворимые ингредиенты также являются добавляемыми к расширенному табачному материалу в качестве ароматизатора.
Патентный документ 1: патент Японии № 3014704.
Патентный документ 2: патент Японии № 3223058.
Сущность изобретения
Жирорастворимые ингредиенты табачных компонентов являются особенно эффективными в увеличении объема главной струи дыма при курении сигареты. Однако жирорастворимые ингредиенты табачных компонентов удаляют из ароматизатора, как это описано в патентном документе 1, так что ароматизатор, описанный в патентном документе 1, не может полностью обеспечить запах и вкус, свойственные табачному материалу.
Ароматизатор, описанный в патентном документе 2, состоит только из водорастворимых ингредиентов, содержащихся в компонентах табака. В этом случае также невозможно полностью придать расширенному табачному материалу запах и вкус, свойственные табачному материалу. Согласно патентному документу 2 экстрагируют водорастворимые ингредиенты табачных компонентов, абсорбируя водорастворимые ингредиенты в диоксид углерода, находящийся под высоким давлением, и затем осуществляя циркуляцию диоксида углерода, находящегося под высоким давлением, через воду в экстракционной емкости. Во время циркуляции диоксида углерода, находящегося под высоким давлением, он становится все более загрязненным. Такое загрязнение уменьшает способность диоксида углерода, находящегося под высоким давлением, абсорбировать водорастворимые ингредиенты и увеличивает время, необходимое для экстракции водорастворимых ингредиентов из табачных компонентов.
Задачей изобретения является создание устройства для производства ароматизатора, которое раздельно извлекает из табачного материала жирорастворимые и водорастворимые ингредиенты, содержащиеся в компонентах табака, для производства ароматизатора, подходящего для расширенного табачного материала без жирорастворимых и водорастворимых ингредиентов, и уменьшает время, необходимое для производства ароматизатора, а также создание способа для производства ароматизатора.
Для решения вышеуказанной задачи устройство для производства ароматизатора согласно настоящему изобретению содержит экстракционную емкость для содержания табачного материала; первый контур для подачи диоксида углерода, находящегося в сверхкритическом состоянии, в экстракционную емкость для растворения в диоксиде углерода, табачных компонентов в табачном материале и для извлечения жирорастворимых ингредиентов из растворенных табачных компонентов; отводной контур, ответвляющийся от первого контура и соединенный с первым контуром позади и впереди по ходу экстракционной емкости; абсорбирующий резервуар, включенный в отводной контур, для содержания очищенной воды; средство переключения для селективного образования из первого контура и отводного контура замкнутого цикла циркуляции, который включает в себя экстракционную емкость и абсорбирующий резервуар; средство циркуляции диоксида углерода, находящегося в сверхкритическом состоянии, в циркуляционном контуре и абсорбции в очищенную воду в абсорбирующем резервуаре водорастворимых ингредиентов, которые содержатся в компонентах табака, растворенных в диоксиде углерода; второй контур для извлечения очищенной воды, в которой абсорбированы водорастворимые ингредиенты табачных компонентов, из указанного абсорбирующего резервуара в качестве абсорбционной воды; и средство очистки для очистки диоксида углерода между абсорбирующим резервуаром и табачным материалом в экстракционной емкости при рассмотрении в направлении потока диоксида углерода, по меньшей мере, когда диоксид углерода циркулирует по циркуляционному контуру. Способ производства ароматизатора согласно изобретению, который решает вышеуказанную задачу, включает первую стадию приведения диоксида углерода, находящегося в сверхкритическом состоянии, в контакт с табачным материалом внутри экстракционной емкости для растворения в диоксиде углерода табачных компонентов в табачном материале и извлечения жирорастворимых ингредиентов из растворенных табачных компонентов; стадию циркуляции диоксида углерода при постоянном давлении между экстракционной емкостью и абсорбирующим резервуаром, содержащим очищенную воду, при этом поддерживая температуру в экстракционной емкости выше температуры в абсорбирующем резервуаре и заставляя очищенную воду в абсорбирующем резервуаре абсорбировать водорастворимые ингредиенты, которые содержатся в компонентах табака, растворенных в диоксиде углерода, причем стадия циркуляции включает в себя процесс очистки для очистки диоксида углерода в том случае, когда диоксид углерода движется от абсорбирующего резервуара к табачному материалу в экстракционной емкости; и вторую стадию извлечения для извлечения очищенной воды, которая абсорбировала водорастворимые ингредиенты, из абсорбирующего резервуара в качестве абсорбционной воды.
При использовании вышеописанных устройств и способа диоксид углерода, находящийся в сверхкритическом состоянии; в начале подают в экстракционную емкость по первому контуру извлечения. В экстракционной емкости диоксид углерода контактирует с табачным материалом, и компоненты табака в табачном материале растворяются в диоксиде углерода. В то же самое время часть диоксида углерода впитывается в табачный материал.
Диоксид углерода, в котором растворены компоненты табака, после этого вытекает из экстракционной емкости по первому контуру. При этом процессе из диоксида углерода извлекаются жирорастворимые ингредиенты, содержащиеся в компонентах табака. Конкретнее, в этом случае для извлечения может быть применен способ разделения под давлением.
Средство переключения образует замкнутый циркуляционный контур из первого контура и контура разделения. В циркуляционном контуре диоксид углерода, находящийся в сверхкритическом состоянии, циркулирует под действием средства циркуляции. Диоксид углерода циркулирует в условиях поддержания температуры в экстракционной емкости выше температуры в абсорбирующем резервуаре и нахождения диоксида углерода при постоянном давлении. В тех случаях, когда циркулирует диоксид углерода, находящийся в сверхкритическом состоянии, диоксид углерода, который содержит растворенные компоненты табака, проходит через очищенную воду в абсорбирующем резервуаре. В этот момент водорастворимые ингредиенты, содержащиеся в компонентах табака, абсорбируются в очищенную воду внутри абсорбирующего резервуара. Диоксид углерода, который прошел через абсорбирующий резервуар, очищается средством очистки и движется по направлению к табачному материалу в экстракционной емкости.
После того, как завершена абсорбция водорастворимых ингредиентов, из абсорбирующего резервуара по второму контуру в качестве абсорбционной воды извлекают очищенную воду, которая абсорбировала водорастворимые ингредиенты табачных компонентов.
Жирорастворимые и водорастворимые ингредиенты табачных компонентов, которые были извлечены из табачного материала, используют для производства ароматизатора для расширенного табачного материала.
Средство и способ очистки могут применяться с использованием активированного угля. Конкретнее, активированный уголь образует слой в экстракционной емкости, а этот слой активированного угля расположен перед табачным материалом по направлению технологического потока.
Абсорбционную воду, которая была извлечена из абсорбирующего резервуара, предпочтительно облучают ультрафиолетовыми лучами или вводят в контакт с озоном.
Конкретнее, для того чтобы произвести ароматизатор из абсорбционной воды, концентрируют абсорбционную воду.
При использовании устройства и способа согласно изобретению жирорастворимые и водорастворимые ингредиенты табачных компонентов раздельно экстрагируют из табачного материала, так что возможна эффективная экстракция жирорастворимых и водорастворимых ингредиентов. Воспроизводятся первоначальные запах и вкус расширенного табачного материала, когда экстрагированные жирорастворимые и водорастворимые ингредиенты используют для производства ароматизатора для расширенного табачного материала, и этот ароматизатор добавляют к расширенному табачному материалу.
Во время экстракции водорастворимых ингредиентов диоксид углерода, находящийся в сверхкритическом состоянии, циркулирует между экстракционной емкостью и абсорбирующим резервуаром, будучи очищенным. Следовательно, диоксид углерода, проходящий через табачный материал в экстракционной емкости, может сохранять способность растворять компоненты табака. Это делает возможным уменьшение времени насыщения очищенной воды в абсорбирующем резервуаре водорастворимыми ингредиентами табачных компонентов, то есть времени, необходимого для экстракции водорастворимых ингредиентов.
На чертеже представлена блок-схема устройства для производства ароматизатора из табачного материала.
Предпочтительный вариант выполнения изобретения
Устройство, показанное на чертеже, имеет экстракционную емкость 2. Экстракционная емкость 2 представляет собой открываемый и закрываемый резервуар высокого давления и на своем дне содержит очищающий слой 4. Очищающий слой 4 состоит из активированного угля. Табачный материал А, содержащийся в экстракционной емкости 2, расположен на очищающем слое 4.
Активированный уголь, образующий очищающий слой 4, составляет 5-50 вес.% по отношению к табачному материалу А в экстракционной емкости 2. Табачным материалом А могут быть табачные листья. Однако согласно этому варианту осуществления изобретения табачным материалом А является резаный табак, полученный резанием табачных листьев. Табачный материал А имеет влажность в пределах от 8 до 30% в пересчете на сухой материал.
Экстракционная емкость 2 имеет внизу сливной клапан 6. Когда сливной клапан 6 открыт, давление в экстракционной емкости 2 уменьшается с данной скоростью.
2
Экстракционная емкость 2 включена в первый контур 8. Первый контур 8 содержит участок 8u, расположенный впереди по ходу технологического процесса. Этот передний по ходу участок 8u продолжается от дна экстракционной емкости 2 и соединен с источником подачи (не показан) жидкого диоксида углерода (жидкого СO). В передний по ходу участок 8u в порядке со стороны источника подачи включены подающий насос 10 и теплообменник 12. Подающий насос 10 подает жидкий диоксид углерода от источника подачи к теплообменнику 12. Количество жидкого диоксида углерода, подаваемого от подающего насоса 10, составляет от 10 до 100 кг/ч или предпочтительнее от 25 до 50 кг/ч на 1 кг влажного табачного материала в экстракционной емкости 2.
Первый контур 8 дополнительно содержит участок 8d, расположенный позади по ходу технологического процесса, продолжающийся от верха экстракционной емкости 2 и соединенный с сепаратором 14. В задний по ходу участок 8d включен клапан 16 для регулирования давления. Клапан 16 для регулирования давления во взаимодействии с теплообменником 12 приводит в сверхкритическое состояние жидкий диоксид углерода, подаваемый от подающего насоса 10 к экстракционной емкости 2.
Конкретнее, в экстракционной емкости 2 поддерживают давление в пределах от 7,3 до 30 МПа (предпочтительно 10-25 МПа) и температуру в пределах от 32 до 100°C (предпочтительно 35-70°С). Для того чтобы регулировать и давление в экстракционной емкости 2, экстракционная емкость 2 имеет термометр 18. Первый контур 8 имеет манометр 20 и расходомер 22. Манометр 20 установлен между экстракционной емкостью 2 и клапаном 16 для регулирования давления, а расходомер 22 - между экстракционной емкостью 2 и теплообменником 12.
Подобно экстракционной емкости 2 сепаратор 14 представляет собой открываемый и закрываемый аппарат высокого давления и окружен водяной рубашкой (не показана). От сепаратора 14 продолжается возвратный контур 24. Возвратный контур 24 соединен с первым контуром 8 в месте, расположенном перед подающим насосом 10 по направлению технологического процесса. В порядке со стороны от сепаратора 14 в возвратный контур 24 включены клапан 26 для регулирования давления, газоочистительная колонна и теплообменник. На чертеже не показаны газоочистительная колонна и теплообменник.
Клапан 26 для регулирования давления служит для поддержания давления в сепараторе 14 ниже критического давления диоксида углерода. Водяная рубашка сепаратора 14 служит для поддержания в сепараторе 14 температуры, равной или выше температуры, при которой диоксид углерода в сепараторе 14 становится насыщенным, при давлении, которое устанавливают клапаном 26 для регулирования давления. Для выполнения этого сепаратор 14 снабжен термометром 28, а возвратный контур 24 снабжен манометром 30.
2
2
2
Из сепаратора 14 газообразный СО отводится по возвратному контуру 24. После прохождения через клапан 26 для регулирования давления газообразный СО очищается в газоочистительной колонне. Очищенный газообразный СО снова сжижается при его прохождении через теплообменник. В результате этого сжиженный диоксид углерода возвращается к всасывающей стороне подающего насоса 10.
От первого контура 8 ответвляется отводной контур 32. По ходу технологического процесса отводной контур 32 имеет передний конец и задний конец, соединенные соответственно с задним по ходу участком 8d и передним по ходу участком 8u первого контура 8. Конкретнее, передний по ходу конец отводного контура 32 расположен между экстракционной емкостью 2 и клапаном 16 для регулирования давления, а задний по ходу конец отводного контура 32 расположен между подающим насосом 10 и теплообменником 12. Многоходовой клапан 34 расположен между передним по ходу участком 8u и задним по ходу концом отводного контура 32. Многоходовой клапан 34 имеет первое положение переключения, в котором он соединяет подающий насос 10 с теплообменником и преграждает соединение между теплообменником 12 и отводным контуром 32, и второе положение переключения, в котором он преграждает соединение между подающим насосом 10 и теплообменником 12 и соединяет теплообменник 12 с отводным контуром 32.
Многоходовой клапан 36 помещен между задним по ходу участком 8d и передним по ходу концом отводного контура 32. Многоходовой клапан 36 имеет первое положение переключения, в котором он соединяет экстракционную емкость 2 с клапаном 16 для регулирования давления и преграждает соединение между экстракционной емкостью 2 и отводным контуром 32, и второе положение переключения, в котором он преграждает соединение между экстракционной емкостью 2 и клапаном 16 для регулирования давления и соединяет экстракционную емкость 2 с отводным контуром 32.
Когда многоходовые клапаны 34 и 36 находятся в первых положениях переключения, отводной контур 32 отделен от первого контура 8. С другой стороны, когда многоходовые клапаны 34 и 36 переключены из первого положения переключения во второе положение переключения, отводной контур 32 образует замкнутый циркуляционный контур во взаимодействии с участком первого контура 8. Экстракционная емкость 2 и теплообменник 12 включены в циркуляционный контур.
Абсорбирующий резервуар 38 помещен в отводной контур 32. Абсорбирующий резервуар 38 также является аппаратом высокого давления. Низ абсорбирующего резервуара 38 и многоходовой клапан 36 соединены друг с другом через передний по ходу участок 32u отводного пути 32. Верх абсорбирующего резервуара 38 и многоходовой клапан 34 соединены друг с другом через задний по ходу участок 32d отводного пути.
В абсорбирующем резервуаре 38 содержится очищенная вода. Это очищенной водой является либо дистиллированная вода либо ионообменная вода. Объем очищенной воды, содержащейся в абсорбирующем резервуаре 38, в 0,2-6 раз превышает количество табачного материала А в экстракционной емкости 2.
Циркуляционный насос 40 и теплообменник 42 расположены в соответственно заднем по ходу участке 32d и переднем по ходу участке 32. Когда многоходовые клапаны 34 и 36 переключены во вторые положения переключения, а замкнутый циркуляционный контур образован так, как описано выше, приводится в действие циркуляционный насос 40. Когда приведен в действие циркуляционный насос 40, диоксид углерода, находящийся в сверхкритическом состоянии и имеющийся в циркуляционном контуре, циркулирует при постоянном давлении через экстракционную емкость 2 и абсорбирующий резервуар 38. В то же самое время теплообменник 42 регулирует температуру диоксида углерода, протекающего к абсорбирующему резервуару 38, и поддерживает температуру в абсорбирующем резервуаре 38 ниже температуры в экстракционной емкости 2. В результате этого относительная растворимость диоксида углерода в очищенной воде составляет от 60 до 70%. Для обеспечения этого абсорбирующий резервуар снабжен термометром 44.
Циркуляционный насос 40 обладает способностью подавать диоксид углерода в количестве 80-500 кг/ч (предпочтительно 150-400 кг/ч) на 1 кг влажного табачного материала или в 3-10 раз больше, чем подающий насос 10.
Второй контур 46 продолжается от низа абсорбирующего резервуара 38. Второй контур 46 соединен с концентратором 48. В качестве концентратора 48 могут быть использованы сублимационная сушилка, центробежный пленочный вакуумный испаритель и вакуумный выпарной аппарат. Желательно, чтобы концентратор 48 мог работать при низкой температуре и низком давлении.
В порядке со стороны абсорбирующего резервуара во второй контур включены запорный клапан 50, сборник 52, запорный клапан 54 и подающий насос 56. Сборник 54 по циркуляционному контуру 60 соединен с облучателем 58 ультрафиолетовыми лучами, циркуляционный контур 60 содержит циркуляционный насос 62. Облучатель 58 ультрафиолетовыми лучами содержит встроенную лампу ультрафиолетового излучения (не показана). Ультрафиолетовые лучи, испускаемые лампой ультрафиолетового излучения, имеют диапазон длины волны с центральной длиной волны в 365 нм. Сборник 52 дополнительно соединен с озоновым генератором 64. Озоновый генератор 64 способен непрерывно подавать озон в сборник 52.
В дальнейшем описывается способ производства ароматизатора из табачного материала А с использованием вышеописанного устройства.
Во-первых, образуют очищающий слой 4 внизу экстракционной емкости 2. В экстракционную емкость 2 на очищающий слой 4 помещают табачные материалы А. В то же самое время многоходовые клапаны 35 и 36 переключены в первые положения переключения.
В таком состоянии приводят в действие подающий насос 10 для подачи жидкого диоксида углерода к передней по ходу части 8а первого контура 8. Жидкий диоксид углерода соответственно подается через теплообменник 12 в экстракционную емкость 2. В этих условиях теплообменник 12 повышает температуру жидкого диоксида углерода вплоть до температуры экстракции, равной критической температуре жидкого диоксида углерода или превышающей ее.
Жидкий диоксид углерода выходит из экстракционной емкости 2 к заднему по ходу участку 8d первого контура 8 и достигает клапана 16 для регулирования давления. Клапан 16 для регулирования давления поддерживает давление в первом контуре 8, который расположен впереди по ходу клапана 16 для регулирования давления, на уровне давления экстракции, которое равно критическому давлению диоксида углерода или выше его. Следовательно, диоксид углерода, подаваемый в экстракционную емкость 2, приводится в сверхкритическое состояние.
В экстракционной емкости 2 диоксид углерода, находящийся в сверхкритическом состоянии, контактирует с табачным материалом А после прохождения через очищающий слой 4. В результате этого компоненты табака в табачном материале А растворяются в диоксиде углерода. Когда давление на участке первого контура 8, который расположен впереди по ходу клапана 16 для регулирования давления, увеличивается так, что оно становится равным давлению экстракции или превышает его, временно открывают клапан 16 для регулирования давления. Таким образом, излишний диоксид углерода, в котором растворены компоненты табака, подается из экстракционной емкости 2 в сепаратор 14 через клапан 16 для регулирования давления. Посредством клапана 26 для регулирования давления, расположенного в возвратном контуре 24, давление в сепараторе 14 поддерживают ниже критического давления диоксида углерода. Температуру в сепараторе 14 также поддерживают ниже критической температуры диоксида углерода. Когда диоксид углерода, находящийся в сверхкритическом состоянии, подается в сепаратор 14, компоненты табака, растворенные в диоксиде углерода, отделяются от диоксида углерода в сепараторе 14 и извлекаются на дне сепаратора 14. Диоксид углерода, из которого отделены компоненты табака, по возвратному контуру 24 возвращается от сепаратора 14 к передней по ходу стороне подающего насоса 10. Вышеупомянутый первый процесс экстракции продолжается, по меньшей мере, три минуты или более. Время, необходимое для первого процесса экстракции, составляет 10-50% общего времени экстракции. Общее время экстракции станет понятным из последующего объяснения.
После окончания первого процесса экстракции переключают многоходовые клапаны 34 и 36 из первого положения переключения во второе положение переключения и одновременно останавливают работу подающего насоса 10. Отделяют сепаратор 14 от экстракционной емкости 2, расположенной на стороне высокого давления. В этом состоянии компоненты табака в сепараторе 14 растворяют или суспендируют в этаноле и извлекают из сепаратора 14 в качестве первой части ароматизатора. Первая часть ароматизатора содержит жирорастворимые ингредиенты табачных компонентов.
После окончания первого процесса экстракции осуществляют второй процесс экстракции параллельно с извлечением первой части ароматизатора. При втором процессе экстракции приводят в действие циркуляционный насос 40. В это время многоходовые клапаны 34 и 36 переключены во вторые положения переключения. Следовательно, контур, включающий в себя экстракционную емкость 2 и циркуляционный насос 40, образует циркуляционный контур, который включает в себя абсорбирующий резервуар 38. Диоксид углерода в циркуляционном контуре поддерживается при постоянном давлении. При приведении в действие циркуляционного насоса 40 диоксид углерода, находящийся в сверхкритическом состоянии, циркулирует между экстракционной емкостью 2 и абсорбирующим резервуаром 38. Следовательно, водорастворимые ингредиенты табачных компонентов, растворенные в диоксиде углерода, абсорбируются очищенной водой в абсорбирующем резервуаре 38. Температура в абсорбирующем резервуаре 38 поддерживается ниже температуры в экстракционной емкости 2, а относительная растворимость очищенной воды по отношению к диоксиду углерода составляет от 60 до 70%. Следовательно, влажность табачного материала А можно поддерживать в пределах от 14 до 20% в пересчете на сухой материал.
Второй процесс экстракции осуществляют в течение от 10 минут до самое большое четырех часов, что составляет 50-10% общего времени экстракции.
Во время второго процесса экстракции диоксид углерода, находящийся в сверхкритическом состоянии, после прохождения через абсорбирующий резервуар 38 возвращается к экстракционной емкости 2 через циркуляционный насос 40 и проходит в экстракционную емкость 2 через очищающий слой 4. Так как очищающий слой 4 образован из активированного угля, то диоксид углерода, находящийся в сверхкритическом состоянии, очищается каждый раз при прохождении через очищающий слой 4. В экстракционной емкости 2 компоненты табака в табачном материале А хорошо растворяются в диоксиде углерода, находящемся в сверхкритическом состоянии. Концентрация водорастворимых ингредиентов табачных компонентов, экстрагированных в очищенную воду в абсорбирующем резервуаре 38, быстро достигает равновесия. Это резко уменьшает время, необходимое для второго процесса экстракции.
После окончания второго процесса экстракции останавливают работу циркуляционного насоса 40. Затем открывают запорный клапан 50 во втором контуре 46. Очищенную воду в абсорбирующем резервуаре 38, то есть абсорбционную воду, которая абсорбировала водорастворимые ингредиенты табачных компонентов, передают из абсорбирующего резервуара 38 к сборнику 52 по второму контуру 46.
Затем приводят в действие циркуляционный насос 62. Абсорбционная вода, находящаяся в сборнике 52, циркулирует между сборником 52 и облучателем 58 ультрафиолетовыми лучами. Облучатель 58 ультрафиолетовыми лучами испускает ультрафиолетовые лучи к абсорбционной воде. Озоновый генератор 64 способен подавать озон к сборнику 52 до облучения ультрафиолетовыми лучами, после него или одновременно с ним. Затем озон приводят в контакт с абсорбционной водой.
После окончания вышеупомянутых обработок ультрафиолетовыми лучами и озоном останавливают работу циркуляционного насоса 62. В сборник 52 удаляют всю абсорбционную воду, находящуюся в облучателе 58 ультрафиолетовыми лучами и циркуляционном контуре 60. Открывают запорный клапан 54 на втором контуре 46. В то же самое время приводят в действие подающий насос 56 и абсорбционную воду в сборнике 52 подают к концентратору 48. В концентраторе 48 увеличивают концентрацию водорастворимых ингредиентов в абсорбционной воде, чтобы таким образом произвести вторую часть ароматизатора.
Первую и вторую части ароматизатора распыляют на нижеупомянутый расширенный табачный материал или добавляют к нему. Первая и вторая части ароматизатора могут быть раздельно добавлены к расширенному табачному материалу. С другой стороны, ароматизатор может быть произведен и добавлен распылением к расширенному табачному материалу в виде смеси первой и второй частей ароматизатора.
Ниже будет описано производство расширенного табачного материала.
Так как экстракционная емкость 2 находится под давлением и при температуре, достаточных для впитывания диоксида углерода в табачный материал А, то после окончания первого и второго процессов экстракции табачный материал А в экстракционной емкости 2 хорошо пропитан диоксидом углерода, необходимым для расширения табачного материала А. Из экстракционной емкости 2 удаляют находящийся в нем табачный материал А, который немедленно подают к сушилке мгновенного действия 66. Табачный материал А, пропитанный диоксидом углерода, быстро нагревается и высушивается в этой сушилке 66. При этом процессе сушки происходит быстрое испарение диоксида углерода в табачном материале А. Испарившийся диоксид углерода сразу же удаляется из табачного материала А и затем расширяет табачный материал А.
Расширенный табачный материал А, полученный таким образом, подают к аппарату 68, предназначенному для добавления ароматизатора. В аппарате 68 к расширенному табачному материалу А добавляют первую и вторую части ароматизатора или ароматизатор.
Запах и вкус расширенного табачного материала А, которые свойственны табачному материалу, могут быть восстановлены добавлением как первой, так и второй частей ароматизатора к расширенному табачному материалу А. По этой причине в тех случаях, когда расширенный табачный материал А используется для изготовления сигарет, курильщик может наслаждаться запахом и вкусом самого табачного материала во время выкуривания произведенных сигарет. Таким образом, значительно улучшается качество сигарет.
Если во время удаления табачного материала А из экстракционной емкости 2 резко снижается давление в экстракционной емкости 2, то это может повлечь за собой сжижение и/или затвердевание диоксида углерода. Следовательно, табачный материал А иногда затвердевает под действием сухого льда. Для того чтобы предотвратить такое затвердевание табачного материала А, сжиженный диоксид углерода постепенно сливают через сливной клапан 6, при этом происходит медленное снижение давления в экстракционной емкости 2.
Активированный уголь очищающего слоя 4, который применялся во время экстракции, может быть повторно использован после его нагрева при температуре 180°С или выше в неокислительной атмосфере или после восстановления его активности.
Ниже будет описан конкретный вариант осуществления изобретения.
Вначале экстракционную емкость 2 наполняли 360 г активированного угля и образовывали очищающий слой 4 внизу экстракционной емкости 2. Затем экстракционную емкость 2 наполняли 1200 г резаного табака. Резаным табаком, которым наполняли экстракционную емкость 2, был табак типа Берлей, произведенный в США и имевший влажность 19% в пересчете на сухой материал. Абсорбирующий резервуар 38 содержал 1300 г очищенной воды.
В этом состоянии приводили в действие подающий насос 10. В экстракционной емкости 2 со скоростью подачи 50 кг/ч подавали диоксид углерода, находящийся в сверхкритическом состоянии, и проводили первый процесс экстракции в течение пяти минут. Давление и температура в экстракционной емкости 2 были соответственно 25 МПа и 50°С. Давление и температура в сепараторе 14 были соответственно 5 МПа и 30°С.
После окончания первого процесса экстракции приводили в действие циркуляционный насос 4 и начинали второй процесс экстракции. При втором процессе экстракции диоксид углерода, находящийся в сверхкритическом состоянии, в течение двух часов циркулировал по контуру циркуляции при расходе 440 кг/ч.
После этого резаный табак, извлеченный из экстракционной емкости 2, содержал 4% диоксида углерода в пересчете на сухой материал. Для расширения пропитанного резаного табака его нагревали и высушивали в сушилке мгновенного действия. В данном случае условиями мгновенного высушивания, то есть температура, скорость потока и процентное содержание пара в потоке сухого воздуха были соответственно 355°С, 8,5 м/с и 82 об.%. Расширенный резаный табак, полученный таким образом, имел влажность 2,5% в пересчете на сухой материал.
После этого расширенный резаный табак подвергали обработке для регулирования влажности. Эту обработку проводили, выдерживая расширенный табак в помещении в течение трех дней при температуре и относительной влажности соответственно 22°С и 60%.
3
3
Расширенный резаный табак с отрегулированной влажностью подвергали измерению на расширяемость, используя денсиметр (типа DD-60A, изготовленный фирмой Borgwaldt, Германия). Результат измерения был равен 11,72 см/г. Тем же самым денсиметром измеряли также резаный табак, который не подвергали расширению. Результат был равен 5,22 см/г. Эти результаты показывают, что расширенный резаный табак имеет удельный объем, который более чем в два раза превышает удельный объем нерасширенного резаного табака, и что расширенный резаный табак имеет высокую степень наполнения по отношению к сигаретам.
Удаляли всю абсорбционную воду, находившуюся в абсорбирующем резервуаре 38, и в течение трех часов облучали ультрафиолетовыми лучами часть (180 г) абсорбционной воды, используя устройство пластинчатого типа для обработки ультрафиолетовыми лучами. Облучатель ультрафиолетовыми лучами, использовавшийся в данном случае, содержал резервуар для содержания абсорбционной воды. Резервуар имел две пластины из кварцевого стекла, образующие его боковые стенки. Каждая стеклянная пластина имела толщину 5 мм, ширину 200 мм и длину 300 мм. Когда в резервуар помещали 130 г абсорбционной воды, ее поверхность в резервуаре была на уровне 65 мм.
Облучатель ультрафиолетовыми лучами содержал два источника ультрафиолетового излучения (8 Вт лампы FL287-BL-NHF-GLC производства фирмы DENTSU-SANGYO К.К.), которые были горизонтально расположены через резервуар. Эти источники излучения были способны через стеклянные пластины облучать адсорбционную воду в резервуаре ультрафиолетовыми лучами, имеющими диапазон длины волны от 350 до 400 нм (центральная длина волны равнялась 365 нм).
2
2
После обработки абсорбционной воды с использованием устройства для обработки ультрафиолетовыми лучами измеряли интенсивность ультрафиолетового излучения, проходящего через абсорбционную воду в резервуаре, применяя для этого прибор для измерения ультрафиолетового излучения (UVX-365 производства фирмы UVP, Inc., США). Результат измерения равнялся 0,38 мВт/см. Аналогичным образом измеряли интенсивность ультрафиолетового излучения, проходящего через пустой резервуар, и получали результат, равный 1,1 мВт/см.
После этого 120 г абсорбционной воды, облученной ультрафиолетовыми лучами, концентрировали в сублимационной сушилке, служившей в качестве концентратора. К этому сконцентрированному материалу добавляли воду и получали 1,3 г второй части ароматизатора.
В сепараторе 14 добавляли 10 г этанола к жирорастворимым ингредиентам табачных компонентов и получали первую часть ароматизатора. Из сепаратора 14 извлекали всю первую часть ароматизатора.
К 120,2 г расширенного резаного табака распылением добавляли 1,3 г второй части ароматизатора. К тому же самому расширенному резаному табаку распылением добавляли 2,2 г первой части ароматизатора. Соотношение между количествами первой и второй частей ароматизатора, добавляемыми к расширенному резаному табаку, определяли, исходя из веса табачного материала, подвергаемого экстракции, количества экстрагированных жирорастворимых ингредиентов табачных компонентов, извлекаемых в сепараторе 14, и количества водорастворимых ингредиентов табачных компонентов, извлекаемых в очищенную воду в абсорбирующем резервуаре 38. Количество водорастворимых ингредиентов может быть определено по разности между весом абсорбционной воды в абсорбирующем резервуаре 38 и весом очищенной воды, поданной в абсорбирующий резервуар 38 после первого процесса экстракции.
После этого расширенный резаный табак, к которому были добавлены первая и вторая части ароматизатора, выдерживали в течение двух дней в помещении при температуре 22°С и относительной влажности 60%. Таким образом регулировали влажность расширенного резаного табака. Расширенный резаный табак согласно настоящему изобретению затем использовали для производства сигарет в сигаретоделательной машине.
Между тем, для сравнения производили сигареты по способу, описанному в прошедшей экспертизу японской патентной публикации № Sho 56-50830. Согласно этому способу резаный табак типа Берлей, произведенный в США (влажность 25,2% в пересчете на сухой материал), в аппарате для пропитки погружали на одну минуту в жидкий диоксид углерода, находящийся под давлением 5 МПа. После этого выпускали жидкий диоксид углерода из аппарата для пропитки, в котором поддерживали давление в 5 МПа. Пропитанный резаный табак в течение двух минут выдерживали в аппарате для пропитки, сохраняя давление в нем на том же самом уровне. В результате этого излишний жидкий диоксид углерода самотеком выходил из пропитанного резаного табака. В аппарате для пропитки снижали давление до окружающего давления и извлекали из него пропитанный резаный табак.
3
3
Для получения расширенного резаного табака пропитанный резаный табак подвергали расширению при тех те самых условиях мгновенного высушивания, как и в вышеописанном варианте осуществления изобретения. Этот расширенный резаный табак имел влажность 2,4% в пересчете на сухой материал. Расширенный резаный табак подвергали обработке для регулирования влажности при тех же самых условиях, как и в варианте осуществления изобретения, а затем измеряли его расширяемость, используя тот же самый денсиметр. Результат измерения равнялся 11,66 см/г, что было близко к 11,72 см/г расширению в варианте осуществления изобретения.
Затем расширенный резаный табак использовали для изготовления сравнительных сигарет в сигаретоделательной машине. Кроме того, изготавливали образцовые сигареты. Образцовые сигареты были аналогичны сигаретам по варианту осуществления изобретения ("сигаретам по изобретению"), за исключением того, что расширенный резаный табак образцовых сигарет не содержал первую и вторую части ароматизатора.
В нижеприведенной таблице 1 показаны результаты оценки качества сигарет по изобретению и образцовых сигарет относительно качества сравнительных сигарет.
Таблица 1
Сорт сигарет
Легкость курения
Полнота дыма
Степень уменьшения плохих свойств (острота)
По изобретению
+3,0
+2,2
+2,8
Сравнение
+1,6
-2,6
+1,4
Оценку качества проводили пять профессиональных дегустаторов. Дегустаторы оценивали показатели качества сигарет по изобретению и образцовых сигарет, включая легкость курения, полноту дыма и степень уменьшения плохих свойств, по шкале от -3 до +3 при использовании сравнительных сигарет в качестве стандарта. В таблице 1 показаны средние значения результатов оценки, проведенной пятью дегустаторами.
Используя шкалу от -3 до +3, дегустаторы сравнивали сигареты по изобретению и образцовые сигареты со сравнительными сигаретами. Дегустаторы ставили балл 0 при отсутствии какого-либо отличия сигарет по изобретению и образцовых сигарет от сравнительных сигарет, балл 1 - при незначительном отличии, балл 2 - при узнаваемом отличии и балл 3 - при большом отличии. Когда сигареты по изобретению и образцовые сигареты были лучше сравнительных сигарет, то дегустаторы ставили положительные баллы. Наоборот, когда сигареты по изобретению и образцовые сигареты были хуже сравнительных сигарет, то дегустаторы ставили отрицательные баллы. Как видно из таблицы 1, сигареты по изобретению заметно лучше образцовых сигарет по всем показателям оценки, включая "легкость курения", "полнота дыма (обогащенность главной струи дыма)" и «степень уменьшения плохих свойств».
В нижеприведенной таблице 2 показаны результаты оценки пригодности расширенного резаного табака, используемого в сигаретах по изобретению. Пригодность расширенного резаного табака означает предел, до которого можно увеличивать содержание расширенного резаного табака в смеси, при этом исключая неблагоприятное влияние расширенного резаного табака на запах и вкус произведенных сигарет, в тех случаях, когда расширенный резанный табак используют для производства сигарет в смеси с другими резаными табачными материалами.
Таблица 2
Соотношение компонентов смеси (%)
Оценка
Основная мешка
Расширенный резаный табак
Резаные средние жилки
Резаный восстановленный табак
65
20
10
5
4
55
30
10
5
4
45
40
10
5
4
35
50
10
5
3
25
60
10
5
2
15
70
10
5
2
В таблице 2 термин "основная мешка" обозначает резаный табачный материал, полученный резанием листьев табака, из которых удалены средние жилки листьев. Термин "резаные средние жилки" обозначает резаный табачный материал, полученный резанием средних жилок листьев, а термин "резаный восстановленный табак" обозначает резаный табачный материал, полученный резанием восстановленного гомогенизированного табака.
В таблице 2 показаны результаты оценки, проведенной пятью профессиональными дегустаторами с использованием шкалы оценки от 1 до 4. Баллы от 1 до 4 означают следующее:
4 - сигареты имеют отличные запах и вкус,
3 - сигареты имеют хорошие запах и вкус,
2 - сигареты имеют удовлетворительные запах и вкус,
1 - сигареты имеют плохие запах и вкус.
Как ясно видно из таблицы 2, даже если содержание расширенного резаного табака в смеси увеличивается вплоть до 50%, запах и вкус сигарет являются хорошими, а расширенный резаный табак показывает отличную пригодность.
Как показано в таблице 2, процентное содержание волокон из средних жилок листьев и волокон из гомогенизированного табака в смеси является постоянным. В случае уменьшения процентного содержания волокон из средних жилок листьев и волокон из гомогенизированного табака в смеси можно увеличить процентное содержание расширенного резаного табака в смеси.
Кроме того, были изготовлены сигареты с использованием расширенного резаного табака, который был получен способом согласно варианту 2 осуществления изобретения, описанному в патентном документе 1. Эти сигареты оценивали по отношению к сравнительным сигаретам таким же самым образом, как и сигареты по изобретению, представленные в таблице 1. Результаты оценки показаны в нижеприведенной таблице 3.
Таблица 3
Сорт сигарет
Легкость курения
Полнота дыма
Степень уменьшения плохих свойств
Сигареты по документу 1
+2,0
+1,6
+2,0
Как очевидно из таблицы 3, по сравнению с расширенным резаным табаком, получаемым в варианте 2 осуществления изобретения в патентном документе 1, расширенный резаный табак по изобретению обладает не только отличными запахом и вкусом, но и также другими улучшенными показателями качества, как например, легкостью курения и полнотой дыма.
Изобретение не ограничивается вышеизложенными вариантами его осуществления и может быть модифицировано различными способами.
Например, возможно включение аппарата для очистки 70 в отводной контур S2 вместо очищающего слоя 4, как это показано штрихпунктирной линией на чертеже. Аппарат для очистки 70 расположен позади по ходу абсорбирующего резервуара 38. Аппарат для очистки 70 заполнен гранулированным активированным углем. Многоходовые клапаны 34 и 36 могут быть соответственно заменены парой запорных клапанов.