Способ вспучивания табака

 

Использование: изобретение касается способов вспучивания табака, при осуществлении которых используют газообразную двуокись углерода. Сущность изобретения: перед введением табака в контакт с газообразной двуокисью углерода регулируют температуру табака и содержание в нем летучих веществ. Процесс пропитки проводят в соответствии с термодинамической линией, что позволяет регулировать количество газообразной двуокиси углерода, которое конденсируется на табаке. Эта жидкая двуокись углерода во время сброса избыточного давления испаряется, способствуя равномерному охлаждению слоя табака. Непосредственно после пропитки табак можно подвергать вспучиванию или выдерживать его при температуре, которая ниже температуры после сброса избыточного давления, в сухой атмосфере с последующим вспучиванием. 21 з.п. ф-лы, 13 ил, 3 табл.

Настоящее изобретение относится к способам увеличения объема табака. Более конкретно настоящее изобретение относится к вспучиванию табака с использованием углекислого газа.

В технике переработки табака уже давно известна желательность вспучивания табака с целью увеличения массы или объема табака. Вспучивание табака производят по различным причинам. Одной из давно известных причин вспучивания табака является компенсация потери веса табака в процессе его сушки. Другой причиной является улучшение курительных свойств конкретных компонентов табака, в частности, табачных стеблей. Кроме того, желательно также улучшить заполняющие свойства табака, благодаря чему для изготовления курительного продукта, в частности, сигареты, которая была бы той же самой плотности и, тем не менее, выделяла бы меньше дегтя и никотина, чем взятый для сравнения сопоставимый курительный продукт, изготовленный из невспученного табака, обладающего способностью более плотного наполнения, потребовалось бы меньшее количество табака.

Для вспучивания табака были предложены различные способы, включая сюда пропитку табака газом под давлением с последующим сбросом давления, благодаря чему газ вызывает расширение клеток табака с увеличением объема обработанного табака. При осуществлении других способов, которые нашли распространение или были предложены, предусматривается обработка табака различными жидкостями, в частности, водой или относительно летучими органическими или неорганическими жидкостями, для пропитки ими табака, после чего эти жидкости отгоняют, вспучивая табак. При осуществлении дополнительных способов, которые были предложены, предусматривается обработка табака твердыми материалами, подвергающимися во время их нагревания разложению с образованием газов, которые обеспечивают вспучивание табака. К другим способам относятся те, при осуществлении которых предусмотрена обработка табака газосодержащими жидкостями, в частности, водой, содержащей двуокись углерода, под давлением для введения газа в табак, после чего проводят нагревание пропитанного табака или понижают давление, что вызывает вспучивание табака. Для вспучивания табака были разработаны также дополнительные технические приемы, при осуществлении которых предусмотрена обработка табака газами, вступающими в реакцию с образованием внутри массы табака твердых химических реакционных продуктов, причем эти твердые реакционные продукты затем способны разлагаться при нагревании с образованием газов в табачной массе, которые вызывают вспучивание табака в процессе их выделения. Более конкретно можно указать следующие литературные источники.

В описании к патенту США N 1789435 предлагаются способ и устройство для увеличения объема табака с целью компенсации потерь объема, вызванных сушкой табачных листьев. Для достижения этой цели высушенный и кондиционированный табак вводят в контакт с газом, в качестве которого может служить воздух, углекислый газ или водяной пар под давлением, а затем, когда давление сбрасывают, табак проявляет тенденцию к вспучиванию. В описании утверждается, что осуществление такого процесса дает возможность увеличить объем табачной массы приблизительно на 5-15% В описании к патенту США N 3 771 533, который в данном описании упомянут для общего сведения, предусмотрена обработка табака углекислым газом и газообразным аммиаком, благодаря чему табак насыщается этими газами и по месту использования образуется карбамат аммония. После этого карбамат аммония разлагают нагреванием, которое сопровождается выделением внутри клеток табачного материала газов, что вызывает расширения табачной массы.

В описании к патенту США N 4 258 729, который в данном описании упомянут для общего сведения, предлагается способ расширения объема табака, при осуществлении которого табак пропитывают газообразной двуокисью углерода в таких условиях, в которых двуокись углерода остается практически в газообразном состоянии. Предварительное охлаждение табака перед стадией пропитки или охлаждение табачного слоя внешними средствами в процессе пропитки ограничивают с целью предотвратить конденсацию двуокиси углерода в сколько-нибудь заметной степени.

В описании к патенту США N 4 235 250, который в данном описании указан для общего сведения, предлагается способ увеличения объема табака, при осуществлении которого табак пропитывают газообразной двуокисью углерода в таких условиях, в которых эта двуокись углерода остается практически в газообразном состоянии. В процессе понижения давления некоторое количество двуокиси углерода подвергается конверсии внутри табачной массы в частично сконденсированное состояние. В описании к указанному патенту говорится о том, что энтальпию двуокиси углерода регулируют таким образом, чтобы свести к минимуму конденсацию двуокиси углерода.

В описании к патенту США N Pe 32 013, который в данном описании упомянут для общего сведения, предлагаются способ и устройство для увеличения объема табака, согласно которым табак пропитывают жидкой двуокисью углерода, затем проводят конверсию жидкой двуокиси углерода в твердую двуокись углерода по месту применения, после чего вызывают испарение твердой двуокиси углерода и вспучивания табака.

Кратное изложение существа изобретения.

Настоящее изобретение, при практическом воплощении которого предусмотрено использование насыщенной газообразной двуокиси углерода в сочетании с регулируемым количеством жидкой двуокиси углерода, как это изложено ниже, свободно, как это было установлено, от недостатков ранее известных способов, поскольку в соответствии с ним предлагается усовершенствованный способ вспучивания табака. Влагосодержание табака, который необходимо подвергнуть вспучиванию, перед его введением в контакт с насыщенной газообразной двуокисью углерода тщательно регулируют. В ходе проведения всего процесса пропитки тщательно регулируют температуру табака. Насыщенной газообразной двуокиси углерода позволяют тщательно пропитать табак, предпочтительнее в таких условиях, в которых в табачной массе конденсируется регулируемое количество двуокиси углерода. После завершения пропитки повышенное давление уменьшают, благодаря чему происходит охлаждение табака до желаемой температуры на выходе. Охлаждение табака объясняется как расширением газообразной двуокиси углерода, так и испарением из табака сконденсированной жидкой двуокиси углерода. Затем полученный, содержащий двуокись углерода табак вводят в условия таких температуры и давления, предпочтительнее быстро нагревают под атмосферным давлением, в которых обеспечивается расширение двуокисьуглеродного пропитывающего вещества и, следовательно, вспучивание табака с образованием большего объема табака пониженной плотности.

Табак, пропитанный в соответствии с настоящим изобретением, можно подвергать вспучиванию с затратами меньшего количества энергии, например, с использованием газового потока значительно более низкой температуры при сопоставимой продолжительности пребывания, чем, табак, который пропитывают в условиях, когда предусмотрено применение жидкой двуокиси углерода.

Кроме того, воплощение настоящего изобретения позволяет в большей степени снижать содержание химических и ароматических компонентов, например, снижать концентрацию сахаров и алкалоидов, в конечном табачном продукте, поскольку вспучивание можно проводить в более широком температурном интервале, чем это осуществляется в сложившейся в последнее время практике.

Подробное описание изобретения.

В широком смысле настоящее изобретение относится к способу вспучивания табака с использованием легкодоступного, относительно недорогого, негорючего и нетоксичного вспучивающего агента. Более конкретно настоящее изобретение относится к получению вспученного табачного продукта с существенно пониженной плотностью и повышенной наполнительной способность, причем такой продукт получают пропиткой табака под давлением насыщенной газообразной двуокисью углерода и регулируемым количеством сконденсированной жидкой двуокиси углерода, быстрым снижением давления, в результате чего происходит вспучивание табака. Это вспучивание может быть осуществлено нагреванием пропитанного табака, помещением его в условия воздействия на него энергии излучения или тому подобной энергии, что вызывает быстрое расширение двуокиси углерода в качестве пропитывающего вещества.

При практическом воплощении настоящего изобретения обработке можно подвергать либо цельный высушенный табачный лист, табак в резаной или рубленой форме, либо выбранные части табака, в частности, табачные стебли или, возможно, даже восстановленный табак. Предпочтительные размеры частиц табака в измельченной форме, который подвергают пропитке, составляет приблизительно от 6 до 100 меш (3.36-0,149 мм), а по более предпочтительному варианту размеры частиц табака не должны составлять менее примерно 30 меш (0,59 мм). Указанные в данном описании размеры в мешах соответствуют стандартным ситам Соединенных Штатов, причем эти величины иллюстрируют способность более 95% частиц данного размера просеиваться через сито с указанной величиной в мешах.

Приведенную в данном описании процентную влажность можно рассматривать эквивалентной содержанию летучих при сушке в печи (ЛП), поскольку помимо воды содержание летучих в табаке не превышает приблизительно 0,9 вес. от веса табака. Определение содержания летучих при сушке в печи является простым измерением потери веса табака после его выдержки в течение 3 ч сушильном шкафу с током воздуха, в котором температуру поддерживают на уровне 212^oF(100^oC). Потеря веса в процентах от первоначального веса и является содержанием летучих при сушке в печи.

Краткое пояснение к рисункам.

Вышеуказанные и другие цели и достоинства настоящего изобретения совершенно очевидны из рассмотрения нижеследующих подробного описания и пояснительных примеров, которые приведены в сочетании с сопровождающими рисунками, где одинаковые позиции служат для обозначения одинаковых во всех случаях параметров или характеристик, и на которых изображено: на фиг.1 стандартная диаграмма температуры-энтропии для углекислого газа; на фиг.2 упрощенная блок-схема технологического процесса вспучивания табака в соответствии с одним из вариантов воплощения настоящего изобретения; на фиг.3 график зависимости количества в весовых процентах двуокиси углерода, которое выделялось из табака, пропитанного под избыточным давлением 250 фунтов/кв. дюйм (1723,5 кПа) и при температуре -18^oС, от периода времени после пропитки для табака с содержанием ЛП приблизительно 12,14,16,2 и 20% на фиг.4 график зависимости количества в весовых процентах двуокиси углерода, удерживаемое табаком, от периода времени после сброса давления для табаков с тремя различными величинами содержания ЛП; на рис.5 график зависимости равновесной величины ЦО вспученного табака от времени удержания до вспучивания для табаков с содержанием ЛП приблизительно 12 и 21% на рис.6 - график зависимости удельного объема вспученного табака от времени удержания до вспучивания для табаков с содержанием ЛП приблизительно 12 и 21% на рис.7 график зависимости равновесной величины ЦО вспученного табака от содержания ЛП на выходе из расширительной башни; на рис.8 график зависимости снижения процентного содержания редуцирующих сахаров в табаке от содержания ЛП на выходе из расширительной башни; на рис.9 график зависимости снижения процентного содержания в табаке алкалоидов от содержания ЛП на выходе из расширительной башни; на рис.10 схематическое изображение пропиточного сосуда с указанием температуры табака в различных точках по всему слою табака после сбрасывания давления; на рис.11 график зависимости удельного объема вспученного табака от времени удержания после пропитки, но перед вспучиванием; на рис. 12 график зависимости равновесной величины ЦО вспученного табака от времени удержания после пропитки, но перед вспучиванием; и на рис.13 график зависимости температуры табака от содержания ЛП в табаке, указывающий на степень предварительного охлаждения, которая необходима для достижения адекватной стабильности [например, приблизительно 1 ч удержания после сброса давления, но перед вспучиванием] для табака, пропитанного под избыточным давлением 800 фунтов /кв.дюйм (5515 кПа)/.

Обычно содержание ЛП в подвергаемом обработке табаке составляет по меньшей мере приблизительно 12% но меньше примерно 21% хотя в соответствии с настоящим изобретением с успехом можно пропитывать также табаки с более высоким или более низким содержанием ЛП. По предпочтительному варианту содержание ЛП в обрабатываемом табаке должно находиться в интервале приблизительно от 13 до 15% В случае содержания ЛП ниже примерно12% табак слишком легко ломается, что вызывает образования большого количества табачной пыли. При содержании ЛП свыше приблизительно 21% для достижения приемлемой стабильности требуется избыточная степень предварительного охлаждения и необходима очень низкая температура после сброса давления, что приводит к образованию хрупкого табака, который легко ломается.

Подвергаемый вспучиванию табак обычно помещают в автоклав таким образом, чтобы он иметь возможность соответствующим образом входить в контакт с углекислым газом. Так, например, с этой целью в качестве опоры для табака в этом сосуде можно использовать ленту или платформу из проволочной сетки.

В ходе проведения периодического процесса пропитки автоклав, в котором содержится табак, предпочтительнее продувать газообразной двуокисью углерода, причем продолжительность операции продувки обычно составляет приблизительно от 1 до 4 мин. Операцию продувки можно и аннулировать без ухудшения качества конечного продукта. Преимущества же этой операции продувки состоят в удалении газов, которые способны мешать удалению углекислого газа и удалять посторонние газы, которые способны препятствовать полному проникновению углекислого газа.

Газообразную двуокись углерода, которую используют при осуществлении способа настоящего изобретения, обычно получают из расходной емкости, в которой она содержится в насыщенной жидкой форме под повышенным давлением приблизительно от 400 до 1050 фунтов / кв.дюйм, 2758-7239 кПа. Питание этой расходной емкости можно осуществлять повторно сжимаемой газообразной двуокисью углерода, которую отводят из автоклава после сбрасывания давления. Дополнительные количества двуокиси углерода можно получать из емкости-хранилища, в которой ее поддерживают в жидком состоянии, обычно под избыточным давлением приблизительно от 215 до 305 фунтов/кв. дюйм, 1482-2103 кПа, и при температуре приблизительно от -20 до 0^oF, от -29 до -18^oС. Поступающую из сосуда-хранилища жидкую двуокись углерода можно смешивать с повторно сжимаемой газообразной двуокисью углерода и хранить в расходной емкости. По другому варианту жидкую двуокись углерода из емкости-хранилища можно предварительно подогревать, например, с помощью соответствующих змеевиковых подогревателей, которые охватывают питающую линию, до температуры приблизительно от 0 до 84^oF /от -18 до 29^oС/, доводя ее давление до интервала примерно от 300 до 1000 фунтов /кв. дюйм, 2068-6894 кПа, а затем вводить в автоклав. После введения в автоклав двуокиси углерода температура внутри автоклава, включая сюда и температуру подвергаемого обработке табака, обычно находится в пределах приблизительно от 20 до 80^oF от -6,7 до 26,7^oС, а избыточное давление в нем должно быть достаточным для поддержания газообразной двуокиси углерода в насыщенном или практически насыщенном состоянии.

Стабильность табака, то есть продолжительность времени, в течение которого пропитанный табак можно хранить после сброса давления и до заключительной стадии вспучивания и в течение которого он остается удовлетворительно вспученным, зависит от исходного содержания в табаке ЛП, то есть от содержания ЛП до пропитки, и температуры табака после сброса давления в автоклаве. Для достижения той же самой степени стабильности табак с более высоким начальным содержанием ЛП требует более низкой температуры после сброса давления над табаком, чем табак с более низким начальным содержанием ЛП.

Влияние содержания ЛП на стабильность табака, пропитанного газообразной двуокисью углерода под избыточным давлением 250 фунтов / кв. дюйм, 1723,5 кПа, и при температуре -18^oС, определяли введением взвешенного образца светлого табака, обычно в количестве приблизительно от 60 до 70 г, в автоклав емкостью 300 мл. Затем этот автоклав погружали в баню, температуру которой регулировали на уровне -18^oС. После достижения температурного равновесия между автоклавом и баней автоклав продували газообразной двуокисью углерода. Далее в автоклаве избыточное давление доводили приблизительно до 250 фунтов/кв. дюйм, 1723,5 кПа. Газофазную пропитку осуществляли, поддержания избыточное давление двуокиси углерода в интервале по меньшей мере на 20-30 фунтов/кв. дюйм 137,9-206,8 кПа ниже давления насыщения двуокиси углерода при температуре -18^oС. После пропитки табака под давлением в течение приблизительно от 15 до 60 мин давление в автоклаве резко снижали до атмосферного в течение примерно от 3 до 4 сек, соединяя автоклав с атмосферой. Немедленно после этого вентиляционный клапан закрывали и табак выдерживали в автоклаве, погруженном в баню с регулируемой на уровне -18^oС температурой, в течение приблизительно 1 ч. По истечении примерно 1 ч температуру в автоклаве повышали до уровня приблизительно 25^oС в течение примерно 2 ч с целью удалить из табака остающуюся в нем двуокись углерода. Постоянный контроль температуры и давления в автоклаве осуществляли посредством компьютера Ай-Би-Эм, совместимого с 4-параметровой программой версии LABTECH, полученной от фирмы "Лабораториз текнолоджис корп. ". Количество двуокиси углерода, которое выделяется табаком в течение определенного времени при постоянной температуре можно рассчитать, основываясь на давлении в автоклаве по времени.

На фиг.3 сопоставлена стабильность светлых табаков с содержанием ЛП приблизительно 12,14,16,2 и 20% пропитанных газообразной двуокисью углерода под избыточным давлением 250 фунтов/кв. дюйм, 1723,5 кПа, и при температуре -18^oС, как это изложено выше. Табак с содержанием ЛП приблизительно 20% терял примерно 71% поглощенной им двуокиси углерода после 15-минутной выдержки при температуре -18^oС, тогда как табак с содержанием ЛП приблизительно 12% терял лишь примерно 25% поглощенной им двуокиси углерода после выдержки в течение 60 мин. Общее количество двуокиси углерода, которое выделилось после повышения температуры в сосуде до 25^oС, является показателем общего количества поглощенной двуокиси углерода. Эти данные указывают на то, что для процедур пропитки при сопоставимых давлении и температуре с повышением содержания ЛП в табаке стабильность табака возрастает.

Для достижения достаточной стабильности табака предпочтительный интервал температур табака должен находиться в пределах приблизительно от 0 до 10^oF (от -18 до -12^oС) после сброса давления в сосуде, если начальное содержание ЛП в табаке, который подвергают вспучиванию, составляет приблизительно 15% Для достижения сопоставимой степени стабильности температура табака с начальным содержанием ЛП, превышающим примерно 15% после сброса давления должна быть ниже интервала приблизительно от 0 до 10^oF (от -18 до -12^oС), тогда как табак с первоначальным содержанием ЛП менее 15% следует выдерживать при температуре, превышающей интервал приблизительно от 0 до 10^oF (от 18 до -12^oС). Так, например, фиг.4 иллюстрирует влияние температуры табака после сброса давления на стабильность табака при различных величинах содержания ЛП. Фиг. 4 показывает, что табак с более высоким содержанием ЛП, равным приблизительно 21% требует более низкой температуры выдержки после сброса давления, равной примерно -35^oF, (-37^oС) для достижения той же самой степени удержания двуокиси углерода по времени в сравнении с табаком с более низким содержанием ЛП, равным приблизительно 12% при температуре выдержки после сброса давления примерно от 0 до 10^oF (от -18 до -12^oС). На фиг.5 и 6 соответственно показано влияние содержания ЛП в табаке и температуры после сброса давления на равновесную величину ЦО и удельный объем табака, вспученного после его выдержки при указанной для него температуре после сброса давления для указанного промежутка времени.

Приведенные на фиг.4,5 и 6 величины получены на основе данных экспериментов 49, 54 и 65. В ходе проведения каждого из таких экспериментов светлый табак помещали в автоклав с общим объемом 3,4 куб фута, 0,096 куб.м, из которых 2,4 куб. фута (0,068 куб.м) табаком. В ходе проведения экспериментов 54 и 65 в автоклав помещали приблизительно по 22 фунта (9,98 кг) табака с содержанием ЛП 20% Этот табак подвергали предварительному охлаждению током газообразной двуокиси углерода, пропускаемым через сосуд, под давлением соответственно приблизительно 421 и 153 фунта/кв. дюйм 2902-1055 кПа, для экспериментов 54 и 65 в течение примерно 4 и 5 мин перед сжатием до избыточного давления примерно 800 фунтов /кв. дюйм, 5515 кПа, посредством углекислого газа.

Давление пропитки, величину массового соотношения между двуокисью углеродом и табаком и теплоемкость табака можно варьировать таким образом, чтобы в данных конкретных условиях степень охлаждения, которая требуется от испарения сконденсированной двуокиси углерода, оказалась минимальной в сравнении с тем охлаждением, которое достигается за счет расширения газообразной двуокиси углерода после сброса давления.

В ходе проведения каждого из экспериментов 49, 54 и 65 после создания давления пропитки приблизительно 800 фунтов/кв.дюйм м, 5515 кПа, давление в системе поддерживали на уровне примерно 800 фунтов/кв. дюйм 5515 кПа в течение около 5 мин, после чего давление в автоклаве резко сбрасывали до атмосферного давления в течение приблизительно 90 сек. Массу двуокиси углерода, которая сконденсировалась на каждом 1 фунте (0,454/кг) табака в процессе создания давления после охлаждения, рассчитали для экспериментов 54 и 65; она указана в нижеприведенной таблице 1. Пропитанный табак выдерживали при его температуре после сброса давления в сухой атмосфере до тех пор, пока его не вспучивали в расширительной башне диаметром 3 дюйма (76,2 мм) путем введения в контакт с водяным паром, подаваемым под указанной температурой со скоростью приблизительно 135 футов/сек, 41,1 м/сек, в течение менее примерно 5 сек.

Требуемая степень стабильности табака и, следовательно, желаемая температура после сброса давления зависят от многих факторов, к которым относятся длительность периода времени после сброса давления и перед вспучиванием табака. Таким образом, для достижения необходимой степени стабильности следует выбрать желаемую температуру после сброса давления.

Желаемой температуры после сброса давления можно достичь с помощью любых приемлемых средств, включая сюда предварительное охлаждение табака перед его введением в автоклав, охлаждение табака по месту обработки в автоклаве путем продувки холодным углекислым газом или другое приемлемое средство, или же вакуумное охлаждение по месту обработки, которое усиливают током пропускаемого углекислого газа. Достоинство вакуумного охлаждения состоит в снижении содержания ЛП в табаке без термического разложения табака. Вакуумное охлаждение позволяет также удалить из автоклава неконденсирующиеся газы, что дает возможность исключить необходимость в стадии продувки. Вакуумное охлаждение можно эффективно и практически использовать для снижения температуры табака для уровня всего приблизительно 30^oF (-1^oС). По предпочтительному варианту табак следует охлаждать по месту обработки в автоклаве.

Степень предварительно охлаждения или охлаждения по месту обработки, которая требуется для достижения желаемой температуры табака после сброса давления, зависит от степени охлаждения, которая обеспечивается расширением газообразной двуокиси углерода во время сбрасывания давления. Степень охлаждения табака вследствие расширения газообразной двуокиси углерода зависит от величины соотношения между массами газообразной двуокиси углерода и табака, теплоемкости табака, конечной температуры пропитки и температуры в системе. Таким образом, в том случае, когда исходный табак и давление в системе, температура и объем остаются неизменными, для данной пропитки конечную температуру табака после сброса давления можно регулировать путем регулирования количества двуокиси углерода, которому позволяют конденсироваться в табаке. Степень охлаждения табака вследствие испарения из табака сконденсированной двуокиси углерода зависит от величины соотношения между массами сконденсированной двуокиси углерода и табака, теплоемкости табака и температуры или давления в системе.

Требуемую стабильность табака определяют конкретным вариантом осуществления способа пропитки и вспучивания. На фиг.13 представлена температура табака после сброса давления, которая необходима для достижения желаемой стабильности табака как функции содержания ЛП для конкретного варианта осуществления способа. Нижняя, заштрихованная зона 200 иллюстрирует степень охлаждения, обусловленного расширением газообразной двуокиси кремния, а верхняя зона 250 иллюстрирует степень дополнительного охлаждения за счет испарения жидкой двуокиси углерода в зависимости от содержания ЛП в табаке, которая требуется для достижения необходимой стабильности. В данном конкретном примере адекватная стабильность табака достигается в том случае, когда температура табака равна или ниже температуры, обозначенной линией "стабильности". К переменным параметрам процесса, которые определяют температуру табака после сброса давления, относятся те переменные, о которых речь шла выше, а также другие переменные, которые охватывают, хотя ими и не ограничивается их перечень, температуру автоклава, массу автоклава, объем автоклава, конфигурацию автоклава, геометрию истечения, ориентацию оборудования, коэффициент теплопередачи к стенкам автоклава и предусмотренной при осуществлении способа продолжительностью интервала между пропиткой и вспучиванием.

Для варианта способа с избыточным давлением 800 фунтов/кв. дюйм, 5515 кПа, проиллюстрированного на фиг.13, при времени выдержки после сброса давления приблизительно 1 ч в случае содержания ЛП в табаке 12% для достижения требуется стабильности не требуется никакого предварительного охлаждения, тогда как в случае табака с содержанием ЛП 21% для достижения температуры после сброса давления приблизительно -35^oF (-37^oС) необходимо достаточное предварительное охлаждение.

Желаемая согласно настоящему изобретению температура табака после сброса давления, составляющая приблизительно от -35 до 20^oF (от -37 до -7^oС), значительно превышает температуру после сброса давления, равную примерно -110^oF (-79^oС), когда в качестве пропитывающего вещества используют жидкую двуокись углерода. Эти повышенная температура табака после сброса давления и пониженное содержание ЛП в табаке позволяют осуществлять стадию вспучивания при значительно более низкой температуре, благодаря чему вспучивание табака удается провести с меньшим подогревом и меньшими потерями аромата. Кроме того, при этом для вспучивания табака требуется меньшее количество энергии. Более того благодаря образованию в таких условиях очень небольшого количества твердой двуокиси углерода, если она образуется вообще, упрощается осуществление различных манипуляций с табаком. В отличие от табака, пропитанного только жидкой двуокисью углерода, табак, пропитанный в соответствии с настоящим изобретением, не проявляет тенденцию к образованию комков, которые могут подвергаться механическому разрушению. Таким образом, при этом устраняется необходимость в осуществлении стадии измельчения комков с целью получения дополнительного количества полезного табака, в результате которой образуется табачная мелочь, частицы которой слишком малы для использования в сигаретах.

Более того, в отличие от условий переработки табаков с любым содержанием ЛП при температуре приблизительно -110^oF (-79^oC) табаки с содержанием ЛП приблизительно от 21 до 12% обрабатываемые соответственно при температурах примерно от -35 до 20^oF (от -37 до -7^oС) образуют продукты, которые не обладают хрупкостью, вследствие чего осуществление с ними различных манипуляций сопряжено с минимальным измельчением. Это свойство позволяет достичь более значительного выхода полезного табака, поскольку при этом меньшее количество табака подвергается механическому измельчению во время обычных манипуляций, например, при разгрузке автоклава или переносе материала из автоклава в зону вспучивания.

Химические изменения в процессе вспучивания пропитанного табака, например потери редуцирующих сахаров и алкалоидов при нагревании, можно уменьшить путем повышения содержания ЛП табака на выходе, то есть содержания ЛП табака непосредственно после вспучивания, приблизительно до 6% ЛП или выше. Это может быть достигнуто путем снижения температуры на стадии вспучивания. Обычно повышение содержания ЛП табака на выходе сочетается со снижением степени вспучивания. Уменьшение степени вспучивания сильно зависит от начального содержания ЛП в табаке. Поскольку начальное содержание ЛП табака снижается приблизительно до 13% минимальное уменьшение степени вспучивания наблюдается даже в том случае, когда влажность табака, покидающего устройство для вспучивания, составляет приблизительно 6% или более. Таким образом, в случае, когда уменьшаются начальное содержание ЛП и температура вспучивания, обеспечивается возможность неожиданно хорошего вспучивания в сочетании со сведением к минимальным химических изменений. Это проиллюстрировано на фиг. 7,8 и 9.

Приведенные на фиг. 7,8 и 9 графики построены на основе данных, полученных в результате экспериментов к 2241, 2242 и с 2244 по 2254. Эти данные представлены в табл.2. В ходе проведения каждого из этих экспериментов отмеренное количество светлого табака помещали в автоклав, аналогичный автоклаву, который описан в примере 1.

В ходе проведения экспериментов 2241 и 2242 для пропитки табака использовали жидкую двуокись углерода под избыточным давлением 430 фунтов/кв. дюйм, 2964 кПа. До слива избытка жидкости табаку позволяли пропитываться жидкой двуокисью углерода в течение приблизительно 60 сек. Затем давление в автоклаве быстро сбрасывали до атмосферного, в результате чего по месте использования образовывалась твердая двуокись углерода. Далее пропитанный табак удаляли и автоклава и разрушали все те комки, которые могли образовываться. Затем табак вспучивали в 8-дюймовой (203,2 мм) расширительной башне путем его введения в контакт со смесью 75% водяного пара с воздухом, температуру которой поддерживали на указанном уровне, со скоростью приблизительно 85 футов/сек, 25,9 м/сек, в течение менее примерно 4 сек.

Содержание никотиновых алкалоидов и редуцирующих сахаров в табаке перед и после вспучивания измеряли в помощью аналитической системы с непрерывным потоком Бран Леббе (ранее известна как Текникон). Для экстрагирования никотиновых алкалоидов и редуцирующих сахаров из табака используют водный раствор уксусной кислоты. Вначале полученный экстракт подвергают диализу, в ходе которого устраняют основные помехи обоих определений. Редуцирующие сахара определяют их реакцией с гидразидом n-оксибензойной кислоты в основной среде при температуре 85^oС с образованием окраски. Никотиновые алкалоиды определяют посредством их реакции с цианогенхлоридом в присутствии ароматического амина. Снижение содержания алкалоидов или редуцирующих сахаров в табаке является показателем потерь или изменения содержания химических и ароматических компонентов табака.

В ходе проведения экспериментов с 2244 по 2254 в соответствии с вариантом способа, описанного в примере 1, пропитку газообразной двуокисью углерода осуществляли под избыточным давлением 800 фунтов/кв. дюйм, 5515 кПа. С целью изучить влияние температуры вспучивания при различных температурах вспучиванию подвергали табак, получаемый в результате однократной пропитки. Так, например, 325 фунтов (147,4 кг) подвергали пропитке, а затем подвергали испытаниям и вспучиванию при температурах 500,550 и 600^oF (260, 288 и 316^oС), которые соответствовали экспериментам 2244, 2245 и 2246, три образца, взятые из процедуры обработки в течение приблизительно 1 ч. Для изучения эффекта содержания ЛП пропитывали порции табака с содержанием ЛП приблизительно 13, 15, 17 и 19% Обозначения 1-й, 2-й и 3-й, следующие за номером эксперимента, указывают на порядок вспучивания табака после конкретной пропитки. Пропитанный табак вспучивали в 8-дюймовой (203,2 мм) башне путем введения с ним в контакт смеси 75% водяного пара с воздухом, подаваемой при указанной температуре со скоростью приблизительно 85 фунтов/сек, 25,9 м/сек, в течение менее примерно 4 сек. Содержание алкалоидов и редуцирующих сахаров в табаке определяли аналогично вышеизложенному.

В соответствии с представленным на фиг.2 изображением подвергаемый обработке табак вводили в сушилку 10, где его сушили от первоначальной влажности приблизительно с 19 по 28 вес. до влажности примерно с 12 по 21 вес. предпочтительнее до влажности приблизительно с 13 по 15 вес. Сушку можно проводить с помощью любых приемлемых средств. Этот высушенный табак можно хранить в массе в бункере для последующих пропитки и вспучивания или же его можно направлять непосредственно в автоклав 30 после соответствующего регулирования температуры материала.

Отмеренное количество высушенного табака можно дозировать с помощью конвейерных весов и направлять посредством ленточного конвейера в установку для охлаждения табака 20 для его обработки перед пропиткой. В установке для охлаждения табака 20 табак охлаждают с помощью любых подходящих средств, включая сюда холодильник, до температуры ниже приблизительно 20^oF (-7^oС), предпочтительнее ниже примерно 0^oF (-18^oС), перед последующей подачей в автоклав 30.

Охлажденный табак подают в автоклав 30 через впускное приспособление для табака 31, где он находится. Затем автоклав 30 продувают газообразной двуокисью углерода для удаления всего воздуха или других неконденсирующихся газов из автоклава 30. Продувку желательно производить таким образом, чтобы при этом исключить возможность заметного повышения температуры табака в автоклаве 30. По предпочтительному варианту поток газов, отводимый с этой стадии продувки, следует соответствующим образом обрабатывать для рекуперации углекислого газа с целью его последующего повторного использования, однако его можно также и сбрасывать в атмосферу по линии 34.

После осуществления стадии продувки газообразную двуокись углерода вводят в автоклав 30 из расходной емкости 50, в которой она содержится под избыточным давлением приблизительно от 400 до 1050 фунтов/кв. дюйм, 2758-7239 кПа. Когда давление внутри автоклава 30 достигает уровня приблизительно от 300 до 500 фунтов/кв.дюйм, 2068-3447 кПа, открывают выпускное отверстие 32 для двуокиси углерода, давая возможность току двоукиси углерода проходить через слой табака и охлаждать табак до практически однородной температуры в сочетании с одновременным поддержанием в автоклаве 30 избыточного давления в интервале приблизительно от 300 до 500 фунтов/кв.дюйм, 2068-3447 кПа. После достижения приблизительно однородной температуры табака по всей его массе выпускное отверстие для двуокиси углерода 32 закрывают и избыточное давление внутри автоклава 30 повышают до интервала приблизительно от 700 до 1000 фунтов/кв. дюйм, 4826-6894 кПа см, предпочтительнее до уровня примерно 800 фунтов/кв.дюйм 5515 кПа, подачей дополнительного количества газообразной двуокиси углерода. Затем впускное отверстие для двуокиси углерода 30 закрывают. На этом этапе температура табака приблизительно равна температуре насыщения двуокиси углерода. Хотя экономически оправданным может оказаться использование столь высоких давление, как 1050 фунтов/кв. дюйм, 7239 кПа, и приемлемым избыточным давлением могло бы оказаться критическое давление для двуокиси углерода, равное 1057 фунтов/кв. дюйм, 7287 кПа, отсутствует какой-либо известный верхний предел приемлемого интервала давлений пропитки, поскольку этот верхний предел определяется прежде всего возможностями имеющегося в распоряжении оборудования и тем эффектом, который сверхкритическое давление двуокиси углерода оказывает на табак.

Во время создания избыточного давления в автоклаве предпочтительнее следовать термодинамической линии, что обеспечивает возможность конденсации в табаке регулируемого количества насыщенной газообразной двуокиси углерода. На фиг. 1 представлена стандартная диаграмма температур (^oF)-энтропия [британская тепловая ед./фунт.^oF] для двуокиси углерода с линией I-V, проведенной для иллюстрации термодинамической линии в соответствии с настоящим изобретением. Так, например, табак при температуре приблизительно 65^oF (18^oС) помещают в автоклав [точка 1] и давление в автоклаве повышают до уровня приблизительно 300 фунтов/кв.дюйм, 2068 кПа [как это обозначено линией 1-11] Затем автоклав охлаждают до температуры приблизительно 0^oF (-18^oС) путем пропускания тока охлаждающей двуокиси углерода под избыточным давлением примерно 300 фунтов/кв. дюйм 2068 кПа см [как это проиллюстрировано линией II-III] В автоклав далее вводят дополнительное количество газообразной двуокиси углерода, повышая избыточное давление до уровня приблизительно 800 фунтов/кв.дюйм, 5515 кПа, и температуру примерно до 67^oF (19^oС). Однако поскольку температура табака ниже температуры насыщения газообразной двуокиси углерода, на табаке равномерно конденсируется регулируемое количество газообразной двуокиси углерода [как это показано линией III-IV] После выдержки системы под давлением приблизительно 800 фунтов/кв. дюйм, 5515 кПа в течение желаемого промежутка времени давление в автоклаве резко сбрасывают до атмосферного давления, в результате чего температура после сброса давления становится равной приблизительно от -5 до -10^oF (от -20,5 до -23^oС) [как это показано линией IV-V] Охлаждение табака по месту обработки до температуры приблизительно 10^oF (-12^oC) перед созданием высокого давления обычно дает возможность конденсироваться некоторому количеству насыщенной газообразной двуокиси углерода. Конденсация обычно приводит к практически равномерному распределению жидкой двуокиси углерода по всему слою табака. Испарение этой жидкой двуокиси углерода в процессе сброса давления способствует равномерному охлаждению табака. Однородность температуры табака после его пропитки обуславливает более равномерное вспучивание табака.

Эта однородная температура табака проиллюстрирована на фиг.10, который является схематическим изобретением пропиточного сосуда 100, использованного в эксперименте 28, причем на чертеже указана температура в ^oF в различных точках по всему слою табака после сброса давления. Так, например, температура слоя табака по поперечному сечению 120 в 3 футах (0,91 м) от верхней части сосуда 100, составляла, как это было установлено, приблизительно 11,7,7 и 3^oF (-12, -14, -14 и -16^oС] Приблизительно 1800 фунтов (816,5 кг) светлого табака с содержанием ЛП приблизительно 15% поместили в автоклав размерами 15 футов (внутренний диаметр 1,52 м] · 8,5 футов [высота 2,6 м] Затем автоклав продули газообразной двуокисью углерода в течение приблизительно 30 сек перед созданием в нем избыточного давления газообразной двуокисью углерода примерно 350 фунтов /кв. дюйм, 2413 кПа. Далее слой табака охладили до температуры приблизительно 10^oF (-12^oС) пропусканием через него охлаждающего потока газа под избыточным давлением приблизительно 350 фунтов/кв. дюйм, 2413 кПа, в течение примерно 12,5 мин. Давление в автоклаве после этого повысили примерно до 800 фунтов/кв.дюйм, 5515 кПа и выдержали при этом давлении в течение приблизительно 60 сек перед резким сбросом давления в течение примерно 4,5 мин. В результате измерения температуры в различных точках слоя табака было установлено, что она является практически однородной, как это показано на фиг.10. Расчеты показали, что на каждый фунт (0,454 кг) табака конденсировалось приблизительно 0,26 фунта (0,12 кг) двуокиси углерода.

Табак в автоклаве 30, который представлен на фиг.2, выдерживают под избыточным давлением двуокиси углерода приблизительно 800 фунтов/кв.дюйм, 5515 кПа; выдерживают в течение примерно от 1 до 300 сек, предпочтительнее в течение примерно 60 сек. Было установлено, что продолжительность операции введения табака в контакт с газообразной двуокисью кремния, то есть длительность времени, в течение которого табак необходимо выдержать в контакте с газообразной двуокисью углерода для абсорбирования им желаемого количества этой двуокиси углерода, в значительной степени зависит от содержания в табаке ЛП и создаваемого избыточного давления пропитки. Табак с более высоким начальным содержанием ЛП требует меньшего времени контактирования при том же данном давлении, чем табак с пониженным начальным содержанием ЛП для достижения сопоставимых степеней пропитки, в особенности под пониженными избыточными давлениями. При более высоких избыточных давления пропитки зависимости продолжительности контактирования с газообразной двуокисью углерода от содержания ЛП в табаке уменьшается. Это проиллюстрировано данными табл.3.

После достаточной пропитки табака давление в автоклаве 30 резко сбрасывают до атмосферного давления в течение приблизительно от 1 до 300 сек в зависимости от размеров автоклава путем сброса двуокиси углерода вначале в установку для рекуперации двуокиси углерода 40, а затем по линии 34 в атмосферу. Двуокись углерода, которая сконденсировалась на табаке, в ходе этой стадии сброса давления испаряется, способствуя охлаждению табака, в результате чего температура табака после сброса давления находится в интервале приблизительно от -35 до 20^oF (от -37 до -7^oС).

Предпочтительное количество двуокиси углерода, конденсирующееся на табаке, находится в интервале от 0,1 до 0,9 фунта на каждый фунт табака. Наилучший интервал находится в пределах от 0,1 до 0,3 фунта на каждый фунт табака, но в некоторых случаях приемлемые количества могут достигать 0,5 или 0,6 фунта.

Пропитанный табак из автоклава 30 можно вспучивать немедленно с использованием любых приемлемых средств, например, введением его в расширительную башню 70. По другому варианту пропитанный табак можно выдерживать в течение приблизительно 1 ч при этой температуре после сброса давления в устройстве для подачи табака 60 в сухой атмосфере, то есть в атмосфере с точкой росы ниже температуры после сброса давления для последующего вспучивания. После вспучивания и, если желательно, повторного кондиционирования табак можно использовать для производства табачной продукции, включая сюда сигареты.

Существо настоящего изобретения далее проиллюстрировано с помощью нижеследующих пояснительных примеров.

ПРИМЕР 1. 240-фунтовый (108,9 кг) образец светлой табачной начинки с содержанием ЛП 15% охладили от температуры приблизительно 20^oF (-7^oС), а затем поместили в автоклав диаметром приблизительно 2 фута (0,6 м) и высотой примерно 8 футов (2,4 м). Затем в автоклаве с помощью газообразной двуокиси кремния создали избыточное давление приблизительно 300 фунтов/кв.дюйм, 2068 кПа. Далее табак охладили, поддерживая в автоклаве избыточное давление приблизительно 300 Фунтов/кв. дюйм 2068 кПа до температуры примерно 0^oF (-18^oС) путем его продувки газообразной двуокисью кремния в условиях, близким к насыщению, в течение 5 мин перед доведением избыточного давления газообразной двуокиси углерода до уровня приблизительно 800 фунтов/кв. дюйм, 5515 кПа. Давление приблизительно 800 фунтов/кв. дюйм, 5515 кПа, в автоклаве поддерживали в течение примерно 60 сек. Далее давление в автоклаве сбросили до атмосферного открыванием вентиляционного отверстия в течение приблизительно 300 сек, после чего температура табака, как это было установлена, составляла примерно 0^oF (-18^oС). Расчеты на основе температуры табака, давление в системе, температуры и объема, а также температуры табака после сброса давления показали, что на каждый фунт табака сконденсировалось приблизительно 0,29 фунта двуокиси углерода.

Прирост веса пропитанного образца составлял приблизительно 2% что было обусловлено пропиткой двуокисью углерода. Затем пропитанный табак в течение 1-часового периода времени подвергли воздействию тепла в 8-дюймовой (203,2 мм) расширительной башне введением его в контакт со смесью 75% водяного пара с воздухом при температуре приблизительно 550^oF (288^oС) со скоростью подачи примерно 85 фунтов/сек, 25,9 м/сек, в течение приблизительно 2 сек. Содержание ЛП в продукте на выходе из расширительной башни составляло приблизительно 2,8% В течение приблизительно 24 ч продукт довели до равновесных стандартных условий температуры 75^oF (24^oС) и относительной влажности 60% Наполнительную способность этого уравновешенного продукта измеряли в ходе проведения стандартизированного испытания на определение цилиндрического объема (ЦО). При равновесном влагосодержании 11,4% это дало величину ЦО 9,4 куб.см/г. В ходе проведения контрольного эксперимента с невспученным табаком при равновесном влагосодержании 12,2% цилиндрический объем, как было установлено, составил 5,3 куб.см/г. Таким образом, после обработки наполнительная способность образца, измеренная по методике цилиндрического объема возросла на 77% Влияние времени выдержки после пропитки до вспучивания на удельный объем и равновесный ЦО вспученного табака изучили в ходе проведения экспериментов с 2132-1 по 2135-2. В ходе проведения каждого из этих экспериментов 2132-1, 2132-2, 2134-1, 2134-2, 2135-1 и 2135-2 225 фунтов (102 кг) светлого табака с содержанием ЛП 15% помещали в один и тот же автоклав, который описан в примере 1. Затем в сосуде за счет подачи газообразной двуокиси углерода создавали избыточное давление приблизительно от 250 до 300 фунтов/кв.дюйм, 1723-2068 кПа. Далее табак охлаждали, поддерживая избыточное давление приблизительно от 250 до 300 фунтов/кв.дюйм 1723-2068 кПа аналогично вышеизложенному в примере 1. После этого за счет подачи газообразной двуокиси углерода избыточное давление в автоклаве довели приблизительно до 800 фунтов/кв.дюйм, 5515 кПа. Это давление поддерживали в течение приблизительно 60 сек, а затем давление в автоклаве сбросили до атмосферного в течение примерно 300 сек. Пропитанный табак выдерживали в окружающей среде с точкой росы ниже температуры табака после сброса давления перед вспучиванием. На фиг. 11 проиллюстрировано влияние времени выдержки после пропитки на удельный объем вспученного табака. На фиг.12 проиллюстрировано влияние продолжительности выдержки после пропитки на равновесную величину ЦО вспученного табака.

ПРИМЕР 2. 19-фунтовый (8,6 кг) образец светлой табачной начинки с 15%-ным содержанием ЛП поместили в автоклав емкостью 3.4 куб.фута, 0,096 куб.с. Затем в автоклаве за счет подачи газообразной двуокиси углерода создали избыточное давление приблизительно 185 фунтов/кв.фунт, 1276 кПа. Затем табак охладили, поддерживая в автоклаве избыточное давление приблизительно 185 фунтов/кв. дюйм, 1276 кПа до температуры примерно 25^oF (-32^oС) путем его продувки газообразной двуокисью углерода в условиях, близких к насыщению, в течение приблизительно 5 мин перед доведением избыточного давления за счет подачи газообразной двуокиси кремния приблизительно до 430 фунтов/кв.дюйм, 2965 кПа. Избыточное давление в сосуде поддерживали на уровне приблизительно 430 фунтов/кв.дюйм, 2965 кПа в течение примерно 5 мин. Далее давление в автоклаве сбросили до атмосферного, открыв вентиляционное отверстие, в течение приблизительно 60 сек, после чего установили, что температура табака была равной примерно -29^oF (-34^oС). Расчеты, основанные на температуре табака, давлении в системе, температуре и объеме, показали, что на каждый фунт табака конденсировалось приблизительно 0,23 фунта двуокиси углерода.

Прирост веса пропитанного табака за счет пропитки двуокисью углерода составил примерно 2% Затем в течение 1-часового периода времени пропитанный табак подвергли нагреву в расширительной башне 3-дюймового (76,2 мм) диаметра введением его в контакт со 100%-ным водяным паром при температуре приблизительно 525^oF (274^oС), подаваемым со скоростью примерно 135 футов/сек, 41,1 м/сек, в течение приблизительно 2 сек. Содержание ЛП в продукте, отводимом из расширительной башни, составляло приблизительно 3,8% Пpодукт подвергли доводке до равновесного состояния в стандартных условиях температуры 75^oF (24^oС) и относительной влажности 60% в течение 24 ч. Наполнительную способность доведенного до равновесия продукта определяли стандартизированным испытанием на определение цилиндрического объема (ЦО). В результате получили равновесную величину ЦО 10,1 куб см/г при равновесном влагосодержании 11,0% В ходе контрольного эксперимента с невспученным табаком было установлено, что при равновесном влагосодержании 11,6% цилиндрический объем был равен 5,8 кус. см/г. Таким образом, наполнительная способность образца после его обработки, измеренная по методике ЦО, возросла на 74% Термин "цилиндрический объем" служит для обозначения единицы для измерения степени вспучивания табака. Использованные в данном подробном описании величины, связанные во всех случаях с этим термином, определяют следующим образом.

Цилиндрический объем (ЦО)
Табачную начинку весом в 20 г, если она не была подвергнута вспучиванию, или 10 г, если она подвергнута вспучиванию, помещают в денсиметрический цилиндр 6-сантиметрового диаметра модели N _o DD-60, сконструированного компанией "Хайнр. Боргвальдт компани" фирмы "Хайнр. Боргвальдт ГмбХ", (Шнакенбургалее N 15, Постфак 54 07 02, 2000 Гамбург 54, ФРГ). На табак в цилиндре помещают на 30 сек 2-килограммовый поршень диаметром 5,6 см. После этого измеряют объем спрессованного табака и делят его на вес образца табака, получая цилиндрический объем в куб.см/г. Проведение такого испытания позволяет определить кажущийся объем заданной навески табачной начинки. Полученный объем начинки при этом является цилиндрическим объемом. Такое испытание в стандартных условиях окружающей среды, то есть при температуре 75^oF (24^oС) и относительной влажности 60% причем во всех случаях, за исключением специально оговоренных, образец подвергают предварительному кондиционированию в таких условиях окружающей среды в течение 24-48 ч.

Удельный объем (уд. об.)
Термин "удельный объем" служит для обозначения единицы для измерения объема и истинной плотности твердых материалов, например табака, с использованием фундаментальных принципов удельного газового закона. Удельный объем определяют как величину, обратную плотности, и выражают ее в "куб.см/г". Взвешенный образец табака либо как таковой, высушенный при температуре 100^oС в течение 3 ч, либо кондиционированный помещают в ячейку прибора Quantachrome Penta-Pycnometer. Затем эту ячейку продувают и создают в ней повышенное давлением гелем. Объем гелия, вытесняемый табаком, сопоставляют с объемом гелия, который требуется для заполнения пустой ячейки для образца, и согласно закону Архимеда определяют объем табака. Во всех случаях, за исключением специально оговоренных, в данном подробном описании удельный объем определяли с использованием того же самого образца табака, что был использован для определения ЛП, то есть табака, высушенного после выдержки в течение 3 ч. в сушильном шкафу с принудительной воздушной вентиляцией, температуру в котором поддерживали на уровне 100^oС.

Хотя существо настоящего изобретения проиллюстрировано и изложено со ссылками на предпочтительные варианты его воплощения, любому специалисту в данной области совершенно очевидно, что в эти варианты можно вносить любые изменения, не выходя при этом за рамки настоящего изобретения. Так, например, с изменением размеров оборудования, применяемого для пропитки табака, варьируется время, которое необходимо для достижения желаемого давления или же изменяется продолжительность сброса давления или адекватного охлаждения слоя табака.

Формула изобретения

1. Способ вспучивания табака, предусматривающий стадии пропитки табака диоксидом углерода при давлении от 2758 до 7287 кПа, охлаждения табака таким образом, чтобы газообразный диоксид углерода находился вблизи или был в состоянии насыщения во время пропитки, и сбрасывания давления с последующим нагревом табака для выделения впитанного диоксида углерода и вспучивания табака, отличающийся тем, что охлаждение осуществляют перед стадией сбрасывания давления для конденсации контролируемого количества диоксида углерода на табаке во время стадии пропитки, причем при сбросе давления происходит расширение газообразного диоксида углерода и испарение жидкого диоксида углерода, вызывая падение температуры до интервала от 37^oС до -6,7^oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение табака осуществляют путем продувания газообразного диоксида углерода через табак.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что давление продуваемого газообразного диоксида углерода ниже 3447 кПа.

4. Способ по пп. 2 и 3, отличающийся тем, что после охлаждения повышают давление газообразного диоксида углерода для его конденсации на табаке.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что повышают давление от 5170 до 6549 кПа.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что повышают давление от 1723 до 3446 кПа.

7. Способ по п.2, отличающийся тем, что давление газообразного диоксида углерода во время охлаждения табака ниже 1379 кПа, а затем его повышают до более 2758 кПа для конденсации газообразного диоксида углерода на табаке.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что охлаждение табака предусматривает предварительное охлаждение табака перед стадией пропитки.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что предварительное охлаждение осуществляют путем частичного вакуумирования табака.

10. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что содержание летучих веществ в табаке перед стадией пропитки составляет от 12 до 21%
11. Способ по любому из пп. 1 7, отличающийся тем, что начальное содержание летучих веществ в табаке (ЛП) составляет от 15 до 19 при этом перед контактированием с газообразным диоксидом углерода табак подвергают частичному вакуумированию для снижения содержания летучих веществ в табаке и для его охлаждения.

12. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что табак охлаждают до температуры не выше -12,2^oС.

13. Способ по п. 10 или 11, отличающийся тем, что содержание ЛП в табаке до стадии пропитки составляет от 13 до 16%
14. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что количество диоксида углерода, конденсированного на табаке, составляет от 0,1 до 0,6 мас.ч. на 1 мас.ч. табака.

15. Способ по любому из пп.1 13, отличающийся тем, что количество диоксида углерода, конденсированного на табаке, составляет от 0,1 до 0,3 мас. ч. на 1 мас.ч. табака.

16. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что стадию пропитки проводят в течение 1 300 с.

17. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что сброс давления осуществляют в течение 1 300 с.

18. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что после сброса давления пропитанный табак перед вспучиванием выдерживают в атмосфере с точкой росы не выше температуры табака после сброса давления.

19. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что табак вспучивают при нагревании в окружающей среде, имеющей температуру от 149 до 427^oС в течение от 0,1 до 5 с.

20. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что табак вспучивают путем контактирования его с паром и/или воздухом в течение менее 4 с при 177 288^oС.

21. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что температура табака после сброса давления составляет менее -12,2^oС.

22. Табачный продукт, содержащий вспученный табак, полученный согласно способу по любому из предшествующих пунктов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17