Способ производства восстановленного табачного листа и табачный продукт

 

Способ включает приготовление суспензии, содержащей табачную пыль, связующее и водную среду, отливку суспензий на подложку, сушку отлитой суспензии с образованием восстановленного табачного листа и снятие восстановленного табачного листа с подложки. Согласно изобретению, средний размер частиц табачной пыли находится в диапазоне от 120 до 400 меш, связующее состоит из одного или более веществ, выбранных из гуаровой смолы, смолы рожкового дерева, смолы тамаринда и конжековой муки. Суспензия имеет содержание сухих веществ от 17 до 25%, причем до 8% сухих веществ является связующим. Весовое соотношение табака к связующему составляет от 50:1 до 10:1. Полученный восстановленный табачный лист содержит от 80 до 90% табака с остатком, состоящим преимущественно из добавок, таких, как связующее. Изобретение также касается табачного продукта, полученного способом по изобретению. 25 з.п.ф-лы, 6 табл., 3ил.

Изобретение касается способа производства восстановленного табачного листа, предусматривающего приготовление суспензии, содержащей табачную пыль, связующее и водную среду, отливку суспензии на подложку, сушку отлитой суспензии с образованием восстановленного табачного листа и снятие восстановленного табачного листа с подложки. Изобретение также касается табачного продукта, содержащего восстановленный табачный лист, полученный указанным способом.

В производстве табачных продуктов, таких как сигареты, некоторая часть табака является или становится непригодной для подобного использования в течение его обработки. Обычно при сборе листьев табака остаются табачные стебли и остатки листьев. К тому же, когда табак обрабатывают, укладывают (пакуют) и перевозят, образуется табачная пыль. Табачную пыль, табачные стебли и остатки листьев использовали в прошлом для получения вторично составленных (восстановленных) табачных листов, но с переменным успехом.

Готовые, восстановленные табачные листы можно нарезать тем же образом, что и целые табачные листья, для получения табачного наполнителя для сигарет и других табачных изделий. При переработке этого материала в наполнитель часто требуется, чтобы вторично составленные табачные листы выдерживали смачивание, транспортировку по конвейеру, сушку и нарезку. Подобно табаку из целых листьев, когда восстановленные табачные листы измельчают для получения наполнителя, имеет место некоторое разрушение, из-за чего создается табачная пыль как побочный продукт. Способность восстановленных табачных листов выдерживать жесткую обработку с минимальным образованием табачной пыли в качестве побочного продукта является очень желательной характеристикой, поскольку уменьшится потеря табачного материала и будет минимизирована необходимость производства дополнительных восстановленных табачных листов для удовлетворения постоянного спроса. В этом отношении можно снизить стоимость, связанную с производством сигарет и других табачных изделий.

Несмотря на то, что из уровня техники известно множество способов приготовления восстановленных табачных листов, при производстве этих листов сталкиваются со многими трудностями. Некоторые из этих способов похожи на способы изготовления табачной бумаги, в которых табачную пыль формуют в листы с целью использования этих листов тем же образом, что и первоначального табачного листа; т. е. для резки табачного листа, так чтобы его можно было скомбинировать с другим измельченным табаком для использования в качестве табачного наполнителя в производстве сигарет. Другие обычные способы также можно использовать для получения подобных листов. Например, патент США 2897103 раскрывает способ производства табачных листов, содержащих значительную долю нетабачных ингредиентов. Подобные нетабачные материалы часто придают нежелательные вкусовые характеристики сигарете и, следовательно, необходимо минимизировать концентрацию таких веществ.

По другой процедуре, описанной в патенте США 4325391, табачную пыль и связующее вещество, находящееся в жидкой среде, соединяют в миксере, действующем по принципу взбивания для образования суспензии, и суспензию затем отливают в листы. Однако при отливке табачных суспензий, образованных этими обычными способами, во вторично составляемые табачные листы часто наблюдается питтинг (неровности) на поверхности листа из-за воздуха, который имеет тенденцию захватываться суспензионной смесью. Каждый питтинг, который получается в результате из этого захваченного воздуха, переходит в слабое пятно или пустоту на конечном листе, таким образом уменьшая уцелеваемость листа в течение обработки.

К тому же изменения в толщине вторично составленного табачного листа также ведут к уменьшению его устойчивости. Когда листы неравномерной толщины нарезают в наполнитель, они могут проявлять большую тенденцию к разрушению в результате слабых пятен, оказавшихся вдоль поверхности листа. В этом отношении было бы чрезвычайно желательно иметь восстановленный табачный лист, используемый для получения наполнителя, где длина наполнителя не ограничивалась бы из-за питтинга листа.

Проблемами, общими для всех восстановленных листов, которые получают известными способами, являются питтинг и неравномерная толщина листа, которые влияют на устойчивость листов. Более того, способность инициировать и прерывать эти процессы быстрым и эффективным способом не демонстрировалась способами, разработанными ранее.

Настоящее изобретение относится, по существу, к четырехстадийному способу производства таких листов, включающему смешивание частиц табачной пыли, связующего вещества и других веществ в водной среде для образования суспензии; отливку суспензии на непрерывную ленту из нержавеющей стали; сушку отлитой суспензии для образования восстановленного табачного листа и его удаление. В качестве необязательной стадии можно удалить захваченный воздух из суспензии до отливки.

Настоящее изобретение решает вышеупомянутые проблемы путем обеспечения восстановленных табачных листов, способных лучше выдерживать жесткие условия обработки.

Поставленные задачи решаются посредством того, что в способе указанного во введении типа согласно изобретению предусматривается, что средний размер частиц табачной пыли находится в диапазоне от 120 до 400 меш, связующее состоит из одного или более натуральных пектинов, гуаровой смолы, смолы рожкового дерева, смолы тамаринда и конжековой муки, суспензия имеет содержание сухих веществ от 17 до 25%, причем до 8% сухих веществ является связующим, а весовое соотношение табака к связующему составляет от 50:1 до 10:1, при этом полученный восстановленный табачный лист содержит от 80 до 90% табака, с остатком, состоящим преимущественно из добавок, таких как связующее.

Предпочтительно, перед отливкой из суспензии удаляют захваченный в ней воздух, обычно посредством приложения вакуума.

Вышеуказанные и другие задачи и преимущества изобретения будут ясны из последующего подробного описания и неограничивающих примеров, со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых: на фиг. 1 дан график зависимости среднего размера частиц табачной пыли в микронах от вязкости табачной суспензии для суспензии с данным содержанием сухих веществ; на фиг. 2 - блок-диаграмма способа по изобретению; на фиг. 3 - блок-диаграмма альтернативного варианта способа по изобретению.

Для лучшего понимания сути настоящего изобретения ниже дается определение следующих терминов.

"Выдерживание" - продолжительность времени, в течение которого табачную пыль подвергают взаимодействию с выбранным связующим или агентом, освобождающим связующее.

"Удлинение" - способность вторично составленного табачного листа вытягиваться до разлома. Это понятие выражают в относительных процентах.

"Содержание летучих компонентов в печи" или "ЛП" - мера потери массы, выраженная в %, образца табачного наполнителя после выдерживания образца в печи с воздушной циркуляцией в течение трех часов при 212^oF (100^oC). Хотя потерю веса можно приписать летучим компонентам табака, а также содержанию воды, ЛП используется взаимозаменяемо с влагосодержанием и его можно рассматривать как эквивалент влагосодержания, поскольку в условиях испытаний не более чем примерно один процент табачного наполнителя составляли летучие компоненты, отличные от воды.

"Равновесное ЛП" - ЛП образца, после приведения его в равновесие при температуре 75^oF (24^oC) и 60% ОВ в течение по меньшей мере 48 ч.

"Наполнитель" - нарезанный, смешанный, консервированный и ароматизированный табак, готовый для производства сигарет.

"Увлажнители" - гигроскопические вещества, такие как глицерин и другие гликоли, которые часто добавляют к табаку для содействия в удержании влаги и пластичности.

"Меш. " - все значения приводятся здесь как стандартное сито США, и эти значения отражают способность более чем 95% частиц данного размера проходить через сито данного значения меш. В этой связи значение меш, отражают число отверстий на каждый линейный дюйм сита.

"Ямка" или "питтинг" - дефект, полость или кратер, часто возникающие в восстановленных табачных листах из-за присутствия воздуха, захваченного суспензией в течение отливки.

"Восстановленный табачный лист" - табачный лист по существу равномерной толщины и пластичности, который можно получить прокаткой или отливкой табачной пыли, стеблей, побочных продуктов и т.п., которые мелко измельчают и смешивают с когезионным агентом или связующим веществом.

"Относительная влажность" или "ОВ" - процент воды в атмосфере по отношению к наибольшему количеству влаги для насыщения, возможного при данной температуре атмосферы (среды).

"Плотность листа" - характеристика, представляющая собой комбинацию массы и толщины восстановленного табачного листа. Эту величину выражают в г/см³.

"Устойчивость" - способность восстановленного табачного листа выдерживать воздействие обработки, создавая при этом минимальное количество побочного продукта типа табачной пыли.

"Прочность на растяжение" - величина силы, приложенной к восстановленному табачному листу, необходимой для его разрыва. Эту величину выражают в единицах "кг/дюйм" (т.е.· 2,54 кг/см).

"Поглощенная энергия разрыва" или "ПЭР" - комбинация прочности на разрыв и удлинения, а именно: отложив на графике прочность на разрыв в качестве ординаты в зависимости от удлинения в качестве абсциссы, получают площадь под такой кривой, представляющую ПЭР. Полагают, что оптимум ПЭР является значением, при котором восстановленный табачный лист имеет по меньшей мере такую же хорошую устойчивость, как и целый табачный лист. Эту величину выражают в единицах кг/дюйм/дюйм² (·1/2,54 кг/см/см²).

"Табачная пыль" - мелкие частицы табака, т.е. в диапазоне от примерно 8 меш. до более чем примерно 400 меш., создаваемые разрывом табака в течение многих процессов производства, в которых используется табак. Частицы могут быть табачными листьями, стеблями и т.п.

Как будет ясно из раскрытия настоящего изобретения, восстановленные табачные листы, произведенные описанным здесь способом, обладают повышенным качеством и устойчивостью по сравнению с восстановленными табачными листами, известными ранее в технике.

По отношению к фиг. 1 настоящий способ использует табачную пыль, которая измельчена сухим размолом настолько мелко, что размер частиц составляет менее чем примерно 400 меш. (менее 32 мкм), за счет чего достигается более высокое содержание сухих веществ в суспензии, и в то же время суспензия сохраняет ту же самую вязкость, что и табачные суспензии, известные ранее. Фиг. 1 показывает, что по мере уменьшения размера частиц табака вязкость суспензии для данного содержания сухих веществ в суспензии уменьшается. К тому же использование мелкоизмельченной табачной пыли улучшает однородность восстановленного табачного листа, посредством этого увеличивая длину табачного наполнителя, который можно из него получить.

Более того, содержание табака в суспензии и, в конечном счете в листе, полученном из нее, составляет примерно 80-90% - остающиеся 10-20% включают связующее вещество, увлажнители, консервирующие вещества и ароматизаторы - которое превосходит содержание табака в восстановленных табачных листах, получаемых известными способами. Дополнительным преимуществом является то, что производство восстановленных табачных листов в соответствии со способом по изобретению можно начинать и прерывать с относительной легкостью по сравнению с известными способами, которые часто включали стадию трехчасового выдерживания суспензии до отливки.

Что касается фиг. 2, то на ней показана блок-диаграмма способа по изобретению. Сухое табачное сырье, предпочтительно табачную пыль, подают в дробилку, где его размалывают всухую и просеивают до желаемого распределения размеров частиц. Измельченную табачную пыль подвергают взаимодействию с водной средой, которая может включать связующие вещества, увлажнители, ароматизаторы и т.д. в смесительном устройстве с высоким усилием сдвига для образования табачной суспензии. Альтернативно, как показано на фиг. 3, можно смешивать связующее вещество с сухим табаком перед смешиванием их с водной средой. После смешивания табачную суспензию можно деаэрировать перед ее отливкой в виде листа на несущее устройство. Восстановленный табачный лист затем высушивают и удаляют с несущего устройства. Готовый лист затем можно разрезать тем же образом, что и целые листья табака, для получения табачного наполнителя, пригодного для сигарет и других табачных изделий.

Для того чтобы получить восстановленный табачный лист в соответствии со способом по изобретению, сначала образуют водную табачную суспензию. Суспензия включает табачную пыль, связующее вещество и водную среду. В дополнение суспензия может также содержать консервант(ы). Предпочтительно компоненты суспензии смешивают в ленточно-винтовом смесителе, а затем подвергают смешиванию в смесителе с высоким усилием сдвига. Затем суспензию отливают на движущуюся бесконечную ленту. Отлитую суспензию пропускают через устройство для сушки с целью удаления влаги, с образованием восстановленного табачного листа. В заключение лист можно удалить с ленты любым острым инструментом, таким как ракель (нож). Удаление можно облегчить путем увлажнения листа перед снятия его с ленты ножом.

В другом варианте способа по изобретению воздух, который оказался захваченным суспензией, можно удалить из нее до отливки на ленту.

Более конкретно, восстановленные табачные листы по изобретению можно получить путем соединения табачной пыли с уменьшенным размером частиц со связующим веществом в водной среде для создания суспензии. Суспензию можно приготовить периодически или непрерывным методом, посредством которого табачную пыль можно смешивать со связующим веществом и водой в смесителе с высоким усилием сдвига, таком как смеситель Waring, производимый Waring of Waring, штат Коннектикут, или мешалка Cowles, производимая Cowles of Moorehouse, Калифорния. Однако наиболее предпочтительным является использование рефайнера (refiner) для приложения к суспензии высокого усилия сдвига. К суспензии можно добавлять увлажнители, для того чтобы гарантировать сохранение гибкости табака. При желании к суспензии можно также добавить консерванты, сохраняющие качество табака и таким образом содействующие предотвращению роста плесени.

Хотя можно использовать табачную пыль табака любого сорта, некоторые сорта табачной пыли как побочного продукта являются предпочтительными. Особенно предпочтительными являются частицы от следующих сортов табака: Флю-Кьюред, Турецкий, Барлей, Вирджиния, Мэриленд, Ориентал или любая их комбинация.

Размер табачных частиц исследовали на степень устойчивости. В соответствии с изобретением уменьшенный размер частиц является благоприятным из-за эффекта уменьшения вязкости табачной суспензии, посредством которого можно увеличить содержание сухих веществ в суспензии без существенного изменения желаемой вязкости суспензии. Повышенное содержание сухих веществ в суспензии снижает затраты на сушку.

К тому же благодаря выбору табачных частиц меньшего размера может потребоваться меньше связующего вещества для образования восстановленных табачных листов, описанных здесь. Например, листы, сделанные из табачной пыли с размером частиц примерно 120 меш и примерно 10 частей пектина по существу эквивалентны по качеству и устойчивости восстановленным табачным листам, сделанным из табачной пыли с частицами примерно 400 меш и примерно 4 частями пектина. Выбираемый пектин может быть любым пектином, указанным в настоящем изобретении. Использование меньшего количества связующего вещества позволяет использовать большее количество табака при производстве листа. В этом способе для восстановленного табачного листа будут достигнуты ароматические и вкусовые характеристики, более близкие к целым листьям табака.

Предполагают, что при сухом измельчении табачной пыли до более мелких частиц пектин, содержащийся в табаке, будет высвобождаться более эффективно и полно с большей скоростью. В этом отношении уменьшение размера частиц ведет к более быстрому времени отливки, когда они взаимодействуют с фосфатом диаммония (ДАФ) и аммиаком благодаря большей площади поверхности табачной пыли с меньшими значениями меш. Кроме того, более высокое суммарное содержание сухих веществ также уменьшает время, необходимое для сушки листа, что ведет к более эффективному и выгодному с точки зрения стоимости способу производства восстановленных табачных листов.

Подходящие средние размеры частиц табачной пыли для использования в производстве восстановленных табачных листов по изобретению можно выбрать в диапазоне примерно 60-400 меш или более высоких значений меш (т.е. меньших размеров частиц). Однако размер табачных частиц примерно в 120 меш. является предпочтительным. Этот размер частиц предлагает компромисс между преимуществами одинакового более мелкого меш. размера и стоимостью, связанной с получением таких мелких частиц.

В дополнение к контролю значений меш. табачной пыли, используемой в способе настоящего изобретения, также является благоприятным добавление связующего вещества, такого как любое из смол или пектинов, описанных здесь, или же иметь связующее вещество, высвобождаемое из самого табака (т.е. табачный пектин) для обеспечения того, чтобы табачная пыль оставалась существенно диспергированной по всему восстановленному табачному листу. По описательному обзору смол см. "Смолы и стабилизаторы для пищевой промышленности", IRL Press (G. O. Phillip et al.eds. 1988); Whistler, "Промышленные смолы: полисахариды и их производные", Academic Press (2d ed., 1973); и Lawrence, "Натуральные смолы для пищевых целей". Noyes Data Corp. (1976).

В восстановленных табачных листах в качестве связующих веществ использовались различные смолы и пектины с целью содействия в сохранении целостности и неповрежденности листов. Хотя можно применять любое связующее, предпочтительными связующими веществами являются натуральные пектины, такие как фруктовые, цитрусовые или табачные пектины; смолы гуара, такие как гидроксиэтиловый гуар и гидроксипропиловый гуар; смолы плодов рожкового дерева, такие как гидроксиэтиловая и гидроксипропиловая смолы плодов рожкового дерева; альгинат; крахмалы, такие как модифицированные или дериватизированные крахмалы; целлюлозы, такие как метил-, этил-, этилгидроксиметил- и карбоксиметилцеллюлоза; смола тамаринда; декстран; пуллалон; порошок конджек (konjac); ксантановая смола и т.п. Особенно предпочтительными связующими веществами для использования в настоящем изобретении являются пектин и гуар.

Известно, что в общем пектины действуют как гигроскопичные вещества, которые облегчают удержание влаги. Эффект примерно 10% цитрусового пектина в качестве связующего вещества, соединенного с частицами табачной пыли разных значений меш, иллюстрируется в табл. 1.

Табачную пыль и связующее вещество можно благоприятно использовать при весовом соотношении примерно 50:1 - 10:1. Это соотношение может несколько сдвигаться в зависимости от размера частиц табака и сортов табака, выбранных для производства восстановленных табачных листов настоящего изобретения. Влияние различных процентных содержаний цитрусового пектина в табачной суспензии на свойства восстановленного табачного листа, полученного из суспензий, деаэрированных до отливки, иллюстрируется в табл. 2.

Предпочтительным пектином для использования в качестве связующего вещества является табачный пектин, который может быть выделен из самого табака. Такое выделение часто, но не всегда, увеличивается путем добавления химических агентов выделения. Например, было показано, что добавление ДАФ и аммиака дает благоприятные результаты.

Предпочтительно, чтобы pH суспензии поддерживалось на уровне 9, если в качестве связующего вещества используют табачный пектин, выделенный из самого табака. Для повышения pH суспензии можно использовать аммиак или любое другое подходящее органическое соединение. Более того, предпочтительно, чтобы возраст суспензии примерно от 1/4 ч. до примерно 3 ч. допускал достаточное выделение пектина из табака.

Когда в качестве связующего вещества используют пектин, отличный от табачного пектина или гуаровой смолы, предпочтительно, чтобы pH суспензии было слегка кислым, примерно 5-6. Нет необходимости выдерживать суспензию, если выбранное связующее вещество является связующим, отличным от табачного пектина, выделенного из табака.

Предпочтительно, чтобы связующее вещество до отливки суспензии в лист нагрели примерно до 26,7 - 82,2^oC. Наиболее предпочтительно, чтобы связующее вещество, пока оно находится в суспензии, нагрели примерно до 15,6 - 93,3^oC.

Другое предпочтительное исполнение включает комбинацию связующего вещества, например, гуара, пектина или одного из других связующих, раскрываемых здесь, вместе с агентом выделения пектина, например, ДАФ или аммиаком или другим подобным агентом выделения, раскрываемом здесь. Путем варьирования относительного количества этих компонентов в суспензии можно подогнать субъективные свойства восстановленного табачного листа до уровней, промежуточных между листами, которые были получены с использованием какого-либо одного из компонентов.

В дополнение вода, используемая для приготовления суспензии, может быть жесткой или мягкой, в зависимости от используемого связующего вещества. А именно, если выбранное связующее вещество представляет собой табачный пектин, то предпочтительна мягкая вода, так чтобы можно было минимизировать или избежать образования фосфата кальция, когда готовят раствор ДАФ.

Табачная пыль, соответствующая средним размерам частиц данного изобретения, может быть получена из любого из известных способов производства табачных продуктов как случайный побочный продукт этих способов. В этом отношении размер частиц табачной пыли можно уменьшить в соответствии с настоящим изобретением любым способом, который в общем пригоден для размалывания частиц. Тем не менее предпочтительными среди этих технологий размалывания являются ударное измельчение и роликовое измельчение. Процентное содержание размеров частиц, получаемых каждым из этих методов, показано в табл. 3: Для того чтобы сузить диапазон размеров частиц табачной пыли, которые используют в процессах настоящего изобретения, можно применить методику, которая обладает избирательностью между различными размерами частиц. Можно использовать любой прибор или технику, которые обладают возможностями достижения этой цели, хотя испытательный прибор для просеивания Alpine, производимый в Германии, является предпочтительным для получения среднего размера частиц примерно 120-400 меш. или более высоких значений меш.

Также благоприятно использовать табачную пыль с высоким значением меш., предпочтительно с существенно однородным размером частиц, поскольку такой размер частиц приведет к быстрой и более полной реакции в суспензии между табачной пылью и связующим веществом. Табачные листы, которые произведены из табачной пыли при размере примерно 120, 200 и 400 меш., проявляют следующие характеристики, приведенные в табл. 4.

В соответствии с данными, представленными в табл. 4 (и табл. 1) можно понять, что табачная пыль из частиц меньших размеров дает большие показатели устойчивости восстановленного табачного листа по изобретению благодаря повышенным химическим взаимодействиям, которые, как полагают, имеют место между частицами и связующим веществом. Таким образом, считается, что эти химические взаимодействия - в случае табачного пектина, между табачной пылью и комбинацией ДАФ/аммиака - облегчают выделение пектина из табачной пыли. В альтернативе в случае связующих веществ, отличных от табачного пектина, которые добавляют к суспензии, происходит более быстрое и эффективное взаимодействие благодаря большей площади поверхности, создаваемой уменьшенным размером частицы.

В соответствии с одним из вариантов способа по изобретению к табачной суспензии можно также добавить увлажнитель, чтобы воспользоваться его известной способностью действовать в качестве пластификатора. Можно использовать любой увлажнитель, хотя в способе, описанном здесь, можно преимущественно применять гликоли, такие как глицерин, пропиленгликоль и т.п. Дополнительно в восстановленных табачных листах по изобретению в качестве антифунгицидов и антиоксидантов можно также применять агенты, используемые для консервации табака, такие как пропионаты, карбонаты, бензоаты и т.п. Предпочтительным среди этих агентов является сорбат калия.

При приготовлении суспензии полезно обеспечить, чтобы полное содержание сухих веществ составляло между примерно 15% и примерно 30%, предпочтительно этот диапазон составлял бы примерно между 17% и примерно 25%. Из этого предпочтительного диапазона примерно 80-90% полного количества сухих веществ должен составлять табак, чтобы обеспечить получение восстановленного табачного листа более высокого качества с улучшенными вкусовыми характеристиками. Как указано выше, суспензия может быть образована периодическим или непрерывным методом с учетом вышеуказанного диапазона содержания сухих веществ.

Для образования табачной суспензии можно использовать малые частицы табака, предпочтительно в диапазоне 120-400 меш. Воздух, который захватывается внутрь суспензии, можно удалить до ее отливки, для того чтобы получить восстановленные табачные листы высшего качества - т.е. имеющие равномерную толщину листа с минимально наблюдаемым на нем питтингом.

В табл. 5 демонстрируется эффект удаления воздуха из табачной суспензии до отливки. Суспензии, используемые для отливки подобных листов, обрабатывали вакуумом примерно в 15 дюймов (381 мм) рт. ст. до отливки; контрольные листы вакуумом не обрабатывали.

В соответствии с настоящим изобретением табачную суспензию можно отлить или экструдировать на подложку. Эта подложка может быть любой из ряда поверхностей, хотя непрерывная лента из нержавеющей стали является предпочтительной. В любом случае, в одном режиме настоящего изобретения до введения суспензии на подложку захваченный внутрь суспензии воздух будет удален.

Любое число инструментов, устройств или методик можно использовать для удаления по существу всего воздуха, содержащегося в суспензии до отливки или прокатки суспензии в табачные листы. Особенно предпочтительным инструментом является Versator, производимый Cornell Mashine Company, Спрингфилд, Нью Джерси. При использовании Versator к сосуду можно приложить вакуум между стадией образования суспензии и стадией отливки суспензии при пониженном давлении примерно 20-30 дюймов (508-762 мм) рт. ст.

В добавление, поскольку многие из связующих веществ, пригодных для использования в производстве восстановленных табачных листов, могут быть восприимчивы к гидролизу при избыточно повышенных температурах, предпочтительный температурный диапазон для отливки суспензии на ленту составляет примерно 80-200^oF (26,7-93,3^oC). Особенно предпочтительная температура равна 180^oF (82,2^oC). При отливке при температурах в этом предпочтительном диапазоне вязкость суспензии уменьшается, и, следовательно, как описано выше, для этой суспензии можно получить повышенное содержание всех твердых веществ при той же самой степени вязкости.

После удаления воздуха из суспензии уже по существу свободную от воздуха суспензию можно отлить на несущее устройство, такое как ленту из нержавеющей стали. Температура, при которой следует высушивать отлитую суспензию, находится в диапазоне примерно 200-700^oF (93,3-371^oC), хотя предпочтительным является диапазон 212-600^oF (100-316^oC). Стальную ленту можно продвигать при скорости примерно 100-500 футов/мин.(≈30-150 м/мин), хотя типичная скорость операции составляет примерно 400 футов/мин (122 м/мин). Сразу после отливки лист можно сушить для удаления водной среды, использованной в суспензии. Сушку только что отлитой суспензии для образования восстановленных табачных листов можно осуществлять любым обычным способом, хотя предпочтительными являются сушилка, работающая на газе, или лента, подогреваемая паром.

Поскольку, как описано выше, в табачной суспензии достигается большее общее содержание сухих веществ, количество водной среды, присутствующей в суспензии, уменьшается. Таким образом, восстановленные табачные листы по изобретению можно сушить при более быстрой скорости. Листы следует высушивать до концентрации примерно 14-18% ЛП, причем примерно 16% ЛП является предпочтительным. Предпочтительно, чтобы лист снимали с ленты, когда он высушен до концентрации ЛП примерно 25-40%.

После снятия листа ленту можно обработать примерно 10%-ной лимонной кислотой, чтобы растворить отложения, которые остались на ленте. Щетка, которая поворачивается в направлении, противоположном движению ленты, будет разрыхлять эти отложения - присутствующие после обработки лимонной кислотой как размягченная пленка - которые могут быть смыты с ленты водой. Ленту можно вытереть досуха и затем обработать антиадгезивным агентом, таким как лецитин, так чтобы она была готова для дальнейшего использования, и чтобы впоследствии можно было облегчить снятие листа.

Восстановленные табачные листы по изобретению можно разрезать на квадраты размером примерно два-шесть квадратных дюйма (12,9-38,7 см²) с помощью режущего устройства, после того как их сняли с ленты из нержавеющей стали. Можно использовать любое режущее устройство, хотя предпочтительным является режущий инструмент с шевроном. Предпочтительным является размер примерно четыре квадратных дюйма (25,8 см²), так что можно легко осуществить смешивание с нарезанными целыми листьями табака до приготовления табачного наполнителя.

Как показано в табл. 6, восстановленные табачные листы, полученные в соответствии со способом по изобретению, демонстрируют характеристики, далеко превосходящие характеристики восстановленного табачного листа, полученного обычным способом, приведенным как контроль в табл. 6, для выбранных четырех размеров табака.

Как для контрольных, так и для испытываемых листов использовали одну и ту же суспензию для данного размера частиц, приведенного в табл. 6, за исключением того, что применяли вакуумирование примерно при 15 дюймах (381 мм) рт. ст. суспензии для ее деаэрирования до отливки испытываемого листа. Из-за сложностей в воспроизведении суспензий в лаборатории данные следует сравнивать для данного испытываемого листа только с его контролем, но не следует сравнивать с данным из других испытаний.

Восстановленные табачные листы, сформованные описанным здесь способом, можно использовать отдельно или в комбинации с целыми листьями табака для создания наполнителя, пригодного для использования в сигаретах и других табачных изделиях. Целые табачные листья, используемые вкупе с восстановленными табачными листами, могут быть из любых сортов табака, обсужденных выше. Способом по изобретению можно производить восстановленные табачные листы, составленные по существу только из одного из указанных табачных сортов, или, альтернативно, из любой их комбинации.

Хотя настоящее раскрытие относится к листам, сделанным из восстановленного табака, предполагается, что настоящее изобретение охватывает и трубки, тонкие пленки, стержни и т.п. из восстановленного табака в непрерывной или фиксированной форме. Подобным же образом можно с пользой использовать любые из этих вторично составленных структур для получения табачного наполнителя, когда эти структуры подвергают соответствующим процессам. Более того, настоящим изобретением также предполагается, что другие курительные композиции, основанные на других сгораемых материалах, хорошо известные в технике и включающие множество встречающихся в природе или культивируемых растений, дающих листья, также можно образовать сходным образом, либо индивидуально, либо в комбинации с табаком, в структуры, сходные с описанными здесь, посредством способа по изобретению.

Настоящим изобретением также предполагается, что частицы пыли или других растений, дающих листья, могут выгодно использоваться по изобретению для производства восстановленных табачных листов или других структур, включающих пыль этих листьев, для целей, которые необязательно связаны с процессом горения курительных изделий.

Следующие примеры представлены для целей иллюстрации и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.

Пример 1. (серия 37). Суспензию частиц табака, где по меньшей мере 95 мас. % частиц проходило через сито 120 меш., получали в смесителе Waring для получения суспензии, имеющей примерно 17% общего содержания твердых веществ, включающий примерно 10 частей цитрусового пектина, примерно 7 частей пропиленгликоля и примерно 3,7 частей глицерина на 100 частей табачной пыли с размером частиц 120 меш. в количестве воды, достаточном для приготовления примерно 25% дисперсии пектина. После приготовления суспензии ее обрабатывали вакуумом примерно 15 дюймов (381 мм) рт. ст. посредством вакуумного насоса в течение примерно 2 мин, для того чтобы удалить воздух, который попал в суспензию среди прочих веществ при смешении с большим сдвигающим усилием в смесителе Waring. Затем суспензию перенесли в коробку для отливки без выдерживания и отлили лист на чистую пластину из нержавеющей стали. Эту пластину заранее обработали летицином для облегчения снятия с нее листа. Только что отлитый лист высушивали на паровой бане в течение примерно 3-4 мин, прежде чем его сняли с пластины. Было определено, что испытываемое ЛП составляет примерно 14,1%. Этот вторично составленный табачный лист имел массу примерно 130 г/см²; толщину листа примерно 8,7 мил (220 мкм) и плотность листа примерно 0,58 г/см³. Путем обработки суспензии вакуумом питтинг - который обычно обнаруживают на листах этого типа - был очень сильно уменьшен. Измеряли физические характеристики листа, которые имеют следующие значения: прочность на разрыв 546 Н/м, ПЭР · 10³ - 16 Н/м³ и удлинение 1,9%.

Пример 2 (серия 64). Для оценки и сравнения качества листа, полученного в примере 1, приготовили табачную суспензию, имеющую примерно 17% общего содержания твердых веществ, в смесителе Waring, используя те же самые компоненты, что описаны выше в примере 1. Однако эту суспензию перед отливкой не обрабатывали вакуумом. Определили, что испытываемое ЛП составляет примерно 14,8%. Физические характеристики этого восстановленного табачного листа были следующие: масса листа 190 г/м², толщина листа 12,8 мил (325 мкм) и плотность листа 0,56 г/см³. Определили, что физические характеристики этого восстановленного табачного листа были следующие: прочность на разрыв 417 Н/м, ПЭР · 10³ - 9,5 Н/м³ и удлинение 1,8%.

Пример 3 (серия 38). Приготовили табачную суспензию в смесителе Waring, включающую примерно 10 частей цитрусового пектина, примерно 3,7 части глицерина и примерно 7 частей пропиленгликоля на 100 частей табака 400 меш. в воде. Определили, что суспензия имеет общее содержание сухих веществ примерно 18% в количестве воды, достаточном для приготовления примерно 25% дисперсии пектина. Эту суспензию подвергали обработке вакуумом примерно 15 дюймов (381 мм) рт. ст. в течение примерно 2 мин, для того чтобы удалить воздух, который оказался захваченным внутрь суспензии. Суспензию отливали и высушивали, как описано выше в примере 1. Определили, что испытываемое ЛП составляло примерно 15,3%. Физические характеристики готового листа были следующие: масса листа 158 г/м², толщина листа 136 мкм и плотность листа 1,16 г/см³. Посредством использования частиц табака размером примерно 400 меш. получили лист с улучшенными физическими показателями. Измеряли физические показатели листа, которые имеют следующие значения: прочность на разрыв 733 Н/м, ПЭР · 10³ - 36 Н/м³ и удлинение 3,6%.

Пример 4 (серия 67). Приготовили суспензию табака в смесителе Waring, включающую те же самые компоненты в приблизительно тех же пропорциях, что и в примере 3. Получили общее содержание сухих веществ в суспензии примерно 19%. Перед отливкой суспензию не вакуумировали, однако отливали и высушивали, как описано в примере 1. Определили, что испытываемое ЛП составляло 14,4%. Определили, что физические характеристики восстановленного табачного листа были следующие: масса листа 147 г/м², толщина листа 145 мкм и плотность листа 0,98 г/см³. При неиспользовании вакуума наблюдали заметное снижение физических показателей листа с точки зрения устойчивости. Характеристики листа, полученные без обработки вакуумом были следующие: прочность на разрыв 741 Н/м, ПЭР · 10³ - 21,6 Н/м³ и удлинение 2,1%.

Формула изобретения

1. Способ производства восстановленного табачного листа, предусматривающий приготовление суспензии, содержащей табачную пыль, связующее и водную среду, отливку суспензии на подложку, сушку отлитой суспензии с образованием восстановленного табачного листа, снятие восстановленного табачного листа с подложки, отличающийся тем, что средний размер частиц табачной пыли находится в диапазоне 120 - 400 меш, связующее состоит из одного или более веществ, выбранных из гуаровой смолы, смолы рожкового дерева, смолы тамаринда и конжековой муки, суспензия имеет содержание сухих веществ 17 - 25%, причем до 8% сухих веществ является связующим, а весовое соотношение табака к связующему составляет 50 : 1 - 10 : 1, при этом полученный восстановленный табачный лист содержит 80 - 90% табака с остатком, состоящим преимущественно из добавок, таких, как связующее.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что суспензия, приготовленная на первой стадии, дополнительно включает увлажнитель.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что увлажнителем является глицерин, или пропиленгликоль, или любая их комбинация.

4. Способ по любому из пп. 1 - 3, отличающийся тем, что суспензия, приготовленная на первой стадии, дополнительно включает вещество для консервации табака.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что консервант является по меньшей мере одним веществом из пропионатов, карбонатов, бензоатов или сорбата калия.

6. Способ по любому из пп. 1 - 5, отличающийся тем, что перед отливкой из суспензии удаляют захваченный в ней воздух.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что воздух, захваченный суспензией, удаляют посредством приложения вакуума.

8. Способ по любому из пп. 1 - 7, отличающийся тем, что перед отливкой суспензии связующее нагревают до температуры 25 - 85^oC.

9. Способ по любому из пп. 1 - 8, отличающийся тем, что табачная пыль включает частицы табачных стеблей и табачных листьев.

10. Способ по любому из пп. 1 - 9, отличающийся тем, что табачная пыль включает частицы по меньшей мере одного из сортов табака: флю-Кьюред, Турецкий, Мэриленд, Барлей, Вирджиния, Ориентал или любой их комбинации.

11. Способ по любому из пп. 1 - 10, отличающийся тем, что табачная пыль имеет средний размер частиц в диапазоне 120 - 200 меш.

12. Способ по любому из пп. 1 - 11, отличающийся тем, что связующее является гуаровой смолой.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что pH суспензии, полученной на первой стадии, составляет 5 - 6.

14. Способ по любому из пп. 1 - 13, отличающийся тем, что дополнительно предусматривают выдерживание суспензии перед отливкой в течение 1/4 - 3 ч.

15. Способ по любому из пп. 1 - 14, отличающийся тем, что табачную пыль получают посредством сухого размола.

16. Способ по любому из пп. 1 - 15, отличающийся тем, что суспензия, полученная на первой стадии, имеет общее содержание сухих веществ около 17%.

17. Способ по любому из пп. 1 - 16, отличающийся тем, что стадия получения суспензии дополнительно предусматривает подачу суспензии в смесительное устройство с высоким усилием сдвига.

18. Способ по любому из пп. 1 - 17, отличающийся тем, что подложкой является лента из нержавеющей стали.

19. Способ по любому из пп. 1 - 18, отличающийся тем, что дополнительно предусматривает после снятия восстановленного табачного листа с подложки обработку подложки раствором лимонной кислоты примерно 10%-ной концентрации.

20. Способ по любому из пп. 1 - 19, отличающийся тем, что дополнительно предусматривает перед отливкой суспензии на подложку обработку подложки освобождающим агентом.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что освобождающим агентом является лецитин.

22. Способ по любому из пп. 1 - 21, отличающийся тем, что сушку отлитой суспензии осуществляют с использованием устройства для сушки воздухом.

23. Способ по любому из пп. 1 - 21, отличающийся тем, что сушку отлитой суспензии осуществляют с использованием устройства для сушки воздухом.

24. Способ по любому из пп. 1 - 23, отличающийся тем, что стадию приготовления суспензии осуществляют периодически.

25. Способ по любому из пп. 1 - 23, отличающийся тем, что стадию приготовления суспензии осуществляют непрерывно.

26. Табачный продукт, включающий восстановленный табачный лист, изготовленный по любому из пп. 1 - 25.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5