改进烟草填充能力的方法 本发明涉及了一种增加烟草材料填充能力的方法，烟草材料如烟丝、烟梗或具有多孔性结构的植物烟草添加剂，该方法是在50-1000巴压力的一个高压釜或串联连接的多个高压釜内，用由氮气和/或氩气组成的处理气体对初始水分含量为8至16wt.％的烟草材料进行处理，然后，在泄压后，对被排出地烟草材料进行二次加热处理。
正如INCOM膨胀方法所已知的那样，在高压下用惰性气体膨胀烟草的方法，其优点要多于用二氧化碳、氨或易挥发性有机气体加压处理烟草，如：US 4 289 148公开了后一种方法，该方法是在操作温度为0℃至50℃之间的高压釜内，对水分含量高于20wt％的烟草材料进行处理。泄压是在0.5至10分钟内进行的，在实施例中，泄压在1.3分钟内进行，随后如用饱和蒸汽对排出的烟草进行二次加热处理并以此使其膨胀。
DE31 19 330 A1公开了，为了使将要排出的烟草材料在膨胀力释放时，快速冷却，低水分含量10至15wt.％的烟草材料的操作温度要低于50℃。在这种情况下的泄压时间为1.3至2分钟。
DE34 14 625 C2公开了一种串连式的方法，根据这个方法，通过在加入到反应器之前冷却处理气体，冷却高压釜或使用过冷的和液化的处理气体，就得到低浸渍温度的烟草。泄压时间为0.5至10分钟，最好为1至2分钟。排出烟草的最低温度应当低于0℃。
类似地，DE 39 35 774 C2也公开了一种串连式的膨胀方法，该方法是通过用冷凝器循环处理气体，以得到所需的低浸渍温度25℃和45℃的。
虽然用这种已知的膨胀方法，在增加烟草填充能力和/或膨胀度方面，得到了好的效果，但是由于一个高压釜或几个高压釜需要冷却，并且由于处理气体需要额外的冷却，因此费用相对很贵。
本发明的目的是为了改进现有的INCOM方法，并且在无需昂贵的冷却措施的条件下，得到同样好的或更好的膨胀度。
因此，本发明的方法是本发明权利要求的前序部分的开头所提到的那种类型，其特征在于：在至少一个保持阶段进行泄压处理，泄掉的压力相当于原最大压力的3至60％，最好为3至30％，其特征还在于：在残余的压力下，加热系统，使得完全泄压后，烟草的排出温度在10℃至80℃的范围内。
人们惊奇地发现：用现有的原理，对在8至16wt.％范围内的低水分含量的烟草进行低温处理和/或在低温下卸料，不会得到最佳的膨胀效果。相反，在残余的压力下，仅通过加热系统，就可以在膨胀效果和/或填充能力方面，得到令人惊异地好的效果，其中，根据本方法，压缩热被有利地利用和不必被引走，并且不必对一个高压釜或多个高压釜进行额外的冷却。
从各最大压力降到保持阶段压力的泄压最好在20秒至5分钟的时间间隔内进行，而残余压力的泄压在3秒至3分钟的时间间隔内进行。
另外，为了达到本发明烟草卸料温度，通过保持时间，通过借助于热交换器循环在残余压力下的气体和/或通过传送来自其它高压釜的加热气体来增加温度是合适的。
在该方法的其它优选变型中，对同一烟草材料多次进行高压处理或进行连续的高压处理和热处理。
如果烟草材料的最初水分含量在10至14wt.％的范围内，并且如果进一步地用饱和蒸汽对烟草材料进行二次加热处理的话，得到了特别好的结果。
下面参照实施例来解释本发明的这种方法。
实施例1
为了执行本发明的方法，同时也为了进行对比试验，在所用容积为2L的实验室高压釜内，用由氮气组成的处理气体来进行高压处理，其中，为了调节到所需的操作温度，用夹套来循环液体介质。压力的供给/气体的供给在高压釜的下面进行，泄压/气体的排放在高压釜的上面进行。为了调到最终的压力，使用压缩机，同时，用热电偶元件测量在烟草填充器的上部和上半部的烟草温度。
用于烟草二次加热处理的试验装置由以大约5cm/s的速度操作的可透性传送带/金属丝网组成。在导向板间的烟草网(Tabakvlies)在约为10kg/h的饱和蒸汽、约为8mm狭长型出口、约为160mm宽的蒸汽喷嘴下进行二次处理。蒸汽的抽气装置位于与蒸汽喷嘴相对的传送带的下面。
以这种方法处理过的烟草样品被铺在平盘子上，并且将温度和相对湿度分别调整到21℃和60％。
用Borgwaldt密度测量仪来测定填充能力，并且在标准湿度(Sollfeuchte)12wt％和标准温度(Solltemperatur)22℃下将比容换算成ml/g。从未处理的对照样品和膨胀样品的数据中，计算出下面填充能力和/或膨胀度的相对增量：
Δ％＝(FE-FB)*100％/FB
(FB为未处理的填充能力，FE为膨胀后的填充能力)
用具有多孔底的PVC管插入到高压釜内来提取烟草。在加压过程中，供给气体使最终的压力达到700巴。用300g、水分含量为12％的烤烟(Virginia-Blend)作为烟草。试验结果在下表中显示出来，其中TA代表受过高压处理的烟草的排出温度。在试验1的泄压过程中，两个保持阶段分别在400巴和100巴的压力下维持2分钟，在试验2和3中，仅一个保持阶段在50巴的压力下维持2分钟/4分钟。在对比试验4中，直接进行泄压，如泄压时间小于1分钟，没有保持阶段。
表1：试验结果 操作温度℃ 60 80序号 泄压操作 TA℃ Δ％ TA℃ Δ％ 1 在400巴和100巴的压力下的 每个保持阶段维持2分钟 16 83 - - 2 在50巴的压力下的保持阶段 维持2分钟 15 93 20 90 3 在50巴的压力下的保持阶段 维持4分钟 33 93 41 90 4 没有(对比) -25 80 -3 81
上述试验第1至第3是保持阶段在不同的压力和不同的时间和在两个高压釜的操作温度下进行的，与直接泄压的试验4相比，上述试验表明：在预定保持阶段(压力)中保持时间使排出温度从-25℃或-3℃明显增加到+33℃或+41℃，并且与现有的工艺原理相反，本发明尽管排出温度高，填充能力仍有改善。
实施例2
与实施例1相似，在高压釜的操作温度为40℃下对150g的烟草进行高压处理。在试验5的泄压过程中，保持阶段在50巴的压力下维持2分钟，并且在保持时间内，利用循环泵通过温度为80℃的热交换器使气体循环。这次在泄压和循环过程中的气体供给从高压釜的上面进行，保持阶段气体的排放和泄压从高压釜的下面进行。在烟草插入容器的上限和高压釜盖之间的密封环保证了气体直接进入烟草插入容器内。
表2：试验结果 操作温度40℃序号 泄压过程中的操作 TA℃ Δ％ 5在50巴的压力下保持阶段维持2分 钟，通过热交换器循环(80℃) 10 79 6 没有(对比) -105 69
实施例3
下面的步骤与实施例2的步骤相似，其中，在泄压过程中，保持阶段的压力在50巴下恒定维持1分钟，并且将来自第二高压釜(指“供给体(Donator)”)的加热气体引入到处理容器内。在该传送之前，供给体的压力是100巴，操作温度为80℃，容积为4L。在泄压和传送过程中，气体的供给从高压釜的下面进行，保持阶段和泄压的气体出口在高压釜的上面。
表3：试验结果 操作温度40℃序号 泄压过程中的操作 TA℃ Δ％ 7在50巴的压力下，保持阶段维持1分钟，从压力为100巴、操作温度为 60℃的供给体传送气体 16 89
在实施例1中，在具有预定的保持阶段/预定压力的保持时间内加热，必须升高操作温度，与实施例1相反，上述的实施例2和实施例3显示：当含有气体的处理容器(指“接受体(Akzeptor)”)的操作温度是40℃时，无论是实施例2的通过热交换器的气体循环还是实施例3的从供给体传送气体，均在恒定的保持阶段/恒定压力下也提高了操作温度。从实施例3的供给容器传送气体的变型方法，尤其使填充能力明显地高于实施例2的对照试验6。
为了说明这些意想不到的结果，可以假设：在剩余压力下、对高压处理过的烟草进行加热处理导致了高压釜内烟草的预膨胀，产生了已知方法不能得到的填充能力的额外改善。为了证实下面实施例4的这一假设，在不用饱和蒸汽进行二次加热处理的情况下，对烟草进行加压处理，将处理过的样品直接调节，以得到预膨胀的可能效果。已经证实：未经二次加热处理的填充能力改善是很小的，但是在下面的实施例4中，在残余压力的加热过程中，出现了另外的效果。
实施例4
在高压釜的操作温度为60℃下对150g的烟草进行高压处理，并且在完全泄压后，不再对烟草进行二次加热处理。在泄压过程中，保持阶段在50巴的压力下、类似于实施例3从第二高压釜内传送加热气体维持1分钟，在传送气体之前，供给体的压力为200巴，操作温度为80℃。在对照试验9中，没有保持阶段，直接进行泄压。
表4：试验结果 操作温度60℃序号 泄压过程中的操作 TA℃ Δ％ 8 在50巴的压力下保持阶段维持1分 钟，从压力为200巴、操作温度为 80℃的供给体传送气体 19 21 9 没有(对比) -69 8
上述的结果证实了这种假设，即：在烟草残余的压力下，在高压处理过的烟草的加热过程中、用饱和蒸汽进行二次加热处理之前，具有轻微的预膨胀。
下面的实施例5和实施例6显示了本发明方法的另一个实施方式，在该实施方式中，对同一烟草材料进行多次高压处理/高压处理和二次加热处理。
实施例5
在第一阶段，在高压釜的操作温度为60℃下对150g的烟草进行高压处理。与实施例3类似，从供给体传送加热的处理气体，使保持阶段具有恒定压力。在传送气体之前，供给体的压力是300巴，操作温度是80℃，保持阶段在200巴的压力下被调节1分钟。
来自第一阶段的、膨胀的并按照试验10调节的烟草材料被用作由高压处理和二次加热处理组成的另外处理循环的底料。在高压釜的操作温度为60℃下、对100g的烟草进行高压处理。并且在泄压过程中，保持阶段在100巴的压力下维持1分钟。在传送气体之前，供给体容器的压力是200巴，操作温度是80℃，表5显示了该试验和试验10的结果。
表5：试验结果 操作温度60℃ 序号 泄压过程中的操作 TA℃ Δ％ 10在200巴的压力下保持阶段维持1分钟，从压力为300巴、操作温度为80℃的供给体传送气体 26 86 11在100巴的压力下保持阶段维持1分钟，从压力为200巴、操作温度为80℃的供给体传送气体 24 116(对试验10的膨 胀烟草处理)
实施例6
下面的步骤与实施例5的步骤类似，所不同的是，在该实施例中，两个相同的加压处理循环一个接一个地进行，随后进行二次加热处理。结果如下： 操作温度60℃ 序号 泄压过程中的操作TA℃ Δ％ 12在100巴的压力下，保持阶段维持1分钟，从压力为200巴、操作温度为80℃的供给体传送气体 30 103(进行两次加压处理，随后进行二次加热处理后)
尽管将实施例5的阶段1的膨胀烟草材料在阶段2中进行重新处理，但在该实施例6中，连续进行两次加压处理循环，然后再对加压处理过的烟草材料进行二次加热处理。这两种方法是基于多次膨胀的原理，即：反复地连续地进行高压处理和二次加热处理或重复地进行一个高压处理，随后进行二次加热处理。
实施例5表明：第一膨胀阶段的效果可通过阶段2的重新处理进一步增强，并且得到具有极高填充能力的烟草材料。由于删去了二次处理阶段，实施例6比较简单，但是它没有达到实施例5的最大值。