用于生产含有生物碱的材料的片材的方法和设备与流程

本发明涉及一种用于生产含有生物碱的材料的流延幅材的流延设备和方法。

背景技术：

具体来说，含有生物碱的材料为均质化烟草材料，其优选地用在气溶胶生成制品中，例如香烟或含有烟草的“加热非燃烧”型产品。

当今，在制造除烟草叶外的烟草产品时，也使用均质化烟草材料。这种均质化烟草材料通常由例如烟草梗或烟草尘等不大适合生产切丝填料的烟草植物部分制造。通常，烟草尘是在制造期间处理烟草叶的过程中作为副产品而产生。

均质化烟草材料最常使用的形式是再生烟草片材和流延叶(tcl是烟草流延叶的首字母缩略词)。用以形成均质化烟草材料片材的工艺通常包括将烟草尘与粘合剂混合以形成烟草浆料的步骤。接着，使用浆料产生烟草幅材，例如通过将粘稠的浆料流延到移动金属带上以产生所谓的流延叶。或者，可使用具有低黏度和高含水量的浆料在类似造纸的工艺中产生再生烟草。在制备后，可以类似方式将均质化烟草幅材切割成全叶烟草，以生产适于香烟和其它吸烟制品的烟草切丝填料。用于制造这类均质化烟草的工艺例如在欧洲专利ep0565360中公开。

在“加热非燃烧”气溶胶生成制品中，将气溶胶形成基材加热到相对低的温度以形成气溶胶，但防止烟草材料燃烧。另外，均质化烟草材料中所存在的烟草通常仅是烟草，或包括这类“加热非燃烧”气溶胶生成制品的均质化烟草材料中所存在的大部分烟草。这意味着由这类“加热非燃烧”气溶胶生成制品生成的气溶胶组合物基本上仅基于均质化烟草材料。因此，重要的是良好控制均质化烟草材料的组成以控制例如气溶胶的味道。

由于浆料的物理特性，例如浆料的稠度、粘度、纤维尺寸、粒度、湿度或年限的变化，标准流延方法和设备可导致在均质化烟草的幅材的流延期间，浆料向支撑物上的涂覆的不希望的变化。非最佳的流延方法和设备可能会导致均质化烟草的流延幅材的非均质性和缺陷。

流延片材的重要参数是其厚度，其优选地是尽可能均匀，使得使用者的吸烟体验对于使用任何获得的嵌入流延片材的最终产品可以是基本上相同的。厚度的变化，甚至最小的变化，都可能导致需要丢弃的产品，从而增加成本和生产时间。

在已知的工艺中，片材的厚度由将片材流延到传送带上的流延叶片确定，并且叶片与传送带之间的距离基本上确定了片材的厚度。叶片、传送带或它们的对准中的任何缺陷都可能导致产生不均匀的片材。

此外，流延片材的期望厚度的改变需要流延叶片的小心和缓慢的重新对准和移动，这需要时间并且通常在达到期望的新厚度之前导致机器停止。

因此，需要一种方法和设备来获得含有生物碱的、具有基本均匀厚度的材料的流延片材，其还允许相对快速的厚度变化。

技术实现要素：

本发明涉及一种用于生产含有生物碱的材料片材的方法，所述方法包括：将含有生物碱的材料与水混合以形成浆料；由所述浆料形成片材；在第一辊与第二辊之间压缩片材，所述第一辊和第二辊在其间形成间隙，所述片材插入所述间隙，以形成具有期望厚度的压缩片材；以及改变第一辊的直径，以便改变压缩片材的期望厚度。

在本发明的方法中，片材的厚度由辊之间的压缩步骤控制。一旦例如通过流延或通过挤出形成片材，所述片材就在第一对辊之间压缩以获得所述片材的期望厚度。在需要改变片材的厚度的情况下，或在所得测量厚度不是期望厚度的情况下，设备可以快速地调节到改变第一辊的直径的新期望厚度，使得由片材感受的压缩改变。也可改变两个辊的直径。该过程相对简单，但获得了厚度的准确控制，这也允许在线变化。

如本文所用，术语“片材”表示宽度和长度大大大于其厚度的层状元件。片材的宽度优选地大于约10毫米，更优选地大于约20毫米或约30毫米。在本文中，连续“片材(sheet)”称为“幅材(web)”。甚至更优选地，含有生物碱的材料片材的宽度在约60毫米至约2500毫米之间。如本文所用，术语“流延叶片”表示纵向成形的元件，其沿着其纵向延伸部的主要部分可以具有基本恒定的横截面。它示出了至少一个边缘，所述边缘旨在与将受所述边缘影响的糊状、粘性或液体状物质(例如浆料)接触。所述边缘可以具有锋利且刀状的边缘。替代地，其可以具有矩形或倒圆边缘。

如本文所用，术语“可移动支撑件”表示包括可在至少一个纵向方向上移动的表面的任何装置。可移动支撑件可以形成闭合环，从而在一个方向上提供不间断的运送。可移动支撑件可包括传送带。可移动支撑件可以基本上是平的，并且可以示出结构化或非结构化表面。可移动支撑件可以在其表面不具有开口，或者可以包括孔口，所述孔口优选具有使得它们对于沉积在其上的浆料不可穿透的尺寸。可移动支撑件可以包括片状可移动和可弯曲的带。带可以由金属材料，包括但不限于钢、铜、铁合金和铜合金，或橡胶材料制成。带可以由耐高温材料制成，使得它可以被加热以加速浆料的干燥过程。

如本文所使用，术语“浆料”表示液体状、粘性或糊状材料，其可以包括不同液体状、粘性或糊状材料的乳液，并且可以含有一定量的固态颗粒，条件是浆料仍然显示出液体状、粘性或糊状行为。

“含有生物碱的材料”是含有一种或多种生物碱的材料。生物碱可包括尼古丁。尼古丁可存在于例如烟草中。

生物碱是一组天然存在的化合物，主要含有碱性氮原子。该组还包括一些具有中性甚至弱酸性的相关化合物。一些具有类似结构的合成化合物也称为生物碱。除碳、氢和氮之外，生物碱也可以含有氧、硫，以及更罕见地，其他元素，例如氯、溴和磷。

生物碱由包括细菌、真菌、植物和动物的多种生物体产生。它们可以通过酸碱提取而从这些生物体的粗提取物中得以纯化。咖啡因、尼古丁、可可碱、阿托品、筒箭毒碱是生物碱的实例。

如本文中所使用，术语“均质化烟草材料”表示通过聚结颗粒烟草形成的材料，其含有生物碱尼古丁。因此，含有生物碱的材料可以是均质化烟草材料。

均质化烟草材料最常使用的形式是再生烟草片材和流延叶(castleaf)。用以形成均质化烟草材料片材的工艺通常包括将烟草尘与粘合剂混合以形成浆料的步骤。浆料然后用于产生烟草幅材。举例来说，通过将粘性浆料流延到移动金属带上来产生所谓的流延叶。或者，可使用具有低黏度和高含水量的浆料在类似造纸的工艺中产生再生烟草。

在本发明的方法中，形成浆料。浆料包含含有生物碱的材料和水。其还可优选地包含粘合剂和气溶胶形成剂。除了包含于含有生物碱的材料中的那些之外，其还可包括纤维素纤维。

浆料可包括多种额外的不同组分或成分。这些组分可能影响含有生物碱的材料的流延幅材的特性。第一成分是例如为粉末形式的含有生物碱的材料。此材料可以是例如烟草粉末掺合物，其优选地含有浆料中存在的大部分烟草。烟草粉末掺合物是均质化烟草材料中大部分烟草的来源，并且因此向最终产物，例如向加热均质化烟草材料而产生的气溶胶，赋予味道。含有纤维素纤维的纤维素浆粕优选地添加到浆料，充当增强剂，以便增加生物碱材料幅材的拉伸强度。

还优选地添加粘合剂，以便增强均质化片材的拉伸特性。可以添加气溶胶形成剂以促进气溶胶的形成。另外，为了达到对于流延含有生物碱的材料的幅材来说最优的特定粘度和湿度，可将水添加到浆料中。

可以将以所述浆料的干重计介于约1％与约5％之间的量的所述粘合剂添加到所述浆料。更优选地，其介于约2％与约4％之间。浆料中使用的粘合剂可以是本文所述的胶或果胶中的任一种。粘合剂可以确保含有生物碱的材料的粉末基本上保持分散在整个均质化幅材中。尽管可以使用任何粘合剂，但是优选的粘合剂是天然果胶(诸如水果、柑桔或烟草果胶)，瓜尔胶(诸如羟乙基瓜尔胶和羟丙基瓜尔胶)，刺槐豆胶(诸如羟乙基和羟丙基刺槐豆胶)，海藻酸盐，淀粉(诸如改性或衍生淀粉)，纤维素(诸如甲基、乙基、乙基羟甲基和羧甲基纤维素)，罗望子胶，右旋糖酐，普鲁兰多糖，魔芋粉，黄原胶等。用于本发明的特别优选的粘合剂是瓜耳胶。

在浆料中引入纤维素纤维，充当增强剂，通常会增加含有生物碱的材料幅材的拉伸强度。因此，添加纤维素纤维可以增加含有生物碱的材料幅材的回弹性。包含在用于含有生物碱的材料幅材的浆料中的纤维素纤维是本领域中已知的并且包含但不限于：软木纤维、硬木纤维、黄麻纤维、亚麻纤维、烟草纤维和其组合。除成浆以外，纤维素纤维可以经受合适的工艺，如精制、机械成浆、化学成浆、漂白、硫酸盐成浆及其组合。纤维素纤维可以包括烟草梗材料、茎或其他烟草植物材料。优选地，纤维素纤维(如木纤维)包含低木质素含量。替代性地，纤维，例如植物纤维，可以与上述纤维一起使用或用于包含大麻及竹材的替代物中。纤维素纤维的长度有利地在约0.2毫米和约4毫米之间。优选地，纤维素纤维的根据重量的平均长度介于约1毫米与约3毫米之间。另外，优选地，按干重计，纤维素纤维的量占浆料(或均质化烟草片材)总重量的约1％至约7％。

纤维的平均长度是指其真实长度(无论它们是卷曲的还是具有缠结的)，如由techpapsas商业化的morficompact测量的。平均长度是在n个纤维的测量值上，通过morficomcact测量的纤维长度的数学平均值，其中n>5。morficompact是一种纤维分析仪，其根据纤维构架测量纤维的长度，因此测量的是其实际展开的长度。如果测量的物体的长度在200微米至10000微米之间并且其宽度在5微米至75微米之间，则将其视为纤维。在将去离子水添加到纤维并使用morfi软件时，测量纤维长度。

包含在用于含有生物碱的材料(例如匀质化烟草材料)片材的浆料中的合适的气溶胶形成剂是本领域中已知的，并且包括但不限于：一元醇，如薄荷醇；多元醇，如三乙二醇、1,3-丁二醇和甘油；多元醇酯，如丙三醇单、二或三乙酸酯；和单、二或聚羧酸的脂肪族酯，如十二烷二酸二甲酯和十四烷二酸二甲酯。

优选的气溶胶形成剂的示例是甘油和丙二醇。

浆料可以具有以干重计大于约5％的气溶胶形成剂含量。浆料可以具有以干重计在5％与30％之间的气溶胶形成剂含量。更优选地，气溶胶形成剂占浆料的干重的约10％至约25％之间。更优选地，气溶胶形成剂占浆料的干重的约15％至约25％之间。

粘合剂和纤维素纤维优选地以约1:7到约5:1的重量比包括在内。更优选地，粘合剂和纤维素纤维以约1:1到约3:1的重量比包括在内。

粘合剂和气溶胶形成剂优选地以约1:30到约1:1的重量比包括在内。更优选地，粘合剂和气溶胶形成剂以约1:20到约1:4的重量比包括在内。

含有生物碱的材料优选地是烟草。粘合剂和烟草粒子优选地以约1:100到约1:10的重量比包括在内。更优选地，粘合剂和烟草粒子以约1:50到约1:15的重量比，甚至更优选地约1:30到1:20的重量比包括在内。

气溶胶形成剂和烟草颗粒优选地以约1:20到约1:1的重量比包括在内。更优选地，气溶胶形成剂和烟草颗粒以约1:6到约1:2的重量比包括在内。

气溶胶形成剂和纤维素纤维优选地以约1:1到约30:1的重量比包括在内。更优选地，气溶胶形成剂和纤维素纤维以约5:1到约15:1的重量比包括在内。

纤维素纤维和烟草粒子优选地以约1:100到约1:10的重量比包括在内。更优选地，纤维素纤维和烟草颗粒的重量比优选地在约1:50至约1:20之间。

进一步地，由浆料形成片材。为了形成片材，优选使用片材形成器。为了形成片材，浆料可以例如沿着流延方向、优选在可移动支撑件上流延。浆料可以包含在底部和流延叶片处具有孔口的流延箱中。流延箱优选地是箱形的。

对于流延，作为片材形成器，可以使用流延叶片。流延叶片优选地垂直于流延方向布置。通过流延叶片可以形成材料幅材，该流延叶片流延存在于流延箱中的浆料。例如，浆料通过重力从流延箱掉落并与流延叶片接触。流延叶片的边缘与可移动支撑件的表面形成间隙，并且浆料穿过由所述间隙限定的孔口。

浆料可以挤出以便形成片材。因此，片材形成器可为挤出器。因此，所述片材离开挤出器，在该挤出器处其优选地被压缩并加热。同样在这种情况下，浆料优选地挤出到可移动支撑件上。形成片材的任何过程均可用于本发明，即，可考虑任何片材形成器装置。

片材被挤出或流延的方向限定了片材的输送方向。为了形成含有生物碱的材料的连续片材或幅材，片材在形成时优选地移动，使得其可连续地形成以产生幅材。优选地，片材通过可移动支撑件沿着输送方向移动。

所形成的片材接着在两个辊之间压缩，所述辊形成第一对辊或一对辊。第一对的辊被称为第一辊和第二辊。第一辊和第二辊在其间形成第一间隙，片材插入到该第一间隙中并被压缩。优选地，被第一对辊压缩后的片材的厚度小于片材在被第一对辊压缩前具有的厚度。

优选地，第一辊和第二辊具有圆柱形形状，并且具有第一旋转轴线和第二旋转轴线。优选地，第一旋转轴线和第二旋转轴线彼此平行。优选地，第一旋转轴线和第二旋转轴线垂直于片材的输送方向。优选地，第一旋转轴线和第二旋转轴线平行于片材的宽度。

在由第一对辊压缩之前，基本上刚形成的片材的湿度优选地相对较高。就在第一对的第一辊与第二辊之间进行压缩之前的片材的含水量优选地占片材总重量的约60％至约85％之间。优选地，就在第一辊与第二辊之间进行压缩之前的片材的含水量占片材总重量的约65％至约80％之间。更优选地，其介于约70％与约78％之间。第一对辊优选地直接定位在片材形成器(例如挤出器或流延叶片)的前方，而其间没有任何其它元件。

在由第一对辊压缩片材之前，片材具有初始厚度，也称为第一厚度。初始厚度优选地在约0.2毫米至约2毫米之间。更优选地，初始厚度在约0.4毫米至约1毫米之间。甚至更优选地，初始厚度在约0.5毫米至约0.8毫米之间。

在由第一对辊压缩之后，优选地减小片材的初始厚度，且片材的初始厚度在第一对辊之后变成第二厚度。

在期望片材具有不同的第二厚度的情况下，或如果第二厚度不是期望厚度，例如由于整体工艺的参数变化(例如，密度较低的浆料，或使用不同的浆料组合物等)，则改变第一辊与第二辊之间的间隙的大小。此变化通过改变第一对的第一辊的直径尺寸来执行。第一辊和第二辊两者的直径也可以均改变。

第一辊的直径变化意味着第一辊的直径通过任何手段改变，使得第一辊与第二辊之间的间隙可以改变。第一辊保持不变，仅其直径改变。在直径改变步骤中，第一辊以可旋转方式固定到设备。这还允许直径变化，同时执行片材的压缩。因此，第一辊与第二辊之间的间隙的在线变化是可能的。

优选地，改变第一辊的直径的步骤包括：在旋转第一辊的同时改变第一辊的直径。生产不被中断。

其直径改变的第一辊也可以不与片材直接接触。所述片材可在所述第一辊与所述第二辊之间压缩，但在所述第一辊与片材之间插入另一元件。此另一元件可以是另一辊。

此变化可在线执行，而不需要停止生产，因为第一辊的直径的变化可能不需要辊的变化或生产中的任何中断。可以在压缩片材时执行直径变化。第一对的两个辊之间的间隙的减小或增大分别导致片材的第二厚度的减小或增大。

根据本发明的方法，可以在没有机器停止的情况下获得片材的厚度的简单且快速的变化。此外，变化可以在任何方向上进行，即，随着这种直径变化，使片材变厚或变薄是可能的。变化也可以是自动的，唯一的手动操作是在反馈系统中输入不同的第二厚度值。传感器可在第一对辊之后检查片材的第二厚度。可以将测量的第二厚度与期望厚度进行比较。如果测量的第二厚度与期望厚度不匹配，则通过改变第一辊的直径来改变辊之间的间隙。第一辊和第二辊的直径也可以变化。

优选地，改变第一辊的直径包括改变间隙的宽度。优选地，改变第一辊的直径意味着间隙的宽度的改变，其可以比它改变之前更宽或更小。以此方式，可形成更厚或更薄的片材。

优选地，改变第一辊的直径包括对第一辊进行充气或放气。“充气”是指通过填充辊内部的流体来增大辊的尺寸的过程。流体可以是加压空气。辊可以由允许例如使用加压流体进行充气或放气的情况下变形的材料形成。形成第一辊的材料可以是弹性材料。辊可以是“轮胎状”的，使得其直径的变化可以通过增大或减小其内部压力来实现。以此方式，可以实现间隙宽度的非常有效的改变，特别是相对快的改变。

优选地，改变第一辊的直径包括改变第一辊的温度。如已知的，几种材料可以随着温度改变其尺寸。通常，温度越高，材料占据的体积越大。优选地，其中形成第一辊的材料具有高的热膨胀。优选地，温度越高，第一辊的直径变得越大。

优选地，在压缩所述片材的步骤开始时，所述片材的含水量占所述片材的总重量的约60％至约85％之间。优选地，在片材“刚形成”(例如刚流延)且因此具有高水分含量时，执行在第一辊与第二辊之间压缩片材的步骤。以此方式，可以更好地调节流延片材的厚度，因为浆料仍是柔顺的且软的，易于压缩。

优选地，该方法包括根据含有生物碱的片材的期望厚度改变第一辊的直径的步骤。优选地，反馈环存在于本发明的设备中，使得片材的实际厚度与期望厚度之间存在恒定比较。当发生厚度变化时，辊的直径改变以保持获得期望厚度。例如，可以测量第一对辊之后的片材的厚度，并且如果测量的厚度不同于期望厚度，则可以改变第一辊的直径。更优选地，如果测量的厚度在预定厚度范围之外，则可以改变第一辊的直径。预定厚度范围可以是以期望厚度为中心的范围。

此外，如果希望片材的厚度不同于给定时刻产生的厚度，则可以通过简单地改变第一辊的直径来修改第一辊与第二辊之间的间隙的大小，以便获得新的期望厚度，而没有任何机器中断。优选地，所述方法包括以下步骤：在第一辊与第二辊之间的压缩步骤期间，干燥所述片材。优选地，虽然片材的厚度由压缩调节，但片材也是干燥的。因此，优选地，第一对辊包括在干燥器中。优选地，通过与片材直接接触的热辊表面和热空气的组合来实现干燥。第一辊和第二辊限定了外表面。优选地，第一辊或第二辊中的一个或两者由热流体例如蒸汽或蒸气加热，使得其外表面变热。优选地，与干燥片材接触的热辊表面的温度和热空气的温度均在约40摄氏度至约250摄氏度之间。

优选地，通过第一对辊的压缩步骤也改善干燥步骤的效率。通常，干燥由热流体执行。压缩可以将一些水挤出片材，因此整体干燥花费更少的时间，或者可以使用较低温度的热流体进行干燥。

优选地，所述方法包括以下步骤：调节第一辊或第二辊的温度。可以通过加热辊进一步提高干燥的效率。替代地，辊可以被冷却，例如，可以降低靠近干燥器的出口的一对辊的温度。优选地，用于加热或冷却的辊的温度在约10摄氏度至约-250摄氏度之间。

优选地，所述方法包括以下步骤：在第三辊与第四辊之间进一步压缩由第一辊和第二辊压缩的片材。优选地，根据本发明，在第一次压缩之后，发生第二对辊的第二次压缩。第二次压缩由第三辊和第四辊执行，第三辊和第四辊优选地在其间形成第二间隙，所述片材引入第二间隙并由第二对辊压缩。

优选地，第二次压缩在片材的输送方向上在第一次压缩的下游发生。

优选地，第三辊和第四辊具有圆柱形形状，并且具有第三旋转轴线和第四旋转轴线。优选地，第三旋转轴线和第四旋转轴线彼此平行。优选地，第三旋转轴线和第四旋转轴线垂直于片材的运动方向。例如，第三旋转轴线和第四旋转轴线平行于片材的宽度。因此，优选地，第一旋转轴线、第二旋转轴线、第三旋转轴线和第四旋转轴线都彼此平行。

在由第二对辊压缩之后，片材的厚度从第二厚度进一步减小到第三厚度。在第二对辊之后，即在第二对辊进行第二压缩之后，片材的第三厚度优选地在约0.5毫米至约0.05毫米之间。更优选地，片材的第三厚度在约0.3毫米至约0.1毫米之间。第三厚度是片材的最终期望的最终厚度。因此，片材的最终厚度，即第三厚度，优选在多步骤过程中获得。可以使用任何数量的对辊。因此，获得了对最终厚度的更好控制，因为辊的尺寸可以容易地控制，并且进一步地可以在第二次压缩中校正在第一次压缩中获得的“小的”不均匀性。

在本发明的方法中可以考虑超过两对辊。可以获得对片材的最终厚度的甚至更精确的控制。因此，从形成时的第一厚度到第三最终厚度，片材可具有许多中间厚度。在若干步骤中达到最终厚度允许非常精确地控制片材本身的均匀性。在下文中，考虑了n≥2的n对辊。第一对辊被视为最靠近片材形成器，而第二对辊是最后一对辊，且额外n-2对辊放置在第一对辊与第二对辊之间。

优选地，在n对辊的情况下，由对辊施加到片材的压力从第一对辊到第二对辊(＝该行中最后一对辊)增加，并且沿着片材的运动方向在定位在其间的n-2对辊中单调增加。

优选地，形成片材的步骤包括流延片材的步骤。优选地，形成片材的步骤包括挤出片材的步骤。所述片材可通过任何已知方法形成。本发明可适用于由浆料形成片材的任何形成系统或方法。

优选地，所述方法包括在第一对辊之间的压缩步骤期间、或者在第二对辊之间的压缩步骤期间、或者在第一对辊之间的压缩步骤与第二对辊之间的压缩步骤之间干燥片材的步骤。优选地，虽然片材的厚度由若干步骤的压缩调节，但片材也是干燥的。因此，优选地，n对辊包括在干燥器中。优选地，通过与片材直接接触的热辊表面和热空气的组合来实现干燥。辊由例如蒸汽或蒸气的热流体加热。优选地，与干燥片材接触的热辊表面的温度和热空气的温度均在约40摄氏度至约250摄氏度之间。优选地，在n对辊的情况下，所有辊都包括在干燥器中。因此，优选地，干燥步骤在n个压缩步骤中的每一个期间发生，并且还在片材从一对辊移动到下一对辊时发生。

优选地，通过对辊的压缩步骤也改善干燥步骤的效率。通常，干燥由热流体执行。压缩可以将一些水挤出片材，因此整体干燥花费更少的时间，或者可以使用较低温度的热流体进行干燥。

优选地，所述方法包括以下步骤：在第一辊与片材之间插入刚性元件；并且改变第一辊的直径的步骤包括：改变由第一辊施加到刚性元件上的压力。第一辊可以不直接接触片材。刚性元件，例如辊且更优选地其直径是固定的且不可改变的辊，可插置于片材与第一辊之间。第一辊改变直径，将刚性元件推向或推离片材，使得片材上的压缩改变。优选在第一辊与片材之间插入刚性元件，以恒定地保持局部平坦的表面与片材接触。当第一辊充气或放气时，其外表面可从圆柱形表面变形。因此，插入刚性元件确保与片材接触的表面始终相同，仅施加的压力变化。

本发明还涉及一种用于生产含有生物碱的材料的片材的设备，其包括：槽，其适于容纳由含有生物碱的材料和水形成的浆料；片材形成装置，其用于由浆料形成片材；第一辊和第二辊，所述第一辊和第二辊在其间形成间隙，片材插入间隙以压缩片材；直径改变装置，其用于改变第一辊的直径。

本发明的许多优点先前已经陈述过并且在此不再重复。本发明的设备包括例如包括在干燥器中的第一对辊。辊之间的片材的压缩可以改变片材的厚度。因此，第一辊的直径的改变可以改变片材的厚度。也可以想到两个辊的直径的改变；在这种情况下，每个辊包括直径改变装置，或者相同的直径改变装置在第一辊和第二辊上都起作用。

优选地，所述直径改变装置包括加压流体供应装置。优选地，所述辊是可充气的，像轮胎一样，因此它们包括外部可变形壳体，并且因此加压流体供应装置可用于改变其直径，从而吹起壳体。

优选地，所述第一辊或第二辊的宽度是所述槽的宽度的至少两倍。第一辊或第二辊的宽度定义为第一辊或第二辊的沿着其旋转轴线的尺寸。槽的宽度是槽的沿着相同旋转轴线的尺寸。优选地，旋转轴线与片材的输送方向垂直。由于辊的直径的改变可能略微改变辊的形状、特别是其平坦度这一事实，因此优选辊的宽度比片材的宽度(通常对应于或取决于槽的宽度)“大得多”，使得片材可在辊的平坦部分中压缩，所述平坦部分通常是中心部分。因此，优选的是具有比用于浆料的槽大得多的第一辊或第二辊，该槽限定了片材的宽度，使得有可能在第一辊或第二辊的中心部分中压缩片材。

优选地，片材形成装置包括流延设备。优选地，片材形成装置包括挤出设备。任何片材形成设备都可以用于本发明中，流延和挤出是得到含有生物碱的材料片材最有用和最佳的。

优选地，所述设备包括第三辊和第四辊，所述第三辊和第四辊在其间形成第二间隙，所述片材能够插入所述第二间隙，所述第三辊和第四辊在所述片材的移动方向上定位在所述第一辊和第二辊的下游。

优选地，第二间隙小于第一间隙。在n对辊的情况下，最接近形成装置的第一对辊的第一间隙的宽度最大，第二对辊的第二间隙的宽度最小。剩余的n-2对辊的间隙的宽度在第一间隙与第二间隙之间。

优选地，第一对辊包括第一辊和第二辊，第二对辊包括第三辊和第四辊，并且其中第一辊的直径大于第三辊的直径。在n对辊的情况下，优选辊的直径沿着片材的移动方向减小。获得对片材厚度的更好控制。优选地，辊的直径的减小继而确定辊与片材之间的接触表面的减小，并且实现更准确的厚度调节和控制。

优选地，辊之间的间隙的宽度减小，使辊彼此靠近移动。

优选地，第一对辊包括第一辊和第二辊，第二对辊包括第三辊和第四辊，并且第三辊的外表面具有比第一辊的表面更高的硬度。硬度是对由机械压痕或磨损导致的局部塑性变形的抵抗力的量度。有些材料比其他材料更硬。取决于材料，辊可具有不同的硬度。钢辊的硬度优选地在约1至约50hrc(洛氏标度(rockwellscale))之间，塑料辊的硬度优选地在约d10至约d100(肖氏硬度计)之间，橡胶辊的硬度优选地在约a10至约a100(肖氏硬度计)之间。辊可以由金属、塑料或橡胶形成。辊的表面可以涂覆具有不同硬度的不同材料的层。优选地，在n对辊的情况下，对辊的硬度在片材的移动方向(输送方向)上从第一对辊朝向第n对辊增加。

优选地，所述设备包括厚度传感器以测量片材的厚度，所述直径改变装置基于所述厚度传感器的输出信号改变第一辊或第二辊的直径。优选地，存在反馈环以详细阐述来自传感器的信号并相应地改变辊的直径。

优选地，所述设备还包括可移动支撑件，该可移动支撑件由第一对辊的第一辊或第二辊驱动。优选地，存在可移动支撑件以沿着输送方向输送片材。优选地，带由第一对中的一个辊驱动。优选地，可移动支撑件终止于第一对辊之后。优选地，在n对辊的情况下，可移动支撑件在片材的输送方向上延伸通过给定数目的辊。优选地，在第一对辊或第二对辊之后，片材是“实心的”，因此其是自维持的，并且其可由机动化的一对辊驱动通过接下来的辊。优选地，可移动支撑件终止于第一对辊与第二对辊之间。

优选地，所述设备包括定位在第一辊与第二辊之间的间隙中的刚性元件，使得片材插入到第二辊与刚性元件之间。第一辊与第二辊之间的间隙是“大的”，使得可以插入另一元件，例如额外的辊。第一辊的直径变化改变由刚性元件施加到片材上的压力。

附图说明

将参照附图仅通过举例方式进一步描述具体实施例，在所述附图中：

·图1示出了根据本发明的生产用于均质化烟草材料的浆料的方法的流程图；

·图2示出了图1的方法的变化形式的框图；

·图3示出了根据本发明的用于生产均质化烟草材料的方法的框图；

·图4示出了图1、2或3的方法中的一个步骤的放大视图；

·图5示出了图1、2或3的方法中的一个步骤的放大视图；

·图6示出了用于进行图1和2的方法的设备的示意图；

·图7示出了用于进行图3的方法的设备的示意图；以及

·图8示出本发明的设备的细节的不同实施例的示意性前视图。

具体实施方式

首先参考图1，示出了根据本发明的用于由浆料生产含有生物碱的材料片材的方法，该材料片材在本示例中为均质化烟草片材。本发明方法的第一步骤是选择待用于烟草掺合物中的烟草类型和烟草等级100，所述烟草掺合物用于生产均质化烟草材料。用于本发明方法的烟草类型和烟草等级为例如烤烟、晒烟、香料烟草以及填料烟草。

根据以下本发明方法的步骤，仅对所选的打算用于生产均质化烟草材料的烟草类型和烟草等级进行加工。

所述方法包括铺设所选烟草的另一步骤101。这一步骤可包括检查烟草完整性，如等级和数量，其可以例如通过用于产品追踪和可追溯性的条形码读取器验证。在采集和晒制之后，烟草叶被指定等级，其描述例如梗位置、质量和颜色。

另外，倘若烟草被运送到生产均质化烟草材料的制造驻地，那么铺设步骤101还可包括烟草箱的脱箱或开箱。脱箱烟草接着优选地被馈送到称重台以便将其称重。

此外，如果需要，烟草铺设步骤101可包括划破捆包，因为烟草叶通常在装箱和运送时以捆包形式运输。

烟草捆包依据烟草类型而分开。举例来说，每一烟草类型可存在加工线。对每一烟草类型进行以下步骤，如下详述。这些步骤可随后按照等级进行，以使得仅需要一条生产线。替代地，可以在单独的生产线中加工不同烟草类型。这在一些烟草类型的加工步骤不同时可以是有利的。举例来说，在常规初级烟草工艺中，烤烟和晒烟至少部分在单独的工艺中加工，因为晒烟常常接受额外的加味(casing)。然而，根据本发明，优选地，在形成均质化烟草幅材之前不给掺合的烟草粉末加味。

另外，本发明方法包括粗研磨烟草叶的步骤102。

根据本发明方法的变化形式，在烟草铺设步骤101之后并且在烟草粗研磨步骤102之前，进行未在图中示出的另一切碎步骤。在切碎步骤中，将烟草切碎成平均尺寸在约1毫米至约100毫米之间的条。

优选地，在切碎步骤之后，进行从条去除非烟草材料的步骤(未描绘在图1中)。

随后，向粗研磨步骤102输送切碎的烟草。优选地，控制并且测量烟草进入研磨机以粗研磨烟草叶条的流动速率。

在粗研磨步骤102中，烟草条被减小到约0.25毫米至约2毫米之间的粒度。在此阶段，烟草颗粒仍保持其细胞基本上完整并且所得颗粒未造成相关运输问题。

对于含有生物碱的材料的颗粒的尺寸，意指dv95尺寸。以上所列值中的每一个指示粒度的dv95。dv95中的“v”表示考虑体积分布。使用体积分布引入了等效球体的概念。等效球体是在正在测量的特性中等于真实颗粒的球体。因此，对于光散射方法，其是将产生与真实颗粒相同的散射强度的球体。这基本上是具有颗粒的相同体积的球体。此外，dv95中的“95”意指其中百分之九十五的分布具有较小粒度且百分之五具有较大粒度的直径。因此，粒度是根据体积分布的该尺寸，其中95％的颗粒具有小于所述值的(具有颗粒的基本上相同体积的相应球体的)直径。60微米的粒度意指95％的颗粒具有小于60微米的直径，其中所述直径是具有与颗粒对应体积的球体的直径。

优选地，在粗研磨步骤102之后，烟草颗粒例如通过气动输送运输到掺合步骤103。替代地，掺合步骤103可在粗研磨步骤102之前，或在切碎步骤(如果存在)之前，或替代地，在切碎步骤与粗研磨步骤102之间进行。

在掺合步骤103中，掺合针对烟草掺合物选择的不同烟草类型的全部粗研磨烟草颗粒。掺合步骤103因此是针对全部所选烟草类型的单个步骤。这意味着在掺合步骤之后，所有不同烟草类型仅需要单个生产线。

在掺合步骤103中，优选地以颗粒形式进行各种烟草类型的混合。

在掺合步骤103之后，进行细研磨步骤104，达到约0.03毫米至约0.12毫米的烟草粉末尺寸。此细研磨步骤104使烟草大小减小到适用于浆料制备的粉末大小。在这一细研磨步骤104之后，至少部分破坏烟草细胞并且烟草粉末可能变粘。粉末尺寸为dv95尺寸，详见上文。

如此获得的烟草粉末可立刻用于形成烟草浆料。替代地，可以插入将烟草粉末例如储存在合适的容器中的另一步骤(未示出)。

现参考图2，示出了用于制造均质化烟草幅材的本发明方法。将来自细研磨步骤104的烟草粉末用于后续浆料制备步骤105。在浆料制备步骤105之前或期间，本发明方法包括另外两个步骤：浆粕制备步骤106，其中纤维素纤维5和水6成浆以使纤维在水中均一地分散并且细化；和悬浮液制备步骤107，其中预混合气溶胶形成剂7和粘合剂8。优选地，气溶胶形成剂7包含丙三醇且粘合剂8包含瓜尔胶。有利地，悬浮液制备步骤107包括在不引入水的情况下预混合瓜耳胶和丙三醇。

浆料制备步骤105优选地包括将气溶胶形成剂和粘合剂的预混合溶液转移至浆料混合槽，并将浆粕转移至浆料混合槽。此外，浆料制备步骤包括将烟草粉末共混物与浆液和瓜尔胶-甘油悬浮液一起计量加入浆料混合槽中。更优选地，此步骤还包括用高剪切混合器加工浆料以确保浆料的均一性和均质性。

优选地，浆料制备步骤105还包括添加水的步骤，其中添加水到浆料中以获得所期望的粘度和湿度。

为了形成均质化烟草幅材，根据步骤105形成的浆料优选地被输送到流延箱，其在流延箱中混合，然后在流延步骤108中流延。优选地，此流延步骤108包括输送浆料到流延台并且使浆料在支撑件上流延成幅材。优选地，在流延期间，紧接在流延之后控制流延幅材厚度、湿度和密度，并且更优选地，另外在全部过程期间使用浆料测量装置连续监测和反馈控制。

优选地选择片材的期望厚度。

均质化流延幅材接着在干燥步骤111中干燥，所述干燥步骤包括例如在环状不锈钢传送带中均一并且温和的干燥流延幅材。环状不锈钢传送带可包括单独可控区。优选地，干燥步骤包括监测每一干燥区的流延叶温度以确保每一干燥区的温和干燥概况并且加热在该处形成均质化流延幅材的支撑件。优选地，干燥概况是所谓的tlc干燥概况。

在干燥步骤111期间，发生第一压缩步骤109。当片材在带上时，发生第一压缩步骤。压缩在第一对辊之间实现，第一对辊在其间形成第一间隙，片材插入该第一间隙中并被压缩。在第一次压缩之后，可以将片材从带上移除，使得片材随后是独立的。在压缩步骤109之后，在所得到的片材厚度不是期望厚度的情况下，可以修改辊之间的间隙。因此，进行改变其中一个辊或两个辊的直径的步骤，步骤110。

在优选实施例中，在第一步骤109之后，在步骤110a中，所述片材还在其间形成第二间隙的两个辊之间经历第二压缩步骤。优选地，第二间隙小于第一间隙。此第二次压缩优选地在也进行干燥的同时进行。在压缩步骤结束时，获得片材的期望厚度。优选地，还可以通过改变第二对辊的直径来改变第二间隙。片材的此厚度可由于干燥过程而进一步改变。

在幅材干燥步骤111结束时，执行监测步骤(未示出)以测量干燥幅材的湿度含量和所存在的缺陷数目。

已干燥到目标湿度含量的均质化烟草幅材接着优选地在卷绕步骤112中卷绕，例如以形成单个主筒管。这个主筒管可接着用于通过在小筒管形成工艺中裁切进行较小筒管的生产。较小筒管可随后用于生产气溶胶生成物品(未示出)。

在另一工艺中期望具有不同厚度的片材的情况下，可以改变在第一压缩步骤、第二压缩步骤和第三压缩步骤中使用的辊之间的距离，即可以改变第一间隙、第二间隙或第三间隙的宽度，以便在干燥步骤111之后改变片材的厚度。

根据图1生产用于均质化烟草材料的浆料的方法是使用图3中所示意性描绘的用于生产浆料的设备200来进行的。设备200包括烟草接收台201，在此进行积聚、拆堆、称重和检测不同烟草类型。任选地，倘若烟草已装运到纸盒中，那么在接收台201中进行含有烟草的纸盒的移除。烟草接收台201也任选地包括烟草捆包拆分单元。

在图3中仅示出一种类型烟草的生产线，但是针对根据本发明的均质化烟草材料幅材中所用的每一烟草类型可以存在相同的设备，取决于何时进行掺合步骤。另外，将烟草引入用于切碎步骤的切碎机202中。切碎机202可以是例如销式切碎机。切碎机202优选地用于操作所有大小的捆包、松开烟草条并且将烟草条切碎成较小片。每一生产线中的烟草碎片例如借助于气动运输203运输到研磨机204用于粗研磨步骤102。优选地，在运输期间进行控制以丢弃烟草碎片中的异物。举例来说，沿着切碎的烟草的气动运输，可以存在链带移动传送器系统、重颗粒分离器和金属检测器，其在附图中全部用205指示。

研磨机204用于粗研磨烟草条直到约0.25毫米与约2毫米之间的大小。可控制研磨机的转子速度并且基于烟草碎片流动速率而变化。

优选地，用于均一质量流控制的缓冲仓206位于粗研磨机204之后。此外，出于安全性原因，研磨机204优选地装备有火花检测器和安全关闭系统207。

来自研磨机204的烟草颗粒例如借助于气动运输208运输到掺合机210。掺合机210优选地包括存在适当阀门控制系统的仓。在掺合机中，引入已针对预定掺合物所选的所有不同类型烟草的全部烟草颗粒。在掺合机210中，将烟草颗粒混合成均一掺合物。将来自掺合机210的烟草颗粒掺合物运输到细研磨台211。

细研磨台211是例如冲击分类研磨机，其具有合适的经设计的辅助设备以产生正确规格的细烟草粉末，即在约0.03毫米至约0.12毫米之间的dv95大小的烟草粉末。在细研磨台211之后，气动输送管线212适于运输细烟草粉末到缓冲粉末仓213，用于连续馈送到在该处进行浆料制备过程的下游浆料分批混合槽214。

已使用上述烟草粉末在本发明方法的步骤100-105中制备的浆料优选地也在如图4中所描绘的流延台300中流延。

来自缓冲槽(未示出)的浆料借助于合适的泵在精密流动速率控制措施下输送到流延台300。流延台300优选地包括以下区段。精密浆料流延盒和刀组件301在浆料以适于幅材形成所需的均一性和厚度流延于支撑物303(如不锈钢传送带)上时，接收来自泵的浆料。提供具有干燥区或区段的主要干燥器302以干燥流延烟草幅材。优选地，个别干燥区具有在支撑物底面上用支撑物上方的热空气和可调节的废气控制进行蒸汽加热。在主要干燥器302内，均质化烟草幅材在支撑物303上干燥至所期望的最终湿度。

现在参考更详细的图5，可移动支撑件303包括具有辊筒组件的连续不锈钢传送带。精密浆料流延箱和刀组件301包括流延叶片304和流延箱305。优选地，钢传送带303围绕一对相对的辊筒306、307缠绕。浆料在滚筒306处通过流延叶片304流延在钢传送带上，产生均质化烟草材料的连续片材10。

流延的浆料10由钢传送带303沿着图5中的箭头24指示的流延方向驱动，并进入干燥器302，在此，流延的浆料被逐渐地加热和均匀地干燥。在图5中，仅部分描绘了干燥器302。

进入的浆料11从入口(未示出)(特别是管道)引入到流延箱305中，该入口连接到流延箱305的侧壁14，使进入的浆料11靠近流延箱305的底部。

通常通过泵(图中未示出)将来自缓冲槽(图中未示出)的浆料11转移到流延箱305中。优选地，泵包括流量控制器(图中不可见)，以控制引入流延箱305中的浆料11的量。有利地，该泵被设计成确保将浆料转移时间保持在必要的最小限度。

流延箱305中的浆料11的量具有预定液位，其优选保持基本恒定或在给定范围内。为了将浆料11的量基本保持在相同液位，泵控制浆料11向流延箱305的流动。

流延叶片304与流延箱305相关联，以便流延浆料。流延叶片304具有为其纵向宽度的主导尺寸。流延叶片限定沿着其纵向方向定位的第一轴线。

在流延叶片304与钢传送带303之间存在间隙，其尺度(尤其)决定在流延下的均质化烟草材料的流延幅材10的初始厚度，其称为初始厚度。优选地检查此初始厚度，例如借助于合适的传感器15(参见图4)，其优选地与流延叶片304具有反馈环。可以在由传感器15输出的信号的基础上修改在流延叶片与钢传送带之间形成的间隙。

流延叶片304和传送带303面向彼此，并且传送带部分地位于流延叶片304下方。辊筒306输送传送带303优选地在箭头24和26所描绘的方向上旋转。

流延台300还包括由第二辊筒307形成为第一辊和第二辊308的第一对辊310。第一辊307和第二辊308在其间形成第一间隙311。流延台300还包括控制单元400和致动器19，其连接到第一对辊310以改变在其间形成的间隙311。

所述传送带还缠绕具有直径17的第二辊筒307。第二辊筒307形成第一对辊310的一部分，第一辊307是第二辊筒，具有直径18的第二辊308沿竖向定位在第一辊307上方。两个辊在其间形成第一间隙311，该第一间隙具有可改变的厚度。第一对辊310定位在干燥器302内部。将片材插入间隙311中并压缩，使得从片材去除水。第一对辊310之后的片材的厚度称为第一厚度，并且用t1表示。

间隙311可以通过修改辊的直径来改变第一辊307的直径17或第一辊307和第二辊308两者的直径17、18。为了修改直径17或18，优选地，传感器16检测在片材的输送方向上处于第一对辊310下游的片材的厚度，如果该厚度与期望厚度不匹配或者期望厚度改变，则反馈环激活致动器19以改变直径17或18。

例如，控制单元400可以从传感器16接收关于片材10的厚度的信号，并且在厚度测量值不是期望值的情况下激活致动器19。可替换地，如果期望厚度改变，那么致动器19可以由控制单元400激活。

直径变化在图7中表示。辊307改变其直径，例如，其将直径从直径17扩大到直径17’，成为第一辊307’。箭头20示出例如由引入辊307内部的加压流体引起的辊的表面的均匀膨胀。

第一对辊310可以是一系列n对辊中的第一对，其中n≥2。在图6中，n＝3的实例，其中存在第一对辊310、第二对辊312(片材离开干燥器之前的最后一对辊)和位于第一对辊与第二对辊之间的第三对辊313。第二对辊由第三辊314和第四辊315形成，在其间形成第二间隙316。第三辊314具有直径24，第二辊315具有直径25。第二对辊之后的片材的厚度称为第二厚度并用t2表示。插置在第一对辊310与第二对辊312之间的第三对辊由在其间形成第二间隙319的第五辊317和第六辊318形成。第五辊317具有直径27，第六辊318具有直径28。第三对辊之后的片材的厚度称为第三厚度并用t3表示。每对辊限定形成这对辊的辊之间的间隙。成对的辊之间的间隙的宽度从第一对辊到第二辊单调地减小。这意味着第一间隙311比第三间隙319更宽，第三间隙又比第二间隙316更宽。以相同方式，在第一对辊310之后，片材10的第一厚度从最厚t1减小到在第二对辊312之后的最薄t2。

换句话说，t1>t3>t2。优选地，所有对辊310、312、313中的位于片材10下方的所有辊可以改变其直径。第一辊317的直径17可以改变。第五辊317的直径27可以改变，第三辊314的直径24可以改变。

优选地，辊的直径也从第一对辊310减小到第二对辊312(其具有最小直径)。第三对辊313具有在第一对辊与第二对辊之间的中间直径。

优选地检查第二对辊312之后的片材的厚度t2，例如借助于合适的传感器16，该传感器在传送带303的运动方向上定位在干燥器302的下游(参见图4和5)。反馈环优选地存在于检查厚度t2的传感器16与分别在第一对辊310、第二对辊312和第三对辊313之间的第一间隙311、第二间隙316和第三间隙319之间。这些间隙311、316、319可以根据传感器16发送的信号进行调整。可以在不同位置监测片材的厚度。在图8中，示出了本发明的不同实施例。第一对辊310不仅包括第一辊307和第二辊308，而且还包括与片材10接触的额外刚性辊500。因此，片材10接触额外刚性辊500和第二辊308。当第一辊307例如通过充气或放气改变其直径时，由刚性辊500施加到片材10上的压力也改变。刚性辊500定位在第一间隙311内。

在干燥器302下游，干燥片材可缠绕成线轴(未示出)，以被储存且进一步用于生产气溶胶生成制品。