专利名称:烟草膨胀的改良的制作方法
本发明论及烟草膨胀剂和烟草膨胀方法。
在烟草业广泛应用一种方法，通过这种方法使得烟草的填充能力增加。这种方法常被称为烟草膨胀方法。在已有的烟草膨胀方法中，烟草叶或烟草茎用膨胀剂浸渍。之后，烟草可能经过加热步骤，该步骤通常让烟草与热介质如热空气和/或蒸汽接触。加热步骤引起膨胀剂从烟草中去除。在一些此类膨胀方法中，正是在这种加热步骤中发生烟草的膨胀。
作为加热步骤的另一种方法是，在高温高压下，让烟草经历突然减压。还有一种方法是冻干。
用于已有膨胀方法的膨胀剂中有水、蒸汽、空气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、氨、烃和卤代烃。
根据英国书955，679号描述的烟草膨胀方法，烟草经液态溶剂处理，该溶剂选自一组物质，包括脂族烃、环烃、芳羟、醇、酮、酯、醚、氯化溶剂和该组可混溶溶剂的组合。液态溶剂通过如向烟草吹空气的方法去除。
美国书3，693，631号中描述了烟草膨胀方法。该方法用挥发性的有机化合物或多种有机化合物浸渍烟草。根据该说明书的描述，最佳有机化合物是非氧化化合物，它们相对非极性并且比较或基本上不混溶于水。
美国书3，425，425号中描述了膨胀烟草茎的方法，该方法用溶液处理烟草茎，该溶液包括一种或多种糖、一种或多种无机或有机酸的钠盐或钾盐、一碱价或二碱价酸，或氢氧化钠或氢氧化钾。用该溶液处理后，该茎经干燥，然后加热到300℃。
美国书3，771，533号中描述了用氨和二氧化碳处理烟草的烟草膨胀方法。氨和二氧化碳处理后的烟草进行加热和/或减压。
公布号为107，932的欧洲专利申请83305989·2号描述了，在高温高压条件下，在蒸汽相用膨胀剂处理烟草膨胀方法。随后减压。最好的膨胀剂为轻质烃、乙烷、丙烷、丙烯、正丁烷、异丁烷、二氟二氯甲烷和二氟一氯甲烷。据述膨胀剂的混合物也可以使用并令人满意。
尽管在这些专利文件中已经提到，烟草膨胀方法中使用的膨胀剂包括两个或更多的组分，但根据我们掌握的材料，尚未有文献叙述及一种由第一和第二组分构成烟草膨胀剂的条件规定，该膨胀剂用于烟草膨胀方法时，就烟草填充能力增加而言，能产生协合效应。对于表现出协合作用的双组份膨胀剂，由该剂引起的填充能力增加，大于按由每一组份引起增加的线性比例估计的增加。
本发明的目的之一是提供表现出协合作用的烟草膨胀剂。
本发明的另一个目的是提供包括第一和第二组份的烟草膨胀剂。把这些膨胀剂用于烟草膨胀方法，所得烟草填充能力的增加，大于单独使用第一组份或第二组份所得的增加。
本发明提供一种烟草膨胀剂，以第一有机化合物为第一组份，该有机化合物为挥发性、非极性和基本上不溶于水，以第二有机化合物为第二组份，该有机化合物为挥发性、溶于水、含氧和极性大于该第一化合物。当第一化合物和第二化合物以液相存在时，两者最好是可混溶的。以下所指的膨胀剂为按上述定义的膨胀剂。
第一化合物最好是一种碳氢化合物，比较合适的碳氢化合物是其分子结构中有1至8个碳原子，更合适的碳氢化合物是其分子结构中有3至6个碳原子。用作第一化合物的碳氢化合物可以是直链、支链、饱和、不饱和、环状或取代的碳氢化合物。
对第二化合物，比较合适的是其分子结构中有1至6个碳原子的化合物，更合适的为有1至3个碳原子的化合物。第二化合物可以是酮、酯或醇，尽管最好不是醛或醚。
比较理想的是第一和第二化合物能形成共沸混合物。第一和第二化合物能形成共沸混合物时，所用化合物的比例最好在共沸比例的范围内。
在或接近20℃和在1巴(100KPa)绝对压力下，第一和第二化合物各自以液相存在是比较有利的。第一和第二化合物相应的常压沸点适当地互相接近如在50℃内，是比较好的。
我们发现，采用本发明可提供表现出烟草膨胀协合效应的烟草膨胀剂。
我们还发现，使用按本发明的膨胀剂，所得烟草填充能力增加大大超过用已知单组份有机膨胀剂所得的填充能力增加。
本发明还提供一种烟草膨胀方法，其中烟草用上述定义的膨胀剂处理，处理后的烟草进行加热或减压。把第一组份和第二组份化合物各自独立地加入烟草，使得两化合物在该处混合，用作膨胀剂，这种方法仍属于本发明的范围。用加热和/或减压步骤，从烟草中去除膨胀剂是比较好的。
烟草叶和/或烟草茎可以用本发明的方法膨胀。
根据实施本发明的一个方法，用膨胀剂处理的烟草，在密闭压力容器中加热，这样，烟草中液相膨胀剂的温度达到高于相应释放压力时该膨胀剂沸点的一个温度值，该释放压力低于该容器在上述温度值时的压力。释放压力低于大气压时比较适宜，虽然，根据所用的膨胀剂，这一压力也可为大气压，或甚至高于大气压。
根据实施本发明的另一个方法，用膨胀剂处理后的烟草进入一管道，该管道中流着气体热介质，如高温的氮气或过热蒸汽。该烟草粒子沿着该管道由该气体介质输送，然后由分离装置从气体介质中分离出来。
为了说明本发明，现举例叙述烟草膨胀方法。
图1为烟草膨胀装置的示意图。该装置用于实例Ⅰ的烟草膨胀方法。与此相似的装置用于实例Ⅱ-Ⅶ和实例Ⅻ-ⅪⅩ。
图2为一图表，表示实例Ⅱ的方法得到的结果。
图3为烟草膨胀装置的示意图，用于实例Ⅷ-Ⅺ。
实例Ⅰ500g烟草由烟薰烟草叶和烟草茎混合而成，前者与后者的重量比为80%∶20%。该烟草达到的湿含量为18%(重量)。包括180g正戊烷和145g丙酮的膨胀剂加到该烟草中。6小时的平衡期后，该烟草经一个密闭的带状进料器1(见图1)，进入内径为5cm的线性膨胀管2，该管通有流速为25m·sec-1的蒸汽。该蒸汽由蒸汽供应装置3通过蒸汽室4供给，初始温度为300℃。经该膨胀管内3m的通道后，该烟草在旋风分离器5内从输送蒸汽中分离出去。然后该烟草经补偿达到12.5%(重量)的湿含量。测定该烟草的填充值和粒子比容。与未膨胀对比烟草比较(对比烟草也补偿达到12.5%重量湿含量)，该烟草填充值的增加为130%，粒子比容的增加为169%。
在同样条件下仅用正戊烷，填充值和粒子比容的增加分别为64%和84%。在同样条件下仅用丙酮时，相应的值分别为65%和91%。很清楚，正戊烷与丙酮构成的烟草膨胀剂，远远优于由两组分各自单独构成的膨胀剂。
填充值和粒子比容的测定是用人工操作填充值/阻抗测试仪器，该仪器在英国书2，128，758A中有描述。
填充值(FV)是按下列关系式得到FV= (π(3.25)2h)/(W)其中3.25是该测试仪器圆柱的半径(cm);
h是烟草柱的高度(cm);
W是烟草柱的重量(g)。
粒子比容(PSV)的测量是由按松密度与下式计算的值作图后线性回规所得。该式为( (D2h)/(1.42P) )1/3其中D为该烟草的松密度(gcc-1);
h为该烟草柱的高度(cm);
P为通过该烟草柱的压力降(cm·H2O);
1.42为通过该柱的修正系数;
D轴的截距为粒子密度，其倒数为粒子比容。
实例Ⅱ按一种烟草膨胀方法操作6次，除了所用膨胀剂的组成变化如下外，所有操作的工艺参数皆不变。
操作序号 正戊烷(体积%) 丙酮(体积%)1 100 02 90 103 80 204 75 255 50 506 0 100上述每次操作中，500g烟草为全部由烟薰烟草叶组成的混合物，重量湿含量为22%时，用350g正戊烷/丙酮的膨胀剂处理，其组成按各操作而异。
4小时的平衡期后，该烟草经密闭的带状进料器进入线性膨胀管，进料速率为200g/min。该膨胀管长12m，内径5cm。在该管内的蒸汽流率为50m·sec-1，该蒸汽的初始温度为350℃。在该管的输出端，该烟草在分离器内从输送蒸汽中分离出来。
在测定填充值和粒子比容前，该膨胀后的烟草补偿到12.5%重量湿含量。用类似于说明书号为2，128，758A中的仪器，测定FV和PSV，但该仪器装上可自动操作的活塞。与未膨胀的、补偿的对比烟草相比较，FV和PSV的增加如下所示。
操作序号 FV增加(%) PSV增加(%)1 77 1262 108 1613 118 1774 110 1695 96 1726 36 59可以发现，操作2-5(膨胀剂由正戊烷和丙酮组成)中，FV和PSV增加大于操作1(膨胀剂仅用正戊烷)和操作6(膨胀剂仅用丙酮)。还可以进一步发现，取得最大FV和PSV增加的操作为操作3。操作3所用的膨胀剂包括80%正戊烷和20%丙酮。这些比例接近正戊烷和丙酮的共沸比例，可得到最佳协合作用。
FV增加结果如图2所示，图中A轴表示膨胀剂中正戊烷的百分比，B轴表示FV增加的百分比。
实例Ⅲ-Ⅶ仍用全部由烟薰烟草叶组成的混合物，重复实例Ⅱ的膨胀方法5次，每次使用不同的两组分膨胀剂。每次所用膨胀剂的总重量为350g并且两组分的重量比相等。FV和PSV结果以百分比增加的形式列于下表1。从该结果中可以发现，对于每一膨胀剂，FV百分比(第4栏)大于单独使用两组分中任一组分时所得的FV百分比(第5、6栏)。同样，所有膨胀剂产生的PSV百分比增加(第7栏)，大于相应组分各自单独使用时得到的PSV百分比增加(第8、9栏)。
实例Ⅷ烟草20g是全部由烟薰烟草叶组成的混合物，重量湿含量为20%时，置于2升压力容器7内的筐6中(见图3)，由48g氟利昂11和20g丙酮组成的膨胀剂注入该烟草。该容器关闭后，经过几分钟的平衡，然后用蒸汽套8加热该容器，但不抽真空，得到该容器内壁表面温度为160℃，该容器的绝对压力为700KPa。维持这些条件下经过5分钟的平衡期后，打开管线10上的阀9，使该压力容器泄气至恒定真空基本上为14KPa绝压的容器11。经过上述膨胀方法后，将重量湿含量补偿到12.5%，测定该烟草的填充能力。与未膨胀、补偿的对比烟草相比，该烟草的填充能力增加了71%，而当氟利昂11和丙酮各自单独使用时，相应填充能力的增加分别为61%和30%。在这一例中，填充能力增加是用少量样品圆柱填充值测试仪测量，仅用5g烟草。这样的测量值以下称为“FP”。
实例Ⅸ与实例Ⅷ相同但重量湿含量为25%的烟草20g，放置到第一压力容器7中的筐6内，该压力容器事先经过预热，内壁表面温度为150℃。压力容器7关闭后，不抽真空，而是开启管线13上的阀12，使容器7内部与第二压力容器14内部相通。在第二压力容器14内已放入膨胀剂。该膨胀剂由体积比为80%∶20%的正戊烷和丙酮组成的混合物。第二压力容器14已用电加热装置(未示)加热，使第二压力容器14得到高温和绝压约800KPa的压力。因此，当两容器7、14的内部沟通时，膨胀剂以气-液两相存在于第二压力容器14中。气相膨胀剂从压力容器14流向压力容器7，冷凝并与该容器中的烟草接触。
然后关闭阀12，把压力容器7内部与压力容器14内部隔离开。经过5分钟的平衡期后，容器7的壁表面温度为160℃，压力为520KPa绝压，开启阀9，让压力容器7排气至恒定真空基本为14KPa绝压的容器11。该烟草经补偿至12.5%重量湿含量后，经测定，FP增加为72%，而正戊烷和丙酮各自单独使用时，FP增加分别为46%和26%。
实例Ⅹ重复实例Ⅸ的膨胀方法，但在两压力容器7、14的内部沟通前，容器7抽真空至20KPa绝压。5分钟平衡期后，容器7的壁温为160℃，压力为500KPa绝压。
经测定，FP增加为86%。
实例Ⅺ重复实例Ⅷ的膨胀方法，但烟草的初始重量湿含量为25%，并且该烟草在置入压力容器7之前，用该膨胀剂处理。加入该烟草的膨胀剂由3g正戊烷和8g丙酮组成。5分钟平衡期之后，容器7的压力为305KPa绝压。
经测定，FP增加为88%。
实例Ⅻ-ⅩⅦ重复实例Ⅱ的膨胀方法6次，每次用不同的两组分膨胀剂。每次操作中所用膨胀剂的总重量为350g，并且两组分具有相同的重量比例。每一情况下，烟薰烟草叶混合物的初始重量湿含量为24%。
从下表2可以看出，每一膨胀剂的FV和PSV百分比增加(第4和7栏)，大于该两组分各自单独使用时得到的FV和PSV百分比增加(第5、6、8、9栏)。
实例ⅩⅧ和ⅩⅨ重复实例Ⅻ-ⅩⅦ的膨胀方法两次。第一次时，两组分膨胀剂剂的两个组分都是第一化合物型的。第二次时，两个组分都是第二化合物型的。
从下表3可以看出，对于这些膨胀剂的每一种，FV和PSV百分比增加(第4、7栏)，甚至低于按每一组分所得百分比增加的线性比例估计的百分比增加。
权利要求
1.一种烟草膨胀剂，包括作为第一组分的第一有机化合物，该化合物是挥发性的，非极性的且基本上不溶于水的碳氢化合物，以及作为第二组分的第二有机化合物，该化合物为挥发性、溶于水、含氧且极性大于上述第一化合物，所述的第一化合物和第二化合物各自以液相存在时是可以混溶的。
2.一种按权利要求
1所述的膨胀剂，其中所述碳氢化合物为在其分子结构中有1至8个碳原子的碳氢化合物。
3.一种按权利要求
2所述的膨胀剂，其中所述碳氢化合物为在其分子结构中有3至6个碳原子的碳氢化合物。
4.一种按上述任一权利要求
所述的膨胀剂，其中所述第一化合物在或接近20℃和在100KPa绝压时，以液相存在。
5.一种按上述任一权利要求
所述的膨胀剂，其中所述第一化合物为正戊烷。
6.一种按上述任一权利要求
所述的膨胀剂，其中所述第二化合物为在其分子结构中有1至6个碳原子的化合物。
7.一种按权利要求
6所述的膨胀剂，其中所述第二化合物为在其分子结构中有1至3个碳原子的化合物。
8.一种按上述任一权利要求
所述的膨胀剂，其中所述第二化合物，在或接近20℃和在100KPa绝压时，以液相存在。
9.一种按上述权利要求
所述的膨胀剂，其中所述第二化合物选自酮、酯和醇这组化合物。
10.一种按权利要求
9所述的膨胀剂，其中所述第二化合物选自丙酮、甲酸甲酯和乙醇这组化合物。
11.一种按上述任一权利要求
所述的膨胀剂，其中所述第一化合物和第二化合物相应常压沸点的差值在50℃内。
12.一种按上述任一权利要求
所述的膨胀剂，其中所述第一化合物和第二化合物能够形成共沸混合物。
13.一种按权利要求
12所述的膨胀剂，其中所述第一化合物和第二化合物的比例，在共沸比例范围之内。
14.一种烟草膨胀方法，其中烟草用上述任一权利要求
所述的膨胀剂处理，处理后的烟草经加热和/或减压。
15.一种按权利要求
14所述的方法，其中用该方法所得的填充能力增加，大于该膨胀剂中第一和第二组分各自单独使用时可得的填充能力增加。
16.一种按权利要求
14或15所述的方法，其中加热和/或减压步骤引起从该烟草去除该膨胀剂。
17.一种按权利要求
16所述的方法，其中用该膨胀剂处理的该烟草，进入流动高温气体介质的管道，然后在分离装置中该烟草从该介质分离。
18.一种按权利要求
16所述的方法，其中用该膨胀剂处理的该烟草，在一密闭容器中加热，这样该膨胀剂以液态存在于该烟草中的温度，达到高于相应于释放压力时该膨胀剂沸点的温度值，该释放压力低于该容器在该温度值时的压力，该容器排气至该释放压力。
19.一种按权利要求
14至18中任一权利要求
所述的方法，其中用该膨胀剂中第一组分化合物处理该烟草，独立于用该膨胀剂中第二组分化合物处理该烟草，这样在该烟草处该两组分混合，用作膨胀剂。
20.一种烟草膨胀方法，基本上如上述实例中任一例所述。
21.一种烟草膨胀剂，基本上如上述实例中任一例所述。
专利摘要
一种烟草膨胀剂能产生烟草膨胀协合作用，该膨胀剂包括挥发性、非极性和基本上不溶于水的第一有机化物，和挥发性、溶于水、含氧和极性大于所述第一化合物的第二有机化合物。
文档编号A24B15/28GK85104815SQ85104815
公开日1986年12月17日 申请日期1985年6月21日
发明者赫奇, 布朗 申请人:麦克林导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan