经挤压的烟草物料的制作方法

专利名称：经挤压的烟草物料的制作方法
技术领域：
本发明涉及可用作吸烟物料的制备，具体地说，涉及采用挤压技术的烟草产品的制造方法。
香烟是众知的吸烟制品，它们具有大体上呈圆柱杆状的形状结构，包括由包装材料，如纸所包装的烟草物料，如此形成所谓的“烟丝条”。制造含有从一端对准烟丝条的一端的圆柱形过滤器的香烟已成为需要。通常，过滤器是由纤维材料，如醋酸纤维所制成，并采用包在香烟一端的香烟过滤嘴材料将其连接到烟丝条上。香烟通常可包括经过加工的、复制的或精制的烟草物料。尽管用于烟草加工、复制或精制的一些方法是已知的，但采用各种挤压技术来提供这样一些物料已引起了人们的兴趣。
一些参考资料列举了提供经挤压的，可用作吸烟材料的方法。例如，第3，203，432号美国专利中，Green等人提出将烟草研磨成很小的尺寸，并将该烟草与水混合，将该混合物挤压成长丝状。第4，598，721号美国专利中，Stiller等人提出采用具有制备丝状产品的模压头和模压头上装有旋转叶片的挤压机从烟草下脚中制备压扁的纤维小片。第3，932，081号美国专利中，Buchman等人提出从磨碎的烟草悬浮液中制备挤压的可用作吸烟的纤维。第4，347，855号美国专利中Lanzillotti等人和第4，391，285号美国专利中Burnett等人提出了具有高度特定的形状、构造以及控制多孔性和控制密度的挤压吸烟制品。第4，510，950和第4，625，739号美国专利中，Keritsis等人提出了提供含有经发泡和挤压的烟草的吸烟制品。
尽管已存在有各种物理加工可用作吸烟的材料的方法，但尚未有已知的任何专一的方式或方法，可用于在挤压过程中将烟草物料的规定的和有效的组成改变。为了有效和高效地提供独特的可用于吸烟的物料，且该物料具有改善的或规定的吸烟特性或组成，就需要采用一种在挤压过程中能显著地改变烟草物料的化学组成的方法。
本发明涉及经挤压的可用于吸烟的物料。较佳地，可用于吸烟的物料是通过挤压分散的烟草物料而得到的。如果需要的话，其它的填充物料也可以与烟草物料一起加工。根据本发明，填充物料(其中至少一部分填充物料是烟草物料)和一种能改变烟草物料的化学组成的作用剂被置于挤压设备中并进行挤压。上述的作用剂是一种能使烟草物料的化学组成变性和/或能置换或能从烟草中释放出某些选择性组分的材料。在足以使所述作用剂成为具有使烟草物料化学变性或能从烟草中释放出某些选择性组分的能力的条件下，将填充物料和上述作用剂进行挤压。尤其，与上述作用剂有关的填充物料的份量、在挤压装置中的混合作用、湿度水平、和挤压装置中所采用的温度和压力都会引起烟草物料的变性或一定量的选择性组分高效地从烟草物料中释放出来。在挤压装置中，从最终的挤压物中分别收集过量的作用剂和从烟草物料中所分离的组分。
在这里所使用的，且仅限于说明本发明，从烟草物料中置换出选择性组分的术语“置换”意思是烟草物料释放出某些选择性组分或者选择性的组分从烟草物料中被移出，并从烟草中淘汰一定的量。尤其，所选择的组分可以从烟草物料中分离出来或从烟草物料中排出至一定的量。例如，可以从烟草物料中抽提、挥发、或其它方法从烟草物料中释放或赶出所选择的组分。
在这里所使用的，且仅限于说明本发明，与烟草物料的化学组成的变性有关的术语“使变性”意思是烟草物料经历一个化学变化或经化学改变到一定的程度。
本发明可以以有效和高效的方式加工可用于吸烟的物料。本发明尤其有益的是在将烟草的化学组成改变到一定的程度的同时，可以将烟草加工成所需要的形状和形式。例如，在一个挤压装置内，将烤烟与氨接触，这样(ⅰ)一定量的尼古丁(烟碱)可以从烟草中释放出来或被置换出来，和(ⅱ)氨和烤烟的还原糖类可以产生化学反应，并由此在经挤压的物料中形成一定的反应香味。或者，在一个挤压装置中，在(ⅰ)一定量的尼古丁可以从烟草中释放出来或被置换出来，和(ⅱ)氨与糖类可在挤压物料中化学反应的条件下，将细纤维烟草和氨以及有效量的糖类添加剂(如果糖或葡萄糖)相接触。在任一种情况下，将所释放的尼古丁和所得到的脱尼古丁的挤压物分别地收集。
所得到的经挤压的可用于吸烟的物料可以采用该领域中已知的技术而使用。例如，可以将挤压物加工为类片状的形式，再进一步加工，用添加剂处理，与其它物料相混合，切段或加工而获得所需要的大小等等。最佳的是将该挤压物用作为香烟制造时的去筋烟叶或烟叶补充剂。


图1和图2是本发明的典型的加工步骤的较佳具体实例的示意图。
参照图1和图2，它们是本发明的典型的较佳的加工步骤的示意流程图。尤其，该流程图所列出的各种加工步骤可用于得到脱尼古丁的烟草物料。
参照图1，采用球磨机或其它合适的粉碎设备，将烟草物料10进行尺寸减小步骤13。将磨碎的烟草物料16转移并计量地进入至挤压机19的进料区。将结合剂22计量进入挤压机19的进料区内，并将磨碎的烟草物料16和结合剂22在挤压机19中干燥混合，并将所需要的水份含量计量地供给至混合物。湿度通常由氢氧化铵水溶液25进行调节。将所得到的潮湿的混合物历经挤压条件28，该条件包括提高的温度和压力，使在溶解和活化结合剂时，可获得很好混合的，半软化的，半固体的物料。而挤压机中的温度和压力也要足够地使尼古丁可以从烟草物料中释放出来。气体组分(如水蒸汽、氨气和尼古丁)在排气区30排出，并从挤压机的模具31的上游收集。尤其，在气体组分从排放区排放出来以前，在挤压器内部的压力能使相对大量的水份呈液态是最需要的。但是，排气区30的压力比沿挤压机的上游区的压力维持得低得多，以促使挥发性的物料从经挤压的混合物中排放出来。半软化的、半固体的物料通过模具31上的开口，所得到的挤压物34与排放的水气、氨和尼古丁被分别地进行收集。收集挤压物的方式可以各不相同，并取决于该物料的所需要的用途。如果需要的话，可采用辊系统35或其它的物理处理方法对从挤压机的模具出来的挤压物进行处理。对于水份含量低于40%的混合物来说，这种随机的物理处理是尤其需要的。将所得到的物料冷却至环境温度，而得到有弹性的经加工的烟草物料37，它的尼古丁含量小于烟草物料10。
参照图2，将烟草物料历经尺寸减小步骤13。将所得到的磨碎的烟草物料16计量并转至挤压机19的进料区。将所需要的含量的氢氧化铵水溶液25计量地加入至混合物。该溶液可随机地含有一定量的糖，如葡萄糖，果糖等，尤其，当烟草物料是细纤维烟草或有高含量的细纤维烟草时。将所得到的潮湿的混合物历经挤压条件28，该条件包括提高的温度和压力，以使尼古丁可以从烟草物料中释放出来。气体组分(如水蒸汽，氨气和尼古丁)从挤压机的排放区30排出，并从挤压机的模具31的上游加以收集。尤其，在气体组分从排放区中释放出来以前，在挤压器内部的压力能使相对大量的水份保持在液体状态是最重要的。但是，在排气区30的压力比沿着挤压机的上游区的压力所维持的要低得多，以促进挥发性的物料从经挤压的混合物中排放出来。任意地，可以将蒸汽38在氢氧化铵溶液25被计量加入挤压机的位置的下游，但在排气区30的上游导入挤压机。这样，蒸汽可以帮助从烟草物料中排出尼古丁。分别地，将结合剂22溶解于水介质40中，该介质可任意地包含少量甘油或其它的湿润剂。将含有溶解的结合剂的水介质40从排放区30的下游计量加入至挤压机19中，这样，所需要浓度的水份和结合剂就可与烟草物料相接触了。将所得到的潮湿的混合物历经挤压条件42，以获得很好混合的，半软化的，半固体的物料。将该半软化的、半固体的物料通过模具31的开口，并收集所得到的挤出物34。如果需要的话，挤压器模具出口处的挤出物可采用辊系统35或其它的物理方法进行处理。对于水份含量低于约40%的混合物来说，这种随机的物理处理是尤其需要的。将所得到的物料冷却至环境温度，而获得尼古丁含量小于烟草物料10，有弹性的经加工的烟草物料37。
这里所使用的挤压机是可以变动的。尽管单螺旋挤压机可以使用，但较佳的挤压机是双螺旋挤压机，其中复合旋转式双螺旋挤压机是尤其好的。尤其有用的是所称的“蒸煮挤压机”，它可以加热加入到挤压机中的物料。各种各样的螺旋构造均可使用。例如，具有喂料、混合、泵送、剪切等元件组合的螺旋可根据需要选出，以得到最佳的结果。具有能够提供较大的输出能力，具有间断或非共轭的刮板，或能“反刮”或“逆转”的部分或元件的螺旋也可以使用。典型的螺旋元件和具有这些元件的组合的螺旋对于挤压机的制造是有用的。
合适的挤压机是商业上可购得的那些，如Werner和pfleidererContinua37，L/D为27∶1，WernerTX-52，L/D为34∶1和BakerPerkinsMPF-50，L/D为25∶1。配备有脱气的排气口和一合适的螺旋的Brabender单螺旋挤压机也可以被使用。这些挤压机的操作对于该领域的技术人员来说是很显而易见的。
在本发明中所用的烟草物料是可以变动的。典型地，烟草物料包括烟草丝、烟草末、烟草叶片、烟草的去筋烟叶、容积膨化烟叶、从各种加工过程和香烟制造过程中所回收的废烟草、烟叶茎和烟草杆、重制后的烟草物料的碎片和/或薄片、经辊压的烟叶茎、基本完整的叶子形式的烟草等以及它们的组合物。对烟草物料的各种小片和颗粒的原始尺寸的要求是不严格的。
术语“基本完整的叶子形式”意思是包括含有茎的完整的叶子。基本上完整的叶子形式的烟草物料包括由储藏室所提供的熏制烟草;和从大包、大桶和箱子中得到的陈化烟草。尤其，含有茎的完整的叶子可以不除去其中任何部分而被使用。通常，基本上完整的叶子形式的烟草物料包括经捶击的或去茎的烟草。但是，在进一步加工以前，采用筛选技术或其它技术净化或除去烟叶中的沙子则是需要的。
这里所使用的最佳的烟草包括细纤维烟草、烤烟、马里兰烟草和东方烟草。其它类型的烟草，如稀有的或特制的烟草也可以采用。各种烟草可以分别地使用或以它们的混合物而使用。
如果需要的话，烟草物料可与一定量的其它的填充物料一起加工。在本发明中，术语“填充物料”涉及烟草物料以及除烟草物料以外的能提供一部分挤压的可用于吸烟的物料的体积的任何其它材料。除烟草物料外的合适的填充物料的实例包括碳化或热分解的物料，烟草取代物料，有机填充物料，如谷类，无机填充物料，如粘土、碳酸钙或氧化铝，或其它的一些物料和它们的混合物。与烟草物料相关的所使用的其它填充物料的量取决于所需要的成烟性能和最终的可用于吸烟的物料的物理性质。
为了使被挤压的物料的利用效率最佳化，填充物料通常具有规定好的颗粒大小。根据挤压的模具的大小，填充物料的单个颗粒大小约小于5目。典型地，可将烟草物料和随选的其它的填充物料的尺寸减小，如此得到的单个颗粒的尺寸约小于30目，较佳为约小于40目，更佳为约小于60目，最佳为约小于100目。采用研磨机、锤磨机、球磨机或其它合适的使尺寸减小的设备进行研磨或减小物料的尺寸，可以得到小尺寸的填充物料。磨碎的填充物料可以转移至挤压机中而无需进一步地加工。如果需要的话，尺寸减小步骤可以在采用高剪切效应的螺旋元件或产生剪切力的螺旋元件的挤压机的螺杆套筒中进行。
如果需要的话，香料、烟草调香物料，如甘油或其它湿润剂、表层装饰物料或其它的香味增强物料可以掺入最终要挤压的混合物中。香味增强物料可包括有机酸(如乙酰丙酸)、糖类等，如可参考Leffingwell等人(1972)的“吸烟制品的烟草调料”(Tobaccoflavoringforsmokingproducts)。香味添加剂可以在过程的不同阶段中加入;如果需要的话，香味添加剂可以掺入作用剂，然后进入挤压机中而与填充物料相接触。所使用的香味添加剂的选择和含量对于该领域的技术人员来说将是明显的。
烟草物料和根据本发明从烟草物料中所置换出来的选择性组分的专一变性可以是不同的。但是，烟草物料的化学组成通常可以根据本发明的方法而改变，即一定量的尼古丁可以从烟草物料中被置换出来。这样，本发明的方法为该领域的技术人员提供了获得脱尼古丁的烟草物料的方便的方法。“脱尼古丁”意指存在于烟草物料中的大量的尼古丁被排放出来，典型地，约大于烟草物料中尼古丁的5%(重量)，较佳地为约大于10%(重量)的尼古丁从烟草物料中排出，对于根据本发明的大多数脱尼古丁的应用是所需要的。测定烟草的尼古丁含量的方法可参考Harvey等人，《“Tob·Sci.》Vol.25，P131(1981)。
可使烟草物料变性或可置换烟草物料的选择性的组分的作用剂是可以变动的;如果需要的话，该作用剂可以是各种物料的混合物。但是，一种尤其好的作用剂是氨。氨被用于从烟草中释放或置换尼古丁，和使置于挤压机中的烟草物料变性。尤其，氨可以与挤压装置中的水分相结合，也可与所采用的任何其它流体相结合，这样就可以提供从烟草中排放出选择性的组分的条件。例如，氨和水份的组合物可以有效地调节烟草的pH值，使尼古丁容易地从烟草中被置换出来。氨可以以各种形式提供。例如，氨可以是气体形式、水溶液形式，如氢氧化铵、或固体形式，如碳酸铵。用于从烟草物料中置换出尼古丁的其它作用剂可以包括过氧化氢、碳酸钾、碳酸氢钠等。这些作用剂可以促进或增加从烟草物料中排出尼古丁。
作用剂可以以各种方式加入到挤压装置中。例如，可以将填充物料与有效量的固体形式的作用剂进行干混合，然后，将所得到的混合物加入挤压装置中;或也可将填充物料与固形作用剂分别地加入到挤压装置中。或者，填充物料可以通过第一加料口加入挤压装置，而作用剂的液体溶液或分散液则可通过位于第一加料口下游的第二加料口加入到挤压装置中。此外，填充物料可以通过第一加料口加入到挤压装置中，而气体形式的作用剂可通过位于第一加料口下游的第二加料口加入挤压装置中。
与填充物料相关的所采用的上述作用剂的量可以变动。所采用的作用剂的量可取决于诸如作用剂的性质、须要变性或置换的所选择的组分、这种需要变性的或置换的所选择的组分的量、作用剂和填料所承受的挤压条件(如温度和压力)等的因素。如作用剂是氨的情况下，氨(作用剂)的使用量较典型地是约0.5%～5%，较佳为约1%～3%，以所加工的烟草物料的干重为基准。
在挤压过程中，且在所需要的气体组分排出以前，填充物料的水份含量可以不同。如果需要的话，潮湿的填充物料可以与一种非水的流体相结合，该流体能够补充或增加(ⅰ)使烟草的一定的选择性组分变性，或(ⅱ)从烟草中置换出某些选择性的组分。这种流体可包括二氧化碳;醇，如甲醇、乙醇和异丙醇;卤碳化合物，如商业上可购得的氟利昂(Freons);烃，如丙烷、戊烷和己烷等。典型地，填充物料加工时总流体含量(如，它包括的水份含量)为约20%～约60%之间，较佳为约25%～35%，以在挤压装置中所加工的物料的总量为基准。
可以有各种挤压条件，它们可足以使所选择的组分从烟草物料中置换出来，另外它们可以使烟草物料变性。这些条件使能够或允许作用剂可从烟草中置换出所选择的组分。典型地，温度实质上高于环境温度可有助于组分从烟草物料中大量地排出。例如，温度在80℃～170℃，较佳为100℃～150℃的范围对于采用氨作为上述的作用剂的烟草物料的脱尼古丁作用是所需要的。
挤压装置中所采用的压力可以不同。通常，物料在高于大气压，但低于2，000磅/平方英寸(表压)，较佳为小于1，500磅/平方英寸的压力下加工。典型地，采用氨作为上述作用剂的烟草物料的脱尼古丁作用通常可在压力大于约200磅/平方英寸下进行。需要配备挤压装置，这样，在其中所建立在设备内的压力可以在排气区迅速地减小，这样，挥发物(如前述的作用剂以及被置换的所选择的组分)可从挤压装置中迅速地排出。通常，较合适的是维持排气区的压力低于大气压，以使气体物质可以迅速地从挤压装置中排出。例如，排气区的压力可保持在低于大气压3英寸汞柱至12英寸汞柱。
根据这些因素如上述的作用剂的选择和/或用于在挤压过程中与连同水份在一起的流体，可以选择挤压过程的温度和压力，这样，作用剂和/或流体可建立一个超临界的状态。而在超临界的条件下，这些物料通常可以提供独特的性质，这样就可以从烟草中置换出所选择的组分。
填充物料和作用剂都要历经一个时间周期，该周期足以使所选择的组分从烟草物料中置换出来或可使烟草物料化学变性。通常，对于大多数应用来说，这种时间周期的范围为约0.5分钟～约3分钟，较佳为约0.75分钟～约2分钟。该时间周期可以根据挤压机螺杆套筒的长度、挤压条件和从烟草中排出的所需要的组分而变动。通常，可提供足够混合和剪切烟草物料的螺旋构造和上述的作用剂对于时间周期的要求相对要短一些。
从烟草物料中排放出来的组分和任何残余物或未反应的作用剂可与挤压物分别地从挤压机中排出。对于大多数应用来说，在挤压过程中所使用的作用剂的大部分作为残余物、未反应物或过量作用剂而排出。例如，尼古丁可以随水蒸汽/氨混合气而带走和排出，或在填充物料经过挤压模具之前从挤压机中排出。如果需要的话，水蒸汽可以在将作用剂加入套筒的位置的下游，而在排气区的上游加入到挤压机的螺杆套筒中。水蒸汽可以有助于除去欲从烟草中排出的组分，因此可最大限度地从烟草中排放出这些组分。蒸汽排出通常可以通过排气口或其它一些挤压技术中惯用的装置而进行。因为蒸汽与所收集的挤出物是分开收集的，所以挤压物通常具有(ⅰ)可忽略不计的残余物或未反应的氨的含量水平，或(ⅱ)如此低水平的残余物或未反应的氨，以致于所存在的氨不会使最终的可用于吸烟物料对于相关的器官感觉引起不协调的特性。
挤压装置的气体混合物的排出区的螺旋构造通常具有大的输出能力，以保证排出区的螺杆只有低程度的装填。这样，在挤压机螺杆套筒的排出区，低装填率的填充物料就使得由填充物料所施加的压力很小，这样，排出口的填充物料的溢流变得最小或排除了。典型地，具有间断或非共轭螺纹的螺旋构造在排气区可以提供所需要的大的输出能力，以当进行填充物料的所需要的混合时，减小螺旋被装填的程度，这样，其中包含蒸汽的物料可以容易地从排气区把蒸汽排放出来。为了有助于从挤压机中排出蒸汽，在排气区可采用真空。
从挤压机中排出的蒸汽被毁掉或处理、浓缩、截留，或回收或分离。例如，可将水、氨和尼古丁的蒸汽混合物冷却，使之通过一种酸溶液鼓泡，并排气。或者，可将蒸汽通过吸附材料，如碳、氧化铝、酸化硅胶等，以使氨和尼古丁的蒸汽可以从气流中除去。
为了增加各种填料颗粒互相之间的粘聚性，从而获得具有良好物理性能的挤压物，结合剂在这里是有用的。这里可以使用很广范围的各种结合剂。但是，这里所使用的较佳的结合剂包括刺槐豆胶和苍耳烷胶的混合物。将溶解的刺槐豆胶和苍耳烷胶的混合物在高于80℃下加热，然后将加热后的水质混合物冷却至低于结合剂的凝结点(如低于55℃)，可以形成一种可逆的凝胶。
合适的结合剂可以包括约15%-约75%的刺槐豆胶，较佳为约25%-约65%的刺槐豆胶，更佳为约40%-约60%的刺槐豆胶;和约25%-约85%的苍耳烷胶，较佳约35%-约75%的苍耳烷胶，更佳为约40%-约60%的苍耳烷胶，以结合剂的总量为基准。较佳的是所用的结合剂的量为约0.2%-约6%，较常用为低于约5%，更佳为约1%-约4%，最佳为约2%-3%，以结合剂和填充物料的干重的总重量为基准。
磨碎的烟草物料、任意的其它填充物料和结合剂互相之间的接触方式可以不同。例如，结合剂可以以基本干的、未活化的形式使用，并可整块地加入磨碎的填充物料中。例如，可以将结合剂分散于填充物料中，或与填充物料相混合，然后，将所需要水平的水份供给至混合物。如果需要的话，干的结合剂和磨碎的填充物料的混合可以在挤压机的螺杆套筒中进行。但是，物料混合也可在物料被喂入挤压机以前进行。另外一个例子是，将结合剂与水相混合，并历经结合剂的组分溶解的条件。然后，将溶解的结合剂喂入挤压机并与填充物料相混合。
在这里所使用的，与结合剂组分有关的术语“溶解”意思是结合剂的组分具有水合，部分水合或能均匀地分布于整个水质溶剂中的能力。
这里所使用的，与结合剂有关的术语“活化”意思是将潜在的粘合特性引入至结合剂。例如，结合剂的潜粘合特性是其粘合性随着将刺槐豆胶/苍耳烷胶结合剂的溶解的组分加热到比活化温度高一些而增加的。活化可以通过将它与水分一起加热、加压、剪切或与其它一些物理参数相结合而进行。例如，通过活化作用后，结合剂通常可作为一种能通过冷却形成凝胶，并由此将填充物料粘合到一起的粘合剂。通常，潮湿的烟草和经活化的结合剂的混合物呈现出半软化的、易成型的、有些稠的、或有些似面团状性能的，并有些胶粘性和粘性的性质。可以相信的，这是结合剂组分之间的内聚合物链的结合的结果，我们可以相信，刺槐豆胶/苍耳烷胶结合剂的组分可呈现协同的粘合特性。我们相信，这种内聚合物链的结合是通过将结合剂的粘合组分调整到结合剂可进行活化的温度和条件下而开始的。
从挤压模具中出来以前的填充物料/结合剂的混合物中的水分含量是可以变动的。混合物含有水分，这样，混合物就具有适于挤压的半软化的、半固体的性能。典型地，混合物的水分含量低就需要较大的能量才能得到最终所要的经挤压的产品;而当混合物的水分含量高，就会得到抗张强度差的产品，或需要不希望的很大的用于干燥处理的能量。典型地，从挤压模具中出来的所加工的烟草物料、随选的填充物料以及结合剂中的水分含量至少约为15%(重量)，较佳约为至少17%(重量);但最通常为约小于45%(重量)，较佳为约小于40%(重量)，更佳为小于30%(重量)。典型地，从挤压模具中取出的填充物料和结合剂的水分含量是约18%(重量)～约25%(重量)。
将潮湿的填充物料/结合剂历经挤压条件。挤压条件可以变动，但其通常包括将物料在挤压机的螺杆套筒中，在高于环境温度的温度下混合，然后迫使混合的物料通过挤压模具上的开口或小孔。
挤压物在大于结合剂形成凝胶的温度下而从挤压机的模具的开口或小孔中排出来。例如，在结合剂是刺槐豆胶和苍耳烷胶的混合物的情况下，挤压物应在高于约55℃的温度下迅速地从模具的小孔中排出。但是，较佳的是挤压物从模具中排出的温度大于100℃。在该条件下，通常水份含量为约15%～约35%(重量)的挤压物被收集，根据经挤压的混合物的初始水份含量。典型地，挤压物要很快冷却，以使结合剂成为凝胶，从而获得弹性的可用于吸烟的物料。经冷却的物料是弹性和挠性的，并可方便地取用。低水分含量的挤出物与高水份含量的挤出物的性质相比较，是更坚硬的。
挤出物可以如此收集，并用于吸烟制品的制造中。例如，可以将挤压物收集于一个料箱或其它合适的容器中，或放在一个移动带或其它运送装置中。如果需要的话，可以将挤压物弄碎成短条或碎片。通常，挤压物原为长丝的可立刻采用旋转刀等将其弄碎成短丝或碎片。可采用压力辊处理挤压物，以减小它们的厚度。当使用苍耳烷胶/刺槐豆胶结合剂时，较佳的是在挤压物加热(如在离开模具后的瞬间是热的)和结合剂在冷却成胶之前，将挤压物进行物理处理(如采用压力辊等)。例如，模具可具有能使挤压物直接送入辊压接触式的辊对的辊隙的构造。典型的辊压处理是通过采用具有很强的分离力的辊系统而进行的。
当加工步骤结束后，可以将挤压物干燥至水分含量为约10%～约15%，以供进一步使用。
本发明所提供的挤压物可以呈多种形状而被使用。挤压物的形状通常取决于挤压机的模具的构造，因为模具对于将所需要的形状提供给最终的吸烟可用的物料是具有决定性作用。挤压剂的形式可以为条状、薄片状、片状、管状、圆筒状、具有几个沿纵向延伸的通道的圆筒状、具有类似蜂窝状的横截面形状的圆筒或任何其它所需要的形状。因为挤压物的形状和组分可以很大地变动，所以挤压物可用于各种吸烟制品的制造中。
挤压物通常以片状的形式被使用。类似片状的物料可呈现好的挠性和抗张强度。这里所使用的术语“片状”意思是指物料的形状为其长度和宽度要比其厚度大得多。典型地，片的厚度接近于烟叶、烤烟或经加工的烟草或湿的重制烟草片状产品的厚度。例如，片的厚度约为0.002英寸到约0.02英寸，较佳约为0.002英寸到约0.008英寸。加工物料的片或带的长度和宽度可以不同。片的宽度通常由诸如挤压模具构造或挤压物的物理处理方法这样的因素所决定。类似片状的物料大多能令人满意地呈现好的挠性和抗张强度。典型地，具有可与烟草叶片比得上的厚度的经加工的片所呈现的结构强度接近于烟草叶片的结构强度。当被尽可能薄时，片仍能呈现出良好的物理性能是所最希望的。采用各种常用的切割装置，可以切割片使之成为烟叶叶片或湿的重制的烟草物料(如条或碎片每英寸有约32个片段)。可将挤压物装入容器内，整理顶端并用各种调味剂处理，与其它可用于吸烟的物料混合，并在香烟制造中用作去筋烟叶。
挤压物可以碎片的形式或条状的形式而被使用。碎片或条状的挤压物所呈现的好的挠性和抗张强度是所最期望的。较佳地，这种物料的物理尺寸比得上用烟草去筋烟叶，所呈现的结构强度接近于用烟草去筋烟叶的;并可与通常的去筋烟叶一起加工，用于香烟制造工艺中，且不会丧失其牢固的结构完整性。碎片或条的厚度可比得上先前所描述的类似片状的物料的厚度。对于大多数应用来说，每一个碎片或条的宽度都比得上去筋烟叶的宽度。但是，具有截面形状是圆形的、方形的、长方形的、蛋形的、梯形的等形式的条可以根据模具的构造而获得。为了能具有大量的成波形的或卷曲的条以能改善其装填密度，短条可以采用本发明的方法制作。
下面的实例是为了进一步说明本发明的各种具体例，但它并不将本发明的范围局限于此。除另外指明外，所有百分数均是以重量为准的。
实例1经挤压的烟草以如下的方式提供。
烤烟的尼古丁含量为3.49%，总糖含量为12.5%，还原糖含量为11.0%。烟草的特定氨的含量为0.05%。烟草采用锤磨机磨碎，并得到60目的细分烟草物料。细分物料的水份含量约为11%。
使用Werner和PfleidereContinua37，L/D为27∶1的双螺旋挤压机。挤压机包括两个相同的螺杆，它们偏置于旋转轴旁使相互啮合。每一个螺杆的直径均为3.7cm，采用7.6kw的电动机，在螺旋速度为275rpm下操作。双螺杆各自有从邻近电动机部位开始至邻近于模具的适当的位置上的元件为止的一个联合体。螺杆各自包括一个9cm长的排气进料元件，10cm长的进料螺杆，4个1cm长的30°的向前推进的桨叶，5cm长的进料螺杆，各自为1cm长的4个30°向前推进的桨叶，各自为1cm长的2个30°后退的桨叶，5cm长的进料螺杆，1cm长的后退元件，1cm长的前进元件，1cm长的后退元件，1cm长的前进元件，5cm长的进料螺杆，4cm长的短螺矩螺杆，各自为1cm长的2个30°前进的桨叶，各自为1cm长的4个后退桨叶，2cm长的后退螺杆，3cm长的进料螺杆，9cm长的排气螺杆，5cm长的进料螺杆，各自为1cm长的2个30°向前推进的桨叶，1cm长的后退元件，1cm长的前进元件，1cm长的后退元件，1cm长的前进元件，5cm长的进料螺杆，4cm长的短螺矩螺杆和8cm长的邻近模具的进料螺杆。模具是厚度约为1.6cm，直径约为9.25cm，且具有一个直径为6mm的圆孔的圆形金属盘。
挤压机中有三个控温区。邻近电动机的温度区用自来水冷却，它沿挤压机的套筒体延伸约15cm。第二温度区在第一温度区到第三温度区之间的区中，沿挤压机的套筒延伸约50cm。在第二温度区的温度维持在约155℃。第三温度区从第二温度区开始至邻近模具的区，沿套筒延伸约30cm。第三温度区中的温度被维持于约155℃。
将磨碎的烟草物料和颗粒状的结合剂的干混合物以7.26kg/分的速率送入挤压机的第一进料区。第一进料区的中心部分距螺杆输入的顶端约5cm。混合物含97份磨碎的烟草物料和3份结合剂。结合剂是刺槐豆胶和苍耳烷胶1∶1的混合物。
将氢氧化铵水溶液以3.48升/小时的速率加入挤压机的第二进料区。第二进料区是距螺杆输入端约12cm的一个口。溶液含95.8份水和4.2份氢氧化铵。
一个压力计被置于距螺杆输入端约60cm处。在该点测定套筒体内的压力，并将其维持在247磅/平方英寸(表压)。
排气区置于距螺杆输入端约69cm处。在排气区维持比大气压低4英寸汞柱的压力。排气区的一根管子提供了使排出的蒸汽经过一个冷却容器而冷凝，然后再经过稀盐酸水溶液的通道。排出的蒸汽经过盐酸溶液时鼓泡，残余的蒸汽采用实验室真空管道排出。尼古丁和氨均被收集于酸溶液中。
温度计被置于距螺杆输入端约76cm处。在这一点所测得的在套筒中的加工物料的温度约为127℃。
经加工的烟草的圆柱形条从模具中挤出，并落下约15cm至压力辊系统的辊隙中。辊系统包括两个辊面相互接触的辊。每一个辊的直径约为15.25cm，长度均为15.25cm。采用水压装置使辊之间保持辊面相接触，辊的辊隙的压力采用600磅/平方英寸。辊是相对旋转的，这样，被送入辊的辊隙中的挤出物就可均匀通过。当一个辊以75rpm的速度旋转时，另一个辊以39rpm的速度旋转。进入辊系统的圆柱形的挤压物在辊系统中最终成为类似片的形状(即宽度约为2英寸，厚度约为0.005英寸)。
权利要求
1.一种制备可用于吸烟的挤压物的方法，其特征在于该方法包括a)提供填充物料，至少一部分填充物料是烟草物料；b)提供一种能从烟草物料中置换出所选择的组分的作用剂；c)利用挤压装置将填充物料和上述作用剂历经挤压条件，该挤压条件为能足以从烟草物料中置换出所选择的组分；和d)分别地(i)从挤压装置中排出在挤压过程中从烟草物料中所置换出来的组分，和(ii)获得挤压物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的填充物料和作用剂被分别地送入挤压装置中。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述的填充物料在作用剂被加入挤压装置之前被加入挤压装置。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述的填充物料被连续地导入挤压装置，作用剂从填充物料被加入挤压装置处的下游而连续地加入挤压装置。
5.如权利要求2，3或4所述的方法，其特征在于所述的作用剂以气体或液体的形式被使用。
6.如权利要求1，2，3或4所述的方法，其特征在于所述的作用剂是氨，所述的所选择的组分是尼古丁。
7.如权利要求1，2，3或4所述的方法，其特征在于挤压条件包括将填充物料和作用剂历经80℃～170℃的温度。
8.如权利要求1，2，3或4所述的方法，其特征在于在苍耳烷胶和刺槐豆胶结合剂存在下，将填充物料历经挤压条件。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于在挤压装置中，排出从烟草物料中置换出的组份的区的压力相对于挤压装置的上游区的压力来说是较低的。
10.如权利要求1，2，3或4所述的方法，其特征在于基本上所有的填充物料都是烟草物料。
11.如权利要求1，2，3或4所述的方法，其特征在于基本上所有的填充物料均是烤烟，且作用剂是氨。
12.如权利要求1，2，3或4所述的方法，其特征在于基本上所有的填充物料都是细纤维烟草物料和作用剂是氨，该方法还包括提供至少一种糖添加剂，它和氨一起加入。
13.一种制备可用于吸烟的挤压物的方法，其特征在于该方法包括a)提供填充物料，至少一部分填充物料是烟草物料;b)提供一种能使烟草物料的化学组成变性的作用剂;c)采用挤压装置，将填充物料和上述作用剂历经挤压条件，该挤压条件为足以使烟草物料的化学组成变性;以及d)分别地(ⅰ)从挤压装置中排出在挤压过程中形成的残余作用剂，和(ⅱ)获得挤压物。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于填充物料和作用剂被分别地加入至挤压装置中。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述的填充物料系在作用剂被加入挤压装置以前加入至挤压装置中。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于填充物料被连续地加入至挤压装置，作用剂则从填充物料加入挤压装置处的下游连续地加入挤压装置。
17.如权利要求14，15或16所述的方法，其特征在于所述的作用剂是以气体或液体的形式使用的。
18.如权利要求13，14，15或16所述的方法，其特征在于挤压条件包括将填充物料和作用剂历经80℃～170℃的温度。
19.如权利要求13，14，15或16所述的方法，其特征在于所述的填充物料在苍耳烷胶和刺槐豆胶作用剂存在下历经挤压条件。
20.如权利要求13所述的方法，其特征在于在挤压装置中，在残余作用剂从挤压装置中的排出区的压力相对于挤压装置的上游区的压力来说是较低的。
21.如权利要求13，14，15或16所述的方法，其特征在于基本上所有的填充物料都是烟草物料。
22.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的作用剂是氨。
23.如权利要求1或13所述的方法，其特征在于所述的作用剂是过氧化氢。
24.如权利要求1或13所述的方法，其特征在于所述的作用剂是二氧化碳。
25.如权利要求1或13所述的方法，其特征在于所述的作用剂是碳酸钾。
26.如权利要求1或13所述的方法，其特征在于所述的作用剂是碳酸氢钠。
27.如权利要求1或13所述的方法，其特征在于它还包括在作用剂加入的区的下游，但是在从烟草中置换出来的组分从挤压装置中排出区的上游而将蒸汽加入至挤压装置中。
28.如权利要求1或13所述的方法，其特征在于所述的挤压条件包括在挤压装置内的压力约大于200磅/平方英寸(表压)。
29.如权利要求1或13所述的方法，其特征在于在挤压装置中，在从烟草物料中置换出来的组分被从挤压装置中排出的区的压力低于大气压。
全文摘要
本发明涉及在挤压过程中，经挤压的烟草的化学组成发生变化。将细分后的烟草和氨加入挤压机。将挤压机中温度和压力相结合以将尼古丁从挤压机中排出。此外，氨和在烟草中的糖可以反应而进一步地使烟草的化学组成改进。挤压物与释放的物料分别地冷却。采用这种方法，在改变烟草的化学组成的同时，烟草可重整成挤压物的形状。
文档编号A24B3/14GK1034306SQ89100059
公开日1989年8月2日 申请日期1988年12月31日 优先权日1988年1月22日
发明者霍华德·克里斯蒂安·托夫特, 肯尼思·韦斯特列·史密斯, 卡罗琳·列森·卡彭特 申请人:R.J.雷诺兹烟草公司