煙草均質處理的制作方法

專利名稱：煙草均質處理的制作方法
技術領域：
本發明涉及煙草均質，特別涉及均質煙草絲束的擠壓成形。確切說，本發明涉及對煙草均質擠壓機下游的均質煙草絲束進行處理。
背景技術：
使用粒狀煙草制作基于煙草的材料公知有多種建議。按照這些建議，粒狀煙草可為煙制品如卷煙制作過程中的副產品煙草粉末，或通過煙草葉片部或莖部磨碎獲得粒狀煙草。用粒狀材料制成的材料可呈片狀或板狀、桿狀、絲狀或空心圓柱形。這些材料的生產過程通常稱為煙草均質過程。
在由均質過程生成的材料中，除了煙草，其他成分最好還包括水；粘合劑如果膠、淀粉、出芽短梗孢糖和纖維素粘合劑；填料；保濕劑；膨脹劑；強化劑和香味劑。
本申請人的一現有均質煙草過程見英國專利說明書Nos.2 201081B和2 201 080B。該過程涉及把粒狀煙草、淀粉和粘合劑的混合物加水后送到一擠壓機形成片狀擠出物，通過擠壓使得擠出物的橫截面大于擠壓模具的出口孔的橫截面即經受膨脹過程。最好是吹塑或擠塑出片狀擠出物，從而增加擠出物的機器向尺寸和減小其厚度。
另一均質煙草過程見GB 2 291 778B。
這些專利說明書所述均質煙草過程的一個缺點是會給片狀材料的生產帶來問題。例如，片狀材料的厚度、強度和彈性很難控制，如這些參數中有任何參數不在誤差范圍內，就會有害地影響下游對片狀材料進行的處理(即切割)。
現有均質煙草過程的另一個缺點是，一旦冷卻，所得片狀制品有一上層表皮和一下層表皮，上層表皮和下層表皮之間呈蜂窩結構。從而該制品的橫向表面即不由表皮構成的表面會惡化。因此該制品易折斷。因此不利于或實際上無法靠氣動輸送該制品。
在美國專利4,632,131公開的均質煙草絲束的擠壓成形中，從一包括出口孔的圓形陣列的模具擠壓出許多絲，然后這些絲束互相粘合形成在其縱向上延伸有通道的均質煙絲條。
當需要生成分離的絲束時，均質煙草的這類絲束擠壓方法的一個缺點是，很難使從擠壓模具出口孔擠出的絲束不互相粘合在一起。

發明內容
本發明的一個目的是對擠壓成形絲束狀均質煙草的制作方法作出改進。
本發明的另一個目的是對擠壓機出口孔下游的擠壓成形均質煙草絲的處理方法作出改進。
本發明的另一個目的是對絲狀均質煙草制品作出改進。
本發明的另一個目的是提供一種均質煙草制品，其尺寸便于將煙草制品加入煙制品即香煙中。
本發明提供一種對模具裝置下游的擠壓成形均質煙草絲進行處理的方法，所述絲通過模具裝置時受擠壓，其中，用氣動輸送裝置沿所述絲的縱向把所述絲被輸送離開所述模具，所述輸送裝置產生所述絲的吹塑或擠塑，使得所述絲的橫截面尺寸減小。
該方法還可包括一切割步驟，在該步驟中，在擠壓成形絲長度上把擠壓成形絲橫向地間隔切割成多個部分。例如，該絲可以約10mm-50mm范圍的間隔進行切割。最好在絲的橫截面尺寸減小后切割擠壓成形絲。該切割步驟中使用的切割裝置可為一旋轉式切刀。
在某些場合下該方法還可包括一冷卻步驟，在該步驟中，冷卻空氣與擠壓成形絲接觸，實現絲的冷卻。擠壓成形絲在切割裝置處的溫度最好低到足以確保擠出物的粘度不會在切割裝置的正常工作中產生問題。擠壓成形絲在切割階段時的溫度為約20-60℃，最好為約30-50℃。
最好是，氣動輸送裝置包括一氣體介質輸送裝置和導管裝置，該氣體介質輸送裝置可操作導致氣體介質通過該導管裝置連續流動。該氣體介質輸送裝置比方說可包括抽氣裝置，該抽氣裝置可為風扇裝置。最好是，導管裝置的進口端位于擠壓模具旁，從而當絲從模具出口孔流出時便于絲在通過導管裝置的氣體介質連續流的作用下沿絲的縱向被輸送離開模具。導管裝置的進口端離擠壓模具的距離在約5-20mm范圍內，最好在約10-15mm范圍內。絲在縱向上的輸送最好起初與模具表面垂直。然后可在大致水平或垂直平面中輸送。
該氣體介質通常為空氣，因此下面只結合空氣予以說明。
在與絲輸送方向相同的方向上流動的空氣的速度大于擠壓速度，從而產生對絲的吹塑或擠塑，以減小其橫截面尺寸。因此用空氣張緊、吹塑或擠塑擠壓模具下游的絲。為增強吹塑或擠塑，還可在一張緊裝置上拉絲而進一步張緊絲。該張緊裝置比方說可為一受驅滾輪。
實現吹塑或擠塑的空氣速度為60-180m/s，最好至少為100m/s。所需吹塑或擠塑速度決定于配方和擠壓機的生產量。可用抽氣裝置、導管的橫截面面積或這兩者改變空氣速度。吹塑或擠塑后的輸送速度可為30-60m/s，最好為至少35m/s，更好為40-60m/s。
氣動輸送裝置構型和空氣質量流量值的選擇最好確保絲在通過導管裝置輸送時不與導管裝置的任何內表面接觸，最好是，擠壓成形均質煙草絲束的橫截面形狀與切割的煙草、特別是切割的葉片部煙草的橫截面形狀相似。為此，擠壓成形煙草絲的橫截面應呈長方形或方形。擠出物在從擠壓模具流出時會發生膨脹。因此，在擠出物發生膨脹的情況下，為了生成長方形或方形橫截面擠壓成形絲，模具出口孔的形狀一般應呈方形或長方形，方形或長方形的四面為凹的。相對于擠出物膨脹度使用合適的凹度，可生成橫截面形狀為四邊筆直的長方形或方形的絲。
吹塑或擠塑后絲的橫截面尺寸為約0.7mm×約1mm，最好為約0.3mm×約0.8mm。絲切割后的長度可為約10-50mm。使用本發明，可獲得吹塑或擠塑后橫截面尺寸保持不變的絲的有利結果。
所生成的絲狀均質煙草制品由一段段絲構成，每段絲包括一蜂窩狀內部；以及，當絲的橫截面呈方形或長方形時，伸展在絲的至少縱向四面上的一體化表皮。這一結構使得制品結實，然后可用氣動輸送而不惡化。
該制品的充填值為約3.8-5.0mm3/mg，合適的充填值為約4.0-4.6mm3/mg。這表示了充填值可比英國專利說明書Nos.2 201 081B和2 201 080B所述過程制成的制品的充填值提高10-20％的潛力。制品密度可為約150-600mg/mm3，最好小于約400mg/mm3。
通常，用本發明制成的均質煙草制品構成香煙充填混合物的一部分，該混合物的其他煙草成分可為或包括切割葉片部和切割莖部。
最好是，同時擠壓成形許多均質煙草絲。當同時擠壓成形許多絲時，使用一包括許多出口孔的模具。最好是，這一擠壓模具的出口孔布置成使得從中流出的各絲最好在水平方向上為并排的陣列。最好是，這許多絲都不互相接觸。從而防止絲互相粘合。
本發明還提供一擠壓模板，該模板上有模孔，這些模孔呈方形或長方形，方形或長方形的四面為凹的。
該模具的出口表面呈長方形，其上的出口孔在該表面上布置成一排。出口孔也可在該表面上布置成上下兩縱向排，上排的出口孔與下排的出口孔在垂直方向上錯開。當擠壓許多絲時，氣動輸送裝置的導管可呈長方形橫截面，從而通過導管并排輸送許多絲。模具中的孔的數量按照擠壓機所需生產量加以選擇。
最好是，擠壓混合物包括粒狀煙草、淀粉和粘合劑。最好當該混合物在擠壓機的圓桶中時在上述混合物中最好加水。
淀粉在煙草/淀粉/粘合劑混合物中的含量為按重量計的約5％-35％，最好為按重量計的約10％-20％。淀粉在該混合物中的含量以重量計超過粘合劑兩倍，最好超過三倍或三倍以上。粘合劑在該混合物中的含量不超過按重量計的10％，最好不超過按重量計的5％。
淀粉比方說可為玉米淀粉。淀粉或其一部分可為改性淀粉。
粘合劑可包括纖維素粘合劑。用來實施本發明的纖維素粘合材料可為羥丙基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、甲基纖維素和乙基纖維素。可用來實施本發明的其他粘合劑包括樹膠如黃原膠、瓜耳豆膠和角豆膠。此外也可使用本領域普通技術人員公知的合適粘合劑。該混合物的粘合劑可由兩種或多種粘合材料組成。
與在GB 2 201 080所述均質煙草制品中一般要求使用的高質量粘合劑相比較，本發明也可使用質量較次即價格較便宜的粘合劑。本發明也可使用數量較少的高質量粘合劑。本發明之所以可使用質量較次粘合劑和/或數量較少粘合劑，是因為本發明所得粒狀細絲質的均質煙草制品包括一蜂窩狀內部以及當該顆粒的橫截面呈方形或長方形時一伸展在該顆粒的至少縱向四面上的一體化表皮。這與GB2 201080的只包括一上層表皮和一下層表皮以及其間的蜂窩結構的片狀均質煙草制品相對照。
此外，如上所述，用本發明生成的制品獲得的充填值的提高可在保持與GB 2 201 080B所述制品不相上下的充填值的同時減少粘合劑在該配方中的含量。
除了煙草、淀粉和粘合劑，還可向擠壓機加糖。如加糖的話，該糖可包括一種糖或多種糖如果糖、葡萄糖或蔗糖。糖在煙草/淀粉/粘合劑混合物中的合適含量不超過按重量計的約5％，但可高達約10％。
擠壓機中的總水量如下如不使用擠出物干燥步驟，吹塑或擠塑后絲的含水量為重量(按濕量)的約5％-20％。“總水量”指煙草/淀粉/粘合劑混合物的“干”成分中的水分和所加水之和。水可在混合物的各成分送入擠壓機前加入混合物成分中的一種或多種和/或從擠壓機圓桶上的孔口注入。一種方便的做法是混合該混合物的各成分后在干燥狀態下把該混合物送入擠壓機中，然后把水注入擠壓機圓桶中。
可把保濕劑和/或增塑劑如甘油或丙二醇與上述混合物的各成分一起送入擠壓機和/或注入擠壓機圓桶中。增塑劑的含量按濕量可為按重量計的約1％-10％。
通過確保在擠壓機內絕熱或接近絕熱地處理送入擠壓機中的材料可獲得性能最佳的絲。另一要點是，通過擠壓機圓桶的溫度曲線來操作直到擠壓模具為止使得擠壓機中各種材料中的煙草部分的溫度不達到有害于煙草的溫度，其合適范圍為約80-180℃。
最好在如下條件下進行該處理，擠出物一旦從模具中流出就通過其中的水分閃蒸成蒸汽而膨脹。因此擠出物的橫截面增加，生成蜂窩狀內部結構。
煙草均質技術領域的普通技術人員不難看出，可把香料送入擠壓機。這類香料可為天然或人造香味素或植物萃取液。
在本發明過程中使用的粒狀煙草可取自煙草葉的莖部和/或葉片部如煙草粉末。粒狀煙草的粒度最好小于約500μm，更好小于約370μm.。該粒度通常決定于模孔的最小尺寸。
為充分理解和實施本發明，下面參見例示性附圖，附圖中


圖1示出實施本發明方法的一設備；圖2示出實施本發明方法的另一設備；以及
圖3示出擠壓模具的正面及其出口孔。
各附圖中相同部件盡量用同一標號表示。
具體實施例方式
如圖1所示，設備1包括一(由APV Baker，of Peterborough，U.K.制造，型號為MPF50-15的)雙螺桿擠壓機2，該擠壓機包括一模具3和一圓桶4。擠壓模具3裝在擠壓機2圓桶4的出口端上。擠壓模具3上方有一蒸汽抽吸裝置5，用來除去擠壓過程中從模具3流出的蒸汽。設備1還包括氣動輸送裝置，該氣動輸送裝置包括一從擠壓模具3旁位置伸出的氣體介質(即空氣)導管裝置6和氣體介質輸送裝置8。從圖1和2可看出，導管裝置6在其上游端包括一弧形進口部6′。導管裝置6的橫截面呈長方形。該橫截面的主要尺寸與圖1圖面垂直。該氣體介質輸送裝置8包括由一抽氣風扇提供的抽氣裝置。冷空氣進口9在導管裝置6底端與之連通，該空氣進口9用來把冷卻空氣吸入導管裝置6中。導管裝置6中有一切割裝置10，即旋轉式切刀用來把擠壓成形均質煙草絲7切成絲狀均質煙草制品顆粒12。一顆粒/空氣分離器11裝在導管裝置6中，使得在導管裝置6中流動的空氣與絲狀均質煙草制品顆粒12和在導管裝置6中輸送的任何其他粒狀物質分離。絲狀煙草制品12經一氣閘13，即一轉動氣閘輸送到喂給裝置14，該供給裝置14把絲狀煙草制品12輸送到一料斗(未示出)。
圖2示出可替代圖1設備的另一設備，其中，導管裝置6定位成使得絲7在大致水平平面中沿絲7的縱向被輸送離開模具3。與圖1設備1比較，導管裝置6定位成使得絲7在導管裝置6的至少一部分上在大致垂直平面中輸送。另一方面圖2設備與圖1相似，只是圖2中的設備1包括一儲藏容器15，設備1工作時，切割的制品12氣動輸送到該容器15中。
圖3為模具3的正面3′的視圖。如圖3所示，模具3上有許多出口孔16，16′。圖3只示出一少量出口孔16，16′。但是，實際上模具3上總共有約100個出口孔16，16′。因此同時擠壓許多均質煙草絲7。模具3的所有出口孔16，16′呈方形或長方形，方形和長方形的側面是凹的。擠出物一旦從模具3流出，相對擠出物的膨脹度使用合適凹度即可生成橫截面形狀為側面筆直的方形和長方形的絲7。模具3的出口孔16，16′布置成使得從中流出的絲7并排成一水平陣列。這許多絲7互相不接觸。模具3呈長方形，出口孔16，16′在表面3′上布置成上下縱向兩排。如圖3所示，上排16的孔與下排16′的孔在垂直方向上互相錯開。
在圖1或圖2設備工作時，80％的粒狀煙草粉末、15％的淀粉和5％的纖維素粘合劑的干混合物以約145公斤/小時的速率送入擠壓機2。擠壓機2的一供料裝置(未示出)經一供料管(未示出)把該混合物送入擠壓機2的圓桶4的進口端。一泵(未示出)把從一水箱(未示出)中抽出的水以約21公斤/小時的速率注入圓桶4中。同樣，從另一箱(未示出)抽出的甘油以約5公斤/小時的速率注入圓桶4中。例如圓桶4中該濕混合物中的總水量占該濕混合物的重量為16％。
圓桶4有加熱裝置(未示出)使得沿圓桶4保持所需溫度變化曲線。圓桶溫度比方說從進口端的40℃提高到出口端的95℃。
擠壓機中的壓力保持足夠高的值，以確保其中的水保持液態。因此可使用500psig(3,400kPa或34.5Bar)-2000psig(13,600kPa或137.8Bar)的壓力，例如1000psig(6,800kPa或68.9Bar)-1500psig(102,000kPa或103.4Bar)。
在這些溫度和壓力下，造成送入擠壓機3中的淀粉糊化。
隨著擠壓成形絲7從許多出口孔16，16′流出，其中的水閃蒸成蒸汽，使得每根絲的橫截面形狀因膨脹而改變，從而當每一出口孔的形狀如圖3所示時每根絲7的橫截面形狀變成四邊筆直的方形或長方形。
約100根同時擠壓成形的絲7從模具3流出，其總質量流率為約157公斤/小時，每根擠壓成形絲7的線性速度為約1米/秒。蒸汽抽吸裝置5除去閃蒸蒸汽。
從孔16，16′流出的絲7導入導管裝置6中后在導管裝置6中沿絲7的縱向上被輸送離開模具3。絲7一旦進入導管裝置6，就被引入到在導管裝置6中流動的連續空氣流中。因此絲7在導管裝置6中氣動輸送。導管裝置6中的氣流由抽氣風扇8造成。在長方形導管裝置6中輸送許多絲7時，這些絲不互相接觸。從而避免絲7互相粘合。
絲7被吹塑或擠塑而減小其橫截面尺寸。為此，導管裝置6中的空氣流速大于擠壓速度，該速度差使得空氣在每根絲7上作用一拉拔力。因此，擠壓模具3下游的絲7受空氣的張緊并從而被吹塑或擠塑。舉例說，當擠壓速度為約1米/秒時，可有效張緊、吹塑或擠塑絲7的氣流流速為約60-180米/秒。為了進行吹塑或擠塑從模具3出口孔16，16′流出的絲7，至少在導管裝置6的始端提供這一氣流流速。對絲7進行吹塑或擠塑直到獲得所需橫截面大小的絲7。導管裝置6中在導管裝置的初始吹塑或擠塑部下游的氣流流速至少為35米/秒，可為約50-60米/秒。為使氣流流速減小，可使導管裝置6吹塑或擠塑部下游的橫截面面積大于吹塑或擠塑部橫截面面積。比方說35米/秒的下游氣流流速可輸送絲7但又不吹塑或擠塑絲。因此絲7的橫截面尺寸在吹塑或擠塑步驟后保持不變。絲7吹塑或擠塑后的輸送速度比方說為約2米/秒。
用切割裝置10沿絲7的長度以約30mm的間隔橫切絲7，從而生成由絲狀均質煙草顆粒構成的制品12。該切割步驟在絲7的橫截面尺寸減小后進行。粒狀制品12然后以約20米/秒氣動輸送到一氣閘13(圖1)或直接輸送到一儲藏容器15(圖2)。料斗供料裝置14可位于氣閘13的下游。用一空氣/顆粒分離器11分離制品12的顆粒和輸送空氣。
該方法還可包括一增強冷卻步驟，使得冷卻空氣與擠壓成形絲7接觸，從而冷卻絲。冷卻空氣從冷卻空氣進口9進入導管裝置6。需要時可使用多個冷卻空氣進口。冷卻空氣進口的孔的橫截面面積可與導管裝置6的進口部6′的孔相同。最好是，進口9和進口部6′的橫截面面積之和等于導管裝置6在進口部6′緊下游部分延伸的斜槽的橫截面面積。最好是，冷卻空氣進口9中的氣流可調；例如，冷卻空氣進口9中可設置一位置可調導流板(未示出)，該導流板用來控制進口9中的氣流流速。絲7在切割裝置10處的溫度應足夠低，以確保擠出物不粘住在切割裝置10上。絲7在切割裝置10處的溫度應為30-50℃。
舉例說，進口9和導管裝置6的進口部6′的橫截面面積各為約10-20cm2，導管裝置6在其上述吹塑或擠塑部上的橫截面面積為約20-40cm2，導管裝置6在切割裝置10處的橫截面面積為約250-400cm2。
每根絲7吹塑或擠塑后的橫截面的尺寸比方說為約0.7mm×1mm。每一絲狀煙草制品12顆粒(即切割后的絲7部分)比方說長約30mm。所得絲狀均質煙草制品12由顆粒構成，每一顆粒12由一段絲7構成，從而包括一蜂窩狀內部以及當該顆粒的橫截面呈方形或長方形時一伸展在該顆粒的至少縱向四面上的一體化表皮。
該擠壓機可為任何可提供一定范圍流量的擠壓機。該生產量可高達300公斤/小時，能提供該生產量的合適擠壓機為Buhler DNDG62。提高擠壓機的生產量需要相應提高氣體介質輸送裝置，例如對于約300公斤/小時的生產量抽氣風扇的功率提高到約75-100kW。約150公斤/小時的生產量需要使用約45kW的抽氣風扇。
在本發明另一種結構中氣動輸送裝置可另包括噴氣裝置。該噴氣裝置最好設置在擠壓機圓桶旁，從而當絲從模孔中流出時在由噴氣裝置提供的氣體介質連續流的作用下便于絲在導管裝置中沿其縱向被輸送離開模具。
或者，該氣動輸送裝置也可包括壓縮空氣噴流。在本發明這一替代結構中，可從受控脈沖式或連續流式壓縮空氣噴流獲得壓縮空氣，從而當絲從模孔中流出時，在其縱向上輸送絲。所提供的壓縮空氣可把絲互相分開，并排輸送絲。壓縮空氣噴流相對于擠壓機的圓桶最好布置成使得壓縮空氣與絲流動方向相切。壓縮空氣噴流也可布置成用至少一個模孔通過模板輸送空氣。這些模孔最好不是用來擠壓絲的模孔。
在本發明使用壓縮空氣噴流的另一種結構中，氣動輸送裝置可包括也可不包括導管裝置。
該壓縮空氣噴流可布置成把絲斷裂成大小受控的一段段絲后把這些絲段被輸送離開模孔。
在本發明使用壓縮空氣的這些結構中，空氣壓力為約1-200bar，最好為約5-10bar。
權利要求
1.一種擠壓成形均質煙草絲，其特征在于，所述絲的橫截面大致呈長方形或方形，所述絲包括一蜂窩狀內部和一伸展在所述絲的至少四側面上的一體化表皮。
2.按權利要求1所述的擠壓成形均質煙草絲，其特征在于，所述絲的橫截面的尺寸為約0.7mm×1mm。
3.按權利要求2所述的擠壓成形均質煙草絲，其特征在于，所述尺寸為約0.3mm×0.8mm。
4.一種由按權利要求1所述的一段段絲構成的絲狀均質煙草制品。
5.按權利要求4所述的絲狀均質煙草制品，其特征在于，所述制品的充填值為約3.8-5.0mm3/mg。
6.按權利要求5所述的絲狀均質煙草制品，其特征在于，所述充填值為約4.0-4.6mm3/mg。
7.按權利要求4-6中任一項所述的絲狀均質煙草制品，其密度為約150-600mg/mm3。
8.按權利要求7所述的絲狀均質煙草制品，其特征在于，所述密度小于約400mg/mm3。
9.一種煙制品，包括按權利要求4-8中任一項所述的絲狀均質煙草制品。
全文摘要
本發明涉及經一模板擠壓出均質煙草絲及其下游處理。該模板構作成使得每根絲的橫截面呈方形或長方形，其下游處理對擠壓成形絲進行吹塑或擠塑。
文檔編號A24B15/14GK1618350SQ200410097809
公開日2005年5月25日 申請日期2001年5月8日 優先權日2000年5月12日
發明者W·D·路易斯, H·康蒂, R·L·普勞斯 申請人:英美煙草(投資)有限公司