Спосіб об’ємного розширення тютюну

1. Способ объемного расширения табака, включающий помещение загрузки сырого табака в камеру пропитки, способную выдерживать условия повышенного давления и имеющую необходимый объем для заполнения загрузки сырого табака, пропитывание табака в камере пропитки агентом объемного расширения при условиях, достаточных для получения пропитанного табака, способного увеличиваться в объеме по меньшей мере на 50% при воздействии на него условий объемного расширения, и удаление пропитанной загрузки сырого табака из камеры пропитки при воздействии условий, достаточных для объемного расширения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он включает спрессовывание загрузки сырого табака, который должен быть пропитан, при сжатии в отношении по меньшей мере 1,5:1 относительно свободного заполняемого объема табаком, который должен быть расширен, и в качестве агента объемного расширения используют пропан. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что загрузку сырого табака спрессовывают при сжатии в отношении по меньшей мере примерно 2:1. 3. Способ п о п . 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что загрузку сырого табака спрессовывают при сжатии в отношении по меньшей мере примерно 3:1. 4. Способ п о п . 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что агент объемного расширения подают в камеру пропитки в виде текучей среды. 5. Способ п о п . 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что по меньшей мере часть стадии пропитывания проводят в условиях температуры, равной или выше надкритической температуры агента объемного расширения. 6. Способ п о п . 1 . о т л и ч а ю щ и й с я тем, что по меньшей мере часть стадии пропитывания проводят в условиях давления, равного или выше надкритического давления агента объемного расширения. 7. Способ по п.1 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что стадию пропитывания проводят в течение промежутка времени меньшего, чем 30 с. 8. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что табак предварительно нагревают при повышенной температуре до помещения его в камеру пропитки. 9. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что агент объемного расширения впускают в камеру пропитки в виде текучей среды, имеющей температуру выше надкритической температуры текучей среды и давление выше надкритического давления текучей среды. 10. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что стадия пропитывания включает введение в камеру пропитки текучей среды пропана при давлении выше примерно 2000 фунтов на дюйм 2 (140,62 кг/см2) и при температуре выше примерно 240Т (116*С). 11. Способ по п. 8, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что табак предварительно о О О 26760 наг| мер щ и наг| мегі соб лов тий бак гот< рас тан объ хра к эт ляе рет све спс« Пат тах вво| и зз ния ноп объ Пат 433 спо УТЛІ ме Вер! НИЯ для изв . 'H % V 1 К& ' і* ** э . I /- * V! - ^' A« f : УКРАЇНА (19) UA „„ 26760 (П) „„ С1 Л 24 В 3/18 AFPXABHE ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) СПОСІБ ОБ'ЄМНОГО РОЗШИРЕННЯ ТЮТЮНУ (21) 94005251 (22) 13.06.94 (24) 12.11.99 (31) 08/076,535 (32) 14 06.93 (33) US (46) 12.11 99 Бюл. № 7 (56) Патент США № 3683937 А, 1972. (72) Конрад Люкас Джоне (US), Уайт Джакі Лі (US) (73) Р.Ж.РЕЙНОЛВДЗ ТОБАККО КОМПАНІ (US) (57)1. Способ объемного расширения табака, включающий помещение загрузки сырого табака в камеру пропитки, способную выдерживать условия повышенного давления и имеющую необходимый объем для заполнения загрузки сырого табака, пропитывание табака в камере пропитки агентом объемного расширения при условиях, достаточных для получения пропитанного табака, способного увеличиваться в объеме по меньшей мере на 50% при воздействии на него условий объемного расширения, и удаление пропитанной загрузки сырого табака из камеры пропитки при воздействии условий, достаточных для объемного расширения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он включает спрессовывание загрузки сырого табака, который должен быть пропитан, при сжатии в отношении по меньшей мере 1,5:1 относительно свободного заполняемого объема табаком, который должен быть расширен, и в качестве агента объемного расширения используют пропан. 2. Способ п о п . 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что загрузку сырого табака спрессовывают при сжатии в отношении по меньшей мере примерно 2:1. 3. Способ п о п . 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что загрузку сырого табака спрессовывают при сжатии в отношении по меньшей мере примерно 3:1. 4. Способ п о п . 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что агент объемного расширения подают в камеру пропитки в виде текучей среды. 5. Способ п о п . 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что по меньшей мере часть стадии пропитывания проводят в условиях температуры, равной или выше надкритической температуры агента объемного расширения. 6. Способ п о п . 1 . о т л и ч а ю щ и й с я тем, что по меньшей мере часть стадии пропитывания проводят в условиях давления, равного или выше надкритического давления агента объемного расширения. 7. Способ по п.1 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что стадию пропитывания проводят в течение промежутка времени меньшего, чем 30 с. 8. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что табак предварительно нагревают при повышенной температуре до помещения его в камеру пропитки. 9. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что агент объемного расширения впускают в камеру пропитки в виде текучей среды, имеющей температуру выше надкритической температуры текучей среды и давление выше надкритического давления текучей среды. 10. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что стадия пропитывания включает введение в камеру пропитки текучей среды пропана при давлении выше примерно 2000 фунтов на дюйм 2 (140,62 кг/см 2 ) и при температуре выше примерно 240Т (116'С). 11. Способ по п. 8, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что табак предварительно ON Os О 26760 12. Способ по п. 8, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что табак предварительно нагревают до температуры по меньшей мере 140Т (60*С). 13. Способ по п. 8, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что суммарное количество тепла, подаваемого в камеру пропитки от предварительно нагретого табака и текучей среды объемного расширения находится в диапазоне примерно 240270Т(116-132'С). Данное изобретение относится к способам обработки курительных материалов, в частности табака. В течение двух последних десятилетий способы объемного расширения табака стали важной частью процесса изготовления сигарет. Способы объемного расширения табака используют для восстановления объемной плотности и/или объема, которые потеряны при сушке и хранении табачного листа. В дополнение к этому, увеличенный в объеме табак является важным компонентом многих сигарет с низким содержанием смол и со сверхнизким содержанием смол. Имеющие коммерческое значение способы объемного расширения табака описаны в Патенте США № 3524451 и в Патенте США № 3524452. В этих патентах описаны способы, при которых табак вводят в контакт с составом для пропитки и затем быстро нагревают для улетучивания этого состава для пропитки и объемного расширения табака. Использование двуокиси углерода для объемного расширения табака описано в Патентах США № 4235250; 4258729 и 4336814. В этих и относящихся к ним способах табак пропитывают двуокисью углерода в газообразной или жидкой форме и после этого пропитанный табак подвергают быстрому нагреву для улетучивания двуокиси углерода и таким образом для объемного расширения табака. При известных способах объемного расширения с помощью двуокиси углерода обычно необходимо нагревать табак избыточной температуры с целью достижения существенного и стабильного расширения табака. Такой нагрев может повредить аромату табака и/или привести к образованию чрезмерного количества табачной мелочи. В дополнение к этому такие способы, при которых используют жидкую двуокись углерода для пропитывания табака, обычно приводят к получению пропитан ного табака в форме твердых кусков табака, содержащих сухой лед, которые должны быть раздроблены до тепловой обработки, в результате чего происходит усложнение процесса. В патентах США № 4461310 и 4289148 описано объемное расширение табака с использованием сверхкритичной пропитки табака азотом или аргоном. Эти газы удаляют из табака во время быстрого уменьшения давления, а табак подвергают объемному расширению путем воздействия на него нагретым газом или микроволн. Эти способы требуют обработки табака при давлении свыше 2000 или 4000 фунтов/ дюйм2 (140,6 или 281,2 кг/см2) до выше 10000 фунтов на дюйм2 (703,1 кг/см2) с целью достижения существенного объемного расширения табака. Из патента США № 4531529 известен способ увеличения заполняющей способности табака, при котором табак пропитывают агентом объемного расширения с низкой температурой кипения и с высокой летучестью, таким, как обычно газообразный ^углеводород или углеводород при условиях процесса выше критической температуры и давления или вблизи них у агента объемного расширения. Давление быстро сбрасывается в атмосферу, в результате чего табак подвергается объемному расширению без необходимости этапа нагрева для расширения табака или для фиксирования табака в расширенном состоянии. Условия давления этого способа находятся в пределах от 36 кг/см 2 (512 фунтов/дюйм2) и выше с неизвестным верхним пределом. Использовались давления ниже 142 кг/см2 (2000 фунтов/ дюйм2) для получения удовлетворительного объемного расширения табака без чрезмерного раздробления. Как было сказано, давления выше этого диапазона обычно не требовались. Когда временной интервал, используемый для повышения давления агента объемного расширения до нагревают до температуры по меньшей мере 125Т(52'С). 5 10 15 20 25 30 35 40 26760 необходимого давления, находился в пределах от 1 до 10 мин, для достижения эффективного пропитывания табака требовалось мало времени выдержки под давлением или вообще дополнительного 5 времении выдержки не требовалось. В патенте США № 5067293 описан способ и устройство для обработки табака и других биологических материалов, имеющий механизм образования динамического уплотнения, в котором взаимодействующие подвижные поверхности герметизируют камеру обработки. Система динамической герметизации, предусмотренная согласно этому патенту, полезна при обработке табака при повышенной температуре и давлении, включая условия сверхкритической температуры и давления для процессов, включающих объемное расширение табака. Описаны как непрерывный, так и периодический процессы Для объемного расширения табака описано применение надкритических соотношений текучих сред по отношению к весу табака, превышающих 40:1, и, как было сказано, полная пропитка табачного материала оказывалась действительно мгновенной. Как было сказано, более значительная степень объемного расширения табака была получена, когда до сброса давления выдерживалось время пропитки от 1 до 10 мин Из патента США № 4962773 известен способ воздействия на сердцевину сигареты такими условиями, при которых рубленый наполнитель подвергается объемному расширению внутри бумажной обертки. Применение различных условий пропитки и текучих сред описано в данном патенте, включая использование условий пропитки, проведенной при давлении и температуре выше надкритических. Сосуд давления, имеющий объем 4,5 литра, использовался в рабочих примерах для пропитки табачных палочек при надкритических условиях. Процессы объемного расширения табака, включающие вышеописанные, должны проводиться в виде периодического процесса или непрерывного процесса (Патент США № 5067293), когда используются величины давления пропитки, существенно превышающие атмосферное давление. Периодический и непрерывный процессы обработки требуют сложной обрабатывающей аппаратуры и увеличенных временных циклов из-за времени, требуемого при открывании и закрывании сосудов и введении и извлечении пропиты 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вающего агента из сосудов. Были достигнуты некоторые улучшения производительности при модификации различных уст ройств, используемых для уменьшения времени цикла; однако значительные улучшения производительности в известных периодических системах доступны с использованием обычной технологии, во-первых, путем увеличения объемов отдельных систем и/или увеличения числа используемых одновременно периодических обрабатывающих систем. В качестве прототипа выбран описанный в патенте США № 3683937 способ объемного расширения табака, при котором сырой табак помещают в камеру пропитки, способную выдерживать условия повышенного давления, и вводят его в контакт с составом для пропитки, используя для пропитки табака органическое соединение в парообразном состоянии. Пропитанный табак подвергают объемному расширению либо нагревом, либо путем быстрого снижения давления. Задачей данного изобретения является создание усовершенствованного способа объемного расширения табака, позволяющего в значительной мере повысить выход табака в системах пропитки табака при высоком давлении и минимальном расходе вещества, применяемого для обработки табака. В соответствии с различными аспектами заявляемого изобретения спрессованный табак может быть пропитан в зоне пропитки при высоком давлении и удаляться из этой зоны для объемного расширения в течение короткого промежутка времени, менее, чем 1 мин, обычно примерно в течение 15-30 с. Величина пропускной способности для табака дополнительно увеличивается путем достижения значительно улучшенного использования имеющегося рабочего пространства в зоне пропитки при высоком давлении. Кроме того, данное изобретение приводит к получению способа, сводящего к минимуму количество вещества для объемного расширения, применяемого для обработки табака. Поставленная задача достигается тем, что в способе объемного расширения табака, включающем помещение загрузки сырого табака в камеру пропитки, способную выдерживать условия повышенного давления и имеющую необходимый объем для заполнения сырым табаком, пропитывание табака в камере пропитки агентом объемного расширения при условиях, достаточных для получения пропи 26760 тайного табака, способного увеличиваться в объеме по меньшей мере на 50%, и удаление пропитанной загрузки сырого табака из камеры пропитки при воздействии условий, согласно изобретению предусмотрено спрессовывание загрузки сырого табака, который должен быть пропитан, при сжатии в отношении по меньшей мере 1,5:1 относительно свободного заполняемого объема табаком, который должен быть расширен, и в качестве агента объемного расширения используют пропан. Предпочтительно спрессовывание загрузки сырого табака осуществлять при сжатии в отношении 2:1 или 3:1 . Поставленная задача достигается также и тем, что по меньшей мере часть стадии пропитки табака проводят в условиях температуры, равной или выше надкритической температуры агента объемного расширения и в условиях давления выше надкритического давления агента объемного расширения, и стадию пропитки проводят в течение промежутка времени, меньшего, чем 30 секунд. Предпочтительно в камеру пропитки вводить агент объемного расширения в виде текучей среды, имеющей температуру выше надкритической температуры текучей среды примерно 240Т (116 #С) и давления выше надкритического давления текучей среды примерно 2000 фунтов на дюйм2 (140,62 кг/см 2 ). Поставленная задача достигается также и тем, что перед помещением в камеру пропитки табак предварительно нагревают при повышенной температуре, по меньшей мере до температуры 125Т (52*С) или до температуры 140Т (60* С). При этом суммарное количество тепла, подаваемого в камеру пропитки, от предварительного нагретого табака и текучей среды объемного расширения находится в диапазоне 240-270Т(116-132*С). Согласно данному изобретению обеспечивается получение способа пропитки табака при высоком давлении, при котором практически все имеющееся пространство для пропитывания в зоне пропитки при высоком давлении заполняется спрессованным табаком. В зону пропитки вводится агент, который пропитывает спрессованный табак. Обычно спрессованный табак спрессовывают в количестве более чем 1,25:1, например, 1,5:1, и его предпочтительно спрессовывают в объеме не менее 2:1-3:1 или более. Таким образом, выход по имеющемуся объему в зоне пропитывания значительно улучшает 8 ся, например, на 50-200% или более. Несмотря на сжатие табака при пропитывании, в предпочтительных вариантах осуществления может быть достигнута зна5 чительная степень объемного расширения табака, не менее, чем 5 0 % и более, чем 100%, в отношении степени заполнения, и для пропитывания спрессованного табака могут быть использованы промежут10 ки времени цикла менее, чем 20 с. Кроме того, в дополнение к резкому увеличению имеющейся производительности для сосуда обработки высокого давления, этот признак изобретения также мо15 жет привести к значительному уменьшению количества агента объемного расширения, вводимого в зону пропитывания при пропитке, что обеспечивает получение способа объемного расширения табака, при 20 котором объем агента расширения, используемого для пропитки табака, может составлять меньше, чем объем табака при измерении в рыхлом, то есть неспрессованном виде. Обычно объем агента рас25 ширения может составлять примерно половину или менее, если сравнить с объемом табака. Согласно другому признаку изобретения, время цикла для пропитывания таба30 ка при условиях, близких к условиям надкритических давления и температуры или превышающих их, в значительной степени улучшается путем предварительного подогрева табака до введения табака в зону 35 пропитки. Согласно еще одному признаку изобретения, было обнаружено, что предварительное повышение давления и предварительный нагрев агента расширения до условий температуры и давления, пре40 вышающих надкритические значения, до подачи в зону пропитки позволяет обеспечить успешную пропитку табака агентом расширения в течение секунд для получения пропитанного табака, способ45 ного расширяться в объеме в значительной степени. Продолжительность времени полного цикла, включая надкритичное время ввода текучей среды, время пропитывания и время сброса давления, менее, Ж чем 1 мин, предпочтительно менее, чем 20 с, может быть достигнута в соответствии с этим признаком данного изобретения. Способность заполнения возрастает , более, чем на 50%, до 100% и свыше 5S 100% может быть достигнута при продолжительности цикла в 10-12 с или ниже. В более предпочтительных вариантах осуществления изобретения пропановая текучая среда подается при температуре выше ее критической температуры и вы 26760 ше ее критического давления для пропитывания табака согласно известному способу по Патенту США № 4531529. Теперь было обнаружено, что применение пропана при давлениях выше 2000 фунтов на дюйм2 уменьшает время цикла. При комбинировании различных признаков настоящего изобретения производительность по табаку в зоне пропитывания высокого давления может быть увеличена более, чем в 10-30 раз относительно производительностям, описанным в уровне техники. Таким образом, спрессовывание табака обеспечивает повышение производительности в 2-3 раза или более по сравнению с нормальной производительностью. При использовании предварительно нагретого табака и/или практически одновременного ввода подогретой, предварительно сжатой до надкритического давления текучей среды в зону объемного расширения за каждую минуту работы может быть выполнено до 5 или более циклов пропитывания табака. Таким образом, камера объемного расширения заданного объема легко может быть использована для пропитывания насыпных объемов табака, превышающих в 5 и предпочтительно 10-15 или более раз объем пропиточной камеры за каждую минуту работы. На фиг. 1 представлена схема осуществления предпочтительного варианта способа объемного расширения табака; на фиг. 2 - устройство, которое может быть использовано для осуществления предлагаемого способа, поперечное сечение; на фиг. 3 - схематически представлен предпочтительный метод управления устройством, представленным на фиг. 1. Как показано на фиг. 1 предлагаемый по изобретению способ объемного расширения табака осуществляют следующим образом. В блоке 1 табак, предпочтительно в форме рубленого наполнителя, нагревают до введения в зону пропитывания. Предпочтительно, табак предварительно нагревают до температуры выше примерно 125Т (52*С), более предпочтительно до температуры примерно 140*{60'С) или выше, например, до температуры 150-160'F (66-71 *С) или выше. Дополнительная влага может быть добавлена к табаку для улучшения податливости табака. Целесообразно использовать в данном изобретении содержание влаги в пределах примерно от 16% до примерно 30% или более. Предварительный нагрев табака может быть проведен любым из разнообраз 5 10 15 20 25 30 35 40 46 50 55 10 ных средств, включая использование нагреваемых барабанов, микроволновой энергии и ввода пара. Как полагают, нагрев паром является предпочтительным, так как тепло передается табаку более эффективно, в то время как уровень влаги может быть повышен. После этого предварительно нагретый табак спрессовывают, как указано, в блоке 2. Как описано ранее, табак предпочтительно спрессовывают при степени сжатия выше 1,5:1. Целесообразно, чтобы табак спрессовывали до степени сжатия выше, чем 2:1, до величин соотношения 3:1 и более. Сжатие табака увеличивает плотность табака, поэтому плотность табака, подаваемого в зону пропитывания, существенно больше, чем плотность табака до спрессовывания. Специалисты в данной области поймут, что значения плотности наполнения табаком в насыпном виде могут меняться в очень большой степени в зависимости от того, представлен табак в форме листа или в форме рубленого наполнителя; типа табака, содержания влаги в табаке и других факторов. Согласно данному изобретению легко применяются плотности упаковки в 20 фунтов на фут3 (0,5536 кг/см 3 ), в расчете на содержание влажности 12%. Хотя увеличение плотности упаковки может, до определенных пределов, увеличить время цикла для достижения идентичных значений объемного расширения, в данном изобретении также успешно применяли плотнос3 ти упаковки свыше 25-30 фунтов на фут 3 (0,682-0,8304 кг/см ) в расчете на 12% влажность, при достижении длительности пропитывания ниже 20 с и повышения заполняющей способности до более чем 50-100%. В блоке 3 давление пропана поддерживается предпочтительно выше 2000 фунтов на дюйм 2 (140,62 кг/см 2 ), целесообразно в пределах примерно от 2500 фунтов на дюйм2 (175,78 кг/см2) до 3000 фунтов на дюйм2 (210,93 кг/см 2 ). В соответствии с настоящим изобретением, было обнаружено, что чрезвычайно короткие промежутки времени , примерно между 5 и 15 секундами, могут быть использованы для пропитывания табака, при использовании высоких значений давления, при получении крайне желательных увеличений заполняющей способности по табаку, например, с увеличением заполняющей способности выше, чем на 50-100% Целесообразно поддерживать температуру пропана выше 280Т (138*С), предпочтительно в пределах от примерно 300Т 11 26760 (149'С) и 4 0 0 Т (204'C), например, примерно 300-315Т (149-157'С). Это обеспечивает избыточное заметное количество тепла для нагрева табака в зоне пропитывания. Спрессованный табак после этого пропитывают в зоне пропитывания, как показано, в блоке 4. Когда в качестве среды пропитки используют пропан, целесообразно, чтобы суммарное количество тепла, подаваемого в зону пропитывания от нагретого пропана и предварительно нагретого табака было достаточным для создания условий пропитывания в зоне пропитывания в пределах примерно от 240Т (116-С) до 270Т (1^2*С), предпочтительно примерно 260Т 027*С). Было выявлено, что пропитывание при условиях температуры и давления примерно в 260*F (127 # C) и 2500 фунтов на дюйм2 (175,76 кг/см 2 ) могут быть достигнуты примерно за 5 секунд или даже меньше, когда тепло подается как от предварительно нагретого табака, так и предварительно нагретого пропана. Очевидно, что когда текучая среда пропан нагревается до более высоких температур, табак может быть нагрет до меньшей степени для достижения желательных температурных условий в зоне пропитывания. Однако, как полагают, существует верхний предел температуры для пропана, выше которого табак в зоне пропитывания мог бы быть поврежден. Поэтому, так как согласно изобретению , предпочтительно использовать малые объемы пропитывающих текучих сред, масса пропитывающей среды, имеющаяся для нагрева табака, относительно мала. Масса агента объемного расширения обычно такая же или меньше, чем масса табака. Таким образом, добавление тепла от такого источника, как табак, желательно. Также очевидно, что температурные условия в зоне пропитывания табака могут быть достигнуты другими средствами, такими, как путем использования нагревателя в зоне пропитки. Однако из-за крайне коротких промежутков времени цикла, было найдено, что сочетание предварительно нагретого табака и предварительно нагретого пропана с высоким давлением дает чрезвычайно желательные результаты. Целесообразные эффекты предварительного подогрева табака поняты не полностью. Однако возможно, что подогретый табак мог бы поглотить пропитывающую текучую среду с большей скоростью, чем с табаком при окружающей 5 10 15 20 25 3035 40 45 50 55 12 температуре, из-за факторов, включающих податливость табака. Спрессованный и пропитанный табак выдерживают при условиях пропитывания в течение кратковременного периода времени, в пределах от 1 до 2 секунд и до примерно 20 секунд в блоке 5, после этого давление сбрасывается. Предпочтительно, чтобы сброс давления был практически мгновенным, то есть он достигается в течение от 1 секунды или меньше. Это может быть достигнуто путем применения быстродействующего клапана, имеющего большое входное отверстие для быстрого сброса давления. Затем спрессованный табак практически удаляется немедленно из зоны пропитывания, для того, чтобы было достигнуто увеличение объема табака. Предпочтительно, табак обрабатывают путем контакта с нагнетаемым сухим воздухом или нагретым воздухом с целью установления содержания влаги, например, примерно в 10-12%, что помогает стабилизировать табак в его увеличенном объеме. Когда агент объемного расширения представляет собой пропан или подобный агент объемного расширения, не требуется нагрева табака для фиксации табака в его увеличенном объеме. Кроме того, нет значительной потери летучих ароматизирующих веществ, Сахаров и тому подобное из-за отсутствия условий нагрева до высокой температуры. Однако данное изобретение также может быть использовано в сочетании с другими агентами объемного расширения, включающими такие, которые требуют применения условий объемного расширения, включающих тепло, с целью достижения объемного расширения табака или его фиксации. Ниже приводится предпочтительный вариант осуществления способа согласно изобретению использованием устройства изображенного на фиг. 2. Однако необходимо понимать, что изобретение не предусматривает ограничения его таким образом. Напротив, изобретение включает многочисленные альтернативные варианты, модификации и эквиваленты. Как показано на фиг.2, устройство объемного расширения табака включает в себя сосуд давления 6, имеющий цилиндрический кожух или оболочку 7 и узел намотки 8. Кожух 7 и узел намотки 8 могут быть изготовлены из любых подходящих материалов, включая нержавеющую сталь, бронзу и тому подобное. Особая конструкция и размер кожуха и узла намотки должны быть достаточными для то 13 26760 го, чтобы выдержать давления, отмечае,мые внутри сосуда давления. Узел намотки 8 включает концевые элементы 9 и 10 цилиндрической формы и соединительный стержень 11. Когда узел намотки находится внутри кожуха 7, концевые элементы 9 и 10, соединительный стержень 11 и кожух 7 образуют кольцевое пространство заранее заданного объема, образующее герметизированную камеру 12 или зону давления или пропитки. Узел намотки расположен горизонтально и выполнен так, чтобы обеспечить возвратно-поступательное движение между положением 13 загрузки, иллюстрируемой в виде прозрачного изображения, положением выгрузки 14, также иллюстрируемым в виде прозрачного изображения, и положением пропитки. Гидравлический поршень или подобное средство привода 15 аксиально прикреплено через вал 16 для перемещения узла намотки между этими тремя положениями. Табак загружают в узел намотки в положении 13 с помощью пары противоположно расположенных полуцилиндрических загружающих элементов 17. Табак может быть в любой из нескольких форм, включая форму листа (включая стебель и жилки листа), стрипсов (лист без удаленного стебля) или рубленого сигаретного наполнителя (стрипсы, разрубленные или изрезанные на полоски для изготовления сигарет). Загружающие элементы 17 соединены через стержни 18 со средством создания усилия возвратно-поступательного движения (не показано), таким, как гидравлический поршень или аналогичное средство. Раздельные порции табака 19 подаются под воздействием усилия на узел намотки 8, предпочтительно для сжатия табака. После загрузки узла намотки в положение 13 узел намотки перемещают в положение пропитывания. Каждый из концевых элементов 9 и 10 включает соответственно надувные уплотняющие элементы 20 и 2 1 . Уплотняющие элементы выполнены из гидравлически надуваемых эластомерных колец, которые уплотняют камеру 12, предотвращая утечки. Трубопроводы 22 и 23 для газа высокого давления сообщаются через кожух 7 через входные отверстия 24 и 25, которые расположены в линию с кольцевым пространством 26, выполненным на концевом элементе 10 между уплотняющими элементами 2 1 . Кольцевое пространство 26 соединено через множество радиальных входных отверстий 27 и аксиальных входных отверстий 28 с канавками 29, выполнен 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 14 ными в поверхности соединительного стержня 11. Входные отверстия 14 и 25, таким образом, позволяют вводить и удалять текучую среду под высоким давлениєм в камеру 12 и из нее, когда-узел намотки 8 находится в показанном положении. Пара быстродействующих клапанов 30 и 31 предусмотрена для обеспечения быстрого ввода текучей среды в камеру 12 и вывода из нее. Со стороны входа трубопровод 22 газа под высоким давлением соединен с накопителем 32. Предусмотрен испаритель 33 для нагрева газа, подаваемого в накопитель 32. Накопитель 32 также может нагреваться с помощью не показанных средств для поддержания текучей среды внутри накопителя в нагретом состоя-" нии. Выше по потоку от испарителя 33 предусмотрен непоказанный насос высокого давления для подачи текучей среды под высоким давлением, например, под 2500 фунтов на дюйм 2 (175,78 кг/см 2 ) в испаритель 33 и накопитель 32. При работе для подачи пропана в зо- ' ну текучей среды с высоким давлением накопителя 32 используется насос высокого давления(не показан). Когда газ выпускают из накопителя, потерю давления устанавливают непоказанные средства, а средство управления приводит в действие насос, который немедленно начинает вновь заполнять накопитель текучей средой под высоким давлением, такой как пропан. Накопитель 32 газа может быть перезаполнен за небольшой промежуток времени в 5-30 секунд, в ходе периода времени, необходимого для пропитки табака. Трубопровод 23 высокого давления, который используется для отвода текучей среды под высоким давлением от камеры 12 связан с зоной извлечения газа (не показана) для сбора текучей среды, удаленной из камеры пропитывания. Пневматическое устройство выгрузки, такое как не содержащий масла компрессор 34, предусмотрено в зоне выгрузки табака и направляет текучую среду при таком высоком давлении или азот на табак в узле намотки 8, когда узел намотки перемещают в положение выгрузки 1 4 ' или от него. Табак, удаленный в положении выгрузки 14, принимается в блок раз-, матывания 35, содержащий зацепляющиеся качающиеся зубцы, и затем подается на сборный лоток 36, где табак может быть дополнительно подвергнут обработке по сушке или же может нагреваться для объемного расширения, при необходимости. 15 26760 Объем табака до спрессовывания или насыпной наполнительный объем табака определяется путем измерения плотности табака в кубическом контейнере размером один фут на один фут на один фут. Табак выгружают в кубический контейнер и взвешивают для определения плотности заполнения в насыпном виде табака Насыпной объем заполнения загрузки табака до сжатия в узле намотки может быть затем определен из веса загрузки и величины плотности заполнения в насыпном виде табака. Насыпной объем заполнения этой загрузки делят на спрессованный объем табачной загрузки, то есть объем в узле намотки, для определения степени сжатия (коэффициента уплотнения) Все значения определяют при истинной влажности загрузки табака, подаваемой в зону пропитывания, или корректируются до этой влажности. Таким образом, для узла намотки, имеющего объем пропитывания в 25 дюймов3 (409,68 см3), спрессовывание табака, имеющего насыпной объем заполнения в 50 дюймов3 (819,36 см3) в узле намотки, приведет к степени сжатия 2:1. Очевидно, что объем, имеющийся в узле намотки 8 для того, чтобы быть занятым табаком, должен быть меньше, чем общее пространство, имеющееся для занятия текучей средой под высоким давлением. В связи с этим узел намотки 8 включает входные отверстия 27 и 28 для текучей среды и каналы 29, которые образуют пространство, доступное для этой текучей среды, но которое не может быть занято табаком из-за присутствия экранов. Таким образом, "доступный объем" для занятия табаком, то есть объем, который имеется для занятия табаком в плотно упакованном виде в камеру пропитывания 12, обычно меньше объема, имеющегося для занятия пропитывающими газами. Обычно доступный объем для занятия табаком составляет примерно 7580% от объема, доступного для пропитывающей текучей среды, причем последний включает в себя пространство, образованное различными каналами и входными отверстиями, которое недоступно для табака. На фиг.З представлен метод управления устройством, представленным на фиг.2, для достижения существенного объемного расширения табака в течение кратковременных циклов, составляющих менее 20 с. Такая или подобная система управления, включающая датчики для отслеживания условий во время процесса об 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 16 ъемного расширения, крайне желательны для получения циклов с продолжительностью в 20 секунд или менее. Аппаратные средства управления могут быть пневматическими, электрическими или электропневматическими и могут включать в себя микропроцессор, как это будет очевидно для специалистов в данной области. Согласно фиг.З в блоке 37 используются различные датчики для проверки того, что узел намотки находится в положении загрузки 13 и что имеющая соответствующий размер загрузка табака готова к введению. Если эти условия соблюдены, то управление переводит на блок 38, и элементы загрузки 17 приводятся в движение для того, чтобы заставить табак войти на узел намотки 8. Соответствующий чувствительный механизм, такой как датчик клапана положения, улавливает присутствие обоих элементов загрузки 17 в соответствующем положении загрузки, а затем управление переходит на блок 39. В блоке 39 гидравлический поршень 15 приводится в действие для перемещения узла намотки в корпус давления 7. Соответствующий датчик, такой как датчик позиционного клапана или аналогичный, улавливает положение узла намотки в требуемом месте в корпусе 7 и затем управление переходит на блок 40. В блоке 40 клапан раскрывается для того, чтобы позволить гидравлической рабочей среде из гидравлического накопителя 41 заполнить уплотнения 20 и 21. Гидравлический накопитель 41 предпочтительно содержит достаточный объем рабочей жидкости для того, чтобы поднять давление в каждом из уплотнений 20 и 21 2 до давления в 3000 фунтов на дюйм 2 (210,92 кг/см ) в течение временного периода примерно в 1 секунду. Соответствующий датчик улавливает давление рабочей жидкости внутри уплотнений 20 и 21, и когда давление находится на требуемом значении, например 3000 фунтов ? 2 на дюйм (210,93 кг/см ), управление передается на блок 42. В блоке 42 быстродействующий наполнительный клапан 30 открывается и таймер приводится в действие. Это позво* ляет нагретой и имеющей повышенное давление среде для пропитывания, такой как пропан, при давлении выше 2000 фунтов на дюйм2 (149,62 кг/см2) и при температуре примерно 300Т (149'С) или выше, входить в камеру 12 пропитывания. При этих условиях и, в частности, когда табак в зоне пропитывания был предвари 26760 17 тельно подогрет, пропитывание довольно кратковременно, с тем, чтобы таймер мог быть установлен на короткий промежуток времени в пределах от нескольких до примерно 15-20 с. Время пропитывания можбт быть отрегулировано на основе условий влажности, температурных условий и условий плотности табака в камеру пропитывания 12. Когда таймер достигает установленного временного периода, управление переходит на блок 43, где заполняющий клапан закрыт. Датчик проверяет, что этот клапан закрыт, и управление немедленно передается на блок 44 для быстрого открывания вентиляционного клалана 31. Затем управление переходит на блок 45, в котором с датчика давления периодически считываются показания до тех пор, пока давление в зоне пропитывания не упадет до заранее заданного низкого давления, например 10-20 фунтов на дюйм2 (0,7-1,4 кг/см 2 ). В этот момент управление переходит на блок 46, в котором раскрывается клапан, позволяющий удалить рабочую жидкость из уплотнений 20 и 21. Соответствующий детектор улавливает давление рабочей жидкости в уплотнениях и, когда давление жидкости достигнет требуемого низкого давления, управление передается на блок 47. В блоке 47 гидравлический поршень 15 приводится в действие, перемещая узел 8 намотки в положение 14 выгрузки. В то же самое время компрессор 34 запускается для подачи воздуха или азота под 5 10 15 20 25 30 35 18 высоким давлением на узел намотки, когда она перемещается в положение 14. В блоке 48 соответствующий датчик улавливает положение узла намотки, когда она достигнет полностью вытянутого положения выгрузки, и тогда гидравлический поршень 15 немедленно меняет направление перемещения узла намотки для возврата в положение загрузки 13. Затем контроль передается в блок 49, в котором датчик детектирует положение узла намотки в кожухе 7, а затем компрессор 34 отключается. После этого последовательность управления вновь запускается, начиная с блока 37. Величины производительности по заполнению табаком, как они описаны в данном случае, измеряются обычным образом, с использованием автоматизированного измерителя заполняющей способности, в котором твердый поршень диаметром 3,625 дюйма (9,2 см) устанавливается с возможностью скольжения в цилиндр подобного размера и воздействует давлением в 2,6 фунтов на дюйм 2 (0,18 кг/см2) на образец табака, помещенный в этот цилиндр. Эти параметры, как полагают, имитируют условия упаковки, при которых табак обрабатывается в устройстве для изготовления сигарет при образовании сердечника сигареты. Замеренные пробы табака, имеющие вес в 50 г, использованы в качестве табака с объемным расширением. Пробы, имеющие вес 100 г, используются для табака без объемного расширения. ПРІ Л В ЗРИТЕЛЬНЫЙ НАГРЕВ ТАБАКА ВЫСОКАЯ ТЕМПЕРАТУРА ВЫСОКОЕ ДАВЛЕНИБ ХРАНЕНИЕ ПРОПАНА С ПР1 С С ОВЫВАНИЕ ТАБАКА ПРОПИТКА НАГРЕТОГО И СПРЕССОВ Ai U ЮГО ТАБАКА СБРОС ДАВЛШИЯ И УДАЛЕНА РАСШИРЕННОГО ТАБАКА Фиг 26760 15 Гидравлический цилиндр 34 Извлечение пропана Подача пропана , 17 Гидравлическая жидкость Фиг. 2 26760 .37 УЗЕЛ НАМОТКИ В ПОЛОЖЕНИИ ЗАГРУЗКИ И ЗАГРУЗКА ТАБАКА ГОТОВА ПРИВЕДЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЗАГРУЗКИ В ДВИЖЕНИЕ /~39 ПЕРЕМЕЩЕНИЕ УЗЛА НАМОТКИ В КАМЕРУ 40 НАКАЧИВАНИЕ ДАВЛЕНИЯ В УПЛОТНЕНИЯХ ДО 3 0 0 0 ФУНТОВ НА КВ.ДЮЙМ I 42 (ОТКРЫТИЕ НАПОЛНИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА; РАБОТАЕТ ТАЙМЕР ЗАКРЫТИЕ ЗАПОЛНЯЮЩЕГО КЛАПАНА 43 44 ОТКРЫВАНИЕ ВЕНТИЛЯЦИОННОГО КЛАПАНА 45 ИЗМЕРЕНИЕ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ В КАМЕРЕ I В УПЛОТНЕСБРОС ДАВЛЕНИЯ 46 НИЯХ 47 ПЕРЕМЕЩЕНИЕ УЗЛА ІІАМОІКИ ИЗ КАМЕРЫ . ПОДАЧА ВОЗДУХА КОМПРЕССОРОМ 48 ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПОЛНОЙ ВЫГРУЗКИ* НАЧАЛО ВОЗВРАТА 49 ДЕТЕКТИРОВАНИЕ УЗЛА Н4ЛЮТКИ В КАМЕРЕ, ОСТАНОВКА КОМПРИССОРА Фиг. 3 Упорядник Техред М. Келемеш Коректор Т. Лазоренко Замовлення 528 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 {• . о