[发明专利]用于批量烟草制备和膨胀的工艺和装置

说明书

本发明涉及批量烟草的制备、处理和输入工艺和装置，特别与批量烟草的膨胀工艺有关。本发明还提供增加烟草膨胀率的工艺和装置。

在过去的二十年内，烟草膨胀工艺已成为香烟制造工艺的一个重要部分。烟草膨胀工艺被用来恢复烟草在烟叶烤制和储存期间所损失的大小和体积。烟草膨胀工艺还被用来增加熟烟草的体积，以使其超过烟叶体积，从而降低许多香烟制品、包括低焦油和超低焦油香烟中的“焦油”和尼古丁含量。

授予弗雷德里克森等人的3,524,451号美国专利和授予莫泽等人的3,524,452号美国专利公布了几种烟草膨胀工艺，它们包括使烟草与浸渍剂接触，然后快速加热以便浸渍剂挥发，由此使烟草膨胀。授予弗雷德里克森等人的3,683,937号美国专利公布了一种加工方法，它使用蒸汽浸渍烟草，然后加热或迅速地降压以使烟草膨胀。

授予乌奇的4,235,250号美国专利、授予伯德等人的4,258,729号美国专利、以及授予赛克斯等人的4,336,814号美国专利公布的烟草膨胀工艺中使用了二氧化碳。在这些和涉及到的工艺里，用气态的或液态的二氧化碳浸渍烟草，然后使浸渍过的烟草经受迅速加热的过程，从而使其膨胀。然而，这些已知的二氧化碳膨胀工艺需要过度加热浸渍过的烟草，以便得到显著而稳定的膨胀。但过度加热可能有损于烟草的香味和/或产生过量的烟草碎屑。此外，那些利用液态二氧化碳浸渍烟草的加工方法常会使被浸渍的烟草形成固体烟草块，它含有在加热处理前必须打碎的干冰。这可能损害烟草，而且也会增加膨胀工艺的复杂性和成本。

授予怀特和康拉德的4,531,529号美国专利介绍了一种增加烟草装填量的加工方法，其中，用低沸腾高挥发性的膨胀剂，例如一般的气体状的卤化碳或碳氢化合物，在膨胀剂的临界压力和温度之上或接近的加工条件下浸渍烟草。然后迅速降低压力，以使烟草膨胀，这样就不再需要加热步骤来膨胀烟草或使烟草稳定在膨胀状态。这种加工方法的压力条件范围从36公斤/厘米²(512磅/吋²)起，且没有已知的上限。采用142公斤/厘米²(200磅/吋²)以下的压力可获得令人满意的烟草膨胀，而不会有过分的碎裂。普通气态的碳氢化合物、诸如甲烷、乙烷、和丙烷属于这种加工方法里使用的较佳的浸渍剂。

授予康拉德和怀特的4,554,932号美国专利描述了一种流体压力处理装置，它包括一管状壳体，里面安装着卷轴组件。卷轴包括在两卷轴端之间延伸的、直径相对较小的圆柱体部分，而卷轴端具有比卷轴体直径大、但比壳体直径小的直径。卷轴安装在壳体内，并能在壳体外的承载位置、壳体内的处理位置和壳体外的卸载位置之间来回移动。当卷轴在壳体内，安装在卷轴圆柱形端部的环形凹槽里的可变形的密封环受到径向向外的力，从而与壳体的内表面相啮合。由此提供了一个位于壳体内侧、包围着较小的卷轴体的卷轴端部之间空间内的、密封的环形压力室。通过壳体的一个或几个孔与导管状的内腔配合，这些内腔径向延伸进入卷轴端，而轴向沿卷轴体延伸，从而允许加工用流体进入和排出环绕着在壳体内的卷轴体的空间。利用这种装置使烟草与膨胀剂在高压下浸渍可快速地承载和卸载烟草，避免出现与通常的压力密封和锁定机构相关的关闭和打开问题，诸如枢转通常的压力容器的高压锅盖的问题。这种卷轴和壳体压力容器可在进行烟草膨胀时节省生产时间和提高经济效益。

包括上面所述的和其它的烟草膨胀工艺在浸渍压力基本上大于外界压力时必须以成批处理的方式进行。为了在成批处理时获得有效的和可重复的烟草膨胀，必须重复地形成与压力处理容器的内部容积相关的和/或与被膨胀的烟草类型的密度和膨胀性能相符合的一定量的批量烟草。通常，批量形成工艺的设计受与烟草膨胀工艺相关的其它制造方面考虑的制约，它包括在烟草形成批量、然后输送和装入进行浸渍的压力容器时希望挥发性的烟草膨胀剂的泄漏降至最低程度。

本发明提供与烟草膨胀工艺和其它烟草处理操作有关的形成、输送和处理批量烟草的工艺和装置。本发明还提供烟草膨胀装置和工艺，它们被用来在使用高压烟草浸渍和可燃的气态膨胀剂的条件下、在快速通过情况下膨胀烟草。