專利名稱:發(fā)泡煙草成型物的擠壓制作方法
本發(fā)明涉及了通過(guò)擠壓來(lái)制作煙草成形物如煙條的方法，在這種方法中，物料離開(kāi)擠壓器時(shí)，由于其內(nèi)部產(chǎn)生蒸汽而會(huì)使物料起泡。
1984年7月18日公布的歐洲書EP-A-013595號(hào)和相應(yīng)的美國(guó)專利4510950號(hào)介紹了一種這類的制造方法，這種方法對(duì)單束物料進(jìn)行擠壓，擠壓物料直徑大小恰好可用于卷煙條。這種方法包括將煙草顆粒與纖維素粘合劑和可任選的一種填充料配成干混合配料，向該干混配料內(nèi)加水制成濕混物，然后擠壓濕混物。濕混物含有占重量15-50%的水分，擠壓后的制品還含有5-20%的水分。
1986年1月8日公布的歐洲書EP-A-0167370號(hào)介紹了一種應(yīng)用類似的濕混合物的類似方法，這種方法所采用的濕混合物是由多孔噴咀擠壓成形的多束含煙物。束條彼此粘接在一起，形成煙條，在整個(gè)煙條之間具有通道。
EP-A-0167370還介紹了一種經(jīng)改進(jìn)的成形濕混物的方法。按照這種方法，在與其它混合物成分混合成濕混物前，粘合劑先用水摻和進(jìn)行預(yù)水解。然而這項(xiàng)申請(qǐng)的時(shí)間僅由1985年6月28日歐洲申請(qǐng)85304645，6的申請(qǐng)時(shí)間計(jì)，而不是由該申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)日計(jì)起。
本申請(qǐng)主要涉及的預(yù)水解步驟它既適用于多束擠壓過(guò)程，也適用于單束擠壓過(guò)程。本發(fā)明所應(yīng)用的特定實(shí)例將在本說(shuō)明書中給出，但對(duì)于本發(fā)明應(yīng)用的方法詳細(xì)特征的披露方面，可就前面已經(jīng)援引的兩個(gè)歐洲作參照，這兩個(gè)在下文中都稱為“歐洲”。
本發(fā)明提供一種通過(guò)擠壓含煙草顆粒和粘接劑的濕混物的成形煙草物方法。在這種方法中，成形物在擠壓時(shí)，由于物料內(nèi)產(chǎn)生蒸汽而發(fā)泡，其特征在于至少粘合劑的主要成分，在預(yù)水解了的粘合劑與煙草顆?；旌锨巴ㄟ^(guò)與水混合而被預(yù)水解。
優(yōu)先選用的濕混物中含有15～50%重量的水分，其余物料按干基重量計(jì)為5-98%，優(yōu)先選用50%以上的煙草顆粒達(dá)到5目(4mm)的粗細(xì)度，0%～60%的填充物達(dá)到350微米的粗細(xì)度，以及2-40%的粘合劑。
可將高達(dá)占重量5%的煙草顆粒加到要被預(yù)水解的粘合劑內(nèi)。此外，粘合劑的一部分可與煙草顆?；旌?。這樣剩下的粘合劑可用過(guò)量的水來(lái)水解。
按照本發(fā)明，一種優(yōu)先選用的方法由以下步驟組成，(1)干混合(a)2-98%(重量)的煙草顆粒和粗細(xì)度到大約5目，烘爐水分值約為3%到20%與(b)0%～大約60%(重量)的填料，粗細(xì)度到大約350微米，(2)預(yù)水解 由大約2%到40%的重量的纖維素粘合劑加水或類似的溶劑，用以活化粘合劑的粘合性能，(3)由步驟(1)形成的干混合物與由步驟(2)預(yù)水解的纖維素粘合劑混合構(gòu)成含水大約為15-50%的濕混合物，(4)把步驟(3)所得的濕混合物在濕混合物進(jìn)行擠壓的溫度和壓力條件下擠壓成為不同形狀的物品，混合物內(nèi)的水分轉(zhuǎn)化為蒸汽，由此使用成形物發(fā)泡另一種方式是，步驟(1)所得的部分干混合物可與步驟(2)的粘合劑一起預(yù)水解，或者將一部分粘合劑同步驟(1)的配料成分干混合。
這里所用的“擠壓物”這個(gè)術(shù)語(yǔ)是指到達(dá)擠壓器的混合筒之后的濕混合物料。
濕混合物最好是以圓柱狀單束形式被擠出。擠壓后，該單束為直徑尺寸2至35毫米的柱形，最好應(yīng)為4至25毫米。另一種可供選擇的截面形狀可由合適的模子成形，例如橢圓形或星形。成形的煙條被切割成為一定長(zhǎng)度，并包卷成紙煙。另一種方法也可進(jìn)行多束擠壓，各束粘結(jié)在一起成為卷煙條。
存在于濕混合物內(nèi)的預(yù)水解纖維素粘合劑的最佳含量可隨使用的特定纖維素粘合劑而變化。比如只采用羥脯氨酰纖維素作為唯一的纖維素粘合劑時(shí)，最佳的含量至少應(yīng)為相對(duì)重量的8%，當(dāng)不含羥脯氨酰纖維素時(shí)，另一種纖維素粘合劑的最佳量至少應(yīng)為重量的10%。當(dāng)將羥脯氨酰與另一種纖維素粘合劑合用，全部用量在3～40%的范圍時(shí)，羥脯氨酰在混合粘合劑中的最佳含量至少為1%(重量)，而其他纖維素粘合劑至少為2%(重量)。
粘合劑可以從歐洲書0167370所述的材料中選擇，它包括歐洲專利的說(shuō)明0113595內(nèi)指的“化合物”。包括在濕混物中的任選物料是歐洲所述的填充物，酒精，增稠劑。增稠劑最好在干混合步驟中加入，但也可在預(yù)水解步驟或混合步驟和隨后緊接著的下一步驟中加入。
通過(guò)用足夠的水混合粘合劑來(lái)進(jìn)行粘合劑預(yù)水解，使得在步驟(3)以后得到的濕混物內(nèi)含有15～50%的水。預(yù)水解步驟直接對(duì)粘合劑料提供水分。這些水分可有效地加強(qiáng)粘合劑的粘合性質(zhì)，以及用來(lái)形成發(fā)泡的擠壓煙草制品。煙草顆粒比粘合劑更易吸水，它們?cè)谂c粘合劑最初干混合然后加水時(shí)，與粘合劑相比傾向于吸收更多的水分。這樣提供了一種含有明顯量的未經(jīng)活化、不能完全利用的粘合劑的擠出物，因此，或是加過(guò)量粘合劑或是加過(guò)量的水或兩者都加于煙草和粘合劑的干混物內(nèi)以使足夠量的粘合劑被活化，使產(chǎn)品成型。
擠出物，必須要進(jìn)行干燥，將水含量減少到所需的水平，該水平是煙草制品內(nèi)含5-20%的(重量)水分。
預(yù)水解粘合劑減少了擠壓濕混合物料所需要的水分。能生產(chǎn)出更干燥和更堅(jiān)實(shí)的擠出物，煙草不吸收大量的水分，由于粘合劑預(yù)先處理時(shí)已使用大量水，則必須借干燥將上述水分去除掉。這同樣也免除了用于潮濕的非水解擠壓物所需的特殊處理設(shè)備。
預(yù)水解由于最后所生成的擠壓物總的水分含量低，就可以減少烘干它們至所需水分含量時(shí)要求的能量。
預(yù)水解粘合劑與粘合劑不進(jìn)行水解相比，還會(huì)提供一種強(qiáng)度較高的擠出物。因?yàn)楹苊黠@有更多的預(yù)水解粘合劑被活化。
因而粘接劑活性成比例增加，造成更好地粘合并從而使產(chǎn)品有較高的剛性。通過(guò)預(yù)水解的粘合劑，與非水解混配方法所用粘合劑的量相比，完成粘合作用需要較少的粘合劑，減少粘合劑的數(shù)量不僅更為經(jīng)濟(jì)，而且最主要的是大大改進(jìn)最終煙草制品的客觀質(zhì)量因素，例如，口味，感覺(jué)，香氣，顏色，以及煙氣質(zhì)量。
預(yù)水解了的粘合劑是一種稠的類似面團(tuán)的物料，由于在一些情況下，對(duì)于現(xiàn)有普通混合裝置來(lái)講，該粘度可能過(guò)高，這時(shí)在預(yù)水解階段中加適量由步驟(1)的所得干混物到粘合劑中是有益的。盡管所填加的干混物大約達(dá)總煙草重量的一半(優(yōu)先選用5%以下)而吸收一定量的水分，但它卻既沒(méi)有明顯的影響粘合劑的預(yù)水解而且也沒(méi)有增加物料的水分含量。相反它將作為潤(rùn)滑劑以保持象面團(tuán)質(zhì)物料的可加工性，可混合性及具有可擠壓的粘度。
或者是將在非水解條件下的某些纖維素粘合劑物料加到準(zhǔn)備按步驟(1)進(jìn)行干混的混合物中，以平衡預(yù)水解的粘合劑。由于在預(yù)水解粘合劑物料中將有多余的水，這也將造成預(yù)水解相對(duì)較低的粘度粘合劑。然后，當(dāng)混合干混物與預(yù)水解粘合劑時(shí)，多余的水被未水解的粘合劑和干混物中的煙草所吸收。在這種可供選擇的方法中，多數(shù)粘合劑被水解，以致煙草中所吸收的任何水分與最后生成的擠壓物含水量相比差距不明顯，而且混合物料的粘度可使其很容易地進(jìn)行擠壓操作。
粘合劑水解，不論有還是沒(méi)有步驟(1)的少量干混物，全是在普通混合裝置中進(jìn)行的。在濕混合物中含水量是很關(guān)鍵的，若低于15%，則擠壓模的剪力增加使被擠壓物變的多孔而且粗糙，這會(huì)造成令人不滿意的發(fā)泡度。在含水量高于50%(重量)時(shí)，如不改變溫度，當(dāng)產(chǎn)品通過(guò)擠壓模時(shí)，生成泡沫時(shí)所提供的能源就會(huì)不足。
可任意在步驟(1)、步驟(2)、步驟(3)或步驟(4)中把發(fā)泡劑填加到混合物中。發(fā)泡劑最好是選自空氣，氮?dú)?，一氧化碳，碳酸銨，氨基甲酸銨，疊氮化物，酰肼，戊烷，己烷，庚烷，鹵化了的氟代烴，吡咯酮，乙醇，過(guò)氧化物和偶氮二酰胺。其中的一些發(fā)泡劑，可能需要填加酸或堿來(lái)進(jìn)行分解。發(fā)泡劑將補(bǔ)充在濕混物中水的發(fā)泡作用，從而也可使用水量減少。
最好擠壓器包括一對(duì)螺旋形擠輥，該裝置有正向位移，在沿其混合室的全長(zhǎng)上可選擇有多元復(fù)合物料喂入口，這樣第(2)步的預(yù)水解可發(fā)生在混合室的一段中，接著在鄰近一段中進(jìn)行步驟(3)的混合，接下去是擠壓和發(fā)泡。雙螺旋型擠壓器與單螺旋擠壓器相比可少用水，由于正向位移的作用，有能力去加工更為粘稠的物料。螺旋間縫揑制塊或正反向漿板都可被調(diào)整以選擇最合適的合成力去把物料推擠出擠壓管。該合力一定要進(jìn)行控制，以防止混合物被過(guò)渡加工而焦糊，這時(shí)產(chǎn)物顏色變深，不能很好地發(fā)泡。但若混合物加工不夠則形成的是混合不均勻、發(fā)泡不充分的產(chǎn)品。重要的是煙草顆粒和所選用的附加配料在進(jìn)入喂料倉(cāng)和擠壓器喂料口前一定要均勻地進(jìn)行混合。喂料倉(cāng)是多個(gè)單螺旋擠壓裝置共有的起始點(diǎn)，它一般裝在靠近擠壓器處，這樣可提供連續(xù)的原料來(lái)源。
喂料倉(cāng)接收來(lái)自通常的混合器或攪拌器處的物料并一般將之排出到可變速度的計(jì)量喂料裝置中。底部排料的簡(jiǎn)單的靠重力排出的倉(cāng)用在步驟(3)中卸出混合喂料是足夠的了。根據(jù)物料粘度可以配備輔助喂料裝置。
通常一個(gè)可變速度計(jì)量喂料裝置用于把濕混物由喂料倉(cāng)取出向前輸送到擠壓器中去。這個(gè)可變速度的喂料裝置是擠壓裝置生產(chǎn)能力的關(guān)鍵。它能調(diào)整擠壓速度。振動(dòng)喂料器和可變速度螺旋喂料器是兩個(gè)通常使用的計(jì)量喂料裝置。
一個(gè)中間處理裝置可被用來(lái)預(yù)水解粘合劑，加水，加粘合劑或其它所需材料以生成面團(tuán)狀粘稠物料。這些物料然后加到第二個(gè)中間處理裝置中去將預(yù)水解粘合劑與步驟(1)步驟(3)所得干混物混合。在這一裝置中連續(xù)地混合預(yù)水解粘合劑與干混物，并由此裝置將濕混物隨后直接喂送到擠壓器筒體內(nèi)。
當(dāng)使用具有多喂料口的雙螺旋擠壓器時(shí)，典型的一例是用一個(gè)中間處理裝置將粘合劑物料混合在一起，并將它送到第一喂料口，第二中間處理裝置將混合煙草與其它物料，喂入到第一喂料口下手處的第二喂料口。各喂料口各自的喂料速度都加以控制，由此獲得所需的粘合劑、煙草和填充料等的比例，并根據(jù)所需水量，首先加水到預(yù)水解粘合劑中，其次是在進(jìn)行擠壓操作時(shí)，在擠壓筒全長(zhǎng)上保持水分在15%(烘箱)以上。
用于檢測(cè)擠壓筒內(nèi)擠出物壓力的感測(cè)器可沿?cái)D壓器筒體放置。相應(yīng)的水輸入設(shè)施也可同樣沿筒體配置，當(dāng)需要時(shí)可以加水以便控制水分，例如15%以上水分值或保持所需的最低水分以防止混合物燒焦或造成過(guò)高剪切力。
當(dāng)使用單喂料口擠壓器時(shí)，粘合劑可首先在一個(gè)中間處理裝置中被預(yù)水解。然后煙草，填料和其他物料在一個(gè)單獨(dú)的裝置中干混后被送入到中間處理裝置中混合，混合后的濕混物直接喂入到擠壓筒中。
下面的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的方法。
實(shí)施例1本例涉及一種多條束擠壓并將由方法B，也即是本發(fā)明的預(yù)水解方法所得結(jié)果與由方法A，也即是在加水之前將粘合劑與煙草顆?；旌系姆椒ㄋ媒Y(jié)果相比較。
它使用一種Baker-Perkins雙輥螺旋擠壓器，型號(hào)為MPF-50D，具有1263.6毫米長(zhǎng)度的擠壓室，在擠壓室內(nèi)兩螺旋有相同的組件，具體如下長(zhǎng)度(毫米) 螺旋結(jié)構(gòu)元件6.325 間隔套508 間隔套152.4 喂料螺旋63.5 五個(gè)45°的傾漿葉50.8 短節(jié)距喂料螺旋177.8 喂料螺旋12.7 單漿葉50.8 單推動(dòng)螺桿63.5 五個(gè)45°前傾漿葉6.35 一個(gè)孔口塞50.8 單推動(dòng)螺桿6.35 一個(gè)漿葉101.6 單螺桿多孔模 22孔;直徑約0.889毫米在模表面，模子直徑為25.4毫米一對(duì)螺旋的旋轉(zhuǎn)位相差為90°，從而防止彼此干擾，螺旋間的容隙為50/64毫米。Baker-Perkins擠壓器沿其長(zhǎng)度有多個(gè)喂料口，于是如同在Wenger擠壓器一樣不需要附加的混合裝置。粘合劑要加到由擠出端算起(模)長(zhǎng)度與直徑的比值為15∶1(“L/D”)的位置上。水解粘合劑所用水在距擠壓模12∶1((L/D)的地方。煙草粉塵加到距模10∶1(L/D)處。所用粘合劑混合物含下列成份。
1份 羥基丙基纖維素(KLuce-H來(lái)自Herculer Inc)4份 羥基丙基瓜耳膠(GuLaEy781來(lái)自Henkel Inc)5份 淀粉表1中列出了各種擠壓結(jié)果按照方法B的粘合劑預(yù)水解技術(shù)所得C.D和e的產(chǎn)品實(shí)例從表觀上看比非預(yù)水解方法A所得a實(shí)例產(chǎn)品好而且強(qiáng)固，盡管前三實(shí)例產(chǎn)品含有較少量的粘合劑。另外使用方法B和預(yù)水解粘合劑，可以少用水而擠壓出較干的擠出物。
根據(jù)方法A制出的實(shí)例“a”如采用此例子少量的水或少量的粘合劑，則不能生產(chǎn)出令人滿意的制品。
實(shí)施例2本例使用Baker-Perkins雙螺旋擠壓器進(jìn)行單條束擠壓。擠壓器型號(hào)為MPF-50D，具有755.65毫米長(zhǎng)的擠壓室，室內(nèi)有兩個(gè)螺旋，具有相同的元件組成，具體如下長(zhǎng)度(毫米) 螺旋結(jié)構(gòu)元件6.35 間隔套152.4 喂料螺旋76.2 六個(gè)45°前傾漿葉50.8 強(qiáng)力螺旋(T1＝15.5℃)177.8 喂料螺旋(T2＝51.67℃)12.7 單個(gè)漿葉50.8 單頭螺桿(T3＝65.5℃)63.5 五個(gè)前傾漿葉12.7 一個(gè)孔塞152.4 單頭螺桿(T4＝148.89℃)單模 3.429毫米孔徑/3.175毫米縫邊(T5＝148.89℃)＊ 溫度讀數(shù)由熱電偶檢測(cè)出。
該組螺旋旋轉(zhuǎn)相位差為90°以防止彼此干擾并給出螺旋間隙約50/64毫米。
粘合劑含有兩份羥基丙基纖維素，(Klucel HF)一份羧甲基纖維素(CMC HF)和一份谷物粘合劑(預(yù)熟化玉米淀粉)，粘接劑材料水分含量為6.3%(烘爐測(cè)定)，并使用了商業(yè)上用的煙草混合粉塵。Baker-Perkins擠出器沿其長(zhǎng)度有多個(gè)喂料口，如Wenger擠出器一樣不需附加混合裝置。粘合劑在距模子679.45毫米處填加，用來(lái)預(yù)水解粘合劑的水在距模子615.95毫米處填加，煙草粉塵則在距模425.45處填加。填加粘合劑處L/D比例是15∶1，在煙草粉塵加入處為10∶1。
下面的實(shí)例是按列在表Ⅱ中的擠壓條件進(jìn)行的。
實(shí)施例Ⅲ下列是在下述擠壓條件下于Beker-Perkins擠壓器內(nèi)進(jìn)行擠壓的實(shí)施例。
長(zhǎng)度(毫米) 螺旋結(jié)構(gòu)元件6.325 間隔套152.4 喂料螺旋63.5 五個(gè)45°前傾漿葉50.8 短節(jié)距喂料螺旋(T1＝15.5℃)177.8 喂料螺旋(T2＝51.67℃)12.7 單漿葉50.8 單頭螺桿(T3＝65.5℃)63.5 五個(gè)45°前傾漿葉6.35 一個(gè)孔口柱塞50.8 單頭螺桿6.35 單漿葉101.6 單頭螺桿(T4＝148.89℃)單模 3.505毫米孔/3.175毫米縫邊這里采用與例Ⅱ同樣的喂料口配置和L∶D比例。粘合劑混合物由三種配方中選取一種，這三種配方包括配方1 (B1)兩份羥基丙基纖維素(klucel-HF)一份 羧甲基纖維素(CMC HF)一份 谷物粘合劑配方2 (B2)兩份羥基丙基纖維素(klucel-M)
一份 羧甲基纖維素(CMC HF)一份 谷物粘合劑配方3 (B3)一份 羥基丙基纖維素(kluce-H)一份 羥基丙基纖維素(klucel-J)各種擠出效果列在下面表Ⅲ中
這些結(jié)果表明當(dāng)與對(duì)照實(shí)例進(jìn)行比較時(shí)，實(shí)例Ⅱc，Ⅱd，Ⅲb的這些結(jié)果，在混合筒內(nèi)的烘爐水分值較低，在擠壓時(shí)有較高的單位長(zhǎng)度重量。例Ⅱ的結(jié)果大體上顯示出預(yù)水解的粘合劑混合物與相似煙條圓周，粘合劑含量相同的對(duì)照例相比，其有較高的抽吸阻力。一般來(lái)說(shuō)，用預(yù)水解粘合劑所得制品與非預(yù)水解粘合劑相比要強(qiáng)固，水分低，需要用的粘合劑量小，并且干燥擠壓物所用時(shí)間短，將具有8%粘合劑的實(shí)例Ⅲc與含有10%粘合劑的對(duì)照例相比，它顯示出在預(yù)水解狀態(tài)下使用較少粘合劑會(huì)造成大約相同的濕含量，可比較的抽吸阻力，較大的煙條直徑，較高的重量、單位時(shí)間物料通過(guò)量和擠壓速度。產(chǎn)品還會(huì)有較淺的顏色，這可能是由于預(yù)水解防止煙草吸收過(guò)多水分，不會(huì)造成擠壓物的過(guò)渡蒸煮。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)擠壓含煙草顆粒和粘合劑的濕混合物成形含煙物的方法，混合物由于在擠壓時(shí)其內(nèi)產(chǎn)生蒸汽而被發(fā)泡，其特點(diǎn)是至少一部分主要粘合劑與水與混合進(jìn)行預(yù)水解然后將這種預(yù)水解的粘合劑與煙草顆?；旌显谝黄稹?br>2.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法其中煙草顆粒與一定比例的粘合劑相混合，粘合劑的剩余部分被過(guò)量的水所預(yù)水解。
3.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1、2所述的方法，其中將總重量達(dá)到混合物干基重量的5%的煙草顆粒填加到經(jīng)預(yù)水解的粘合劑中。
4.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1至3所述的任一方法，其中濕混合物含15%到50%重量的水，剩余物按其干基重量計(jì)，含有5%到98%的顆粒尺寸為5目(4毫米)的煙草顆粒，包含有0%～60%尺寸不超過(guò)350微米的填充料，及2%到40%的粘合劑。
5.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1至4任一方法所述，其中粘合劑是纖維素粘合劑。
6.根據(jù)上述任一權(quán)項(xiàng)所述的方法，其中的煙草顆粒及要使用的任何填充劑，在與預(yù)水解的粘合劑混合前，首先與酒精和/或稠化劑混合。
7.根據(jù)上述任一權(quán)項(xiàng)所述的方法，其中濕混合物以單束形式被擠壓，該處所得發(fā)泡條束為尺寸2到35毫米直徑的圓柱體。
8.根據(jù)權(quán)項(xiàng)7所述的方法，其中所說(shuō)的直徑是4-25毫米。
9.根據(jù)上述任一權(quán)項(xiàng)的方法所述，其中從0.1到15%重量的多功能酸如檸檬酸，在與預(yù)水解的粘合劑混合前可加到煙草顆粒中。
10.根據(jù)上述任一權(quán)項(xiàng)所述的方法，其中濕混合物含15%到35%的水。
11.根據(jù)上述權(quán)項(xiàng)任一方法所述，其中擠壓的水分含量低于25%(烘箱水分)。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種通過(guò)擠壓含煙草顆粒和粘合劑的濕混合物成型含煙物的方法，混合物由于在擠壓時(shí)其內(nèi)產(chǎn)生蒸汽而被發(fā)泡，其特征是至少一部分主要粘合劑先與水混合進(jìn)行預(yù)水解，然后將這種預(yù)水解的粘合劑與煙草顆粒混合。
文檔編號(hào)A24B3/00GK86102651SQ86102651
公開(kāi)日1987年2月4日 申請(qǐng)日期1986年4月15日
發(fā)明者古斯·D·克里特希斯, 沃特·A·尼科爾斯, 喬治·H·布尼特, 理查德·A·赫辛格, 約斯·G·耐波姆塞諾 申請(qǐng)人:菲利普莫里斯公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan