CH638382A5

CH638382A5 - Method of producing a mouldable slurry of tobacco/binder and apparatus for carrying out the method

Info

Publication number: CH638382A5
Application number: CH37879A
Authority: CH
Inventors: Hat Auf Nennung Verzichtet Erfinder
Original assignee: Amf Inc
Priority date: 1978-01-14
Filing date: 1979-01-15
Publication date: 1983-09-30
Also published as: ZA79148B; DK13579A; ES482343A1; ES476815A1; SE447954B; NL7900250A; DE2901145C2; IT7947610A0; CA1116970A; SE7900296L; BE873442A; IT1114329B; BR7900212A; AU530073B2; FR2414305A1; DE2901145A1; JPS54110398A; FR2414305B1; JPS6215191B2; AU4334279A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer formbaren Tabak/Bindemittel-Auf-schlämmung mit einem Gehalt an festem Tabak, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung einer formbaren Tabak/Bindemittel-Aufschlämmung wurden zwei im wesentlichen flüssige Phasen kombiniert, wobei die eine Phase eine Tabakdispersion und die andere eine Grundbahn oder eine Bindemittelaufbereitung mit, falls gewünscht, Zusätzen ist. Stark zerkleinerter Tabak oder Tabakpulver wird nicht sehr schnell feucht, wobei dies noch verzögert wird, wenn er in einem trockenen Zustand einer flüssigen Grundbahn zugesetzt wird. Um die Homogenität der Endauf-schlämmung zu gewährleisten, ist das Gefass der Mischapparatur, in welche die beiden flüssigen Phasen zugesetzt werden, genügend gross, um eine verlängerte Verweilzeit zu gewährleisten.

Die verlängerte Zeit, in welcher der zerkleinerte Tabak mit dem wässrigen Bindemittel in Kontakt kommt, weist verschiedene Nachteile auf. Durch die verlängerte Zeit, in welche der Tabak mit dem wässrigen Medium in Kontakt steht, quillt er bis zu seinem Gleichgewichtszustand auf. Dadurch wird die Streckgrenze der Aufschlämmung erhöht. Der Tabak kann mikrobiologischen Einflüssen ausgesetzt werden, und es findet eine totale Extraktion und Wechselwirkung der lösbaren Tabakteile statt, was den Geschmack und die Brenncharakteristik der Tabakblätter nachteilig be-einflusst. Tabakdispersionen müssen kontinuierlich bewegt werden, um die Homogenität aufrechtzuerhalten, was in Kombination mit der verlängerten Zeit, welche normalerweise drei Stunden übersteigt, Oxidationsreaktionen hervorrufen kann, welche die Qualität des Geschmackes der daraus hergestellten Tabakblätter nachteilig beeinflussen.

Infolge der zeitabhängigen Quellcharakteristik und der resultierenden Streckgrenze der Aufschlämmung muss mehr Wasser in die Aufschlämmung hineingemischt werden, um das Giessen oder Formen zu ermöglichen, wobei der notwendige Energieaufwand zur Trocknung vergrössert wird. Zusätzlich hat die Komplexität der Vorrichtung zur Vordispersion des Tabaks und zur Mischung der Tabakdispersion mit der Grundbahn höhere Kosten zur Folge, erfordert mehr Raum und Personal.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel vorzusehen, um schnell eine formbare Tabak/Bindemittel-Aufschlämmung auf einer kontinuierlichen Basis herzustellen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die formbare Aufschlämmung mit einem höheren Gehalt an festen Teilen herzustellen, als sie bei der Aufbereitung bei Kombination von zwei oder mehr flüssigen Phasen vorliegt wobei weniger Energie verwendet wird und höhere Produktionsraten erzielt werden können. Gemäss einem weiteren

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Ziel der Erfindung soll die homogene Tabak/Bindemittel-Aufschlämmung geformt werden, bevor der Tabak seinen Gleichgewichtszustand erreicht.

Im weiteren ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein kosteneffektives Tabakrekonstitutionsherstellungsver-fahren zu schaffen, das niedere Kapitalkosten, reduzierten Raum und weniger Personal benötigt. Dies wird erfindungs-gemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale erreicht.

Im folgenden werden anhand der beiliegenden Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Aufbereitung der Aufschlämmung,

Fig. 2 eine Darstellung eines anderen Ausführungsbeispieles der Vorrichtung,

Fig. 3 Mittel zur Kombination der Aufschlämmung, Fig. 4 einen Querschnitt des Deckels der Kombinierungs-mittel für die Aufschlämmung,

Fig. 5 einen Querschnitt gemäss der Linie 5-5 der Fig. 3. Gemäss Fig. 1 ist ein Silo 10 für den zerkleinerten Tabak mit einem Vibrationszuführmechanismus 11 versehen, der mit einem Tabakeinlass 22 im Deckel 21 einer hochintensiven Mischungsvorrichtung 20 verbunden ist. Ein Reservoir 12 für die Grundbahn, bestehend aus einer Bindemittelauf-schlämmung mit Zusätzen je nach Bedarf, ist mit Pumpenmittel 13 versehen und mit einem zweiten Einlass 23 im Dek-kel 21 der Mischungsvorrichtung 20 verbunden.

Die Geschwindigkeit der Antriebsmittel für den Zuführmechanismus 11 und der Pumpenmittel 13 müssen einstellbar sein, um eine richtige Proportionierung des Tabaks und der Grundbahn vornehmen zu können, die der Mischungsvorrichtung 20 zugeführt werden. Der Antrieb des Zuführmechanismus und der Pumpenmittel 13 kann wie bekannt mit jedem passenden automatischen Flussfühl- und Steuermittel versehen sein.

Das hochintensive Mischungsmittel 20 umfasst einen Antrieb 29, dessen Geschwindigkeit eingestellt werden kann und ein Hauptgehäuse 24 mit einem Bodenauslass 25 (Fig. 3), der mit einem Behälter 14 für die Aufschlämmung verbunden ist und eine gesteuerte Schicht der Tabak/Grund-bahn-Aufschlämmung auf dem Giessband 19 vorsieht oder verteilt.

In Fig. 2 ist eine Abänderung der Vorrichtung gemäss Fig. 1 dargestellt. Anstelle des Silos 10 und Vibrationszuführmittels 11 ist ein abgeändertes Silo 15 vorgesehen, welches mit einer festen Zuführung 16 mit einem Antrieb, dessen Geschwindigkeit einstellbar ist, und mit einem passenden bekannten Flussfühl- und Steuermittel versehen werden kann. Das modifizierte Mischungsmittel 20A ist im wesentlichen das Mischungsmittel 20 der Fig. 1 mit einem abgeänderten Deckel 21A (Fig. 4) mit Einlässen 22A und 23A, die den Einlässen 22 und 23 des Deckels 21 entsprechen. Das Auslassende des Zuführmittels 16 ist mit dem Einlass 22A und die Pumpe 13 ist mit dem Einlass 23A verbunden.

Zur Zuführung der zu giessenden Aufschlämmung ist ein festes Zuführmittel 17 mit einem Antrieb mit einstellbarer Geschwindigkeit zwischen dem Auslass 25 (Fig. 3) des Mischers 20A und dem Behälter 14 für die Aufschlämmung angeordnet. Wenn eine Aufschlämmung mit hohem Festteilgehalt mit einer begrenzten Fliessfähigkeit aufbereitet wird, die nicht richtig vom Behälter 14 auf das Giessband 19 gebracht werden kann, so kann der Behälter 14 für die Aufschlämmung weggelassen und das Zuführmittel 17 mit einer Ex-trudierdüse (nicht dargestellt) versehen werden, um die Aufschlämmung auf das Band 19 zu extrudieren.

Der abgeänderte Silo mit den Zuführmitteln 16 ist ganz unabhängig von den Auslasszuführmitteln 17. Jeder dieser

Teile kann unabhängig vom anderen verwendet werden, um die Vorrichtung gemäss Fig. 1 abzuändern.

Ein typischer hochintensiver Mischer 20, bestehend im wesentlichen aus einer Mühle oder einer Zerkleinerungsmaschine, ist in den Fig. 3 und 5 dargestellt. Ein motorgetriebener, auf einer Achse quer zur Richtung des Flusses von den Einlässen 22 und 23 oder 22A und 23A zum Auslass 25 angeordneter Rotor 27 ist mit einer Mehrzahl von Blattserien 28 versehen und wird in einem völlig freien, innerhalb eines vernünftigen Minimums gehaltenen und durch das Gehäuse 24 und den Deckel 21 oder 21A des Mischers 20 oder 20 A definierten Räume betrieben oder rotiert. Ein Schirm 26 bildet den unteren Teil der effektiven Kammer und erstreckt sich über den Bodenauslass 25 und ist bei angetriebenem Rotor nahe den Enden der Blätter 28 angeordnet. Jede Blätterserie 28 ist so, wie aus Fig. 3 ersichtlich, in Zwischenräumen angeordnet, dass alle Blätter eine Wischwirkung über im wesentlichen die ganze Breite des Schirmes 26 während jeder Drehung des Rotors 27 ausüben, der infolge der Zentrifugalkraft die Aufschlämmung von der Mischkammer 24,21 oder 21A austreibt.

Wenn der Tabak vorverkleinert und die Grundbahn eine Aufschlämmung ist, wirkt die Mühle oder Verkleinerungsmaschine als hochintensiver Mischer. Wenn es nicht erforderlich ist, die eingeführten Mengen des zerkleinerten Tabaks und der Grundbahn zu mahlen, wirkt der Rotor mit hoher Geschwindigkeit innerhalb der Kammer auf eine relativ kleine totale Masse mit hoher Energie, wobei sofort eine homogene Dispersion der zwei heterogenen Massen erzielt wird, welche schnell durch die Wischwirkung und die Zentrifugalkraft des Rotors ausgetrieben wird. Die Verweilzeit der Aufschlämmung in der Mischvorrichtung kann minimal gehalten werden, wobei die Aufschlämmung schnell durch den Behälter auf das Giessband 19 geführt wird.

Es ist bekannt, dass die Viskosität einer wässerigen Tabakdispersion mit der Zeit zunimmt, wenn der Tabak fortschreitend das wässerige Medium absorbiert, bis dass die Aufschlämmung den Gleichgewichtszustand erreicht, wo der aufgequollene Tabak ein Maximum des wässerigen Mittels absorbiert hat. Wenn der Tabak im trockenen Zustand und die Grundbahn-Aufschlämmung schnell zu einer homogenen Mischung verarbeitet werden, die gegossen werden kann, bevor die Tabakaufschlämmung ihren Gleichgewichtszustand erreicht, so kann die Tabakaufschlämmung einen höheren Anteil an Feststoffen mit einer das Giessen erleichternden Viskosität aufweisen.

Die kurze Verweilzeit im hochintensiven Mischer von begrenzten Aufschlämmengen erlaubt einen schnellen Start, Stillegung und Reinigung und bewirkt, dass weniger der löslichen Anteile des Tabaks extrahiert werden, die miteinander wechselwirken und den Geschmack des resultierenden Produktes beeinträchtigen. Es kann ebenfalls ein mikrobiologischer Befall vermieden werden.

In einem typischen Flüssig/Flüssig-System weist die aus vorbestimmten Mengen von Grundbahn oder Bindemittel und Tabakdispersion bestehende Aufschlämmung normalerweise einen Gehalt an Feststoffen von 8 bis 11% und eine Viskosität von 9 bis 13 000 Centipoise auf. Da wässerige Tabakdispersionen gewöhnlich eine hohe Viskosität aufweisen, ist es notwendig, diese Dispersionen mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 12 bis 17% aufzubereiten, um die Fliesseigenschaften aufrechtzuerhalten.

Um z.B. eine Tabak/Bindemittel- oder Grundbahn-Aufschlämmung mit 70% Tabak aus einer Tabakdispersion mit 15,5% Feststoffen und einer Grundbahn mit 6,45% Feststoffen aufzubereiten, werden die flüssigen Phasen mit einem Verhältnis von 1,03 Teilen Grundbahn zu 1,00 Teilen Tabakdispersion kombiniert, wobei die resultierende Tabak/

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Grundbahn-Aufschlämmung eine Konzentration von 10,9% Feststoffen aufweist. Das Mischgefass ist so dimensioniert, dass eine minimale Verweilzeit von über 10 Min. vorgesehen ist. Um die Homogenität der Aufschlämmung zu gewährleisten, beträgt die Verweilzeit in Praxis nicht weniger als 20 Min.

In den konventionellen Systemen ist die Verweilzeit der Tabakdispersions/Grundbahn-Aufschlämmung im Mischer nur wichtig, um eine einheitliche Mischung zu erhalten, da der Tabak in Wasser einige Zeit, bevor er in Kontakt mit der Grundbahn kommt, vordispersiert wird und deshalb in seinem Gleichgewichtszustand aufgequollen ist. Da die Aufschlämmung einen hohen Flüssigkeitsgehalt hat, ist die Trocknung derselben relativ langsam.

Gemäss dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung, kommt der Tabak mit dem wässerigen Medium erst in Kontakt, wenn er in den Mischer eintritt, wo er eine mini-

Durchschnittliche Verweilzeit (Min.)

Produktionsrate der trockenen Blätter pro Min.

Aufschlämmung pro Min. (kg)

% Feststoffe

Feststoffe pro Minute (kg)

Da der begrenzende Faktor bei solchen Produktionsraten der Wirkungsgrad des Trockners ist, folgt, dass ein höherer Anteil an Aufschlämmungsfestteilen eine erhöhte Blattproduktionsrate erlaubt, so dass die Aufenthaltszeit der Aufschlämmung in der Mischkammer weiter reduziert wird. Dies ist speziell dann der Fall, wenn Aufschlämmungsfest-teile verwendet werden, welche sich nicht zum schnellen Giessen eignen und wo Extrudieren auf das Trocknungsband das bevorzugte Blattbildungsverfahren ist.

Ein Vergleich der oben erwähnten Daten mit den Daten male Aufenthaltszeit hat und für im wesentlichen sofortiges Giessen ausgelassen wird. Die homogene Tabak/Grund-bahn-Aufschlämmung wird gemischt und vor dem Erreichen des Gleichgewichtszustandes gegossen. Der Feststoffgehalt s kann höher sein als die Aufschlämmung in einem Flüssig-Flüssigsystem, wobei der reduzierte Betrag, der durch die Trocknungsapparatur zu entfernenden Flüssigkeit eine höhere Produktionsrate zur Folge hat.

Bei der Verwendung der Vorrichtung gemäss Fig. 1 und io 2 mit hochintensiven Mischungsmitteln mit einem Rotor, der mit einer Umdrehzahl von 3500 bis 5000 Umdrehungen pro Minute in einer Mischkammer von etwa 2260 cm3 freiem Raum oder ungefähr 2,26 kg Masse rotiert, ist die Aufenthaltszeit der Aufschlämmung in der Mischkammer pro-15 portional zur Blattproduktionsrate wie nachstehend angegeben wird.

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25 für ein Flüssig/Flüssig-System zeigt die Unterschiede zwischen den bekannten Systemen und den gemäss den Ausführungsbeispielen der Erfindung beschriebenen.

Der Ausdruck «Tabak», wie er hier verwendet wird, um-fasst Tabak, neu gebildeten Tabak und Tabakabfall wie 30 Stengel oder feine Teilchen, Tabakersatz wie Kakaoblätter und andere natürlich auftretende oder kultivierte Pflanzen, tabakähnliche Substanzen und ähnlich strukturierte synthetische, zum Stande der Technik gehörende Zusammensetzungen, Zellulose oder Zellulosederivate.

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2 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung einer formbaren Tabak/ Bindemittel-Aufschlämmung mit einem Gehalt an festem Tabak, dadurch gekennzeichnet, dass kontinuierlich proportionale Beträge von trockenem zerkleinertem Tabak und wässerigem Bindemittel zu Mischmitteln geführt werden und der Tabak und das Bindemittel intensiv gemischt werden, um eine homogene Aufschlämmung mit einem Gehalt an festem Tabak zu bilden und dass die homogene Aufschlämmung von den Mischmitteln entleert wird, bevor die Aufschlämmung ihren Gleichgewichtszustand erreicht.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine kontinuierliche Schicht der entleerten Aufschlämmung auf ein endloses Band gebracht wird, bevor diese ihren Gleichgewichtszustand erreicht.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischungszeit des Tabaks mit dem Bindemittel eine Minute nicht übersteigt.
4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 zur Herstellung einer formbaren Tabak/Bin-demittel-Aufschlämmung mit einem Gehalt an festem Tabak, gekennzeichnet durch Mittel zur kontinuierlichen Zuführung einer vorbestimmten Menge von trockenem zerkleinertem Tabak, Mittel zum kontinuierlichen Zuführen einer vorbestimmten Menge von wässerigem Bindemittel proportional zum zugeführten Tabak, Mischungsmittel mit einem Einlass zur Aufnahme von Tabak und einem Einlass zur Aufnahme von Bindemittel und die Mischungsmittel einen Aufschlämmungsausfluss aufweisen, wobei der Tabak und das Bindemittel zu einer homogenen Aufschlämmung vermischt werden und die Aufschlämmung vor Erreichen des Gleichgewichtszustandes abgelassen wird.
5. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zuführung des wässerigen Bindemittels einen Tank für das wässerige Bindemittel und Pumpmittel zur Zuführung des wässerigen Bindemittels mit einer vorbestimmten Rate vom Tank zu den Mischungsmitteln umfassen.
6. Vorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zuführung des trockenen, zerkleinerten Tabaks ein Silo für den Tabak und Mittel zur Zuführung des Tabaks mit einer vorbestimmten Rate vom Silo zu den Mischungsmitteln umfassen.
7. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischungsmittel einen Gehäusedeckel mit den zwei Einlässen, ein Gehäuse mit dem Auslass für die Aufschlämmung, wobei das Gehäuse mit dem Deckel eine Mischkammer bildet, einen in der Kammer gegenüber dem Auslass für die Aufschlämmung angeordneten Schirm und einen in der Kammer an einer quer zur Richtung des Flusses von den Einlässen zum Auslass angeordneten Achse montierten Rotor, wobei der Rotor eine Mehrzahl von radial angeordneten Blattreihen aufweist und die Blattreihen in gleichem Abstand bogenförmig um die Rotationsachse des Rotors angeordnet sind und die Blätter jeder Reihe selektiv mit Zwischenraum angeordnet sind, so dass die Enden aller Blätter eine Wischwirkung über die totale Oberfläche des Schirmes und nahe desselben während jeder Umdrehung des Rotors ausüben, umfassen.
8. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behälter Aufschlämmung vom Auslass für die Aufschlämmung aufnimmt und ausgebildet ist, um eine kontinuierliche Schicht der Aufschlämmung auf einem endlosen Giessband bevor die Aufschlämmung ihren Gleichgewichtszustand erreicht, anzubringen.
9. Vorrichtung nach Patentanspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel zum Zuführen der Aufschlämmung vom Auslass für die Aufschlämmung zum Behälter für die Aufschlämmung.
10. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischmittel die Aufschlämmung entleeren, bevor die Verweilzeit des Tabaks und des Bindemittels in den Mischmitteln eine Minute übersteigt.
11. Mit dem Verfahren nach Patentanspurch 1 hergestelltes Erzeugnis, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm in einen Film, ein Filament oder eine Litze geformt und bis zu einem vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt getrocknet ist.