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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum streifenförmigen Zerteilen von Tabakstielen durch Spaltung oder Teilen der Stiele der Länge nach entlang ihrer Faserung zur Erzeugung von biegsamen, faserigen Streifen mit den Verfahrensschritten: a. die Tabakstielstücke werden von einem Fluid getragen, das eine Zerteilungszone begrenzt, und b. die Stielstücke werden, während sie so getragen sind, von einem stumpfen Werkzeug mit ausreichender Kraft angeschlagen, so dass die Stielstücke in faserförmige Streifenteile zerteilt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Einrichtung mit freiliegenden stumpfen Blattflügeln verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 mit den weiteren Schritten: c. eine Siebfeinheit 4 für Hindurchgehen und eine Siebfeinheit 30 für Zurückbleiben der zerteilten Fäserchen werden vorgewählt, und d. die Fäserchen werden fortlaufend aus der Zerteilungszone entfernt, wenn sie ein Sieb der Siebfeinheit 4 durchgehen und auf einem Sieb der Siebfeinheit 30 zurückbleiben.
4. Verfahren nach Anspruch 3, worin das fortlaufende Ausscheiden von Fäserchen auf deren Tragbarkeit auf einer vorgewählten Höhe in einem Torus aus Luft relativ zu der Höhe des umgebenden Materials in dem Torus basiert.
5. Verfahren nach Anspruch 3, worin die vorgewählten Siebfeinheiten maximale oder minimale Faserstreifengrössen einschliessen.
6. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch a. eine Schlagmühle mit freiliegenden Blattflügeln und mit einem Ausgangssieb einer Öffnungsgrösse von Siebfeinheit 3 bis 4, b. eine Einrichtung zur Zufuhr von Tabakstielstücken in die Schlagmühle, und c. eine zweistufige Klassifizierungs-Siebanordnung zum Absondern von überdimensioniertem und unterdimensioniertem Material von dem gewünschten Erzeugnis.
7.Vorrichtung nach Anspruch 6, die stumpfe, abgestufte Flächen an den führenden Kanten den freiliegenden Blattflügeln aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, die geschlitzte Öffnungen in wenigstens einem der Siebe aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, die eine Einrichtung zum getrennten Absondern unterdimensionierten Materials, das kleiner als Siebfeinheit 30 ist, aufweist, während das Erzeugnis, das kleiner als Siebfeinheit 4 und grösser als Siebfeinheit 30 ist, zurückbehalten wird.
Die Verarbeitung von Tabakstielen ist bisher mit grossen Schwierigkeiten verbunden, da die stabähnlichen Stiele eine andere Struktur aufweisen als die flächigen Teile eines Tabakblattes. Die blattähnliche Beschaffenheit der flächigen Teile erzeugt beim Schneiden einen elastisch geringelten Streifen. Wenn solche Streifen aus flächigem Material zusammengeballt sind, stellen sie in Zigarettenfüllmaterial dar, das bestimmbare Eigenschaften des Füllvermögens, der Dichte und der Struktur aufweist. Diese Eigenschaften stammen aus der gewundenen Zustandsform und der Federwirkung der einzelnen Streifen, die sich ringeln bzw. kräuseln und in geknäuelten Mustern anordnen. Solche Streifen weisen genügend Federwirkung auf, so dass die Gesamtfüllkapazität eines Zigarettenfüllmaterials verbessert ist, in dem sie auftreten.
Diese Eigenschaften der Zigarettenfüllmaterialien, die Streifen aus flächigen Blättern enthalten, sind der Brennpunkt, um den die wesentlichen Bestandteile der Konstruktion von Zigarettenherstellvorrichtungen entwickelt sind.
Die Maschinen, die Zigaretten herstellen, sind im hohen Masse automatisierungsfähig. Sie sind konstruiert, um Tabakfüllmaterialien aufzunehmen und zu behandeln, die insbesondere die oben beschriebenen Eigenschaften haben, die einer geschnittenen Blattmischung eigen sind. Jede signifikante Abweichung von diesen Eigenschaften kann ein Zigarettenfüllmaterial ungeeignet machen, einer automatischen Vorrichtung zur Herstellung von Zigaretten zugeführt zu werden. Mischungen aus Zigarettenfüllmaterialien, die eine Mischung von aus Blattmaterial geschnittenen Streifen und aus von Stielen geschnittenen Streifen enthalten und deren Stielanteil über einer bestimmten Höhe liegt, stellen kein geeignetes Beschickungsmaterial für derartige Maschinen dar.
Wenn der Prozentsatz der geschnittenen Stielstreifen zu hoch ist, können Probleme beim Betrieb des Beschickungsmechanismus des Tabakfüllmaterials der Vorrichtung auftreten.
Dabei kann auch ein übermässig hoher Prozentsatz von Zigaretten erzeugt werden, die zurückgewiesen werden, weil sie nicht einwandfrei aussehen oder sich nicht einwandfrei anfühlen.
Das Grundproblem besteht in der dichten Struktur solcher Stielstreifen, die erzeugt werden, wenn durch die Faserung der Stielstücke geschnitten wird, wie es nach den Verfahren der streifenförmigen Zerkleinerung in Tabakschneidemaschinen bisher üblich ist. Wie erwähnt, sind Blattstreifen elastisch, während Stiele nach dem Schneiden durch ihre Faserung unter ähnlichen Bedingungen stockähnliche Streifen oder harte Klötze von relativ hoher Dichte abgeben. Diese harten, stockähnlichen Streifen und Klötze sind als Zigarettenfüllbestandteile weniger geeignet. Hinzu kommt, dass die relativ geringe Länge und der Mangel an Federwirksamkeit der geschnittenen Stiele deren Beitrag zum Mischungsfüllvermögen verringert und ihre Neigung erhöht, sich bei der Behandlung aus der Mischung abzusondern.
Aus diesem Grund ist es wünschensert, die Stielbehandlung in einer solchen Weise auszuführen, dass Stielstreifenteile entstehen, die der Struktur der Blattstreifen ähnlicher sind.
Es sind einige Verfahren zur streifenförmigen Zerkleinerung von Stielen bekannt, die in dem Versuch verwendet werden, Stiele in blattähnliche Stücke zu verwandeln, die mit Blattstreifen in einer Füllmaterialmischung vergleichbar wären. Ein gewisser Fortschritt ist hinsichtlich dieses Zieles dadurch erreicht worden, dass-Stiele unter Druck zwischen Druckwalzen gewalzt werden. Dabei werden die Stiele gedrückt, abgeflacht, eingeweicht und auf andere Weise in ihrer Gesamtstruktur verändert, bevor sie in Streifen geschnitten werden. Dieses Verfahren, das als Walzen und Schneiden bekannt ist, ist gängige Industriepraxis.
Bei einem solchen Verfahren werden gedroschene, lichte und/oder grobe Stiele auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 25 bis 35% durchnässt und dann zwischen Druckwalzen hindurchgeführt, wodurch die Stiele abgeflacht werden, so dass sie einer Blattschicht ähnlicher werden. Diese abgeflachten Stiele werden dann von einem Tabakschneider in Streifen geschnitten und wieder auf einen Feuchtigkeitsgehalt gebracht, bei dem sie geeignet sind, mit anderen Tabakfüllbestandteilen gemischt zu werden.
Durch ein derartiges Verfahren werden Stielstreifen unterschiedlicher Eignung erzeugt. Die physikalische Form und Erscheinung der so erzeugten Streifen erzeugt unbeständige Eigenschaften und Ergebnisse. Dieser Mangel an Beständigkeit hat die Gebrauchsfertigkeit von Stielen trotz der gegenwärtigen Erfordernis, den Prozentsatz von Stielstreifenstücken beim Auffüllen von Füllmischungen zu erhöhen,
begrenzt. Ausserdem werden dabei einige unerwünscht grosse Stielbestandteile erzeugt, die dem Walz- und Schneidevorgang nicht wieder zugeführt werden können.
In der US-PS 3 204 641 ist ein Verfahren zur Bearbeitung von Tabakstielen in Zigarettenfüllmaterial beschrieben, bei welchen die Tabakstiele zwischen den zusammenwirkenden Platten eines Plattenverfeinerers zerteilt werden.
Im Verfahren nach der US-PS 3 074 653 wird ein metallischer Draht von seiner Aussenhülle getrennt, wobei der Draht in ein Schneidgerät mit mehreren Messerklingen gefördert wird, welche Klingen rotieren und mit stationären Messerklingen zusammenwirken, um den ungeschnittenen Draht in gerauhter Form abzuhacken.
In der US-PS 4 030 865 ist weiter eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Abfasern von Abfallpapierstoff und zu einer gleichartigen Dispersion und Ansammlung des abgefaserten Stoffes beschrieben, die aus einer Mehrzahl von Schwungkammern besteht, die an einer Drehwelle innerhalb der Abfaserungstrommel angeordnet sind und an ihren inneren Umfangsflächen zylindrische Zähne besitzen, die mit den äusseren Kanten der Hammerkanten zusammenwirken.
Bei all diesen Offenbarungen wird das behandelte Material zwischen zwei benachbarten, zusammenwirkenden soliden Elementen geschert.
Um die Stielstreifen den Blattstreifen in Erscheinung und Struktur ähnlicher zu machen, wird ein neues und vollständig anderes Verfahren zur streifenförmigen Zerkleinerung von Stielen vorgeschlagen. Insbesondere ist es dabei wünschenswert, dass die Tabakstiele in einer solchen Weise in Streifen zerteilt werden, dass die Stiele in Teile von geringelten, faserigen Strängen zerteilt werden.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Tabakstiele streifenförmig zu zerteilen, indem die Stiele entlang ihrer Faserung gespalten oder geteilt werden, so dass biegsame, feinfaserige Streifen entstehen. Solche Streifen weisen genügend Elastizität auf, so dass sie, wenn sie angehäuft sind, die Füllkapazität von geschnittenen Blattstreifen annähernd erreichen oder sogar übertreffen. Gewalzte und geschnittene Stielstreifen neigen dazu, sich bei der Behandlung abzusondern, während die faserförmigen Stielteile der vorliegenden Erfindung nach dem Mischen mit Blattstreifen dieser Tendenz der Absonderung entgegenwirken.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist durch folgende
Schritte gekennzeichnet.
a. Die Tabakstielstücke werden von einem Fluid getragen, das eine Zerteilungszone begrenzt, und b. die Stielstücke werden, während sie so getragen sind, von einem stumpfen Werkzeug mit ausreichender Kraft an geschlagen, so dass die Stielstücke in faserförmige Streifen teile zerteilt werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens ist gekennzeichnet durch a. eine Schlagmühle mit freiliegenden Blattflügeln und mit einem Ausgangssieb einer Öffnungsgrösse von Siebfein heit 3 bis 4, b. eine Einrichtung zur Zufuhr von Tabakstielstücken in die Schlagmühle, und c. eine zweistufige Klassifizierungs-Siebanordnung zum
Absondern von überdimensioniertem und unterdimensio niertem Material von dem gewünschten Erzeugnis.
Die Blattflügel sind so angeordnet, dass sie mit hoher
Geschwindigkeit in einem bewegten Strom von Fluid getra genen, verteilten, wassererweichten Tabakstielstücken um laufen. Die stumpfen Blattflügel bewegen sich mit sehr hoher
Geschwindigkeit in dem Strom aus erweichten Stücken und schlagen auf die einzelnen Stücke mit einer so grossen Kraft, dass die Stücke in Fasern aufgespalten werden, wobei sie sich entlang der Faserung des Stieles teilen und langfaserige Streifenstücke entstehen.
Die Stielstücke, die streifenförmig zerkleinert werden sollen, werden zuerst auf einen vorgegebenen Feuchtigkeitsgehalt durchnässt. Das Durchnässen macht die Stücke geschmeidig und verhindert die Erzeugung einer übermässig grossen Anzahl von kurzen Fasern. Die streifenförmige Zerkleinerung durch den Absplittervorgang gemäss der vorliegenden Erfindung wird durch den Aufprall der schnell umlaufenden stumpfen Blattflügel auf die schwebenden Stiele und Stielstücke hervorgerufen, indem die kinetische Energie beim Aufprall in innere Stielenergie umgewandelt wird, die die Zersplitterung der Stielstücke entlang den Linien ihrer inneren Faserstruktur hervorruft. Dadurch entstehen langgestreckte, faserige Streifen, die dann durch die Blattflügel durch Übertragung von kinetischer Energie vorwärtsbewegt werden.
Sie geraten so in eine Lage, in der immer wieder aufeinanderfolgende Blattflügel gegen sie anschlagen.
Dieser Vorgang setzt sich so lange fort, bis durch das wiederholte Aufspalten immer feinere Streifen erzeugt werden, bis der gewünschte Feinheitsgrad erreicht ist. Diese feinen, faserigen Streifen werden dann abgesondert und als Endprodukt durch Aussieben, Luftklassifikation oder durch Zentrifugalkräfte entfernt. Auf diese Weise werden die Stielstücke nicht einem Reissvorgang oder Schneidevorgang bei der Berührung mit gegenüberliegenden Oberflächen unterworfen, während sie durch die Einwirkung der Blattflügel kräftig vorwärtsbewegt werden.
Auf diese Weise werden lange, leichte, faserige Streifen erzeugt, die die erwünschten Eigenschaften der Elastizität aufweisen, ähnlich wie sie die von Tabakblättern geschnittenen Streifen haben. Ausserdem haben sie die Eigenschaft, spiralförmige Windungen zu bilden, obwohl dies ein Ergebnis anderer zugehöriger Spannungen in der Struktur der Stielteile in ihrem natürlichen Zustand ist, wodurch die Streifen Federelastizität erhalten zum besseren Füllvermögen und zu besserer Ringelform, so dass die Stielstreifen sich mit den Blattstreifen in einer Mischung verschlingen.
Im Gegensatz dazu weisen Stielstreifen, die nach einem bekannten Verfahren des Walzens und Schneidens durch gegenüberliegende Scherelemente erzeugt sind, unerwünschte Eigenschaften auf, wie bereits oben ausgeführt wurde. Diese Eigenschaften sind geringe Streifenlänge, hoher Härtegrad und grosses Schüttgewicht, was in jedem Fall zu einem geringeren Füllvermögen und schlechterer Mischbarkeit mit zu Streifen geschnittenen Blättern in Zigaretten führt. Demgegenüber haben die nach dem vorliegenden Verfahren erzeugten Streifen ein verbessertes Zigarettenfüllvermögen pro Gewichtseinheit gegenüber den nach den bekannten Verfahren erzeugten Streifen und weisen eine grössere Elastizität auf weshalb mit ihnen eine Zigarette erzeugt wird, die sich glatter anfühlt.
Ein wichtiges Merkmal des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist, dass die Stiele und Stielstücke nachgiebig in einem Fluid gegen die Aufprallwirkung der Blattflügel gehalten sind. Eine ambossartige zerhackende Blockhalterung für die Stielstücke oder eine Scher- oder Schneidwirkung durch ein sich bewegendes Schneidblatt gegen eine starre Halterung wird bei dem vprliegenden Verfahren verhindert, das die streifenförmige Zerkleinerung und Zerfaserung durch einen Aufspaltvorgang hervorruft, der durch die Übertragung von kinetischer Energie am Punkt des Zusammenpralls zwischen einem Blattflügel und einem schweben den Stielteil hervorgerufen wird.
Dies führt zu einem spren genden Aufspalten. und erzeugt ein unerwartet verbessertes, faseriges, streifenförmiges Stielprodukt, das zur Verwendung in Zigarettenfüllmischungen besser geeignet ist als die Streifen, die nach den bisher bekannten Verfahren erzeugt sind.
Figurenbeschreibung
Fig. 1 ist ein Waring Blendor, der zur Darstellung der Änderung zur Anpassung an das erfindungsgemässe Verfahren gezeigt ist;
Fig. 2 ist eine Ansicht, die eine Blattflügelanordnung einer typischen Schlagmühle und eine Siebeinrichtung zeigt, d. h. eine Fitzmill und ein Sweco-Vibrationssieb;
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte;
Fig. 4 ist eine Fotografie von Beschickungsgut aus Stielstücken;
Fig. 5 ist eine Fotografie, die das Endprodukt des erfindungsgemässen Verfahrens zeigt.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden die Stielmit telrippen, die von einem Tabakblatt in geeigneter Weise getrennt sind, zuerst in der Weise mit Wasser behandelt, dass die Stiele gleichmässig und gründlich durchnässt sind. Dieser Befeuchtungsschritt kann durch Sprühen, Bedampfen oder Eintauchen der Stiele in ein Wasserbad über eine solche Zeitspanne hervorgerufen werden, wie sie erforderlich sit, um den gewünschten Grad an Feuchtigkeitsgehalt zu erzeugen.
Wenn die Stiele befeuchtet werden, indem sie der Einwirkung von Dampf in einem Druckkessel oder bei Umgebungsdruckverhältnissen unterworfen werden, führt dies zu einer Beschleunigung des Eindringens der Feuchtigkeit in die Stiele.
Ungeachtet der gewählten Methode der Befeuchtung der Stiele ist es wünschenswert, einen Feuchtigkeitsgehalt in der Höhe von 40 bis 75% mit einem bevorzugten Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens etwa 60 Gew.-% auf durchfeuchteter Basis zu erzeugen. Ein signifikant geringerer Feuchtigkeitsgehalt verursacht die Erzeugung eines unerwünscht hohen Prozentsatzes von kurzen Streifen wegen der Brüchigkeit des Tabaks im trockeneren Zustand.
Nach der Durchnässung werden die Stiele in einer vorgegebenen Beschickungsgeschwindigkeit in einen teilweise eingeschlossenen Bereich eingegeben, in dem Schlagflügel angeordnet sind, um sich mit hohen Geschwindigkeiten entsprechend den Methoden der Erfindung zu drehen, was nachfolgend beschrieben wird. Die durchnässten Stiele werden in der Arbeitsweise einer Methode der vorliegenden Erfindung in einem speziell angepassten Ein-Quart Waring Blendor, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, streifenförmig zerkleinert, der mit einem handelsgängigen elektrischen Motor 10 und einem Behälter 12 ausgerüstet ist, dessen Wand 13 mit einem Ausgangsschlitz 14 versehen ist, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist. Ein trichterförmiger Beschicker 15 ist innerhalb des Stahlbehälters 12 angeordnet.
Das Beschickungsmaterial 16 besteht aus Tabakstielstücken, die auf geeignete Weise (nicht dargestellt) auf eine gewünschte Länge vorbereitet sind, bekannt als kurze Stiele und vorzugsweise 2,5 bis 7,5 cm (1 bis 3 inches) lang, bevor sie in den oberen, konischen Beschickungsabschnitt 17 des Trichters 15 eintreten. Bei dem Arbeitsvorgang werden die Stücke 16 von Hand oder mechanisch in den Trichter 15 mit geeigneter Geschwindigkeit eingegeben und treten von dort durch das obere Ende 18 des Beschikkungsrohres 19.
Das Blattflügelelement 20 wird mit annähernd 21 000 UpM von einem serienmässigen Waring Blendor Motor 10 gedreht. Die Stücke werden so zentrifugal nach aussen gestossen und vorwärts beschleunigt, im Kreislauf zurückgeführt und wiederholt wieder gestossen. Ein neuer Vorrat von Stielstücken wird druch den Trichter 15 eingespeist, bis eine Ausgleichsbeschickungsgeschwindigkeit des an diesem Punkt eintretenden Materials mit der Abgangsgeschwindigkeit des Fertigproduktes, das durch den Schlitz 14 austritt, erreicht ist. Das Auslaufelement 21 ist auf eine Verschlusshöhe in dem Schlitz 14 eingestellt, um die Materialtiefe in der Nähe des Blattflügels 20 zu steuern. Dies bestimmt die Feinheit der Streifen, die zur Spitze des Torus 22 beschleunigt werden, der um den Wirbel 23 über dem Blattflügel 20 ausgebildet ist.
Die Kreisumlaufrückführungszeit der Stielstücke und Streifen in dem Wirbel 23 bestimmt die Feinheit und abschliessende Ringelformeigenschaften der fertigerzeugten Streifen.
Demnach sind die Steuerfaktoren für die Feinheit der Streifen die Beschickungsgeschwindigkeit der Stielstücke und die Höhe des unteren Randes des Ausgangsschlitzes 14.
Dies hält die Tiefe der Stielstücke in der Nähe der umlaufenden Blattflügel aufrecht, was im Zusammenwirken mit der Beschickungsgeschwindigkeit von neuen Stielstücken durch den Beschickungstrichter 15 kritisch für die Bestimmung des Feinheitsgrades der fertigen Streifen ist, die durch den Auslassschlitz 14 austreten. Wenn das Gleichgewicht der Beschickungsgeschwindigkeit und der Höhe des Austrittsschlitzes ermittelt ist, kann das Verfahren fortlaufend ausgeführt werden, indem neue Stielstücke 16 durch den Beschickungstrichter 15 in einer gewünschten Menge zugeführt werden, die mit der Menge des Austritts 24 von fertigen Streifen übereinstimmt, wie oben beschrieben wurde.
Der Trichter 15 mit der weiten Öffnung, der in den Gefässkopf des Behälters 12 eingepasst ist, erleichtert die fortlaufende Zuführung der Stiele und erfüllt die zusätzliche Aufgabe, zu verhindern, dass Stielstücke und Erzeugnis durch die Kraft des Blattflügelaufpralles oben aus dem Gefäss herausgeschleudert werden.
Während des Arbeitsvorganges werden gedroschene Stiele, die durch Durchnässung auf 40 bis 75% Feuchtigkeitsgehalt, vorzugsweise oberhalb 60%, erweicht sind und 1 bis 24 h, vorzugsweise 1 bis 2 h, gehalten oder lose aufgeschüttet sind, durch den Trichter 15 in einer Geschwindigkeit zugeführt, die durch die Ausflussgeschwindigkeit der in Streifen zerteilten Stiele durch den Schlitz 14 bei einer vorgegebenen Höhe des Verschlusselementes 21 bestimmt ist. Der Blattflügel 20, der durch den Blendor Motor 10 mit etwa 21 000 UpM angetrieben wird, zersplittert die Stiele in immer feinere Bestandteile beim Wiederumlauf in dem Torus 22. Die Stücke und Streifen in dem umlaufenden Wirbel 23 werden oberhalb der Zerkleinerungszone durch Luft und Zentrifugalkräfte gehalten.
Wenn so eine geeignete Streifengrösse und Streifenform erreicht ist, steigen sie zur Spitze des Torus 22 auf wobei sie durch die umgebende Bewegung der Luft hochgetragen werden und aufgrund der Zentrifugalwirkung durch den Schlitz 14 austreten. Grössere Stielstücke bleiben in der Zerteilungszone, bis sie in kleinere Stücke zersplittert sind und von der Luft in den oberen Teil des Torus zum Austritt getragen werden können. Die Höhe der Unterkante des Seitenwandschlitzes 14 ist vertikal einstellbar durch Positionierung des Auslasselementes 21 auf eine Höhe, bei der streifenförmige Stiele von optimaler Grösse, Form und Gewicht aus dem Behälter austreten können, entsprechend ihrer relativen Lage in dem sich drehenden Torus aus Fertigprodukten.
Das durch den Schlitz 14 ausgetretene Produkt kann weiter unterteilt (mit einem üblichen oder vorzugsweise einem geschlitzten Klassifizierungssieb, durch Zentrifugalkraft oder durch Luftklassifikation) und auf einen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet werden, der zum Einbringen in eine Zigarettenmischung geeignet ist.
Überdimensioniertes Material, das nach dem Sieben auf einem geschlitzten Klassifizierungssieb (nicht dargestellt) zurückbleibt, kann allein direkt in den Blendor oder mit neuem Stielbeschickungsgut gemischt zurückgeführt werden. Durch diese Methode des Verfahrens bleibt letzlich kein überdimensioniertes Material zurück. Das Endprodukt besteht vollständig aus geeignetem Füllmaterial und einer kleinen Menge von Feinstoffen, die für andere Verwendungszwecke abgesondert werden.
Eine andere Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens kann mit einem Modell M Fitzmill, wie in Fig. 2 dargestellt, ausgeführt werden, das mit stumpfkantigen Prallblattfügeln 34 und einem Ausgangssieb 35 der Siebfeinheit 4 versehen ist. Das besondere Gerät wird von The Fitzpatrick Company aus Elmhurst, Illinois, hergestellt. Gedroschene Stiele, die durch Durchnässung auf 40 bis 75%, vorzugsweise über 60%, Feuchtigkeitsgehalt erweicht und dann 1 bis 24 h, vorzugsweise 1 bis 2 h, gehalten oder lose aufgeschüttet sind, werden der Zerkleinerungszone der Fitzmill in einer Menge ausgesetzt, die den freien Umlauf der Stiele und ihren leichten Zutritt zum Spalten durch die schnelle Drehung der Blattflügel 34 ermöglicht. Die streifenförmige Masse der Stiele wird durch Zentrifugalwirkung gegen das Ausgangssieb 35 gedrückt.
Wenn es Grösse und Form erlauben, treten die zu Streifen zerkleinerten Stielteile durch das Sieb 35 hindurch.
Die groben streifenförmigen Stielteile werden nach dem Durchgang durch das Sieb 35 ferner von den feineren Streifen in einer zweistufigen Klassifizierungssiebanordnung abgesondert, die ein geschlitztes oberes Sieb 36 geeigneter Grösse, das Schlitze in einem Grössenbereich von 3,8 0,6 cm bis 2,5 0,16cm aufweisen kann, und ein serienmässiges unteres Sieb 37 der Siebfeinheit 30 enthält. Die Stielteile, die auf dem oberen geschlitzten Sieb 36 zurückbleiben, werden Grobteile genannt und der Schlagmühle wieder zugeführt, entweder allein oder als Beimischung zu neuem Stielbeschickungsmaterial. Der Bestandteil, der auf dem Sieb 37 der Siebfeinheit 30 zurückbleibt, ist das er wünschte Endprodukt und wird anschliessend auf eine für Zigarettenmischungen geeignete Feuchtigkeit getrocknet.
Die kleineren Stielbestandteile, die durch das Sieb 37 der Siebfeinheit 30 hindurchgehen, werden der Mühle nicht wieder zugeführt. Diese sog. Feinteile werden für anderweitige Verwendungszwecke entfernt. Auf diese Weise werden nur geeignete Erzeugnisse und Feinteile in diesem Verfahren hergestellt, und die Grobteile werden rückgeführt.
Beispiel 1
Postenweise Waring Blendor-Zerteilung
Ein serienmässiger Ein-Quart Glas Waring Blendor Behälter ist mit einer Abdeckplatte und einem serienmässigen Blattflügelsatz von vier Blattflügeln ausgerüstet und von einem handelsgängigen Zweigeschwindigkeitmotor, Modell 5011, 21 000 UpM angetrieben, wie in Fig. 1 dargestellt ist.
Gedroschene, grobe Tabakstielstücke bis zu einer Länge von 7,5 cm werden durch Durchfeuchtung auf über 60% Feuchtigkeitsgehalt erweicht und 1 h lang in einem abgeschlossenen Behälter gehalten oder lose aufgeschütteb > . Die erweichten Stiele werden Waring Blendorzerteilt, in 10 g Posten über jeweils 30 s.
Ein Teil des streifenförmig zerteilten Erzeugnisses, das durch ein serienmässiges Sweco-Sieb Siebfeinheit 4 hindurchgeht und auf einem Sweco-Sieb Siebfeinheit 30 zurückbleibt, wird getrocknet und unter Standardbedingungen in Luft mit 60% relativer Feuchtigkeit bei 24 C abgeglichen.
Die so abgeglichenen, streifenförmig zerteilten Stiele weisen ein Zylindervolumen von 92 cm3 bei einem Gewicht von 10 g und einer Ofenflüchtigkeit von 12,6% auf; im Vergleich dazu weisen grobe Stiele, die nach dem üblichen Walz- und Schneideverfahren zubereitet sind, ein Zylindervolumen von 49 cm3 bei gleichem Gewicht mit 12,5% Ofenflüchtigkeit auf.
Beispiel 2
Kontinuierliche Waring Blendor-Zerteilung
Ein serienmässiger Ein-Quart Waring Blendor Metallbehälter, wie in Fig. 1 dargestellt, ist mit einem vertikalen, rechtwinkligen Schlitz von 2,5 7,5 cm in einer Seitenwand und einer der Höhe nach einstellbaren Unterkante eines einstellbaren Verschlusses versehen. Der Behälter ist ferner mit einem serienmässigen Blattflügelsatz und einem Plastiktrichter mit weiter Öffnung ausgerüstet und von einem serienmässigen, handelsüblichen Zweigeschwindigkeitsmotor, Modell 5011, mit einer möglichen Drehzahl von 21 000 UpM angetrieben, wie in Fig. 1 dargestellt ist.
Die gedroschenen, groben Stiele von bis zu 7,5 cm Länge werden durch Durchfeuchtung auf 65% Wassergehalt erweicht und 1 h lang in einem geschlossenen Behälter gehalten. Die erweichten Stiele werden langsam in einer Menge von 5 bis 10 g/min durch den Trichter 15 eingegeben, und die Unterkante des Schlitzes 14 ist durch das Verschlusselement 21 auf eine solche Höhe eingestellt, dass ein optimaler Bruchteil der streifenförmig zerkleinerten Stiele austreten kann.
Ein Teil des so entstandenen Erzeugnisses, das durch ein serienmässiges Sweco-Sieb der Siebfeinheit 4 hindurchgeht und auf einem Sweco-Sieb der Siebfeinheit 30 zurückbleibt, wird getrocknet und unter Standardbedingungen abgeglichen. Die so behandelten streifenförmigen Stiele weisen ein Zylindervolumen von 90 cm3/10 g Gewicht bei 12,5% Ofenflüchtigkeit auf. Im Vergleich dazu weisen grobe Stiele, die nach dem üblichen Walz- und Schneideverfahren bearbeitet sind, ein Zylindervolumen von 49 cm3/10 g Gewicht bei 12,5% Ofenflüchtigkeit auf.
Der Anteil von Grobteilen der streifenförmig zerteilten Stiele, der auf dem Sieb der Siebfeinheit 4 zurückblieb, wird mit neuem Beschickungsgut vermischt und dem Blendor wieder zugeführt. Schliesslich erzeugt das Verfahren einen 92%igen Anteil des Produktes, das auf einem Sieb der Siebfeinheit 30 zurückbleibt.
Beispiel 3
Fitzmill-Zerteilung mit Ausgangs sieb der Siebfeinheit 4
Ein Modell M Fitzmill ist dazu eingerichtet, mit 5000 UpM umzulaufen und mit stumpfen Prallblattflügeln des Typs D-625 und einem Ausgangssieb der Siebfeinheit 4, Typ A, Nr. 4, ausgerüstet, wie in Fig. 2 dargestellt ist.
Gedroschene, grobe Stiele einer Länge von bis zu 7,5 cm werden erweicht, indem sie auf einen Feuchtigkeitsgehalt von über 60% durchfeuchtet und 1 h lang in einem abgedichteten Behälter gehalten werden. Die erweichten Stiele werden in einer Menge von etwa 2,3 kg/h durch die Fitzmill geschickt.
Ein Teil der rohen, streifenförmig zerteilten Stiele, die durch ein geschlitztes Sweco-Sieb mit Öffnungen von 3,2 - 0,24 cm Grösse hindurchgehen und auf einem üblichen Sweco-Sieb der Siebfeinheit 30 zurückbleiben, wird getrocknet und unter Standardbedingungen abgeglichen. Die streifenförmig zerteilten Stiele weisen ein Zylindervolumen von 70 cm3/10 g Gewicht bei 12,5% Ofenflüchtigkeit auf, verglichen mit 49 cm3/10 g Gewicht bei 12,5% Ofenflüchtigkeit bei groben Stielen, die nach dem üblichen Walz- und Schneideverfahren bearbeitet sind.
Der auf dem geschlitzten Sweco-Sieb zurückbleibende Bestandteil von Grobteilen der streifenförmig zerteilten Stiele wird mit neuem Beschickungsmaterial gemischt und wieder der Fitzmill zugeführt. Dieses Verfahren führt zu einem 90% Ertrag an nutzbarem Erzeugnis, das durch ein geschlitztes Sieb der Siebfeinheit 4 hindurchgeht und auf einem Sieb der Siebfeinheit 30 zurückbleibt, bei einem 10% Anteil von Feinstoffen, die durch das Sieb der Siebfeinheit 30 hindurchgehen und für anderweitige Zwecke entnommen werden.
Beispiel 4
Fitzmill-Zerteilung mit 1,27 cm-Ausgangssieb
Das Verfahren nach Beispiel 3 wird mit der Ausnahme durchgeführt, dass ein Fitzmill-Ausgangssieb mit Rundlöchern von 1,27 cm verwendet wird. Eine sehr geringe Zerteilungswirkung findet statt wegen des schnellen Austritts der Stiele aus dem Nahfeld der umlaufenden Blattflügel.
Beispiel 5
Fitzmill-Zerteilung mit Ausgangssieb der Siebfeinheit 8
Das Verfahren nach Beispiel 3 wird mit der Ausnahme ausgeführt, dass ein Fitzmill-Ausgangssieb mit Rundlöchern der Siebfeinheit 8 verwendet wird. Das rohe Erzeugnis, das unter diesen Bedingungen aus der Fitzmill austritt, ist sehr fein zerteilt mit einem hohen Anteil von Staub und unerwünschten Feinstoffen wegen der übermässig langen Zeit, in der es mit den umlaufenden Blattflügeln in Berührung kam.
Beispiel 6
Fitzmill-Zerteilung mit einem serienmässigen
Klassifizierungssieb der Siebfeinheit 4
Das Verfahren nach Beispiel 3 wird mit der Ausnahme ausgeführt, dass ein Klassifizierungssieb der Siebfeinheit 4 (mit quadratischen Löchern) verwendet wird, um den Umlaufstrom der Grobteile von den verwendbaren Streifen zu trennen. Der Umlaufstrom von Grobteilen enthält, wie sich herausgestellt hat, einen relativ grossen Anteil von erwünschten Streifen. Das Erzeugnis, das durch dieses Sieb der Siebfeinheit 4 hindurchgeht und auf einem Sieb der Siebfeinheit 30 zurückbleibt, enthält ausserdem einige unerwünscht flache, rechtwinklige Stielspäne.
Beispiel 7
Postenweise Waring Blendor-Zerteilung mit lichten Stielen
Das Verfahren nach Beispiel 1 wird mit lichten Stielen mit einem Feuchtigkeitsgehalt von über 60% anstatt mit groben Stielen durchgeführt. Das Erzeugnis, das durch ein Sieb der Siebfeinheit 4 hindurchgeht und auf einem Sieb der Siebfeinheit 30 zurückbleibt, hat ein Zylindervolumen von 45 cm3/10 g Gewicht bei 12,5% Ofenflüchtigkeit im Vergleich zu 36 cm3/10 g Gewicht bei 12,5% Ofenflüchtigkeit für lichte Stiele, die nach dem üblichen Walz- und Schneideverfahren bearbeitet sind.
Beispiel 8
Fitzmill-Zerteilung mit lichten Stielen
Das Verfahren von Beispiel 3 wird mit lichten Stielen bei über 60% Feuchtigkeitsgehalt anstelle der groben Stiele durchgeführt. Der Erzeugnisanteil, der durch ein Sieb der Siebfeinheit 4 hindurchgeht und auf einem Sieb der Siebfeinheit 30 zurückbleibt, hat ein Zylindervolumen von 43 cm3/ 10 g Gewicht bei 12,5% Ofenflüchtigkeit im Vergleich mit 36 cm3/10 g Gewicht bei 12,5% Ofenflüchtigkeit bei lichten Stielen, die nach dem üblichen Walz- und Schneideverfahren bearbeitet sind.
Zusätzliche Erläuterungen und Diskussion
In Fig. 4 zeigt eine Fotografie von typischem Beschikkungsgut in vierfacher Vergrösserung Stielstücke, die zur Bearbeitung gemäss der Erfindung durch Behandlung in einem vorausgehenden Dreschvorgang aufbereitet sind. Die fertigen Streifen sind in Fig. 5 dargestellt und in gleicher Vergrösserung wie Fig. 4 fotografiert.
Aus Fig. 5 ist zu ersehen, dass die Streifen eine sehr feine Faserdicke aufweisen und in geringelter, geknäuelter Anordnung von etwa schraubenförmiger Art liegen. Solche Streifen haben federähnliche Eigenschaften und verschlingen sich vollständig mit Streifen aus Tabakblättern.
Da der Feuchtigkeitsgehalt der fertigen Streifen ähnlich demjenigen der zugeführten Stielstücke ist, werden diese Streifen auf einen verringerten Feuchtigkeitsgehalt von 12,5% getrocknet; und das Zylindervolumen , das ein Mittel für die Beurteilung der Fähigkeit eines bestimmten Zigarettenfüllproduktes ist, eine Zigarette mit einer gewünschten Festigkeit zu stopfen, wird durch Ablesung der Höhe von nach verschiedenen Verfahren hergestellten Stielstreifenprodukten abgeschätzt, die in Säulen gleichen Gewichts innerhalb eines serienmässigen, stufenartigen Zylinders unter normalen Druckverhältnissen angeordnet sind.
Auf diese Weise wird eine Messung des Füllvermögens durchgeführt. Der gleiche Druck wird in Form eines gewichtsbelasteten Kolbens mit kleinem Spielraum innerhalb des Zylinders auf die Spitze einerjeden Probe aufgebracht, und die Höhe der Tabaksäule in dem Zylinder unter dem Kolben wird abgelesen, nachdem sie eine geeignete Zeitspanne lang durch das Gewicht belastet ist. Nachfolgend sind relative Volumen von nach verschiedenen Verfahren erzeugten Stielstreifen in repräsentativen Vergleichen in Tafel 1 dargestellt.
Tafel 1
Charakteristische Zylindervolumen für bearbeitete Stiele bei 12,5% Ofenflüchtigkeit 1. Gewalzte und geschnittene lichte Stiele 33 cm3/10 g 2. Streifenförmig zerteilte lichte 43 cm3/10 g
Stiele Fitzmill 3. Gewalzte und geschnittene grobe Stiele 49 cm3/10 g 4. Streifenförmig zerteilte grobe 70 cm3/10 g
Stiele Fitzmill
Die Werte der Tafel 1 zeigen, dass das vorliegende Verfahren ein Erzeugnis mit dem grössten Füllvermögen hervorbringt, wenn es auf die streifenförmige Zerteilung von groben Stielen angewendet ist. Jedoch werden sowohl lichte als auch grobe Stiele bei der streifenförmigen Zerteilung gemäss dem vorliegenden Verfahren mit geringerem Kostenaufwand und unter Vermeidung verschiedener Bearbeitungsstufen im Vergleich zu den bisher bekannten Verfahren bearbeitet.
Im Falle der groben Stiele, die nach den bisher bekannten Verfahren am schwierigsten zu verarbeiten sind, gibt es einen grossen Anstieg des Füllvermögens, wie aus Tafel 1 zu ersehen ist, wenn sie nach der vorliegenden Erfindung streifenförmig zerteilt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht die Umwandlung von Stielen sowohl von heizkanal-getrocknetem als auch luftgetrocknetem Tabak in ein nutzbares Mischbestandteil für Zigarettenfüllmaterialien. Das Endprodukt in Form von feinfasrigen Stielstreifen ist sehr gut zur Verwendung in Zigarettenfüllmischungen geeignet und bringt erhebliche wirtschaftliche Vorteile mit sich. Darüber hinaus ist keine hohe Kapitalinvestition für das Verfahren erforderlich, das durch Verwendung von fertig erhältlichen Vorrichtungen ausgeführt werden kann.
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PATENT CLAIMS
1. A method for the strip-like cutting of tobacco stems by splitting or dividing the stems lengthways along their grain to produce flexible, fibrous strips with the method steps: a. the tobacco stem pieces are carried by a fluid that defines a zone of fragmentation, and b. the stem pieces are struck by a blunt tool with sufficient force, so that the stem pieces are divided into fibrous strip parts.
2. The method of claim 1, wherein a device with exposed blunt leaf wings is used.
3. The method according to claim 1 with the further steps: c. a sieve fineness 4 for passing through and a sieve fineness 30 for remaining the split fibers are preselected, and d. the fibers are continuously removed from the dividing zone when they pass through a sieve of sieve fineness 4 and remain on a sieve of sieve fineness 30.
4. The method of claim 3, wherein the continuous excretion of fibrils is based on their portability at a preselected height in a torus of air relative to the height of the surrounding material in the torus.
5. The method of claim 3, wherein the preselected mesh sizes include maximum or minimum fiber strip sizes.
6. Device for performing the method according to claim 1, characterized by a. a beater mill with exposed leaf blades and with an outlet sieve with an opening size of sieve fineness 3 to 4, b. means for feeding tobacco stem pieces into the beater mill, and c. a two-stage classification screen arrangement for separating oversized and undersized material from the desired product.
7.Device according to claim 6, which has blunt, stepped surfaces at the leading edges of the exposed leaf wings.
8. The device of claim 6, having slotted openings in at least one of the screens.
9. The apparatus of claim 6, including means for separately separating undersized material that is less than sieve fineness 30 while retaining the product that is less than sieve fineness 4 and greater than sieve fineness 30.
The processing of tobacco stems has so far been associated with great difficulties, since the rod-like stems have a different structure than the flat parts of a tobacco leaf. The sheet-like nature of the flat parts creates an elastically striped strip when cutting. When such strips of sheet material are clumped together, they represent cigarette filling material which has determinable properties of the filling capacity, the density and the structure. These properties come from the tortuous shape and the spring action of the individual strips, which curl or curl and arrange themselves in tangled patterns. Such strips have sufficient spring action so that the total filling capacity of a cigarette filling material in which they occur is improved.
These properties of the cigarette filler materials, which contain strips of flat sheets, are the focal point around which the essential components of the construction of cigarette manufacturing devices are developed.
The machines that make cigarettes are highly automated. They are designed to contain and treat tobacco filler materials that have, in particular, the properties described above that are inherent in a cut leaf mix. Any significant deviation from these properties may render a cigarette filler material unsuitable for being fed to an automatic cigarette manufacturing device. Mixtures of cigarette filling materials which contain a mixture of strips cut from sheet material and strips cut from stems and the proportion of the stalk of which is above a certain height do not constitute a suitable feed material for such machines.
If the percentage of stem strips cut is too high, problems may arise in the operation of the loading mechanism of the tobacco filler of the device.
It can also produce an excessive percentage of cigarettes that are rejected because they don't look or feel good.
The basic problem consists in the dense structure of such stem strips, which are produced when cutting through the grain of the stem pieces, as has been customary up to now by the methods of strip-like comminution in tobacco cutting machines. As mentioned, leaf strips are resilient, while stems give a stick-like strip or hard blocks of relatively high density after being cut by their grain under similar conditions. These hard, stick-like strips and blocks are less suitable as cigarette filling components. In addition, the relatively short length and the lack of resilience of the cut stems reduce their contribution to the mixture filling capacity and increase their tendency to separate from the mixture during treatment.
For this reason, it is desirable to carry out the stem treatment in such a way that stem strip parts are formed which are more similar to the structure of the leaf strips.
There are known some methods of stripping stalks that are used in an attempt to transform stems into leaf-like pieces that would be comparable to leaf strips in a filler mix. Some progress has been made towards this goal by rolling stems under pressure between pressure rollers. The stems are pressed, flattened, soaked and otherwise changed in their overall structure before they are cut into strips. This process, known as rolling and cutting, is common industrial practice.
In such a process, threshed, light and / or coarse stems are soaked to a moisture content of 25 to 35% and then passed between pressure rollers, whereby the stems are flattened so that they become more like a leaf layer. These flattened stems are then cut into strips by a tobacco cutter and brought back to a moisture level at which they are suitable for being mixed with other tobacco filler components.
A method of this type produces stem strips of different suitability. The physical shape and appearance of the strips produced in this way produce inconsistent properties and results. This lack of consistency has made stalks ready for use despite the current need to increase the percentage of stalk strip pieces when filling mixtures,
limited. In addition, some undesirably large stem components are generated which cannot be returned to the rolling and cutting process.
US Pat. No. 3,204,641 describes a method for processing tobacco stems in cigarette filling material, in which the tobacco stems are divided between the interacting plates of a plate refiner.
In the process according to US Pat. No. 3,074,653, a metallic wire is separated from its outer shell, the wire being conveyed into a cutting device with a plurality of knife blades, which blades rotate and interact with stationary knife blades in order to chop the uncut wire in a roughened form.
US Pat. No. 4,030,865 further describes a device for simultaneous fibering of waste paper stock and for a similar dispersion and accumulation of the fiberized material, which device consists of a plurality of swing chambers which are arranged on a rotary shaft inside the fiberizing drum and on its interior Circumferential surfaces have cylindrical teeth that interact with the outer edges of the hammer edges.
In all of these disclosures, the material being treated is sheared between two adjacent, cooperating, solid elements.
In order to make the stalk strips more similar in appearance and structure to the leaf strips, a new and completely different method for strip-like shredding of stems is proposed. In particular, it is desirable that the tobacco stems are cut into strips in such a way that the stems are cut into parts of curled, fibrous strands.
Presentation of the invention
The object of the present invention is to cut tobacco stems into strips by splitting or dividing the stems along their grain, so that flexible, fine-fiber strips are produced. Such strips have sufficient elasticity so that, when they are piled up, they almost reach or even exceed the filling capacity of cut sheet strips. Rolled and cut stem strips tend to separate during treatment, while the fibrous stem parts of the present invention counteract this tendency to separate after being mixed with leaf strips.
The method according to the invention is as follows
Steps marked.
a. The tobacco stem pieces are carried by a fluid that defines a zone of fragmentation, and b. The stalk pieces are struck with sufficient force by a blunt tool, so that the stalk pieces are broken up into fibrous strips.
The device according to the invention for carrying out the method is characterized by a. a beater with exposed leaf wings and with an outlet sieve with an opening size of sieve unit 3 to 4, b. means for feeding tobacco stem pieces into the beater mill, and c. a two-stage classification screen arrangement for
Separation of oversized and undersized material from the desired product.
The leaf wings are arranged so that they are high
Speed in a moving stream of fluid-carried, dispersed, water-softened tobacco stem pieces. The blunt leaf wings move very high
Velocity in the stream of softened pieces and hits the individual pieces with such a force that the pieces are split into fibers, dividing along the grain of the stem and creating long-fiber strips.
The stem pieces that are to be shredded into strips are first soaked to a predetermined moisture content. The wetting makes the pieces supple and prevents the production of an excessive number of short fibers. The stripe-shaped comminution by the chipping process according to the present invention is brought about by the impact of the rapidly rotating blunt leaf wings on the floating stems and stem pieces, by converting the kinetic energy upon impact into internal stem energy, which breaks the stem fragments along the lines of their internal fiber structure evokes. This creates elongated, fibrous stripes, which are then moved forward through the leaf wings by the transfer of kinetic energy.
This puts them in a position in which successive leaf wings repeatedly strike against them.
This process continues until the repeated splitting produces ever finer strips until the desired degree of fineness is reached. These fine, fibrous strips are then separated and removed as the end product by sieving, air classification or by centrifugal forces. In this way, the stalk pieces are not subjected to tearing or cutting upon contact with opposing surfaces while being strongly advanced by the action of the leaf wings.
In this way, long, light, fibrous strips are produced which have the desired properties of elasticity, similar to those of strips cut from tobacco leaves. In addition, they have the property of forming spiral turns, although this is a result of other associated tensions in the structure of the stem parts in their natural state, which gives the strips spring elasticity for better filling capacity and a better ring shape, so that the stem strips align with the leaf strips devour in a mixture.
In contrast, stem strips, which are produced by a known method of rolling and cutting by opposing shear elements, have undesirable properties, as already explained above. These properties are short strip length, high degree of hardness and high bulk density, which in any case leads to a lower filling capacity and poorer miscibility with strips cut into strips in cigarettes. In contrast, the strips produced by the present method have an improved cigarette filling capacity per unit weight compared to the strips produced by the known methods and have greater elasticity, which is why they are used to produce a cigarette that feels smoother.
An important feature of the method of the present invention is that the stems and stem pieces are resiliently held in a fluid against the impact of the leaf wings. An anvil-like chopping block holder for the stem pieces or a shearing or cutting action by a moving cutting blade against a rigid holder is prevented in the present method, which causes the strip-like comminution and defibration through a splitting process, which is caused by the transfer of kinetic energy at the point of the Collision between a leaf wing and a levitating stalk portion is caused.
This leads to an explosive split. and produces an unexpectedly improved, fibrous, strip-like stem product which is more suitable for use in cigarette filling mixes than the strips made by the previously known methods.
Figure description
Fig. 1 is a waring blendor shown to illustrate the change to adapt to the inventive method;
Fig. 2 is a view showing a blade wing assembly of a typical beater mill and a sieving device, i.e. H. a Fitzmill and a Sweco vibrating screen;
3 is a schematic representation of the process steps;
Fig. 4 is a photograph of stipple load;
Fig. 5 is a photograph showing the end product of the method according to the invention.
According to the present invention, the stem stems, which are suitably separated from a tobacco leaf, are first treated with water in such a way that the stems are uniformly and thoroughly wetted. This moistening step can be accomplished by spraying, steaming, or immersing the stems in a water bath for the amount of time required to produce the desired level of moisture.
Moistening the stems by subjecting them to steam in a pressure vessel or at ambient pressure conditions will accelerate the penetration of moisture into the stems.
Regardless of the selected method of moistening the stems, it is desirable to produce a moisture content of 40-75% with a preferred moisture content of at least about 60% by weight on a wet basis. A significantly lower moisture content causes the generation of an undesirably high percentage of short streaks due to the brittleness of the tobacco in the drier state.
After soaking, the stems are entered at a predetermined feed rate into a partially enclosed area in which flapping vanes are arranged to rotate at high speeds in accordance with the methods of the invention, which will be described below. The soaked stems are chopped into strips in the manner of operating a method of the present invention in a specially adapted one-quart waring blendor, as shown in Fig. 1, which is equipped with a commercial electric motor 10 and a container 12, the wall of which 13 is provided with an outlet slot 14, as can be seen from FIG. 1. A funnel-shaped feeder 15 is arranged inside the steel container 12.
The feedstock 16 is comprised of pieces of tobacco stems suitably prepared (not shown) to a desired length, known as short stems, and preferably 2.5 to 7.5 cm (1 to 3 inches) long before entering the upper, enter conical loading section 17 of the hopper 15. In the course of the operation, the pieces 16 are inserted manually or mechanically into the hopper 15 at a suitable speed and from there pass through the upper end 18 of the charging tube 19.
The blade wing element 20 is rotated at approximately 21,000 rpm by a standard Waring Blendor motor 10. The pieces are centrifugally pushed outwards and accelerated forward, circulated and repeatedly pushed again. A new stock of stem pieces is fed through the hopper 15 until a leveling rate of the material entering at that point is reached with the exit rate of the finished product exiting through the slot 14. The outlet element 21 is set to a closure height in the slot 14 in order to control the material depth in the vicinity of the leaf wing 20. This determines the fineness of the stripes that are accelerated to the tip of the torus 22 formed around the vertebra 23 above the leaf wing 20.
The circular recirculation time of the stem pieces and strips in the vortex 23 determines the fineness and final ring-shaped properties of the finished strips.
Accordingly, the control factors for the fineness of the strips are the loading speed of the stem pieces and the height of the lower edge of the exit slot 14.
This maintains the depth of the stem pieces near the circumferential leaf wings, which, in conjunction with the loading speed of new stem pieces through the loading hopper 15, is critical for determining the fineness of the finished strips that exit through the outlet slot 14. Once the balance of the feed rate and the height of the exit slot has been determined, the process can be carried out continuously by feeding new stem pieces 16 through the feed hopper 15 in a desired amount that matches the amount of exit 24 of finished strips as described above has been.
The wide-opening hopper 15, which is fitted into the vessel head of the container 12, facilitates the continuous feeding of the stems and fulfills the additional task of preventing stem pieces and product from being thrown out of the vessel at the top by the force of the leaf wing impact.
During the work process, threshed stems, which have been soaked to 40 to 75% moisture content, preferably above 60%, and are held or loosely poured for 1 to 24 h, preferably 1 to 2 h, are fed through the hopper 15 at a speed , which is determined by the outflow speed of the stems cut into strips through the slot 14 at a predetermined height of the closure element 21. The blade wing 20, which is driven by the Blendor motor 10 at approximately 21,000 rpm, splinters the stems into ever finer constituents as they circulate in the torus 22. The pieces and strips in the rotating vortex 23 are held above the comminution zone by air and centrifugal forces .
When a suitable strip size and strip shape is reached, they rise to the tip of the torus 22, being carried up by the surrounding movement of the air and emerging through the slot 14 due to the centrifugal effect. Larger stem pieces remain in the dividing zone until they are broken up into smaller pieces and can be carried by the air into the upper part of the torus for exit. The height of the lower edge of the side wall slot 14 can be adjusted vertically by positioning the outlet element 21 at a height at which strip-shaped stems of optimal size, shape and weight can emerge from the container, according to their relative position in the rotating torus from finished products.
The product exiting through slot 14 may be further subdivided (using a conventional or preferably a slotted classification screen, by centrifugal force or by air classification) and dried to a moisture content suitable for incorporation into a cigarette mixture.
Oversized material that remains after sieving on a slotted classification sieve (not shown) can be returned directly to the blendor alone or mixed with new stem loading material. This method of the process ultimately leaves no oversized material. The end product consists entirely of suitable filler material and a small amount of fine substances that are separated for other purposes.
Another embodiment of the present method can be carried out with a model M Fitzmill, as shown in FIG. 2, which is provided with blunt-edged flapper blades 34 and an outlet sieve 35 of sieve fineness 4. The special device is manufactured by The Fitzpatrick Company of Elmhurst, Illinois. Threshed stems, which are soaked to 40 to 75%, preferably more than 60%, moisture content by soaking and are then held for 1 to 24 h, preferably 1 to 2 h, or are loosely heaped up, are exposed to the Fitzmill shredding zone in an amount which Free circulation of the stems and their easy access to split by the rapid rotation of the leaf wing 34 allows. The strip-like mass of the stems is pressed against the outlet sieve 35 by centrifugal action.
If the size and shape permit, the stem parts shredded into strips pass through the sieve 35.
After passing through the sieve 35, the coarse strip-shaped stem parts are further separated from the finer strips in a two-stage classification sieve arrangement, which is a slotted upper sieve 36 of a suitable size and the slits in a size range from 3.8 0.6 cm to 2.5 ° , 16cm, and contains a standard lower sieve 37 of sieve fineness 30. The stem parts that remain on the upper slotted screen 36 are called coarse parts and are returned to the beater mill, either alone or as an admixture to new stem loading material. The component that remains on the sieve 37 of the sieve fineness 30 is the desired end product and is then dried to a moisture suitable for cigarette mixtures.
The smaller stem components that pass through the sieve 37 of the sieve fineness 30 are not fed back into the mill. These so-called fine parts are removed for other purposes. In this way, only suitable products and fines are produced in this process, and the coarse parts are returned.
example 1
Lot of Waring Blendor fragmentation
A standard one-quart glass waring blendor container is equipped with a cover plate and a standard leaf wing set of four leaf wings and is driven by a commercially available two-speed motor, model 5011, 21,000 rpm, as shown in FIG. 1.
Threshed, coarse pieces of tobacco stem up to a length of 7.5 cm are softened to more than 60% moisture content by moisture and kept in a closed container for 1 hour or loosely poured on. The softened stems are cut Waring Blendor, in 10 g lots for 30 s each.
Part of the strip-shaped product, which passes through a standard Sweco sieve sieve fineness 4 and remains on a Sweco sieve sieve fineness 30, is dried and compared under standard conditions in air with 60% relative humidity at 24 ° C.
The stems, which are divided into strips and have a balance, have a cylinder volume of 92 cm3, a weight of 10 g and an oven volatility of 12.6%; In comparison, coarse handles, which are prepared by the usual rolling and cutting process, have a cylinder volume of 49 cm3 with the same weight and 12.5% oven volatility.
Example 2
Continuous Waring Blendor cutting
A standard one-quart Waring Blendor metal container, as shown in Fig. 1, is provided with a vertical, right-angled slot of 2.5 7.5 cm in a side wall and a height-adjustable bottom edge of an adjustable closure. The container is also equipped with a standard leaf wing set and a wide opening plastic hopper and is driven by a standard, commercially available, two-speed model 5011 motor with a possible speed of 21,000 rpm, as shown in FIG. 1.
The threshed, coarse stems of up to 7.5 cm in length are softened to 65% water content and kept in a closed container for 1 hour. The softened stems are slowly introduced in an amount of 5 to 10 g / min through the funnel 15, and the lower edge of the slot 14 is adjusted to such a height by the closure element 21 that an optimal fraction of the stems shredded into strips can emerge.
Part of the resulting product, which passes through a standard Sweco sieve with sieve fineness 4 and remains on a Sweco sieve with sieve fineness 30, is dried and adjusted under standard conditions. The strip-shaped stems treated in this way have a cylinder volume of 90 cm3 / 10 g weight and 12.5% volatility in the oven. In comparison, coarse handles, which are processed according to the usual rolling and cutting process, have a cylinder volume of 49 cm3 / 10 g weight with 12.5% oven volatility.
The proportion of coarse parts of the stalks divided into strips, which remained on the sieve of the sieve fineness 4, is mixed with new feed material and fed back to the blendor. Finally, the process produces a 92% share of the product that remains on a sieve of sieve fineness 30.
Example 3
Fitzmill division with initial sieve of sieve fineness 4
A model M Fitzmill is set up to run at 5000 rpm and is equipped with blunt flapping blade blades of the type D-625 and an outlet sieve of sieve fineness 4, type A, No. 4, as shown in FIG. 2.
Threshed, coarse stems up to 7.5 cm in length are softened by moistening them to a moisture content of more than 60% and holding them in a sealed container for 1 hour. The softened stems are sent through the Fitzmill at a rate of approximately 2.3 kg / h.
A part of the raw, strip-shaped stems, which pass through a slotted Sweco sieve with openings of 3.2 - 0.24 cm in size and remain on a standard Sweco sieve with sieve fineness 30, is dried and adjusted under standard conditions. The strip-shaped stems have a cylinder volume of 70 cm3 / 10 g weight at 12.5% furnace volatility, compared to 49 cm3 / 10 g weight at 12.5% furnace volatility for coarse stems, which are processed by the usual rolling and cutting process .
The part of the coarse parts of the stalks that are cut into strips that remain on the slotted Sweco sieve is mixed with new feed material and fed back to the Fitzmill. This process leads to a 90% yield of usable product which passes through a slotted sieve of sieve fineness 4 and remains on a sieve of sieve fineness 30, with a 10% proportion of fine substances which pass through the sieve of sieve fineness 30 and for other purposes be removed.
Example 4
Fitzmill division with 1.27 cm outlet sieve
The procedure of Example 3 is carried out with the exception that a Fitzmill exit screen with 1.27 cm round holes is used. A very small splitting effect takes place because of the rapid emergence of the stems from the near field of the surrounding leaf wings.
Example 5
Fitzmill division with output sieve of sieve fineness 8
The method according to Example 3 is carried out with the exception that a Fitzmill outlet sieve with round holes of sieve fineness 8 is used. The raw product that emerges from the Fitzmill under these conditions is very finely divided with a high proportion of dust and unwanted fines due to the excessively long time it has come into contact with the surrounding leaf wings.
Example 6
Fitzmill division with a standard
Classification sieve with sieve fineness 4
The procedure of Example 3 is carried out with the exception that a classifying sieve of sieve fineness 4 (with square holes) is used to separate the circulating flow of the coarse parts from the usable strips. The circulating flow of coarse particles, as it turned out, contains a relatively large proportion of desired strips. The product that passes through this sieve of sieve fineness 4 and remains on a sieve of sieve fineness 30 also contains some undesirably flat, right-angled stem chips.
Example 7
Lot of Waring Blendor cut with clear stems
The method according to Example 1 is carried out with light stems with a moisture content of more than 60% instead of with coarse stems. The product which passes through a sieve of sieve fineness 4 and remains on a sieve of sieve fineness 30 has a cylinder volume of 45 cm3 / 10 g weight at 12.5% oven volatility compared to 36 cm3 / 10 g weight at 12.5% Oven volatility for light stems, which are processed according to the usual rolling and cutting process.
Example 8
Fitzmill division with light stems
The procedure of Example 3 is carried out with light stems at over 60% moisture content instead of the coarse stems. The portion of the product which passes through a sieve of sieve fineness 4 and remains on a sieve of sieve fineness 30 has a cylinder volume of 43 cm3 / 10 g weight at 12.5% furnace volatility in comparison with 36 cm3 / 10 g weight at 12.5% Oven volatility on light stems, which are processed according to the usual rolling and cutting process.
Additional explanations and discussion
In Fig. 4 shows a photograph of typical Schikkungsgut in four times magnification stem pieces, which are prepared for processing according to the invention by treatment in a previous threshing process. The finished strips are shown in FIG. 5 and photographed in the same magnification as FIG. 4.
From Fig. 5 it can be seen that the strips have a very fine fiber thickness and are in a striped, tangled arrangement of approximately helical type. Such strips have feather-like properties and are completely intertwined with strips of tobacco leaves.
Since the moisture content of the finished strips is similar to that of the supplied stem pieces, these strips are dried to a reduced moisture content of 12.5%; and the cylinder volume, which is a means of assessing the ability of a particular cigarette filler to fill a cigarette with a desired strength, is estimated by reading the height of stem strip products made by various methods, which are in equal weight columns within a standard step-like cylinder are arranged under normal pressure conditions.
A measurement of the filling capacity is carried out in this way. The same pressure is applied to the tip of each sample in the form of a weight-loaded piston with little clearance within the cylinder and the height of the tobacco column in the cylinder under the piston is read after it has been loaded by the weight for an appropriate period of time. The following shows relative volumes of stem strips produced by different methods in representative comparisons in Table 1.
Plate 1
Characteristic cylinder volume for machined stems at 12.5% oven volatility 1. Rolled and cut clear stems 33 cm3 / 10 g 2. Strip-shaped clear 43 cm3 / 10 g
Stems Fitzmill 3. Rolled and cut coarse stems 49 cm3 / 10 g 4. Coarse 70 cm3 / 10 g
Fitzmill stems
The values in Table 1 show that the present process produces a product with the greatest filling capacity when it is applied to the stripping of coarse stems. However, both light and coarse stems are processed in the strip-shaped division according to the present method at a lower cost and with avoidance of different processing stages in comparison to the previously known methods.
In the case of the coarse stems, which are the most difficult to process according to the previously known methods, there is a large increase in the filling capacity, as can be seen from Table 1, when they are cut into strips according to the present invention.
The method according to the invention enables the conversion of stems from both heating duct-dried and air-dried tobacco into a usable mixed component for cigarette filling materials. The end product in the form of fine-fiber stem strips is very well suited for use in cigarette filling mixes and brings considerable economic advantages. In addition, no high capital investment is required for the process, which can be carried out using ready-made devices.