DE10046123A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Tabak - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von TabakInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Tabak, bei dem der Tabak in einem Konditionierungsmedium, welches bevorzugten überhitzten Wasserdampf enthält, getrocknet wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß dabei der Restgasgehalt in dem überhitzten Wasserdampf geregelt wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von Tabak
in einem Konditionierungsmedium, vorzugsweise in überhitztem Wasserdampf.
Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Behandlung
des Tabaks mit überhitztem Wasserdampf dient zur Trocknung des Tabaks. Mit
Hilfe derartiger Vorrichtungen können alle geschnittenen Tabakarten, also
beispielsweise auch Zigarreneinlage und kalter, mit Gas imprägnierter Schnittabak,
getrocknet werden. Vor dem Trocknen findet zumeist eine Expansion des Tabaks
mit Sattdampf statt. Die Expansion erhöht die Füllfähigkeit des Tabaks. Die
anschließende Trocknung des Tabaks sorgt für eine weiter erhöhte Füllfähigkeit des
getrockneten Endprodukts.
Eine bekannte Maschine dieser Art zum Expandieren und Trocknen von Tabak wird
von der Hauni Maschinenbau AG unter dem Produktnamen "HDT Heißdampftrock
ner" vertrieben. Diese bekannte Anlage und die Expansion und Trocknung von
Tabak mit Hilfe von Sattdampf und überhitztem Wasserdampf haben sich in der
Praxis bewährt. Darüber hinaus ist aus der DE 197 34 364 der Hauni Maschinenbau
AG ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Konditionierungs
mediums auf Tabak bekannt. Dabei wird der zum Expandieren des Tabaks
verwendete Sattdampf durch eine rotierende Winnoverwalze mit radialen
Dampfdüsen, die einen rotierenden Strahlenvorhang für den Tabak erzeugen, dem
Tabak zugeführt. Die Winnoverwalze dient weiterhin dazu, den somit expandierten
Tabak durch eine benachbarte Öffnung in einen von überhitztem Wasserdampf
durchströmten Stromtrockner zu schleudern, in welchem er Feuchtigkeit an den
verwendeten Heißdampf abgibt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung der
eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß das entstehende
Endprodukt qualitativ noch höherwertiger ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Restgasgehalt
bestehend aus nicht kondensierbaren Gasen in dem Konditionierungsmedium in
etwa konstant gehalten wird, indem der Gehalt eines der nicht kondensierbaren
Gase, geregelt wird.
Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, daß der Restgasgehalt - im wesentlichen
Luft - im bevorzugt Wasserdampf enthaltenen Konditionierungsmedium einen
wesentlichen Einfluß auf die Tabaktemperatur im Trockner und dadurch auf die
Expansion des Tabaks ausübt. Der Grad der Expansion ist ein entscheidendes
Qualitätsmerkmal des getrockneten Tabaks. Durch die bevorzugte Regelung des
Restgasgehaltes über die Regelung des Sauerstoffgehaltes, oder eines anderen nicht
kondensierbaren Gases, z. B. Stickstoff und/oder Argon oder ein anderes geeignetes
Inertgas, in dem Konditionierungsmedium läßt sich der Expansionsgrad nunmehr
nahezu konstant halten.
Alternativ ließe sich auch der Anteil des Konditionierungsmediums messen und
regeln. Der Zusammenhang zwischen nicht kondensierbaren Gasanteilen MG und
dem Konditionierungsmedium MD wird durch die Beziehung 100% = MD[%] +
MG[%] hergestellt.
Die bevorzugte Regelung des Sauerstoffgehaltes hat jedoch den Vorteil, daß
entsprechende Meßwertaufnehmer relativ kostengünstig verfügbar sind und das
Meßverhalten sehr robust und wartungsarm umsetzbar ist. Die Zusammensetzung
des Restgases kann in guter Näherung als konstant angenommen werden, so daß
der Sauerstoffgehalt einen eindeutigen Zusammenhang zum Restgasgehalt bildet.
Die Regelung des Sauerstoffgehaltes ist zudem vorteilhaft, da Sauerstoff chemisch
mit dem Tabak reagieren kann, besonders bei den beschriebenen hohen Trock
nungstemperaturen, und ein konstanter Sauerstoffgehalt mithin auch eine konstante
Produktqualität gewährleistet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Konditionierungs
medium überhitzter Wasserdampf verwendet. Überhitzter Wasserdampf hat sich als
besonders einfach handhabbar und wirksam zur Trocknung von expandiertem Tabak
erwiesen.
Weiter bevorzugt ist es, wenn der Restgasgehalt in dem Konditionierungsmedium
mit Hilfe der Menge des Konditionierungsmediums, in der sich der Tabak befindet,
geregelt wird. Dabei schließt die Erfindung die Erkenntnis ein, daß der Restgasge
halt, und insbesondere der Sauerstoffgehalt, von der Menge bzw. dem Druck des
Konditionierungsmediums abhängt. Die Menge des Konditionierungsmediums ist
also besonders einfach und vorteilhaft als Stellgröße für den Restgasgehalt und
auch den Sauerstoffgehalt verwendbar. Optimale Bedingungen für das Expandieren
des Tabaks werden erreicht, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung der Restgasgehalt nur während der Behandlung des Tabaks konstant
gehalten wird.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform weist die Schritte auf, daß ein
gewünschter Restgasgehalt in dem Konditionierungsmedium vorgegeben wird, daß
anschließend der Restgasgehalt in dem Konditionierungsmedium gemessen wird,
daß weiterhin der gemessene Restgasgehalt mit dem vorgegebenen Restgasgehalt
verglichen wird, wobei dann, wenn der gemessene Restgasgehalt den gewünschten
Restgasgehalt überschreitet, die Menge des Konditionierungsmediums erhöht wird,
während dann, wenn der gemessene Restgasgehalt den gewünschten Restgasgeh
alt unterschreitet, die Menge des Konditionierungsmediums abgesenkt wird. Auf
diese Weise läßt sich die Erfindung besonders einfach verwirklichen. Dabei ist es
werter bevorzugt, wenn der Restgasgehalt in dem überhitzten Konditionierungs
medium stromaufwärts von einer Zuführstelle für den Tabak in das Konditionie
rungsmedium gemessen wird. So lassen sich geringe Totzeiten in der Regelung
realisieren. Dabei ist es weiter bevorzugt, wenn der Restgasgehalt direkt durch
Messung des Sauerstoffgehaltes oder eines der anderen nicht kondensierbaren Gase
im Restgas, bspw. Stickstoff gemessen wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Restgasge
halt in Abhängigkeit von der Tabaksorte geregelt. Dabei wird weiter bevorzugt der
Sauerstoffgehalt geregelt. Auf diese Weise kann auf die Bedürfnisse verschiedener
Tabaksorten in Bezug auf den für den Expansionsgrad des Endproduktes optimalen
Restgasgehalt im überhitzten Konditionierungsmedium Rücksicht genommen
werden.
Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
daß bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes an Restgasgehalt in dem
Konditionierungsmedium die Tabakzufuhr gestoppt wird. Dabei liegt der Grenzwert
bevorzugt bei etwa 20%, da sich dieser Wert als maximaler, die Expansion nicht
beeinträchtigender Anteil herausgestellt ist. Weiter bevorzugt wird ein Sauerstoff
gehalt-Grenzwert vorgegeben, dessen Überschreiten die Tabakzufuhr stoppt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Temperatur des Konditionierungs
mediums zwischen 160°C und 300°C eingeregelt. Dieser Temperaturbereich hat
sich als optimal zur Durchführung der vorliegenden Erfindung erwiesen.
Der erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens weist einen Behälter zum Zusammenführen von Tabak und überhitztem
Konditionierungsmedium, ein Zuführventil zum Zuführen des Konditionierungs
mediums in den Behälter, ein Ablaßventil zum Ablassen des Konditionierungs
mediums aus dem Behälter und eine Meßzelle zum Messen des Restgasgehaltes in
dem Behälter auf. Dabei ist die Meßzelle bevorzugt zwischen einer an dem Behälter
vorgesehenen Einlaßstelle für den Tabak und dem Zuführventil vorgesehen. Auf
diese Weise kann die Meßzelle ungestört von der Tabakzufuhr in den Behälter
arbeiten und den Restgasgehalt somit zuverlässig feststellen. Die Meßzelle mißt
weiter bevorzugt den Sauerstoffgehalt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr mit Bezug auf die
Zeichnung beschrieben.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Prinzipschaubild einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Kern der Vorrichtung 1 ist ein Stromtrockner 2. Der röhrenförmige Stromtrockner 2
ist Teil eines geschlossenen, das Konditionierungsmedium zur Trocknung des
Tabaks in dem Stromtrockner 2 enthaltenen Kreislaufs 4. Als Konditionierungs
medium wird hier auf etwa 200°C erhitzter Wasserdampf verwendet. Zu diesem
Zweck wird an der mit dem Pfeil 6 markierten Stelle Wasserdampf über ein
Zuführventil 8 dem Kreislauf 4 und anschließend einem Erhitzer 10 mit zugeord
netem Brenner 12 zugeführt. In dem Erhitzer 10 wird der zugeführte Wasserdampf
auf die gewünschte Temperatur von etwa 200°C erhitzt.
Über einen den Kreislauf 4 aufrechterhaltenden Ventilator 14, der sich im
Kreislauf 4 befindet, wird der erhitzte Wasserdampf in dem Stromtrockner 2 gemäß
Pfeil 16 befördert.
Direkt stromabwärts von dem Erhitzer 10 wird die Temperatur des überhitzten
Wasserdampfes in dem Stromtrockner 2 mit Hilfe eines Temperatursensors 18
erfaßt. Die so erfaßte Temperatur wird in einem Vergleicher 20 mit der vor
gegebenen Solltemperatur von 200°C verglichen. Weicht die von dem Sensor 18
gemessene Temperatur von dem Sollwert ab, so wird über ein mit dem Ver
gleicher 20 verbundenes Stellglied 22 über eine Leitung 24 ein entsprechender
Befehl an den Brenner 12 zur Erhöhung oder Absenkung der Temperatur in dem
Erhitzer 10 gegeben.
Ebenfalls direkt stromabwärts von dem Erhitzer 10 wird über einen Sauerstoff
sensor 26 der Sauerstoffgehalt in dem überhitzten Wasserdampf in dem Strom
trockner 2 gemessen und an einen Vergleicher und Stellglied 28 weitergeleitet.
Übersteigt der Sauerstoffgehalt in dem überhitzten Wasserdampf in dem Strom
trockner 2 einen in dem Stellglied 28 vorgebbaren Wert, so eröffnet das Stell
glied 28 ein Ablaßventil 30 zum Ablassen von Wasserdampf aus dem Kreislauf 4
gemäß dem Pfeil 32.
Liegt dagegen der Sauerstoffgehalt in dem Stromtrockner 2 unter dem in dem
Stellglied 28 vorgegebenen Wert, so öffnet das Stellglied 28 das Regelventil 8, um
zusätzlichen Wasserdampf gemäß Pfeil 6 in den Kreislauf 4 hineinzugeben.
Stromabwärts von der Messung der Temperatur und des Sauerstoffgehaltes ist in
unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Stromtrockner 2 eine Zellradschleuse 34 zum
Zuführen des Tabaks gemäß Pfeil 36 in den Stromtrockner 2 vorgesehen. Der Tabak
gelangt dabei gemäß Pfeil 38 über eine Rinne 40 und den durch den Pfeil 36
symbolisierten freien Fall in die Zellenradschleuse 34. Von der Zellenradschleuse 34
wird der Tabak in eine mit der Zellenradschleuse 34 verbundene Expansions
kammer 42 gefördert.
In der Expansionskammer 32 passiert der Tabak in freiem Fall eine (nicht
dargestellte) mit ca. 200 Umdrehungen pro Minute rotierende Winnoverwalze, deren
(ebenfalls nicht dargestellte) radial von der Winnoverwalze abstehende Stifte
gegebenenfalls verklumpte, zusammenhängende Tabakfasern des Tabaks auflösen
bzw. vereinzeln. Dabei trifft der in einer bevorzugten Menge von 0,3 bis 0,6 kg pro
kg Tabak mit einem Druck von etwa 1 bis 10 bar aus den an den Enden der Stifte
vorgesehenen Düsenöffnungen einer mit diesen verbundenen Hohlwelle der
Winnoverwalze austretende und mit seinen sich überschneidenden Austrittsstrahlen
einen rotierenden Strahlvorhang in der Expansionskammer 42 bildende Sattdampf
auf den fallenden Tabak und expandiert diesen durch Dampfdruckerhöhung im
Inneren der Fasern infolge von an deren Oberfläche frei werdender, in die Fasern
eindringender Kondensationswärme.
Anschließend gelangt der somit expandierte Tabak in den von überhitztem
Wasserdampf durchströmten Stromtrockner 2, in welchem er seine Feuchte an den
überhitzten Wasserdampf abgibt.
Der so expandierte und getrocknete Tabak fällt anschließend in einen Abförderbe
hälter 44, von dem er über eine zweite Zellenradschleuse 46 in eine weitere
Rinne 48 und schließlich über einen Kühler/Sichter 50 endgültig gemäß Pfeil 52 aus
der Vorrichtung 1 abgefördert wird. Direkt stromabwärts von dem Kühler/Sichter
50 kurz vor Verlassen der Vorrichtung 1 wird mit Hilfe eines Feuchtesensors 54 die
schließlich erreichte Feuchte des Tabaks gemessen und mit Hilfe eines Ver
gleichers 56 mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Liegt die gemessene
Feuchte über oder unter dem vorgegebenen Sollwert, so gibt der Vergleicher 56
eine entsprechendes Signal an ein Stellglied 58, welches über die Leitung 24 den
Brenner 12 entsprechend zu einer Erhöhung oder zu einer Absenkung der
Temperatur in dem Erhitzer 10 veranlaßt.
Claims (14)
1. Verfahren zum Behandeln von Tabak,
mit dem Schritt:
der Tabak wird in ein Konditionierungsmedium gegeben, dadurch gekennzeichnet, daß der Restgasgehalt bestehend aus nicht kondensier baren Gasen in dem Konditionierungsmedium in etwa konstant gehalten wird.
der Tabak wird in ein Konditionierungsmedium gegeben, dadurch gekennzeichnet, daß der Restgasgehalt bestehend aus nicht kondensier baren Gasen in dem Konditionierungsmedium in etwa konstant gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei der Restgasgehalt in etwa konstant gehalten wird, indem der Gehalt eines
der nicht kondensierbaren Gase geregelt wird.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei als Konditionierungsmedium überhitzter Wasserdampf verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei der Restgasgehalt mit Hilfe der Menge des Konditionierungsmediums, in der
sich der Tabak befindet, geregelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei der Restgasgehalt in dem Konditionierungsmedium zumindest während der
Behandlung des Tabaks konstant gehalten wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
mit den Schritten:
ein gewünschter Restgasgehalt in dem Konditionierungsmedium wird vorgegeben,
der Restgasgehalt in dem Konditionierungsmedium wird gemessen,
der gemessene Restgasgehalt wird mit dem vorgegebenen Restgasgehalt verglichen,
wenn der gemessene Restgasgehalt den gewünschten Restgasgehalt überschreitet, wird die Menge des Konditionierungsmediums erhöht,
wenn der gemessene Restgasgehalt den gewünschten Restgasgehalt unterschreitet, wird die Menge des Konditionierungsmediums abgesenkt.
ein gewünschter Restgasgehalt in dem Konditionierungsmedium wird vorgegeben,
der Restgasgehalt in dem Konditionierungsmedium wird gemessen,
der gemessene Restgasgehalt wird mit dem vorgegebenen Restgasgehalt verglichen,
wenn der gemessene Restgasgehalt den gewünschten Restgasgehalt überschreitet, wird die Menge des Konditionierungsmediums erhöht,
wenn der gemessene Restgasgehalt den gewünschten Restgasgehalt unterschreitet, wird die Menge des Konditionierungsmediums abgesenkt.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
mit den Schritten:
der Tabak wird einem Strom aus Konditionierungsmedium zugeführt,
der Restgasgehalt in dem Konditionierungsmedium wird stromaufwärts von der Zuführstelle (42) gemessen.
der Tabak wird einem Strom aus Konditionierungsmedium zugeführt,
der Restgasgehalt in dem Konditionierungsmedium wird stromaufwärts von der Zuführstelle (42) gemessen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
wobei der Restgasgehalt durch Messung des Sauerstoffgehaltes oder durch
Messung des Stickstoffgehaltes oder durch Messung des Stickstoff- und
Kohlendioxidgehaltes in dem Konditionierungsmedium gemessen wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei der Restgasgehalt in Abhängigkeit von der Tabaksorte geregelt wird.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes an Restgasgehalt in dem
Konditionierungsmedium die Tabakzufuhr gestoppt wird, wobei der Grenzwert
bevorzugt bei etwa 20% liegt.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Temperatur des Konditionierungsemediums geregelt wird, vorzugsweise
auf eine bestimmte Temperatur zwischen etwa 160°C und etwa 300°C.
12. Vorrichtung zum Behandeln von Tabak,
mit einem Behälter (2) zum Zusammenführen von Tabak und Konditionierungs
medium,
mit einem Zuführventil (8) zum Zuführen von Konditionierungsmedium in den
Behälter (2),
mit einem Ablaßventil (30) zum Ablassen von Konditionierungsmedium aus dem
Behälter (2),
gekennzeichnet durch eine Meßzelle (26) zum Messen des Restgasgehaltes,
bevorzugt des Sauerstoffgehaltes, in dem Behälter (2).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
wobei das Konditionierungsmedium überhitzten Wasserdampf enthält.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
wobei die Meßzelle (26) zwischen einer an dem Behälter (2) vorgesehenen
Einlaßstelle (42) für den Tabak und dem Zuführventil (8) vorgesehen ist.
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