DE102015009738A1

DE102015009738A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Auftragen eines Zusatzstoffs auf ein Tabakmaterial

Info

Publication number: DE102015009738A1
Application number: DE102015009738.5A
Authority: DE
Inventors: Rene Schmidt; Carlo Schenke; Peter Funke; Olaf Böse
Original assignee: Hauni Maschinenbau GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2017-02-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auftragen eines Zusatzstoffs (36) auf ein Tabakmaterial (12) in einem Behälter mit mindestens einer Tabakzuführeinrichtung (21), über die das Tabakmaterial (12) dem Behälter (11, 38) zugeführt wird, und mindestens einer Auftragseinrichtung (23), über die der Zusatzstoff (36) dem Behälter (11, 38) zugeführt wird, wobei mindestens eine Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung (35, 37) des Tabakmaterials (12) und/oder des Zusatzstoffes (36) während der Zufuhr zum Behälter (11, 38) und/oder in dem Behälter (11, 38) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines Zusatzstoffs auf ein Tabakmaterial in einem Behälter mit mindestens einer Tabakzuführeinrichtung, über die das Tabakmaterial dem Behälter zugeführt wird, und mindestens einer Auftragseinrichtung, über die der Zusatzstoff dem Behälter zugeführt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Auftragen eines Zusatzstoffs auf ein Tabakmaterial in einem Behälter, umfassend das Zuführen von Tabakmaterial in den Behälter, das Zuführen des Zusatzstoffes zum Behälter sowie das Auftragen des Zusatzstoffes auf das Tabakmaterial in dem Behälter.
Bei der Zigarettenherstellung wird Tabakmaterial unter anderem mit Zusatzstoffen aufbereitet, um die Eigenschaften des Tabakmaterials, wie z. B. den Geschmack oder den Feuchtegehalt, zu verbessern.
Es ist bekannt, Zusatzstoffe in einer so genannten Löse- und Konditioniertrommel auf das Tabakmaterial aufzubringen. Dieser Vorgang wird „Casing” genannt. Beim Casing wird eine Soße verwendet, die aus verschiedenen Inhaltsstoffen wie z. B. Zucker, Feuchthaltemittel und aromatischen Substanzen, besteht. Eine Casing-Vorrichtung ist z. B. aus der Patentveröffentlichung DE-AS 1 532 058 bekannt, die eine Soßiertrommel mit einer auslassseitig angeordneten Auftragsdüse offenbart.
Bei den Zusatzstoffen kann es sich aber auch um Aromastoffe (Flavour genannt) handeln, die temperaturempfindlich sind. Solche Aromastoffe werden in der sogenannten Flavourtrommel aufgetragen. Sowohl bei der Soße für das Casing als auch beim Flavour handelt es sich um flüssigkeitsbasierte Zusatzstoffe, die oftmals sehr kleine Feststoff-Partikel enthalten können.
Die Menge an Zusatzstoffen pro Produktportion (Batch) wird durch den Anwender festgelegt. Die Zusatzstoffe werden einheitlich und nicht variabel während des kontinuierlichen Prozesses über mindestens eine Düse am Anfang oder am Ende der Trommel auf den Tabak aufgebracht. Es besteht ein ständiges Bedürfnis, die Effizienz des Auftragungsprozesses der Zusatzstoffe zu steigern, um eine gleichmäßigere Bedeckung des Tabaks mit dem Zusatzstoff zu erreichen, da eine gleichmäßige Bedeckung des Tabakmaterials mit dem Zusatzstoff die Produktqualität steigert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine hohe gleichmäßige Bedeckung des Tabaks mit Zusatzstoff ermöglicht.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung des Tabakmaterials und/oder des Zusatzstoffes während der Zufuhr zum Behälter und/oder in dem Behälter aufweist.
Tabakblätter sind influenzierbar, d. h. eine starke elektrische Ladung in der Nähe eines Tabakblattes verschiebt die Ladungen innerhalb des Blattes und auf der Blattoberfläche.
Auch die für das Casing bzw. Flavouring verwendeten Zusatzstoffe sind influenzierbar. Bevorzugt werden die Zusatzstoffe in flüssiger Form auf das Tabakmaterial aufgetragen. Entsprechend kann es sich bei den Zusatzstoffen um Lösungen, Dispersionen, Suspensionen oder ähnliches handeln. Die wesentlichen Hauptbestandteile der Zusatzstoffe sind oftmals Wasser oder Ethanol sowie Zucker. Bei Wasser, Ethanol und Zucker handelt es sich um polare Moleküle, die sich in der Nähe einer elektrischen Ladung entsprechend ausrichten.
Eine Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung kann z. B. eine Spannungsquelle, vorzugsweise eine Hochspannungsquelle, sowie eine Elektrode oder Anode umfassen. Die Elektrode oder Anode wird an die Spannungsquelle angeschlossen, so dass über die Spannungsquelle eine Spannung in der Elektrode oder Anode erzeugt wird. Aufgrund der Spannung in der Elektrode oder Anode werden in der näheren Umgebung der Elektrode oder Anode Ionen erzeugt, über die, bei einer Anordnung der Elektrode oder Anode in der Nähe des Tabakmaterials oder des Zusatzstoffes durch Anlagerung eine elektrostatische Aufladung in dem Tabakmaterial oder dem Zusatzstoff erfolgt.
Das Vorsehen einer Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung bietet den Vorteil, dass es durch die Aufladung des Tabakmaterials und/oder des Zusatzstoffes eine anziehenden Kraft zwischen dem Tabakmaterial und dem Zusatzstoff entsteht. Diese Anziehungskraft führt weiterhin vorteilhaft dazu, dass der Zusatzstoff an dem Tabakmaterial haften bleibt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet durch die Aufladung des Tabakmaterials und/oder des Zusatzstoffs auf ein elektrostatisches Potential den Vorteil, dass eine sehr hohe gleichmäßige Bedeckung des Tabakmaterials durch Zusatzstoff erreicht werden kann.
Denkbar wäre, nur den Zusatzstoff elektrostatisch aufzuladen und das Tabakmaterial nicht aufzuladen. Die Ladung des Tabakmaterials bleibt also neutral. Diese Vorgehensweise würde, wie bereits erwähnt, dazu führen, dass die Ladung des Zusatzmaterials, wenn es in die Nähe des neutral geladenen Tabakmaterials gelangt, es in dem Tabakmaterial zu einer Ladungsverschiebung kommt, die zu einer Anziehungskraft zwischen dem Tabakmaterial und dem Zusatzstoff führt. Eine Anlagerung des geladenen Zusatzstoffes an das Tabakmaterial führt dazu, dass bereits mit Zusatzstoff versehenes Tabakmaterial vorteilhaft weniger weiteren Zusatzstoff aufnimmt als nicht mit Zusatzstoff versehener Tabak, wodurch die Gleichmäßigkeit des Auftrags weiter verbessert wird. Der Zusatzstoff kann somit gezielt aufgetragen werden, wobei auch eine ungleichmäßige Durchmischung ausgeglichen werden kann. Unregelmäßigkeiten in der Bedeckung werden erfindungsgemäß vermieden und die Effizienz des Auftragsprozesses wird erhöht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch auch denkbar sowohl das Tabakmaterial als auch den Zusatzstoff elektrostatisch aufzuladen. Hierfür sind eine erste Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung des Zusatzstoffes und eine zweite Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung des Tabakmaterials vorgesehen, wobei die beiden Einrichtungen so ausgebildet sind, dass die elektrostatischen Aufladungen des Tabakmaterials und des Zusatzstoffes entgegengesetzte Ladungen aufweisen.
Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass das geladene Tabakmaterial durch die Anlagerung des entgegensetzt geladenen Zusatzstoffes weitestgehend neutralisiert würde.
Alternativ kann auch nur das Tabakmaterial aufgeladen werden, um den neutralen Zusatzstoff zu polarisieren und auf diese Weise eine Anziehungskraft auf den Zusatzstoff auszuüben.
Der Zusatzstoff wird bevorzugt über mindestens eine Düse in Tröpfchenform auf das Tabakmaterial gesprüht. Vorteilhaft wird der Zusatzstoff direkt in der mindestens einen Düse vor dem Aufsprühen auf das Tabakmaterial aufgeladen. Dazu wird der Zusatzstoff innerhalb einer Zerstäuberdüse durch ein elektrisches Feld hoher Feldstärke aufgeladen.
Je nach Sprühsystem kann es sich dabei um eine Leitungsaufladung handeln. Beim direkten Kontakt mit der Elektrode kann es sich um eine Ionisationsaufladung handeln, bei der die Tröpfchen durch Anlagerung freier Luftionen aufgeladen werden, wobei die Elektrode als Koronaspitze die erforderlichen Luftionen erzeugt, oder es kann sich um eine Ladung durch Influenz beim Durchgang der Tröpfchen durch eine Ringelektrode handeln. Der Transport der Tröpfchen erfolgt anschließend entlang der elektrischen Feldlinien zum neutralen oder entgegengesetzt geladenen Tabakmaterial.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine dritte Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung auf, die ausgebildet ist, den Behälter zumindest partiell elektrostatisch aufzuladen.
Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dabei so ausgebildet, dass über die dritte Einrichtung eine partielle elektrostatische Aufladung des Behälters mit einer gleichen Ladung wie dem Zusatzstoff erfolgt. Vorzugsweise werden die Innenwand des Behälters und/oder in dem Inneren des Behälters angeordnete Teile elektrostatisch aufgeladen. Dies bietet den Vorteil, dass aufgeladener Zusatzsatzstoff von der mit der gleichen Ladung aufgeladenen Behälterwand abgestoßen wird, wodurch die Verschmutzung der Innenwände und/oder der innen angeordneten Teile durch den Zusatzstoff reduziert wird.
Die elektrostatische Aufladung des Tabakmaterials kann z. B. während des Transports des Tabaks zum Behälter in der Tabakzuführeinrichtung erfolgen. Denkbar ist aber auch, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Behälter als eine rotierende Trommel ausgebildet, an deren Innenwand mindestens ein Förderelement zum Transport des Tabakmaterials durch die Trommel vorgesehen ist. Die dritte Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung ist dabei so ausgebildet, dass das mindestens eine Förderelement aufgeladen wird, wenn es in Kontakt mit dem Tabakmaterial ist oder kommen wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht eine zentral in dem Behälter angeordnete Elektrode vor, über die das sich in dem Behälter aufgrund der elektrostatischen Aufladungen ausbildende elektrostatische Feld verstärkt wird.
Gemäß weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung kann es sich bei dem Behälter um eine Löse- und/oder Konditioniertrommel oder eine Flavourtrommel der Tabak verarbeitenden Industrie handeln.
Die vorliegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren gelöst, bei dem erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Zusatzstoff und/oder das Tabakmaterial während des Zuführens und/oder in dem Behälter auf ein elektrostatisches Potential aufgeladen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet analog zur Vorrichtung den Vorteil, dass eine Anziehungskraft zwischen dem Tabakmaterial und dem Zusatzstoff erzeugt wird, wodurch ein Anlagern von Zusatzstoff an dem Tabakmaterial vorteilhaft gefördert und damit die Auftragung des Zusatzstoffes auf das Tabakmaterial vorteilhaft verbessert wird.
Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahren sieht vor, dass das Tabakmaterial auf ein elektrostatisches Potential Vt aufgeladen wird und/oder der Zusatzstoff auf ein elektrostatisches Potential Vs aufgeladen wird, dergestalt, dass die elektrostatischen Potentiale Vt, Vs des Tabakmaterials und des Zusatzstoffes entgegengesetzte Ladungen aufweisen bzw. einer von beiden neutral geladen ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird der Behälter zumindest partiell auf ein elektrostatisches Potential Vb aufgeladen. Dabei kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das elektrostatische Potential Vb des Behälters die gleiche Ladung wie das elektrostatische Potential Vs des Zusatzstoffs aufweisen.
Vorteilhaft wird mindestens ein in dem Behälter angeordnetes Förderelement auf ein elektrostatisches Potential Vt aufgeladen und das Tabakmaterial wird über den Kontakt mit dem aufgeladenen Förderelement ebenfalls auf das elektrostatische Potential Vt aufgeladen. Diese Ausgestaltung bietet u. a. den Vorteil, dass für die Herstellung der elektrostatischen Potentiale in dem Tabakmaterial und in dem Behälter nur eine Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung vorgesehen sein muss.
Weiterhin kann diese Einrichtung so ausgebildet sein, dass das Förderelement nur dann auf das elektrostatische Potential Vt aufgeladen wird, wenn es in Kontakt mit dem Tabakmaterial ist oder kommen wird. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass sich ein elektrisches Feld ausbildet, durch das der Zusatzstoff zu dem Tabakmaterial geführt wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Auftragen von Zusatzstoff in einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2 eine schematische Ansicht eines Querschnitts einer Auftragsdüse für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Auftragen von Zusatzstoff,
3 eine Ansicht eines Querschnitts durch einen erste Ausgestaltung eines Behälter zum Auftragen von Zusatzstoff,
4 eine Ansicht eines Querschnitts durch eine zweite Ausgestaltung eines Behälter zum Auftragen von Zusatzstoff,
5 eine Ansicht eines in der 4 mit X gekennzeichneten Details,
6 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Auftragen von Zusatzstoff in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
7 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Auftragen von Zusatzstoff in einer dritten Ausführungsform der Erfindung und
8, 9 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Auftragen von Zusatzstoff gemäß einer vierten Ausführungsform.
Die Vorrichtung 10 gemäß 1 umfasst einen Behälter 38 hier in Form einer Trommel 11 zum Lösen und/oder Konditionieren von, sowie zum Auftragen von Zusatzstoff auf in die Trommel 11 eingebrachtes Tabakmaterial 12. Die Trommel 11 umfasst einen Materialeinlass 13, durch den das Tabakmaterial 12 beispielsweise mittels einer Tabakzuführeinrichtung 21 in Form Förderbandes 14, das Teil einer Bandwaage 29 sein kann, in die Trommel 11 eingebracht wird, und einen Materialauslass 15 zum Ausbringen des gelösten, konditionierten und mit Zusatzstoff versetzten Tabakmaterials aus der Trommel 11 und Abförderung beispielsweise mittels eines weiteren Förderbandes. Der Materialeinlass 13 und der Materialauslass 15 werden vorzugsweise von separaten Öffnungen in den beiden Stirnseiten der Trommel 11 gebildet. Die Trommel 11 ist somit ein Durchlassbehälter.
Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen nur eine Ein- und Auslassöffnung in einer Stirnseite der Trommel 11 vorgesehen ist. Das Tabakmaterial wird vorzugsweise im Batch-Betrieb, d. h. portionsweise durch die Trommel 11 gefördert und darin behandelt, wobei eine Portion insbesondere der Tabakmenge eines Tabakballens entspricht. Es ist aber auch eine kontinuierliche Förderung des Tabaks 12 durch die Trommel 11 möglich.
Zur Förderung des Tabakmaterials 12 durch die Trommel 11 von der Einlassöffnung 13 zur der Auslassöffnung 15 ist die Trommel 11 mittels eines nicht gezeigten Rotationsantriebs rotierbar und vorteilhaft um weniger als 45°, beispielsweise im Bereich zwischen 1° und 20° gegen die Horizontale geneigt angeordnet, so dass der Tabak infolge der Rotation der Trommel 11 schwerkraftbedingt in Richtung der Auslassöffnung 15 gefördert wird. Es ist denkbar, dass das Tabakmaterial 12 auf andere Weise durch die Trommel 11 gefördert wird, beispielsweise mittels eines durch die Trommel 11 verlaufenden weiteren Förderbandes. In diesem Fall muss die Trommel 11 nicht rotierend sein. In der Trommel 11 können in 1 nicht gezeigte Einrichtungen zum Lockern und/oder Konditionieren des Tabaks 12 angeordnet sein.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist am einlaufseitigen Ende bzw. der einlaufseitigen Stirnwand der Trommel 11 eine Auftragsdüse 17 vorgesehen, die auf das in der Trommel 11 befindliche Tabakmaterial 12 gerichtet ist, um Zusatzstoff 36, in diesem Fall Casing auf das Tabakmaterial 12 aufzutragen bzw. das Tabakmaterial mit Zusatzstoff 36 zu besprühen. Der Zusatzstoff 36 tritt somit durch die Düse 17 in die Trommel 11 ein. Der Zusatzstoff 36 wird mittels einer Pumpe 20 aus einem Zusatzstoffbehälter 19 über eine Zuführleitung 18 zu der Auftragsdüse 17 geführt. In der Zuführleitung 18 ist eine Dosiereinrichtung 22 in Form eines steuerbaren Ventils angeordnet, mit dem die Zuführmenge an Zusatzstoff 36 zu der Auftragsdüse 17 veränderbar eingestellt werden kann. Es kann ein Durchflussmessgerät 24 zur Messung der durch die Zuführleitung 18 fließenden Zusatzstoffmenge vorgesehen sein. Die Menge des zugeführten Zusatzstoffs kann mittels eines Regelkreises 32 in Abhängigkeit des von der Bandwaage 29 gemessenen Gewichts des zugeführten Tabaks 12 und der von dem Durchflussmessgerät 24 gemessenen Zusatzstoff-Durchflussmenge mittels des steuerbaren Regelventils 22 geregelt werden. Es ist auch möglich, dass die Auftragsdüse 17 am Ausgang 15 der Trommel 11 angeordnet ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer Auftragsdüse ist in 2 gezeigt. Die Düse 17 ist hier eine Zweistoffdüse, kann jedoch auch als Einstoffdüse ausgebildet sein. Die Düse 17 umfasst ein Gehäuse 30, eine interne Zuführleitung 31 für den Zusatzstoff, die mit der externen Zuführleitung 18 verbunden ist, und ggf. eine beispielsweise ringförmig um die Zuführleitung 31 ausgebildete interne Zuführung 45 für ein Trägergas, die mit einer externen Zuführleitung 33 für das Trägergas verbunden ist.
Die Auftragsdüse 17 weist erfindungsgemäß eine Elektrode 34 auf, die in Kontakt mit der internen Zusatzstoff-Zuführleitung 31 angeordnet und mit einer ersten Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung 35 mit einer Spannungsquelle, vorzugsweise eine Gleichspannungsquelle, verbunden ist, um ein elektrostatisches Potential Vs an die aus der Düse 17 austretenden Zusatzstofftröpfchen anzulegen bzw. darin zu induzieren. Die von der Spannungsquelle erzeugte Spannung Vs ist vorzugsweise negativ und beträgt vorteilhaft mindestens 100 V, weiter vorzugsweise mindestens 500 V, noch weiter vorzugsweise im Bereich zwischen mindestens 500 V und 1000 V, beispielsweise 800 V.
Durch das elektrostatische Potential Vs wird der Zusatzstoff 36 vorteilhaft zu dem in der Trommel 11 angeordneten Tabak hingezogen, so dass dieser bei gleicher Zusatzstoffmenge einen höheren Bedeckungsgrad aufweisen kann. Die Elektrode 34 muss nicht ringförmig sein, sondern kann jede geeignete Form haben. Beispielsweise kann es sich um eine im Inneren der Zuführleitung 31 angeordnete, beispielsweise stiftförmige Elektrode 34 handeln. Des Weiteren ist es nicht erforderlich, dass die Elektrode 34 als separates Bauteil ausgeführt ist; beispielsweise kann die interne Zuführleitung 31 als Elektrode dienen.
Der in die Trommel 11 eintretende Tabak 12 kann elektrisch neutral sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Tabakmaterial 12 in der Tabakzuführeinrichtung 21 elektrostatisch aufgeladen, um die Anziehung der Zusatzstofftröpfchen zu begünstigen. Die elektrische Spannung Vt zur Aufladung des Tabaks 12 vor dem Eintritt in die Trommel 11 wird mittels einer zweiten Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung 37, insbesondere einer Gleichspannungsquelle, erzeugt und beispielsweise an einen Förderer zum Fördern des Tabaks 12, hier beispielsweise das Förderband 14, angelegt.
Die elektrische Spannung Vt zur Aufladung des Tabaks 12 hat vorteilhaft das entgegengesetzte Vorzeichen wie die elektrische Spannung Vs zur Aufladung des Zusatzstoffs, und ist somit hier vorzugsweise positiv, um eine Anziehung der negativ geladenen Zusatzstoffteilchen zu begünstigen.
Die Trommel 11 bzw. der Behälter 38 kann elektrisch neutral sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Innenwand der Trommel 11 bzw. des Behälters 38 elektrostatisch geladen sein, um eine Abstoßung der Zusatzstofftröpfchen und somit deren ungewollte Abscheidung auf der Innenwand des Behälters 38 zu vermeiden. Die elektrische Spannung Vb des Behälters 38 wird mittels einer dritten Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung 39, insbesondere einer Gleichspannungsquelle, erzeugt und an den leitenden, insbesondere metallischen Behälter 38 angelegt. Die elektrische Spannung Vb des Behälters 38 hat vorteilhaft das gleiche Vorzeichen wie die elektrische Spannung Vs zur Aufladung des Zusatzstoffs, und ist somit hier vorzugsweise negativ, um eine Anziehung der negativ geladenen Soßenteilchen zu vermeiden. Statt den zwei Einrichtungen zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung 35 und 39 kann auch nur eine Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung vorgesehen sein, die sowohl die Düse 17 als auch den Behälter 11, 38 versorgt.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erste Ausgestaltung eines Behälters einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei dem Behälter handelt es sich, wie in 1, um eine rotierende Trommel 11, an deren Innenwand schaufelartige Förderelemente 60 (Wandschaufeln) vorgesehen sind. Die an sich bekannten Wandschaufeln 60 sind in regelmäßigen Abständen an der Innenwand der Trommel angeordnet und erstrecken sich radial nach innen. Im Inneren der Trommel 11 im Bereich der Längsachse der Trommel 11, ist mindestens eine Auftragsdüse 17 (nicht sichtbar) vorgesehen, die wie in 1 mit der (Gleich-)-Spannungsquelle 35 zum Anlegen eines elektrostatischen Potentials Vs an den aus der Auftragsdüse 17 austreten- den Zusatzstoff 36 versehen ist. Das Potential Vs ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise negativ.
In der Trommel 11 ist zentral eine Anode angeordnet. Die zentrale Anordnung der Anode 84 in der Trommel 11 kann vorteilhaft zu einer Erhöhung des elektrostatischen Feldes von Anode 84 zu den Förderelementen 60 führen. Es kann beispielsweise auch eine Mehrzahl von längsaxial voneinander beabstandet angeordneten Anoden 84 vorgesehen sein.
Bei der Ausführungsform gemäß 3 wird vorteilhaft mindestens ein Förderelement 60 oder mindestens ein Teil der Förderelemente 60 bzw. Wandschaufeln im Trommelinneren mittels einer zweiten Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung 37 auf ein elektrostatisches Potential Vt aufgeladen, das ein dem Potential Vs entgegengesetztes Vorzeichen aufweist, hier also vorzugsweise positiv ist, um den Zusatzstoff 36 in dem zwischen den Wandschaufeln 60 und der Anode 84 erzeugten elektrischen Feld 64 (siehe 3) in Richtung zu den Wandschaufeln 60 und somit dem Tabak 12 zu lenken. Durch die Kontaktierung des Tabaks 12 mit den Förderelementen 60 wird das an die Förderelemente 60 angelegte elektrostatische Potential Vt auf den in der Trommel 11 geförderten Tabak 12 übertragen.
Vorzugsweise ist die Trommel 11 so eingerichtet, dass nur ein Teil der Förderelemente 60' (über einen Teil des Trommelumfangs) auf das elektrostatische Potential Vt aufgeladen werden, nämlich insbesondere die Förderelemente 60', die in Kontakt mit dem Tabak 12 sind, bzw. kommen werden. Allgemeiner ausgedrückt sollen die Förderelemente 60 nur dann elektrostatisch aufgeladen werden, wenn sie in die Nähe des Tabaks 12 gelangen bzw. kurz bevor ein Förderelement 60 zu Förderzwecken in Kontakt mit dem Tabakmaterial 12 kommt. Wie in 3 dargestellt, können dies beispielsweise drei Förderelemente 60' sein, ohne auf diese oder eine andere Anzahl beschränkt zu sein. Die selektive elektrostatische Aufladung der Förderelemente 60' kann beispielsweise durch Kontaktierung nach außen oder per Induktion realisiert werden.
Eine weitere Ausgestaltung für eine mögliche partielle elektrostatische Aufladung von, in einer rotierenden Trommel 11 angeordneten Förderelementen 60 ist in 4 dargestellt. Gemäß 4 erfolgt die partielle Aufladung über ein Kontaktmittel 62, dass mit der zweiten Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung 37 verbunden ist und als Ringabschnitt ausgebildet ist. Die Größe des Ringabschnitts hängt von dem Trommelbereich ab, der von dem Tabakmaterial während der Förderung durch die Trommel 11 überwiegend berührt wird. Dies umfasst ca. 1/3 der Umfangsfläche der Trommel 11. Das Kontaktmittel ist im Bereich der Bedeckung der Trommel während der Förderung des Tabaks durch die Trommel angeordnet. Die Förderelemente 60 sind leitend mit an der Außenseite der Trommel 11 angeordneten Kontaktelementen 63 verbunden. Während der Rotation der Trommel 11 kommen die Kontaktelemente 63 in den Bereich des Kontaktmittels 62 und es kommt zu einer elektrostatischen Aufladung der Förderelemente 60.
5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 4 gekennzeichneten Details X. Wie in der 5 dargestellt, wird das Kontaktmittel 62 über die Spannungsquelle 37 positiv aufgeladen. Bei Kontakt eines Kontaktelementes 63 mit dem Kontaktmittel 62 kommt es zu einer positiven elektrostatischen Aufladung des Kontaktelementes 62 und aufgrund der leitenden Verbindung wird das Förderelement 60 ebenfalls elektrostatisch aufgeladen. Sobald Tabakmaterial 12 während der Förderung durch die Trommel 11 in Kontakt mit dem aufgeladenen Förderelement 60 kommt, wird es ebenfalls elektrostatisch aufgeladen. Aufgrund der elektrostatischen Aufladung des Tabakmaterials wird der Zusatzstoff 36, der in der Trommel in Tropfenform vorliegt und entweder neutral oder negativ geladen ist, von dem Tabakmaterial angezogen.
In 6 ist eine zweite Ausführungsform für eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt. Bei der zweiten Ausführungsform gemäß 6 ist der Behälter 38 ein vertikal angeordneter Zylinder 40, der an beiden Stirnseiten ganz oder teilweise offen ist, wobei oben die Einlassöffnung 13 und unten die Auslassöffnung 15 gebildet ist. Tabakmaterial 12 wird mittels einer Fördervorrichtung 41 zu der Einlassöffnung 13 gefördert und fällt von oben in die Einlassöffnung 13 und dann im freien Fall durch den Zylinder 40. Auf einer Höhe zwischen der Einlassöffnung 13 und der Auslassöffnung 15 ist mindestens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von elektrostatischen Sprühdüsen 17 zum Besprühen des durch den Behälter 38 fallenden Tabakmaterials 12 mit aus einem Reservoir 19 zugeführten Zusatzstoff 36 angeordnet. Auch hier wird der Zusatzstoff 36 mittels einer negativen Spannung Vs aus einer ersten Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung 35 aufgeladen. Eine Mehrzahl von Sprühdüsen 17 ist beispielsweise kranz- oder ringförmig mit gleichen Winkelabständen um den Umfang des Zylinders 40 angeordnet.
Der in den Behälter 38 einzuführende Tabak 12 wird beispielsweise mittels einer schräg angeordneten metallischen Rutschplatte 42, die Teil der Fördervorrichtung und mit einer zweiten Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung 37 verbunden ist, auf ein hier positives Potential aufgeladen. Der Behälter 38 kann ebenfalls durch Verbindung mit einer dritten Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung 39 auf ein hier negatives Potential aufgeladen sein, um ein Anhaften der Soße 36 an der Innenwand des Behälters 38 zu vermeiden. Die von der Behälterwand abgestoßenen Partikel 36 bilden eine Wolke, durch die der Tabak fällt. Partikel und Tabak ziehen sich gegenseitig an. Es kommt zu einer sehr homogenen Bedeckung der Tabakblätter. Der homogen bedeckte Tabak 45 fällt nach unten aus der Auslassöffnung 15 des Behälters 38 aus. Überschüssiger Zusatzstoff 36, der nicht an dem Tabak 12 anhaftet, wird am Boden 43 des Zylinders 40 aufgefangen und über eine Rückführleitung 44 wieder dem Reservoir 19 und somit dem Zusatzstoffkreislauf zugeführt.
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 7 dargestellt. In 7 ist der Behälter 38 ein vertikal angeordnetes Rohr 46, das an beiden Stirnseiten ganz oder teilweise offen ist, wobei im Bereich des unteren Endes ein von der unteren Rohröffnung 51 separater Tabakeinlass 50 für den Tabak 12 vorgesehen ist. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Rohrkreislauf 48 mit einem Gebläse 49 zur Aufrechterhaltung einer von der unteren Rohröffnung 51 nach oben gerichteten Transportgasströmung 47 in dem Rohr 46. Der Tabak 12 wird mittels der Fördervorrichtung 14 und dem Tabakeinlass unten in das Rohr 46 eingeführt und durch den Transportgasstrom 47 nach oben transportiert. Zusatzstoff 36 wird im Gegenstrom gegen den sich aufwärts in dem Luftstrom 47 bewegenden Tabakstrom aufgesprüht. Der mit Zusatzstoff 36 versetzte Tabak kann mittels einer geeigneten Abscheidevorrichtung aus dem Transportgasstrom 47 abgeschieden werden.
Auch in dieser Ausführungsform kann nicht aufgetragener Zusatzstoff 36 am Boden 43 des Rohrs 46 aufgefangen und über die Rückführleitung 44 dem Zusatzstoffkreislauf wieder zugeführt werden. Der Zusatzstoff 36 kann auch hier durch eine um den Umfang des Rohrs 46 ring- bzw. kranzförmige Anordnung von Auftragsdüsen 17 gleichmäßig in den Luftstrom 47 eingebracht werden und so eine gleichmäßig verteilte Wolke 36 von Zusatzstofftröpfchen bilden. Die vorteilhafte elektrostatische Aufladung der Tröpfchen 36 sowie des Tabaks 12 und/oder des Rohrs 46 erfolgt analog zu den Ausführungsformen gemäß 1, 3 und 6.
In der vorteilhaften Ausführungsform gemäß den 8 und 9 ist der Behälter 38 ein Wirbelschichtbehälter 81, in dem mittels einer nach oben gerichteten Luftströmung 82 ein Fließbett erzeugt wird. Der Wirbelschichtbehälter 81 gemäß 9 ist in an sich bekannter Weise um einige Grad im Bereich zwischen 1° und 10° geneigt angeordnet, um den Tabak 12 in dem Fließbett von dem Materialeinlass 13 zu dem Materialauslass 15 zu fördern. Eine oder mehrere elektrostatisch aufgeladene Sprühdüsen 17 sind vorzugsweise am Boden 63 des Wirbelschichtbehälters 81 angeordnet, um den Tabak 12 in dem Fließbett mit aus einer Zuführleitung 18 zugeführtem Zusatzstoff 36 zu besprühen.
Die vorteilhafte elektrostatische Aufladung der Tröpfchen 36 sowie des Tabaks 12 und/oder des Behälters 61 erfolgt analog zu den Ausführungsformen gemäß 1, 3 und 6.
Die Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung 35, 37, 39 können beispielsweise aus einem Stromnetz gespeist sein. Alternativ kommt auch die Verwendung von Batterien oder anderen Stromspeichern in Frage.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung
11: Trommel
12: Tabakmaterial
13: Materialeinlass
14: Förderband
15: Materialauslass
17: Auftragsdüse/Düse
18: externe Zuführleitung
19: Zusatzstoffbehälter
20: Pumpe
21: Tabakzuführeinrichtung
22: Dosiereinrichtung
24: Durchflussmessgerät
29: Bandwaage
30: Gehäuse
31: interne Zuführleitung
32: Regelkreis
33: externe Zuführung für Trägergas
34: Elektrode
35: erste Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung
36: Zusatzstoff
37: zweite Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung
38: Behälter
39: erste Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung
40: Zylinder
42: Rutschplatte
43: Boden
44: Rückführleitung
45: interne Zuführung für Trägergas
46: Rohr
47: Transportgasströmung
49: Gebläse
51: untere Rohröffnung
60: Förderelement
60': aufgeladenes Förderelement
62: Kontaktmittel
63: Kontaktelement
64: elektrostatisches Feld
81: Wirbelschichtbehälter
82: Fließbett
84: Anode

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1532058 [0004]

Claims

Vorrichtung (10) zum Auftragen eines Zusatzstoffs (36) auf ein Tabakmaterial (12) in einem Behälter (11, 38) mit mindestens einer Tabakzuführeinrichtung (21), über die das Tabakmaterial (12) dem Behälter (11, 38) zugeführt wird, und mindestens einer Auftragseinrichtung (23), über die der Zusatzstoff (36) dem Behälter (11, 38) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung (35, 37) des Tabakmaterials (12) und/oder des Zusatzstoffes (36) während der Zufuhr zum Behälter (11, 38) und/oder in dem Behälter (11, 38) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung (35) des Zusatzstoffes (36) und/oder eine zweite Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung (37) des Tabakmaterials (12) vorgesehen ist, wobei die beiden Einrichtungen (35, 37) so ausgebildet sind, dass die elektrostatischen Aufladungen des Tabakmaterials (12) und des Zusatzstoffes (36) entgegengesetzte Ladungen aufweisen.
Vorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragseinrichtung (23) eine Düse (17) umfasst, die so ausgebildet ist, dass der Zusatzstoff (36) beim Durchfluss durch die Düse (17) elektrostatisch aufgeladen wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung (39) vorgesehen ist, die ausgebildet ist, den Behälter (11, 38) zumindest partiell elektrostatisch aufzuladen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Einrichtung (39) so ausgebildet ist, dass die partielle elektrostatische Aufladung des Behälters (11, 38) die gleiche Ladung wie der Zusatzstoff (36) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (38) als eine rotierende Trommel (11) ausgebildet ist, an deren Innenwand mindestens ein Förderelement (60) zum Transport des Tabakmaterials (12) durch die Trommel vorgesehen ist und die dritte Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung (39) so ausgebildet ist, dass das mindestens eine Förderelement (60, 60') aufgeladen wird, wenn es in Kontakt mit dem Tabakmaterial (12) ist oder kommen wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass eine zentral in dem Behälter (11, 38) angeordnete Anode (84) vorgesehen ist, über die das sich in dem Behälter (11, 38) aufgrund der elektrostatischen Aufladungen ausbildende elektrostatische Feld (64) verstärkt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (11, 38) eine Löse- und/oder Konditioniertrommel der Tabak verarbeitenden Industrie ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (11, 38) eine Flavourtrommel der Tabak verarbeitenden Industrie ist.
Verfahren zum Auftragen eines Zusatzstoffs auf ein Tabakmaterial (12) in einem Behälter (11, 38), umfassend das Zuführen von Tabakmaterial (12) in den Behälter (11, 38), das Zuführen von Zusatzstoff (36) in den Behälter (11, 38) sowie das Auftragen des Zusatzstoffes (36) auf das Tabakmaterial (12) in dem Behälter (11, 38), dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff (36) und/oder das Tabakmaterial (12) während des Zuführens und/oder in dem Behälter (11, 38) auf ein elektrostatisches Potential aufgeladen wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Tabakmaterial (12) auf ein elektrostatisches Potential Vt aufgeladen wird und/oder der Zusatzstoff (36) auf ein elektrostatisches Potential Vs aufgeladen wird, dergestalt, dass die elektrostatischen Potentiale Vs, Vt des Tabakmaterials (12) und des Zusatzstoffes (36) entgegengesetzte Ladungen aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (11, 38) zumindest partiell auf ein elektrostatisches Potential Vb aufgeladen wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrostatische Potential Vb des Behälters (11, 38) die gleiche Ladung wie das elektrostatische Potential Vs des Zusatzstoffs (36) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (11, 38) mindestens ein Förderelement (60) aufweist, das auf ein elektrostatisches Potential Vt aufgeladen wird und das Tabakmaterial (12) über den Kontakt mit dem aufgeladenen Förderelement (60) ebenfalls auf das elektrostatische Potential Vt aufgeladen wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement (60) nur dann auf das elektrostatische Potential Vt aufgeladen wird, wenn es in Kontakt mit dem Tabakmaterial (12) ist oder kommen wird.