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Die Erfindung betrifft eine Trennvorrichtung zur Trennung von Tabakpartikeln und Fremdstoffen und einer Anordnung zur Herstellung von Zigaretten mit einer solchen Trennvorrichtung sowie ein Verfahren zur Entfernung von Fremdstoffen aus einem Mengenstrom aus Tabakpartikeln und Fremdstoffen.
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Bei der Herstellung von Zigaretten in Zigarettenherstellungsmaschinen fallen Mengenströme aus Tabakpartikeln und Fremdstoffen an. In der Regel werden diese in Sichtern innerhalb der Zigarettenherstellungsmaschine aus dem Tabak, der zu Zigaretten verarbeitet wird, abgeschieden. Die Mengenströme enthalten regelmäßig sehr grobe Tabakpartikeln, die für die Herstellung von Zigaretten nicht geeignet sind. Es handelt sich dabei beispielsweise um Stiele der Tabakpflanzen und/oder um Blattspitzen, die mit in den Schnitttabak, der für die Zigarettenherstellung bestimmt ist, geraten sind. Derartige Tabakpartikeln werden auch als Winover oder Winnowings bezeichnet. Weiter enthalten die Mengenströme Fremdstoffe, die ungewollt in den zu verarbeitenden Tabak geraten sind. Hierbei kann es sich beispielsweise um Reste von Verpackungsmaterialien handeln. Auch verschleißbedingt im Zigarettenherstellungsverfahren anfallende Materialien, wie beispielsweise Reste von luftdurchlässigen Transportbändern, können in den Fremdstoffen enthalten sein. Grundsätzlich können jedoch alle Arten von Abfallstoffen in den Tabak geraten, sodass die Fremdstoffe eine äußerst heterogene Gruppe von Materialien sind.
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Um bei dem Herstellungsprozess der Zigarettenherstellungsmaschine die Ausbeute zu verbessern, ist es erstrebenswert, diese in der Zigarettenherstellungsmaschine aus dem Tabak abgeschiedenen Tabakpartikel aufzubereiten, um sie im Zigarettenherstellungsprozess verarbeiten zu können. In heutigen Zigarettenfabriken werden daher die entsprechenden Mengenströme aus einer Mehrzahl Zigarettenherstellungsmaschinen in einem zentralen Abluftsystem gesammelt. Dort werden aus den verschiedenen Abluftströmen aus der Zigarettenherstellungsmaschine die Tabakpartikel abgeschieden. Mit den Tabakpartikeln fallen jedoch auch Fremdstoffe an, die von den Tabakpartikeln getrennt werden müssen, bevor die Tabakpartikel weiterverarbeitet werden können. Bei den großen Mengen anfallender Partikel - Tabakpartikel und Fremdstoffe - bieten sich hier diverse verfahrenstechnische Trennoperationen an, um die Tabakpartikel zurückzugewinnen.
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Der Nachteil an den bekannten Verfahren ist jedoch, dass die Separierung der Tabakpartikel von den Fremdstoffen einen hohen verfahrenstechnischen Aufwand erfordert. Auch ist die Ausbeute verwertbarer Tabakpartikel verbesserungsfähig. Des Weiteren ist die Aufbereitung der Tabakpartikel, um sie dem Herstellungsprozess wieder zuführen zu können, aufwendig. So ist es beispielsweise notwendig, die groben Tabakpartikeln zunächst anzufeuchten, bevor sie in kleinere Stücke zerschnitten werden, um für die Herstellung von Zigaretten geeignet zu sein.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Trennvorrichtung zur Trennung von Tabakpartikeln und Fremdstoffen und eine Anordnung zur Herstellung von Zigaretten mit einer solchen Trennvorrichtung sowie ein Verfahren zur Entfernung von Fremdstoffen aus einem engen Strom aus Tabakpartikeln und Fremdstoffen aufzuzeigen, die es ermöglichen, auf vergleichsweise einfache Weise eine hohe Ausbeute an wiederverwertbaren Tabak zu erzielen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Trennvorrichtung, eine Anordnung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.
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Die erfindungsgemäße Trennvorrichtung weist eine Erkennungseinrichtung zur Erkennung von Tabakpartikeln und Fremdstoffen auf. Weiter weist die Trennvorrichtung eine Sortiereinrichtung zum Trennen der Fremdstoffe von den Tabakpartikeln auf. Zur Ansteuerung der Sortiereinrichtung weist die erfindungsgemäße Trennvorrichtung eine Steuereinrichtung auf. Kern der vorliegenden Erfindung ist nun, dass die Steuereinrichtung die Sortiereinrichtung in Abhängigkeit von Daten der Erkennungseinrichtung ansteuert.
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Eine solche Trennvorrichtung ermöglicht es, einzelne Tabakpartikel als solche zu identifizieren und von den Fremdstoffen zu unterscheiden. Durch die Auswertung der durch die Erkennungseinrichtung gewonnenen Daten ist die Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung in der Lage, die Sortiereinrichtung gezielt anzusteuern, um Tabakpartikel von Fremdstoffen zu trennen. Anders als bei konventionellen verfahrenstechnischen Prozessen, bei denen die Abtrennung einer bestimmten Partikelfraktion aufgrund bestimmter physikalischer Eigenschaften, wie Dichte, Strömungswiderstand etc., die für eine abzutrennende Partikelfraktion vorgegeben werden, erfolgt, werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einzelne Partikel identifiziert und einer Partikelfraktion zugeordnet. Dies hat den Vorteil, dass eine wesentlich genauere Trennung der Tabakpartikel von den Fremdstoffen vorgenommen werden kann. Auf diese Weise lässt sich die Ausbeute der zurückgewinnbaren Tabakpartikel erhöhen, wobei gleichzeitig das Risiko, dass sich dennoch Fremdstoffe in der Tabakfraktion wiederfinden, minimiert wird.
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Es versteht sich, dass die irrtümliche Zurückführung von Fremdstoffen in den Zigarettenherstellungsprozess fatale Folgen haben kann. So können beispielsweise Kunststoffe, die versehentlich geraucht werden, giftige Gase freisetzen. Im besten Fall verderben Sie den Geschmack der Zigarette. Besonders kritisch ist dies, wenn die groben Tabakpartikel vor ihrer Wiederverwendung zerkleinert und/oder zerschnitten werden. Wenn die Fremdstoffe hierbei ebenfalls zerkleinert werden, ist es praktisch unmöglich, auf jeden Fall aber wesentlich erschwert, diese Fremdstoffe noch aus dem zur Wiederverwertung vorgesehenen Tabak zu entfernen. Vor diesem Hintergrund versteht sich, dass bei herkömmlichen Verfahren in Kauf genommen werden muss, nur einen vergleichsweise kleinen Teil der wiederverwertbaren Tabakpartikeln aus dem Gemenge aus Tabak und Fremdstoffen abzutrennen und wiederzuverwerten. Mit den erfindungsgemäßen Trennvorrichtungen hingegen lässt sich aufgrund der Identifizierung einzelner Partikel als Tabakpartikel oder Fremdstoffpartikel eine wesentlich größere Menge an Tabakpartikeln zurückgewinnen, ohne die Kontamination des Tabaks durch die Fremdstoffe zu riskieren.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Erkennungseinrichtung eine optische Erkennungseinrichtung ist. Optische Erkennungseinrichtungen haben den Vorteil, Partikel berührungslos erkennen zu können. Dies ermöglicht eine schnelle Erfassung der einzelnen Partikel und die Gewinnung von Daten über deren Größe, Farbe, Form etc., aufgrund derer die Steuereinrichtung entscheiden kann, ob es sich um ein Tabakpartikel handelt. Hierbei weist die optische Erkennungseinrichtung bevorzugt eine Digitalkamera auf. Digitalkameras sind in der Lage, eine Vielzahl optischer Informationen in kürzester Zeit zu sammeln. Deren Auswertung kann beispielsweise durch ein Computerprogramm erfolgen.
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Besonders bevorzugt werden Tabakpartikel und Fremdstoffe auf Grundlage ihrer Farbe unterschieden. Es versteht sich, dass hierbei auch weitere Informationen über die Beschaffenheit, insbesondere die optische Beschaffenheit, der Partikel in die Auswertung mit einfließen können. Es hat sich jedoch in Praxisversuchen gezeigt, dass gerade die Farbe der Partikel ein wichtiges Kriterium ist, um Tabakpartikel von Fremdstoffpartikeln unterscheiden zu können. Der Grund hierfür dürfte in der sehr charakteristischen Farbgebung der Tabakpartikel liegen.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Erkennungseinrichtung eine Erkennungsstrecke aufweist. Die Tabakpartikel und die Fremdstoffpartikel werden entlang der Erkennungsstrecke durch einen Erkennungsbereich der Erkennungseinrichtung gefördert. Bei dem Erkennungsbereich kann es sich beispielsweise um den Bildbereich einer Digitalkamera handeln. Die Erkennungsstrecke ist hierbei bevorzugt so ausgebildet, dass eine hinreichende Vereinzelung der Partikel erfolgt, so dass die einzelnen Partikel von der Erkennungseinrichtung getrennt voneinander erfasst werden können.
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Die Erkennungsstrecke kann beispielsweise als schiefe Ebene gestaltet sein. Die Tabakpartikel und die Fremdstoffpartikel gleiten dann aufgrund der Schwerkraft durch den Erkennungsbereich der Erkennungseinrichtung, beispielsweise den Bildbereich einer Digitalkamera. Aufgrund der Geschwindigkeit der Partikel kann die Zeitverzögerung errechnet werden, mit der die Partikel die Sortiereinrichtung erreichen. Die Steuereinrichtung ist bevorzugt so eingerichtet, dass sie die Sortiereinrichtung mit einer entsprechenden Zeitverzögerung ansteuert, um die im Erkennungsbereich identifizierten Tabakpartikel und Fremdstoffpartikel voneinander zu trennen. Die Ausbildung der Erkennungsstrecke als schiefe Ebene zeichnet sich durch eine hohe Einfachheit aus. Alternativ ist es aber auch beispielsweise möglich, die Erkennungsstrecke als Transportband zu gestalten. Die Partikel werden dann auf diesem Transportband durch den Erkennungsbereich transportiert. Dies hat den Vorteil, dass die Geschwindigkeit der Partikel und damit die Zeitverzögerung bis zum Erreichen der Sortiereinrichtung durch die Geschwindigkeit des Transportbandes sehr genau und vor allem für alle Partikel gleich vorgegeben werden kann.
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Bei der Sortiereinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Art Weiche handeln. Je nachdem, ob es sich bei dem nächsten Partikel, der diese Weiche passiert, um einen Tabakpartikel oder einen Fremdstoffpartikel handelt, wird die Weiche gegebenenfalls umgestellt, so dass alle Tabakpartikel auf einem Weg weitertransportiert werden und die Fremdstoffpartikel auf einem anderen Weg weitertransportiert werden.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Trennvorrichtung eine Ausschleuseeinrichtung zur Ausschleusung der Tabakpartikel und der Fremdstoffpartikel aus einem Unterdruckbereich aufweist. Wenn eine solche Ausschleuseeinrichtung vorhanden ist, kann die erfindungsgemäße Trennvorrichtung bei Umgebungsdruck arbeiten, auch wenn die Partikel aus einer Unterdruckfördereinrichtung in die Trennvorrichtung gelangen. Dies ist vorteilhaft, da die Trennvorrichtung so kein Druckgehäuse aufweisen muss, die Partikel dennoch von einer - bei der Zigarettenherstellung üblichen - Unterdruckfördereinrichtung übernehmen kann. Bei der Ausschleuseeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Zellradschleuse handeln. Eine solche Zellradschleuse hat den Vorteil, dass sie einen vergleichsweise gleichmäßigen und kontinuierlichen Partikelstrom an die Erkennungsstrecke abgeben kann. Dies erleichtert die Erkennung der Tabakpartikel und Fremdstoffpartikel.
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Vorteilhafterweise ist die Trennvorrichtung Teil einer Anordnung zur Herstellung von Zigaretten, wobei die Trennvorrichtung einer einzelnen Zigarettenherstellungsmaschine zugeordnet ist. Die erfindungsgemäßen Trennvorrichtungen eignen sich besonders gut zur Trennung vergleichsweise kleiner Mengenströme. Von daher ist es sinnvoll, eine Trennvorrichtung einer einzelnen Zigarettenherstellungsmaschine zuzuordnen. Die Trennvorrichtung ist dann vorteilhafterweise unmittelbar im räumlichen Bereich der Zigarettenherstellungsmaschine angeordnet. Auf diese Weise müssen die Partikel, insbesondere die Partikel, die wiederverwertet werden, vergleichsweise kurze Wege zurücklegen.
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Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Anordnung eine Zerkleinerungseinrichtung zum Zerkleinern der Tabakpartikel auf. Mit einer solchen Zerkleinerungseinrichtung können die Tabakpartikel bis hin zu einer Größe zerkleinert werden, die es erlaubt, die zerkleinerten Tabakpartikel dem Zigarettenherstellungsprozess als Ausgangsstoff wieder zuzuführen. Die Zerkleinerungseinrichtung ist vorteilhafterweise als Schneideinrichtung ausgeführt. Das Zerschneiden der Tabakpartikel führt zu zerkleinerten Tabakpartikeln, die sich besonders gut mit dem übrigen Schnitttabak zu Zigaretten verarbeiten lassen.
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Eine solche Trennvorrichtung bzw. eine solche Anordnung ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass ein Mengenstrom aus Tabakpartikeln und Fremdstoffpartikeln, der in einer Zigarettenherstellungsmaschine anfällt, einem Sortierverfahren unterzogen wird. Die Vorteile eines Sortierverfahrens, die sich gegenüber dem Stand der Technik ergeben, sind vorstehend zu erfindungsgemäßen Trennvorrichtungen bereits beschrieben. Es wird eine schärfere Trennung der Fraktionen, nämlich der Tabakpartikel und der Fremdstoffe, erreicht. Um das Sortierverfahren durchführen zu können, wird der Mengenstrom aus der Zigarettenherstellungsmaschine herausgeführt, die Fremdstoffe durch das Sortierverfahren aus dem Mengenstrom abgetrennt, während die Tabakpartikel zerkleinert und der Zigarettenherstellungsmaschine wieder zugeführt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für die Bewältigung vergleichsweise kleiner Mengenströme. Dementsprechend ist es sinnvoll, das erfindungsgemäße Verfahren jeweils bezogen auf eine einzelne Zigarettenherstellungsmaschine durchzuführen. Vorteilhafterweise entspricht hierbei der Mengenstrom einem Massenstrom von weniger als 200 g/min. Diese vergleichsweise kleinen Mengenströme können dann direkt an der Zigarettenherstellungsmaschine getrennt, die Tabakpartikel zerkleinert und der Zigarettenherstellungsmaschine bevorzugt ohne eine weitere Behandlung wieder zugeführt werden. Insbesondere ist es hierbei vorteilhaft, wenn die Tabakpartikel vor dem Zerkleinern nicht angefeuchtet werden. Es hat sich gezeigt, dass dies bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht notwendig ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 und 2 schematisch näher erläutert.
- 1 zeigt ein vereinfachtes Verfahrensschema einer beispielhaften Anordnung zur Herstellung von Zigaretten mit einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Trennvorrichtung.
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Eine erfindungsgemäße Trennvorrichtung 1 ist Bestandteil jeder der beiden in 1 dargestellten Anordnungen 2 zur Herstellung von Zigaretten. Jede der beiden Anordnungen 2 weist weiterhin eine Zigarettenherstellungsmaschine 3 sowie eine Zerkleinerungseinrichtung 4 auf. Die Abluftströme 5 führen die Förderluft ab, mit der der Schnitttabak 18 in die Zigarettenherstellungsmaschine 3 gefördert wird. Die Abluftströme 5 werden in einem separaten zentralen Abluftsystem entsorgt, welches nicht dargestellt ist. Neben den Abluftströmen 5 fallen an den Zigarettenherstellungsmaschinen 3 noch die Prozessabluftströme 19 an (maker de-dusting). Mit den Prozessabluftströmen 19 werden die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung behandelten groben Tabakpartikel 7 und die Fremdstoffe 8 aus der Zigarettenherstellungsmaschine 3 ausgetragen. Im zentralen Abluftsystem 6 werden die Prozessabluftströme 19 der einzelnen Zigarettenherstellungsmaschinen 3 gemeinsam gereinigt, insbesondere werden Stäube und Partikel abgeschieden. Das zentrale Abluftsystem 6 kann hierfür beispielsweise eine Filtereinrichtung aufweisen.
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Der für die Verarbeitung zu Zigaretten vorgesehene Schnitttabak 18 wird der Zigarettenherstellungsmaschine 3 zugeführt. Der Schnitttabak 18 enthält sowohl grobe Tabakpartikel 7, sogenannten Winover oder Winnowings, als auch Fremdstoffe 8, die keinesfalls in die Zigaretten gelangen dürfen. In der Zigarettenherstellungsmaschine 3 werden die groben Tabakpartikel 7 und die Fremdstoffe 8 von dem weiter verarbeiteten Schnitttabak 18 getrennt und mit dem Prozessabluftstrom 19 aus der Zigarettenherstellungsmaschine 3 ausgetragen. Die Tabakpartikel 7 und die Fremdstoffe 8 werden durch einen Abscheider 20 in einem gemeinsamen Mengenstrom 9 aus dem Prozessabluftstrom 19 abgeschieden.
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Der Mengenstrom 9 wird nun der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung 1 zugeführt. Diese trennt die Fremdstoffe 8 von den groben Tabakpartikeln 7. Die groben Tabakpartikel 7 werden in der Zerkleinerungseinrichtung 4 zerkleinert, wobei in einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung die Funktionsgröße der zerkleinerten, bevorzugt geschnittenen, Tabakpartikel durch geeignete Einstellung der Zerkleinerungseinrichtung 4, die bevorzugt als Schneideinrichtung ausgebildet ist, variiert werden kann. Die so erzeugten zerkleinerten Tabakpartikel 10 werden dem Schnitttabak 18, der der Zigarettenherstellungsmaschine 3 zugeführt wird, beigemengt.
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In 2 ist eine beispielhafte erfindungsgemäße Trennvorrichtung 1 dargestellt. In vorteilhafter Weise weist die Trennvorrichtung 1 eine Ausschleuseeinrichtung 11 auf. Die Ausschleuseeinrichtung 11 ist im gezeigten Beispiel direkt unter einem Abscheider 20 angeordnet. Von dem Abscheider 20 ist in der 2 lediglich ein unterer Auslassstutzen für die Partikel dargestellt, der eigentliche Abscheider 20 ist in 2 nicht gezeigt. Es kann sich beispielsweise um einen Zyklonabscheider handeln, der von dem Prozessabluftstrom 19 durchströmt wird, wobei sich die abgeschiedenen Partikel im unteren Bereich des Zyklons sammeln. Die Ausschleuseeinrichtung 11 ist im gezeigten Beispiel in vorteilhafter Weise als Zellradschleuse ausgebildet. Von der Ausschleuseeinrichtung 11 gelangt der Mengenstrom 9 auf die Erkennungsstrecke 12. Die Erkennungsstrecke 12 ist im gezeigten Beispiel in vorteilhafter Weise als schiefe Ebene ausgebildet. Entlang der Erkennungsstrecke 12 passieren die Tabakpartikel 7 und die Fremdstoffe 8 den Erkennungsbereich 13 der Erkennungseinrichtung 14. Die Erkennungseinrichtung 14 ist im gezeigten Beispiel eine optische Erkennungseinrichtung 14, nämlich eine Digitalkamera.
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Die Erkennungseinrichtung 14 ist mit einer nicht dargestellten Steuereinrichtung verbunden. Die nicht dargestellte Steuereinrichtung wertet die Daten der Erkennungseinrichtung 14 aus und entscheidet, ob es sich bei einem Partikel, der den Erkennungsbereich 13 passiert, um einen Tabakpartikel 7 oder um einen Fremdstoffpartikel 8 handelt. Abhängig hiervon steuert die Steuereinrichtung die Sortiereinrichtung 15 an. Die Sortiereinrichtung 15 ist im gezeigten Beispiel vorteilhaft als Weiche ausgebildet. Abhängig von der Stellung der Sortiereinrichtung 15 werden die Partikel im Fall der gezeigten beispielhaften Trennvorrichtung 1 entweder den im Vordergrund dargestellten Weg 16 oder den im Hintergrund dargestellten Weg 17 nehmen. Die Partikel können so entweder in unterschiedliche Behälter abgefüllt werden, es ist jedoch auch möglich, die Partikel direkt an eine weitere Transportvorrichtung zu übergeben, die sie beispielsweise - wenn es sich um die groben Tabakpartikel 7 handelt - zu einer Zerkleinerungseinrichtung 4 weiterbefördert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Trennvorrichtung
- 2
- Anordnung zur Herstellung von Zigaretten
- 3
- Zigarettenherstellungsmaschine
- 4
- Zerkleinerungseinrichtung
- 5
- Abluftstrom
- 6
- zentrales Abluftsystem
- 7
- grobe Tabakpartikel
- 8
- Fremdstoffe
- 9
- Mengenstrom, grobe Tabakpartikel und Fremdstoffe
- 10
- zerkleinerte Tabakpartikel
- 11
- Ausschleuseeinrichtung
- 12
- Erkennungsstrecken
- 13
- Erkennungsbereich
- 14
- Erkennungseinrichtung
- 15
- Sortiereinrichtung
- 16
- Weg
- 17
- Weg
- 18
- Schnitttabak
- 19
- Prozessabluftstrom
- 20
- Abscheider
