DE19535587A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abreichern von Nitrat aus Tabakrippen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abreichern von Nitrat aus Tabakrippen der durch den Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung sowie eine Vorrichtung zur Aus­ führung dieses Verfahrens.

Bei der Verarbeitung von Tabakrippen ist es wünschenswert, daß in den Tabakrippen enthaltene lösliche und unerwünschte Materialien, wie z. B. Nitratsalze, aus diesen entfernt werden, bevor die Tabakrippen zu rauchbaren Produkten weiterverarbeitet werden.

Üblicherweise wird hierzu Wasser oder Dampf auf die Tabakrippen in mehreren Stufen aufgesprüht, und die Tabakrippen werden zwischen den einzelnen Stufen der Sprühbehand­ lung zwischengelagert. Danach werden sie zerkleinert, ggf. soßiert und getrocknet.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist die lange Behandlungsdauer der Tabakrippen.

In der DE 34 19 655 C2 wird ein Verfahren zur Herstellung eines nitratarmen Tabak­ produkts durch Extraktion löslicher Bestandteile aus einer Tabaksorte beschrieben, wobei die Tabaksorte zunächst in bekannter Weise mit einem Lösungsmittel zusammengeführt wird, um so eine Aufschlämmung herzustellen. Anschließend wird der größte Teil des Lösungsmittels mit den gelösten Bestandteilen aus der Aufschlämmung unter Zurücklassen des mit Lösungsmittel gesättigten Tabaks entfernt, wonach einige der gelösten Bestandteile aus dem Lösungsmittel abgetrennt werden und wenigstens ein Teil des Lösungsmittels zur Herstellung einer weiteren Tabak-Lösungsmittel-Aufschlämmung zurückgeführt wird. Dieses Verfahren wird bei atmosphärischen Bedingungen durchgeführt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum schnellen und kostengünstigen Abreichern von Nitrat aus Tabakrippen vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung mit den im Anspruch 13 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Zweckmäßige Ausführungsformen ergeben sich aus den in den Unteransprüchen definierten Merkmalen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich folgender Effekt erzielen: Werden Tabakrippen bei stetig erfolgender Durchmischung in ein Lösungsmittel-Bad gegeben, wobei gleichzeitig der vorherrschende Druck auf ein über dem normalen atmosphärischen Druck liegendes Niveau angehoben wird bzw. bereits angehoben ist, so findet eine schnelle Abreicherung von Nitrat aus den Tabakrippen in das Lösungsmittel statt. Diese Nitrat­ abreicherung beträgt bis zu 80% und kann innerhalb von 1 bis 6 Minuten erfolgen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß eine Vielzahl von Parametern eingestellt werden kann, so daß bei geeigneter Parametrierung des Verfahrens die Menge des aus den Tabakrippen abgereicherten Nitrats relativ genau bestimmt werden kann.

Desweiteren ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft, daß bei dieser Behand­ lung die Tabakrohrippen auch schnell angefeuchtet werden, d. h. innerhalb von 1 bis 6 Minuten, so daß sie je nach gewählten Verfahrensbedingungen sofort Schneidfeuchte besitzen oder nach Folgebehandlung die Schneidfeuchte eingestellt werden kann, ohne daß Staub anfällt und somit ein beträchtlicher Materialausfall entsteht.

Diese befeuchteten Tabakrippen, z. B. von Burley-Tabak, mit einer Feuchte von etwa 70 Massen-%, können mit trockenem Material, z. B. Tabakrippen, die auch von einer anderen Tabak-Sorte, wie z. B. Virginia, stammen können, gemischt werden, so daß bei geeigneter Wahl des Mischungsverhältnisses eine Endfeuchte des Gemischs erreicht werden kann, bei welcher die Gesamt-Mischung nach einer Lagerzeit von mindestens 15 Stunden die gewünschte Endfeuchte in einem Bereich von etwa 28% bis 42% hat und geschnitten werden kann. Somit müssen vorteilhafterweise die zusätzlichen Tabakrippen, wie beispiels­ weise die Virginia-Tabakrippen, nicht angefeuchtet werden, wodurch sich die Kosten zur Herstellung einer solchen schnittfähigen Mischung reduzieren.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß unter Druck und entsprechend hohen Temperaturen befeuchtete Tabakrippen haltbarer sind als Tabakrippen, die mit dem bisherigen Feuchtver­ fahren behandelt werden.

Zweckmäßigerweise wird Wasser als Lösungsmittel verwendet, da dieses relativ preiswert ist und sich auch sehr gut zur Nitratabreicherung eignet.

Besonders bevorzugt wird das Verfahren bei einer erhöhten Temperatur durchgeführt, da sich hierdurch der Wirkungsgrad des Verfahrens noch weiter erhöht.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform findet das Verfahren bei einem kon­ tinuierlichen Strom von Tabakrippen und bevorzugterweise auch Lösungsmittel statt, so daß es in einen kontinuierlich arbeitenden Prozeß eingebunden werden kann. Dadurch, daß das Lösungsmittel kontinuierlich ausgetauscht wird, kann verhindert werden, daß es in dem Lö­ sungsmittel zu einer Anreicherung der aus den Tabakrippen extrahierten Nitratsalze kommt, was die Nitratabreicherung der Tabakrippen zunichte machen würde. Damit ist sicherge­ stellt, daß die kontinuierlich durch das Lösungsmittel laufenden Tabakrippen unter gleichbleibenden Bedingungen behandelt werden können, so daß zu einem späteren Zeit­ punkt nicht Tabakrippen durch ein Lösungsmittel geführt werden, in welchem sich eine hohe Konzentration von Nitratsalzen befindet, welche aus vorher durchgelaufenen Tabak­ rippen extrahiert wurden, so daß der gewünschte Abreicherungseffekt stark vermindert und somit der Wirkungsgrad des Verfahrens verschlechtert würde.

Das Verhältnis des Massenstroms der trockenen Tabakrippen zum Massenstrom des Lösungsmittels liegt besonders bevorzugt bei 0,25.

Bevorzugt liegt das Lösungsmittel in einer flüssigen Phase im Bad vor. Die gasförmige Phase des Lösungsmittels dient dazu, einen Überdruck und somit eine erhöhte Temperatur im Extraktor einzustellen, wodurch die Abreicherung des Nitrats optimiert und beschleunigt wird. Dabei ist besonders darauf zu achten, daß der Pegel des Lösungsmittel-Bades konstant gehalten wird, da von den feuchten Tabakrippen Lösungsmittel ausgetragen wird.

So kann z. B. die in dem Gehäuse stattfindende Nitratabreicherung zweistufig erfolgen: Die im Lösungsmittel-Bad befindlichen Tabakrippen durchlaufen einen ersten Abreicherungsvor­ gang, gelangen unter ständiger Durchmischung in den Bereich des Gehäuses, wo sich eine weitere Lösungsmittelzufuhr, insbesondere in Form einer Düse befindet, die einen weiteren zweiten Abreicherungsvorgang durch Austausch des Oberflächenlösungsmittels auf den Rippen gegen frisches Lösungsmittel bewirkt.

Besonders bevorzugt wird während des Abreicherungsprozesses kontinuierlich gasförmiges Lösungsmittel, vorzugsweise unter erhöhten Temperaturen und Überdruck, zugegeben, so daß der in der flüssigen Phase des Lösungsmittels vorherrschende Druck sowie die Tempe­ ratur und damit die Bedingungen im Gehäuse genau eingestellt werden können.

Zweckmäßigerweise kann die Drehzahl der Förderschnecke variiert werden, da hierdurch die Verweilzeit der Tabakrippen in dem Gehäuse festgesetzt werden kann, die üblicher­ weise ca. 1 bis 6 Minuten beträgt. Ebenso kann die Verweilzeit über die Geometrie der Förderschnecke, wie z. B. deren Steigung bzw. Ganghöhe oder Länge eingestellt werden.

Ebenso vorteilhaft kann man auch den Massenstrom der Tabakrippen, welche in das Gehäuse aufgegeben werden, einstellen, so daß eine genau bestimmte Menge von Tabakrip­ pen abgereichert werden kann.

Bei einer Variante des Verfahrens wird das kontinuierlich aus dem Gehäuse an einer Stelle entnommene Lösungsmittel dem Gehäuse an einer zweiten Stelle wieder zugeführt, wobei es noch verschiedene Verfahrensstufen durchläuft, wie z. B. die Zugabe von weiterem Lösungsmittel, um das aus dem Gehäuse entnommene Lösungsmittel, bestehend aus einer Mischung von flüssiger und gasförmiger Phase, zu kondensieren. Bevorzugt wird jedoch die Lösungsmittelzufuhr mit frischem, nicht mit Nitrat beladenem Lösungsmittel.

Bevorzugt wird das Verfahren bei einem absoluten Druck von etwa 1,5 bar bis 3,0 bar, insbesondere bei etwa 1,9 bar durchgeführt. Somit herrscht während des Verfahrens ein Überdruck von etwa 0,5 bar bis 2,0 bar, vorzugsweise etwa 0,9 bar in dem Gehäuse.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist ein langgestrecktes, in etwa zylindrisches Gehäuse mit einer darin angeordneten Förderschnecke auf und ist druckfest ausgebildet. Ferner sind druckfeste Schleusen und/oder Düsen vorgesehen, um Lösungs­ mittel und/oder Tabakrippen kontinuierlich zu- bzw. abführen zu können. Die Längsachse des Gehäuses ist schräg gegen die Horizontale geneigt, vorzugsweise unter einem Winkel von 5° bis 20°, insbesondere 10°, da durch diese Schräglage eine bessere Durchmischung der vorzugsweise in Längsrichtung durch das Gehäuse laufenden Tabakrippen mit dem Lösungsmittel in dem Bad erfolgt, das sich am unteren Ende des Gehäuses sammelt.

Die Erfindung wird anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die nachstehenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Flußdiagramm der an dem Verfahren beteiligten Materialströme sowie die schematische Darstellung einer Druckkonditionier-Schnecke, und

Fig. 2 ein Beispiel für die Abhängigkeit des Nitratgehaltes der behandelten Taba­ krippen von der Durchlaufzeit durch die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte, ,allgemein durch das Bezugszeichen 1 angedeute Druckkon­ ditionier-Schnecke weist ein druckfest ausgebildetes, längliches, zylindrisches Gehäuse 9 auf, welches an beiden Enden mittels druckfester Schleusen 3, 4 abgeschottet ist. In dem Gehäuse herrscht ein Überdruck von etwa 0,9 bar. Die Längsachse der Druckkonditionier- Schnecke 1 ist unter einem Winkel a von etwa 10° gegen die Horizontale geneigt.

Im Inneren der Druckkonditionier-Schnecke 1 ist mittig eine Förderschnecke 2 angeordnet, welche um ihre Mittelachse 8, die zugleich die Mittelachse der Druckkonditionier-Schnecke 1 ist, drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 9 weist Dampfdüsen 6 auf, durch welche das Innere der Druckkonditionierschnecke 1 mit Dampf beaufschlagt werden kann. Über die gesamte Länge der Druckkonditionier-Schnecke 1 verteilt befinden sich Wasserdüsen 7, durch welche Wasser in das Innere der Druckkonditionierschnecke 1 geleitet wird. Am unteren Ende der Druckkonditionier-Schnecke 1 sammelt sich im Betrieb ein Wasserbad 12, welches eine bestimmte, durch Wasserzu- und -abfuhr geregelte Füllhöhe aufweist. Im ver­ bleibenden Innenraum der Druckkonditionier-Schnecke 1 befindet sich oberhalb des Wasser­ bades Wasserdampf 13.

Nitratreiche Trockenrippen R von Burley-Tabak gelangen von einer Massendosiereinheit 5 über die druckfeste Schleuse 3 der Druckkonditionier-Schnecke 1 in das Innere des Gehäu­ ses 9. Dort werden sie von der Förderschnecke 2 unter ständiger Rotation derselben in Richtung des oberen Endes der Druckkonditionier-Schnecke 1 geführt. Dabei durchlaufen sie zunächst das Wasserbad 12 und daran anschließend den Innenbereich der Druckkon­ ditionier-Schnecke 1, welcher mit Wasserdampf 13 gefüllt ist. Wenn die nitratreichen Rippen R zunächst das Wasserbad 12 und anschließend den mit Wasserdampf 13 gefüllten Innenbereich des Gehäuses 9 durchlaufen, werden sie angefeuchtet, die in den Rippen R befindlichen Nitratsalze mit Hilfe des Lösungsmittels Wasser 12 aus den Rippen R gelöst und gehen in das Lösungsmittel über. Nach Durchlaufen des Lösungsmittelbads 12 werden die nitratarmen Rippen mit frischem Lösungsmittel aus der Düse 14 abgespült, um das Oberflächenlösungsmittel der Rippen auszutauschen. Am oberen Ende der Druckkonditio­ nier-Schnecke 1 werden die nun angefeuchteten nitratarmen Rippen R′ durch die druckfeste Schleuse 4 aus der Druckkonditionier-Schnecke 1 herausgeführt, so daß die so behandelten, nitratarmen Rippen R′ mit einer Feuchtigkeit von etwa 70% an dieser Stelle für die Wei­ terverarbeitung zur Verfügung gestellt werden können, insbesondere mit trockenem Tabak­ material z. B. trockenen Rippen, gemischt werden können.

Im Bereich des Wasserbades 12 der Druckkonditionier-Schnecke 1 befindet sich ein Auslaß 10, durch welchen die Zwei-Phasen-Mischung des Lösungsmittels, bestehend aus Wasser­ dampf 13 und Wasser 12, aus dem Inneren der Druckkonditionier-Schnecke 1 über eine Leitung E1 herausgeführt wird. Die in der Leitung El transportierte Zwei-Phasen-Mischung gelangt zu einem Kondensatabscheider 11. Das Kondensat wird über eine Leitung E2 aus dem Kondensatabscheider 11 abgeführt.

Das ganze Verfahren wird bei hohen Temperaturen im Bereich von etwa 100° bis 130°C, insbesondere bei etwa 118°C durchgeführt, wodurch die Haltbarkeit der Tabakrippen R, R′ verbessert wird.

Die Verweilzeit der Tabakrippen R in dem Gehäuse 9 und insbesondere in dem Wasserbad kann eingestellt bzw. geregelt werden, wobei im Normalfall die Durchlaufzeit der Tabak­ rippen durch das Gehäuse im Bereich von einer bis sechs Minuten liegt. Eine exakte Einstellung der Verweilzeit kann insbesondere durch die Regelung der Drehzahl der Förderschnecke 2 erreicht werden.

Weitere wesentliche Verfahrensparameter sind der Massenstrom der der Druckkonditionier- Schnecke 1 zugeführten Tabakrippen R sowie die Menge des vorgelegten Wasserbades, wobei einerseits die Frischwasser-Einspeisung und andererseits der Austausch des nitrathal­ tigen Wassers berücksichtigt werden müssen.

Das Verhältnis Massenstrom trockener Tabak in kg/Massenstrom Wasser in kg sollte im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 0,031 und bevorzugt bei etwa 0,25 liegen.

Es ist auch möglich, das Verfahren im Gegenstrom durchzuführen, d. h., die Richtung des Stroms der Tabakrippen R, R′ und des Lösungsmittels können auch gegenläufig sein, so daß z. B. ein erster Verfahrensstrom (Lösungsmittel oder Tabakrippen R,) von oben nach unten entgegen dem zweiten Verfahrensstrom (Tabakrippen R oder Lösungsmittel) geführt wird.

Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit des Nitratgehalts der Tabakrippen R′, von der Durchlaufzeit der Tabakrippen R′, durch die erfindungsgemäße Vorrichtung. Dabei hatten die aufgegebe­ nen Rippen R einen Nitratgehalt von etwa 5,25%. Der absolute Druck in der Druckkon­ ditionier-Schnecke 1 betrug 1,9 bar bei einer Temperatur von 118°C. Der Massenstrom der trockenen Tabakrippen war auf 45 kg/h eingestellt.

Es läßt sich erkennen, daß bereits bei 240 sek. Durchlaufzeit der Nitratgehalt der Tabak­ rippen R, R′ um über 50%, nämlich auf etwa 2,4% reduziert werden konnte. Weitere Verbesserungen sind noch möglich, müssen jedoch mit merklich längeren Verweilzeiten erkauft werden.

Claims (13)

1. Verfahren zum Abreichern von Nitrat aus Tabakrippen (R, R′), bei dem

• a) die Tabakrippen (R, R′) in das Innere eines Gehäuses (9) eingegeben,
• b) mit einem Lösungsmittel (12) in Kontakt gebracht und
• c) aus dem Gehäuse (9) ausgegeben werden,
  dadurch gekennzeichnet, daß
  das Innere des Gehäuses (9) mit Druck beaufschlagt wird, und daß
• e) die Tabakrippen (R, R′) mit einer Förderschnecke (2) durch ein Bad des Lösungs­ mittels (12) und die Gasphase im Gehäuse (9) geführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser als Lösungsmittel (12) verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (9) eine Temperatur von etwa 100°C bis 130°C, vorzugsweise etwa 118°C auf­ rechterhalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Burley- Tabakrippen behandelt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein kontinuierlicher Strom von Tabakrippen (R, R′) und/oder Lösungsmittel (12) verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel (12) ständig ausgetauscht wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel (12) in dem Gehäuse (9) aus einer flüssigen Phase (12) und einer gasförmigen Phase (13) besteht.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gehäuse (9) die gasförmige Phase (13) des Lösungsmittels zugeführt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit der Tabakrippen in dem Bad des Lösungsmittels (12) eingestellt wird, insbesondere durch die Justierung der Fördergeschwindigkeit.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenstrom der Tabakrippen (R, R′) so eingestellt wird, daß das Verhältnis Massenstrom trockener Tabak in kg zu Massenstrom Lösungsmittel in kg im Bereich von etwa 0,5 bis 0,031, insbesondere bei etwa 0,25 liegt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabakrippen einer weiteren Lösungsmittelbehandlung unterworfen werden, ins­ besondere einer Lösungsmitteldusche.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (9) ein absoluter Druck von etwa 1,5 bar bis 3,0 bar, insbesondere etwa 1,9 bar, aufrechterhalten wird.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit

• a) einem langgestreckten, in etwa zylindrischen, druckfestem Gehäuse (9),
• b) einer im Gehäuse (9) angeordneten drehbaren Förderschnecke (2), und
• c) druckfesten Schleusen (3, 4) bzw. Düsen (6, 7, 10, 14) des Gehäuses (9) zum Zu­ und/oder Abführen von flüssigem und/oder gasförmigem Lösungsmittel (12, 13) sowie Tabakrippen (R, R′), wobei
• d) die Längsachse des Gehäuses (9) unter einem Winkel (α) von etwa 5° bis 20°, insbesondere etwa 100 gegen die Horizontale geneigt ist, so daß sich im unteren Bereich des Gehäuses (9) ein Bad des Lösungsmittels befindet.