DE2049548B2 - Verfahren und vorrichtung zum konditionieren von lockerem tabak - Google Patents

Description

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- 40 tung von Tabak unter Vakuum bekannt, bei der in kennzeichne?, daß die Niederhalteeinrichtung (11; einer Vakuumkammer große Mengen Wasser auf in 73) an der Innenseite des abnehmbaren Deckels der Vakuumkammer stehende Tabakballen durch (39) des Behälters (31) angeordnet ist und daß Sprühdüsen bei Unterdruck aufgegeben werden und an diesem Deckel die Einrichtung zum Evakuie- aus der Vakuumkammer dann wieder ablaufen. Das ren (48 bis 51), die Einrichtung zum Zuführen 45 Wasser wirkt also auf zusammengebündelten Tabak von flüssigem Wasser (47, 55 bis 68) und eine ein, so daß die Konditionierung nicht schnell und Einrichtung (46, 69 bis 72) zum Erhöhen des auch nicht gleichförmig genug erfolgt.

Druckes im Behälter angeordnet sind. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Tabak

schnell und gleichförmig zu konditionieren, damit vor 50 dem Einfrieren und anschließenden Sublimations-

trocknen sein Volumen gleichförmig vergrößert wird.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, indem das Wasser mit einer Temperatur von 0 bis 25° C bei verbleibendem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kondi- 55 Unterdruck in ausschließlich flüssiger Form dem tionieren von lockerem Tabak, bei dem dem Tabak Tabak, diesen vollständig bedeckend, zugeführt und zunächst bei starkem Unterdruck Luft und Wasser- anschließend über dem so entstandenen Tabakdampf entzogen und ihm anschließend Wasser züge- Wasser-Gemisch eine Druckerhöhung vorgenommen führt wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine wird.

Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens. 60 Mit anderen Worten wird der Tabak bei UnterTabak wird konditioniert, um sein Volumen zu druck sozusagen in Wasser eingetaucht, woraufhin vergrößern und das Verhältnis von Teer, Nikotin und man den Druck erhöht und dadurch das flüssige anderen Rauchbestandteilen gegenüber dem VoIu- Wasser in die bei der Unterdruckbehandlung geöfi· men des Tabaks zu reduzieren. Auch sollen die ehe- neten Zellen des Tabaks hineindrückt. Da bei Druckmischen und physikalischen Eigenschaften des Ta- 65 erhöhung der Tabak bereits vollständig in flüssigem baks durch das Konditionieren verbessert werden. Wasser eingetaucht ist, werden die Zellen durch den

Bei einem bekannten Verfahren der eingangs ge- erhöhten Druck nicht geschlossen. Vielmehr wird das nannten Art (GB-PS 5 14 358) wird der Feuchtig- Wasser übeiall gleichförmig in die geöffneten Zellen

liineingedi^ckt und füllt dieselben gleichmäßig mit Wasser. Es ist also keine lange Einwirkungszeit des Wassers auf den Tabak erforderlich. Vielmehr erhält man innerhalb sehr kurzer Zeit gleichmäßig kondilionierten Tabak mit bedeutend vergrößertem Volumen.

Der Tabak kann feingeschnitten oder in gröbere Streifen geschnitten konditioniert werden. Auch ist es möglich, den Tabak vor dem Konditionieren in perforierte Streifen zu zerlegen, um möglichst viele offene Zellen zu erhalten. Dem zum Konditionieren verwendeten Wasser kann man gewünschte Zusätze, wie beispielsweise Aromastoff und Netzmittel, die in den Tabak eindringen sollen, zugeben.

Durch die Erfindung wird die Möglichkeit geichaffen, lockeren Tabak innerhalb von Sekunden gleichmäßig zu konditionieren, was für einen automatischen Verfahrensablauf der Tabakverarbeitung vorteilhaft ist.

Weiterhin wird eine zum Durchführen des erfiniungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung vorgeschlagen, welche in einem Behälter einen für Flüssigkeit und Gas durchlässigen Niederhalter enthält, der ein Aufschwimmen des Tabaks nach Zugeben von flüssigem Wasser verhindert und somit gewährleistet, daß der lockere Tabak im Wasser untergetaucht bleibt. Dieser Niederhalter kann an der Innenseite des abnehmbaren Behälterdeckels angeordnet sein, der auch Einrichtungen zum Evakuieren, ium Zuführen von flüssigem Wasser und zum Erhöhen des Druckes im Behälter aufweist und somit als Einheit vom Behälter abzunehmen ist.

Mit der Erfindung ist es möglich, den ursprünglichen Feuchtigkeitsgehalt von geschnittenem oder ftreifenförmigem Tabak von 12 bis 2O°/o auf 800 bis 1000°/o innerhalb kürzester Zeit zu erhöhen. Dadurch wird verhindert, daß sich Bestandteile des Tabaks von demselben lösen und in das ihn umgebende Wasser gelangen. Vielmehr wird bei kontinuierlicher Arbeitsweise ein schneller Verfahrensablauf gewährleistet, der innerhalb kürzester Zeit gut und gleichmäßig konditionierten Tabak liefert, welcher dann beispielsweise gefroren und durch Sublimation getrocknet und schließlich weiterverarbeitet werden kann.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der Vorrichtung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 ein Flußschaubild der Aufeinanderfolge der beim erfindungsgemäßen Konditionieren und nachfolgenden Trocknen durch Sublimation angewendeten Verfahrensschritte,

Fig. 2 einen senkrechten, teilweise schemaiischen Teilschnitt, der die wesentlichen, beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Bauteile zeigt,

Fig. 3 eine teilweise schematisch dargestellte Teilseitenansicht einer automatisch mit kontinuierlichem Arbeitsfluß arbeitenden Vorrichtung zur Zcllkonditionierung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Abschnitt der Vorrichtung von F i g. 3 und

Fig. 5 einen senkrechten Schnitt durch das Konditionierabteil der Vonichtung nach Fi g. 3, wobei die Anordnung der einzelnen Bauteile und Steuereinheiten dargestellt ist.

Die wesentlichen Verfahrensschritte können nun mehr in Verbindung mit den F i g. 1 und 2 nähe erläutert werden. Fig. 1 zeigt die Aufeinanderfoigi der Verfahrenssciiritte wobei die Tur^or- oder Zeil konditionierung der Trocknung durch Subümatioi vorausgeht, während F i g. 2 eine verwendbare Vor richtung zeigt.

Die Erfindung wird im folgenden im einzelnen ii Verbindung mit dem Konditionieren von geschnitte nem, vorbehandeltem Tabak erläutert.

Die vorbehandelten Tabakstreifchen (1, F i g. 1) vorzugsweise im Zigarettenformat von etwa 1 mn Breite, werden für die Behandlung vorbereitet. Da: Schneiden auf das in der Zigarettenherstellung ver wendete Format hat den Vorteil, daß ein schnellere: und gleichmäßigeres Konditionieren und Trocknei durch Sublimation möglich ist, daß die endgültig« Streifenlänge größer ist und daß ein höherer Netto anstieg des Füllvolumens erreicht wird. Die letzterer beiden Vorteile resultieren aus der Tatsache, daß eii Schneiden im Anschluß an die Konditionierung ode: die Trocknung durch Sublimation die Schnittlängf und durch einen Zusammenpreßvorgang die durcl das Verfahren erzielte Ausbeute vermindert. Tabal hat in diesem Zustand im wesentlichen Raumtcmpe ratur von etwa 25° C oder höher und einen Feuchtig keitsgehalt von etwa 12 bis 25 ⁹Zo (trockene Grund substanz). Der Feuchtigkeitsgehalt muß genügenc hoch sein, um ein Brechen bei den die Zellkonditio nierung vorbereitenden Bearbeitungsvorgängen zi verhindern.

Der nächste Verfahrensschritt besteht im Füller des Tabakbehälters (2, Fig. 1), welcher den Tabal während der gesamten Konditionierbehandlung auf nimmt. Es ist erwünscht, daß der Tabak innerhalb dei Behälters gleichmäßig verteilt ist, um eine gleich mäßige Ausdehnung während der Behandlung zu er zielen und so ein gleichförmiges Material für di< folgenden Einfrier- und Sublimations-Trocknungsstu fen zu erhalten.

Der Behälter wird dann dicht abgeschlossen, unc Luft und Wasserdampf (3, Fig. 1) werden so lang< abgesaugt, bis ein Absolutdruck von etwa 25 bi: 50 mm Quecksilbersäule erreicht ist. Innerhalb vor 30 Sekunden wird dieses Evakuieren des geschlos senen Behälters erreicht und der Hauptteil der Luf aus den Zellzwischenräumen und Zellen des Tabak: entfernt. Außerdem verdampft die Feuchtigkeit inner halb des Tabaks rasch, wodurch ein durch und durcl trockenes Material bei niedrigem Druck vorliegt.

Der nächste Verfahrensschritt ist das Zumessei von Wasser in den Behälter (4, Fi g. 1), der dei Tabak unter vermindertem Druck hält. Das Teil vakuum zieht das Wasser bei Atmosphärendruck ir den Behälter, ohne daß die Notwendigkeit eines zu sätzlichen äußeren Pumpvorgangs bestünde. Die Tem peratur des Wassers wird vorzugsweise auf etwa 0 bi: 25° C gehalten. Flüssiges Wasser wird in einer sol eher. Menge zugeführt, wie sie für den Konditionier Vorgang erforderlich ist, jedoch erfolgt die Zufuh derart, daß der Tabak völlig bedeckt ist. Für ein« mäßige Vergrößerung des spezifischen Volumen werden 5 bis 7 Gewichtsteile Wasser zu jedem Ge wichtsteil Tabak zugefügt. Für ein maximales Er höhen des spezifischen Volumens wird so viel Was scr zugeführt, daß im Tabak ein Feuchtigkcitseclial von etwa 1000 ⁰Zn erreicht wird. Das bedeutet, daß fü einen Teil trockenen Tabaks etwa 10 Gewichtsteil·

Wasser zi geführt werden. Eine leichte Steigerung der Feuchtigkeitsaufnahme und eine daraus folgende Vergrößerung des spezifischen Volumens können durch Zufügen von Feuchtigkeit in einer das Verhältnis von Flüssigkeit zu trockenem Tabak von 1 : 10 übersteigenden Menge erreicht werden. Der Tabak hat jedoch seinen maximalen Turgor- oder Zelldruck und damit seine maximale Ausdehnung praktisch bei 1000%> erreicht, und Erhöhungen über diesen Betrag reichen nicht aus, um die durch die Sublimationstrocknung des zusätzlichen Wassers auftretenden zusätzlichen Kosten auszugleichen. Während der Zuführperiode des Wassers ist es notwendig, Einrichtungen vorzusehen, die ein Aufschwimmen des Tabaks verhindern, weil die Tabakstreifchen eine geringere Dichte als Wasser haben. Da jede Luft aus dem geschnittenen Tabak entfernt ist, läuft das Wasser frei und umströmt die Tabakteilchen gleichmäßig. Allerdings dringt das Wasser bei diesem Verfahrensstand wegen des geringen Drucks innerhalb des Behälters nicht leicht in den Tabak ein.

Beim nächsten Verfahrensschritt wird oberhalb der Tabak-Wasser-Mischung (5, Fig. 1) eine Druckerhöhung vorgenommen, die dazu dient, eine Eindringkraft zu erzeugen, welche das Wasser durch die Schnittkanten und die Oberhautöffnungen innerhalb von Sekunden in den Tabak eindringen läßt, wobei die in den Tabakteilchen vorhandenen Poren vollständig gefüllt werden. Die Zellen dehnen sich durch Quellen innerhalb von Sekunden weiter aus, bauen einen Turgor auf und nehmen, vorausgesetzt daß genügend Wasser zur Verfügung steht, Maximalvolumen ein. Es wurde gefunden, daß der umgebende Atmosphärendruck eine angemessene Treibkraft für die Behandlung von geschnittenem Tabak darstellt. Innerhalb von etwa 10 Sekunden sind die Poren innerhalb der Tabakteilchen gefüllt, und die Dichte der wasserenthaltenden Teilchen ist gleich oder größer als die von Wasser, so daß die Teilchen nicht langer das Bestreben haben, zu schwimmen. Innerhalb eines folgenden Zeitabschnitts von etwa 30 Sekunden tritt unter Einfluß der Quellwirkung die endgültige Expansion ein. Der Gasdruck kann während dieses Verfahrensschritts innerhalb von 2 Sekunden auf atmosphärischen Druck angehoben werden, wobei hervorragende Ergebnisse erzielt werden. Mit gleich guten Ergebnissen können jedoch auch geringere Druckerhöhungen angewandt werden. Zur Erzeugung der Treibkraft kann jedes gasförmige Medium verwendet werden, und Drücke oberhalb des Umgebungsdruckes können ebenfalls eine zufriedenstellende und schnelle Feuchtigkeitsaufnahme im Tabakgut bewirken. Zur Erreichung einer größtmöglichen Einfachheit und Wirtschaftlichkeit wird jedoch Luft von Atmosphärendruck vorzugsweise verwendet.

Der im vorstehenden beschriebene Verfahrensschritt beendet die Tugor- bzw. Zellkonditionierung im wesentlichen. Falls Überschußwasser vorhanden ist, wird dieses vorzugsweise vor dem anschließenden Einfrieren (7, Fig. 1) und Trocknen durch Sublimation (8, Fig. 1) aus dem Behälter abgeführt (6, Fig. 1). Dadurch werden sowohl die erforderliche Zeit als auch Energie beim Einfrieren und Sublimationstrocknen vermindert.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren können alle Konditionierverfahrensschritte innerhalb von etwa 1 Minute abgeschlossen sein, wodurch die Behandlungszeit um 30 Minuten oder mehr abgekürzt wird.

Dieses Verfahren vermindert den Übergang von gelösten Bestandteilen auf ein Minimum und erreicht eine gleichmäßigere Feuchtigkeitsverteilung und -aufnahme als das frühere Verfahren, bei welchem einfaches Eintauchen angewendet wurde.

In F i g. 2 ist eine einfache Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Der geschnittene Tabak 9 ist gleichmäßig in einem Behälter 10 zur Vorbereitung des Konditionierungs-Vorgangs verteilt dargestellt. Eine schirmartige Niederhalteeinrichtung 11 ist oberhalb der Tabakteilchen angeordnet, um deren Schwimmen zu vermeiden, während sie den Durchtritt von Gas und Flüssigkeit durch die öffnungen 12 gestattet. Ein Abschlußdeckel 13 schafft einen luftdichten Abschluß und eine Abdeckung des Behälters 10 und läßt außerdem die Steuerung von Vakuum, Wasser und Luft zu. Während des Arbeitsvorganges sind Ventile 14,15 und 16 zunächst geschlossen, während ein Ventil 17 geöffnet

ao ist. Eine Vakuumpumpe 18 evakuiert den Behälter 10 in der oben beschriebenen Weise von Luft und Wasserdampf. Die Luft wird durch die am Abschlußdeckel 13 angeschlossene Leitung 19 abgezogen. Ein Druckmeßgerät 20 zeigt den Druck innerhalb des Be-

a5 hälters 10 an. Ein Flüssigkeitsabscheider oder ein geeigneter Kondensator 21 entfernt den Wasserdampf aus dem Luftstrom, um eine Verunreinigung der Vakuumpumpe zu vermeiden. Innerhalb von 30 Sekunden ist der Behälter auf einen absoluten Druck von etwa 25 mm Quecksilbersäule evakuiert, und die Zellzwischenräume und die Zellen der Tabakteilchen sind im wesentlichen frei von Luft und Wasser. Während dieses Verfahrensschrittes sollte ein möglichst hohes Vakuum angewandt werden, um das Verhältnis und den Grad der Expansion möglichst groß zu machen. Bei einem Absohitdruck von 25 mm Quecksilbersäule bleiben z. B. etwa 3 bis 4 ⁰Zo des ursprünglichen Luftgehalts zurück, während bei 0,05 mm Quecksilbersäule nur etwa 0,1 °/n /iirückbieibt. Das Ventil 17 wird dann geschlossen, während das Ventil 14 geöffnet wird, um Wasser 22 vom Behälter 23 einzulassen. Das Wasser wird durch den Atmosphärendruck durch das Rohr 24 und durch die öffnung 25 im Abschlußdeckel 13 hindurchge-

drückt. Das Wasser tritt dann durch den Nicderhalteschirm 11 hindurch und dringt unmittelbar und gleichmäßig durch die Tabakteilchen und bedeckt sie. Nachdem eine abgemessene Wassermengc zugeführt ist, wird das Ventil 14 geschlossen. Der oberhalb des Niederhalteschirmes 11 befindliche Zwischenraum steht dabei noch unter hohem Vakuum, und das Ventil 15 wird nunmehr geöffnet, um Luft von Atmosphärendruck einzulassen, die unmittelbar in den Behälter 10 eintritt. Der Luftdruck oberhalb des Tabak-Wasser-Gemisches drängt das Wasser innerhalb von etwa 10 Sekunden in die Tabakteilchen. Innerhalb von etwa 20 weiteren Sekunden tritt wegen des Quellens eine weitere Ausdehnung ein, und innerhalb der Zellen bildet sich ein Turgor. Wenn überflüssiges Wasser vorhanden ist, kann dieses leicht durch öffnen des Ventils 16 entfernt werden. Der Tabak ist nunmehr fertig für das schnelle Einfrieren und Trocknen durch Sublimation.

Mit hellblättrigem Tabak wurden Versuche durchgeführt, um das Verfahren zu beurteilen. Bei einer ersten Versuchsserie wurden Tabakteilchen einer Breite von etwa 1 mm in Wasser eingetaucht und die Zeit zum Absetzen beobachtet. Es wurde

daß mindestens 10 bis 15 Minuten erforderlich waren, bevor mit normalen Verfahren ein Absetzen eintrat. Wie oben dargestellt wurde, schwimmen die trockenen Tabakteilchen, und wenn sie sich mit Wasser füllen und ausdehnen, vermindert sich die Tendenz zum Schwimmen. In ähnlicher Weise wurden Proben in eine Glasvakuumflasche gebracht und der Vakuum-Konditionierung-Behan'dlung unterworfen. Innerhalb von Sekunden zeigten die Tabakteilchen ein sichtbares Aufquellen und setzten sich unmittelbar ab, wodurch ein Erfolg des Verfahrens angezeigt wurde.

Weitere Versuche wurden durchgeführt, um das spezifische Volumen (Volumen/Gewicht) der mit Vakuumkonditionierung behandelten Beispiele und der durch Eintauchkonditionierung behandelten Beispiele zu vergleichen. Ein sogenannter heller »bright leaf« Tabak (Nicotiena tabacum L.) wurde in 1 mm breite Streifen geschnitten und hatte einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 15%. Zwei Beispiele wurden in der offenbarten Weise vakuumkonditioniert und unmittelbar darauf unter Verwendung von Trockeneis innerhalb von 5 Minuten eingefroren. Zwei vergleichbare Beispiele wurden konditioniert durch Eintauchen in Wasser, wobei das Verhältnis von Wasser zu Trockentabakgewicht 10:1 war. Dadurch war genügend Wasser für eine maximale Ausdehnung vorhanden. Der Tabak durfte wie bei den normalen Verfahren vor dem Einfrieren für eine Zeitdauer von wenigstens 30 Minuten quellen. Alle Beispiele wurden durch Sublimation getrocknet und im getrockneten Zustand auf ihr spezifisches Volumen untersucht. Nach dem Schleifen in einer Wiley-Mühle wurden abgemessene Gewichte in einen Meßzylinder geschüttet, gleiche Gewichte wurden entnommen und das Volumen bestimmt. Die Ergebnisse sind im folgenden im Vergleich mit Kontrollmustern angegeben:

Beispiel	Spez.Vol.	Mittel
	(cmVgm)	wert
Vakuumkonditioniert (1)	14,2
Vakuumkonditioniert (2)	12,4	13,3
Durch Eintauchen konditioniert (1)	10,6
Durch Eintauchen konditioniert (2)	11,4	11,0
Kontrollmuster (1)	2,9
	2,8	2,85

Die Versuche zeigen, daß das Vakuumkonditionierverfahren überlegen ist, wenn ein maximaler Anstieg des spezifischen Volumens erhalten werden soll. Da das Wasser frei und gleichmäßig zwischen die feinen Tabakteilchen eindringen kann, resultiert eine gleichmäßige Feuchtigkeitsaufnahme im ganzen Behälter. Außerdem führt die freie Bewegung des Wassers in die Tabakteilchen zu einer größeren Expansion als dann, wenn innerhalb der Zeil- oder Zwischenzellräume Luft eingeschlossen bleibt.

Die F i g. 3, 4 und 5 zeigen eine Vorrichtung zur automatischen Konditionierung von Tabak. Die folgende Beschreibung befaßt sich mit einer bevorzugten Ausführung und mit Einrichtungen zur Schaffung einer geeigneten Aufeinanderfolge der Arbeitsgänge und zum systematischen Konditionieren. Es ist jedoch klar, daß Abwandlungen in der Anordnung, der Auswahl der Bauteile usw. innerhalb des Erfindungsgedankens möglich sind.

F i g. 3 ist eine teilweise schematisch dargestellte Seitenansicht der Vorrichtung, welche den kontinuierlichen Arbeitsfluß einschließlich des automatischen Füllens des Tabakbehälters bei der Vorbereitung der Konditionierung 2.;igt. Fig. 4 ist eine Draufsicht. Geschnittener Tabak 28 wird einer Wiegeplattform 29 einer automatischen Wägevorrichtung

30 durch einen Förderer 26 zugeführt, der von einem Elektromotor 27 angetrieben wird. Die automatische

ίο Wägevorrichtung 30 steuert die Ein-Aus-Arbeitsweise des Motors 27, um das richtige Tabakgewicht auf der Plattform 29 abzusetzen, bevor es in den Behälter

31 abgekippt wird. Im Betrieb wird ein Förderband

32 intermittierend von einem Motor 33 angetrieben, um die Tabakbehälter 31 genau unter einen Aufgabetrichter 30 α zu stellen. Wenn der Behälter 31 die richtige Stellung erreicht hat, verursacht ein Endschalter 34 ein Ansprechen der automatischen Wägevorrichtung, wodurch der Tabak abgekippt wird.

ao Beim Hindurchfallen des Tabaks durch den Aufgpbetrichter 30 α wird er von einem rotierenden Rührwerk 35 durchmischt und gleichmäßig verteilt. Innerhalb von Sekunden ist der Tabak gleichmäßig im Behälter 31 eingefüllt. Nach dem Abkippen kehrt die Wägeplattform 29 in ihre Horizontalstellung zurück, und der Förderer 26 führt Tabak für den nächsten Behälter zu. Die Geschwindigkeit des Förderers 26 ist so bemessen, daß das richtige Tabakgewicht innerhalb des Zeitraums zugeführt wird, innerhalb dessen der Behälter 31 unterhalb des Aufgabetrichters 30 a steht. Um weiterhin eine gleichmäßige Verteilung der Tabakteilchen innerhalb des Behälters 31 sicherzustellen, ist unterhalb des Behälters 31 ein Rüttler 36 angeordnet, der während des Füllvorgangs einen leichten Rüttelvorgang ausführt.

Die automatische Wägevorrichtung, der Aufgabetrichter und der Tabakzuführförderer können aus käuflichen, betriebsbereit zur Verfügung stehenden Bauteilen aufgebaut werden. Die Abmessungen und Kapazitäten können so angepaßt werden, daß das für die Tabakbehälter richtige Gewicht an geschnittenem Tabak zugeführt wird.

Die intermittierende Arbeitsweise des Förderbandes 32 erlaubt es, die Behälter 31 in einer Abfüllstation zu füllen und erlaubt außerdem die Anwendung einer stationären Vakuumkonditionicrvorrichtung. Diese Vorrichtung ist innerhalb des in F i g. 3 gezeigten Konditionierabteils 37 angeordnet. Wie aus F i g. 3 hervorgeht, bewegt das automatische Förderband 32 die Behälter nach rechts, wobei es intermittierend die Entfernung S zurücklegt, um jeden Tabakbehälter genau an der Arbeitsstation entweder zum Füllen oder zum Konditionieren anzuhalten. Für den Zeitraum dieser Arbeitsvorgänge stehen die Behälter still. Dieser intermittierend arbeitende Förderer wird gesteuert erstens durch einen Präzisionszeitgeber, der den Motor 33 zum richtigen Zeitpunkt einschaltet, und zweitens durch den Endschalter 34, der das Förderband anhält, wenn der Behälter die richtige Stellung er-

reicht hat. Die Behälter 31 haben gleichmäßigen Abstand auf dem Förderband 32 voneinander und werden an bekannten, durch auf dem Förderband vorgesehene Anschläge 38 definierten Stellen abgesetzt.

Der automatisch intermittierend arbeitende Förderer kann aus käuflich zur Verfugung stehenden Standard-Förderbauteilen, einem geeigneten elektrischen Antriebsmotor 33 und Steuereinrichtungen

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zusammengebaut werden. Ein Winkeleisengestell 38 α geeigneten Wasservorratsbehälter 55 wird klare« kann zum Abstützen und genauen Einstellen des For- Wasser in einen Wasserbehälter 56 geliefert, in deir derbandes 32 verwendet werden, die Wassertemperatur thermostatisch mittels eines In Fig. 5 ist eine senkrechte Schnittansicht des Reglers 57 in Verbindung mit einem geeigneten iir Konditionierabteils 37 dargestellt, welche die An- 5 Wasser 58 angeordneten Temperaturfühler, geregell Ordnung der speziellen Bauteile und der Steuerein- wird. Der Wasserstand 59 wird durch ein Schwimmerheiten zeigt. Die Tabakbehälter 31 sind auf dem For- ventil 60 in der Wassereinlaßleitung geregelt Da: derband 32 aufgesetzt dargestellt, wobei einer der Wasser wird aus dem Behälter 56 über die Leituni Behalter in einer M₁UeIsIeIIuHg zum Konditionieren 62 durch eine Zumeßpumpe 61 angesaugt und durch steht. Es muß festgehalten werden, daß die Behälter, io eine Leitung 63 und den Filter 64 in einen Wasserweil sie einem hohen Vakuum ausgesetzt werden, eine Zumeßbehälter 65 gefördert. Die Zumeßpumpe 61 stabile Konstruktion haben sollten, um ein Zusam- wird durch den Zeitgeber 45 eingeschaltet, um den mensturzen zu verhindern. Vorzugsweise sollten sie Zumeßbehälter 65 während des Zeitraums, in dem aus einem korrosionsbeständigem Material, wie z. B. das Ventil 47 geschlossen ist, zu füllen. Der Wasserrostfreiem Stahl oder Aluminium, bestehen. Das 15 spiegel innerhalb des Zumeßbehälters 65 ist weitei Schlusselelement der gesamten Vorrichtung ist der innerhalb der durch die Wasserstandbegrenzungs-Abschlußdeckel 39, der so ausgebildet ist, daß er schalter gegebenen Grenzen weiter geregelt, um eine die Behalter 31 sowohl evakuiert als auch bei späteren abgemessene Wasseimenge für jeden Tabakbehältd Verfahrensschritten Wasser und Luft in sie einführt. 31 zur Verfügung zu stellen. Im Betrieb führt die Der vorzugsweise aus rostfreiem Stahl hergestellte ao Pumpe 61 dem Zumeßbehälter 65 so lange Wasser zu,

?ohen ?StS3^e>t i^Ui^aU ü» r^{kann d}xf^{Shalb bis dieses die Höhe des oberen} Wasserbegrenzungs-

Stehen t^nn H- V l\ ^g<^ ??"* ^schalters <* erreicht. Dann schaltet der Schalter«

widerstehen Wenn die Vorrichtung in Betrieb ist, die Pumpe 61 ab Die Entlüftune des Zumeßbehäl-

hebt ein Elektromagnet 40 den Abschlußdeckel 39 ters 65 erfolgt über eine En lüftunlsöSnungTs Wenn durch seine auf einen am Abschußdeckel 39 anee- 2s Wasspr für ^_n ^TUIv -⁸f j i- u ,

brachten Vertikalzylinder 43 und ein Kopfteil 41Z- ZnSd^vZ^lunT^^ f ,° H™ Ab

geübte Anziehungskraft an. Das Kopfteil« muß aus schl^deckeT 39^SÄaSSÄr^V^

magnetischem bzw. magnetisierbar Material, z. B. ser zu. Wenn der Was eripLe de ^ Wassers 68 den

SSKäSäSSSS - SSS?ä?i—

Elektromagnet entregt ist. Die Bewegung des Verti- senf wJsimen^? V^ -™ *™ ^ZUßf^

kalzylinders 43 wird durch eine Führung 44 geführt um ein SS« μ ^" .^K°^ndlü°^nie«^{n zu}% ^uhrt

um eine genaue Stellung während des Anheben und Zt^I^u^L· * ^h™ "" '^"

Absenkens sicherzustellen. Sowohl das Anheben wip « rw τ f. r-x.

auch das Absenken des Abschlußdeckels werden Jo J^^™ ^na^ Fig. 5 führt Luft von

durch einen elektrischen Zeitgeber 45 gesteuert FiniJm"·♦ Jf ^^{rUCK oaer überarucK UDer aie}

Das mit dem Abschlußdeckel 39 vSSne Va- StS??? k^nf^¹?' ^Wd ** ^"^ kuumsystem ist in F ig. 5 im wesentlichen rechts I₆ SetΓη^οί ^.f^ V"
unten angeordnet. Sobald der Abschlußdeckel 39 ab- 40 ukwn-dvomekk r£ Γ" ν , ? ΐ/" ^™
gesenkt und eine Evakuierung erwünscht is· werden ^lIliL^{Wird v}°^{m el}<*tnschen Zeitgeber 45 gesteuert.
die Ventile 46 und 47 geschlossen und die Ventile 48 hindert ST?⁸S ^Niederhalf^eein£J^chtung 73 ver- und 54 geöffnet. Eine Vakuumpumpe 49 entzieht dem Send L ^A _K ^U _n ^fsc _H ^h^^{imraen der} Tabakteilchen 74 mittleren Tabakbehälter 31 Luft und Wasserdampf S^S 3!^S^°"?»fniervorgangs Der Schirm 73 über eine am Abschlußdeckel 39 angeschlossene Va- 45 befest?« und t μΪ??,^ ^Ab^h ußdeckels 39 kuumleitungSO. Die Luft wird direkt durch eine So ΐ S^' ^df " ^{einen fraen Du}t Vakuumleitung Sl, einen Wasserkondensator 52 und zSäßt α»λη «T^ ^{h emC Perforation 76} schließlich zur Pumpe 49 geführt. Eine Unterdruck- Slter\f f¹"™ ^{73 ]St in bezug auf den Β}°" kammer 53 läßt eine kürzere Evakuierzeit zu, da fm BeSl.^S° ^ausf ^eleg^l> ^daß unterhalb des Schirmes beim Öffnen der Ventile 48 und 54 der Druck fast so «7«^!? Z ^S "^{Chtlge VoIumen für eine vor}" sofort auf einen unterhalb des Atmosphärendrucks K n! ^^{86 V}°^{n Tabak und Wasser} ?^ebildet liegenden Zwischendruck vermindert wird. Das Ven- «*„£-„ δ κ ^f oi^{nlt also beim Arbeiten mit ab}^- til 54 wird dann geschlossen, wobei der Behälter je- Ki™???¹*? ^dn' *"" ^{durch den Niedef}" doch weiterhin evakuiert wird. Nach Abschluß des Z „Tf c ,! ^{Urch und bedeckt die Tabaktei1}-Evakuierschritts wird das Ventil 48 geschlossen, und π TaHaVwS ^t ^V°^{r Seiner Aufnahme durch den} das Ventil 54 wird dann wieder geöffnet, um in Vor- dann ^^{ach der} Luftzufuhr absorbiert der Tabak bereitung für den nächsten Arbeitszyklus einen nie- R«L»c -u ■ £f^{amte Wasserm}enge, so daß kein drigen Absolurdruck einzustellen. Alle Ventile 46 47 FnS .!^{g bleibt}' ^{und die} Notwendigkeit einer 48 und 54 sind durch elektrische Solenoide betätigte fäni H^v^{1 des}.^{Behalters entfa}"t· Die Arbeitsvoroder auf eine andere geeignete Weise automatisch be- 60 abteil T7 JrI^^^ltioniervorrichtiing im Konditioniertätigbare Ventile und werden durch den elektrischen Fiillnn« / ^u? ^sy^{nchron mit} der automatischen Zeitgeber 45 gesteuert. Am* ! T* J^abakbehälter, wobei die Arbeitszyklen

Das Wasser- und Luft-Zufuhrsystem ist in F i g. 5 XeTiS^ ^{den eIektrisc}hen Zeitgeber 45

im wesentlichen links unten gezeigt. Wenn der Ab- 1 ΓΙ ^^erden- ^D'eser Zeitschalter steuert die Ein-

«chlußdeckel 39 abgesenkt ist und Luft oder Wasser 6, undI carSrf^ ·^βΙΠβί ^{Vielzahl von} Vorrichtungen

zugeführt werden soll, ist das Ventil 48 geschlossen Arbeiu«X ^'^e "^chti8^e Aufeinanderfolge der

und entweder das Ventil 46 oder das Ventil 47 ist ArheS! t ^D'^{e fo}'gende Tabelle erläutert den

vom elektrischen Zeitgeber 45 geöffnet Von einem zyldus· ^wahrend eines kompletten Arbeits-

11

Arbeitsablauf schema Steuervorrichtung

Zeit (sek)

0. Ausgangsbedingungen: Hauptschalter, Vakuumpumpe, Wassertemperaturregelung und elektrischer Zeitgeber sind eingeschaltet; alle Steuereinrichtungen stehen unter Spannung; der gefüllte Tabakbehälter 31 neben dem Abschlußdeckel 39 und am Ende des Konditionierzyklus ist bereit, zur nächsten Arbeitsstation vorzurücken

1. Elektromagnet 40 eingeschaltet, Abschlußdeckel 39 wird angehoben

2. Förderbandantriebsmotor 33 läuft, die Behälter werden um den Abstand 5 entlang der Förderstrecke verschoben

3. Förderbandantriebsmotor 33 ist abgeschaltet, wobei die Tabakbehälter die Füll- oder Konditionierstellung einnehmen

4. Wiegeplattfonn 29 wirft Tabak in den Aufgabetrichter 30 a ab und kehrt in waagerechte Stellung zurück

5. Fördererantriebsmotor 27 eingeschaltet zur Zufuhr von geschnittenem Tabak auf die Wiegeplattfonn 29

6. Elektromagnet 40 entregt,
Absenken des Abschlußdeckels 39

7. S >lenoidbetätigte Luftventile 48 und 54 sind eingeschaltet, um Luft und Wasserdampf aus dem Behälter abzusaugen

8. Solenoidbetätigtes Ventil 54 ist geschlossen, um schnellere Evakuierung des Behälters 31 zuzulassen

9. Wasser-Zumeßpumpe 61 ist eingeschaltet, um den Zumeßbehälter 65 zu füllen

10. Wasser-Zumeßpumpe 61 abgeschaltet

11. Solenoidbetätigtes Venitil 48 geschlossen

12. Solenoidbetätigtes Ventil 54 geöffnet, um die Unterdruckkammer 53 zu evakuieren

13. Solenoidbetätigtes Wasser-Ventil geöffnet, um zugemessene Wassermenge in den Tabakbehälter einzulassen

14. Solenoidbetätigtes Ventil 47 geschlossen

15. Solenoidbetätigtes Luft-Ventil 46 geöffnet, um Luft in den Tabakbehälter 31 einzulassen

1. Elektromagnet 40 erregt;
Abschlußdeckel 39 angehoben

2. Förderbandantriebsmotor 33 eingeschaltet, die Behälter werden um die Strecke S entlang der Förderstrecke verschoben

3. Fortsetzung des Zyklus

	0
Zeitgeber 45	Obisl
Zeitgeber 45	Ibis 6
Endschalter 34	6
Endschalter 34	6
Wäge vorrichtung 30	7 bis 40
Zeitgeber 45	7 bis 8
Zeitgeber 45	10 bis 40
Zeitgeber 45	15
Zeitgeber 45	0 bis 40
Wassers tand- begrenzungs- schalter 66	35
Zeitgeber 45	40
Zeitgeber 45	40 bis 60
Zeitgeber 45	42 bis 55
Wasserstand- begrenzungs- schalter 67	54
Zeitgeber 45	55 bis 60
Zeitgeber 45	60 bis 61
Zeitgeber 45	61 bis 66

Die im vorstehenden dargestellte und diskutierte Vorrichtung schließt die Verwendung von Einzelhehältern zum Halten des Tabaks ein, die inneren

und äußeren Drücken widerstehen können. An der Verwendung solcher Behälter kann der ' jedoch auch auf flachen Schalen abgesetzt werde

von Hand oder mechanisch in eine dicht abschließbare Vakuumkammer eingesetzt werden. Nach dem dichten Abschließen der Kammer wird Vakuum angelegt, flüssiges Wasser wird durch Einlasse in die Kammer eingeführt, die Kammer wird auf Atmosphärendruck oder Überdruck gebracht, der Druck wird dann dem Umgebungsdruck angeglichen, und schließlich werden die Schalen entnommen.

Am Ende des Konditioniervorgangs ist der Tabak mit hohem Feuchtigkeitsgehalt dem Übergang von in Lösung gehenden Stoffen in alles mit dem Tabak in Berührung stehende Wasser ausgesetzt, bis er gefroren ist. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, daß der behandelte Tabak schnell einer Schnellfrieroperation unterzogen wird. Dies kann wirksam dadurch erreicht werden, daß der konditionierte Tabak mit einer Gefrierflüssigkeit niedriger Temperatur, wie z. B. Freon von der Firma Du Pont, durch Einsprühen oder Eintauchen in Kontakt gebracht wird. Flüssiger Stickstoff oder Kohlendioxid kann ebenfalls zum Schnellge- ao frieren des Tabaks verwendet werden. Zusätzlich zur Verminderung des Übergangs von gelösten Stoffen reduziert ein Schnellfrieren auch Beschädigungen der Tabakblattstruktur durch Eiskristallbildung, weil sich um so kleinere Kristalle bilden, je schneller gefroren as wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im vorstenenden speziell im Zusammenhang mit dem Konditionieren von Tabak in geschnittener Form beschrieben worden, um die Prinzipien der Erfindung zu erläutern. Wenn Tabak, se. er unbehandelt oder vorbehandelt, in Form von Streifen von z. B. 5,08 oder 7,62 cm konditioniert wird, sind bestimmte Abwandlungen des Verfahrens erwünscht, weil die Bereiche der Schnittkanten bei den Streifen relativ kleiner als bei geschnittenem Tabak sind, was die in den Tabak einzusaugende Wassermenge relativ verringert. Diese Verringerung der Saugmenge kann durch Anwendung von einer oder mehreren Abwandlungen des Verfahrens vermieden werden.

Die Größe der Saugbereiche kann bei streifenförmigem Tabak durch Perforation der Streifen erhöht werden, indem sie beispielsweise unter oder zwischen Perforationswalzen hindurchgeführt werden, die an ihren Umfangsflächen eine Anordnung von Perforationsnadeln tragen. Die Perforationsstellen können z.B. einen Abstand von 6,35 bis 12,7mm voneinander haben. Auf diese Weise werden zusätzlich Eintrittsöffnungen für das Eindringen von Wasser geschaffen, wodurch der Eintritt von Wasser erheblich beschleunigt wird, während die Struktur des Tabaks ausreichend unverletzt bleibt. Die Perforationsstellen tragen auch dazu bei, die Trockengeschwindigkeit bei der nachfolgenden Sublimation zu erhöhen.

Der streifenförmige Tabak kann auch — bis zu drei- oder viermal — mehrfachen Wasserzufuhrzyklen ausgesetzt werden. Bei jedem Zyklus dringt zusätzliches Wasser in die Streifen ein und bewirkt so einen hohen Feuchtigkeitsgehalt. Dabei ist es notwendig, vor jedem Zyklus nicht aufgenommenes Wasser abzuführen, bevor wieder ein Vakuum angelegt wird.

Der Tabak kann auch einem positiven Überdruck ausgesetzt werden, wenn er nach dem Evakuierschritt in Wasser eingetaucht ist, um dadurch eine größere Eindringkraft zu erzeugen, so daß das Wasser rascher durch Poren und andere Öffnungen im Blatt eintritt.

Eine kurze Wasseraufnahmezeit von bis zu 10 Minuten am Ende des Konditionierprozesses und vor dem Einfrieren, welche ein weiteres Eindringen von Wasser und eine Zellexpansion erlaubt, kann vorgesehen werden.

Es ist festzuhalten, daß bei alle Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Aufrühren oder anderes mechanisches Handhaben des Tabaks in Gegenwart von flüssigem Wasser vermieden wird, um die strukturelle Unversehrtheit des Tabaks möglichst weitgehend zu erhalten.

Um den Verlust von wasserlöslichen Stoffen aus dem Tabak so gering wie möglich zu halten ist es erwünscht, daß der Kontakt des Tabaks mit überschüssigem flüssigen Wasser während des Konditioniervorgangs bei einer möglichst geringen Temperatur und während möglichst geringer Zeit stattfindet. Das flüssige Wasser wird dem evakuierten Tabak deshalb vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 2 bis 4° C zugeführt, und die Kontaktzeit des flüssigen Wassers mit dem Tabak, bevor Überschußwasser abgeführt wird, ist auf etwa 10 Sekunden reduziert. Die Zeit zum Entfernen des Überschußwassers wird auf etwa 5 Sekunden reduziert, wobei das Tabakvlies vorzugsweise senkrecht zur Ebene der Blatt-Teilchen orientiert ist, was eine Wasserabfuhr von über 70% des Überschußwassers zur Folge hat. Bei einer solchen Arbeitsweise, bei der ein Konditionierverhältnis von 8 : 1 Gewichtsteilen von Wasser zu evakuiertem Tabak verwendet wird, werden etwa 50% des gesamten zugeführten Wassers abgezogen, wobei genügend Wasser, einschlieCIich Wasser mit höherem Gehalt an gelösten Bestandteilen, mit dem Tabak in Kontakt verbleibt, um zu bewirken, daß der Tabak während eines zehnminütigen Zeitabschnitts die Wasseraufnahme und Expansion im wesentlichen beendet. Das Tabakvlies ist dabei in horizontale Ausrichtung relativ zur Ebene der Blatt-Teilchen zurückgesetzt, und der Verlust von wasserlöslichen Bsstandteilen überschreitet etwa 2 bis 3 % nicht. Durch diese Verfahrensweise wird außerdem ein weitgehend poröses Tabakvlies geschaffen, welches zusätzlich zu anderen Schnellfriertechniken insbesondere für ein Vakuumfrieren geeignet ist.

Wenn es erwünscht ist, einen größeren Teil von wasserlöslichen Bestandteilen zu entziehen, dann kann dies dadurch erreicht werden, daß die Kontaktzeit des flüssigen Wassers mit dem Tabak vor dem Entfernen des Überschußwassers verlängert wird oder daß die Zeit, innerhalb der das Überschußwasser abgeführt wird, erhöht wird. Beide Maßnahmen können auch kombiniert angewandt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

keitsgehalt von Tabak dadurch erhöht, daß man dem Patentansprüche: Tabak zunächst bei Anwendimg eines starken Unter-

1. Verfahren zum Konditionieren von lockerem drucks Luft entzieht und dann Wasser im flüssigen Tabak, bei dem dem Tabak zunächst bei starkem Aggregatzustand, jedoch extrem fein zerteilt,^ d. h. Unterdruck Luft und Wasserdampf entzogen und 5 vernebelt oder fein versprüht, unter höherem uruck ihm anschließend Wasser zugeführt wird, da- zugibt. Auf diese Weise soll Wasser möglichst gleichdurch gekennzeichnet, daß das Wasser mäßig in alle Zellen des Tabaks eindringen.

mit einer Temperatur vcn 0 bis 25° C bei verblei- Da das Wasser jedoch mit Luft vermischt auf den

bendem Unterdruck in ausschließlich flüssiger geschnittenen Tabak einwirkt, ist der Kontakt zwi-

Form dem Tabak, diesen vollständig bedeckend, io sehen Tabak und Wasser nicht überall gleichförmig.

lugeführt und anschließend über dem Tabak- Auch besteht die Gefahr, daß die durch den starken

Wasser-Gemisch eine Druckerhöhung vorgenom- Unterdruck geöffneten Zellen sich beim Zuführen

men wird. von Wasser unter höherem Druck schnell schließen,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- wodurch das Eindringen des Wassers in die Zellen kennzeichnet, daß der Unterdruck etwa 50 mm 15 begrenzt wird.

Quecksilbersäule nicht übersteigt. Ähnliche Nachteile ergeben sich bei einem anderen

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch bekannten Verfahren zum Konditionieren von Tabak gekennzeichnet, daß das Wasser in einer das (GB-PS 5 21 224), gemäß dem dem Tabak zunächst Trockengewicht des Tabaks gewichtsmäßig um Luft und Wasserdampf entzogen und dann Wasser in etwa das 5- bis 1Ofache übersteigenden Menge 20 fein zerteiltem, d. h. praktisch vernebeltem Zustand zugeführt wird. zusammen mit Dampf bei gegenüber dem ursprüng-

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- liehen Unterdruck höherem Druck zugeführt wird, kennzeichnet, daß die Druckerhöhung über dem Da auch in diesem Falle die zunächst geöffneten Tabak-Wasser-Gemisch auf etwa Atmosphären- Zellen des Tabaks sich schnell und vorzeitig schliedruck erfolgt. 25 ßen, ist die Konditionierzeit noch verhältnismäßig

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- hoch, wenn ein gleichmäßig durchfeuchtetes Endkennzeichnet, daß die Druckerhöhung über dem produkt erzielt werden soll.

Tabak-Wasser-Gemisch bis auf 3,52 kp/cm² er- Weiterhin ist es bekannt (US-PS 23 44 106), Ta-

folgt. bakrippen und Tabakstengel mit überhitztem Dampf.

6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfah- 30 Luft, CO₂-GaS u. dgl. unter hohem Druck zu behanrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem dein, um ein Eindringen des Gases oder der Flüssigdicht verschließbaren Behälter, einer Einrichtung keit in die Rippen und Stengel zu gewährleisten. Als zum Evakuieren des Behälters und einer Einrich- Vorstufe ist sogar eine künstliche Expansion der noch tung zum Zuführen von flüssigem Wasser in den mit dem Blatt verbundenen Rippen oder Stengel vor-Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß der Be- 35 gesehen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß das Anhälter (10; 31) eine für Flüssigkeit und Gas feuchten von Tabak unter hoher Druckanwendung durchlässige Niederhalteeinrichtung (11; 73) zum vielfach nicht befriedigend ist, um schnell ein gleich-Verhindern des Aufschwimmens von Tabak ent- förmig befeuchtetes Endprodukt zu erhalten.

hält. Ferner ist aus der US-PS 23 43 324 eine Befeuch-