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Verfahren und Vorrichtung zum Befeuchten von Tabak
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Befeuchten
von Tabak, insbesondere zum schnellen und wirksamen Konditionieren von Tabak der
in Ballen, Kisten, Oxhoftfässern oder anderen Behältern, in komprimiertem Zustand
gelagert wurde. Tabak der auf diese Weise gepackt und gelagert wurde, ist unvermeidbar
zu steif, brüchig und trocken, um weiterverarbeitet. zu werden, ohne daß erhebliche
und unannehmbare Produktverluste auftreten.
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Bei bekannten Verfahren zum Konditionieren von Tabak treten ein oder
mehrere Nachteile auf, die ihre allgemeine Anwendung und Annahme durch die Fachwelt
auf diesem Gebiet verhindert haben. Im folgenden werden beispielhaft einige dieser
Nachteile aufgezählt.
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Bei dem sogenannten Schwitzraumverfahren zum Befeuchten von Tabak
wird der Tabak mehrere Wochen lang bei einer Klimatisierung von etwa 900 Fahrenheit
und 900 relativer Luftfeuchtigkeit gespeichert. Die Nachteile dieses Verfahrens
umfassen den großen Raumbedarf utddie Ungleichmüßigkeit der Befeuchtung, da allgemein
ein großes Ansteigen der Feuchtigkeit auf der Aussenseite des Tabaks und nahezu
kaum ein Ansteigen auf der Innenseite des Tabaks auftritt.
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Bei dem sogenannten Hochvakuumverfahren wird der Tabak in einer Kammer
hoher Festigkeit untergebracht, welche vollständig abgedichtet ist. Die Luft wird
aus der Kammer und dem Tabak ausgepumpt und wenn ein sehr niedriger Absolutdruck
erreicht ist, wird eine Mischung aus Dampf und Wasser in die Kammer eingeleitet.
Diese Mischung durchdringt den komprimierten Tabak und führt diesen Wärme und Feuchtigkeit
zu. Dieser Zyklus wird mehrfach wiederholt, bis der gewünschte Feuchtegrad erreicht
ist, wobei zu diesem Zeitpunkt die Kammer zur Atmosphäre entlastet und der Tabak
herausgenommen wird. Der hauptsächliche Nachteil dieses bekannten Verfahrens stellt
die große erforderliche Zeitspanne dar, insbesondere da hierbei der Teil des Zyklus
der aus Dampfbehandlung und Einweichen besteht, weniger als die Hälfte der gesamten
Zykluszeit betragen kann.
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Bei dem bekannten Dampfkonditionierungsverfahrei werden perforierte
Rohre die an eine Dampfleitung unter Druck von etwa 20 psi angeschlossen sind, in
eine Tabakmasse eingeführt und Dampf unter Druck durch den Tabak in einer radial
nach aussen weisenden Richtung hindurchgedrückt. Ein Nachteil dieses Verfahrens
besteht darin, daß die Temperatur des Dampfes oberhalb 212° Fahrenheit liegen muß,
da es nicht möglich ist, Dampf mit einer geringeren Temperatur bei atmosphärischem
Druck herzustellen. Folglich muß zur Befeuchtung yon Tabak mittels dieses Verfahrens
die Temperatur mindestens eines Teiles des Tabaks auf etwa 230° Fahrenheit erhöht
werden, was seitens der meisten Tabakhersteller als höchst nachteilig angesehen
wird. Fernerhin ist es nicht möglich über das Gesamtprodukt genau die gewünschte
feuchte Zunahme erreichen, da eine gleichmäßige Konditionierung nur dann erreicht
werden kann, wenn der gesamte Tabak die gleiche Temperatur erreicht.
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Bei dem Luftzirkulationsverfahren wird der zu befeuchtende Tabak
in in einer ventilierten, luftdichten Kammer angeordnet und ein perforiertes Rohr
in den Tabakballen eingeführt. Das Rohr ist
an die Ansaugseite eines
Gebläses angeschlossen und die Luft in der Kammer ist an die Abgabeseite des Gebläses
angeschlossen.
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Der durch das Gebläse erzeugte geringe Sog bewirkt, daß Luft aus der
Kammer radial durch den Tabak in das perforierte Rohr strömt, von wo sie durch einen
Konditionierungsmechanismus geleitet wird, in welchem Wärme und Feuchtigkeit zugeführt
werden, um die Luft wieder auf den richtigen Zustand für die Kammer zu bringen,
worauf dann die Luft im Kreislauf rückgeführt wird.
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Ein erheblicher Nachteil eises bekannten Verfahrens besteht in der
großen Länge der erforderlichen Zeit und in der Tatsache, daß die Dampfdurchdringung
der einzelnen Blätter nicht besonders wirksam ist, da hierbei kein Abführen der
nichtkondensierbaren Stoffe aus den Tabakblättern vor oder zu irgendeinem Zeitpunkt
während der Berührung mit der feuchtebeladenen Luft die in die Kammer eingeblasen
wird, erfolgt.
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Bei dem Vakuumströmungsverfahren, welches zum heutigen Zeitpunkt der
allgemeinen Anerkennung am nächsten kommt, wird eine perforierte Sonde in eine zu
befeuchtende Tabakmasse eingeführt, durch die Sonde in der Kammer ein Vakuum erzeugt,
bis der absolute Druck in dem Bereich zwischen zwei und drei Zoll Quecksilbersäule
absolut erreicht ist, Dampf in die Kammer eingleitet während die Sonde nach wie
vor an Vakuum angeschlossen ist, der Druck bis etwa sechs Zoll Quecksilbersäule
ansteigen gelassen, und bei diesem Wert über eine Zeitspanne gehalten, dann das
Vakuum abgeschaltet oder aufgehoben wird.
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Selbst dieses Verfahren hat Jedoch einige Nachteile, da es unter gewissen
Gesichtspunkten ein Kompromiss zwischen einander in Konflikt stehenden Faktoreraarstellt,
i So ist beispielsweise das Druckdifferential, bei dem die Dampfbehandlung erfolg)
ziemlich bescheiden, und zwar zumindest teilweise aufgrund der Tatsache, daß das
Vakuum bei einer Temperatur des Tabaks abgebrochen werden muß, welche nicht nachteilig
für den Tabak und geeignet ist, eine weitere Behandlung i
zu ermöglichen.
Ferner werden die nichtkondensierbaren Stoffe in dem Tabak nicht so vollständig
abgeführt, wie es häufig anstrebenswert ist, ehe die Dampfdurchdringung beginnt
und die Antriebskraft des Dampfes kann nicht so energievoll wie gewünscht sein.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird der zu befeuchtende Tabak in
einer Vakuumkammer angeordnet, und eine Evakuierungssonde in die Masse getrockneten
Tabaks eingeführt. Vorzugweise sind die Sonde und die Kammer durch zweckdienliche
Ventile mit einem: Dampfejektor der ersten Stufe verbunden, welcher seinen Ausgang
in einen Kondensator aufweist, wobei der Kondensator seinerseits seinen Ausgang
in zusätzliche Dampfejektoreinrichtungen aufweist, wie beispielsweise aufeinanderfolgende
DampfeJektoren einer zweiten und einer dritten Stufe, die oft als "Huckepack" EJektorsysteme
bezeichnet werden.
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Im Betrieb wird die Evakuierung auf einen absoluten Druck unterhalb
des Flammpunktes und vorzugsweise auf eine Größe weniger als ein Zoll Quecksilbersäule
absolut durchgeführt, um sämtliche oder nahezu sämtliche nichtkondensierbaren Stoffe
zu entfernen, und um den Tabak für die anschließende Dampfbehandlung vollständig
zu konditionieren. Hieran schließt sich ein gSichzeitiges Einlassen von Dampf in
die Kammer und die Evakuierung durch die Sonde an, was zu einer radial nach innen
gerichteten Strömung des Dampfes und einem graduellen Druckanstieg von dem übertrieben
niedrigen absoluten Ausgangsdruck führt. An den Druckanstieg schließt sich eine
Druckhalteperiode 1 bei einem Druck -an, welcher eine vorher festgelegten Maximaltemperatur
entspricht, welche beispielsweise eine Temperatur sein kann, die die vollständige
Abtötung von Käfern und ähnlichen Schädlingen gewährleistet. Anschließend wird der
Tabak wieder evakuiert und eine zweite Dampfbehandlung vorzugsweise bei einer Temperatur
die niedriger ist als bei der ersten Dampf behandlung durchgeführt, um das Verfahren
abzuschließen.
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Es ist zu sehen, daß hauptsächlicher Gegenstand der vorliegenden Erfindung
die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum schnellen und wirksamen
Befeuchten von gelagertem Tabak list, wodurch dieser zweckdienlich für eine Weiterverarbeitung
konditioniert werden kann.
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Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, gelagerten Tabak mittels
eines Verfahrens zu konditionieren, bei welchem in dem Tabak lediglich ein nahezu
nicht mehr verkleinerbares Minimum an nihtkondensierbaren Stoffen vorhanden ist,
ehe dieser der Dampfbehandlung ausgesetzt wird, wodurch der Wirkungsgrad der Dampfdurchdringung
in jedes Tabakstück maximiert wird.
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Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Befeuchten von Tabak zu schaffen, bei welchen ein nahezu maximales Druckdifferential
zwischen der anfänglichen Eingangstemperatur der Dampfbehandlung und der maximalen
Temperatur der Dampfbehandlung möglich ist, so daß eine maximale Konditionierung
durch die anfängliche Dampfbehandlung erzielt wird, und bei denen der Tabak nach
der anschließenden Evakuierung mit extrem gutem Wirkungsgrad für eine weitere Dampfbehandlung
prekonditioniert ist.
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Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu schaffen, bei denen die Auflockerung des Tabaks maximiert wird, wobei diese Auflockerung
zu einer Volumenzunahme des Tabaks führt, die die anschließende Handhabung erleichtert.
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Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Befeuchten von Tabak zu schaffen, bei welchen kalte Bereiche im wesentlichen
vollständig vermieden werden. Dieser letztere Vorteil gewinnt eine zunehmende Bedeutung
mit der Änderung der Verarbeitungsverfahren von Tabak vom gelegt sortierten Blattabak
zu gemischtem Tabak, wobei bei
Gemischttabak kalte Bereiche die
nach der Konditionierung bleiben, den anschließenden Herstellungsprozess des Tabaks
insbesondere stören und unterbrechen.
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Zusammengefasst wird durch die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Befeuchten von Tabak geschaffen, bei welchen die nichtkondensierbaren Stoffe
in einer Masse trocknem komprimierten Tabaks im wesentlichen vollständig dadurch
eliminiert werden, indem dieser einem sehr niedrigen Absolutdruck vorzugsweise unter
ein Zoll Quecksilbersäule ausgesetzt wird, woran sich eine erste Dampfbehandlung
bis zu einer bestimmten Temperatur unter dem Einfluss einer maximalen Druckdifferenz
anschließt, worauf eine Halteperiode und eine Reevakuierung erfolgt, während derer
eine Auflockerung auftritt, worauf schließt lich eine letzte Dampfbehandlung durchgeführt
wird.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer in den Zeichnungen beispielhaft
veranschaulichten Ausführungsform näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Skizze einer Ausführungsform einer
Vorrichtung, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist,
und Fig. 2 ein Kreislaufdiagramm, welches einen typischen Arbeitszyklus nach der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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In den Zeichnungen ist in Fig. 1 eine Vakuumkammer allgemein mit 10
bezeichnet. Eine Tabakmenge, welche beispielsweise ein Oxhoftfass sein kann, von
welchem der Deckel abgenommen und die Seitenlatten entfernt oder gelöst sind, ist
bei 11 veranschaulicht und ruht auf einem beweglichen Wagen oder Plattform 12.
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Zweckdienlicherweise kann die Plattform auf Schienen laufen, um den
Tabak leichter in die Kammer ein- bzw. aus dieser auszuführen. Es ist offensichtlich,
daß die Kapazität der Kammer in
weiten Grenzen geändert werden
kann, so daß Kammern eine Größe aufweisen können, die zwischen einer kleinen Tabakschachtel
und 6, 8 oder selbst eine größere Anzahl von Oxhoftfässern aufnehmen können.
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Bei 13 ist eine Entlüftungsleitung zur Atmosphäre veranschaulicht,
wobei die Leitung 13 ein Wkuumunterbrechungsventil 14 aufweist, welches vorzugsweise
vom Typ eines Drosselklappenventiles ist. Ferner ist eine Dampfeinlassleitung 15
an der Kammer 10 mit einem Dampbehandlungsventil 16 vorgesehen. Es ist offensichtlich,
daß eine in Angeln aufgehängte oder in senkrechter Richtung anhebbare Tür an einem
oder beiden Enden der Kammer vorgesehen sein kann, um den Tabak in und aus der Kammer
zu bewegen, wobei die Tür zweckdienliche vakuumdichte Abdichtungen aufweist, deren
einzelne Ausbildung dem Fachmann auf diesem Gebiet allgemein bekannt ist.
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Eine Evakuierungssonde ist allgemein mit 18 bezeichnet, wobei die
Sonde durch zweckdienliche vakuumdichte Dichtmittel 19 im Deckel oder der Oberseite
der Vakuumkammer hindurchläuft.
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Zweckdienliche Mechanismen zur Bewegung der Sonde zwis-chen einer
zurückgezogenen Stellung, in welcher diese in erhöhter Lage und ausser Berührung
mit dem Tabak in der Kammer befindlich ist und einer ausgefahrenen Stellung, in
welcher diese in die zentrale Zone einer Tabakmenge eingeführt ist, ist mit 20 bezeichnet.
Die Sonde läuft durch eine Zwischendecke 21 in der Vakuumkammer, deren Zweck darin
besteht, Kondensationsprodukte aufzunehmen, die sich an der Decke der Kammer bilden,
und um diese von/der Konditionierung unterzogenen Tabak wegzuleiten.
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Die Sonde weist eine berechnete Anzahl von Öffnungen auf, welche durch
kreisförmige oder längliche Löcher gebildet sind, die all-l gemein mit 22 bezeichnet
sind, und weist vorzugsweise eine Länge auf, die ausreicht, um vollständig bis zum
Boden der Tabakmenge in der veranschaulichten ausgefahrenen Stellung zu reichen.
Es
ist offensichtlich, daß die Sonde etwa einen halben Es einen
Zoll oberhalb des Bodens des Tabaksende und das in dem Oberabschnitt der Sonde oberhalb
der Oberseite der Tabakmenge de der Konditionierung unterzogen werden soll, keine
Löcher in der Sonde vorgesehen sind.
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Eine äussere Verlängerung der Sonde ist an eine erste Vakuumleitung
24 angeschlossen, welche ihren Auslass in einem Kondensator 25 aufweist. In der
ersten Vakuumleitung 24 ist ferner ein Kondensatorabschaltventil 26 vorgesehen.
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Eine zweite Vakuumleitung 27 weist ihre Öffnung am Einlassende direkt
in der Kammer auf. Die zweite Vakuumleitung 27 verbindet den Kondensator 25 und
einen Dampfejektor 30 der ersten Stufe.
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Ein Kammerabschaltventil ist mit 31 bezeichnet.
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Eine dritte Vakuumleitung 32 weist ein Ende in Verbindung mit ersten
Vakuumleitung 24 zwischen der Sonde und dem Kondensatorabschaltventil 26 auf, wobei
die andere Endöff-nung der zweiten Vakuumleitung 27 zwischen dem Kammerabschaltventil
31 und dem Dampfejektor 30 in ersten Stufe angeschlossen ist. Ein Sondenabschaltventil
33 ist in der dritten Vakuumleitung angeordnet.
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Fener weist das Evakuierungssystem zweite Evakuierungseinrichtun
gen auf, welche beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel aus einem Dambjektor
35 der zweiten Stufe und einem Dampfejektor 36 der dritten Stufe gebildet sind,
und wobei der Dampfejektor der zweiten Stufe direkt in den Ejektor der dritten Stufe
fördert und seine Ansaugöffnung in dem Kondensator 25 aufweist. Der Dampfejektor
der dritten Stufe fördert zur Atmosphäre. Es ist offensichtlich, daß die erste Stufe
kondensierend arbeitet und das die zweite und dritte Stufe die oft als "Huckepack"
Ejektoren bezeichnet werden, nichtkondensierend arbeiten.
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Das Kondensationssystem weist zusätzlich zu der Kondensatorkammer
eine
Auslassleitung auf, deren Einlass unterhalb des Wasserspiegels in dem Kondensator
liegt und deren Auslass zu einem zweckdienlichen Wasserdispersionsmechanismus 39
in einem Kühlturm 40 führt. Eine zweckdienliche Pumpeinrichtung ist mit 41 bezeichnet.
Gekühltes Wasser von dem Kühlturm 40 wird über eine Leitung 42 in die Kondensatorkammer
geleitet, wo es in einem fein verteilten Sprühstrahl 43 eingeleitet wird, welcher
den Medienstromweg zwischen den Öffnungen der Vakuumleitungen 24 und 47 einerseits
und dem Einlass zum Ejektor 35 der zweiten Stufe andererseits kreuzt. Die Pfeile
in den Leitungen 38 und 42 zeigen die Strömungsrichtung des Kühlmediums.
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Im folgenden wird die Verwendung und der Betrieb der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung beschrieben.
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Im Betrieb wird Tabak in einem komprimierten Zustand, welcher zu trocken
und brüchig ist, um in das Tabakherstellungsverfahren eingeleitet zu werden, auf
dem Wagen 12 angeordnet und in die Vakuumkammer 10 gefahren, wobei die Sonde i8
durch den Mechanismus 20 zurückgezogen ist, um den Eintritt des Tabaks zu ermöglichen.
Wenn der Tabak seine Stellung in der Kammer erreicht hatt wird die Tür geschlossen,
die Kammer abgedichtet und der Mechanismus 20 betätigt, um die Sonde 18 nach unten
in die in Fig. 1 veranschaulichte Stellung auszufahren. Die Sonde wird in der zentralen
Zone und vorzugsweise längs der senkrechten Mittelachse der zu befeuchtenden Tabakmasse
11 angeordnet. Nachdem die Sondei ihre Stellung erreicht hat, in der sie sich im
wesentlichen über.
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die gesamte senkrechte Höhe der Tabakmasse erstreckt, wbbei alle Öffnungen
22, lediglich in der Tabakmasse 11 liegen, wird das Dampfejektorsystem betätigt,
um ein Vakuum in der Kammer und in der Tabakmasse zu erzeugen. Der Arbeitszyklus
wird insbesondere aus Fig. 2 und dem folgenden Ventildiagramm ersichtlich.
Ventildiagramm
Arbeitspunkt Dampfbehandlungs Kammerab- Sonden- Kondensa- Vakuumunter-Verfahrensschritt
im Zyklus ventil 16 schaltven- abschalt torab- brechungstil 31 ventil 33 schaltven-
ventil 14 til 26 Anfangsevakuierung A C O O O C Flammpunkt A1 C O O C C Minimalpunkt
B O C O C C Umschaltejektor 2. Stufe B1 O C C O C Erste Haltezeit C O C C O C (Leerlauf)
Re-evakuierung D C O O O C (gesteuert) Zweite Haltezeit E O C C O C (Leerlauf) Vakuum-Entlastung
F C C C C O Abförderung/Anfangsevakuierung G C O O O C O = offen C = geschlossen
In
Fig. 2 ist ein typisches Zyklusdiagramm veranschaulicht, bei welchem auf der senkrechten
Achse absolute Druck- und dazugehörige Sätigungstemperatur und auf der horizontalen
Achse die Zeit aufgetragen ist, wobei die folgenden Arbeitsgänge auftreten.
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Bei Null Minuten erfolgt die anfängliche Evakuierung der Kammer durch
die Vakuumleitungen 24 und 27 mittels der Dampfejektoren 35 und 36 der dritten Stufe.
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In diesem Zustand ist das Vakuumentlastungsventil 14 und das Dampfbehandlungsventil
16 der Kammer geschlossen, wobei das Vakuumentlastungsventil bis zum Ende des Zyklus
geschlossen bleibt.
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Das Kammerabschaltventil 31, das Sondenabschaltventil 33 und das Kondensatorabschaltventil
26 sind geöffnet. Die schnelle Evakuierung der Kammer und des Tabaks erfolgt, wie
dies aus der steilen Neigung der Kurve ersichtlich ist, wobei dieser Kurvenabschnitt
bei A beginnt und am Punkt B endet.
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Es ist offensichtlich, daß am Punkt A die Temperatur in der Kammer
der Raumtemperatur entspricht und das die Temperatur des Tabaks irgendeine Temperatur
in dem Bereich zwischen beispielweise 33 - 95° Fahrenheit sein kann, was von der
Temperatur des Lagerraumes des Tabaks abhängt, wo dieser vor dem Einsetzen in die
Vakuumkammer 10 zur Befeuchtung gelagert wurde.
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Ferner soll darauf hingewiesen werden, daß bei einer typischen praktischen
Ausführungsform der Vorrichtung die Dampfejektoren der zweiten und dritten Stufe
bis zu einem absoluten Druck von etwa einem Zoll Quecksilbersäule absolut wirksam
sind, und dass der Dampfejektor der ersten Stufe in dem Bereich zwischen etwa zwei
bis drei Zoll Quecksilbersäule absolut bis zu 0,2 Quecksilbersäule absolut wirksam
ist.
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Folglich wird kurz ehe die untere wirksame Grenze der Ejektoren der
zweiten und dritten Stufe erreicht ist, und gleichzeitig nachdem der effektive Arbeitsbereich
des Ejektors der ersten Stufe erreicht ist, der Dampfejektor der ersten Stufe an
den Dampf angeschaltet. So kann folglich der DampfeJektor 30 der ersten Stufe angeschaltet
werden, wenn der absolute Druck in der Kammer etwa 2 Zoll Quecksilbersäule erreicht.
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An dem Anschaltpunkt des Dampfejektors 30 der ersten Stufe ist das
Kondensatorabschaltventil 26 geschlossen.
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An einem Punkt nahe dem Ende des ersten Evakuierungsschrittes A-t
wird ein Zustand erreicht, in welchem die Kammertemper-atur und die Tabaktemperatur
identisch ist, wobei dieser Zustand im folgenden als Flammpunkt bezeichnet wird.
Zum Zwecke der Erläuterung ist der Flammpunkt als Punkt A1 in Fig. 2 veranschaulicht,
obwohl offensichtlich ist, daß dieser sich in erheblichem Maße ändern kann, und
an irgendeinem Punkt in der ersten Evakuierungsperiode auftreten kann, was einem
Druck von etwa 0,3 - 1,5 Zoll Quecksilbersäule absolut entspricht.
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Die Evakuierung wird bis zu einem absoluten Druck in dem Bereich zwischen
etwa 0,3 - 0,5 Zoll Quecksilbersäule absolut forgesetzt,.
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was als Punkt B veranschaulicht ist. Dieser Punkt ist als Minimalpunkt
(Pull Down Point) bezeichnet.
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An diesem Punkt sind alle oder im wesentlichen alle nichtkondensierbaren
Stoffe aus der Kammer, dem Raum zwischen den Tabakblättern in der Kammer und aus
den einzelnen Tabakblättern abgeführt.
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Wenn dieser Punkt erreicht ist, ist die Kammertemperatur und die .Tabaktemperatur
im wesentlichen gleich und kann beispielsweise in dem Bereich zwischen etwa 330
- 850 Fahrenheit liegen.
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Bei der ersten Dampfbehandlung ist das Dampfeinlassventil 16 der Kammer
geöffnet, daß Kammerabschaltventil 31 geschlossen. Das Sondenabschaltventil 33 bleibt
offen und das Kondensatorabschaltventil 26 bleibt geschlossen.
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In diesem Zustand tritt Dampf in die Kammer über die Leitung 15 ein,
und wird radial nach innen durch den Tabak in Richtung der Sonde gesogen, von wo
unverbrauchter Dampf uninichtkondensierbare Stoffe über die Leitungen 32, 27 und
den Dampfejektor 30 der ersten Stufe zum Kondensator 25, die Eaektren der zweiten
und dritten Stufe und zur Atmosphäre gefördert wird.
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Während sich der Dampf radial nach innen in den Tabakballen bewegt,
dringt er in die Poren des Tabaks ein, aus denen die nicht kondensierbaren Stoffe
zuvor abgeführt wurden und befeuchtet und erhitzt die einzelnen Tabakstücke.
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Kurz ehe die obere absolute Druckgrenze des Ejektors der ersten Stufe
erreicht ist, wird das Sondenabschaltventil 33 geschlossen und das Kondensatorabschaltventil
26 geöffnet, um das Vakuum mittels der Sektoren der zweiten und dritten Stufe zu
steuern.
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Wahrend dieses Abschnitts des Arbeitszyklus der sich beispielsweise
von der 7 Minutengrenze bis zu der 14 Minutengrenze erstrecken kann, wird Dampf
durch die Leitung 15 geringfügig schneller eingeleitet als er durch die Sonde 18
kondensiert oder evakuiert werden kann, was zu dem Ergebnis führt, daß der Druck
und die Temperatur beide ansteigen bis der Punkt C erreicht ist.
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Der Punkt C stellt eine vorher festgelegte Maximaltemperatur darp
welche beispielsweise in dem Beach zwischen etwa 152 - 1600 Fahrenheit liegen kann.
Am Punkt C hat die Temperatur in der Kammer das vorher festgelegte Maximum erreicht,
wobei Jedoch die: Temperatur zumindest von Teilen des Tabaks etwas kleiner ist,
als das vorher festgelegte Maximim, was wegen der Temperaturverzögerung der Fall
ist , die während der Konditionierung auftritt:.
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Es kann beispielsweise vorteilhaft sein, den Abschnitt mit Druckanstieg
des ersten Dampfbehandlungsschrittes zubeenden, wenn der Druck in dem Bereich zwischen
etwa 9 - 11 Zoll Quecksilbersäule absolut liegt, wobei die Temperatur jedoch auf
jeden Fall kleiner als 1600 Fahnnheit sein muß, da dies die Temperatur darstellt,
oberhalb derer der Tabak nachteilig beeinfluast werden kann. Es kann beispielsweise
ausreichen, die Temperatur bis lediglich auf etwa 1400 Fahrenheit zu erhöhen, da
die Erfahrung gezeigt hat, daß eine gute Durchdringung des Tabaks bei dieser Temperatur
und Druckauftritt und das irgendwelche lebenden Insekten wirksam abgetötet werden.
Der einzelne Anwender kann jedoch wünschen die Temperatur höher zu führen, beispielsweise
bis auf etwa 1520 Fahrenheit, was viele Jahre lang für die Minimaltemperatur gehalten
wurde, die notwendig ist, um eine vollständige Abtötung von Insekten zu erreichen.
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Es ist ferner offensichtlich, daß kurz nachdem die untere wirksame
Arbeitsgrenze der Dampfejektoren der zweiten und dritten Stufe während des Druckanstieges
erreicht wurde, der Ejektor der ersten Stufe abgeschaltet wurde.
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Wenn der.Punkt C bei etwa 14 Minuten erreicht ist, wird das Dampfeinlassventil
16 der Kammer gedrosselt, so daß ein Gleichgewicht zwischen dem eingelassenen Dampf
und in durch das Vakuumsystem abgeführten Dampf hergestellt wird. Dieser Zustand
wird als erste Halteperiode bezeichnet.
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Die Läç der ersten Halteperiode kann in Grenzen von mehreren Minuten
variiert werden. Bei dem veranschaulichten Arbeitszyklus ist eine Zeitspanne von
etwa 2 Minuten veranschaulicht. Vorzugsweise beträgt die Gesamtzeit der ersten und
der zweiten Halteperioden zusammen etwa 6 Minuten und folglich kann die erste Halteperiode
zumindest in diesem Bereich falls gewünscht, verkürzt oder verlängert werden.
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Die Hauptfunktion der ersten Halteperiode besteht darin, zu gewährleisten,
daß
alle Teile des Tabaks die gewünschte Temperatur erreichen, welche wie oben erwähnt
in dem Bereich zwischen etwa 1520 Fahrenheit bis etwa 1600 Fahrenheit liegen kann.
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Es ist offensichtlich, daß während dieser ersten Halteperiode der
Dampf und irgendwelche nichtkondensierbaren Stoffe die in die Kammer über die Leitung
15 eintreten, kontinuierlich radial nach innen durch den Tabak gesogen werden, und
daß unverbrauchter Dampf oder nichtkondensierbare Stoffe durch die Evakuierungssonde
18 abgeführt werden.
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Am Ende der ersten Halteperiode, das ist wenn der Punkt D im Zyklus
erreicht ist, wird das Dampfeinlassventil 16 der Kammer geschlossen, das Kammerabschaltventil
31 langsam geöffnet und das Sondenabschaltventil 33 geöffnt, während das Kammerabschaltventil
26 geöffnet bleibt. Dieser Vorgang wird als Reevakuierung bezeichnet.
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Als Ergebnis davon hält der Druck in der Kammer und in dem Tabak
in dem BelleLch zwischen etwa 3, 5 - 6,5 Zoll Quecksilbersäule absolut ab, was einer
Kammertemperatur von etwa 120 - 1400 Fahrenheit entspricht.
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Wegen des höheren spezifischen Gewichtes des Tabaks Jedoch hinkt,
die Temperatur des Tabaks hinter der Temperatur in der Kammer nach, wobei ein typischer
Bereich der Temperatur des Tabaks zu diesem Zeitpunkt zwischen 130 und 145° Fahrenheit
liegen kann.
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An diesem Punkt in dem Arbeitszyklus erfolgt eine Auflockerung des
Tabaks. Diese Auflockerungswirkung wird durch die Reevakuierungsgeschwindigkeit
gesteuert und kann durch ein Guckloch in der Kammer visuell überwacht werden. Das
Volumen der Tabakmenge nimmt tatsächlich einen Zoll oder mehr in Höhe und/oder Durchmesser
zu.
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Am Punkt E des Arbeitszyklus werden das Kammerabschaltventil 31
und
das Sondenabschaltventil 33 geschlossen, das Dampfeinlassventil 16 der Kammer langsam
geöffnet und Dampf wiederum in die Kammer eingeleitet. Dies wird als zweite Halteperiode
bezeichnet.
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Vorzugsweise wird der Dampf in gleicher Menge und Geschwindigket eingelassen,
wiq'er durch das Vakuumsystem kondensiert und abgeführt wird, so daß der Druck im
wesentlichen konstant währed dieser zweiten Dampfbehandlung verbleibt. Das Kondensatorabschaltventil
26 bleibt offen, so daß die Erzeugung eines Vakuums unter der Steuerung der Dampfejektoren
der zweiten und dritten Stufe erfolgt.
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Die Länge der zweiten Dampfbehandlung E-F kann innerhalb von Grenzen
verändert werden. Bei dem beispielhaft veranschaulichtet Arbetszyklus ist eine Zeitspanne
von 4 Minuten gezeigt, obwohl diese wie bereits oben erwähnt verlängert oder verkürzt
werden kann. Es ist jedoch bevorzugt, daß die Länge der beiden Halteperioden C-D
und E-F insgesamt etwa 6 Minuten beträgt.
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Auf jeden Fall ist die Halteperiode lang genug, um zu gewährleisten,
daß der gesamte Tabak die Kammertemperatur erreicht. Bei dem veranschaulichten Beispiel
ist eine Kammer- und Tabaktemperatur von 1300 Fahrenheit gezeigt, was einem absoluten
Druck von 4,5 Zoll Quecksilbersäule entspricht.
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Am Ende des zweiten Dampfbehandlungsschrittes, nämlich am Punkt F,
werden das Dampfeinlassventil 16 für die Kammer und das Kondensatorabschaltventil
26 geschlossen (das Kammerabschaltventil 31 und das Sondenabschaltventil 33 bleiben
geschlossen) und das Vakuumunterbrechungsventil 14 wird geöffnet, um atmosphärischen
Druck in das Innere der Kammer einzulassen.
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Vorzugsaise wird das Vakuumunterbrechungsventil 14 langsam geöffnet,
so daß sich der Druck allmählich zwischen der Innenseite und der Aussenseite des
Tabaks ausgleicht.
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Am Ende des Zyklus steigt die Temperatur in der Kammer selbstverständlich
auf Umgebungstemperatur und der Druck auf 29,92 Zoll Quecksilbersäule absolut an.
Die Temperatur des Tabaks bleibt bei der letzten Haltetemperatur, was beim Ausführungsbeispiel
vorzugsweise etwa 1300 Fahrenheit + 20 beträgt. Bei dieser Temperatur jedoch ist
der Tabak für einc weitere Verarbeitung im richtigen Zustand.
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Der Steuermechanismus 20 der Sonde wird dann betätigt, um die Sonde
18 zurückzuziehen und der Tabak wird aus der Kammer herausgenommen und zur nächsten
Bearbeitungsstation überführt.
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Das Vakuumsunterbrechungsventil 14 wird dann geschlossen und die Kammer
ist in dem Zustand befindlich, um eine weitere Beschickung von zu behandelndem Tabak
aufzunehmen.
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Am Schluß dieses Verfahrens, welches für ein Oxhoft üblicher Größe
lediglich etwa 23 Minuten benötigte, ist der Tabak in einem aufgelockertem Zustand
ohne kalte Bereiche.
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Zur näheren Erläuterung der Temperaturen und Drücke die in dem System,
während eines typischen Arbeitszyklus auftreten können, wird auf die folgende Tabelle
Bezug genommen.
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Temperatur-Druck-Zustandstabelle Verfahrensschritt Arbeitspunkt Temperatur
(°F) Druck im Zyklus Kammer Tabak Anfangsevaku- A Umgebungs-T. 30 ierung 33°-95°
Flammpunkt A1 33°-95° 33°-95° ,3-1,5 Minimalpunkt B 330 33°-85° 0,2 1. Halteperiode
C 160° weniger als 10,0 Re-Evakuierung D 1600 152°-160° 10.0 ?. Halteperiode E 120°-140°
3,5-6,5 130° 130°-145° 130° -140° Vakuumentlastung F 1300 1300+ 20 4.5 Zyklusende
G Umgebungs-T. 30 130°# 2°
Eines der wünschenswerten Merkmale der
Erfindung liegt darin, daß die nichtkondensierbaren Stoffe nahezu vollständig aus
den Tabakblättern entfernt werden, ehe erstmalig Dampf eingelassen wird. Hierdurch
wird die Durchdringung des Dampfes in die einzelnen Tabakblätter während der ersten
Dampfbehandlung erleichtert. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Durchdringung des
Dampfes in das Tabakblatt während der zweiten Dampfbehandlung der zweiten Durchdringung
in anderen bekannten Verfahren erheblich überlegen ist und es wird angenommen, daß
diese Gleichmäßig-l keit und Leichtigkeit der Durchdringung zumindest im überwiegenden
Teil der im wesentlichen vollständigen Entfernung nichtkondensierbarer Stoffe vor
der ersten Dampfbehandlung zuzurechnen ist. Es ist jedoch selbstverständlich offensichtlich,
daß der Dampf selbst nichtkondensierbare Stoffe enthält, deren Vernichtung oder
Abführung nicht möglich ist. Durch Entfernen einer .Maximalmenge nichtkondensierbarer
Stoffe vor der ersten Dampfbehandlung jedoch wird den Tabakblättern eine maximale
Dampfmenge zugeführt.
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Ferner ist die Dampfbehandlung besonders wirksam, da eine maximale
Antriebskraft für die Zuführung von Dampf zu den einzelnen Tabakblättern erzeugt
wurde. D.h. der absolute Druck liegt im Bereich von 0,3-0,5 Zoll Quecksilbersäule
absolut am Beginn der ersten Dampfbehandlung und der Druck kann bis zu 9 - 10 Zoll
Quecksilbersäule absolut ansteigen. Dies sollte mit anderen bekannen Arbeitszyklen
wie beispielsweise dem Unterdruckströmungszyklus verglichen werden, bei welchem
das Druckdifferential lelediglich in der Größenordnung von etwa 4 Zoll Quecksilbersäule
absolut liegen kann.
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Dem Fachmann auf diesem Gebiet ist sofort offensichtlich, daß andere
Abwandlungen im Rahmen des Grundgedankens der vorliegenden Erfindung vorgenommen
werden können.
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IS§mtliche der in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen
erkennbaren technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von BedellMngs
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