DE2644094A1 - METHOD AND APPARATUS FOR DRYING DAMP, PARTICULAR MATERIAL, E.g. CRUSHED TOBACCO - Google Patents
METHOD AND APPARATUS FOR DRYING DAMP, PARTICULAR MATERIAL, E.g. CRUSHED TOBACCOInfo
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Description
PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS
Dipl.-Ing. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK Dipl.-Ing. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD ■ Dr. D. GUDELDipl.-Ing. P. WIRTH Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK Dipl.-Ing. G. DANNENBERG Dr. P. WEINHOLD ■ Dr. D. GUDEL
281134 6 FRANKFURT AM MAIN281134 6 FRANKFURT AM MAIN
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287014 GR. ESCHENHEIMER STRASSE 39287014 GR. ESCHENHEIMER STRASSE 39
28. September 1976
Da/fSeptember 28, 1976
Da / f
Tobacco Research and Development Institute LimitedTobacco Research and Development Institute Limited
Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von feuchtem, teilchenförmigen! Material, z. B. zerkleinertem TabakMethod and device for drying moist, particulate! Material, e.g. B. crushed tobacco
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von feuchtem, teilchenförmigen festen Material, wie etwa geschnittener Tabak.The invention relates to a method and an apparatus for drying moist, particulate solid material such as cut tobacco.
Die Erfindung befaßt sich in erster Linie mit dem Trocknen von geschnittenem Tabak, aber kann auch auf das Trocknen von anderen Materialien mit Vorteil angewendet werden, bei denen mit konventionellen Trockensystemen die gleichen Nachteile wie bei geschnittenem Tabak auftreten.The invention is primarily concerned with the drying of cut tobacco, but can also relate to drying of other materials can be used to advantage for those with conventional drying systems the same disadvantages occur as with cut tobacco.
Tabak wird normalerweise in rotierenden Trocknern des Typs mit direkt-indirekter Wärmeübertragung getrocknet, Der Ausdruck "direkt" wird verwendet, wenn Hitze den Festteilchen zugeführt oder von diesen abgezogen wird durch direkten Austausch zwischen strömendem Gas und Festteilchen, der Ausdruck "indirekt", wenn das Heizmedium von physikalischer Berührung mit den Festteilchen durch eine Metallwand oder ein Rohr getrennt ist.Tobacco is usually dried in rotating dryers of the direct-indirect heat transfer type, The term "direct" is used when heat is added to or withdrawn from the solid particles by direct exchange between flowing gas and solid particles, the term "indirect" when the heating medium is separated from physical contact with the solid particles by a metal wall or pipe.
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Die üblicherweise zum Trocknen von geschnittenem Tabak verwendeten
Trockner können indirekt in dem Sinne sein, daß die Wände durch Gas oder Dampf beheizt werden (z.B. durch Dampfwicklungen an der inneren Oberfläche des Trockners und sich
über seine Länge erstreckend) oder direkt in dem Sinn, daß heißes Gas, normalerweise heiße Luft, durch den Trockner
■ hindurchgeführt wird.The dryers commonly used for drying cut tobacco can be indirect in the sense that the walls are heated by gas or steam (e.g., by steam wraps on the inner surface of the dryer and extending along its length) or directly in the sense of being hot Gas, usually hot air, through the dryer
■ is passed through.
Die heiße Luft kann zum Trocknen des Tabaks in gleicher Richtung wie dieser fließen oder entgegengesetzt, wobei sie im
ersteren Fall am Einlaß des Trockners und im letzteren Fall an dessen Auslaß zugeführt wird.To dry the tobacco, the hot air can flow in the same direction as it or in the opposite direction, being in the
the former case is supplied at the inlet of the dryer and in the latter case at its outlet.
Im Falle gleicher Strömungsrichtung besteht am Einlaß ein
großer Unterschied zwischen den Temperaturen des zugeführten geschnittenen Tabaks und der heißen Trockenluft. Als Folge
hiervon erhält der Tabak einen "Schock" und die Tendenz zum Schrumpfen, Brechen und Verhärten als Ergebnis der hohen Rate
an Feuchtigkeitsübertragung von dem Tabak.In the case of the same direction of flow, there is one at the inlet
large difference between the temperatures of the supplied cut tobacco and the hot dry air. As a result
this gives the tobacco a "shock" and a tendency to shrink, break and harden as a result of the high rate of moisture transfer from the tobacco.
Diese Art von Trocknern hat jedoch den Vorteil, daß mit dem Vordringen des Tabaks und der Luft im Trockner der Temperaturunterschied abnimmt, wodurch sich eine stabilisierende Wirkung auf den Tabak ergibt.However, this type of dryer has the advantage that with the advance of the tobacco and the air in the dryer, the temperature difference decreases, resulting in a stabilizing effect on the tobacco.
Gemäß der Erfindung kennzeichnet sich ein Verfahren zum
Trocknen von feuchtem, teilchenförmigen! festem Material,
wie beispielsweise geschnittener Tabak, durch Förderung des Materials längs eines Weges,auf dem es mittrockenem heißem
Gas, das in gleicher Richtung wie das Material strömt, in Berührung gebracht wird, bis wenigstens Gleichgewicht zwischen
dem Material und dem heißen Gas erreicht ist, dadurch daß
vor der Berührung zwischen dem Material und dem heißen Gas
das Material zum Herabsetzen der Neigung des Feuchtigkeitsgradienten zwischen dem Material und dem Gas vorbehandelt
wird.According to the invention, a method for
Drying of damp, particulate! solid material,
such as cut tobacco, by conveying the material along a path in which it is dry hot
Gas flowing in the same direction as the material is brought into contact until at least equilibrium is reached between the material and the hot gas, thereby
before contact between the material and the hot gas
pretreated the material to reduce the tendency of the moisture gradient between the material and the gas
will.
?0981S/082i? 0981S / 082i
Je größer der Temperaturunterschied zwischen dem zugeführten Material und dem Gas ist, umso steiler ist die Neigung des Feuchtigkeitsgradienten, oder je niedriger der Feuchtigkeitsgehalt des Materials ist, umso steiler ist die Neigung des Feuchtigkeitsgradienten. Im Ergebnis könnte man die Neigung durch Vermindern des Temperaturunterschieds oder durch künstliche Befeuchtung des ankommenden bzw. zugeführten Materials einstellen. Das erstere wird bevorzugt, weil künstliches Befeuchten den Energiebedarf des Trockensystems erhöht. The greater the temperature difference between the supplied material and the gas, the steeper the slope of the Moisture gradients, or the lower the moisture content of the material, the steeper the slope of the Humidity gradient. As a result, the inclination could be reduced by reducing the temperature difference or by Set artificial humidification of the incoming or supplied material. The former is preferred because it is artificial Moisturizing increases the energy requirements of the drying system.
Daher wird gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Material durch Erhöhen seiner Temperatur mittels indirekter Wärmeübertragung zwischen dem Material und einer geheizten Oberfläche vorbehandelt, so daß, wenn das Material mit dem heißen Gas in Berührung kommt, es bereits eine Temperatur hat, die der des Gases näherkommt.Therefore, according to the preferred embodiment of the invention the material by increasing its temperature by means of indirect heat transfer between the material and a heated surface pretreated so that when the material comes into contact with the hot gas, it already has a temperature that approximates that of the gas.
Die Erfindung sieht auch vor, daß die Berührung zwischen dem Material und dem heißen Gas noch nach Erreichen des Feuchtigkeitsgleichgewichts fortgesetzt wird, um das Material zu stabilisieren.The invention also provides that the contact between the material and the hot gas still after reaching the moisture equilibrium continues to stabilize the material.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, welche schematisch d.n erfindungsgemäßes System zum Trocknen von geschnittenem Tabak darstellt.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, which schematically represents the inventive system for drying cut tobacco.
In der Zeichnung ist ein System zum Trocknen von geschnittenem Tabak mittels eines rotierenden direkt-indirekten Trockners 4 gezeigt. Der Trockner 4 ist um seine innere Oberfläche' herum mit (nicht gezeigten) Dampfrohren für indirekte Erwärmung der Tabakbeschickung versehen. Der Trockner 4 hat an seinem einen Ende einen Einlaß 6 für feuchten Tabak und an seinem anderen Ende einen Auslaß 8 für getrockneten Tabak und einen Auslaß 10 für Heißluft, die in gleicher Richtung wie der Tabak zugeführt wird. Ein Einlaß 12 für die heiße Luft er-In the drawing is a system for drying cut tobacco by means of a rotating direct-indirect dryer 4 shown. The dryer 4 is provided around its inner surface with steam pipes (not shown) for indirect heating the tobacco feed. The dryer 4 has an inlet 6 for moist tobacco at one end and at his other end an outlet 8 for dried tobacco and an outlet 10 for hot air, which in the same direction as the Tobacco is supplied. An inlet 12 for the hot air
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streckt sich in vorbestimmtem Abstand von dem Tabakeinlaß 6 in den Trockner 4 hinein.extends into the dryer 4 at a predetermined distance from the tobacco inlet 6.
Nahe dem Tabakeinlaß 6 ist ein Förderer 11 zum Abwiegen des Tabaks und ein Feuchtigkeitsmesser 14 an einem vibrierenden Förderer 15 angeordnet, von dem aus der Tabak dem Trockner 4 zugeführt wird. Die Förderrate des Tabaks zum Trockner 4 wird gesteuert gemäß dem Produkt Feuchtigkeitsgehalt, festgestellt durch den Feuchtigkeitsmesser 14, und dem Gewicht am Förderer 11, über Einspeisung an ein Steuersystem.Near the tobacco inlet 6 is a conveyor 11 for weighing the tobacco and a moisture meter 14 on a vibrating one Conveyor 15 is arranged, from which the tobacco enters the dryer 4 is fed. The feed rate of the tobacco to the dryer 4 is controlled according to the product moisture content detected by the moisture meter 14, and the weight on the conveyor 11, via feed to a control system.
Am Luftauslaß 10 befindet sich ein Meßgerät 16 für die Temperatur in Wirkverbindung mit einem Steuergerät 18 für das Volumen, das am Lüfteinlaß 12 angebracht ist. Das Steuergerät 18 dient der Einstellung der Förderrate an heißer Luft durch den Einlaß 12 £um Trockner 4 in Abhängigkeit von der Temperatur der Luft am Auslaß 16, indem mehr oder weniger atmosphärische' Luft mit der erhitzten Luft gemischt wird.At the air outlet 10 there is a measuring device 16 for the temperature in operative connection with a control device 18 for the volume, which is attached to the ventilation inlet 12. The control unit 18 serves to adjust the delivery rate of hot air through the inlet 12 to the dryer 4 as a function of the temperature the air at outlet 16, by more or less atmospheric ' Air is mixed with the heated air.
Das Trockensystem arbeitet folgendermaßen: Dem Trockner 4 über den Einlaß 6 zugeführter Tabak kommt zunächst in Berührung mit den dampfbeheizten Wänden des Trockners 4 in einer Zone A und wird lediglich durch indirekte Beheizung erwärmt, während der Tabak sich längs des Trockners 4 bewegt, bis er die Stelle erreicht, wo am Einlaß 12 die heiße Luft zugeführt wird. Beim Erreichen dieser Stelle wird der Tabak von der heißen Luft direkt erwärmt, zusätzlich zu der indirekten Erwärmung, und Massenübertragung von Feuchtigkeit vom Tabak zu der heißen trockenen Luft beginnt in der Zone B.The drying system works as follows: Tobacco supplied to the dryer 4 via the inlet 6 comes first in contact with the steam-heated walls of the dryer 4 in a zone A and is only by indirect heating heated while the tobacco moves along the dryer 4 until it reaches the point where the inlet 12 is supplied with the hot air will. Upon reaching this point, the tobacco is heated directly by the hot air, in addition to the indirect Warming, and mass transfer of moisture from tobacco to the hot dry air, begins in Zone B.
Die relative Feuchtigkeit der Luft steigt allmählich an* während diese sich durch den Trockner 4 hindurch bewegt, während der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks abnimmt.The relative humidity of the air increases gradually * as it moves through the dryer 4 as the moisture content of the tobacco decreases.
Die Dimensionen und Betriebsvariablen des Trockners 4 und die Trockenbedingungen sind so gewählt, daß vor Erreichen des Endes des Trockners 4 der Tabak ein Gleichgewicht an Feuchtigkeitsgehalt mit der Luft' entsprechend einem vorbestimmten WertThe dimensions and operating variables of the dryer 4 and the drying conditions are chosen so that before reaching the At the end of the dryer 4 the tobacco has an equilibrium in moisture content with the air 'corresponding to a predetermined value
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erreicht. Der Tabak tritt dann in eine dritte Zone des Trockners 4, die mit C bezeichnet ist, ein, in welcher keine weitere Trocknung stattfindet und in der die relative Feuchtigkeit der Luft über dem Tabak im wesentlichen konstant bleibt.achieved. The tobacco then enters a third zone of the dryer 4, denoted by C, in which no further drying takes place and in which the relative humidity of the air above the tobacco is essentially remains constant.
Die Anordnung einer solchen Zone C ist von Vorteil für die Stabilisierung des τα..behandelnden Tabaks.The arrangement of such a zone C is advantageous for stabilizing the τα. treating tobacco.
Zwecks Steuerung der Arbeitsweise des Trockners 4 gibt die Differenz der relativen Feuchtigkeit zwischen den Einlaß- und Auslaßströmen der Luft ein gutes Maß für die Trocknerfunktion. Da weiter die zugeführte Luft im wesentlichen trocken und von erhöhter Temperatur ist, kann ihre relative Feuchtigkeit für alle praktischen Zwecke als Null angenommen werden. .For the purpose of controlling the operation of the dryer 4, the difference in relative humidity between the inlet and outlet flows of the air are a good measure of the dryer function. Since then the air supplied is essentially is dry and of elevated temperature, its relative humidity may for all practical purposes be taken as zero will. .
Infolgedessen ergibt die relative Feuchtigkeit am Luftauslaß allein eine geeignete Steuervariable, und da die relative Feuchtigkeit der Luft anfänglich Null war, ist ihre Temperatur, wenn sie erst die Stabilisierungszone C erreicht hat, eine Funktion ihrer relativen Feuchtigkeit. Als weitere Folge ergibt die Temperatur am Luftauslaß damit ein geeignetes Signal für rasches Ansprechen des Steuersystems, welches das Meßgerät 16 für die Temperatur mit dem Steuergerät 18 für das Volumen bzw. die Luftrate koppelt.As a result, the relative humidity at the air outlet results alone is a suitable control variable, and since the relative humidity of the air was initially zero, is its temperature, once it has reached stabilization zone C, is a function of its relative humidity. As a further consequence, the temperature at the air outlet thus gives a suitable signal for rapid response of the Control system, which the measuring device 16 for the temperature with the control device 18 for the volume or the air rate couples.
Das System bzw. die Vorrichtung -nach der Erfindung hat damit alle Vorteile und keinen der Nachteile der bisher üblichen für diesen Zweck vorgesehenen Systeme.The system or the device according to the invention thus has all the advantages and none of the disadvantages of the systems previously used for this purpose.
Der "Schock" für den frisch zugeführten Tabak wird durch die Vorheizzone A herabgesetzt, der trockne Tabak wird in der Stabiliserungs-Zone C stabilisiert, und dank der Stabilisie-".The "shock" for the freshly supplied tobacco is reduced by the preheating zone A, the dry tobacco is in the Stabilization zone C stabilized, and thanks to the stabilization ".
7 Θ 9 8 1 5/08267 Θ 9 8 1 5/0826
.S. 3.S. 3
rungszone kann ein rasch ansprechendes Steuersystem vorgesehen werden.a fast-acting control system can be provided will.
Bei einem System, bzw. einem Verfahren und einer Vorrichtung gemäß der oben gezeigten und.beschriebenen Erfindung ist es wichtig, einige Parameter konstant zu halten, um einige andere bei sich ändernden Bedingungen einzustellen. Einer der Parameter, der konstant gehalten werden sollte, ist die absolute Feuchtigkeitsmenge, die dem Trockner 4 zugeführt wird. Wenn man das Gewicht des zugeführten Tabaks kennt und seinen Feuchtigkeitsgehalt, kann man ohne weiteres feststellen, wieviel Wasser durch den Trockner hindurchgeführt wird.In a system, or a method and a device according to the invention shown and described above it is important to keep some parameters constant in order to adjust some others as conditions change. One of the parameters that should be kept constant is the absolute amount of moisture supplied to the dryer 4 will. If you know the weight of the tobacco fed in and its moisture content, you can easily determine how much water is passed through the dryer.
Das Meßgerät 14 stellt den Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks fest, und der Förderer 11 kann Tabak mit jeder gewünschten Zuführrate fördern. Die letzter Rate wird so eingestellt, daß je Zeiteinheit die gleiche Menge an Wasser in den Trockner 4 eingeführt wird.The meter 14 determines the moisture content of the tobacco and the conveyor 11 can feed tobacco at any desired feed rate support financially. The last rate is set so that the same amount of water is introduced into the dryer 4 per unit of time will.
Natürlich muß, wenn große Schwankungen im Feuchtigkeitsgehalt auftreten, eine Einstellung vorgenommen werden, um zu gewährleisten, daß der Tabak schließlich den Trockner mit dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt verläßt. Normalerweise hat der zugeführte Tabak jedoch einen Feuchtigkeitsgehalt, der nicht innerhalb sehr weiter Grenzen schwankt, so daß im allgemeinen nur darauf geachtet zu werden braucht, daß die gleiche Wassermenge pro Zeiteinheit in den Trockner gelangt.Of course, if there are large fluctuations in the moisture content, an adjustment must be made to ensure that the tobacco finally leaves the dryer with the desired moisture content. Usually the added tobacco, however, a moisture content which does not fluctuate within very wide limits, so that in general It is only necessary to ensure that the same amount of water per unit of time gets into the dryer.
Die endgültige Einstellung erfolgt durch Einstellen des Luftgemischs in Abhängigkeit von der Temperaturangabe des Meßfühlers bzw. Meßgeräts 16.The final setting is made by adjusting the air mixture depending on the temperature specification of the sensor or measuring device 16.
Der geschnittene Tabak gelangt in den Bereich A mit einer der Umgebungstemperatur entsprechenden Temperatur von beispielsweise 2O0C und einem Feuchtigkeitsgehalt von - 21 %. Die Wände des Trockners 4 werden mit Dampf von 1200C beheizt.The cut tobacco passes into the region A with one of the ambient temperature appropriate temperature of, for example, 2O 0 C and a moisture content of - 21%. The walls of the drier 4 are heated with steam at 120 0 C.
7.0 3 8 1 5 / 0 8 1 a7.0 3 8 1 5/0 8 1 a
Durch indirekte Heizung wird die Temperatur des Tabaks auf beispielsweise 50 C gebracht. Im Bereich A bestehen im wesntliche ruhige Luftbedingungen, weil die Saugwirkung am Auslaß 10 zu diesem Zweck in der üblichen Weise eingestellt ist. Vom Start abgesehen, findet nicht viel Verdampfung von Feuchtigkeit aus dem Tabak statt.The temperature of the tobacco is brought to 50 C, for example, by indirect heating. In area A, the essential calm air conditions, because the suction at the outlet 10 is adjusted in the usual way for this purpose. Aside from the start, there isn't much evaporation of moisture from the tobacco.
Beim Eintritt in den Bereich B kommt der Tabak in Berührung mit der trockenen heißen Luft mit einer Temperatur von etwa 650C. Gleichzeitig findet jedoch noch indirekter Wärmeaustausch zwischen der Wand des Zylinders 4 und dem Tabak statt. Wichtig ist, daß der Tabak in den Bereich B mit einer wesentjj.ch höheren Temperatur als der der Umgebung von beispielsweise 500C^ eintritt, im Gegensatz zu üblichen Trocknern, wo der Tabak nur die Temperatur der Umgebung hat.When entering the area B, the tobacco comes into contact with the dry, hot air with a temperature of about 65 ° C. At the same time, however, there is still an indirect heat exchange between the wall of the cylinder 4 and the tobacco. It is important that the tobacco in the region B with a wesentjj.ch higher temperature than that of the surrounding area, for example 50 0 C ^ occurs, in contrast to conventional dryers, where the tobacco has only the temperature of the environment.
Im Bereich B erreicht der Tabak das Feuchtigkeitsgleichgewicht mit der heißen Luft und sein Feuchtigkeitsgehalt fällt auf + 14 % ab, wobei dieser Gleichgewichtszustand über den Bereich C beibehalten wird.In area B, the tobacco reaches moisture equilibrium with the hot air and its moisture content drops to + 14 % , this equilibrium state being maintained over area C.
Normalerweise verläßt heiße feuchte Luft den Bereich C bei einer Temperatur von noch etwa 65°C. Wenn diese Temperatur abnimmt, bedeutet das, daß "aus dem Tabak zuviel Feuchtigkeit verdampft wurde. Durch Steigern der Strömungsrate von heißer Luft kann dieser Nachteil behoben werden. Wenn die Temperatur ansteigt, so bedeutet dies, daß zu wenig Feuchtigkeit verdampft wurde, und in diesem Fall wird die Luftzufuhr vermindert. Beides geschieht automatisch durch die in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung. Usually hot humid air leaves area C at a Temperature of around 65 ° C. If this temperature drops, it means that "too much moisture is evaporating from the tobacco became. By increasing the flow rate of hot air, this disadvantage can be overcome. When the temperature rises this means that too little moisture has evaporated and in this case the air supply is reduced. Both happen automatically by the device shown in the drawing.
7.09815/08207.09815 / 0820
Claims (8)
dadurch gekennzeichnet, daß das Material durch.Erhöhung seiner Temperatur durch indirekte Wärmeübertragung zwischen dem Material und einer erhitzten Oberfläche vorbehandelt wird, so daß das Material, wenn es mit dem heißen Gas in Berührung tritt, eine näher zu der des Gases hin liegende Temperatur aufweist.2. The method according to claim 1,
characterized in that the material is pretreated by increasing its temperature by indirect heat transfer between the material and a heated surface so that when the material comes into contact with the hot gas, it has a temperature closer to that of the gas.
dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsweg das ^nnere eines Trockenzylinders (4) ist, dessen innere Oberfläche geheizt ist, so daß längs des Zylinders vordringendes Material von der geheizten Oberfläche erhitzt wird, und in welchem. Zylinder eine Heißluftleitung in den Zylinder (4) an einer Stelle (bei 12) mündet, die zwischen den Einlaß- und Auslaßenden liegt, und mit einer Strömungsrichtung, die mit der Durchgangsrichtung des Materials im Zylinder übereinstimmt« 7. Apparatus according to claim 6,
characterized in that the flow path is the interior of a drying cylinder (4), the inner surface of which is heated so that material advancing along the cylinder is heated by the heated surface and in which. Cylinder a hot air duct opens into the cylinder (4) at a point (at 12) which lies between the inlet and outlet ends, and with a direction of flow which corresponds to the direction of passage of the material in the cylinder «
dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (11) zum Zuführen von Material zum Zylinder (4) mit variabler Rate vorgesehen ist, ferner eine Einrichtung (14) zum Feststellen des Feuchtigkeitsgehalts des Materials und eine Einrichtung zum Ändern der Zuführrate in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt des Materials.8. Apparatus according to claim 7,
characterized in that means (11) are provided for feeding material to the cylinder (4) at a variable rate, further means (14) for determining the moisture content of the material and means for changing the feed rate in dependence on the moisture content of the material.
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