DE3246513C2

DE3246513C2 - Verfahren zum Auflockern von Tabak

Info

Publication number: DE3246513C2
Application number: DE3246513A
Authority: DE
Inventors: Charles Henry Hibbits
Original assignee: American Tobacco Co
Current assignee: Brown and Williamson Holdings Inc
Priority date: 1981-12-17
Filing date: 1982-12-16
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2002-12-17
Also published as: DE3246513A1; FR2518373A1; US4407306A; IE823006L; CA1188592A; NL188832C; FR2518373B1; NL8204787A; GB2111820A; GB2111820B; NL188832B; IE53924B1

Description

Ein Verfahren zum Trocknen und Auflockern von geschnittenem Tabak durch Druckreduktion und anschließende Verarbeitung, bei dem der Tabak in einem innerhalb einer Venturi-Rohr strecke beschleunigten Dampfstrom geführt wird, wobei der Tabak dem Dampfstrom innerhalb des Venturi-Rohres an einer Stelle beigegeben wird, an der der Dampfstrom bereits auf seine in dem Venturi-Rohr maximal erreichbare Geschwindig keit beschleunigt ist, ist durch die ältere, nicht vorveröf fentlichte DE 31 47 846 A1 bekanntgeworden.

Verfahren zum Auflockern von geschnittenem Tabak mit erhöh tem Feuchtigkeitsgehalt, bei dem heiße Fließmittel verwendet werden, sind bekannt. So ist aus der US 35 75 178 ein Ver fahren bekannt, um die Füllkapazität des Tabaks zu steigern, wobei der Tabak zunächst mit einer Flüssigkeit imprägniert wird und danach der Tabak unter einem reduzierten Druck und erhöhter Temperatur expandiert wird. Die Rohrstrecke, in dem die Expansion stattfindet, weist einen größeren Durchmesser als die vorangehende und nachfolgende Rohrstrecke auf, wobei eine langsame Flußgeschwindigkeit im Expansionsbereich stattfindet.

Aus der DE-AS 22 53 882 ist weiterhin ein Verfahren zum Aus dehnen von Tabakrippen und zur Erhöhung ihres Füllvolumens bekannt, wobei eine rasche Entfernung des Wassers innerhalb einer angegebenen kurzen Zeit unternommen wird. Diese rasche Arbeitsweise verhindert nicht nur eine Verschlechterung der Färbung und des Aromas der gewalzten und geschnittenen Ta bakrippen, sondern vermindert auch zusätzlich die Menge an Staub und pulverförmigem Material, welche anfallen würde, wenn eine unangemessen lange Zeitspanne erforderlich wäre.

Bei dem aus der EP 0 029 588 A1 bekannten Expansionsverfah ren wird der imprägnierte Tabak einem erwärmten Gasstrom ausgesetzt, wobei der expandierte Tabak schließlich einer tangentialen Trennungsstufe ausgesetzt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt gegenüber den vorbekannten Verfahren zur Behandlung von geschnittenem Tabak die Aufgabe zugrunde, einen definierten Stromfluß des gasförmigen heißen Fließmittels sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Trocknen und Auflockern von geschnittenem Tabak durch Druckreduktion und anschließende Verarbeitung, bei dem der Tabak in einem innerhalb einer Venturi-Rohrstrecke beschleunigten Dampf strom geführt wird, wobei der Tabak dem Dampfstrom innerhalb des Venturi-Rohres an einer Stelle beigegeben wird, an der der Dampfstrom bereits auf seine in dem Venturi-Rohr maximal erreichbare Geschwindigkeit beschleunigt ist, wobei das Zen trum des Venturi-Rohres von zwei in Strömungsrichtung hin tereinander liegenden Engstellen jeweils konstanten Durch messers gebildet ist, von denen die stromabliegende zweite Engstelle einen gegenüber der stromaufliegenden ersten Eng stelle größeren Durchmesser besitzt.

Dieses Verfahren bietet gegenüber bekannten Verfahren den Vorteil, daß die Expansionsanlage einen einfachen apparati ven Aufbau aufweisen kann. Die jeweils konstanten Durchmes ser der ersten und zweiten Engstelle sorgen dafür, daß ein definierter Stromfluß stattfindet, wobei sich das Gas in weitgehend laminarer Strömung bewegt. Das Versehen der Ven turi-Rohrstrecke mit zwei konstanten Geschwindigkeitsberei chen, die den ersten und zweiten Engstellen entsprechen, sorgt dafür, daß wenige Turbulenzen im Endbereich stattfin den, wobei eine einfache Anpassung des effektiven Stromwi derstands der ersten Engstelle bezüglich der zweiten Eng stelle möglich ist, was wiederum zu wenig Turbulenzen im Endbereich der ersten und zweiten Strecke beiträgt. In die ser Weise wird eine rasche und schonende Trocknung und Auf lockerung des geschnittenen Tabaks erreicht.

Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß die Be schleunigung und die Geschwindigkeit des Tabaks während des Transports von der Zuführung in die Rohrleitung bis zur Ab führung so bemessen ist, daß der Tabak nicht die Geschwin digkeit des Dampfstromes erreicht. Auf diese Weise sorgt die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Tabak und dem trans portierenden Gasmedium dafür, daß die Oberfläche der Ta bakstreifen ständig frischem Dampf hoher Temperatur ausge setzt wird.

Ein weiteres Merkmal ist, daß der Tabak um ein annehmbares Maß aufgelockert wird, ohne daß eine Qualitätsverschlechte rung oder eine wesentliche Verminderung seiner Größe ein tritt.

Ein weiteres wichtiges Merkmal des vorliegenden Verfahrens ist, daß es kontinuierlich abläuft und gestattet, praktisch die gesamte im System enthaltende Energie in Gestalt von heißem Dampf durch einen Kreisprozeß wiederzugewinnen.

Die Erfindung wird in der Zeichnung im einzelnen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein schleifenförmiges Rohrsy stem, das zur Ausführung der Erfindung verwendet wird;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Venturi- Abschnittes der Schleife, wobei diesem Abschnitt der Tabak zugeführt wird und

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform, bei der der Venturi-Abschnitt horizontal angeordnet ist.

In Fig. 1 wird die schleifenförmige Rohranordnung 10 mit Dampf aus einer Dampfleitung 11 beschickt, die über ein Dampfventil 12 verfügt. Der in die schleifenförmige Rohr anordnung 10 gelangende Dampf wird durch ein Gebläse 13 durch eine Heizeinrichtung 14 gedrückt, die ihrerseits Heizelemente 15 enthält.

Der aufgeheizte Dampf tritt dann in einen Venturi-Abschnitt 16 zum Handeln des Tabaks ein und gelangt nach Verlassen des Abschnittes 16 zur weiteren Behandlung in einen Abschnitt 18 zum Trocknen und Auflockern des Tabaks. Die Abschnitte der schleifenförmigen Rohranordnung 10, durch die Tabak trans portiert wird, nämlich die Abschnitte 16 und 18 werden auch als Tabak-Behandlungsabschnitte bezeichnet. Nach Durchlauf der Tabak-Behandlungsabschnitte, einschließlich des Ab schnittes 18 werden der Tabak und der Dampf in einem Tangen tial-Separator 20 voneinander getrennt, wobei der Tabak über einen konischen Abschnitt 21 des Separators 20 ausgebracht wird, während der Dampf und andere im Strom enthaltene Gase weiter in der schleifenförmigen Rohranordnung 10 zirkulie ren. Es wird solange Dampf in die Schleife eingelassen wie dies notwendig ist um eine ausreichende Menge Dampf im System aufrecht zu erhalten, wenn sich jedoch ein Überdruck aufbaut, öffnet sich ein Entspannungsventil 22, um den Druck zu vermindern. Tabak wird in die schleifenförmige Rohranord nung 10 durch einen Schraubenförderer 23 eingebracht, der seinerseits über eine Einfüllrinne 24 versorgt wird. Die Einfüllrinne 24 wird schließlich über ein Band oder eine andere Transporteinrichtung 26 beschickt.

Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und 3 umfaßt der Venturi-Abschnitt 16 ein Eingangs-Übergangsstück 25, einen Eingangstrichterbereich 27, eine erste Engstelle 28, einen Tabakzuführer 29 sowie eine zweite Engstelle 30, die einen größeren Querschnitt hat als die erste Engstelle 28. Ein Auslaßtrichter 31 stellt die Verbindung zum Abschnitt 18 zum Trocknen und Auflockern über ein Ausgangs-Übergangsstück 32 dar. Der Schraubenförderer 23 umfaßt eine Schnecke 33, um den Tabak durch den Tabakzuführer 29 zu transportieren, der in die zweite Engstelle 30 mündet. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von dem gemäß Fig. 2 dabei insoweit, daß der Abschnitt 16 horizontal angeordnet ist und dadurch, daß der Tabakzuführer 29 beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 in die erste Engstelle 28, in Fig. 3 jedoch in die zweite Engstelle 30 mündet. Die Engstellen 28 und 30 können dabei so geformt sein, daß sie im wesentlichen den selben Strömungswiderstand aufweisen. Die Einfüllrinne 24 ist beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 vertikal angeord net, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel ein vertikal angeordneter Venturi-Abschnitt verwendet wird, während Fig. 3 von einem horizontalen Venturi-Abschnitt Gebrauch macht.

In die Heizeinrichtung 40 wird eine derartige Menge Dampf eingebracht, daß die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Heizeinrichtung 40 austretenden Dampfes größer als 30,5 m/s ist und häufig sogar 45 m/s überschreitet, so daß im Venturi-Abschnitt 16 ein wesentli cher Druckabfall eintritt, sobald der Dampf durch diesen Abschnitt fließt. Beispielsweise liegt der Druck im Ven turi-Abschnitt 16 bei durchströmendem Dampf (wobei die Einfüllrinne 24 geschlossen ist, um den Eintritt von Luft oder Tabak zu unterbinden) um etwa 33,3 kPa unter Atmosphärendruck. Die Zuführung von Tabak wird durch den Schraubenförderer bewirkt, der gleichzeitig das Zuströ men von Luft mit dem Tabak begrenzt. Darüber hinaus kann auch zusammen mit dem Tabak Dampf in den Schraubenförderer 23 eingebracht werden, um hierdurch den Anteil der in das System eingebrachten Luft weiter zu vermindern. Die Dampf strömung wird in dem System aufgebaut, bevor Tabak dem Venturi-Abschnitt 16 zugeführt wird. Sobald der Tabak der sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Dampfsäule (mit geringen Anteilen von Luft) zugeführt wird, beschleunigen sich die Tabakpartikel, sobald sie in die Gassäule eintreten und beschleunigen solange weiter, wie sie sich durch die Säule bewegen. Verwendet man im Dampf-Sammelrohr einen Druck von 103,3 kPa und einen Rohrdurchmesser von etwa 25,4 mm und 3,65 m Länge, beträgt die Verweilzeit des Tabaks im Venturi- und Behandlungsabschnitt 16, 18 etwa eine Viertelsekunde. Der den Abschnitt 18 ver lassende Tabak wird einem tangentialen (oder einem anderen) Separator 20 zugeführt. Dabei ist es nicht erforderlich, weiteren Dampf hinzuzufügen, da das dem Tabak entzogene Wasser wiederum in Dampf umgeformt wird.

Beim Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Geschwindigkeit der Gasströmung durch die Behandlungsab schnitte der Rohrleitung größer als die Geschwindigkeit der Tabakpartikel, wodurch eine Relativbewegung zwischen Dampf und Tabak eintritt. Diese Relativbewegung bewirkt, daß die Tabakpartikel kontinuierlich in frischem heißem Dampf geba det werden, wodurch sich ein schneller Trocknungs- und Auflockerungsprozeß des Tabaks ergibt. Während sich der Tabak in der Rohrleitung von dem Venturi-Eintritt zum Ta bak-Austritt bewegt, wird er ständig beschleunigt, solange er sich in der Rohrleitungs-Schleife fortbewegt. In bevor zugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Länge des vom Tabak durchlaufenden Abschnittes dabei so bemessen, daß der Tabak wieder austritt, bevor er die Geschwindigkeit des ihn umgebenden Gases erreicht hat. Während zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise ein Kreisprozeß verwendet wird, bei dem der größte Anteil des heißen Dampfes, der zum Trocknen und Auflockern des Tabaks benötigt wird, wiedergewonnen wird, kann selbstverständlich auch ein nichtzyklisches oder Mischtrommel-System verwendet werden. Befindet sich ein zyklisches System dabei einmal in Betrieb, kann es kontinuierlich bei Zuführung von Tabak sowie gerin gen Mengen von Dampf und thermischer Energie betrieben werden.

Beispiel 1

Eine Reihe Proben von geschnittenem Tabak, die jeweils etwa 200 g wogen und einen unterschiedlichen Feuchtig keitsgehalt aufwiesen, wurden unter Verwendung eines 343 bis 371°C heißen Dampfes aufge lockert, wobei ein Tabak-Behandlungsabschnitt in Tandemanordnung verwendet wurde und die Abschnitte einen Durchmesser von etwa 25,4 mm (mit Ausnahme des Venturi-Abschnittes mit reduziertem Querschnitt) und eine Länge von etwa 3,65 m aufwiesen. Der Druck im Venturi-Abschnitt betrug etwa 12 bis 26,6 kPa unter Atmosphären druck durch Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit des Gases. Die erhaltenen Meßwerte sind nachstehend in Tabelle 1 zusammengefaßt.

Beispiel 2

Eine Tabakprobe wurde auf 32,5% Feuchtigkeit einge stellt und mit einem Dampf im Temperaturbereich 260 bis 371°C aufgelockert. Der Ven turi-Druck wurde auf ungefähr 10,6 bis 16 kPa unter Atmosphärendruck abgesenkt. Das Füllvermögen des aufgelockerten Tabaks betrug 6,7 ccm/g, entsprechend einer Auflockerung von 31%

Beispiel 3

Eine andere Menge Tabak mit 19% Feuchtigkeit wurde geschnitten und der Feuchtigkeitsgehalt auf 30,8% vor der Auflockerung angehoben. Die Temperatur des Dampfes betrug 332 bis 354°C und der Ven turi-Druck wurde auf 13,3 kPa unter At mosphärendruck abgesenkt. Der aufgelockerte Tabak wurde bei hoher Feuchtigkeit und Temperatur gelagert. Nach der Lagerung betrug der Feuchtigkeitsgehalt 19,5% und das Füllvermögen, das sich wegen der Auf lockerung erhöht hatte betrug 20% mehr als die Kon trollprobe mit entsprechenden Korrekturen auf einer Basis von 12% Feuchtigkeit.

Beispiel 4

Der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks wurde auf 24,6% angehoben und die Auflockerung erfolgte mit einem Dampf von 304 bis 343°C bei einem Druckabfall im Venturi von 10,6 bis 16 kPa. Der Tabak war dabei 21% aufgelockert.

Beispiel 5

Eine andere Probe wurde bei 20% Feuchtigkeit geschnit ten und dann auf 29,5% Feuchtigkeit angehoben. Der Tabak wurde aufgelockert mit einem Dampf von 315 bis 371°C sowie einem Venturi-Druck von 10,6 bis 16 kPa unter Atmosphären druck. Das Füllvermögen, korrigiert auf 12% Feuchtig keit, betrug 5,0 ccm/g, was 28% Auflockerung ent spricht.

Beispiel 6

Eine andere Tabakprobe wurde bei 18,5% Feuchtigkeits gehalt geschnitten und dann auf 30% Feuchtigkeit angehoben. Dieser Tabak wurde mit 56,6 kg/h einem entsprechenden Venturi-Zufluß zugeführt. Die Dampftemperatur im Auflockerungsrohr betrug 343 und 315°C am Eingang bzw. Ausgang. Die Strömungsgeschwindigkeit im Auflockerungsrohr betrug im wesentlichen 53,2 m/s. Während der Behandlung wurde der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks auf etwa 12% abgesenkt und das Füllvermögen des Tabaks wurde durchschnittlich um etwa 50% erhöht.

Claims

1. Verfahren zum Trocknen und Auflockern von geschnittenem Tabak durch Druckreduktion und anschließende Verarbei tung, bei dem der Tabak in einem innerhalb einer Ventu ri-Rohrstrecke beschleunigten Dampfstrom geführt wird, wobei der Tabak dem Dampfstrom innerhalb des Venturi- Rohres an einer Stelle beigegeben wird, an der der Dampfstrom bereits auf seine in dem Venturi-Rohr maxi mal erreichbare Geschwindigkeit beschleunigt ist, da durch gekennzeichnet, daß das Zentrum des Venturi-Roh res von zwei in Strömungsrichtung hintereinander lie genden Engstellen (28, 30) jeweils konstanten Durchmes sers gebildet ist, von denen die stromab liegende zwei te Engstelle (30) einen gegenüber der stromauf liegen den ersten Engstelle (28) größeren Durchmesser besitzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabak dem Dampfstrom in einem Bereich zugeführt wird, der mit der zweiten Engstelle (30) verbunden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabak dem Dampfstrom innerhalb der ersten Engstelle (28) zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zuführen des Tabaks in das Venturi-Rohr das Einströmen von Luft begrenzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des gesamten von dem Dampf-Tabak-Gemisch durch strömten Trocknungs- und Auflockerungsbereich (16, 18) die Ge schwindigkeit des Dampfes höher als diejenige des Tabaks ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf im Kreislauf geführt wird.