DE3725309A1 - Verfahren und vorrichtung zum expandieren von tabak - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum expandieren von tabakInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich
tung zum Steigern der Füllkapazität von Tabak. Das Verfahren
kann bei Verfahrenstechniken entweder mit chargenweisem Betrieb
oder mit kontinuierlichem Betrieb verwendet werden.
Geerntete Tabakblätter haben einen Feuchtigkeitsgehalt, der
typischerweise während der Nachbehandlung, die das Trocknen
und andere mit den Blättern ausgeführte Verfahrensschritte
umfaßt, verringert wird. Zwischen der Erntezeit der Tabakblätter
und deren endgültiger Verwendung bei der Herstellung eines
Tabakprodukts mag die Verringerung des Feuchtigkeitsgehalts,
die sich durch einen Verlust im Volumen der Blätter manifes
tiert, beträchtlich sein. Dieser Verlust im Feuchtigkeitsgehalt
und möglicherweise andere Faktoren, wie die Schichtung von
Tabakstreifen während eines Schneidprozesses können dazu führen,
daß das Tabakerzeugnis ein Schüttgewicht hat, das größer ist
als das Schüttgewicht, das normalerweise für die Herstellung
eines zufriedenstellenden Tabakprodukts gefordert wird.
Die Industrie experimentiert seit vielen Jahren mit Verfahren
zum Vergrößern der Füllkapazität von Tabak. Ein solches Ver
fahren ist im US-Patent 35 24 452 beschrieben. Dieses Patent
beschreibt die Behandlung von Tabak mit einer flüchtigen or
ganischen Flüssigkeit und mit anschließendem raschen Verdampfen
der organischen Flüssigkeit aus dem Tabak innerhalb einer Gas
stroms, der auf eine Temperatur erhitzt ist, die wesentlich
über jener des Kochpunkts der organischen Flüssigkeit liegt.
Eine andere bekannte Lehre wird im US-Patent 36 83 937 gefunden.
Dieses Patent beschreibt ein Verfahren der Tabakbehandlung
durch Imprägnieren mit Dämpfen einer organischen Verbindung
oder Mischung von organischen Verbindungen in Abwesenheit ihrer
flüssigen oder festen Phasen. Das letztgenannte Patent beschrei
bt auch, daß das Tabakblatt im Anschluß an die Imprägnierung
Bedingungen eines Freisetzens und Expandierens von Dampf durch
plötzliches Absenken des Umgebungsdrucks und/oder rasches Er
hitzen des imprägnierten Tabaks mit heißem Gas unterworfen
wird. Eine weitere bekannte Lehre ist jene des US-Patents
17 89 435, das beschreibt, daß Tabak in einem chargenweisen
Verfahren in einem Druckkessel unter Druck gesetzt werden kann.
Der Druck mag dann plötzlich abgesenkt werden, um ein Expan
dieren des Tabaks zu bewirken.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich in ihrem Kern auf das
Steigern der Füllkapazität von Tabakblättern. Die Erfindung
betrifft entweder ein chargenweises oder eine kontinuierliches
Verfahren unter Verwendung von Materialien, die leicht verfügbar
und dem Tabak nicht fremd sind. Bei jeder Verfahrenstechnik
wird geschnittener Tabak mit einem eingestellten Feuchtigkeits
gehalt in einem Behälter untergebracht, im Behälter mit einem
Behandlungsmedium unter Druck behandelt und dann plötzlich von
dem Druckzustand entlastet und in einen sich rasch bewegenden,
aufgeheizten Gasstrom innerhalb eines Trockners gebracht.
Erfindungsgemäß wird die Füllkapazität von Tabak vergrößert
und/oder weiter vergrößert und fixiert. Danach wird der
Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks neu eingestellt oder justiert.
Bei jeder Verfahrenstechnik der Erfindung wird der Feuchtig
keitsgehalt des Tabaks zuerst auf einen Wert zwischen 15
und 40% eingestellt, und der Feuchtigkeitsgehalt wird am Schluß
auf ungefähr 12% eingestellt. Der Gasstrom, in den der Tabak
entlassen wird, wird auf eine Temperatur zwischen etwa 150
und 430°C und vorzugsweise ungefähr 260°C erhitzt. Eine
Temperatur des Gases innerhalb dieses Bereichs wird ungefähr 5
bis 30% Feuchtigkeit während eines einzigen Arbeitsgangs
entfernen. Bei einer Verfahrenstechnik ist das Behandlungsmedium
Dampf, der in den Behälter mit einem Überdruck von 0,35 bis
21 bar eingeführt wird, während der Druck des rasch bewegten
Gasstroms im Trockner einen Druck oberhalb oder unterhalb des
Atmosphärendrucks haben mag oder diesem gleich ist.
Bei einer alternativen Verfahrenstechnik mag der Tabak im Be
hälter Unterdruckbedingungen unmittelbar vor der Einführung
von Dampf unterworfen sein. Bei einer anderen alternativen
Technik kann ein Gas, wie Kohlendioxid, zusätzlich zum Dampf
in vorteilhafter Weise verwendet werden, um den Gesamtdruck zu
vergrößern und um die Wirkung des Dampfes auf den Tabak zu
verstärken.
Fig. 1 ist ein Flußdiagramm, das die verschiedenen
Verfahrensschritte zum Expandieren von Tabak zeigt;
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Drehschleuse
in Seitenansicht und teilweise im Schnitt, die bei
der kontinuierlichen Ausführung des Verfahrens
nach Fig. 1 verwendet wird;
Fig. 3 ist eine Ansicht im Schnitt gemäß der Linie 3-3 in
Fig. 2;
Fig. 4 ist eine Ansicht, teilweise im Schnitt, einer Vor
richtung, die bei der chargenweisen Ausführung des
Verfahrens nach Fig. 1 verwendet werden kann;
Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer einstellbaren Steuer
vorrichtung zur Verwendung mit der Drehschleuse der
Fig. 2 und 3;
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Drehschleuse
der Fig. 2 und 3 und des Zusammenhangs zwischen einem
Ausgang der Drehschleuse und einem Eingang zu einem
beweglichen Gasstrom.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Expandieren
und zum hierdurch erfolgenden Steigern des Füllungsvermögens
von geschnittenem Tabak, wobei entweder eine chargenweise oder
kontinuierliche Verfahrenstechnik verwendet werden. Im all
gemeinen weist das Verfahren die Schritte auf, daß geschnittener
Tabak während einer Zeitperiode mit einem Behandlungsmedium
unter Druck behandelt wird, daß man anschließend im wesentlichen
gleichzeitig den Druck abfallen läßt und den geschnittenen
Tabak in einen bewegten Gasstrom bei einer erhöhten Temperatur
weiterleitet. Vorzugsweise wird man bei dem geschnittenen Tabak
vor den soeben erwähnten Schritten dessen Feuchtigkeitsgehalt
eingestellt haben, und dieser Feuchtigkeitsgehalt wird während
der abschließenden Bearbeitung schnell und deutlich verringert.
Nichtsdestoweniger wird der Tabak eine Steigerung seines Füll
vermögens zeigen.
Das Verfahren, das entweder die chargenweise oder die konti
nuierliche Verfahrenstechnik einschließt, wird vorzugsweise
mit einer Mischung von Burley- und durch Flue-curing behandelten
Tabaken ausgeführt, obwohl andere Tabakarten, Mischungen und
Nebenprodukte verwendet werden können.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 folgt des Verfahren den Schritten
des Flußdiagramms, die durch die Blöcke 10, 12, 14 und 16 be
zeichnet sind. Wie dargestellt, schließt das Verfahren die
Schritte der Einstellung des Feuchtigkeitsgehalts des geschnit
tenen Tabaks, der Behandlung des geschnittenen Tabaks mit einem
Behandlungsmedium unter Druck, der Entlastung oder des Ablassens
des Drucks mit im wesentlichen gleichzeitigem Trocknen des
behandelten geschnittenen Tabaks und der Neuordnung des Tabaks
ein.
Das Verfahren mag mit der Vorrichtung der in Fig. 2 und 3 sche
matisch dargestellten Art kontinuierlich ausgeführt werden.
Das Verfahren mag auch in einer chargenweisen Art mit einer
Vorrichtung ausgeführt werden, die einen Druckbehälter ausweist,
der so bemessen ist, daß er die bei dem bestimmten Druck zu
behandelnde Tabakmenge aufnehmen kann. Eine typische Vorrichtung
für diesen Zweck ist schematisch in Fig. 4 gezeigt und wird
unten beschrieben. In jedem Fall ist der Druckbehälter unmittel
bar oberhalb einer Trockenvorrichtung angeordnet. Somit wird,
während der bis jetzt eingeengte Tabak schnell und unmittelbar
von dem Behälter in die Trockenvorrichtung gelangt, der Druck
abgebaut und der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks wird rasch und
bedeutend reduziert. Der Haupttrockner der bei der Erfindung
verwendeten Trockenvorrichtung ist ein Trockner vom Spiraltyp,
der in der Lage ist, aus dem Tabak rasch 5 bis 30% Feuchtigkeit
während eines einzigen Durchlaufs des Tabaks zu entfernen.
Eine Art des Spiraltrockners, die erfolgreich verwendet wurde,
ist der durch die Jetstream Corporation hergestellte Trockner.
Die Lufttemperatur innerhalb des Trockners beträgt
ungefähr 150 bis 430°C. Andere Typen von Trocknern, die eben
falls gut bekannt und in der Lage sind, rasch den oben erwähnten
Feuchtigkeitsgehalt in einem einzigen Durchlauf zu entfernen,
können ebenfalls verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2, 3 und 6 weist die Vorrichtung zum
Ausführen der im Flußdiagramm von Fig. 1 gezeigten Schritte 12
und 14 eine Drehschleuse 18 mit einem Schleusengehäuse 20 von
einer länglichen zylindrischen Gestalt auf. Ein Drehteil 21
ist innerhalb des Schleusengehäuses drehbar montiert. Die Dreh
schleuse ist im Strömungsweg des Tabaks zwischen einer
Leitung 24 und einem Einlaß 26 zu einer Trockenvorrichtung (sie
he Fig. 6) angeordnet. Wie in der Figur gezeigt ist, weist die
allgemein durch das Bezugszeichen 25 bezeichnete Trockenvor
richtung einen in einer Leitung 29 angeordneten Heizer 27 auf.
Der Heizer liegt geringfügig vor (stromaufwärts) dem Schnitt
punkt mit der Leitung des Einlasses 26, durch den behandelter
Tabak frei beweglich ist. Der behandelte Tabak wird durch den
bewegten Gasstrom in der Leitung angetrieben werden.
Obwohl der Tabak durch die Drehschleuse 18 entlang irgendeines
speziellen Wegs transportiert werden kann, wird die Drehschleuse
vorzugsweise in einer derartigen Lage angeordnet, daß der Tabak
durch die Leitung 24 durch die Schwerkraft bewegt werden kann,
wodurch er durch Drehung des Drehteils 22 zu einem Ort bewegt
wird, an dem der Tabak wieder unter der Wirkung der Schwerkraft
in den Einlaß zur Trockenvorrichtung 26 fällt.
Das Drehteil 22 mag von jeder üblichen Gestaltung sein. Bei
spielsweise mag das Drehteil einen zentralen Kern 28 und eine
Mehrzahl von Flügeln 30 aufweisen, die sich von dem Kern aus
radial nach außen erstrecken. Die Flügel sind so angeordnet,
daß sie eine Mehrzahl von Sektoren 32, 34... und 46 bilden.
Die Drehung der Flügel erfolgt in der Richtung der Drehung des
Drehteils (siehe Pfeil 48 in Fig. 2). Jeder der Sektoren ist
vorzugsweise von gleichen Abmessungen, und wie in Fig. 2 gezeigt
ist, ist der Sektor 32 anfänglich in einer Einlaßstellung für
die Drehschleuse angeordnet. Der Sektor und der Tabak, den
dieser enthält, wird sich der Reihe nach durch verschiedene
Behandlungspostionen in eine Ausgangsstellung bewegen, in der
der behandelte Tabak in den Einlaß 28 zur Leitung 29 fallen
wird. Die verschiedenen Stellungen, bei denen der Tabak durch
das Behandlungsmedium behandelt wird, werden beschrieben werden,
sie weisen einen Unterdruckabschnitt (augenblicklich durch den
Sektor 34 in Fig. 2 besetzt), einen Dampfabschnitt
(augenblicklich durch den Sektor 36 besetzt), und an einen
Kohlendioxidabschnitt (augenblicklich durch den Sektor 38
besetzt) auf.
Jeder Flügel 30 wird gegenüber dem Gehäuse 20 entlang dessen
innerer zylindrischer Wand bewegt, wodurch jeder einzelne Sektor
von den benachbarten Sektoren isoliert wird. Ein Abdichtteil 50
zum Abdichten des Endes jedes Flügels kann man in Fig. 2 und 3
sehen. Die Abdichtteile mögen über die Enden jedes Flügels
montiert sein. Die Abdichtteile mögen von jeder üblichen Art
sein und aus Materialien gebildet sein, die typischerweise zum
Abdichten des Zwischenraums zwischen einem beweglichen und
einem unbeweglichen Objekt verwendet werden. Beispielsweise
mögen die Abdichtteile jeweils ein elastisches Material wie
Gummi, Neopren, Teflon (PTFE) oder dergleichen aufweisen. Jede
herkömmliche Art von Abdichtteilen mag verwendet werden, um
eine Abdichtung längs jedes Flügels in der Nachbarschaft der
Seitenwände 20 a, 20 b (siehe Fig. 3) des Gehäuses 20 zu schaffen.
Eine Welle 52 erstreckt sich durch den Kern 28 und die
Wände 20 a, 20 b des Gehäuses 20. Die Welle ist durch Verkeilen
oder in anderer Weise mit dem Kern fest verbunden, so daß die
Welle und der Kern sich gemeinsam unter Steuerung einer (nicht
gezeigten) Antriebsmaschine bewegen. Ein Paar von Drehlagern
wird durch Arme 54, 56 gelagert und lagert wiederum die einander
abgewandten Enden der Welle, so daß sich die Welle drehend
bewegen kann.
Die Leitung 24, die eine Quelle von Tabak mit dem Gehäuse 20
verbindet, damit sich dieser mit den einzelnen Sektoren bewegt,
mag von konventioneller Ausführung sein. Wie in Fig. 2 darge
stellt ist, ist die Leitung mit dem Gehäuse an einer Stelle an
dessen Oberseite verbunden. Der Einlaß 26 zur Trockenvorrichtung
mag von einer Konstruktion sein, die ähnlich jener der
Leitung 24 ist, und mit dem Gehäuse an einer direkt gegenüber
liegenden Stelle verbunden sein. Der Einlaß 26 mag jedoch einen
größeren Querschnitt haben. In jedem Fall wird der Einlaß 26
eine solche Länge haben, daß er sich mindestens zwischen den
Seitenwänden 20 a, 20 b erstreckt, und der Einlaß wird eine Breite
haben, die mindestens gleich dem Bogenabstand der Enden der
Flügel von einander benachbarten Paaren von Flügeln (siehe
Fig. 2 und 3) ist. Daher wird, während jeder Sektor sich in
eine Position oberhalb des Einlasses 26 bewegt, der Tabak in
jenem Sektor unmittelbar durch Schwerkraft in den Einlaß der
Trockenvorrichtung fallen und in diese eintreten.
Gemäß dem durch den Block 12 (siehe Fig. 1) dargestellten Ver
fahrensschritt wird der innerhalb eines einzelnen Sektors be
findliche Tabak, während der Sektor sich aufeinanderfolgend im
Uhrzeigersinn ausgehend von einer Eingangsstellung für den von
der Leitung 24 kommenden Tabak bewegt, durch mindestens ein
Behandlungsmedium behandelt, bevor der Tabak den Sektor verläßt,
um unter Schwerkrafteinfluß in den Einlaß 26 und die Leitung 29
der Trockenvorrichtung 25 zu fließen. Wie dargestellt, wird eine
Behandlung ungefähr an derjenigen Stelle stattfinden, die im
Augenblick durch den Sektor 36 in Fig. 2 besetzt ist. Wie dis
kutiert wurde, mag der Tabak auch an einer oder beiden Stellen
behandelt werden, die augenblicklich durch die Abschnitte 34
und 38, ebenfalls in Fig. 2, besetzt werden.
Ein äußeres Gehäuse schafft einen Speicherraum 58, der mit dem
Inneren des Schleusengehäuses 20 und insbesondere dem Inneren
der einzelnen Sektoren in Verbindung ist, während sie aufein
ander folgend mit dem Speicherraum während ihrer Bewegung von
der Einlaßstellung zur Tabakausgabestellung fluchten. Die Ver
bindung mit den einzelnen Sektoren mag durch eine die Wand 20 c
des Schleusengehäuses durchsetzende Öffnung oder
Öffnungen 59 (siehe Fig. 3) geschaffen werden. Die Öffnung
oder Öffnungen können im wesentlichen jede Gestalt und Abmessung
haben. Eine Leitung 60 ist zwischen den Speicherraum 58 und
eine Quelle eines Behandlungsmediums, beispielsweise Wasserdampf
unter Druck, eingeschaltet.
Ein zweites äußeres Gehäuse schafft einen Speicherraum 61, und
wiederum ein zusätzliches oder drittes äußeres Gehäuse schafft
einen Speicherraum 63. Beide Speicherräume 61 und 63 bilden im
wesentlichen den Speicherraum 58 nach, und sie stehen mit den
einzelnen Sektoren im Inneren des Schleusengehäuses durch eine
Öffnung oder Öffnungen (nicht gezeigt) in Verbindung, die eben
falls die Öffnung oder Öffnungen 59 nachbilden. Der
Speicherraum 61 ist zwischen dem Speicherraum 58 und der
Leitung 24 angeordnet, während der Speicherraum 63 zwischen dem
Speicherraum 58 und der Leitung 26 angeordnet ist.
Eine Leitung 62 ist zwischen dem Speicherraum 61 und einer
Druckquelle eingeschaltet. Die Druckquelle mag eine Unterdruck
quelle sein. Eine Leitung 64 ist zwischen den Speicherraum 63
und eine Quelle eines zusätzlichen Behandlungsmediums, bei
spielsweise von gasförmigem Kohlendioxid, eingeschaltet.
Die Speicherräume sind an Stellen am Umfang des
Schleusengehäuses 20 so angeordnet, daß keine direkte Verbindung
zwischen irgendeiner Quelle und entweder der Leitung 24 oder
der Leitung 26 besteht. Ein Steuer- oder Kontrollsystem, das
noch beschrieben wird, wird das Öffnen und Schließen eines
Verbindungswegs zwischen jeder Quelle und einem Speicherraum
steuern.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist eine schematische Darstellung
eines Steuersystems 66 zum aufeinanderfolgenden Schalten eines
Magnetventils vorgesehen, daß die Verbindung zwischen einem
Speicherraum und einer Quelle steuert. Beispielsweise mag das
Steuersystem derart arbeiten, daß es den Verbindungsweg zwischen
einer Quelle von unter Druck stehendem Behandlungsmedium, bei
spielsweise Dampf, öffnet und schließt.
Das Steuersystem weist ein Paar von Scheiben 68, 70 auf, die
beide auf der Welle 52 montiert sind. Die Scheiben sind mit
der Welle verkeilt und drehen sich daher mit der Drehgeschwin
digkeit des Gehäuses 20. Wie dargestellt, sind die Scheiben in
einer Weise angeordnet, daß sie mit ihren Flächen dicht anein
ander anliegen, und jede Scheibe ist mit einer Mehrzahl von
Steuerflächen 72, die längs ihres Umfangs im Abstand angeordnet
sind, ausgebildet.
Die Scheibe 58 weist eine Mehrzahl von Schlitzen 71 auf, von
denen jeder längs eines mit der Achse der Welle 52
konzentrischen Kreises angeordnet ist. Die Scheibe 70 weist
eine gleiche Anzahl von Vorsprüngen 74 auf. Die Vorsprünge
können Arretierschrauben sein. Die Vorsprünge erstrecken sich
von der Oberfläche der Scheibe 70 in Nachbarschaft der
Scheibe 68 durch einen entsprechenden Schlitz hindurch. Durch
Einstellung der Drehlage der beiden Scheiben relativ zueinander
kann eine Zeitgabeoperation entweder von einer minimalen Zeit
gabe, wie sie durch die Winkellänge jeder Steuerfläche 72 be
stimmt wird, ausgehend ansteigend oder bis zu der kleinstmög
lichen Länge verringert werden. Ein Mikroschalter 76 ist in
der Nähe der Scheiben und Steuerflächen so angeordnet, daß ein
Teil 78 von einer ausgeschalteten Stellung des Schalters in
eine eingeschaltete Schalterstellung bewegt werden kann, um
aufeinander folgende Schaltvorgänge auszuführen. Ein Paar von
elektrischen Leitungen 80, 82 verbinden den Mikroschalter mit dem
Steuersystem.
Ein ähnliches Steuersystem mag verwendet werden, um die Ver
bindung zwischen der Druckquelle zu öffnen und zu schließen,
wodurch Unterdruck durch die Leitung 62 gezogen wird, und die
Verbindung mit einer Quelle von Kohlendioxid, das durch die
Leitung 64 geführt werden soll, zu öffnen und zu schließen.
Während Mengen von Tabak durch die Drehschleuse transportiert
werden, können diese Mengen einer Behandlung durch unter Druck
gesetzten Dampf allein oder einer Behandlung durch unter Druck
gesetzten Dampf mit einer Behandlung durch Unterdruck und/oder
Kohlendioxid unterworfen werden.
Die obige Beschreibung richtet sich auf die strukturelle Ge
staltung der Apparatur, die in der Lage ist, eine kontinuier
liche Tätigkeit bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens zu verwenden. Ein Technik mit chargenweiser Bearbeitung
kann mit gleicher Leichtigkeit verwendet werden.
In Fig. 4 ist eine Form einer Apparatur gezeigt, die bei der
Ausführung der Erfindung mit einem Verfahren mit chargenweisem
Betrieb verwendet werden kann. Die Vorrichtung weist einen
Behälter 90 auf, der in der Lage ist, unter Druck gesetzt zu
werden, und der einen Einlaß 92 für Tabak hat, damit dieser in
den Kessel eintritt, und einen Auslaß 94, damit der Tabak den
Behälter verläßt. Der Fluß des Tabaks mag durch die Schwerkraft
erfolgen. Somit wird bevorzugt, daß der Einlaß im wesentlichen
vertikal oberhalb des Auslasses angeordnet ist, der den be
handelten Tabak in eine Leitung entlädt, beispielsweise die
Leitung 29 der Trockenvorrichtung 25. Sowohl die Einlaßöffnung
als auch die Auslaßöffnung sind mit Kugelventilen ausgestattet,
mit einem Kugelventil 96 in der Einlaßöffnung und einem Kugel
ventil 98 in der Auslaßöffnung.
Während der Behandlung des Tabaks, die genauer in dem folgenden
Beispiel diskutiert wird, wird sich die Tabakmasse 99 innerhalb
des unteren Teils des Behälters (Tabakbehandlungsteil) befinden,
und zwar unterhalb eines Raums 100 für Gas.
Eine oder mehr Leitungen 102, die mit einer Quelle eines Behand
lungsmediums, beispielsweise Dampf oder Kohlendioxid, und einer
Druckquelle (Unterdruck) verbunden ist, erstreckt sich in den
Behälter und im Behälter abwärts in Richtung auf die Auslaß
öffnung. Eine Mehrzahl von Öffnungen 104 ist entlang einer
Leitung angeordnet, vorzugsweise entlang jener Länge der Lei
tung, die sich innerhalb der Tabakmasse erstreckt, um das Be
handlungsmedium innerhalb der gesamten Tabakmasse zu verteilen.
Ein Ventil 106 ist in einer Leitung 102 angeordnet, um den
Fluß des Behandlungsmediums zu steuern.
Ein Druckablaßventil 108 und eine Druckablaßöffnung 110 sind
mit dem Inneren des Behältern aus Sicherheitsgründen verbunden.
Die unten angegebenen Beispiele sind sowohl auf den chargen
weisen Betrieb als auch auf den kontinuierlichen Betrieb bei
der Behandlung von Tabak gerichtet. Die ersten Beispiele, näm
lich die Beispiele 1-3, beschreiben beispielhaft den chargen
weisen Betrieb.
Eine Mischung von geschnittenen Burley- und durch Flue-curing
behandelten Tabaken, die 15,4% Feuchtigkeit enthält, wurde in
einem vorgeheizten Druckbehälter angeordnet, der mit einem
Schnellablaßventil an seinem unteren Ende ausgestattet ist.
Die Oberseite des Behälters wurde abgedichtet und es wurde
Dampf in den Behälter eingelassen, um den Druck auf ungefähr 2,1
bar Überdruck zu erhöhen. Der Druckzustand wurde während eines
Zeitraums von einer Minute aufrecht erhalten. Es wurde dann das
Schnellablaßventil geöffnet, das den Tabak und Dampf in den
Einlaß eines Spiraltrockners entließ. Der mit Dampf behandelte
Tabak wurde in dem Trockner getrocknet, während er sich in
einem Strom von heißem Gas, das bei 260°C gehalten wurde,
bewegte. Der Tabak hatte eine Verweilzeit in dem Strom des
heißen Gases von weniger als einer Minute und vorzugsweise
ungefähr 2 bis 10 Sekunden. Das Füllvermögen des Tabaks nach
dem Konditionieren während 5 Tagen bei 27°C und 60% relativer
Luftfeuchtigkeit wurde mit 6,54 cm3/g gefunden, wobei der Tabak
auf eine Feuchtigkeit von 12,0% korrigiert war. Der Zuwachs
des Füllvermögens im Vergleich zu dem Anfangsvolumen von
5,04 cm3/g errechnete sich zu 30%.
Das Füllvermögen wurde bei diesem Beispiel und bei den folgenden
Beispielen durch Verwendung eines oben offenen Zylinders
mit 5,08 cm Durchmesser gemessen, in den eine Probe von 20 g
eingegeben wurde, nachdem sie bei 60% relativer Luftfeuchtig
keit und 27°C ins Gleichgewicht gebracht worden war. Ein Kol
ben, der einen Druck von 0,105 bar ausübte, wirkte auf die
Probe während 3 Minuten ein, und das Volumen der Probe im Zy
linder wurde anhand einer Skala ermittelt, die die Höhe der
komprimierten Tabaksäule mit dem Füllvermögen ausgedrückt als
cm3/g in Verbindung setzt.
Eine Mischung von geschnittenen Burley- und durch Flue-curing
behandelten Tabaken, die 15,4% Feuchtigkeit enthielt, wurde
in einen vorgeheizten Behälter eingegeben, der mit einem
Schnellablaßventil an seinem unteren Ende ausgestattet war.
Das obere Ende wurde abgedichtet, es wurde Dampf in den Kessel
eingelassen, wodurch der Druck auf ungefähr 2,1 bar Überdruck
anstieg, und der Druck wurde während einer Zeitdauer von 30
Sekunden beibehalten. Es wurde dann Kohlendioxidgas in den
Behälter eingelassen, bis der Gesamtdruck 3,15 bar Überdruck
war. Dieser Druck wurde dann während weiteren 30 Sekunden auf
rechterhalten. Das Schnellablaßventil wurde dann geöffnet,
wodurch es den Tabak, Dampf und das Kohlendioxid in den Einlaß
eines Spiraltrockners entließ. Der Tabak wurde in dem Trockner
getrocknet, während es sich in einem bewegten Strom von heißem
Gas befand. Die Gastemperatur war auf 260°C eingestellt, und
der Tabak hatte eine Verweilzeit in dem Strom des heißen Gases
von weniger als einer Minute und vorzugsweise ungefähr 2 bis 10
Sekunden. Das Füllvermögen des Tabaks nach einer Konditionierung
während 5 Tagen bei 27°C und 60% relativer Luftfeuchtigkeit
wurde zu 8,26 cm3/g gefunden, wobei der Feuchtigkeitsgehalt
auf 12,0% korrigiert war. Dies stellt einen Zuwachs des Füll
vermögens von 64% gegenüber dem Anfangswert von 5,04 cm3/g
dar.
Eine Mischung von geschnittenen Burley- und durch Flue-curing
behandelten Tabaken mit 20% Feuchtigkeitsgehalt wurde in einen
vorgeheizten Druckbehälter eingegeben, der mit einem Schnell
ablaßventil an seinem unteren Ende ausgestattet war. Das obere
Ende wurde abgedichtet und der Behälter wurde einem Vakuum
von 127 mm Quecksilbersäule während 15 Sekunden ausgesetzt.
Der Behälter wurde dann mit Dampf 5 Sekunden lang auf einen
Überdruck von 0,7 bar gebracht. Das Schnellablaßventil wurde
dann geöffnet, wodurch der Tabak und der Dampf in den Einlaß
des Spiraltrockners abgelassen wurden. Der Tabak wurde in dem
Trockner getrocknet, während er sich in einem sich bewegenden
Strom von heißem Gas bewegte. Der Gastemperaturregler war auf
260°C eingestellt. Der Tabak hatte eine Verweilzeit in dem
Strom des heißen Gases von weniger als einer Minute und vor
zugsweise ungefähr 2 bis 10 Sekunden. Das Füllvermögen des
Tabaks nach einer Konditionierung während 5 Tagen bei 27°C
und 60% relativer Luftfeuchtigkeit war 6,35 cm3/g, wobei er
auf 12,0% Feuchtigkeit korrigiert war. Dies repräsentiert
einen Zuwachs des Füllvermögens von 33% über einen Startwert
von 4,78 cm3/g hinaus. Eine Mischung von geschnittenen Burley-
und durch Flue-curing behandelten Tabaken, ebenfalls mit einem
Feuchtigkeitsgehalt von 20%, die vor der Behandlung mit Dampf
und dem Trocknen nicht mit Vakuum oder Unterdruck behandelt
war, hatte ein Füllvermögen von 6,19 cm3/g bei 12,0% Feuchtig
keit und einen Zuwachs des Füllvermögens von 29%. Eine ähnliche
Mustermischung, ebenfalls mit 20% Feuchtigkeitsgehalt und vor
dem Trocknen weder mit Vakuum noch mit Dampf behandelt, hatte
ein Füllvermögen von 5,71 cm3/g und einen Zuwachs des Füll
vermögens von 19%. Beide der letztgenannten Tabakmischungen
hatten im wesentlichen die gleiche Verweilzeit in dem Strom
des heißen Gases, wie oben erwähnt.
Die folgenden Beispiele beschreiben beispielhafte kontinuier
liche Arbeitsvorgänge.
Eine Probe von 8,4 kg einer Mischung von geschnittenen Burley-
und durch Flue-curing behandelten Tabaken mit 24,2% Feuchtig
keit wurde in der Vorrichtung mit Dampf behandelt, die oben
beschrieben wurde (im folgenden Drehschleuse). Der Tabak wurde
jedem von verschiedenen Sektoren der Drehschleuse sukzessiv an
einer Stelle (der 12-Uhr-Position) zugeführt und Dampf unter
Druck wurde jedem Sektor während einer Zeitdauer von
ungefähr 1,6 Sekunden an einer zweiten Stellung, die
ungefähr 90° entfernt ist, zugeführt. Der Tabak und Dampf wurden
rasch in den Einlaß eines Spiraltrockners bei einer Drehstellung
des Sektors unmittelbar gegenüber der Einführstellung für den
Tabak in den Sektor abgelassen. Der mit Dampf behandelte Tabak
wurde getrocknet, während er sich in einem bewegten Strom eines
heißen Gases in einem Spiraltrockner mit 91,4 cm Durchmesser
und 274 cm Länge befand, der durch Jetstream Company hergestellt
wurde. Der Gastemperaturregler war auf 260°C eingestellt, die
Geschwindigkeit der Drehschleuse war 4,75 Umdrehungen pro Minu
te, und der Druck des Dampfs in der Schleuse hatte einen Durch
schnittswert von 2,1 bar Überdruck. Die Tabakzuführrate war 103
kg pro Stunde und der Tabak hatte eine Verweilzeit in der Dreh
schleuse von ungefähr 5 Sekunden. Der Feuchtigkeitsgehalt der
Tabake im Anschluß an die Verweilzeit in dem Strom des heißen
Gases von weniger als einer Minute und vorzugsweise ungefähr 2
bis 10 Sekunden war 3,2% und das Füllvermögen nach dem Kondi
tionieren des Tabaks während 5 Tagen bei 27°C und 60% rela
tiver Luftfeuchtigkeit war 7,19 cm3/g, bei einer Korrektur
auf 12,0% Feuchtigkeit. Dies repräsentiert einen Zuwachs
von 47% an Füllvermögen über den Anfangswert von 4,89 cm3/g.
Eine zweite Probe mit derselben Anfangsfeuchtigkeit wurde in
ähnlicher Weise behandelt, mit der Ausnahme, daß sie in der
Drehschleuse nicht mit Dampf behandelt wurde. Der Feuchtigkeits
gehalt der Probe nach dem Trocknen unter gleichen Bedingungen
war 2,4%, und das korriegierte Füllvermögen nach dem Kondi
tionieren war 6,88 cm3/g. Dies stellt eine Zunahme des Füll
vermögens um 41% dar.
Eine Probe von 8,4 kg einer Mischung von geschnitten Burley-
und durch Flue-curing behandelten Tabaken mit 30,6% Feuchtig
keit wurde in einer Drehschleuse in der Art des Beispiels 4
mit Dampf behandelt und dann unmittelbar getrocknet, während
sie sich in einem bewegten Strom eines heißen Gases in einem
Spiraltrockner befand, in gleicher Weise wie beim Beispiel 4.
Die Gastemperatur war auf 260°C eingestellt, die Drehschleusen
geschwindigkeit war 4,75 Umdrehungen pro Minute, um eine Ver
weilzeit für den Tabak von ungefähr 5 Sekunden zu schaffen,
der Druck des Dampfes in der Drehschleuse hatte einen Durch
schnittswert von 2,1 bar Überdruck, und die Förderrade der
Tabake war 92 kg pro Stunde. Der Feuchtigkeitswert der Tabake
im Anschluß an die Verweilzeit in dem Strom des heißen Gases
von weniger als einer Minute und vorzugsweise ungefähr 2-10
Sekunden war 4,0% und das Füllvermögen nach dem Konditionieren
des Tabaks während 5 Tagen bei 27°C und 60% relativer Luft
feuchtigkeit war 7,63 cm3/g, korrigiert auf 12,0% Feuchtigkeit.
Dies stellt einen Zuwachs des Füllvermögens von 56% über den
Anfangswert von 4,89 cm3/g dar.
Eine Probe von 54,4 kg einer Mischung von geschnittenen Burley-
und durch Flue-curing behandelten Tabaken mit einem Feuchtig
keitsgehalt von 37,6% wurde in einer Drehschleuse in der Weise
des Beispiels 4 mit Dampf behandelt und anschließend unmittelbar
getrocknet, während sie sich in einem bewegenden Strom eines
heißen Gases in einem Spiraltrockner befand, in gleicher Weise
wie im Beispiel 4 beschrieben. Der Gastemperaturregler war
auf 260°C eingestellt, die Drehschleusengeschwindigkeit
war zwei Umdrehungen pro Minute, um eine Verweilzeit für den
Tabak von ungefähr 13 Sekunden zu ergeben, der Druck des Dampfes
in der Drehschleuse hatte einen Durchschnittswert von 2,52 bar
Überdruck und die Förderrate der Tabake war 126 kg pro Stunde.
Das Feuchtigkeitsniveau des Tabaks im Anschluß an die Verweil
zeit in dem Strom des heißen Gases von weniger als einer Minute
und vorzugsweise ungefähr 2 bis 10 Sekunden war 6,3%, und das
korrigierte Füllvermögen nach dem Konditionieren des Tabaks
während 5 Tagen bei 27°C und 60° relativer Luftfeuchtigkeit
war 8,23 cm3/g im Vergleich mit 4,65 cm3/g für die Tabakmischung
vor der Behandlung. Die behandelten Tabake hatten ein vergrößer
tes Füllvermögen von 77% oberhalb der unbehandelten Kontroll
probe. Filterzigaretten, die aus dem behandelten expandierten
Tabak hergestellt wurden, hatten im Vergleich mit einem nicht
expandierten Kontrolltabak eine Ausbeute von 120 Zigaretten
pro 453,6 g Tabak mehr oder eine Zunahme der Ausbeute von 20%.
Tabelle 1 zeigt verschiedene physikalische Eigenschaften sowohl
des expandierten Tabaks als auch der nicht expandierten Kont
rollprobe. Eine Rauchanalyse zeigte, daß die Behandlung die
Menge von "Teer" und Nikotin pro Zigarette des expandierten
Tabaks um 17% bzw. 39% verringerte.
Das beschriebene Verfahren zum Expandieren von Tabak weist
folgende Schritte auf: Einstellens des Feuchtigkeitsgehalts
des geschnittenen Tabaks, Unterdrucksetzen des geschnittenen
Tabaks mit oder ohne Behandlung, schnellen Entlassen des unter
Druck gesetzten geschnittenen Tabaks in einen Trockner und
Neuordnen des Tabaks. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse mit
mindestens einer Kammer und vorzugsweise einer in eine Mehrzahl
von isolierten Sektoren unterteilten Kammer auf. Tabak wird in
der Kammer oder in jedem Sektor aufgenommen und rasch aus dem
Gehäuse im Anschluß an mindestens den Schritt des Unterdruck
setzens des Tabaks durch Dampf freigegeben. Die Vorrichtung
kann für chargenweise oder kontinuierliche Behandlung des Tabaks
verwendet werden. Gemäß der kontiniuierlichen Behandlung werden
die Sektoren durch ein rotierendes Teil gebildet, und jeder
Sektor des Teils wird mit Tabak gefüllt, während das Teil rela
tiv zu einem Einlaß rotiert. Der Einlaß und ein Auslaß, durch
den behandelter Tabak herausfällt, sind in einer vertikalen
Fluchtung angeordnet.
Claims (18)
1. Verfahren zum Expandieren von Tabak, dadurch gekenn
zeichnet, daß es folgende Schritte aufweist:
- a) Einstellen des Feuchtigkeitsgehalts des geschnittenen Tabaks;
- b) Unterdrucksetzen des geschnittenen Tabaks,
- c) rasches Entlassen des unter Druck gesetzten ge schnittenen Tabaks aus dem Druckzustand und im wesentlichen gleichzeitiges Trocknen des geschnittenen Tabaks, und
- d) Neuordnen des getrockneten Tabaks.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der geschnittene Tabak in einem Strom eines heißen Gases
bei einer Temperatur von ungefähr 150 bis 430°C getrocknet
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Temperatur des Stroms des heißen Gases ungefähr 200
bis 315°C ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der geschnittene Tabak auf einen Feuchtigkeitsgehalt
zwischen ungefähr 15 und 40% eingestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der geschnittene Tabak durch Dampf unter Druck gesetzt
wird, und zwar auf einen Druck von nicht mehr als un
gefähr 21 bar Überdruck während einer Zeitdauer von nicht
mehr als 60 Sekunden.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
es den zusätzlichen Schritt des Behandelns des unter
Druck gesetzten geschnittenen Tabaks mit Kohlendioxidgas
während einer zusätzlichen Zeit von nicht mehr als 10
Minuten aufweist, um den Druck des geschnittenen Tabaks
zu erhöhen.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
es den zusätzlichen Schritt aufweist, daß der geschnittene
Tabak einem Unterdruck unterworfen wird und dann der
geschnittene Tabak unter Druck gesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der geschnittene Tabak Unterdruckbedingungen ausgesetzt
wird.
9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Feuchtigkeitsgehalt des getrockneten geschnittenen
Tabaks zur Verwendung in Zigarettenmischungen eingestellt
wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Tabak einen Zuwachs des Füllvermögens von mindestens
ungefähr 30% hat.
11. Vorrichtung zur Verwendung beim Expandieren von Tabak,
dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist:
- a) Ein Gehäuse mit einer inneren Kammer,
- b) einen Einlaß im Gehäuse, um geschnittenen Tabak zur Kammer zu leiten,
- c) einen Auslaß in dem Gehäuse, um die Kammer mit einem Trockner in Verbindung zu bringen und geschnittenen Tabak zu dem Trockner zu leiten, und
- d) eine Vorrichtung, die mit dem Gehäuse in Verbindung ist, um ein unter Druck gesetztes Medium zu der Kammer zu leiten.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
sie weiterhin ein Teil innerhalb des Gehäuses aufweist,
um die Kammer in ein Mehrzahl von einzelnen
Sektoren (32, 34...46) zu teilen, von denen jeder von
allen anderen Sektoren isoliert ist, und eine Vorrichtung
zum Bewegen der Sektoren, wodurch sie einer nach dem andern
den Einlaß und eine Quelle von Tabak und dann den Auslaß
passieren, nachdem der Tabak unter Druck gesetzt worden
ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse eine zylindrische Kammer aufweist, und daß
das Teil einen Kern (28) und eine Mehrzahl von Flügeln (30)
aufweist, die sich radial von diesem erstrecken und die
Sektoren (32, 34...46) bilden, und daß die Vorrichtung
weiterhin eine Vorrichtung zum Drehen des Teils aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
der Einlaß und der Auslaß an in vertikaler Richtung dia
mentral einander gegenüberliegenden Stellen angeordnet
sind, und daß die Druckzuführungsvorrichtung mit dem Ge
häuse an einer Stelle dazwischen in Verbindung ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Flügel (30), die jeden Sektor bilden, die den Druck
zuführende Vorrichtung sowohl von dem Einlaß als auch dem
Auslaß isolieren.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
sie weiterhin eine Vorrichtung zum Öffnen der Zufuhr eines
Behandlungsmediums zu dem Gehäuse aufweist, wobei die
letztgenannte Vorrichtung auch mit der Kammer an einer
Stelle zwischen dem Einlaß und dem Auslaß in Verbindung
ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorrichtung zum Öffnen der Zufuhr des Behandlungs
mediums zu einer Kammer eine Steuerkurve und ein Steuer
kurvenabtastteil aufweist.
18. Verbesserte Tabakware zum Rauchen, z. B. eine Zigarette,
dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Tabaken hergestellt
ist, die gemäß einem der Ansprüche 1-16 verarbeitet sind.
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