DE3725309C2

DE3725309C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Expandieren von Tabak

Info

Publication number: DE3725309C2
Application number: DE3725309A
Authority: DE
Inventors: Frederic L Rickett; Eugene Glock; Peder M Pedersen
Original assignee: American Tobacco Co
Current assignee: Brown and Williamson Holdings Inc
Priority date: 1986-08-01
Filing date: 1987-07-30
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2007-07-31
Also published as: FR2602122A1; DE3725309A1; FR2602122B1; CA1327931C; IE872032L; GB2193076A; GB2193076B; GB8717539D0; NL193927C; IE60668B1; NL193927B; US4791942A; NL8701769A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Expandieren von Tabak mit den folgenden Schritten:

a) Einstellen des Feuchtigkeitsgehalts des geschnit tenen Tabaks;
b) Unterdrucksetzen des geschnittenen Tabaks;
c) rasches Entlassen des unter Druck gesetzten ge schnittenen Tabaks aus dem Druckzustand; und
d) Trocknen des geschnittenen Tabaks,

und auf eine Vorrichtung für die Expansion von Tabak, mit einem Gehäuse, dessen Innenfläche eine zylindrische Kammer definiert, wobei das Gehäuse eine Öffnung für die Zufuhr von geschnittenem Tabak und eine Öffnung zum Auslassen des Ta baks in Richtung eines Trockners sowie dazwischen für eine Behandlung des Tabaks eine Zufuhröffnung zum Zuführen eines Druckmediums aufweist, und mit einem in der zylindrischen Kammer um deren Achse rotierbar angebrachten Drehteil, in dessen Drehrichtung der Tabak die Kammer durchläuft. Das Verfahren kann bei Verfahrenstechniken entweder mit chargen weisem Betrieb oder mit kontinuierlichem Betrieb verwendet werden.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise durch die DE 29 12 322 C2 und eine derartige Vorrichtung durch die WO 85/00273 A1 bekannt geworden.

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 Tabak blätter und deren endgültiger Verwendung bei der Herstellung eines Tabakprodukts mag die Verringerung des Feuchtigkeits gehalts, die sich durch einen Verlust im Volumen der Blätter manifestiert, beträchtlich sein. Dieser Verlust im Feuchtig keitsgehalt 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 Verfah ren zum Vergrößern der Füllkapazität von Tabak. Ein solches Verfahren ist in der US 3,524,452 beschrieben. Dieses Pa tent beschreibt die Behandlung von Tabak mit einer flüchti gen organischen Flüssigkeit und mit anschließendem rasche Verdampfen der organischen Flüssigkeit aus dem Tabak inner halb eines Gasstroms, der auf eine Temperatur erhitzt ist, die wesentlich über jener des Kochpunkts der organischen Flüssigkeit liegt. Eine andere bekannte Lehre wird in der US 3,683,937 gefunden. Dieses Patent beschreibt ein Ver fahren der Tabakbehandlung durch Imprägnieren mit Dämpfen einer organischen Verbindung oder Mischung von organischen Verbindungen in Abwesenheit ihrer flüssigen oder festen Pha sen. Das letztgenannte Patent beschreibt auch, daß das Ta bakblatt im Anschluß an die Imprägnierung Bedingungen eines Freisetzens und Expandierens von Dampf durch plötzliches Ab senken des Umgebungsdrucks und/oder rasches Erhitzen des im prägnierten Tabaks mit heißem Gas unterworfen wird. Eine weitere bekannte Lehre ist jene des US-Patents 1,789,435, 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 Expandie ren des Tabaks zu bewirken.

Aus der eingangs genannten DE 29 12 322 C2 ist ein Verfahren zur Ausdehnung von Tabak bekannt, bei dem Tabak mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 5-35 Gew.-% mit gasförmigem Kohlen dioxid unter Druck (mindestens 18,2 bar) für 15 Sekunden bis 30 Minuten für eine CO₂-Imprägnierung behandelt wird. Bevor zugt liegt der Druck sogar noch höher, nämlich bis zu 74 bar, vorzugsweise zwischen 28,6 bis 56,2 bar. Dieser Druck wird dann innerhalb einer Zeitspanne von 1 bis etwa 800 Se kunden, vorzugsweise 10 bis 120 Sekunden, auf z. B. Atmosphä rendruck vermindert. Bei diesem bekannten Verfahren ist das Druckgas gleichzeitig auch das Behandlungsgas und sind sehr hohe Drücke von vorzugsweise 28,6 bis 56,2 bar für die CO₂- Imprägnierung empfohlen.

Aus der eingangs genannten WO 85/00273 A1 ist eine rotie rende Trommel mit einer für Luft durchlässigen, aber für Ta bak undurchlässigen Trommelwand bekannt. Der auf die Trommel fallende Tabak wird auf der Trommelwand in Rotationsrichtung mitgerissen, während auf diesen Bereich der Trommelwand gleichzeitig heißes Gas auftrifft, welches dann durch die Trommelwand hindurch abströmt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Expandieren von Tabak der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß auch mit einem geringeren Druck ein zufriedenstellender Zuwachs des Füllvermögens bei expandiertem geschnittenen Tabak erzielt werden kann, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Expansionsverfahrens bereitzustellen.

Die oben genannte Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß der geschnittene Tabak in Schritt b) durch Dampf unter Druck gesetzt wird und zwar auf einen Druck von nicht mehr als ungefähr 21 bar Überdruck während einer Zeitdauer von nicht mehr als 60 Sekunden, daß die Flügel gegenüber der Innenfläche des Gehäuses abgedich tet sind, und daß die Öffnungen dergestalt sind, daß nur ei ne davon mit einem der Transportsektoren zu einem gegebenen Zeitpunkt in Verbindung stehen kann, daß die Schritte c) und d) im wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden und daß der getrocknete Tabak in einem letzten Schritt e) neugeord net wird.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich in ihrem Kern auf das Steigern der Füllkapazität von Tabakblättern. Die Erfindung betrifft entweder ein chargenweises oder ein kontinuierli ches Verfahren unter Verwendung von Materialien, die leicht verfügbar und dem Tabak nicht fremd sind. Bei jeder Verfah renstechnik wird geschnittener Tabak mit einem eingestellten Feuchtigkeitsgehalt in einem Behälter untergebracht, im Be hälter 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 fi xiert. 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 Ta bak entlassen wird, wird auf eine Temperatur zwischen etwa 150 und 430°C und vorzugsweise ungefähr 260°C erhitzt. Ei ne Temperatur des Gases innerhalb dieses Bereichs wird unge fähr 5 bis 30% Feuchtigkeit während eines einzigen Arbeits gangs entfernen. Bei einer Verfahrenstechnik ist das Behand lungsmedium 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 Behälter Unterdruckbedingungen unmittelbar vor der Einfüh rung von Dampf unterworfen sein. Bei einer anderen alterna tiven Technik kann ein Gas, wie Kohlendioxid, zusätzlich zum Dampf in vorteilhafter Weise verwendet werden, um den Ge samtdruck zu vergrößern und um die Wirkung des Dampfes auf den Tabak zu verstärken.

Die obengenannte Aufgabe wird bei der eingangs genannten Vorrichtung dadurch gelöst, daß die Flügel gegenüber der In nenfläche des Gehäuses abgedichtet sind, und daß die Öffnun gen dergestalt sind, daß nur eine davon mit einem der Trans portsektoren zu einem gegebenen Zeitpunkt in Verbindung ste hen kann.

Fig. 1 ist ein Flußdiagramm, das die verschiedenen Ver fahrensschritte zum Expandieren von Tabak zeigt;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Dreh schleuse 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 Vorrichtung, die bei der chargenweisen Ausführung des Verfahrens nach Fig. 1 verwendet werden kann;

Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer einstellbaren Steu ervorrichtung zur Verwendung mit der Drehschleuse der Fig. 2 und 3;

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Drehschleu se der Fig. 2 und 3 und des Zusammenhangs zwi schen einem Ausgang der Drehschleuse und einem Eingang zu einem beweglichen Gasstrom.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Expan dieren und zum hierdurch erfolgenden Steigern des Füllungs vermögens von geschnittenem Tabak, wobei entweder eine char genweise oder kontinuierliche Verfahrenstechnik verwendet werden. Im allgemeinen 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 20a, 20b (siehe Fig. 3) des Gehäuses 20 zu schaffen.

Eine Welle 52 erstreckt sich durch den Kern 28 und die Wände 20a, 20b 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 20a, 20b 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 20c 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 Auslag 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.

Beispiel 1

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.

Beispiel 2

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.

Beispiel 3

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.

Beispiel 4

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.

Beispiel 5

Eine Probe von 8,4 kg einer Mischung von geschnitten Burley- und durch Flue-curing behandelten Tabaken mit 30,6% Feuchtigkeit 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.

Beispiel 6

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 Verweilzeit 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.

Tabelle 1

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

1. Verfahren zum Expandieren von Tabak mit den folgenden Schritten:

dadurch gekennzeichnet, daß der geschnittene Tabak in Schritt b) durch Dampf unter Druck gesetzt wird und zwar auf einen Druck von nicht mehr als ungefähr 21 bar Überdruck während einer Zeitdauer von nicht mehr als 60 Sekunden, daß der ge schnittene Tabak in Schritt b) zusätzlich zum Dampf auch mit Kohlendioxidgas unter Druck gesetzt wird, um den Druck für den geschnittenen Tabak weiter zu erhö hen, daß die Schritte c) und d) im wesentlichen gleich zeitig durchgeführt werden und daß der getrocknete Ta bak in einem letzten Schritt e) neugeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschnittene Tabak in Schritt d) in einem Strom ei nes 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 einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der geschnittene Tabak auf einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen ungefähr 15 und 40% eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der geschnittene Tabak vor Schritt b) einem Unterdruck unterworfen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt des getrockneten geschnittenen Tabaks zur Verwendung in Zi garettenmischungen eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Tabak einen Zuwachs des Füllvermögens von mindestens ungefähr 10%, vorzugswei se von mindestens ungefähr 30% hat.

8. Vorrichtung für die Expansion von Tabak,
mit einem Gehäuse (20), dessen Innenfläche eine zylin drische Kammer definiert, wobei das Gehäuse (20) eine Öffnung (Leitung 24) für die Zufuhr von geschnittenem Tabak und eine Öffnung (Leitung 26) zum Auslassen des Tabaks in Richtung eines Trockners sowie dazwischen für eine Behandlung des Tabaks eine Zufuhröffnung (Leitung 60) zum Zuführen eines Druckmediums aufweist, und
mit einem in der zylindrischen Kammer um deren Achse (52) rotierbar angebrachten Drehteil (22), in dessen Drehrichtung (48) der Tabak die Kammer durchläuft, wo bei das Drehteil (22) zum Transport des Tabaks minde stens drei Flügel (30) aufweist, die sich von einem Kern (28) des Drehteils (22) radial bis an die Innenfläche des Gehäuses (20) erstrecken und die Kammer in eine gleiche Anzahl von voneinander isolierten Trans portsektoren (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) untertei len, wobei ferner die Flügel (30) in etwa gleichen Win kelabständen um die Achse (52) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flügel (30) gegenüber der Innenfläche des Ge häuses (20) abgedichtet sind, und daß die Öffnungen (Leitungen 24, 26, 60) dergestalt sind, daß nur eine da von mit einem der Transportsektoren (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) zu einem gegebenen Zeitpunkt in Verbin dung stehen kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20) mindestens eine weitere Öffnung (Leitung 64) für die Zufuhr eines weiteren Behandlungs mediums in einen der Transportsektoren (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) aufweist, und daß die Größe und Stelle dieser weiteren Zuführöffnung (Leitung 64) dergestalt ist, daß ein mit ihr verbundener Transportsektor (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) zeitgleich mit keiner ande ren Öffnung (Leitungen 24, 26, 60) in Verbindung stehen kann.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gehäuse (20) eine Öffnung (Leitung 62) zum Erzeugen eines Unterdrucks in einer der Kammern (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) aufweist, und daß die Größe und Stelle dieser Unterdrucköffnung (Leitung 62) dergestalt ist, daß ein mit ihr verbundener Transport sektor (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) zeitgleich mit keiner anderen Öffnung (Leitungen 24, 26, 60, 64) in Verbindung stehen kann.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (52) des Gehäuses (20) im wesentlichen horizontal ist und daß der Einlaßdurchgang (24) für die Zufuhr von Tabak vertikal über dem Auslaß durchgang (26) zum Entfernen von Tabak angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekenn zeichnet durch ein mit der Rotation des Drehteils (22) synchronisiertes Steuersystem (66), das die Zufuhr von Druck- bzw. Behandlungsmedium in Richtung auf die dafür vorgesehene Zuführöffnung (60) steuert.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem (66) eine Nockeneinrichtung (Steu erflächen 72, Vorsprünge 74) aufweist.

14. Verbesserte Tabakware zum Rauchen, z. B. eine Zigarette, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Tabaken hergestellt ist, die gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 verarbeitet sind.