DE4320170C2

DE4320170C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung von Tabakmaterial

Info

Publication number: DE4320170C2
Application number: DE4320170A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl Ing Dr Stiller; Gitta Dipl Ing Juenemann
Original assignee: British American Tobacco Germany GmbH; BAT Cigarettenfabriken GmbH
Current assignee: British American Tobacco Germany GmbH
Priority date: 1993-06-18
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2013-06-19
Also published as: ITMI941260A1; GB2280015A; DE4320170A1; ITMI941260A0; IT1270237B; GB2280015B; GB9412372D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung von geschnittenem Tabakmaterial nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 6.

Bei der Verarbeitung von geschnittenem Tabakmaterial hat der Schnitt-Tabak, nachdem er getrocknet wurde, in der Regel eine Temperatur von 60-70°C. Es ist wünschenswert, diese Temperatur in einem Kühlschritt so schnell wie möglich zu reduzieren und eine Temperatur von 20-30°C zu erreichen, bevor der Tabak weiterverarbeitet wird. Dies ist sinnvoll, um das Aroma und die Füllkraft des Tabaks zu erhalten. Wenn der Tabak zu warm ist, würden sich die im nächsten Schritt zugegebenen Flavourstoffe verflüchtigen, da sie häufig alkoholisch gelöst sind. Schließlich können sonderbehandelte Teile der Tabakmischung, wie z. B. expandierte Tabakrippen und expandierter Blattschnitt, ihre Füllfähigkeit zum Teil wieder verlieren, wenn der restliche Teil der Tabakmischung beim Zusammenbringen der Teile eine zu hohe Temperatur aufweist. Gleichzeitig sollte die Kühlung des Tabaks aber nicht nur schnell, sondern auch möglichst schonend erfolgen. Dies gilt wiederum im Hinblick auf das Aroma, aber auch im Hinblick auf die mechanische Belastung des Tabakmaterials, da die Belastungsfähigkeit der Tabakfasern wegen der geringer werdenden Geschmeidigkeit während des Kühlvorganges abnimmt.

Im Stand der Technik wird heute im wesentlichen eine Kühl- und Siebtrommel aus einem Drahtgeflecht verwandt, die von einer Seite mit Tabak beladen wird. Die Trommel hat eine Länge von 5-10 m und ist leicht geneigt angeordnet. Der eingegebene Tabak wird durch die Drehbewegung der Trommel bewegt und nach oben mitgenommen, von wo er wieder herunterfällt. Dabei wird die Trommel ständig von Kühlluft durchströmt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß der Tabak starken mechanischen Belastungen ausgesetzt wird, während er sich entlang der Trommelwand bewegt oder in der Trommel herunterfällt. Dadurch entsteht während des Kühlvorgangs Tabakgrus, d. h. kleine Tabakteilchen bis zu 2 mm Länge, und Tabakstaub, insbesondere an der kälteren Seite, wo der Tabak nicht mehr so geschmeidig ist. Beide Produkte sind zur Herstellung von Cigaretten oder anderen Tabakprodukten unerwünscht.

Aus der DE 24 02 538 C2 ist ein Verfahren zum Konditionieren von Tabak bekannt, wobei der Tabak durch Vibration gefördert und von einem Konditionierungsmedium durchströmt wird.

Auch wenn man in diesem Verfahren das Konditionierungsmedium durch Kühlluft ersetzt, bleiben weiterhin Nachteile bestehen. Die Vibrationsförderung führt genau wie die Siebtrommel zu einer Zerkleinerung des Tabaks. Außerdem wird der Luftstrom von unten nach oben durch den Tabak geführt; dabei kann der Tabak bei stärkerem Kühlstrom als zusammenhängendes Vlies vom Förderband abheben.

Die DE-AS 11 52 342 offenbart eine Vorrichtung zum Kühlen von Tabak, die einen Schwingförderer enthält, an dessen Unterseite ein unterteilter Absaugkasten für durch die Tabakschicht und den Förderer gesaugte Luft vorgesehen ist. Die Verwendung des Schwingförderers kann zu Bruch- und Grußgefahr im Tabak führen. Außerdem arbeitet die Vorrichtung unökonomisch, da die abgesaugte Luft unmittelbar abgeführt wird.

Eine Förderung von Tabakmaterial mittels eines luftdurchlässigen Förderbandes ist bereits aus der DE 34 46 642 C2 bekannt.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, durch die geschnittener Tabak schnell und effizient gekühlt werden kann, wobei diese Kühlung besonders schonend durchgeführt und eine Entstehung von Tabakgrus oder Tabakstaub vermieden werden soll.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren und die im Anspruch 6 genannte Vorrichtung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der geschnittene Tabak auf einem luftdurchlässigen Förderband bewegt. Unterhalb des Förderbandes sind Saugkästen angeordnet, die gurtseitig offen sind und die die oberhalb des Förderbandes befindliche Luft ansaugen, so daß ein kühlender Luftstrom durch den geschnittenen Tabak entsteht, der mit 60-70°C von dem vorhergehenden Trocknungsschritt angeliefert wird und für die Weiterbehandlung auf 20-30°C abgekühlt werden soll. Durch das Ansaugen der Luft von unten wird der Tabak auf dem Förderband festgehalten. Der Tabak wird nicht durchmischt, beansprucht oder in sich bewegt; dadurch kann die früher übliche Zerkrümmelung des Tabaks nicht auftreten. Dennoch erfolgt die Kühlung schnell und effektiv, da sich infolge der Relativgeschwindigkeit zwischen dem in Luftströmungsrichtung ruhenden Tabakvlies und der durchströmenden Luft ein hoher Wärmetransport (Kühlung des Tabaks/Erwärmung der Luft) verbunden mit Stofftransport ergibt (Tabak gibt geringe Mengen Feuchtigkeit ab, dadurch entsteht ein zusätzlicher Kühleffekt).

Um Kühlluft zu sparen und damit auch die Abluftmenge zu reduzieren, ist das Verfahren 2- oder mehrstufig ausgebildet, wobei nur im letzten Kühlschritt die Umgebungsluft angesaugt wird, die dann über Leitungen vom letzten Saugkasten zu den davor liegenden Kühlschritten geführt wird. Dies ist vorteilhaft, da die entstehende Abluft mit Geruchsstoffen behaftet ist und eventuell gereinigt werden muß und ihr Volumen gering gehalten werden sollte.

In einer alternativen Ausführungsform kann auch eine Tabakumschichtung zwischen je zwei Kühlstufen erfolgen, so daß das Material gleichmäßig abgekühlt werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird nur ein Teil der durch das Tabakmaterial gesaugten Luft als Abluft abgeführt. Die restliche Luft wird über einen Zwischenkühler abgekühlt und kann mit einer entsprechenden Menge an Umgebungsluft versehen wieder im Umluftbetrieb als Zuluft dienen.

Die charakteristischen Parameter für das erfindungsgemäße Verfahren sind nachfolgend aufgeführt:

Schnittabak-Schütthöhe:	0,05-0,2 m
Bandgeschwindigkeit:	0,05-0,8 m/s
Luftstromgeschwindigkeit durch Tabakvlies:	0,1-3 m/s
spez. Kühlluftbedarf:	0,7-5 m³ (Norm)/kg_Tabak

In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt bei einem spezifischen Kühlluftbedarf von 0,1-2,5 m³ (Norm)/kg Tabak die Bandgeschwindigkeit des Förderbandes 0,1-0,4 m/s und die Luft-Strömungsgeschwindigkeit durch das geschnittene Tabakmaterial 0,6-1,2 m/s bei einer Schnittabak-Schütthöhe von 0,01-0,08 m.

Die Vorrichtung zur Durchführung des o.g. Verfahrens besteht im wesentlichen aus einem luftdurchlässigen Förderband, das vorzugsweise aus einem Gewebeband aus Metalldraht oder Kunststoffasern besteht und über Rollen läuft sowie unter dem Förderband angeordneten Saugkästen, die gurtseitig offen sind und die so mit einer Saugquelle verbunden sind, daß die oberhalb des Förderbands befindliche Luft durch das Förderband und den darauf befindlichen Tabak gesaugt wird.

Vorzugsweise sind die Saugkästen gegen das Förderband abgedichtet, damit keine Nebenluft mit angesaugt wird. Diese Dichtung kann eine Lippendichtung sein. Alternativ sind die Saugkästen mit das Förderband tragenden Schienen fest verbunden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind an der Stelle der Tabakaufgabe auf das Förderband Kämmwalzen angeordnet, die sich entgegen der Richtung des Tabakstroms drehen und den Tabak dadurch in einer gleichmäßigen Schicht auf dem Förderband verteilen. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige und berechenbare Kühlung des Tabaks erzielt.

Vorteilhaft ist auch die Anordnung von rotierenden Bürsten um Untertrum des Förderbandes, die etwaige kleine Tabakpartikel oder Staub von der Förderbandoberfläche entfernen, so daß eine Verschmutzung verhindert wird.

Zur Verringerung der Abluftmenge sowie der Menge der benötigten Kühlluft sind Leitungen vorgesehen sein, die die Abluft einer kälteren Stufe als Zuluft auf eine wärmere vorherige Stufe führen, während nur die letzte Stufe mit Umgebungsluft beaufschlagt wird.

Weiterhin kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform das Förderband derart ausgebildet sein, daß der Tabak von einer ersten Förderbandhöhe auf eine zweite, tiefere Förderbandhöhe fällt, wobei das Förderband der zweiten Höhe in entgegengesetzter Richtung zu dem ersten Förderband verläuft, so daß eine Umschichtung des Tabaks stattfindet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung wird die durch das geschnittene Tabakmaterial und das Förderband gesaugte Luft zweigeteilt. Ein Teil wird als Abluft abgegeben, ein anderer Teil durch einen mit einem Kondensatableiter verbundenen Zwischenkühler gekühlt. Die Mengenverhältnisse der beiden Volumina zueinander werden durch geeignete Stellmittel, z. B. Stellklappen, gesteuert. Die gekühlte Luft kann mit der benötigten Menge Umgebungsluft vermischt und dem Kreislauf als Zuluft wieder zugeführt werden.

Im weiteren soll eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im einzelnen anhand der folgenden Zeichnungen beschrieben werden, wobei

Fig. 1 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt,

Fig. 2 ein Diagramm, das die Temperaturabnahme entlang der Kühlbandlänge zeigt,

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist,

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellt, und

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer noch weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird der geschnittene Tabak 1, insbesondere in Form von Cut-leaf oder Cut Rolled Stems oder auch als fertige Mischung dem luftdurchlässigen Förderband 2 zugeführt. Der Tabak 1 hat eine Temperatur von 60-70°C, da er soeben einen Trocknungsschritt durchlaufen hat. Die Anlieferung erfolgt vorzugsweise mittels einer Vibrationsförderrinne 11 im gleichmäßigen Massenstrom. Am Beginn des Förderbandes 2 kann vorzugsweise ein Kämmrad 6 angeordnet sein, das sich entgegen der Richtung des Tabakstroms dreht und dadurch den Schnitt-Tabak gleichmäßig auf dem Förderband 2 verteilt. Eine möglichst konstante Schütthöhe des Tabaks 2 ist für eine wirksame Kühlung wichtig, damit alle Bereiche der Tabakschicht gleichmäßig und berechenbar abkühlen. Das Förderband 2 läuft über Rollen 5 und kann ein Gewebeband aus Metalldraht oder Kunststoffasern sein. Auf jeden Fall ist es luftdurchlässig. Unterhalb des Förderbandes 2 sind ein oder mehrere seitlich geschlossene Saugkästen 4 angeordnet, die zur Seite des Förderbandes 2 hin geöffnet sind. Die Saugkästen 4 weisen einen Anschluß für eine Saugquelle 10 auf, durch den Luft aus den Saugkästen 4 absaugbar ist. In der hier dargestellten Ausführungsform wird Umgebungsluft 3, die sich oberhalb der Tabakschicht 1 befindet, mit Hilfe des Saugkastens 4 durch die Tabakschicht gezogen und als Abluft 8 abgeführt. Dabei entsteht ein hoher Wärmetransport, und der Tabak 1 wird gekühlt, während sich die Luft 3 erwärmt. Gleichzeitig findet ein Stofftransport statt, da der Tabak noch vorhandene, geringe Mengen Feuchtigkeit an die Luft abgibt. Auf diese Weise entsteht ein zusätzlicher Kühleffekt.

Um möglichst nur die Luft anzusaugen, die sich oberhalb der Tabakschicht 1 befindet, sollten die Saugkästen 4 vorzugsweise gegen das Förderband 2 abgedichtet sein. Dies kann durch eine Lippendichtung, insbesondere aus Kunststoff, erfolgen oder indem der Saugkasten 4 fest mit Schienen verbunden ist, die das Förderband 2 tragen.

Während die Luft 3 durch den Tabak 1 gesaugt wird, wird dieser auf dem Förderband 2 befördert, ohne in sich bewegt oder beansprucht zu werden. Der Kühleffekt der Luft kann eintreten, ohne daß der Tabak zerkrümmelt - nur geringe Mengen von Tabakstaub oder Tabakgrus entstehen.

Sobald der Tabak eine Temperatur von 20-30°C erreicht hat, kann er der nächsten Verarbeitungsstufe zugeführt werden.

Wenn man beispielsweise folgende Parameter für den Betrieb der o.g. Ausführungsform wählt:

Bandbreite:	0,2 m
Bandlänge:	2 m
Tabak-Schütthöhe:	2-3 cm
Kühl-Luftdurchsatz:	1.000 m³/h
Kühl-Lufttemperatur (Umgebungstemp.):	20°C
Bandgeschwindigkeit:	0,2 m/s
Tabakdurchsatz:	180-500 kg/h
Tabakanfangstemperatur:	70°C

so erhält man das in

Fig.

2 gezeigte Diagramm, das die Temperaturabnahme entlang der Kühlbandlänge zeigt.

Daraus läßt sich ablesen, daß bei einer Bandgeschwindigkeit von 0,2 m/sec. der Tabak bereits nach 2 m Bandlänge eine Temperatur erreicht hat, die zur Weiterverarbeitung geeignet ist.

Natürlich können die Parameter auch anders gewählt werden, sollten sich aber vorzugsweise in den folgenden Grenzen halten:

Schnitt-Tabak-Schütthöhe:	0,005-0,2 m
vorzugsweise:	0,01-0,08 m
Bandgeschwindigkeit:	0,05-0,8 m/s
vorzugsweise:	0,1-0,4 m/s
Luft-Strömungsgeschwindigkeit durch Tabakvlies (bezogen auf das unbelegte Band):	0,3-3 m/s
vorzugsweise:	0,6-1,2 m/s
spezifischer Kühlluftbedarf:	0,7-5 m³/kg_Tabak
vorzugsweise:	1-2,5 m³/kg_Tabak

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der mehrere Kühlschritte hintereinander geschaltet sind. Jedem Kühlschritt ist ein Saugkasten 4 zugeordnet. Die Abluft einer kälteren Stufe wird als Zuluft über Leitungen 9 einer wärmeren, vorherigen Stufe zugeführt, lediglich die letzte Stufe wird mit Umgebungsluft 3 gekühlt. Die Kühlluft aus den Leitungen 9 kann den Kühlsektoren vorzugsweise über Ventilationshauben 13 zugeführt werden. Auf diese Weise wird eine relativ hohe Kühlgeschwindigkeit bei möglichst geringer Abluftmenge erreicht.

In einer weiteren Ausführungsform (Fig. 4) wird der Tabak 1 nach Kühlung auf einem ersten Förderband 2 auf ein tiefer gelegenes Förderband 12 umgeschichtet, das sich in entgegengesetzter Richtung zu dem Förderband 2 bewegt. Auf diese Weise erfährt das Tabakmaterial 1 eine Umschichtung, die so schonend erfolgt, daß ein Tabakbruch nicht oder kaum stattfindet, die aber dennoch die Lage des Tabakmaterials so verändert, daß die unteren, weniger stark gekühlten Schichten in die oberen Bereiche gelangen, die der Kühlluft besser zugänglich sind.

Vorzugsweise ist auch diese Ausführungsform mit Luftleitungen 9 und einer Ventilationshaube 13 ausgestattet, so daß, wie in der vorhergehenden Alternative, nur die letzte Kühlstufe mit Umgebungsluft 3 versorgt wird. Zusätzlich zu der ersten Umschichtung kann eine zweite Umschichtung erfolgen, so daß die Richtung der Tabakbewegung nach Beendigung des Kühlvorgangs der Richtung zu Beginn des Kühlvorgangs entspricht. Dies erscheint produktionstechnisch sinnvoll.

Schließlich ist vorzugsweise am Untertrum des Förderbandes 2 jeweils eine Bürste 7 vorgesehen, die die Förderbandoberfläche 5 von enthaltenden Tabakteilen befreit und auf diese Weise einen unterbrechungsfreien Arbeitsablauf gewährleistet.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform. Wie oben beschrieben, wird der geschnittene Tabak 1 dem Förderband 2 zugeführt und dort durch Kämmwalzen 6 zu einer ebenen Schicht verteilt. Die Zuluft wird über eine Ventilationshaube 13 zugeführt und wird durch den mit einer Saugquelle 10 verbundenen Saugkasten 4 durch das geschnitten Tabakmaterial 1 und das Förderband 2 gesaugt. Dabei erwärmt sich die Luft. Sie wird über Leitungen 9 abgeführt und an einer geeigneten Stelle in zwei Luftströme aufteilt. Der eine Luftstrom wird als Abluft 8 abgeführt, während der zweite Luftstrom über einen mit einem Kondensatableiter 16 verbundenen Zwischenkühler 14 wieder abgekühlt wird. Die Menge der gekühlten Luft im Verhältnis zur Abluft 8 wird insbesondere über Stellklappen 15 eingestellt. Die gekühlte Luft kann mit Umgebungsluft 3 vermischt werden und kann als Zuluft wiederverwendet werden. Bei geringem Abluftmengenstrom wird gleichwohl eine hohe Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft erzielt, um den Wärmeübergangskoeffizienten nicht zu stark abfallen zu lassen, der maßgeblich von der Re-Zahl und diese wiederum von der Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft abhängig ist. Der Umluftanteil kann ohne Zwischenkühlung 30-40% betragen, mit Zwischenkühlung kann er bis nahezu 100% angehoben werden.

Bezugszeichenliste

1

geschnittener Tabak

2

Förderband

3

Umgebungsluft

4

Saugkasten

5

Rollen

6

Kämmwalzen

7

Bürsten

8

Abluft

9

Leitung

10

Saugquelle

11

Tabakzufuhr

12

Förderband

13

Ventilationshaube

14

Zwischenkühler

15

Stellklappen

16

Kondensatableiter.

Claims

1. Verfahren zur Kühlung von geschnittenem Tabakmaterial (1), mittels einer durch das Tabakmaterial während des Transports auf einem luftdurchlässigen Förderer (2) geführten Luftströmung, wobei oberhalb des Förderers (2) befindliche Luft mit Hilfe unterhalb des Förderers (2) angeordneter Saugkästen (4) durch die auf dem Förderer geführte Tabakschicht und den Förderer (2) gesaugt wird, so daß ein kühlender Luftstrom in der Tabakschicht entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabakschicht auf einem Förderband gefördert wird und Umgebungsluft von einem stromabwärts unterhalb des Förderbandes angeordneten ersten Saugkasten angesaugt wird, dessen Abluft als Zuluft von einem stromaufwärts des ersten Saugkastens angeordneten zweiten Saugkasten angesaugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft des zweiten Saugkastens stufenweise weiteren stromaufwärts des zweiten Saugkastens angeordneten Saugkästen zugeführt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabak (1) nach der Passage eines ersten mit einer Kühlanordnung versehenen Förderbandes (2) auf ein tiefer gelegenes gegenläufig laufendes Förderband (12) umgeschichtet wird, an dem ebenfalls eine Kühlvorrichtung angeordnet ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabak von dem tiefer gelegenen Förderband (12) auf ein drittes tiefer gelegenes Förderband mit gleicher Laufrichtung wie das erste Förderband geführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das geschnittene Tabakmaterial (1) gesaugte Luft aufgeteilt wird, von dem ein Teil als Abluft (8) abgeführt wird, während der andere Teil über einen Zwischenkühler (14) gekühlt wird und vorzugsweise zusammen mit Umgebungsluft (3) erneut als Zuluft von einem anderen Saugkasten angesaugt wird, wobei das Verhältnis der beiden Teile zueinander durch Steuermittel, vorzugsweise Stellklappen (15), einstellbar ist.

6. Vorrichtung zur Kühlung von geschnittenem Tabakmaterial zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-5, mit einem luftdurchlässigen Förderer und mit unterhalb des Förderers angeordneten Saugkästen, die förderseitig offen und seitlich gegen den Förderer abgedichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer ein Förderband ist, und daß Rohrleitungen vorgesehen sind, die die Abluft eines stromabwärts des Förderbandes gelegenen ersten Saugkastens oberhalb des Förderbandes als Zuluft einem stromaufwärts des Förderbandes gelegenen zweiten Saugkasten zuführen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband (2) ein luftdurchlässiges Gewebeband aus Metalldraht oder Kunststoffaser ist und über zwei Umlenkrollen (5) geführt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugkästen (4) gegen das Förderband (2) durch Lippendichtungen abgedichtet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugkästen (4) mit das Förderband (2) tragenden Schienen fest verbunden sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stelle der Tabakaufgabe auf das Förderband (2) eine Kämmwalze (6) quer zum Förderband angeordnet ist, die sich entgegen der Richtung des Tabakstroms dreht und diesen gleichmäßig auf dem Förderband verteilt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den das Förderband (2) bewegenden Rollen (5) Bürsten (7) angeordnet sind, die kleine Tabakpartikel oder Tabakstaub von der Förderbandoberfläche (5) entfernen.