DE69030500T2

DE69030500T2 - Rotierbare trommel für tabakbehandlung

Info

Publication number: DE69030500T2
Application number: DE69030500T
Authority: DE
Inventors: Victor White
Original assignee: GBE International PLC
Current assignee: GBE International PLC
Priority date: 1989-11-03
Filing date: 1990-11-02
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2010-11-03
Also published as: EP0497840B1; US5425384A; GB8924885D0; DE69030500D1; WO1991006228A1; EP0497840A1

Description

Diese Erfindung betrifft Verbesserungen bei rotierenden Tabakbehandlungszylindern und beschäftigt sich insbesondere mit der Geometrie von inneren Schaufeln oder Schnecken in derartigen Zylindern, die vorgesehen sind, um die Behandlung von Tabak im Zylinder zu optimieren.
Bei der Vorbehandlung von Tabak ist es vor der Verarbeitung zu Zigaretten notwendig, den Tabak trocknenden Mischverfahren zu unterwerfen oder einer Konditionierung mit dem Zusatz von Fluid; dies wird oft in einem rotierenden Behandlungszylinder ausgeführt, der angeordnet ist, um um eine im wesentlichen horizontale oder geringfügig geneigte Achse zu rotieren. Derartige Behandlungszylinder sind mit inneren Schaufeln versehen, um den Transport des Tabakerzeugnisses durch den Zylinder vorzusehen. Beim Trocknen und Konditionieren ist es notwendig, die Transportzeit durch den Zylinder beizubehalten; es sollte nicht nur die Durchschnittszeit der Tabakmasse beibehalten werden, sondern auch die Zeit für jedes einzelne Teilchen.
Überdies bewirkt das Durcheinanderwerfen von Tabak innerhalb eines solchen Zylinders einen Güteabfall. Dieser Güteabfall hängt stark von dem Feuchtigkeitsgehalt ab und nimmt mit der Reduzierung des Feuchtigkeitsgehalts unter die normalen Zigarettenfeuchtigkeitsgehalte von vielleicht 13 bis 14 % rapide zu. Daher kann eine Veränderung des Feuchtigkeitsgehalts an der Ausgabe aus einem Trockenzylinder ein Hauptbeitrag zum Güteabfall des Tabaks sein.
Es gibt mehrere Faktoren, die die Transportzeit beeinflussen können, wie beispielsweise die Schaufelbeladung, die Zylinderneigung, die Fallhähe, d.h. die Höhe innerhalb des Zylinders, von der das Material von einer Schaufel fällt, um während des Durcheinanderwerfens zur Wand des Zylinders zurückzufallen, und die Häufigkeit des Fallens. Jedoch ist ein Faktor, der im allgemeinen übersehen wurde, die Konsistenz, die durch den Freigabepunkt bestimmt wird und die insbesondere beim Trocknen wichtig ist.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung bereitzustellen, bei welcher die Freigabeposition genau vorbestimmt werden kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine gleichmäßig schnelle Freigabe des Tabaks von der Schaufel vorzusehen, d.h. einen genau definierten Freigabepunkt, anstelle eines langsamen Gleit- oder Wegschleudervorgangs.
Eine kurze Beschreibung von relevanten Dokumenten des Standes der Technik wird nachfolgend gegeben.
Die US-Patentveröffentlichung Nr. 1 595 659 beschreibt eine Kühl- und Trockenvorrichtung mit einer rotierenden Trommel, durch welche zu behandelndes Material hindurchgeführt wird. Die Trommel enthält auch zweiteilige Schaufeln, die an der Innenwand der Trommel angebracht sind und das Material über eine Seite der Trommel hochheben, bevor das Material oben an der Trommel abgelegt wird, um alle Anteile des Materials gründlich dem Erwärmen oder Kühlen auszusetzen.
Die französische Patentveröffentlichung Nr. 451,617 offenbart einen Trockenzylinder, der Hebeschaufeln umfaßt, die an der Innenseite des Zylinders angeordnet sind. Die Vorrichtung ist durch die Tatsache gekennzeichnet, daß mehrere aufeinanderfolgende Hebeschaufeln eine Gruppe bilden, bei der die Oberflächen der Schaufeln parallel oder fast parallel angeordnet sind, so daß sich das Material in einem beabsichtigten Moment über die Breite des Zylinders entleert.
Die europäische Patentveröffentlichung Nr. 338 099 offenbart eine Trocken- Kühltrommel für kristallisierten Zucker. Hebelöffel längs der Innenseite der Trommel veranlassen, daß Zuckerkristalle quer durch die Trommel in ein Fluidatbett zum Kühlen gesprayt werden.
Die belgische Patentveröffentlichung Nr. 902,023 offenbart eine Sägespäne- Trocknungs- und -Rösteinheit; sie weist horizontale Trommeln auf, die verbunden sind, um einen rotierenden Tunnel zu bilden, der äußerlich an der Innenseite der rotierenden Trommel ausgebildete, geneigte Masern erwärmt, um die Sägespäne vom Einlaß zum Auslaß zu entfernen.
Erfindungsgemäß ist ein rotierender Tabakbehandlungszylinder vorgesehen, umfassend einen länglichen Hohlzylinder, der angeordnet ist, um um seine Längsachse zu rotieren und der im wesentlichen horizontal oder um einen kleinen Winkel (a) zu der Horizontalen geneigt angeordnet ist, eine Reihe von länglichen Schaufeln, die sich in dem Zylinder in Längsrichtung erstrecken und die sich im allgemeinen von der Innenfläche des Zylinders zu der Längsachse erstrecken, wobei die Schaufeln dazu dienen, das zu behandelnde Material aus einer niedrigeren Position in dem Zylinder und um eine Seite des Zylinders herum zu einem vorbestimmten Freigabepunkt zu fördern, wobei die Schaufeln einen proximalen Abschnitt aufweisen, der sich mit einem ersten Winkel, welcher ein rechter Winkel ist, zu der Tangente an die Wurzel des proximalen Abschnitts oder mit einem Winkel kleiner als ein rechter Winkel an der beladenen Seite der Schaufel erstreckt, sowie einen distalen Abschnitt, der zu der verlängerten Ebene des proximalen Abschnittes um einen zweiten Winkel geneigt ist, der kleiner ist als der erste Winkel, um eine Spitze zu bilden, wobei die Anordnung derart ist, daß jede Schaufel für jeden Querschnitt des Zylinders die gleichen ersten und die gleichen zweiten Winkel und die gleichen Längen von proximalen und distalen Abschnitten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Winkel zwischen der Spitze jeder Schaufel und der verlängerten Ebene ihres proximalen Abschnittes und/oder die Länge ihrer Spitze graduell längs der Länge des Zylinders ändern, so daß sich der vorbestimmte Freigabepunkt entlang der Länge des Zylinders graduell ändert, um dadurch bei Verwendung einen durchgehenden Vorhang von fallendem Material zu bilden, der sich in einem Winkel zu der Achse des Zylinders erstreckt.
Ferner ist erfindungsgemäß der Winkel der Spitze jeder Schaufel zu der Tangente an die Wurzel des proximalen Abschnittes derart, daß die Spitze bei einem vorbestimmten Freigabepunkt im Gleitwinkel ist, wobei die Oberfläche der gerade durch die Spitze enthaltene Tabakcharge im Ruhewinkel ist.
Vorzugsweise ist der proximale Abschnitt der Schaufel radial angeordnet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist der, daß die Spitze relativ zu dem proximalen Abschnitt in einem Winkel geneigt ist, der im wesentlichen größer ist als die Differenz zwischen dem Ruhewinkel und dem Gleitwinkel, wobei die Schaufeln für leichte Beladung geeignet sind.
Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung ist der, daß die Spitze relativ zu dem proximalen Abschnitt in einem Winkel geneigt ist, der im wesentlichen gleich der Differenz zwischen dem Ruhewinkel und dem Gleitwinkel ist, wobei der Ruhewinkel parallel zu dem proximalen Abschnitt der Schaufel ist.
Erfindungsgemäß ist ferner die Spitze relativ zu dem proximalen Abschnitt in einem Winkel geneigt, der im wesentlichen kleiner ist als die Differenz zwischen dem Ruhewinkel und dem Gleitwinkel, wobei die Schaufeln für schwere Ladung geeignet sind.
Vorzugsweise ist die Anordnung der Schaufeln bei einem Trocknungseinsatz derart, daß von den Schaufeln getragenes Material die Schaufeln bei im wesentlichen dem gleichen Freigabepunkt um den Bogen des Zylinders herum verläßt, der im wesentlichen beim höchsten Abschnitt des Zylinders angeordnet ist, wenn der Zylinder rotiert.
Beim Einsatz einer Fluidbehandlung ist die Anordnung der Schaufeln derart, daß, wenn der Zylinder rotiert, der von den Schaufeln getragene Tabak die Schaufeln von einem gewählten frühen Ausgangsfreigabepunkt bei einem Ende verläßt, der allmählich zu einem späten Freigabepunkt an dem anderen Ende des Zylinders wechselt, um zu bewirken, daß das zu behandelnde Material in einem Vorhang von den Schaufeln fällt, der sich in einem Winkel zu der Achse des Zylinders quer zur Zylinderachse erstreckt.
Bei einer Anordnung ist die Anordnung der Schaufeln derart, daß die Bildung eines zweiten derartigen Vorhangs verursacht wird, der dem ersten Vorhang axial entlang des Zylinders folgt.
Die vorliegende Erfindung wird nun lediglich beispielsweise mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines typischen Behandlungszylinders ist (nicht im Schutzumfang der Erfindung enthalten),
Figur 2 eine schematische Ansicht eines typischen Querschnittes des Zylinders von Figur 1 ist,
Figur 3 ein dem Querschnitt von Figur 2 ähnlicher Querschnitt eines Behandlungszylinders einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
Figur 4 einen schematischen Querschnitt eines typischen bekannten Zylinders zeigt, der für einen Fluideinsatz verwendet wird,
Figur 5 eine Draufsicht des Zylinders von Figur 4 zeigt,
Figur 6 die Form der Schaufeln bei einer Folge von axial beabstandeten Querschnitten einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, die für den Fluideinsatz verwendet wird,
Figur 7 eine Draufsicht des Zylinders von Figur 6 zeigt,
Figur 8 eine Draufsicht einer weiteren Anordnung des Zylinders der Figuren 6 und 7 zeigt,
Figur 9 eine Draufsicht wieder einer anderen Anordnung des Zylinders der Figuren 6 und 7 zeigt, und
Figur 10 eine schematische Darstellung der verschiedenen Schaufelgeometrien ist.
Die Figuren 1 und 2 zeigen typische Behandlungszylinder 10, die auf Trägern 11 derart angeordnet sind, daß sie um ihre in einem Winkel a zu der Horizontalen geneigten Achse 12 rotieren. Der Zylinder ist, wie in Figur 2 gezeigt, mit einer Reihe von länglichen inneren Schaufeln 13 ausgestattet, die sich in Längsrichtung innerhalb des Zylinders erstrecken, welche Schaufeln auf herkömmliche Weise beim Durcheinanderwerfen des Tabaks helfen, der von einem Einlaß an dem oberen Ende des Zylinders zu einem Auslaß an dem unteren Ende des Zylinders hindurchtritt.
in Figur 1 ist schematisch eine Höhe L gezeigt, von der jede einzelne Schaufel von dem Boden des Zylinders geförderten Tabak zurück zum Boden des Zylinders fallen lassen kann und somit, dem Winkel α Rechnung tragend, das Material in einem ungefähren Abstand B entlang des Zylinders vorwärts bringt. Daher ist zu erkennen, daß es für eine konstante Durchgangszeit des Tabaks durch den Zylinder erwünscht ist, daß jeder Schritt B identisch ist und kontrolliert ist und folglich sollte die Freigabehöhe L ebenfalls kontrolliert werden.
In Figur 2 ist Tabakmaterial schematisch an der Wand des Zylinders zwischen den Schaufeln 13 gezeigt, wie bei 14 angedeutet. Man kann erkennen, daß, wenn der Zylinder rotiert, die dem Inneren des Zylinders zugewandte Oberfläche des Materials 14 den Ruhewinkel (R) für das Material in jeder zwischen den Schaufeln gebildeten Tasche annimmt. In dieser Beschreibung ist der Ruhewinkel (R) dahingehend zu interpretieren, daß er sich auf den Winkel der Kantenfläche relativ zu einer horizontalen Ebene bezieht, den das Material in einem Haufen freiwillig annimmt. Wenn ein einzelnes Bündel von Tabakmaterial mit dem Zylinder auf der Schaufel 13 vorwärtskommt, kommt schließlich ein Zeitpunkt, an dem sich die Schaufel 13 in einem Gleitwinkel (5) relativ zu der Horizontalen befindet, der in dieser Beschreibung dazu vorgesehen ist, daß man von ihm ungeachtet des Ruhewinkels als den Winkel der Schaufel zu der Horizontalen spricht, bei dem das Tabakmaterial von ihr herunterrutscht. Folglich kann man erkennen, daß bei den herkömmlichen radialen Schaufeln, wie in Figur 2 gezeigt, das Tabakmaterial eine Gleitbewegung quer zur Kante der Schaufeispitze bewirkt, wenn die Schaufeloberfläche den Ruhewinkel (R) übersteigt und möglicherweise von der Schaufel rutscht, wenn der Winkel der Schaufel (P) den Gleitwinkel (5) überschreitet. Bei herkömmlichen Zylindern mit radialen Schaufeln findet dies in einem bei 15 gekennzeichneten Bogen statt, der häufig unbestimmt ist und stets in einer geringen Höhe relativ zu der Achse des Zylinders.
Für Tabakerzeugnisse liegt der Ruhewinkel (R) typischerweise zwischen 60º und 90º und für einen exemplarischen Typ geschnittenen Tabakmaterials bei etwa 85º. Für derartige geschnittene Tabakerzeugnisse liegt der Gleitwinkel (S) auf einer typischen Metallflächenschaufel typischerweise zwischen 30º und 60º zu der Horizontalen.
Man kann erkennen, daß erstens bei der früheren Anordnung der Figur 2 das Tabakmaterial lediglich mit einer kleinen Fläche der Wand des Zylinders und der Schaufeln Berührung hat und daher nur eine geringe Möglichkeit hat, Wärme von diesen Elementen aufzunehmen, wenn sie in einem Trocknungsverfahren erwärmt werden. Zweitens weist das Material einen kürzeren Weg auf, um auf den Boden zurückzufallen, da es knapp einen Punkt über der Horizontalen erreicht, bevor es von den Schaufeln herunterrutscht oder -fällt und somit im Trocknungsverfahren nur eine geringe Möglichkeit hat, seine Feuchtigkeit an das Innere des Zylinders abzugeben. Drittens ist die Verweilzeit und die Sturz- oder Falldistanz veränderlich, da das Material die Schaufeln in einem Bogen verläßt. Dies führt wiederum zu einer Veränderung bei der Behandlung jedes einzelnen Abschnitts des Tabaks.
In anderen Fällen wiederum kann der Tabak, insbesondere wenn die Taschen zwischen den Schaufeln überfüllt sind, weil der Tabak in die äußerste rechte Ecke des Zylinders zurück auf den Boden fällt, wie in Figur 2 zu sehen, unter gewissen Umständen zu einer rollenförmigen Faser in einem allgemein bei 16 in Figur 2 gekennzeichneten Bereich geformt werden. Dieses führt wiederum zu einer schlechten, häufig als Darren bezeichneten Behandlung des Materials in diesem Bereich, was mit der Situation ohne Schaufeln verglichen werden kann.
Figur 3 ist ein Querschnitt eines Behandlungszylinders der Erfindung, der diese Probleme vermindert. Jede Schaufel 13 umfaßt einen proximalen Abschnitt 20, der sich mit einem ersten Winkel, welcher ein rechter Winkel ist, zu der Tangente an die Wurzel des proximalen Abschnitts oder mit einem Winkel kleiner als ein rechter Winkel an der beladenen Seite der Schaufel erstreckt sowie einen distalen Abschnitt 22, der, wie aus der Figur klar ist, zu der verlängerten Ebene des proximalen Abschnittes um einen zweiten Winkel geneigt ist, der kleiner ist als der erste Winkel, um eine Spitze zu bilden. Die Spitze weist in Axialrichtung des Zylinders betrachtet eine Länge auf, die die halbe Länge des proximalen Abschnittes nicht überschreitet. Vorzugsweise ist die Spitze ein Drittel so lang wie die Länge des Abschnitts 20.
Bei dieser Ausführungsform sind die Schaufelspitzen 22 zu einem Radius geneigt, der in einem Schaufelwinkel, der im allgemeinen bei β gekennzeichnet ist, durch die Spitze tritt. Der Winkel β ist derart gewählt, daß er ungefähr gleich der Differenz zwischen dem Ruhewinkel (R) für das behandelte Material und dem Gleitwinkel (5) für das Material, wie vorstehend definiert, ist. Wie aus dieser und nachfolgenden Figuren klar zu erkennen ist, ist jede Schaufel in diesem und anderen Querschnitten identisch, d. h. jede Schaufel weist die gleichen ersten und zweiten Winkel und die gleichen Längen von proximalen und distalen Abschnitten auf.
Bei dieser Anordnung, die insbesondere zum Trocknen und Konditionieren geeignet ist, wie vorstehend angesprochen, kann man erkennen, daß das Material von den Schaufeln gehoben wird, um nur bei einem viel häheren Punkt um den Bogen des Zylinders herum, wie bei 21 angegeben, freigegeben zu werden und, daß kein Material die Schaufeln verläßt, bis dieser Punkt erreicht ist. Um diesen Betriebsmodus sicherzustellen, muß man sich darum kümmern, sicherzustellen, daß die Taschen zwischen den Schaufeln nicht überfüllt werden. Der Grad der Befüllung jeder Tasche, der für einen Materialtrocknungsvorgang geeignet ist, liegt vor, wenn der Querschnittsbereich des zu trocknenden Materials, das in einen Raum zwischen einer Schaufel und einer dieser in der Drehung des Zylinders folgenden Schaufel geladen ist, kleiner oder gleich der Fläche ist, die durch die Schaufel und eine Linie von der Schaufelspitze zu der Zylinderwand in einem Ruhewinkel des Materials eingeschlossen ist, wenn sich die Schaufel an dem gewählten Freigabepunkt um den Zylinder herum befindet. Dies bedeutet, daß mehrere Schaufeln gleichzeitig in Gebrauch gebracht werden, so daß der Bereich des Zylinders und die Schaufeln, die mit dem Material in Berührung sind, auf das Maximum erhöht ist und der Fall durch den Innenraum des Zylinders auch auf das Maximum erhöht ist, was zu einer optimalen Behandlung führt. Ferner wird der Punkt, bei dem das Material die Schaufeln verläßt, genau kontrolliert und ist deshalb konstant, was eine konstante Behandlung zur Folge hat. Bis der Punkt 21 erreicht ist, ist weder der Ruhewinkel noch der Gleitwinkel überschritten.
Wenn der Gleitwinkel mit einer normalen radialen Schaufel (siehe Figur 2) erreicht ist, beginnt das verbleibende Erzeugnis, das vorher nicht durcheinandergeworfen wurde, die Schaufel mit zunehmender Beschleunigung hinunterzurutschen, sobald die Schaufel den Gleitwinkel weiter übersteigt. Es kann 20º bis 30º der Zylinderrotation erfordern, bevor das ganze Erzeugnis losgelassen hat.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Tabak von der Spitze gehalten, bis die Spitze den Gleitwinkel übersteigt. Der Hauptabschnitt der Schaufel befindet sich dann jenseits des Gleitwinkels. Das Erzeugnis muß lediglich eine relativ kurze Spitze unter dem Einfluß der akkumulierten Beschleunigung des Hauptabschnittes hinunterrutschen, um freigegeben zu werden; eine Art Lawine. Daher ist die Spitze im allgemeinen nicht länger als ein Drittel der Länge des Hauptabschnittes der Schaufel.
Diese Konstruktion hat eine maximierte Ausnutzung der erhitzten Fläche und eine minimierte Veränderung des Freigabepunktes zur Folge.
Die in Figur 3 gezeigte Anordnung kann zur Verwendung in einer Situation angepaßt werden, wo ein Mischen erforderlich ist. Bei einer solchen Anordnung sind die Spitzen zu dem Radius durch ihre Spitze geringer geneigt als jene in Figur 3, im Betrieb werden jedoch die Taschen zwischen ihnen in einem größeren Ausmaß gefüllt. Der Befüllungsgrad jeder Tasche, der für einen Materialmisch betrieb geeignet ist, liegt vor, wenn der Querschnittsbereich des auf eine Schaufel geladenen Materials größer ist als der Bereich, der von der Schaufel und einer Linie von der Schaufelspitze zu der Zylinderwand im Ruhewinkel des zu behandelnden Materials eingeschlossen ist, wenn sich die in Frage stehende Schaufel bei dem gewählten Ausgangsfreigabepunkt um den Zylinder herum befindet, und wenn er kleiner ist als der Querschnittsbereich, der zwischen zwei benachbarten Schaufeln und der Wand des Zylinders eingeschlossen ist. Dies führt dazu, daß das Material in einem beträchtlichen Bogen, bei 31 bezeichnet, freigegeben wird, der sich ungefähr von dem unteren Freigabepunkt der Anordnung des Standes der Technik der Figur 2 zu dem hohen optimierten Freigabepunkt der Ausführungsformen der Erfindung, die in Figur 3 gezeigt ist, erstreckt.
Wenn sich die Schaufeln in dem Bogen 31 fortbewegen, übersteigt bei dieser Anordnung das Material darauf allmählich seinen Ruhewinkel, so daß das Material von der Vorderseite der Tasche des Materials solange fällt, bis sie die Spitze des Bogens erreicht hat, wenn der Gleitwinkel erreicht ist und der Rest herabfällt.
Das Mischen wird verbessert, wenn die zu behandelnden Materialtejichen an unterschiedlichen Punkten über der Breite und Länge des Zylinders fallen gelassen werden. Dies wird durch das Verstreuen in einem Freigabebogen des Materials von den Schaufeln erreicht; und die unterschiedlichen Fallhöhen über der Breite führen zu geringfügig unterschiedlichen, verzögerungsfreien Bewegungsstufen die Länge des Zylinders herunter, was auch das Mischen verbessert.
in einigen Fällen kann der Freigabebogen über das Zentrum hinaus zu einer Position, wie bei 32 in Figur 3 gezeigt, verlängert werden, insbesondere, wenn die Schaufeln mehrere geneigte Spitzen aufweisen und wenn das zu mischende Material eher klebrig ist, um sich an sich selbst und die Schaufel zu binden.
Wenn ein solcher Zylinder beispielsweise mit einer Flüssigkeitsbehandlung verwendet wird, um Tabak zu behandeln oder zu konditionieren, kännen bedeutende Veränderungen in den Eigenschaften auftreten. Eine solche Konditionierung oder Behandlung kann die Verwendung von Wasser und/oder anderen Fluiden und/oder Wärme und Dampf umfassen und damit bei anderen Materialien als Tabak verwendet werden.
Beispielsweise kann der Tabak beim direkten Zylinderkonditionierungsverfahren, das in der Tabakindustrie verwendet wird, bei der Eingabe 10 % Feuchtigkeit und bei der Ausgabe aus dem Zylinder 25 % Feuchtigkeit aufweisen. Bei der Eingabe kann der Tabak in gepreßten Blöcken vorliegen, während bei der Ausgabe einzelne Tabakteile separate und verschiedenartige Blätter oder Blättchen sein können.
Typische Eigenschaften für einen Tabaktyp sind tabellarisch dargestellt:
Bemerkung:
(1) Als Folge eines freien Falls von 300 mm
(2) Auf einer geschliffenen Metallplatte
(3) Material auf Material innerhalb eines Körpers
Die Größe dieser Veränderungen ist sehr signifikant und hat es in der Vergangenheit erforderlich gemacht, zwei Zylinder in Reihe zu verwenden. In diesem Fall sollte der zweite Zylinder größer sein als der erste und für einen größeren volumetrischen Durchsatz gestaltet sein. (Siehe Patent GB 840841 3- W.H. Dickinson).
Bei einem vorstehend angesprochenen Trocknungssystem ist es erwünscht, zu erreichen, daß das Erzeugnis den erhitzten Flächen und dem Luftstrom gleichförmig ausgesetzt ist. In einem Zylinder für die Konditionierungsfunktion kann Wärme über einen Umlaufluftstrom zugeführt werden, und Fluide können durch Verdampfen/Mikrotröpfchen dem Luftstrom zugesetzt werden oder durch direktes Sprayen auf das Produkt. Das direkte Fluidsprayen wird herkömmlich eher verwendet als Mikrotröpfchenbildung (micro-dropletisation).
Das Gestaltungskriterium für eine Fluidverwendung wird das dem Luftstrom und den verwendeten Fluidtröpfchen gleichförmige Aussetzen des Materials. Die Kriterien der Kontrollierbarkeit und eines geringen Güteabfalls bleiben auch wichtig.
Eine typische Fluidverwendungsanordnung mit herkömmlichen Schaufeln ist in den Figuren 4 und 5 gezeigt, die einen schematischen Querschnitt bzw. eine Draufsicht eines Zylinders zeigen. Ein Erzeugnis im Bereich 42 ist dem Spray 43 ausgesetzt und hat eine gute Gelegenheit, das Fluid aufzunehmen. Die unteren Schichten des Erzeugnisses haben eine geringere Möglichkeit, wobei ein Bereich 41 eine kleine oder keine Gelegenheit hat, das Fluid von den Sprays aufzunehmen.
Das Erzeugnis ist über einem niedrigen Bogen des Zylinders 10 konzentriert, was den Rest des kreisförmigen Querschnittes frei von Material läßt und offen für den Luftstrom. Folglich ist die Aufnahme von Wärme und Feuchtigkeit aus der Luft durch das Produkt begrenzt und tritt vorherrschend an der Erzeugnisoberfläche 42 auf und der meiste Luftstrom umgeht das Produkt.
Dieses herkömmliche Verfahren neigt zu Qualitätsverlust und ist zum Erreichen des Verfahrensziels ineffektiv.
Erfindungsgemäß ist die innere Zylindergeometrie derart ausgeführt, daß das Erzeugnis den Sprays und dem Luftstrom besser ausgesetzt ist, die Risiken des Güteabfalls entfernt sind und ermöglicht ist, daß Veränderungen in der Materialdichte/Volumen während der Konditionierung eintreten. Dieses erfordert eine unterschiedliche Geometrie an unterschiedlichen Positionen längs der Länge des Zylinders dadurch, daß der Winkel und die Länge der Spitze längs der axialen Länge des Zylinders variieren. Idealerweise ist die Veränderung graduell.
Die Figuren 6 und 7 zeigen einen schematischen Querschnitt bzw. eine Draufsicht des Zylinders.
Figur 6 zeigt schematisch die Freigabe- und Sammelpunkte an drei axial versetzten Positionen 51, 52 und 53 in Längsrichtung des Zylinders. Position 51 befindet sich in der Nähe des Beginns der Konditionierungsbehandlungszone von einem Spray 54 in dem Zylinder 10, während sich die Position 53 in der Nähe des Behandlungszonenendes befindet. Der Behandlungszone kann eine Materialaufnahme- oder Eintrittszone vorangehen und ihr kann eine Materialabgabezone folgen.
Um das Fortschreiten des Freigabepunktes mit Abstand entlang des Zylinders über den obersten Bogen des Zylinders zu erreichen, ist jede Schaufel bei Position 51 mit einem relativ langen radialen Abschnitt 51a und einer kurzen Spitze 51b geformt, die zu dem Abschnitt 51a geneigt ist, bei Position 52 mit einem kürzeren radialen Abschnitt 52a und einer länger geneigten Spitze 52b und bei Position 53 mit dem radialen Abschnitt 53a der gerade größer als die geneigte Spitze 53b ist. Das allgemeine Kriterium für die Geometrie der Schaufeln ist dem für einen Trocknungsvorgang vorstehend diskutierten gleich mit der Ausnahme, daß sich der Freigabepunkt schrittweise in Längsrichtung des Zylinders an einer anderen Position über dem obersten Bogen des Zylinders befindet. Das Kriterium zur Befüllung der Taschen zwischen den Schaufeln ist wiederum dem vorstehend angesprochenen Kriterium bei einem Trocknungsverfahren ähnlich.
Die schrittweise Änderung bei den Freigabepunkten erzeugt die Situationen in den Figuren 6 und 7 und bildet, wie in den Figuren dargestellt, einen durchgehenden Vorhang von fallendem Material, bei 55 bezeichnet, der diagonal in einem Winkel quer durch die Länge des Zylinders angeordnet ist. Dies vergrößert den dargebotenen Flächenbereich, auf den Fluid gesprayt werden kann und erzeugt eine Situation, in der jedes Materialteilchen eine nahezu gleiche Gelegenheit hat, mit den Fluidtröpfchen in Berührung zu kommen. Der fallende Vorhang bedeckt auch im wesentlichen den kreisförmigen Querschnitt des Zylinders, so daß der Luftstrom entlang des Zylinders durch den Vorhang treten muß und jedes Produktteilchen in dem Vorhang eine nahezu gleiche Gelegenheit aufweist, Wärme und Mikrotröpfchen von dem Luftstrom aufzunehmen.
Das allgemeine Verfahren zum lnverbindungbringen der Produktfreigabe- und Sammelpunkte mit Produkteigenschaften wurde diskutiert. Bei dieser weiteren Ausführungsform nimmt das produktspezifische Volumen während des Verfahrens zu und diesem muß auch beim Bestimmen der physikalischen Größe Rechnung getragen werden und auch bei der Tragekapazität der Schaufeln in Längsrichtung des Zylinders. Die Schaufeln bei Position 51 sind derart gestaltet, daß sie einen niedrigeren Freigabepunkt aufweisen und weniger Erzeugnisvolumen als die Schaufeln bei Position 53 tragen.
Damit das Erzeugnis dem Luftstrom stärker ausgesetzt werden kann, kann es ferner erwünscht sein, die in dem schematischen Plan der Figur 8 gezeigte Situation zu erzeugen und einen zweiten Vorhang 56 zu erzeugen, der dem Vorhang 55, der vorstehend angesprochen wurde, folgt und ein weiteres Spray (nicht gezeigt) kann für diesen zweiten Vorhang vorgesehen sein.
Es gibt jedoch Fälle, in denen während des Fluideinsatzes keine wesentlichen Veränderungen im Erzeugnisvolumen eintreten. Ein solcher Fall ist die Verwendung von Spitzengeschmacksstoffen (top flavours) bei Tabak, wo eine alternative Vorhangform, wie in dem schematischen Übersichtsplan von Figur 9 gezeigt ist, verwendbar ist. Dies würde einen guten Fluidauftrag über die Abschnitte C bis B des Vorhangs 57 ermöglichen, wobei jedoch gleichzeitig die Geometrie zwischen den Punkten A und B des Vorhangs angeordnet sein könnte, um eine Mischfunktion zu verleihen.
Figur 10 ist ein schematisches Diagramm, das eine Aufeinanderfolge von radialen Schaufeln zeigt, die einen Schaufelbereich von einer mit einem größeren spitzen Winkel β&sub1; für leichtere Ladung bis zu einem kleineren Winkel β&sub2; für schwerere Ladungen darstellt, wobei der Gleitwinkel und die Ruhewinkel typischerweise mit 45º bzw. 75º angenommen sind. Das bevorzugte Beispiel (P) zeigt den Ruhewinkel an der Spitze gleich dem Winkel des Hauptabschnittes der Schaufel.

Claims

1. Rotierender Tabakbehandlungszylinder, umfassend einen länglichen Hohizylinder (10), der angeordnet ist, um um seine Längsachse zu rotieren und der im wesentlichen horizontal oder um einen kleinen Winkel (α) zu der Horizontalen geneigt angeordnet ist, eine Reihe von länglichen Schaufeln (20), die sich in dem Zylinder in Längsrichtung erstrecken und die sich im allgemeinen von der Innenfläche des Zylinders zu der Längsachse erstrecken, wobei die Schaufeln dazu dienen, das zu behandelnde Material aus einer niedrigeren Position in dem Zylinder und um eine Seite des Zylinders herum zu einem vorbestimmten Freigabepunkt zu fördern, wobei die Schaufeln (20) einen proximalen Abschnitt (20) aufweisen, der sich mit einem ersten Winkel, welcher ein rechter Winkel ist, zu der Tangente an die Wurzel des proximalen Abschnitts (20) oder mit einem Winkel kleiner als ein rechter Winkel an der beladenen Seite der Schaufel erstreckt, sowie einen distalen Abschnitt (22), der zu der verlängerten Ebene des proximalen Abschnittes um einen zweiten Winkel (β) geneigt ist, der kleiner ist als der erste Winkel, um eine Spitze zu bilden, wobei die Anordnung derart ist, daß jede Schaufel für jeden Querschnitt des Zylinders die gleichen ersten und die gleichen zweiten Winkel und die gleichen Längen von proximalen und distalen Abschnitten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Winkel (β) zwischen der Spitze jeder Schaufel und der verlängerten Ebene ihres proximalen Abschnittes und/oder die Länge ihrer Spitze graduell längs der Länge des Zylinders ändern, so daß sich der vorbestimmte Freigabepunkt entlang der Länge des Zylinders graduell ändert, um dadurch bei Verwendung einen durchgehenden Vorhang von fallendem Material zu bilden, der sich in einem Winkel zu der Achse des Zylinders erstreckt.

2. Rotierender Tabakbehandlungszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der proximale Abschnitt jeder Schaufel radial angeordnet ist.

3. Rotierender Tabakbehandlungszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Erwärmen des Zylinders und/oder der Schaufeln vorgesehen sind.

4. Rotierender Tabakbehandlungszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (43, 54) zur Fluidzufuhr zu dem Zylinder vorgesehen sind.

5. Rotierender Tabakbehandlungszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, die Schaufelanordnung derart ist, daß die Bildung eines zweiten solchen Vorhangs, der dem ersten Vorhang axial entlang des Zylinders folgt, bewirkt wird.

6. Rotierender Tabakbehandlungszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze jeder Schaufel um einen Winkel zwischen 30º und 50º relativ zu dem proximalen Abschnitt geneigt ist.

7. Rotierender Tabakbehandlungszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Spitze zu dem proximalen Abschnitt im wesentlichen 30º beträgt.

8. Rotierender Tabakbehandlungszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze jeder Schaufel um einen Winkel zwischen 30º und 10º relativ zu dem proximalen Abschnitt geneigt ist.

9. Rotierender Tabakbehandlungszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkeländerung zwischen der Spitze der Schaufel und dem proximalen Abschnitt der Schaufel längs der Länge des Zylinders zunimmt.

10. Rotierender Tabakbehandlungszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenänderung der Spitze längs der Länge des Zylinders zunimmt.