DE69118653T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Expansion von Tabak - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Imprägnierung von Tabak mit Kohlendioxid vor dem Erhitzen des Tabaks, um das Kohlendioxid und damit den Tabak zu expandieren, wobei folgende Schritte vorgesehen sind: Imprägnierung des Tabaks mit Kohlendioxid; Einspeisen des mit Kohlendioxid imprägnierten Tabaks in einen Strom von Hochtemperaturdampf oder Dampf enthaltenden Gas; Beförderung des Tabaks mit dem Dampf oder Gas und Erhitzen des Tabaks durch den Kontakt mit dem erhitzten Dampf oder Gas.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf ein System zum Imprägnieren von Tabak mit Kohlendioxid vor der Erhitzung des Tabaks, um das Kohlendioxid und damit den Tabak zu expandieren, das folgendes beinhaltet: Imprägnierungsmittel zur Imprägnierung des Tabaks mit Kohlendioxid; ein Gasstromtrocknungsrohr, durch das Dampf oder Dampf enthaltendes Hochtemperaturgas geleitet wird; ein auf dem Gasstromtrocknungsrohr angebrachter Einspeisungsanschluß, über den der mittels genannter Imprägnierungsmittel mit dem Kohlendioxid imprägnierte Tabak in das Hochtemperaturgas oder den Dampf eingespeist wird, welches bzw. welcher durch das Gasstromtrocknungsrohr strömt.
• Folglich bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf ein Verfahren sowie ein System zur Expansion des Tabaks durch Imprägnieren der Tabakblätter mit einem Treibmittel wie Kohlendioxid, desweiteren durch Erhitzen, Expandieren und Trocknen des mit dem Treibmittel imprägnierten Tabaks.
• Im Einzelnen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und ein System, das eine Beeinträchtigung des Tabakaromas und des Rauchgeschmacks durch die folgenden Prozesse erhindert. Der mit dem Expansionssmittel imprägnierte Tabak wird ständig in einen Strom von Dampf enthaltenden Hochtemperaturgas eingespeist, wird im Gasstrom verteilt mit dem Gas mitgerissen und erhitzt, während der Tabak sich mit dem Gas zusammen fortbewegt. Das den Tabak imprägnierende Expansionsmittel expandiert, um damit eine Expansion der Tabakstruktur herbeizuführen, und der Tabak wird durch die Erwärmung getrocknet. Dampf oder Wasser wird von außen in den Kanal injiziert, durch das das Gas und der Tabak fließt, und die Gastemperatur wird so gesteuert, daß eine Expansion und Trocknung des Tabaks erfolgt.
• Herkömmlicherweise wird der Tabak zur Milderung des Rauchgeschmacks und zur Verringerung der notwendigen Tabakmenge und damit zur Kostenreduzierung expandiert. Das Material wird expandiert, indem der Tabak zunächst mit einem Treibmittel, wie z.B. Freon, vor der Erhitzung imprägniert wird; die anschließende Erhitzung des den Tabak sättigenden Treibmittels führt zur schnellen Expansion desselben und damit auch zur Expansion des Tabaks.
• Seit kurzem jedoch findet Kohlendioxid als Treibmittel Verwendung, um Beeinträchtigungen der Umwelt zu vermeiden. Wenn das Treibmittel Kohlendioxid ist, verflüchtigt sich dieses leicht wieder aus dem Tabak. Deshalb ist eine schnelle Erwärmung des mit Kohlendioxid imprägnierten Tabaks und eine schnelle Expansion des den Tabak imprägnierenden Kohlendioxids und mit diesem des Tabaks erforderlich.
• Um den Tabak, der mit einem Expansionsmittel versehen ist, aufzuheizen, wird in herkömmlicher Weise zur Tabaktrocknung Heißluft eingesetzt, während der Tabak mittels einer Netztransportvorrichtung bewegt wird. Zeitweilig wird auch ein anderes Verfahren in herkömmlicher Weise zur Trocknung von Tabak verwendet, indem man diesen mit Heißluft und Infrarotstrahlen behandelt, während er mittels einer Netztransportvorrichtung bewegt wird.
• Für die oben geschilderten Verfahren ist es jedoch schwierig, den Tabak schnell aufzuheizen, und wenn es sich bei dem Expansionsmittel um Kohlendioxid handelt, geht darüber hinaus die Imprägnierung mit Kohlendioxid wegen der langsamen Aufheizgeschwindigkeit meistens verloren, bevor das Tabakmaterial expandiert worden ist.
• Es gibt noch eine andere Tabaktrocknungsverfahren, worin der Tabak in einen Strom von Hochtemperaturgas gespeist wird. Bei diesem Verfahren wird der in das Hochtemperaturgas eingespeiste Tabak verteilt und kann so zusammen mit dem Gas strömen. Somit ist es möglich, den Tabak zusammen mit dem Hochtemperaturgas schnell zu erhitzen. Das Hochtemperaturgas ist z. B. ein Gas, das durch die Mischung von Luft mit 50 - 95 Vol% überhitztem Wasserdampf zustande kommt. Weil die Mischung aus Luft und überhitztem Wasserdampf eine große spezifische Wärme hat, kann der in den Gasstrom eingespeiste Tabak schneller erhitzt werden.
• Besteht das Treibmittel aus Kohlendioxid, so ist die Verfahren, nämlich Tabak in den oben erwähnten Hochtemperaturgasstrom einzuspeisen, geeignet, um den mit Kohlendioxid imprägnierten Tabak zu erhitzen.
• Mit der Verfahren, Tabak in einen Hochtemperaturgasstrom einzuspeisen, gibt es jedoch den Nachteil, daß der in den Hochtemperaturgasstrom eingespeiste Tabak verbrannt wird und das Aroma des Tabaks und der Rauchgeschmack verschlechtert werden, weil eine große Wärmemenge vom Hochtemperaturgas auf den Tabak übertragen wird.
• Ist das Treibmittel z.B. Kohlendioxid, so ist es notwendig, den Tabak in den Gasstrom einzuspeisen, der mehr als 50 Vol% Wasserdampf enthält und der die Temperatur von 200- 350 ºC hat, um den mit Kohlendioxid durchtränkten Tabak hinreichend aufzublähen. Jedoch werden die Tabakblätter verbrannt, sobald die Temperatur des Tabaks 140 ºC überschreitet, und das Aroma und der Rauchgeschmack verschlechtern sich, wenn die Temperatur desselben 180 ºC überschreitet, weil der in den Tabakblättern enthaltene Zucker zerfällt.
• Ist das Treibmittel Kohlendioxid und wird der mit Kohlendioxid durchtränkte Tabak in den Hochtemperaturgasstrom eingespeist, um den Tabak aufzublähen und zu trocknen, ist es somit notwendig, den Tabak mit dem Hochtemperaturgas schnell in Kontakt zu bringen, so daß der Tabak hinreichend aufgebläht wird und das Aroma und der Rauchgeschmack vor der Abwertung bzw. Verschlechterung bewahrt werden. Jedoch ist es schwierig, das Inkontaktkommen von Tabak mit dem Hochtemperaturgas zu kontrollieren, und es ist schwierig, die Erwärmung des Tabaks so zu kontrollieren, daß dieser die oben erwähnten Konditionen trifft. Um das Erwärmen des in den Hochtemperaturgasstrom eingespeisten Tabaks zu kontrollieren, sind bis jetzt verschiedene Verfahrenn und Systeme entwickelt worden.
• So zeigt z.B. die amtliche Gazette eines japanischen Patents, Offenlegungs Nr. S 59/6875 ein Verfahren und ein System, bei dem Tabak in einen Hochtemperaturdampfstrom eingespeist wird, und in dem ein Tangentialabscheider abstromseitig von dem Tabakseinspeisungsanschluß vorgesehen ist. In diesem Fall kommt der vom Einspeisungsanschluß aufgegebene Tabak mit dem Hochtemperaturgas in Kontakt, fließt zusammen mit dem Hochtemperaturgas und wird von dem Hochtemperaturgas durch den Tangentialabscheider getrennt. Somit ist es möglich, die Kontaktzeit zwischen dem Tabak und dem Hochtemperaturgas und dem Zustand der Erwärmung des Tabaks zu überwachen, indem der Abstand zwischen dem Tabakeinspeisungsanschluß und dem Tangentialabscheider sowie die Gasstrommenge kontrolliert wird. Dieses Dokument stellt auch ein Verfahren vor, um Tabak in den Tangentialabscheider einzuspeisen, um den Tabak nur für eine sehr kurze Zeit mit dem Hochtemperaturgas in Kontakt zu bringen, bevor dieser plötzlich vom Gas abgetrennt wird.
• Die amtliche Gazette der japanischen Patentveröffentlichung Nr. S 57/25149 zeigt eine Technik, bei der Tabak in ein Rohr eingespeist wird, in dem Hochtemperaturgas strömt, und bei der die Kontaktzeit zwischen dem Tabak und dem Hochtemperaturgas in einem Bereich von 0,2 - 2,0 Sekunden gesteuert wird.
• Was in diesen amtlichen Gazetten offengelegt wird, ist die Technik für die Kontaktzeitkontrolle zwischen Tabak und Hochtemperaturgas. Um jedoch eine hinreichende Expansion des Tabaks zu erreichen und eine Qualitätsverschlechterung zu vermeiden, müssen in Wechselwirkung stehende Bedingungen erfüllt werden. Es kann kein hinreichender Effekt deshalb nur durch die Kontrolle der Kontaktzeit zwischen Tabak und Hochtemperaturgas erreicht werden, wie es in diesen amtlichen Gazetten offengelegt ist.
• Wie das Aroma des stark erwärmten Tabaks und seines Rauchgeschmackes verschlechtert werden, ist schwierig und delikat. So behält z.B. ein in einen überhitzten Wasserdampfstrom von 300 ºC eingespeister Tabak die so gut wie zufriedenstellende Qualität, wenn die Kontaktzeit zwischen Tabak und Hochtemperaturwasserdampf 1,5 Sekunden beträgt. Jedoch kann man nicht die sozusagen zufriedenstellende Qualität für die Kontaktzeit von 1,6 Sekunden halten. Diese charakteristischen Eigenschaften sind durch Test bestätigt. Dieser Test wurde wie folgt durchgeführt: Installation eines Separators im Abstrombereich eines Rohres, das Hochtemperaturgas führt, Seitenwechsel, wo der Tabak in die Rohrleitung eingespeist wird, und eine Änderung der Zeit, bis der Tabak von dem Hochtemperaturgasstrom abgetrennt ist, nachdem der Tabak in den Gasstrom eingespeist ist. Darüber hinaus würde der geblähte Tabak, der viel Wasser enthält, schrumpfen, nachdem er expandiert hat. Um das Schrumpfen des expandierten Tabaks zu verhindern, ist es deshalb auch klar, daß der expandierte Tabak unter fast absolut trockene Bedingung gebracht werden sollte mit einem Wassergehalt von 2 - 3 Gew.%.
• Ist das Treibmittel Kohlendioxid, so ist es kurz gesagt notwendig, den mit Kohlendioxid imprägnierten Tabak in einen Hochtemperaturgasstrom einzubringen und ihn schnell zu erhitzen. In diesem Fall ist es jedoch notwendig, den Kontaktzustand zwischen Tabak und Gas zu kontrollieren, den Tabak hinreichend zu blähen und seine Qualitätsverschlechterung zu verhindern.
• WO-A-9006695 beschreibt ein Verfahren zur Imprägnierung von Tabak mit einem Treibmittel bevor der Tabak erhitzt wird, um das Treibmittel und damit den Tabak zu expandieren. Diese Verfahren enthält folgende Verfahrensschritte:
• Imprägnierung des Tabaks mit dem Treibmittel; Zuführen des mit dem Treibmittel imprägnierten Tabaks in einen Dampfstrom von 140 ºC und Transport des Tabaks zusammen mit dem Gas, Dampfinjektion in dem besagten Strom an einer Position des oben erwähnten Stromes im Abstrombereich bezogen auf die Position der oben erwähnten Tabakzufuhr und dadurch Änderung der Temperatur des o.g. Stromes, um die Wärmemenge zu steuern, die dem Tabak durch den genannten Strom zugeführt werden soll, indem Dampf oder Wasser mit einer niedrigeren Temperatur injiziert wird, um den Strom zu kühlen.
• US-A-4333483 zeigt einen verbesserten Prozeß für die Expansion von Tabak, wobei Kohlendioxid als Treibmittel in einer Folge von folgenden Verfahrensschritten zur Anwendung kommt: (1) Inkontaktbringen des Tabaks mit Kohlendioxidgas bei einem Druck von wenigstens 250 psig für eine Zeit, die ausreicht, um den Tabak mit Kohlendioxidgas zu imprägnieren, (2) Zurücknahme des Druckes und (3) danach wird der mit Kohlendioxid behandelte Tabak Schnellaufheizbedingungen unterzogen, um das Kohlendioxid zu entfernen und im Zuge dessen den Tabak zu expandieren. Die Kühlung des Stromes, in den Dampf oder Wasser injiziert wird, mit einer tieferen Temperatur, ist nicht beschrieben.
• Die vorliegende Erfindung hat die folgenden Merkmale, um die oben beschriebenen Nachteile zu vermeiden.
• Im Zusammenhang mit der Erfindung wird Dampf oder Wasser, daß eine niedrigere Temperatur als die Strömung des Hochtemperaturdampfes oder -gases hat, in den Dampf- oder Gasstrom injiziert. Diese Injektion findet an einer Stelle des oben genannten Dampf- oder Gasstromes im Abstrombereich des oben genannten Tabakaufgabepunktes statt, wobei die Temperatur des strömenden Hochtemperaturdampfes oder -gases angehoben wird, um die Temperatur des Tabaks zu kontrollieren, der mit dem Hochtemperaturdampf oder -gas transportiert wird.
• Indem Dampf oder Wasser in den Kanal injiziert wird, wo das Hochtemperaturgas und der Tabak fließen, und in dem die Gastemperatur kontrolliert wird, empfängt der Tabak, der zusammen mit dem Gas fließt, Wärme von dem Gas, und die Gastemperatur wird, verursacht durch den injizierten Dampf oder das injizierte Wasser, während des Fließvorganges geändert.
• Deshalb ändert sich die Wärmemenge des Tabaks, die von dem Gas übernommen wurde, während der Tabak mit dem Gas zusammenströmt und der Wärmezustand des Tabaks kann genau und präzise kontrolliert werden. Somit kann der Tabak hinreichend expandiert, erwärmt und so getrocknet werden, daß das Aroma und der Rauchgeschmack nicht verschlechtert werden. Des weiteren ist ein System zur Imprägnierung von Tabak mit Kohlendioxid nach den Oberbegriff des Anspruchs 4 vorgeschen, wobei die Imprägnierung vor der Erhitzung des Tabaks stattfindet, um das Kohlendioxid und dadurch gleichzeitig den Tabak zu expandieren. Anspruch 4 ist durch einen Erhitzer für den Heißdampf oder das Heizgas gekennzeichnet, daß in der Gasstromtrocknungsleitung in einem Temperaturbereich von 200 - 350 ºC fließt; und gekennzeichnet durch Injektionsdüsen, die an oben genannter Gasstromtrocknungsleitung an Positionen des genannten Hochtemperaturgas- oder Dampfstromes im Abstrombereich des oben genannten Einspeisungsanschlusses angeordnet sind, wobei die Injektionsdüsen Dampf oder Wasser in den oben genannten Hochtemperaturgas- oder Dampfstrom injizieren, der durch oben genannte Gasstromtrocknungsleitung fließt, wobei der Dampf bzw. das Wasser eine niedrigere Temperatur aufweisen, als diejenige des Dampfes oder Gases, bei dem eine Erwärmung in einem Bereich von 200 - 300 ºC vollzogen worden ist.
• Um die Methode der vorliegenden Erfindung durchführen zu können, hat das System ein gasführendes Trocknungsrohr, in dem das Hochtemperaturgas fließt, und einen Einspeisungsanschluß, um den mit Treibmittel imprägnierten Tabak in den Hochtemperaturgasstrom einzuspeisen, der durch das gasführende Trocknungsrohr strömt. Darüber hinaus weist das System eine Anzahl von Injektionsdüsen auf, die an spezifizierten Positionen im Abstrombereich des Einspeisungsanschlusses angeordnet sind. Dampf oder Wasser wird in den Hochtemperaturgasstrom mittels der Düsen injiziert, um die Gastemperatur zu steuern.
• Obwohl die Methode und das System der vorliegenden Erfindung für den Einsatz von Kohlendioxid als Treibmittel geeignet sind, können auch andere Substanzen als Kohlendioxid als Treibmittel eingesetzt werden.
• Obwohl die Erfindung nun insbesondere im Hinblick auf den Primärstrom beschrieben ist, der sich als ein Dampf enthaltendes Hochtemperaturgas darstellt, ist die Erfindung auch auf den jeweiligen nachfolgend genannten Verfahrensschritt anwendbar:
• - Imprägnierung des Tabaks mit Kohlendioxid,
• - Einspeisung des mit Kohlendioxid imprägnierten Tabaks in einen Strom von Hochtemperaturdampf, und
• - Transportieren des Tabaks zusammen mit dem Dampf.
• Diese Erfindung kann besser im Zusammenhang mit den detaillierten Beschreibungen verstanden werden, die wiederum im Zusammenhang mit in Beziehung stehenden Zeichnungen zu sehen ist. Es zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung des gesamten Tabakexpansions- systems der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 2 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispieles mit einem Gasstromtrocknungssystem, indem der mit dem Treibmittel imprägnierte Tabak der vorliegenden Erfindung mittels Hochtemperaturgasstrom aufgeheizt wird; und
• Fig. 3 ein Diagramm, das den Temperaturwechsel in dem Gasstromtrock- nungsrohr zeigt, welches in Fig. 2 dargestellt ist.
• Nachfolgend ist die Methode und das System der vorliegenden Erfindung gemäß dem in den Zeichnungen vorgestellten Ausführungsbeispiel beschrieben. Das Ausführungsbeispiel hat ein Gasstromtrocknungssystem, das der Erhitzung und Expansion des mit einem Treibmittel wie Kohlendioxid imprägnierten Tabaks dient.
• Im folgenden wird ein Überblick über das gesamte Tabakexpansionssystem in Bezug auf Fig. 1 gegeben. In Fig. 1 betrifft die Kennziffer 1 den Hauptteil des Systems und die Kennziffer 2 eine Imprägnieranlage, die aus einem Hochdruckbehälter und einer in diesem angeordneten Zuführschnecke besteht. Das Innere der Imprägnieranlage 2 wird in der Atmosphäre von 30 kg/cm² bei - 5ºC gehalten und ist mit Kohlendioxid gefüllt. Der Tabak wird in einem Aufgabeabschnitt, z.B. dem ersten Bunkerabschnitt 3 um oberen Ende des Systems eingespeist und zu der Imprägnieranlage 2 durch den ersten Kreiselverteiler 4, den zweiten Bunkerauslauf 5 und dem zweiten Kreiselverteiler 6 geführt.
• Dann wird der Tabak in der zweiiten Phase bis zu 30 kg/cm² unter Druck gebracht, wenn dieser den Kreiselverteiler 4 und 6 passiert.
• Während der Tabak durch die Imprägnieranlage 2 geschickt wird, wird er mit Kohlendioxid imprägniert. Der so mit Kohlendioxid imprägnierte Tabak wird durch den dritten Drehschiebereinspeiser 11, den dritten Bunkerauslauf 12, den vierten Kreiselverteiler 13, den vierten Bunkerauslauf 14 und den Drehschieber 15 zu einem Auslaufbunker 16 geleitet. Der Tabak wird in der zweiten Phase, wenn dieser die Kreiselverteiler 11 und 13 passiert, auf Atmosphärendruck entspannt.
• Dann wird der Tabak vom Auslaßbunker 16 durch den Drehschieber 17 in das Gasstromtrocknungsrohr 18 geleitet. Weil der Dampf von z.B. 200 - 350 ºC durch das Gasstromtrocknungsrohr 18 fließt, wird der Tabak innerhalb kurzerZeit erhitzt. Dadurch wird das im Tabak enthaltene Kohlendioxid ausgedeht, indem es auf Umgebungsdruck entspannt und erhitzt wird. Die Tabaksblätter werden expandiert und dem Expansionsverfahren unterzogen. Der in den Auslaßbunker 16 einströmende Dampf wird aus dem Auslaßbunker 16 wieder ausgeleitet. Somit wird verhindert, daß der Dampf in das Expansionsverarbeitungssystem gelangt.
• Ein Transportsystem 20 zum Transport des Tabaks ist am Zufuhrabschnitt des Expansionssystems installiert, und zwar am ersten Bunkerauslauf 3.
• Das Transportsystem 20 besitzt eine luftführende Rohrleitung 1, deren eines Ende am Tabakzuführungsabschnitt und deren anderes Ende an dem Zuführungsabschnitt des Systems, d.h., am ersten Bunkerauslauf 3, befestigt ist.
• Das Zufuhrsystem 21 ist an einem Ende der luftführenden Rohrleitung 21 verbunden. Das Zufuhrsystem 22 besitzt einen Aufgabebunker 23 und eine Luftabschlußvorrichtung 24; der Tabak im Aufgabebunker 23 wird durch die Luftabschlußvorrichtung 24 an ein Ende der luftführenden Rohrleitung 21 gebracht.
• Außerdem ist ein Blasssystem 25 mit einem Ende der luftführenden Rohrleitung 21 verbunden. Das Blassystem 25 führt Luft durch die luftführende Rohrleitung 21. Der vom Zufuhrsystem 21 zugeführte Tabak wird durch die Luft, die vom Blassystem 25 durch die luftführende Rohrleitung 21 gelangt, befördert.
• Ein Trennsystem 26 ist mit einem Ende der luftführenden Rohrleitung 21 verbunden. Das Trennsystem 26 besitzt einen Tangentialabscheider 27 sowie eine Luftabschlußvorrichtung 28, welche den Tabak von der Transportluft trennt und ihn in den ersten Bunkerauslauf 3 durch die Luftabschlußvorrichtung 28 führt.
• Nachfolgend wird das Gasstromtrocknungssystem für Tabak in dem Tabaksexpansionssystem nach Fig. 1 beschrieben. Kennziffer 18 in Fig. 2 ist das Gasstromtrocknungsrohr, das mit überhitztem Dampf von 200 - 350 ºC vermischt mit einem 50 - 95 Vol.% Luft gefüllt ist.
• Ein Tabakeinspeisungsanschluß 34 ist auf dem Gasstromtrocknungsrohr 18 angeordnet. Der mit dem Treibmittel Kohlendioxid imprägnierte Tabak wird während des Imprägnierungsprozesses in den Einspeisungsanschluß 34 durch den Bunker 16 und den Drehschieber 17 eingespeist.
• Ein Konstantdruckregelungssystem 37 ist in der Nähe des Einspeisungsanschlusses 34 angeordnet. Das Konstantdruckregelungssystem 37 hat einen Konstantdruckmeßsensor 38, um den konstanten Druck in dem Gasstromtrockungsrohr 18 in der Nähe des Einspeisungsanschlusses 34 zu messen. Darüber hinaus weist das Konstantdruckregelungssystem 37 einen Konstantdruckregelungsdämpfer 39 auf, der auf der Zustromseite des Einspeisungsanschlusses 34 angeordnet ist.
• Der Konstantdruckregelungsdämpfer 39 wird durch ein Signal gesteuert, das von dem Konstantdruckmeßsensor 38 kommt, um den Druckabfall des Dampfstromes einzustellen, der durch den Dämpfer 39 strömt, so daß der statische Druck in der Nähe des Einspeisungsanschlusses 34 annähernd gleich dem Druck an der Einspeisungsseite des Drehschiebers 17 ist. Somit ist es möglich den Hochtemperaturdampf daran zu hindern, über den Drehschieber 17 in das Tabakimprägnierungssystem einzudringen.
• Der durch den Einspeisungsanschluß 34 aufgegebene Tabak wird in dem Dampfstrom feinst verteilt, indem er den Einspeisungsanschluß 34 passiert. Dieser Tabak wird weiter transportiert, während er erhitzt, gebläht und getrocknet wird. Dann wird der geblähte und getrocknete Tabak durch den Tangentialabscheider 41 von dem Dampfstrom abgetrennt und der so separierte Tabak wird dem nächsten Prozeß über einen Drehschieber 42 zugeleitet.
• Darüber hinaus wird das im Dampf enthaltene Tabakpuder, der durch den Tangentialabscheider vom Tabak separiert worden ist, durch einen Zyklonabscheider 43 aus dem Dampf entfernt. Der Dampf wird zu einer Aufheizvorrichtung 45 mittels eines Zirkulationsgebläses 44 befördert und in der Aufheizvorrichtung 45 erhitzt. Der durch die Aufheizvorrichtung 45 erhitzte Dampf wird über ein Steuerventil für die Zirkulationsstrommenge 48 zu der tabakführenden Rohrleitung 18 zurückgeführt und zirkuliert dann durch das System. Mit Ziffer 49 ist ein Strommengenmeßsensor bezeichnet. Dampf oder Wasser wird vor und hinter der Aufheizvorrichtung über die Dampfzuführventile 46 und 47 in das Zirkulationssystem eingespeist. Zwischenzeitlich wird eine kleine Menge des durch das System zirkulierenden Dampfes aus dem System mittels dem Auslaßgebläse 41' über ein Auslaßstromkontrollventil 40 im Zustrombereich des Zirkulationsgebläses 44 herausgeführt. Ein Sauerstoffkonzentrationsmeßsensor 51 ist im Abstrombereich der Aufheizvorrichtung 45 angebracht, um die Sauerstoffkonzentration oder den Luftgehalt in dem durch das System zirkulierenden Dampf zu messen. Das Auslaßkontrollventil 40 wird in Abhängigkeit von dem Sauerstoffkonzentrationsmeßergbnis gesteuert, um die Dampfzusammensetzung in Bezug auf die Gasmischung von Dampf und Luft, die durch das Zirkulationssystem mit einem definierten Mengenverhaltnis im Bereich von 50 - 95 Vol.% strömt.
• Das Gasstromtrocknungsrohr 18 besteht aus einem Beschleunigungsteil 32 und einem Verzögerungsteil 33, das mit der Abstromseite des Beschleunigungsteils 32 verbunden ist. Der Beschleunigungsteil 32 hat z.B. einen Innendurchmesser von 130 mm und eine Länge von annähernd 7 m. Der Verzögerungsteil 33 hat z.B. einen Innendurchmesser von 190 mm, der größer als der entsprechende Durchmesser des Beschleunigungsteiles 32 ist, und eine Länge von annähernd 15m aufweist. Jeder Innendurchmesser des Beschleunigungsteiles 32 und des Verzögerungsteiles 33 ist nicht auf den o.g. Wert festgelegt. Mit anderen Worten, diese Innendurchmesser mögen dem Bedarf entsprechend definiert werden. Dampf strömt durch den Beschleunigungsteil 32 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von ungefähr 50m/s, und strömt durch den Verzögerungsteil 33 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 25 m/s.
• Mehrere Einspritzdüsen, in diesem Falle 4 Düsen, sind in dem Verzögerungsteil 33 angeordnet. Die erste Injektionsdüse 61a dieser Düsen ist an einer Stelle ungefähr 2m unterhalb von dem stromaufwärtigen Ende des Verzögerungsteils 33 angordnet. Ähnlich verhält es sich mit der zweiten Einspritzdüse 61b, der dritten Einspritzdüse 61c und der vierten Injektionsdüse 61d, die in Längsrichtung des Verzögerungsteils 33 jeweils im Abstand von 3 m voneinander angeordnet sind.
• Die Einspritzdüsen 61 a - d stehen über Einspritzsteuerventeile 62 a - d in der entsprechenden Reihenfolge mit der Einspritzleitung 63 in Verbindung. Dampf oder Wasser wird über die Einspitzleitung 63 und über die Einspritzsteuerventile 62 a - 62 d von einer Versorgungsquelle (nicht dargestellt) zu den Einspritzdüsen 61 a - 61 d geleitet. Der zugeleitete Dampf oder das zugeleitete Wasser wird von den Einspritzdüsen 61a - d in den durch den Verzögerungsteil 33 zirkulierenden Dampf injiziert.
• Die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes oder Wassers, daß von den Einspritzdüsen 61 a - d ausströmt, wird durch die Einspritzsteuerventile 62 a - d kontrolliert, und so kann der Dampf oder das Wasser selektiv von den Einspritzdüsen 61 a - d ausgespritzt werden.
• Im folgenden wird die Beschreibung der Methode der vorliegenden Erfindung, wie sie durch das oben beschriebene System und dem Betrieb des Systems ausgeführt wird, vorgestellt.
• Der mit einem Treibmittel wie Kohlendioxid imprägnierte Tabak wird in das Gasstromtrocknungsrohr über den Einspeisungsanschluß 34 eingespeist. Der eingespeiste Tabak wird in dem Dampfstrom fein verteilt und beinahe auf die Fließgeschwindigkeit des Dampfes in dem Beschleunigungsteil 32 beschleunigt. Weil in diesem Fall eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Tabak und dem umgebenden Dampf auftritt und der Dampf eine höhere spezifische Wärme als Luft besitzt wird der Tabak schnell erhitzt und das in der Struktur der Tabakblätter enthaltene Kohlendioxid bläht sich währenddessen schnell auf, um somit die Tabakblätter mit zu blähen. Das Blähen der Tabakblätter wird in dem Beschleunigungsteil 32 beinahe abgeschlossen.
• Die Geschwindigkeit des Tabakexpansionsprozesses ist etwa der des Dampfstromes gleichzusetzen, wobei der Tabak zusammen mit dem Dampf in den Verzögerungsteil 33 einstromt. Da der Verzögerungsteil 33 einen größeren Innendurchmesser als der Beschleunigungsteil 32 hat, wird die Fließgeschwindigkeit des Dampfes herabgesetzt. Somit wird die in dem Verzögerungsteil 33 fraktionierte Tabakmenge minimiert. Um den Tabak sanft zu transportieren, ist eine Fließgeschwindigkeit von 15 m/s oder mehr notwendig. Deshalb wird die Fließgeschwindigkeit in dem Verzögerungsteil 33 bei 15 m/s oder mehr gehalten. Mehr Wärme wird dem Tabak von dem umgebenden Wasserdampf zugeführt, während der Tabak durch den Verzögerungsteil 33 transportiert wird und während er auf beinahe absolut trockene Bedingungen mit einem Wassergehalt von 2 - 3 Gew.% getrocknet wird. Während des Trocknungsvorganges wird die Struktur der Tabakblätter verfestigt und im aufgeblähten Zustand gehalten.
• Weil mehr Wärme dem Tabak von dem umgebenden Dampf zugeführt worden ist, während dieser durch den Verzögerungsteil 33 transportiert wird, ist eine Qualitätsverschlechterung möglich. Um die besagte Schwierigkeit zu vermeiden, wird nach der vorliegenden Erfindung Dampf oder Wasser mittels der Einspritzdüsen 61 a - d eingebracht, um die Temperatur des Dampfes abzusenken, der durch den Verzögerungsteil 33 strömt. Deshalb ist es möglich, den Tabak ohne Qualitätsverschlechterung in Bezug auf das Tabakaroma und den Rauchgeschmack zu trocknen.
• Durch das Injizieren von Wasser oder Dampf über die Injektionsdüsen 61 a - d, sinkt die Dampftemperatur in dem Bereich in Strömungsrichtung unterhalb des Einspritzabschnitts. Der Tabak strömt durch den Verzögerungsteil 33 mit einer Geschwindigkeit von annähernd 15 m/s, wie bereits oben erwähnt. Somit ist es möglich, die Tabaktemperatur in einer kurzen Zeit zu kontrollieren, während dieser den Verzögerungsteil 33 passiert. Wie oben beschrieben, ist die Qualität des in den Hochtemperaturdampf eingespeisten Tabaks in einer sehr kurzen Zeit kaum verschlechtert worden. Jedoch ist es nach der oben beschriebenen Methode und dem System möglich, die Tabaktemperatur genau und sicher zu kontrollieren. Somit kann der Tabak unter den besten Bedingungen behandelt werden.
• Da darüber hinaus der Tabak ein Agrarprodukt ist, schwankt die Qualität und die Charakteristika sind abhängig von der Tabaksorte unterschiedlich. Somit ist es erforderlich, die Prozeßbedingungen in dem Gasstromtrocknungsverfahren gemäß der sich ändernden Tabakqualität und dem Unterschied der Tabaksorten genau zu steuern. In diesem Fall ermöglicht es die oben beschriebene Methode und das System, die Prozeßbedingungen in Abhängigkeit der Tabaksqualitäts-schwankungen und dem Unterschied zwischen den Tabaksorten genau und sicher zu steuern, und es ist möglich den Tabak unter den besten Bedingungen zu behandeln, indem die Fließgeschwindigkeit von Wasser oder Wasserdampf, die von den Einspritzdüsen 61 a - d und den Einspritzvorrichtungen einzubringen sind, passend ausgewählt werden.
• Im folgenden wird das Ergebnis eines Vergleichstests zwischen der Methode der vorliegenden Erfindung und der herkömmlichen Methode vorgestellt, indem das System nach Fig. 1 verwendet wird. Der Test wird ausgeführt, indem die Fließgeschwindigkeit des Tabaks auf 100 kg/h angesetzt wird, das Verhältnis von Tabak zu Zirkulationsdampf wird auf ungefähr 15 Gew.% und das Verhältnis von Luft zu Dampf auf 80 Vol.% festgesetzt. Tabelle 1 (s. S. 24) zeigt das Ergebnis einer sich auf die Bläheigenschaft, das Aroma und den Rauchgeschmack des behandelten Tabaks erstreckenden Untersuchung für die Fälle, in denen wie immer kein Wasser oder Dampf in den Verzögerungsteil 33 injiziert wird, und in die Fälle, in denen nach der vorliegenden Erfindung Wasser oder Dampf injiziert wird.
• Tabelle 2 zeigt die Kriterien zur Bewertung von Aroma und Rauchgeschmack. Diese Bewertung basiert auf dem Urteil von 10 Fachexperten. Tabelle 1 Test Nr. Rauchgeschmack Injiziert: Ja/Nein Injizierstelle & Fließmenge [kg/h] Aufheiztemper. [ºC] Eintrittstemper./ Verzögerungsber. [ºC] Eintrittstemper./ Tangentialabsch. [ºC] Füllkapaz. Bewertung: kein Aroma & [Teile/kg] Nein Ja Wasser Tabelle 2 Bewertung: Kriterien: Der Tabak kann überhaupt nicht benutzt werden wegen des sehr stark hervortretenden Brandaromas und des schlechten Geschmacks. Der Tabak kann nicht benutzt werden wegen des starken Brandaromas und schlechten Geschmackes. Wegen des Brandaromas und des schlechten Geschmackes sollte man die Verwendung des Tabaks vermeiden. Obwohl der Tabak verwendet werden kann, weil weder ein Brandaroma noch schlechter Geschmack vorliegen, ist es besser, seine Verwendung zu vermeiden. Der Tabak kann verwendet werden, weil weder Brandaroma noch schlechter Geschmack vorliegen. Es gibt kein Problem den Tabak zu verwenden, weil er frei von Brandaroma und schlechtem Geschmack ist und weil das Aroma und der Rauchgeschmack ausgeglichen sind. Der Tabak kann bedingungslos verwendet werden, weil er überhaupt kein Brandaroma noch schlechten Geschmack aufweist und Aroma und Rauchgeschmack in bester Qualität vorliegen.
• Wie in Tabelle 1 (siehe Seite 24) gezeigt ist bewertet worden, daß das Aroma und der Rauchgeschmack nach der Methode der vorliegenden Erfindung der Verwendung in Praxis entsprechen, was der Fall ist, wenn Wasser von den Einspritzdüsen ausgespritzt worden ist. Obwohl die Füllkapazität etwas verschlechtert wird bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung, ist der Wert für den praktischen Einsatz gut genug. Im allgemeinen ist beblähter Tabak für den praktischen Einsatz dann gut genug, wenn die Füllkapazität von annähernd 2600 Teilchen/kg oder mehr erreicht worden ist.
• Tabelle 3 (siehe Seite 25) zeigt das Ergebnis des gleichen Tests wie oben gezeigt, wenn das Mischungsverhältnis von Tabak zu Wasserdampf bis auf etwa 20 Gew.% angehoben ist. Wird jedoch das Mischverhältnis bis auf etwa 30 Gew.% angehoben, so stellt sich eine ungleiche Verteilung in Bezug auf die Füllkapazität des behandelten Tabaks ein und es treten damit Qualitatsprobleme auf.
• Das Ergebnis der Beurteilung von Aroma und Rauchgeschmack ist also in diesem Fall für den praktischen Einsatz gut genug und daraus folgt, daß die Füllkapazität derjenigen des herkömmlichen Verfahrens entspricht.
• Fig. 3 zeigt das Ergebnis der tatsächlichen Temperaturmessung in dem Gasstrom trocknungsrohr 18 für die Fälle, in denen das herkömmliche Verfahren durchgeführt worden ist, und in dem das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt worden ist, indem mittels der Injektionsdüsen Dampf eingebracht worden ist, wobei das System des Ausführungsbeispiels nach der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt. Nach Fig. 3 hat man herausgefunden, daß die Temperatur in dem Verzögerungsteil 33 absinkt, wenn das Verfahen nach der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
• Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben geschilderte Ausführungsbeispiel beschränkt. Zum Beispiel ist es möglich, Niedrigtemperaturdampf anstatt Wasser mittels der Injektionsdüsen zu injizieren.
• Wie oben erwähnt, ermöglicht es das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung sehr gut und genau, die Temperatur des Tabaks zu steuern, der in den Dampfstrom eingespeist worden ist, und es ist darüber hinaus möglich, den Tabak unter den besten Bedingungen zu behandeln, so daß eine hinreichende Füllkapazität des Tabaks und daß eine hohe Bewertung des Aromas und Rauchgeschmacks erreicht werden kann.
• Darüber hinaus ermöglicht es das System der vorliegenden Erfindung, sehr gut und sehr genau die Dampftemperatur und den Tabak zu steuern, der durch eine Anlage gefahren wird, die lediglich aus einem Gasstromtrocknungsrohr und Einspritzdüsen besteht. Tabelle 3 Test Nr. Rauchgeschmack Injiziert: Ja/Nein Injizierstelle & Fließmenge [kg/h] Aufheiztemper. [ºC] Eintrittstemper./ Verzögerungsber. [ºC] Eintrittstemper./ Tangentialabsch. [ºC] Füllkapaz. Bewertung: kein Aroma & [Teile/kg] Nein Ja Wasser

Claims (6)

1. Verfahren zum Imprägnieren von Tabak mit Kohlendioxid vor dem Erhitzen des Tabaks, um das Kohlendioxid und damit den Tabak zu expandieren, worin folgende Verfahrensschritte enthalten sind:

Imprägnieren des Tabaks mit Kohlendioxid; Einspeisen des mit Kohlendioxid imprägnierten Tabaks in einen Strom von Hochtemperaturdampf oder Dampf enthaltenden Gas; Beförderung des Tabaks mit dem Dampf oder Gas; Erhitzen des Tabaks durch den Kontakt mit dem erhitzten Dampf oder Gas; Erhitzen des Dampfes oder Hochtemperaturgasstromes bis auf einen Temperaturbereich von 200 - 350 ºC, gekennzeichnet durch

Dampf- oder Wassereinspritzen mit einer niedrigeren Temperatur als die des strömenden Hochtemperaturdampfes oder Gases in den Dampf- der Gasstrom im Abstrombereich der genannten Tabakeinspeisungsstelle, wodurch die Temperatur des strömenden Hochtemperaturdampfes oder Gases zur Steuerung der Temperatur des mit dem Hochtemperaturdampf oder Gas transportierten Tabaks abgesenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf oder das Wasser an einer Stelle eingespritzt wird, an der der in den Gas- oder Dampfstrom eingespeiste Tabak aufhört zu expandieren, während dieser zusammen mit dem Gas strömt und bevor dessen Trocknung abgeschlossen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Dampf oder das Wasser in den genannten Gas- oder Dampfstrom an mehreren Stellen injiziert wird.

4. System zum Imprägnieren von Tabak mit Kohlendioxid vor der Erhitzung des Tabaks, um das Kohlendioxid und damit den Tabak zu expandieren, das folgendes beinhaltet:

Imprägnierungsmittel zur Imprägnierung des Tabaks mit Kohlendioxid; ein Gasstromtrocknungsrohr (18), durch das Dampf oder Dampf enthaltendes Hochtemperaturgas geleitet wird; ein auf dem Gasstromtrocknungsrohr (18) angebrachter Einspeisungsanschluß (34), über den der mittels genannter Imprägnierungsmittel mit dem Kohlendioxid imprägnierte Tabak in das Hochtemperaturgas oder den Dampf eingespeist wird, welches bzw. welcher durch das Gasstromtrocknungsrohr (18) strömt, gekennzeichnet durch:

eine Aufheizvorrichtung (45) zum Erhitzen von in dem Gasstromtrocknungsrohr (18) strömenden Dampf oder Gas bis auf den Temperaturbereich von 200 - 350 ºC; Einspritzdüsen (61 a, 61 b, 61 c und 61 d), die an dem Gasstromtrocknungsrohr (18) an Positionen des Hochtemperaturgas- oder Dampfstromes im Abstrombereich des Einspeisungsanschlusses (34) angeordnet sind, wobei die Einspritzdüsen Dampf oder Wasser mit einer niedrigeren Temperatur als diejenige des auf dem Bereich von 200 - 350 ºC erhitzten Dampfes oder Gases, in das Hochtemperaturgas oder Dampf einspritzen, der durch das Gasstromtrocknungsrohr (18) fließt.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasstromtrocknungsrohr (18) ein Beschleunigungsteil (32) aufweist, um die Fließgeschwindigkeit des durch das Gasstromtrocknungsrohr (18) strömenden Hochtemperaturgases oder Dampfes zu erhöhen, daß das Gasstromtrocknungsrohr ein Verzögerungsteil (33) aufweist, das im Abstrombereich des Beschleunigungsteiles (32) angeordnet ist, und daß die Einspritzdüsen (61 a, 61 b, 61c und 61 d) auf dem Verzögerungsteil (33) angeordnet sind.

6. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl der Einspritzdusen (61 a, 61 b, 61 c und 61 d) längs des Hochtemperaturgases oder Dampfes angeordnet sind, das bzw. der durch das Gasstromtrocknungsrohr (18) fließt.