EP0074059B1 - Method of improving the filling capacity of tobacco material - Google Patents

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EP0074059B1
EP0074059B1 EP19820107992 EP82107992A EP0074059B1 EP 0074059 B1 EP0074059 B1 EP 0074059B1 EP 19820107992 EP19820107992 EP 19820107992 EP 82107992 A EP82107992 A EP 82107992A EP 0074059 B1 EP0074059 B1 EP 0074059B1
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EP
European Patent Office
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tobacco material
gaseous medium
characterised
method according
velocity
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EP19820107992
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EP0074059A2 (en
EP0074059A3 (en
Inventor
Arno Dipl.-Ing. Weiss
Jörn Dr. Ulrich
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BRITISH-AMERICAN TOBACCO (GERMANY) GMBH;B.A.T. CIG
Original Assignee
British American Tobacco Germany GmbH
B A T Cigarettenfabriken GmbH
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Priority to DE3147846 priority
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Publication of EP0074059A3 publication Critical patent/EP0074059A3/en
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A24TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24BMANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
    • A24B3/00Preparing tobacco in the factory
    • A24B3/18Other treatment of leaves, e.g. puffing, crimpling, cleaning
    • A24B3/182Puffing

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Füllfähigkeit von Tabakmaterial durch Expansion des feuchten Tabakmaterials durch Druckreduktion und anschliessende Trocknung auf Verarbeitungsfeuchte. The invention relates to a method for improving the filling capacity of tobacco material by expansion of the moist tobacco material by pressure reduction and subsequent drying to processing moisture.
  • Aus der nicht-vorveröffentlichten EP-A-0 074 534 mit Priorität vom 16. September 1981 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, das jedoch mit erheblich längeren Expansionszeiten arbeitet. From the non-prepublished EP-A-0074534 with priority from 16 September 1981, a method of the type mentioned above is known, but which operates at considerably longer expansion times.
  • Die Erfindung ist auf ein Verfahren der eingangs genannten Art gerichtet, bei dem Tabakmaterial in feuchtem Zustand innerhalb einer extrem kurzen Zeitspanne einer Druckreduktion bei gleichzeitiger starker Temperaturerhöhung unterworfen wird. The invention is directed to a method of the type mentioned comprising subjecting the tobacco material in the moist state within an extremely short period of time a reduction in pressure at the same time strong temperature increase. Die dabei auftretende schlagartige Verdampfung der enthaltenen Flüssigkeit, insbesondere Wasser und/oder andere leicht verdampfbare unbedenkliche organische Lösungsmittel, führt zu einer Füllfähigkeitsverbesserung des Tabakmaterials um 30 bis 100%, ohne dass die Tabakzellstruktur nennenswert zerstört wird. The thereby occurring sudden evaporation of the liquid contained, in particular water and / or other easily vaporizable acceptable organic solvent, resulting in a Füllfähigkeitsverbesserung of the tobacco material by 30 to 100% without the tobacco cell structure is significantly destroyed. Die Struktur bleibt trotz des hohen Expansionsergebnisses auch bei der weiteren Verarbeitung des Tabakmaterials erhalten. The structure remains intact despite the high expansion result in the further processing of the tobacco material. Unter Tabakmaterial im Sinne der Erfindung ist insbesondere geschnittenes Rippen-und/oder Blattmaterial zu verstehen, weiterhin rekonstituierter Tabak. Among tobacco material within the meaning of the invention is in particular cut ribs and to understand / or sheet material, further reconstituted tobacco.
  • Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Tabakmaterial mit einem Feuchtegehalt von 18 bis 80 Gew.-% (Nassbasis) bei Temperaturen zwischen -80°C und 100°C in den Fusspunkt eines Freistrahls bzw. einer Düse gefördert und mittels eines eine Temperatur zwischen 50 und 1000 °C und einen Dampfgehalt zwischen 0 und 100 Gew.-% aufweisenden gasförmigen Mediums beschleunigt wird, wobei die Geschwindigkeit des gasförmigen Mediums am Fusspunkt des Freistrahls bzw. im engsten Querschnitt der Düse mindestens 20 m/s und die Dauer des Expansionsvorganges 1 / 10 bis 1 / 1000 s beträgt. The above object is inventively achieved in that the tobacco material having a moisture content of 18 to 80 wt .-% (wet basis) promoted at temperatures between -80 ° C and 100 ° C in the foot point of a free jet or a nozzle and by means of a temperature of between 50 and 1000 ° C and a vapor content of between 0 and 100 wt .-% having gaseous medium is accelerated, the speed of the gaseous medium at the foot point of the free jet or in the narrowest cross section of the nozzle at least 20 m / s and the duration of the expansion process is S 1/10 and 1 / 1000th
  • Das Verfahren der Erfindung bietet insbesondere den Vorteil, dass die Expansionsanlage einen einfachen apparativen Aufbau aufweisen kann. in particular the method of the invention offers the advantage that the expansion unit can have a simple apparatus construction. Der Energiebedarf ist in Anbetracht des niedrigen Masseverhältnisses Transportgas/Tabakmaterial gering. The energy requirement is low in view of the low mass ratio transporting gas / tobacco material. Weiterhin kann mit dem Verfahren der Erfindung die Tabakexpansion in kontinuierlicher Verfahrensweise erfolgen. Further, the tobacco expansion can be effected in a continuous process with the method of the invention.
  • Im Anschluss an die Expansion wird das Tabakmaterial in üblicher Weise auf Verarbeitungsfeuchte getrocknet. Following the expansion, the tobacco material is dried in a conventional manner to processing moisture. Normalerweise erfolgt die Trocknung bis auf einen Feuchtegehalt von 10 bis 16% (Nassbasis). Typically, the drying is carried out to a moisture content of 10 to 16% (wet basis). Es ist jedoch auch möglich, das Tabakmaterial auf einen erheblich niedrigeren Feuchtegehalt zu trocknen, z. However, it is also possible to dry the tobacco material on a considerably lower moisture content, eg. B. bis auf 2% (Nassbasis). For example, up to 2% (wet basis). Dadurch wird eine besonders beständige Fixierung der expandierten Struktur erzielt. A particularly stable fixation of the expanded structure is obtained. Dabei ist es allerdings erforderlich, das so erhaltene stark getrocknete Tabakmaterial vor der Weiterverarbeitung auf einen Feuchtegehalt von 10 bis 16% (Nassbasis) aufzufeuchten. It is necessary, however, the strongly aufzufeuchten dried tobacco material obtained prior to further processing to a moisture content of 10 to 16% (wet basis).
  • Als gasförmiges Medium können Luft, Wasserdampf, Luft/Wasserdampfgemische mit einem Wasserdampfgehalt von 2 bis 80 Gew.-% Inertgase, zB Stickstoff oder Kohlendioxid, Kohlenwasserstoff oder Gemische derselben eingesetzt werden. As the gaseous medium is air, water vapor, air / water vapor mixtures having a water vapor content of 2 to 80 wt .-% inert gases, for example nitrogen or carbon dioxide, hydrocarbon, or mixtures thereof can be used. Bevorzugt ist Wasserdampf, der je nach Prozessführung auch überhitzt werden kann. Water vapor, which may also be overheated depending on the process is preferred.
  • Gemäss der Erfindung bringt man das Tabakmaterial in einen durch das gasförmige Medium gebildeten Freistrahl, wobei das Tabakmaterial entweder durch den Freistrahl selbst angesaugt oder an der im wesentlichen engsten Stelle einer geeigneten Düse, zB von einem Strahlpumpen-oder ähnlichen Typ, eingebracht wird. According to the invention by bringing the tobacco material into a space formed by the gaseous medium free jet, wherein the tobacco material is either sucked in by the free jet itself, or at substantially the narrowest point of a suitable nozzle, for example, inserted by a jet pump, or similar type. Die Begrenzung des Freistrahls kann auch durch eine feste Wand erfolgen. The limitation of the free jet can also be effected by a fixed wall. Durch die Saugwirkung des im allgemeinen turbulenten Freistrahls bzw. der Düse wird das Tabakmaterial in den Kern des Freistrahls bzw. der Düse gezogen und auf die Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Mediums beschleunigt. By the suction effect of the turbulent generally free jet or nozzle, the tobacco material is drawn into the core of the free jet or nozzle and is accelerated to the flow speed of the gaseous medium. Der im Kern des Freistrahls bzw. der Düse herrschende geringere Druck bewirkt bei gleichzeitigem Wärme- und Stoffaustausch die Expansion des Tabakmaterials. The pressure prevailing in the core of the free jet and the nozzle lower pressure causes the expansion of the tobacco material with simultaneous heat and mass transfer. Mit zunehmendem Durchmesser des Freistrahls bzw. der Düse verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Mediums und dazu korrespondierend die Geschwindigkeit des Tabakmaterials, wobei es z. With increasing diameter of the free jet or nozzle, the flow velocity of the gaseous medium is reduced corresponding thereto and the velocity of the tobacco material, wherein z. B. bei waagerechter Anordnung des Freistrahls bzw. der Düse zur Separation von gasförmigem Medium und Tabakmaterial kommt. As occurs in horizontal arrangement of the free jet or nozzle for the separation of gaseous medium and tobacco material. Das Tabakmaterial wird anschliessend in üblicher Weise getrocknet. The tobacco material is then dried in a conventional manner. Die Expansionsvorrichtung kann jedoch auch mit einem Trockner zu einer Einheit verbunden werden. However, the expansion device can also be connected to a dryer to form a unit.
  • Die angegebene Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Mediums von mindestens 20 m/s bezieht sich im wesentlichen auf den Strahlfuss; The specified flow velocity of the gaseous medium of at least 20 m / s refers essentially to the beam foot; sie beträgt vorzugsweise mindestens 80 m/s. preferably it is at least 80 m / s.
  • Während bisher solche Verfahrensvarianten der Erfindung angesprochen wurden, bei der das Tabakmaterial in das bereits die Strömungsgeschwindigkeit von mindestens 20 m/s aufweisende gasförmige Medium eingebracht und somit auf die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums beschleunigt wird, ist es auch möglich, das Tabakmaterial, insbesondere Tabakrippenschnitt, zusammen mit dem gasförmigen Medium zu beschleunigen. While such process variants of the invention so far been addressed in which the tobacco material is already introduced into the the flow rate of at least 20 m / s containing gaseous medium and thus accelerated to the flow speed of the medium, it is also possible that the tobacco material, particularly tobacco stem section, together to accelerate the gaseous medium. Vorzugsweise wird das Tabakmaterial zusammen mit dem gasförmigen Medium zunächst auf eine Geschwindigkeit von 6 bis 50 m/s gebracht, in einer Beschleunigungszone eines Expansionsreaktors innerhalb von höchstens 1 / 10 s auf eine Geschwindigkeit von mindestens 50 m/s beschleunigt, durch eine Zone konstanter Geschwindigkeit transportiert und anschliessend in einer Verzögerungszone des Expansionsreaktors abgebremst, wobei die Verweildauer des Tabakmaterials in der Zone konstanter Geschwindigkeit zwischen 1 / 100 und 1 / 1000 s beträgt. Preferably, the tobacco material is / brought together with the gaseous medium initially at a speed of from 6 to 50 m s, s accelerated in an acceleration zone of an expansion reactor within at most 1/10 to a velocity of at least 50 m / s, through a zone of constant velocity transported and then decelerated in a deceleration zone of the expansion reactor, the residence time of the tobacco material in the constant velocity zone between 1 / 100th and 1 / 1000th is s. Dabei beträgt das Verhältnis der Geschwindigkeit des gasförmigen Mediums bzw. des Tabakmaterials vor der Beschleunigungszone zur maximalen Geschwindigkeit in derselben mindestens 1 : 3, vorzugsweise mindestens 1 : 6. Die Beschleunigung des gasförmigen Mediums bzw. des Tabakmaterials erfolgt vorzugsweise in einer in dem Expansionsreaktor angeordneten Düse vom Venturi-Typ oder einer anderen geeigneten Düsenanordnung. The ratio of the velocity of the gaseous medium or of the tobacco material before the acceleration zone to the maximum velocity in the same at least 1: 3, preferably at least 1: 6. The acceleration of the gaseous medium and the tobacco material is preferably carried out in an arranged in the expansion reactor nozzle venturi-type or any other suitable nozzle arrangement.
  • Allgemein gilt für sämtliche Verfahrensvarianten, dass das erreichte Expansionsergebnis umso besser ist, je grösser die Geschwindigkeit und die Temperatur des gasförmigen Mediums ist. In general, for all process variants, that the expansion result achieved is the better, the greater the speed and the temperature of the gaseous medium.
  • Das gasförmige Medium weist eine Temperatur von 50 bis 1000°C, insbesondere mindestens 100 °C auf. The gaseous medium has a temperature of 50 to 1000 ° C, in particular at least 100 ° C. Da im allgemeinen die Temperatur des gasförmigen Mediums über derjenigen des Tabakmaterials liegt, findet ein gewisser Wärmeaustausch statt, der jedoch wegen der relativen kurzen Zeit, in der das Tabakmaterial und das Transportgas in Berührung kommen, in Bezug auf die Trocknung vernachlässigt werden kann. In general, since the temperature of the gaseous medium is above that of the tobacco material, a certain heat exchange takes place, but which can be neglected because of the relative short period in which the tobacco material and the transport gas to come into contact with respect to the drying.
  • Zwar ist aus der DE-A 2 637 124, insbesondere Fig. 3, die Anordnung einer Venturi-Düse am Ende einer Trocknungsstrecke für Tabakmaterial bekannt, eine Tabakexpansion kann hier jedoch auch nicht auftreten, da die genannte Venturi-Düse an einer Stelle der Vorrichtung angeordnet ist, wo bereits getrockneter Tabak vorliegt; In particular Fig. 3, the arrangement of a venturi nozzle at the end of a drying path for tobacco material is known from DE-A 2637124 is known, however, a tobacco expansion can not occur here, too, since the said venturi tube at a location of the device is arranged, where tobacco dried is already present; der so getrocknete Tabak weist nicht mehr die für eine Expansion erforderliche Elastizität auf. the so-dried tobacco no longer has the required for expansion elasticity. Demgegenüber durchquert bei dem Verfahren der Erfindung der Tabak die Expansionsstrecke in feuchtem Zustand und wird erst anschliessend getrocknet. In contrast, the expansion route traversed in the method of the invention, the tobacco in a wet state and is dried only afterwards.
  • Das Verfahren der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen sowie an Ausführungsbeispielen näher erläutert. The method of the invention is explained below with reference to the drawings as well as embodiments. Es zeigen: Show it:
    • Fig. 1 ein Fliessschema für eine bevorzugte Verfahrensform; Figure 1 is a flow diagram for a preferred form of method.
    • Fig. 2 eine Düsenanordnung in schematischer Darstellung zur Verwendung in dem Verfahren gemäss Fig. 1; Figure 2 is a nozzle arrangement in a schematic view for use in the method according to Fig. 1.
    • Fig. 3 ein Fliessschema für eine andere Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung; Figure 3 is a flow diagram for another embodiment of the method of the invention.
    • Fig. 4 eine Expansionssektion zur Verwendung in dem Verfahren gemäss Fig. 3; FIG. 4 shows an expansion section for use in the method according to Fig. 3;
    • Fig. 5 eine unabhängig vom Trockner arbeitende Expansionssektion. Fig. 5 is a working independently from the dryer section expansion.
  • Gemäss Fig. 1 umfasst eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung eine Fördereinrichtung 1 für die Einführung von Tabakrippenschnitt 2 in den Aufgabeteil eines (horizontal oder vertikal angeordneten) Expansionsreaktors 3. Der Expansionsreaktor umfasst eine eingesetzte Düse vom Venturi-Typ oder eine andere geeignete Düsenanordnung mit einer Beschleunigungszone 4, einer Zone 5 konstanter Geschwindigkeit sowie eine Verzögerungszone 6. An den Expansionsreaktor schliesst sich ein üblicher Stromtrockner 7 mit angeschlossenem Separator 8 an. According to Fig. 1 comprises a device for carrying out the method of the invention, a conveyor 1 for the introduction of tobacco stem section 2 in the object part of a (horizontally or vertically disposed) Expansion reactor 3. The expansion reactor comprises an inserted nozzle venturi-type or any other suitable nozzle arrangement with an acceleration zone 4, a zone 5 at a constant speed and a deceleration zone 6. at the expansion reactor, a conventional flash dryer 7 adjoins with a connected separator. 8 Das System kann in sich geschlossen sein; The system can be self-contained; die Abdichtung zur Umgebung erfolgt aufgabeseitig durch eine nicht gezeigte Zellradschleuse und abnahmeseitig durch eine Zellradschleuse 9, durch die der expandierte Tabak aus dem System entfernt wird. the seal to the environment takes place object side by a not shown rotary valve and decrease mutually removed by a rotary valve 9, through which the expanded tobacco from the system.
  • Die Zufuhr des Transportgases erfolgt über Ventile bzw. Klappen 10 und 11, z. The supply of the transport gas via valves or flaps 10 and 11, for example. B. Sattdampf bei 10 und Frischluft bei 11; B. saturated steam at 10, and fresh air at 11; das Abgas wird über eine Klappe 12 entfernt. the exhaust gas is removed via a flap 12th Die Düsenanordnung (4, 5, 6) ist in vergrösserter Darstellung auch aus Fig. 2 ersichtlich. The nozzle arrangement (4, 5, 6) can be seen on a larger scale also in Fig. 2. Für das Verfahren der Erfindung gelten die folgenden allgemeinen Verfahrensparameter: For the method of the invention, the following general process parameters apply:
  • Tabakmaterial mit einem Feuchtegehalt von 18 bis 80, insbesondere 30 bis 80, vorzugsweise 40 bis 80% (Nassbasis) wird bei Temperaturen zwischen -80°Cund +100 °C zusammen mit einem Heissgasstrom durch die Expansionsdüse gefördert. Tobacco material having a moisture content of 18 to 80, in particular 30 to 80, preferably 40 to 80% (wet basis) is conveyed at temperatures between -80 ° C and +100 ° C together with a hot gas flow through the expansion nozzle. Der Heissgasstrom weist Temperaturen zwischen 50 und 1000°C auf; The hot gas flow has temperatures between 50 and 1000 ° C; sein Dampfgehalt kann zwischen 0 und 100 Gew.% betragen. its vapor content may be present between 0 and 100.% amount. Die Heissgasstromgeschwindigkeit vor der Beschleunigungszone liegt zwischen 6 und 50 m/s: sie steigt im engsten Düsenquerschnitt auf mindestens 50 m/s. The hot gas flow speed before the acceleration zone is between 6 and 50 m / s: it rises in the narrowest nozzle cross-section at least 50 m / s. Der Heissgasmassenstrom ist 5 bis 36mal grösser als der Tabakmassenstrom. The hot gas mass flow rate is 5 to 36 times greater than the tobacco mass flow. Die plötzliche Druckabsenkung in der Düse führt zur sogenannten Flashverdampfung aus der Einzelfaser heraus. The sudden reduction in pressure in the nozzle leads out to the so-called flash evaporation from the single fiber. Der extrem schnell entstehende Dampf bläht die Fasern auf. The extremely fast resulting steam swells the fibers. Die Energie zur Verdampfung des Wassers wird im wesentlichen aus der Tabakfaser selbst bezogen, dh die Temperatur des Tabakmaterials sinkt in der Expansionsdüse nur geringfügig. The energy for evaporation of the water is substantially drawn from the tobacco fiber itself, ie the temperature of the tobacco material is lowered only slightly in the expansion nozzle. Der Expansionsvorgang dauert weniger als 0,1 s, insbesondere 1 / 100 bis 1 / 1000 s. The expansion process takes less than 0.1 s, in particular 1 / 100th bis 1/1000 s.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung gemäss Fig. 3 umfasst neben der Fördereinrichtung 1 für das Tabakmaterial 2 einen Aufgabeteil 13 einer horizontal angeordneten Expansionssektion 14, die in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise aus einem Rohr 15 und Längsschlitzen 16 besteht. The apparatus for performing the method of the invention according to FIG. 3 comprises next to the conveyor 1 for the tobacco material 2, a feed member 13 of a horizontally arranged expansion section 14, which consists in the 4 seen from FIG. Manner from a pipe 15 and longitudinal slots 16. Die Längsschlitze bilden die Fusspunkte für einen Freistrahl 17. In der hier gezeigten Ausführungsform ist die Expansionsvorrichtung 15 im Einlass eines üblichen Stromtrockners 18 integriert, so dass der Freistrahl 17 das Tabakmaterial 2 direkt in den Stromtrockner 18 fördert. The longitudinal slots forming the foot points for a free jet 17. In the embodiment shown here, the expansion device 15 is integrated in the inlet stream of a conventional dryer 18, so that the free jet 17 conveys the tobacco material 2 directly into the pneumatic dryer 18th Zur Verbesserung der Strömungsführung vorgesehene Leitbleche sind nicht dargestellt. intended to improve the flow guide vanes are not shown. Das Tabakmaterial wird über den Separator 8 und die Zellradschleuse 9 aus dem Stromtrockner abgezogen. The tobacco material is removed via the separator 8 and the rotary valve 9 of the flow dryer.
  • Das System kann in sich geschlossen sein, die Abdichtung zur Umgebung erfolgt aufgabeseitig durch eine nicht gezeigte Zellradschleuse und abnahmeseitig durch die Zellradschleuse 9, durch die das expandierte Material aus dem System entfernt wird. The system can be self-contained, the seal to the environment takes place object side by a not shown rotary valve and decrease side by the rotary feeder 9 through which the expanded material is removed from the system.
  • Die Zufuhr des gasförmigen Mediums erfolgt über ein Ventil 19; The supply of the gaseous medium takes place via a valve 19; das Ventil 10 und die Klappen 11 und 12 dienen zur Einstellung des Trockners. the valve 10 and the flaps 11 and 12 are used to adjust the dryer.
  • In Fig. 5 ist eine von der Trocknung entkoppelte Expansionsvorrichtung dargestellt. In Fig. 5 a decoupled from the drying expansion device is illustrated. Das über eine Zellradschleuse 20 in das System eintretende Tabakmaterial trifft im wesentlichen senkrecht auf den Strahl 17, wird von diesem beschleunigt und expandiert sowie im wesentlichen horizontal zu einer nicht gezeigten, beliebig ausgestalteten Trocknereinrichtung weggeführt. The tobacco material entering the system via a rotary feeder 20 applies substantially perpendicular to the beam 17 is accelerated by the latter and expanded and carried away substantially horizontally to a not shown, any desired configuration dryer apparatus. Je nach Auslegung der Expansionsvorrichtung kann im System Überdruck oder Unterdruck herrschen. Depending on the design of the expansion device in the system pressure or negative pressure may prevail.
  • Für das Verfahren der Erfindung gemäss Figur 3 gelten die folgenden allgemeinen Verfahrensparameter: For the method of the invention according to FIG 3, the following general process parameters apply:
  • Tabakmaterial mit einem Feuchtegehalt von 18 bis 80, insbesondere 30 bis 80% (Nassbasis) wird bei Temperaturen zwischen 80° und 100°C in den Fusspunkt des Freistrahls bzw. einer Düse gefördert, vom gasförmigen Medium beschleunigt und anschliessend abgebremst sowie in einen Trockner geleitet. Tobacco material having a moisture content of 18 to 80, in particular 30 to 80% (wet basis) is conveyed at temperatures between 80 ° and 100 ° C in the foot point of the free jet or a nozzle that accelerates the gaseous medium and then decelerated and directed in a dryer , Das Treibgas weist Temperaturen zwischen 50 und 1000 °C auf; The propellant gas has temperatures of between 50 and 1000 ° C; sein Dampfgehalt kann zwischen 0 und 100 Gew.-% betragen. its vapor content can be between 0 and 100 wt .-%. Die Treibgasgeschwindigkeit im engsten Querschnitt der Düse bzw. am Fusspunkt des Freistrahls beträgt mindestens 20 m/s. The propellant gas velocity in the narrowest cross-section of the nozzle or at the foot point of the free jet is at least 20 m / s. Eine Obergrenze der Strömungsgeschwindigkeit ergibt sich allein aus praktischen Gesichtspunkten, sie kann z. An upper limit of the flow rate results only for practical reasons, it may, for. B. bis zu 900 m/s betragen. Example up to 900 m / s. Die plötzliche Druckabsenkung im Freistrahl bzw. in der Düse mit überlagerter Wärmezufuhr führt zur sogenannten Flashverdampfung aus der Einzelfaser heraus. The sudden reduction in pressure in a free jet or in the nozzle with a superimposed heat supply leads out to the so-called flash evaporation of the single fiber. Der Expansionsvorgang dauert weniger als 0,5 s, insbesondere 1 / 10 bis 1 / 1000 s. The expansion process takes less than 0.5 s, in particular 1 / 10th bis 1/1000 s.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention is explained below with reference to exemplary embodiments.
  • Beispiel 1 example 1
  • Für die Untersuchung des Verfahrens der Erfindung gemäss Fig. 1 wurde eine Pilotanlage im Technikumsmassstab verwendet. For the investigation of the method of the invention according to FIG. 1, a pilot plant scale in the pilot plant was used. Die Abmessungen der Pilotanlage ergeben sich wie folgt: Grösste Kantenlänge des The dimensions of the pilot plant are as follows: Longest edge length of the
  • Figure imgb0001
  • Für die Versuchsdurchführung wurde die genannte Pilotanlage so eingestellt, dass der Rippenschnitt ohne Schleuse eingetragen werden konnte. For the experimental procedure, the pilot plant mentioned was adjusted so that the rib section could be entered without lock. Der zu behandelnde Rippenschnitt wurde mit kaltem Wasser auf ca. 45% (Nassbasis) angefeuchtet und bei Umgebungstemperatur (25°C) in den Eintrag gefördert. The ribs to be treated section was moistened with cold water to about 45% (wet basis), and conveyed at ambient temperature (25 ° C) in the entry. Der Massenstrom des Rippenschnitts betrug 25 kg/h, der Transportgasmassenstrom 300 kg/h. The mass flow of the rib section was 25 kg / h, the transport gas mass flow rate 300 kg / h. Das Verhältnis von Transportgas- zu Rippenschnittmassenstrom beträgt somit 12:1. The ratio of Transportgas- to ribs sectional mass flow rate is therefore 12: 1st Die Temperatur des Transportgasstroms am Rippenschnitteintrag betrug 340°C. The temperature of the transport gas stream at the rib section entry was 340 ° C.
  • Es wurde ein Transportgasmassenstrom mit einem Dampfgehalt von 85 Massenprozent eingestellt. It was set with a steam content of 85 percent by mass, a transport gas mass flow. Im Querschnitt unmittelbar hinter dem Tabakeintritt wurde eine Geschwindigkeit von 22 m/s und im engsten Querschnitt der Entspannungsdüse eine Geschwindigkeit von 137,5 m/s gemessen. In cross-section immediately behind the tobacco inlet of a speed of 22 m / s and in the narrowest cross section of the expansion nozzle a speed of 137.5 m / s was measured. Hinter der Entspannungsdüse wurde der Rippenschnitt in der im übrigen üblichen Trocknungsstrecke auf 13% abgetrocknet. Background of the expansion of the rib section was dried in the usual drying section in the remaining 13%. Die Ausschleusung erfolgte durch einen Zyklon. The discharge was carried out by a cyclone. Der expandierte Rippenschnitt und ein zu Vergleichszwecken nur in einem Stromstrockner behandelter Rippenschnitt wurden 72 Stunden bei 60% relativer Luftfeuchtigkeit und 22 °C konditioniert (nach DIN 10 244). The expanded ribs section and a treated for comparison purposes only in a flow dryer section ribs were conditioned for 72 hours at 60% relative humidity and 22 ° C (according to DIN 10 244). Die Füllkraftmessung erfolgte im Borgwaldt-Densimeter (Einwaage 10 g, Durchmesser des Messbechers 60 mm, Belastung 3000 g und 30 s). The Füllkraftmessung made in Borgwaldt densimeter (sample weight 10 g, diameter of the measuring cup 60 mm, load 3000 g and 30 s).
  • Die Resthöhe des nach dem Stand der Technik behandelten Rippenschnitts betrug 14,8 mm; The residual height of the treated according to the prior art ribs section was 14.8 mm; diejenige des nach dem Verfahren der Erfindung erhaltene betrug 23,7 mm, jeweils bei einer Feuchte von 12,6%; that of obtained by the process of the invention was 23.7 mm, respectively at a moisture content of 12.6%; bestimmt nach der Ofenmethode: 3 h, 80 °C. h 3, 80 ° C: determined using the oven method.
  • Die Zunahme der Füllfähigkeit des nach dem Verfahren der Erfindung behandelten Tabakrippenschnitts beträgt gegenüber dem Vergleichsprodukt nach dieser Methode ca. 60%. The increase the filling capacity of treated according to the method of the invention tobacco stem section is approximately 60% compared to the same product by this method.
  • Beispiel 2 example 2
  • Der Versuch nach Beispiel 1 wurde mit Blattschnitt (20% Feuchte; Nassbasis) wiederholt. The experiment of Example 1 was cut sheet (20% moisture, wet basis) repeated. Wegen der geringeren Ausgangsfeuchte wurde der Tabakmassenstrom auf 80 kg/h erhöht und die Trocknertemperatur auf 250 °C abgesenkt. Because of the lower initial moisture content of the tobacco mass flow was increased to 80 kg / h and lowered the dryer temperature to 250 ° C. Es wurde eine Füllfähigkeitszunahme von 30% erhalten. This gave a Füllfähigkeitszunahme of 30%.
  • Beispiel 3 example 3
  • Der Versuch nach Beispiel 1 wurde in der dort beschriebenen Pilotanlage wiederholt, wobei der Dampfgehalt des Transportgasmassenstroms auf 4 Massen-% reduziert wurde. The experiment of Example 1 was repeated in the manner described there pilot plant, the steam content of the transport gas mass flow was reduced to 4 mass%. Der zu behandelnde Rippenschnitt wurde mit kaltem Wasser auf ca. 45% (Nassbasis) angefeuchtet und bei Umgebungstemperatur (25°C) in den Eintrag gefördert. The ribs to be treated section was moistened with cold water to about 45% (wet basis), and conveyed at ambient temperature (25 ° C) in the entry. Der Massenstrom des Rippenschnitts betrug 25 kg/h; The mass flow of the rib section was 25 kg / h; derjenige des Transportgases 300 kg/h. the one of the transport gas 300 kg / h. Daraus ergibt sich ein Verhältnis von Transportgas- zu Rippenschnittmassenstrom von 12:1. This results in a ratio of Transportgas- to ribs sectional mass flow rate of 12: 1st Die Temperatur des Transportgasmassenstroms am Rippenschnitteintrag betrug 340°C. The temperature of the transport gas mass flow at the ribs cut entry was 340 ° C.
  • Aufgrund der Dichteänderung ergibt sich unmittelbar hinter dem Tabakeintritt eine Geschwindigkeit von 15 m/s und im engsten Querschnitt der Entspannungsdüse eine Geschwindigkeit von 93,8 m/s. Due to the density change a speed of 15 m / s and the narrowest cross section of the expansion follows immediately behind the tobacco inlet of a speed of 93.8 m / s. Hinter der Entspannungsdüse wurde der Rippenschnitt in einer normalen Trocknungsstrekke auf 13% abgetrocknet. Background of the expansion of the rib section was dried in a normal Trocknungsstrekke to 13%. Die Ausschleusung erfolgt durch einen Zyklon. The discharge is carried out by a cyclone. Die Konditionierung und Messung erfolgte analog Beispiel 1. Nach der benutzten Messmethode beträgt die Zunahme in der Füllfähigkeit für den erfindungsgemäss behandelten Tabakrippenschnitt 30%. The conditioning and measurement was carried out analogously to Example 1. After the measurement method used, the increase is in the filling capacity of the tobacco treated according to the invention cut ribs 30%.
  • Beispiel 4 example 4
  • Für die Untersuchung des Verfahrens der Erfindung gemäss Fig. 3 wurde eine halbtechnische Anlage verwendet. For the investigation of the method of the invention according to FIG. 3 is a semi-industrial plant was used. Die Abmessungen der Anlage ergeben sich wie folgt: The dimensions of the system are as follows:
    Figure imgb0002
    Figure imgb0003
  • Die hier angegebenen Versuche wurden mit Rippenschnitt durchgeführt. The experiments reported here are performed with ribs cut. Für die Versuchsdurchführung wurde die genannte Pilotanlage so eingestellt, dass der Rippenschnitt ohne Schleuse eingetragen werden konnte. For the experimental procedure, the pilot plant mentioned was adjusted so that the rib section could be entered without lock. Der zu behandelnde Rippenschnitt wurde mit kaltem Wasser auf ca. 45% (Nassbasis) angefeuchtet und bei Umgebungstemperatur (20°C) in den Eintrag gefördert. The ribs to be treated section was moistened with cold water to about 45% (wet basis), and conveyed at ambient temperature (20 ° C) in the entry. Der Massenstrom des Rippenschnitts betrug 100 kg/h. The mass flow of the rib section was 100 kg / h. Als Treibgas wurde Sattdampf von 8 bar (t = 170,41 °C) verwendet. As a propellant gas saturated steam was used of 8 bar (t = 170.41 ° C). Der Treibdampfstrom betrug 300 kg/h. The motive steam flow was 300 kg / h. Das Verhältnis von Rippenschnitt- zu Treibdampfmassenstrom beträgt somit 1 : 3. Hinter dem Freistrahl wurde der Rippenschnitt in der im übrigen üblichen Trocknungsstrecke mit Luft bei einer Temperatur von 3400e auf 15% abgetrocknet. The ratio of Rippenschnitt- to propellant mass flow of steam is thus 1: 3. Behind the free beam section of the ribs in the normal in the rest of the drying section with air was dried at a temperature of 3400e to 15%. Die Ausschleusung erfolgte durch einen Zyklon. The discharge was carried out by a cyclone. Der expandierte Rippenschnitt und ein zu Vergleichszwecken im Stromtrockner (ohne Freistrahl) behandelter Rippenschnitt wurde 72 Stunden bei 60% relativer Luftfeuchtigkeit und 22°C konditioniert (nach DIN 10 244). The expanded ribs section, and a comparison purposes in the flow dryer (without free jet) treated ribs section was conditioned for 72 hours at 60% relative humidity and 22 ° C (according to DIN 10 244). Die Füllkraftmessung erfolgte im Borgwaldt-Densimeter (Einwaage 10 g, Durchmesser des Messbechers 60 mm, Belastung 3000 g und 30s). The Füllkraftmessung made in Borgwaldt densimeter (sample weight 10 g, diameter of the measuring cup 60 mm, load 3000 g and 30s).
  • Die Resthöhe des nach dem Stand der Technik behandelten Rippenschnitts betrug 14,8 mm, diejenige des nach dem Verfahren der Erfindung erhaltene betrug 18,59 mm, jeweils bei einer Feuchte von 12,6%, bestimmt nach der Ofenmethode: 3 h, 80 °C. The residual height of the treated according to the prior art ribs section was 14.8 mm, that of obtained by the process of the invention was 18.59 mm, respectively at a humidity of 12.6%, as determined by the oven method: 3 h, 80 ° C. Die Zunahme der Füllfähigkeit des nach dem Verfahren der Erfindung behandelten Tabakrippenschnitts beträgt gegenüber dem Vergleichsprodukt nach dieser Methode ca. 25%. The increase the filling capacity of treated according to the method of the invention tobacco stem section is about 25% compared to the same product by this method.
  • Beispiel 5 example 5
  • Der Versuch nach Beispiel 4 wurde in der dort beschriebenen Pilotanlage wiederholt, wobei der Treibdampfmassenstrom auf 80 kg/h reduziert und auf 300°C überhitzt wurde (ein grösserer Treibdampfmassenstrom konnte wegen des zur Verfügung stehenden Dampfüberhitzers nicht gefahren werden). The experiment of Example 4 was repeated in the manner described there pilot plant, the motive steam mass flow was reduced to 80 kg / h and superheated to 300 ° C (a higher blowing steam mass flow could not be driven because of the available steam superheater). Der zu behandelnde Rippenschnitt wurde mit kaltem Wasser auf ca. 45% (Nassbasis) angefeuchtet und bei Umgebungstemperatur (25°C) in den Fusspunkt des Freistrahls gefördert. The ribs to be treated section was moistened with cold water to about 45% (wet basis), and conveyed at ambient temperature (25 ° C) in the foot point of the free jet. Der Massenstrom des Rippenschnitts betrug 100 kg/h. The mass flow of the rib section was 100 kg / h. Das Verhältnis von Rippenschnitt zu Treibdampfmassenstrom beträgt somit 1 : 0,8. The ratio of fins to cut motive steam mass flow is thus 1: 0.8. Hinter dem Freistrahl wurde der Rippenschnitt in der Trocknungsstrecke bei einer Temperatur von 340 °C auf 15% abgetrocknet. Behind the free jet of the rib section was dried in the drying section at a temperature of 340 ° C at 15%. Die Ausschleusung erfolgte durch einen Zyklon. The discharge was carried out by a cyclone. Die Konditionierung und Messung erfolgte analog Beispiel 3. Nach der benutzten Messmethode beträgt die Zunahme in der Füllfähigkeit für den erfindungsgemäss behandelten Tabakrippenschnitt 30%. The conditioning and measurement was carried out analogously to Example 3. After the measurement method used is the increase in the filling capacity of the tobacco treated according to the invention cut ribs 30%.

Claims (9)

1. A method of improving the filling capacity of tobacco material by expansion of the moist tobacco material by pressure reduction and subsequent drying to manufacturing humidity, characterised in that the tobacco material with a moisture content of from 18 to 80% by weight (wet basis) at temperatures between -80°C and 100°C is conveyed to the base of a free jet or nozzle and is accelerated by means of a gaseous medium having a temperature of between 50 and 1000°C and a vapour content of between 0 and 100% by weight, wherein the velocity of the gaseous medium at the base of the free jet or in the narrowest cross-section of the nozzle is at least 20 m/s and the duration of the expansion process is between 1/10 and 1/1000 s.
2. A method according to Claim 1, characterised in that the tobacco material (2) is drawn in by the free jet (17).
3. A method according to Claim 1, characterised in that the tobacco material is introduced at substantially the narrowest point of a nozzle of jet- pump type.
4. A method according to Claim 1, characterised in that the tobacco material is accelerated together with the gaseous medium.
5. A method according to Claim 4, characterised in that the tobacco material (2) together with the gaseous medium is brought to a velocity of between 6 and 50 m/s, is accelerated in an acceleration zone (4) of an expansion reactor within at most 1/10 s to a velocity of at least 50 m/s, is conveyed through a zone (5) of constant velocity and, subsequently, is retarded in a deceleration zone (6) of the expansion reactor, in particular to the initial velocity, wherein the residence time of the tobacco material in the constant velocity zone (5) is between 1/100 and 1/1000 s.
6. A method according to Claim 4 or 5, characterised in that the ratio of the velocity of the gaseous medium and/or of the tobacco material upstream of the acceleration zone (4) to the maximum velocity therein is at least 1 : 3, preferably at least 1 : 6.
7. A method according to at least one of Claims 4 to 6, characterised in that the acceleration of the gaseous medium and/or of the tobacco material takes place in a venturi-type nozzle arranged in the expansion reactor.
8. A method according to at least one of Claims 1 to 7, characterised in that the gaseous medium has a temperature of between 50 and 1000°C.
9. A method according to at least one of Claims 1 to 8, characterised in that the gaseous medium is air, water vapour, inert gas, hydrocarbons or a mixture thereof.
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