DE3841915C1 - Tobacco heat treatment plant - incorporates drums with wetting jets and revolving blades - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Expandieren von Tabak nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

1. Ein Verfahren der vorgenannten Art ist aus der DE-OS 29 12 322 bekannt. Bei diesem Verfahren wird der Tabak, der einen Feuchtigkeitsgehalt von im allgemeinen etwa 8 bis 22% aufweisen kann, mit Kohlendioxidgas bei einem Druck von etwa 18 bar bis 56,2 bar über einen genügenden Zeitraum kontak­ tiert und mit dem Kohlendioxidgas unter Bildung eines Kohlendioxidgas/Tabak-Systems imprägniert, wobei die Tempe­ ratur so eingestellt wird, daß im wesentlichen das gesamte Kohlendioxid in gasförmiger Form aufrechterhalten wird. An­ schließend wird das genannte System unter Aufrechterhaltung im wesentlichen des gesamten Kohlendioxids in gasförmiger Form bei im wesentlichen konstantem Druck auf eine Tempera­ tur abgekühlt, die nahe an der Sättigungstemperatur des Kohlendioxids liegt, jedoch nicht niedriger als minus 23°C ist, um die Enthalpie des Kohlendioxids auf unterhalb etwa 325 640 Joule/kg zu bringen. Hierauf wird der Druck des Kohlendioxid/Tabak-Systems im wesentlichen auf atmosphäri­ schen Druck vermindert und der Tabak dann innerhalb einer Zeitspanne von beispielsweise 2 bis 5 Minuten in eine Expansionszone übertragen und dann auf eine Temperatur im Bereich von etwa 100°C bis 370°C erhitzt, um das Kohlen­ dioxid zu entfernen und hierdurch den Tabak zu expandieren. Bei diesem bekannten Verfahren gelangen bei der Imprägnie­ rung des Tabaks somit Parameter (Druck von etwa 18 bis 52,6 bar, nahe der Sättigungstemperatur des Kohlendioxids, jedoch nicht unter minus 23°C liegende Temperatur, Feuchtigkeitsge­ halt des Tabaks 8 bis 22%) zur Anwendung, die dafür sorgen, daß das gesamte Kohlendioxid in gasförmigem Zustand auf­ rechterhalten bleibt. Ferner geht bei der anschließenden Druckentlastung des so mit Kohlendioxidgas imprägnierten Tabaks und bei der nachfolgenden Übertragung des Tabaks in die Expansionszone auch ein Teil des Kohlendioxids an die Atmosphäre verloren, da hierbei keine besonderen Maßnahmen vorgesehen sind, diesen Verlust zu verhindern. Dieses be­ kannte Verfahren ist daher insgesamt ziemlich aufwendig, da beispielsweise bereits wegen der erforderlichen hohen Drücke bei der Imprägnierung teure Vorrichtungen benötigt werden, ganz abgesehen von dem dabei auftretenden Kohlendioxidver­ lust und der erforderlichen verhältnismäßig langen Verweil­ zeit.

Aus der DE-PS 30 37 885 ist ein Verfahren zur Volumenvergrößerung von zerkleinerten Tabakrippen durch Imprägnieren mit einem mindestens Wasser enthaltenden Imprägnierungsmittel bis auf einen Wassergehalt von 50 Gew.-% bis 60 Gew.-%, Expandieren der imprä­ gnierten Tabakrippenteile mittels eines gasförmigen, wenigstens 50 Vol.-% Wasserdampf enthaltenden Heiz- und Transportmediums und Trocknen der expandierten Tabakrippenteile auf eine Endfeuchte von mindestens 12,5 Gew.-% bekannt, bei dem die Tabakrippenteile beim Expandieren und beim Trocknen von ein und demselben Heiz- und Transportmedium innerhalb eines pneumatischen Transportsystems getragen werden, in welchem die Bewegungsrichtung und die Relativ­ geschwindigkeit der Tabakrippenteile gegenüber dem gasförmigen Heiz- und Transportmedium mehrmals geändert werden.

Aus der DE-PS 34 14 625 ist ein Verfahren zur Verbesserung der Füllfähigkeit von geschnittenen Tabakblättern oder -rippen durch Behandlung mit einem aus Stickstoff und/oder Argon bestehenden Behandlungsgas bei Drücken von 50 bis 1000 bar in einem Autoklaven und einer sich nach Dekompression anschließenden Wärmebehandlung bekannt, bei dem die Beaufschlagung des Reaktors mit Tabak bzw. mit dem Behandlungsgas und/oder dessen Dekompression derart durch­ geführt werden, daß der ausgetragene und der anschließenden Wärme­ behandlung zugeführte Tabak eine Eingangstemperatur für die Wärme­ behandlung von weniger als 0°C hat. Die Beaufschlagung mit dem Behandlungsgas und die Dekompression können dabei kaskadenartig mit mehreren Autoklaven derart durchgeführt werden, daß zum Druck­ aufbau des Behandlungsgases in dem einen Autoklaven stufenweise ein unter höherem Druck befindliches Behandlungsgas als einem anderen Autoklaven verwendet wird.

Die GB-OS 20 44 596 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Expandieren von Tabak, bei welchem gefrorenes Kohlendioxid enthaltender Tabak einer Expansionskammer zugeführt wird, in der er durch Heißgas expandiert wird. Das gefrorene Kohlendioxid wird dabei sublimiert. Das Gas und der expandierte Tabak treten in einen Separator ein, aus welchem der Tabak über eine Drehschieber- Sperr- und -dosierventilanordnung abgezogen wird.

Bei den vorgenannten Verfahren, bei denen Tabak mit Kohlendioxid in flüssigem oder gasförmigem Zustand imprägniert wird, sind ver­ hältnismäßig lange Imprägnierungszeiten notwendig, was insbeson­ dere auch dann gilt, wenn sich der Tabak in einem Behandlungsgerät in größeren Einheiten in stationärem Zustand befindet. Durch die längeren Verweilzeiten werden jedoch auch relativ teure druck­ dichte Einrichtungen mit größeren Abmessungen benötigt. Bei bekannten Verfahren, bei denen der Tabak mit Trockeneis imprä­ gniert wird, wird das Kohlendioxid in einem sehr großen und zur Expansion nicht ausgenutzten Überschuß verwendet, wodurch all diese Verfahren nicht sehr wirtschaftlich sind. Außerdem wird die Bruchneigung begünstigt.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß nicht die zu­ gefügte Menge an Kohlendioxid zum Tabak für die Wirkung maß­ gebend ist, sondern die Art und Weise der Durchführung der Absorption und der thermischen Behandlung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile der be­ kannten Verfahren zur Volumenvergrößerung von Tabak zu be­ heben und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaf­ fen, das eine wirtschaftlichere und qualitätsschonendere Bearbeitung ermöglicht, unter einem geringeren Druck durch­ geführt werden kann und unter anderem auch dadurch weniger aufwendige Einrichtungen erforderlich macht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es wurde gefunden, daß es wesentliche Vorteile bringt, wenn die zur Imprägnierung von wasserlöslichen Gasen günstige Befeuchtung, Kühlung des Tabaks und Gasabsorption nicht in derselben groß­ dimensionalen Vorrichtung durchgeführt werden, sondern diese Behandlungen in kompakteren Einrichtungen ausgeführt werden, weil dies insgesamt wirtschaftlicher und effektvoller ist.

Bei einem verhältnismäßig geringen Überdruck 3 bis 10 bar und niedriger Temperatur von -7°C bis +5°C läßt sich eine bessere Expansion des Tabaks erreichen, wenn nicht nur die Wärmeüber­ tragungsgeschwindigkeit verbessert, sondern zugleich oder vor­ rangig auch die Druckänderungsgeschwindigkeit von Überdruck in den atmosphärischen Druck in derselben geschlossenen Einrichtung innerhalb einer bestimmten Zeitspanne, vorzugsweise innerhalb von 0,5 bis 5 s, sichergestellt wird.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn bei dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren nach der Vorbehandlung, welche aus Tabak­ befeuchtung, Kühlung und Gasabsorption besteht und eine Verweil­ zeit von etwa 0,5 bis 5 min benötigt, der Tabak in einem gas­ dichten Behandlungstunnel bei erhöhtem atmosphärischem Druck so gehalten wird, daß er sich während seiner Behandlung durch Vibration oder Rotation im aufgelockerten Zustand befindet. Dadurch erhöht sich die zugängliche Tabakoberfläche mit der Folge einer Verkürzung der Behandlungsdauer und Verbesserung der Homogenität. Der Tabak sollte vorteilhafterweise soweit auf unter 0°C, vor­ zugsweise zwischen -5°C bis -7°C, abgekühlt werden, daß er noch nicht gefriert und so zur maximalen Aufnahme des gasförmigen Kohlendioxids fähig ist.

In der zweiten Phase wird der aus der Vorbehandlungsphase überführte Tabak durch eine vorzugsweise in gegenseitigem Abstand angeordnete Doppelschieber-Sperrvorrichtung und Dosiervorrichtung in das Expansionsgerät gebracht, in welchem zur Zuführung von kaltem zusätzlichen Behandlungsgas der Überdruck bis etwa 10 bar ansteigt.

In die zweite thermische Phase gelangt der Tabak durch Öffnung des Austragungsschiebers innerhalb von 0,1 bis 5 s, wo dieser mittels Dampf und/oder eines Gemisches aus Dampf und Heißgas einer mehrmaligen Erhöhung der Relativgeschwin­ digkeit zwischen Dampf und Tabak unterworfen wird, was zur beschleunigten und optimalen Wärmeübertragung führt.

Es wurde gefunden, daß es wirtschaftlich ist, wenn man das gegenüber der Luft spezi­ fisch schwerere Kohlendioxidgas in den unteren Teil des Druckgerätes langsam beziehungsweise in einer Menge von 1 bis 3 m/s einströmen läßt, so daß sich dieses nicht mit der Luft mischt und die obere Luftschicht aus dem Gerät gedrängt wird.

Zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Überdrucks im Druckgerät ist es notwendig, daß die für die Zufuhr und Ab­ fuhr des Tabaks und des Gases dienenden druckdichten Sperror­ gane und Dosierorgane aus mindestens je zwei Elementen beste­ hen, die geschlossen und geöffnet werden können. Diese sind in passender gegenseitiger Entfernung im Zufuhrkanal und Ab­ fuhrkanal angeordnet und arbeiten synchron, so daß beispiels­ weise während der Zufuhr von Tabak und Gas das äußere Sperr­ organ geöffnet und das innere Sperrorgan geschlossen ist und umgekehrt. Zwischen den je zwei Sperrorganen ist ein Zwischenraum. Es geht nur soviel Gas verloren, wie bei der Entleerung des Tabaks in den Zwischenraum gelangt. Der Ver­ lust wird durch kontinuierliche Zufuhr von gasförmigem Kohlendioxid derart ausgeglichen, daß der gewünschte Über­ druck aufrechterhalten bleibt. Durch die schnelle Druckent­ lastung gelangt der Tabak direkt zur thermischen Behandlung, wo er durch die mehrmalige Erhöhung der Relativgeschwindig­ keit zwischen Dampf und Tabak optimal beschleunigt wird und wo für eine schnelle und wirkungsvolle gleichzeitige Wärme­ übertragung auf den Tabak gesorgt wird.

Es wurde erfindungsgmäß weiter erkannt, daß zur kontinuier­ lichen Dosierung des geschnittenen Tabaks die Anwendung synchronisierter und alternierend in offener oder geschlos­ sener Stellung arbeitender und in einem Abstand voreinander angeordnete Sperrorgane und Dosierorgane gegenüber den bis­ herigen Schleusen wesentliche Vorteile bringt. Durch den zwischen den Druckkammern und dem thermischen pneumatischen Behandlungsgerät angeordneten Verbindungskanal kann die Druckänderungsgeschwindigkeit je nach Beschaffenheit des Tabakgewebes reguliert werden. Hierbei erfolgt die Zufuhr des Tabaks und des gasförmigen Kohlendioxids in das Überdruck­ gerät durch das erste geöffnete Sperrorgan, während das in demselben Dosierkanal in einer entsprechenden Entfernung angeordnete zweite Sperrorgan geschlossen ist. Ebenfalls geschlossen ist die in dem Tabakabfuhrkanal angeordnete Schleuse. Nach Öffnung des zweiten direkt am Druckgerät angeordneten Dosier- und Sperrorgans schließt sich das erste Dosierorgan und Sperrorgan und so weiter. Dadurch ist es möglich, in der Druckkammer einen von der Außenatmosphäre isolierten, relativ konstanten Überdruck aufrechtzuerhalten. Der Tabak wird von einem Druck von beispielsweise 10 bar im Zwischenraum des Verbindungskanals auf einen Druck von 3 bis 4 bar erniedrigt und von dort direkt in den horizontalen Pneumakanal entlas­ sen, wo er dann weitertransportiert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß der Tabak im Druckgerät während seiner mindestens teilweise in schwebendem Zustand erfolgten Auflockerung bei einer Temperatur zwischen -7°C und +5°C durch Zufuhr von Kohlen­ dioxid unter einem Überdruck von 3 bis 10 bar behandelt wird und mittels mindestens jeweils einem der Zufuhr und Abfuhr dienenden druckdichten Sperrorgan und Dosierorgan innerhalb von vorzugsweise 0,1 bis 5 s durch direkte Verbindung mit einem horizon­ talen Transportkanal im atmosphärischen Bereich kontinuier­ lich entleert und mittels Dampf bei einer Temperatur von vorzugsweise 120°C bis 300°C durch mehrmalige Geschwindigkeitsbeschleuni­ gung expandiert und getrocknet wird.

Die Kühlung des Tabaks kann in zwei Stufen vorgenommen werden. Die Anfeuchtung des Tabaks auf einen Feuchtigkeits­ gehalt von 25% bis 40% kann mit Eiswasser erfolgen, wobei der Tabak eine Temperatur von +4°C bis 0°C erreicht. Man kann aber auch die Befeuchtung durch direktes Einsprühen von Wasser mittels eines Sprührohrs in das Druckgerät bei rotie­ render Bewegung des Tabaks durchführen. Das Druckgerät ist vorzugsweise mit einem äußeren Doppelmantel versehen. Zwischen den Mänteln kann ein Kühlmedium, beispielsweise Sole, die mit einem Kühlaggregat gefördert wird, die Tempe­ ratur des Mantels, mit welchem der Tabak in direktem Kontak ist, auf zwischen -7°C und 0°C kühlen. Es ist aber auch möglich, die Kühlung des Tabaks so durchzuführen, daß das Kohlendioxid auf etwa -15°C bis -5°C gekühlt wird und in einem geschlossenen Zirkulationssystem solange durch den Tabak strömt, bis die gewünschte Temperatur des Tabaks erreicht wird. Zur Durchführung dieses Verfahrens bieten sich zwei Möglichkeiten an.

Man kann zuerst das Druckgerät durch langsame Einströmung von Kohlendioxid von unten mit diesem Gas auffüllen beziehungs­ weise die Luft austreiben. Durch zusätzliche Zufuhr von Kohlendioxid kann der gewünschte Überdruck von 2,5 bis 10 bar eingestellt werden. Der eingefüllte Tabak kann in der gekühl­ ten und unter Überdruck stehenden Atmosphäre während rotie­ render Durchmischung für 1 bis 5 min einer Absorption von Kohlendioxid ausgesetzt werden, wobei die Druckkammer, die vorzugsweise eine feststehende Trommel mit rotierender Schau­ fel in ihrem Inneren ist, sich in horizontaler Position befindet. Nach Ablauf der Behandlungszeit wird durch ein Pneumasystem beziehungsweise ein Hydrauliksystem die Trommel schräg gestellt und durch synchronisierte Öffnung und Schließung der Einfuhrsperrorgane und Auslaßsperrorgane der Tabak direkt und schlagartig durch ein vertikales Verbin­ dungsrohr in ein horizontales Transportrohr geführt. Hierin wird der Tabak dann zur Expansion und Trocknung einer mehr­ maligen Geschwindigkeitsbeschleunigung durch vorzugsweise überhitzten Dampf unterworfen.

Es ist aber auch möglich, zwei nacheinander oder parallel geschaltete Druckgeräte zu verwenden. In diesem Fall wird die erste, in horizontaler Stellung stehende Trommel zur Vorbe­ handlung verwendet. Nach Ablauf der notwendigen Verweilzeit wird diese in schräge Stellung gebracht und der Tabak konti­ nuierlich in das zweite Druckgerät dosiert, von wo aus er direkt zur thermischen Behandlung gelangt. Die Vorbehandlung wird alternativ und die Endbehandlung beziehungsweise die thermische Behandlung kontinuierlich durchgeführt.

Diese Verfahrensweise zeichnet sich demnach dadurch aus, daß der vorgekühlte und befeuchtete Tabak in einer mit gasdichten und druckdichten Sperrorganen und Dosierorganen und mit einem Kühlsystem versehenen, horizontal und schräg einstellbaren und mit einer Mischvorrichtung versorgten Druckkammer mit gasförmigem Kohlendioxid bei 3 bis 10 bar und bei Temperatu­ ren von -7°C bis 0°C unter dauernder Durchmischung während beispielsweise 1 bis 5 min bei geschlossenen Sperrorganen behandelt wird, während ein zweites, in Serie oder parallel geschaltetes Druckgerät nach Beendigung der gleichen Art von Behandlung in schräge Position gestellt wird und durch Öff­ nung seiner Sperrorgane und Dosierorgane der Tabak daraus kontinuierlich durch ein vertikales Verbindungsrohr in das horizontale pneumatische Hitzebehandlungssystem entleert wird, wobei dieser Vorgang alternierend in einem der Druck­ geräte chargenweise erfolgt, die schlagartige Druckentlastung und Dosierung in das thermische Behandlungssystem aber in dem anderen Druckgerät kontinuierlich vorgenommen wird.

Die verhältnismäßig große Druckdifferenz, welcher der Tabak bei der relativ schnellen Druckentlastung von beispielsweise 10 bar auf den atmosphärischen Druckbereich ausgesetzt ist, kann bei gewissen Tabaken, je nach deren Feuchtigkeitsgehalt, Temperatur und Gewebestruktur, zu einer mechanischen Beschä­ digung führen, und zwar insbesondere dann, wenn der Feuchtig­ keitsgehalt des Tabaks unter 20% liegt.

Um solche Beschädigungen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Druckänderung im gleichen Abfuhrkanal in zwei Stufen durchzuführen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das zwischen den in dem Abfuhrkanal angeordneten synchronisierten abwechslungsweise geöffneten und geschlossenen Absperrorganen gebildete Raumvolumen entsprechend unterschiedlich groß gestaltet wird. So hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Überdruck zuerst von 10 bar auf 3,5 bar und nach dem zweiten Sperrorgan von 3,5 bar auf Normaldruck zu reduzieren, und in diesem Druckbereich erfolgt auch der Transport und die Ge­ schwindigkeitsbeschleunigung des Tabaks mittels Dampf.

Durch die Aufrechterhaltung eines konstanten Überdruckes im Überdruckbehandlungsgerät mit gasförmigem Kohlendioxid und durch die Abfuhr und Rückgewinnung des aus dem Zwischenraum des Verbindungskanals bei dem Druckabfall von 10 bar auf etwa 3 bis 4 bar entweichenden gasförmigen Kohlendioxids ernie­ drigt sich der Verbrauch an Kohlendioxid ganz drastisch auf etwa 2 bis 4% des Tabakgewichtes. Bereits hierdurch wird dieses Verfahren gegenüber der bekannten Anwendung von Kohlendioxid als Treibmittel (gemäß DE-OS 34 45 752 werden beispielsweise 96 bis 130% Kohlendioxid auf das Gewicht des Tabaks bezogen benötigt) wesentlich wirtschaftlicher.

Es ist auch besonders vorteilhaft, wenn der Tabak während seines Weges aus dem Überdruckbehandlungsgerät durch den vertikalen Verbindungskanal in den horizontalen pneumatischen Behandlungskanal durch eine mit Dampf und/oder Heißgas oder Mikrowellen erwärmte Zone geführt wird, so daß der Druckab­ fall bei erhöhter Temperatur und Druck erfolgt. Dadurch wird gewährleistet, daß die Zellwände des Tabaks elastisch werden und somit nicht durch den anschließenden Druckabfall und durch die thermischen Einwirkungen zerstört werden. Es konnte festgestellt werden, daß sich durch diese Maßnahme die Ab­ fallbildung wesentlich verringern läßt.

Dies kann dadurch erreicht werden, daß der vertikale Ver­ bindungskanal mit einem Doppelmantel versehen ist, wobei der innere Transportkanal Dampfeinlässe und Gasabfuhröffnungen aufweist und der Dampf im Gegenstrom zur Tabakbewegung hin­ aufströmt mit dem Kohlendioxid an einer oberhalb des Kanals angeordneten Abfuhrleitung zur Wiederverwendung abgeführt wird. Die Wärmezufuhr zum Tabak während des Druckabfalls kann auch durch den den Kanal umgebenden Mantel hindurch mittels Mikrowellenbehandlung erfolgen.

Das Verfahren zeichnet sich dementsprechend auch dadurch aus, daß der Tabak in einem mit Gasdurchlässen versehenen verti­ kalen Verbindungsrohr zwischen dem Druckgerät und einem hori­ zontalen Dampfbehandlungskanal durch Mikrowellen und/oder ein Dampfmilieu vorgewärmt wird und dabei mindestens ein Teil seines Gehaltes an Wasser und Kohlendioxid zur Rezirkulation abgeführt wird, bevor der Tabak zur Dampfbehandlung in den horizontalen Kanal gelangt.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen soll nun eine Vorrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer vollständigen Vorrichtung;

Fig. 2 einen Radialschnitt durch das Vorbehandlungsgerät in Fig. 1, und

Fig. 3 einen Axialschnitt durch das Verbindungsrohr zwischen dem Druckbehandlungsgerät und dem Pneumakanal.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem Vorbehandlungsgerät A, einem Druckbehandlungsgerät B und einer Entspannungseinrichtung C, die durch druckdichte Schleusen miteinander hintereinandergeschaltet verbunden sind.

Das Vorbehandlungsgerät A besteht aus einer Trommel 2 von kreisförmigem Querschnitt, in welcher ein mit Schaufeln 3 versehener Rotor 4 umläuft. Die Welle 5 des Rotors 4 ist am einen Ende durch die Stirnwand der Trommel 2 geführt und von außen über einen Motor 6 und ein Zwischengetriebe angetrieben. Der Mantel der Trommel 2 ist doppelwandig und kann von einem Kühlmedium durchströmt werden. Von oben erstreckt sich in die Trommel 2 ein Einlaß für das Tabakmaterial, der in Form einer Schleuse 7 ausgebildet ist, in der drehbare Doppel­ sperrorgane angeordnet sind.

In die Trommel 2 erstreckt sich ein Düsenrohr 8, das mit einer Reihe von Auslaßdüsen versehen ist, durch die ein Be­ feuchtungsmedium in die Trommel eingeleitet werden kann. Weiterhin mündet in die Trommel 2 eine Gasdosierleitung 9, in der ein Überdruckventil angeordnet ist.

Während sich der Einlaß für den Tabak am einen Ende der Trommel 2 oben befindet, ist am entgegengesetzten Ende der Trommel 2 am Boden ein Auslaß angeordnet, der ebenfalls als druckdichte Schleuse 7 mit einem Doppelsperrorgan ausge­ bildet ist. Dieser Auslaß bildet den Einlaß für das Druck­ behandlungsgerät B, das völlig vergleichbar dem Vorbehand­ lungsgerät A ausgebildet ist, jedoch zusätzlich mit einer weiteren Gaseinlaßeinleitung 13 mit Überdruckventil 12 versehen ist. Den Auslaß dieses Druckbehandlungsgerätes bildet eine druckdichte Schleuse 7 a, die mit einem Doppelsperr­ organ ausgerüstet ist und die später noch im einzelnen er­ läutert wird.

Diese Schleuse 7 a mündet in einen horizontalen Pneumakanal 16, in den über eine Leitung 14 Dampf einströmt. Der Pneuma­ kanal 16 ist am Ende des horizontalen Abschnitts mit einem vertikalen Abschnitt verbunden, in den von unten Dampf von einem Dampfzufuhrrohr 14′ eingeleitet wird. Der Auslaß des vertikalen Rohrabschnitts ist mit einer Trennschleuse 15 ver­ sehen, die der Abtrennung des Tabaks aus den im Pneumakanal 16 strömenden Gasen dient. Der Tabak wird bei 17 nach unten abgegeben.

In Fig. 2 erkennt man im Radialschnitt den doppelwandigen Mantel der Trommel 2 mit dem zentrisch darin angeordneten Rotor 4, der aus einer Welle 5 besteht, die mit sich im weaentlichen radial erstreckenden Schaufeln 3 besetzt sind, die sich in axialer Richtung über die gesamte Länge der Trommel 2 erstrecken.

Fig. 3 zeigt den Auslaß aus dem Druckbehandlungsgerät B, der mit dem Pneumakanal 16 verbunden ist, im Axialschnitt. Der Auslaß 7 a umfaßt ein Rohr 21, in welchem eine obere Zellen­ radschleuse 22 a und im Abstand dazu eine untere Zellenrad­ schleuse 22 b angeordnet sind. Diese Zellenradschleusen sind bekannter Bauart und brauchen daher nicht im einzelnen er­ läutert zu werden. Es sei nur soviel angemerkt, daß deren Tätigkeiten miteinander synchronisiert sind, wie noch be­ schrieben, wobei zu keinem Zeitpunkt beide Zellenradschleusen gleichzeitig geöffnet sind.

Am unteren Ende des Rohres 21, dicht über der unteren Zellen­ radschleuse 22 b, ist das Rohr 21 mit einer Dampfzuführein­ richtung 23 versehen, die das Rohr 21 konzentrisch umgibt und durch die Dampf in das Rohr 21 eingeblasen werden kann, der in dem Rohr 21 im Gegenstrom eine heftige Turbulenz und einen Druck erzeugt.

Am oberen Ende des Rohres 21, dicht unter der oberen Zellen­ radschleuse 22 a, führt ein Entlastungsrohr nach außen, in welchem sich ein Entlastungsventil 24 befindet. Dieses er­ zeugt im Zusammenwirken mit dem Gaseinlaß 23 ein Wirbelbett in dem Rohr 21.

Weiterhin ist das Rohr 21 mit einem Drucksensor P versehen, der die Dampf- oder Gaszufuhr und die Druckentlastung in dem Rohr 21 in Abhängigkeit von der Stellung der Zellenräder der Zellenradschleusen 22 a und 22 b mittels einer Steuerungs­ einrichtung 25 in folgender Weise steuert:

Im ersten Takt ist die Zellenradschleuse 22 a offen und Tabak wird in das Rohr 21 eingeleitet. Dabei wird der Druck in dem Rohr 21 des aus CO₂ und Dampf bestehenden Mediums auf etwa 9 bar mittels Ventilen 26 am Gaseinlaß 23 gesteuert. Im zweiten Takt öffnet das Entlastungsventil 24, bei geschlos­ senem ersten Zellenrad 22 a fällt der Druck in dem Rohr 21 in einem Zeitraum von etwa 1 bis 3 sec von etwa 9 bar auf etwa 3 bar. Im dritten Takt öffnet die untere Zellenradschleuse 22 b und der Tabak fällt in den horizontalen Pneumakanal 16. Nach dem Wiederschließen der unteren Zellenradschleuse 22 b und dem Öffnen der oberen Zellenradschleuse 22 a wiederholt sich der Zyklus.

Abschließend sollen einige Versuchsbeispiele, die mit dieser Vorrichtung ausgeführt wurden, erläutert werden.

Beispiel 1

Mit eiskaltem Wasser und mit gekühltem gasförmigem Kohlen­ dioxid auf -6°C gekühlter, geschnittener Virginiatabak wurde in das Vorbehandlungsgerät A der Anlage nach Fig. 1 unter dauernder Mischung durch die rotierende Schaufel 3 auf 35% Feuchtigkeitsgehalt bei 2 bar Überdruck während 4 min behan­ delt bzw. transportiert. Aus diesem Gerät gelangte der Tabak durch das druckdichte Doppelsperrorgan und Dosierorgan 7 in das Überdruckbehandlungsgerät B, in welchem durch zusätzliche Zufuhr von gekühltem gasförmigem Kohlendioxid der Überdruck auf 10 bar anstieg. Der Tabak wurde dann durch Abfuhr von Kohlendioxid während 3 s über das offene Doppelsperrorgan 7 a in den durch zwei Sperrorgane gebildeten Zwischenraum gelassen, bis dort ein Überdruck von 4 bar erreicht wurde. Durch das zweite Sperrorgan des Zwischenraumes wurde der Tabak in das horizontale Pneumarohr geleitet, in welchem der Tabak mittels Dampfzufuhr bei 140°C vom Rohr 14 zuerst hori­ zontal im Rohr 16 und dann mittels Dampfzufuhr vom Rohr 14 vertikal transportiert und somit zweimal beschleunigt wurde und durch den Dampfseparator 15 von Dampf und Gas befreit und durch die Leitung 17 in expandiertem und trockenem Zustand ausgetragen wurde. Hiedurch ergab sich eine Füllfähigkeitser­ höhung, gemessen bei 13% Feuchtigkeitsgehalt mit dem Borg­ waldt-Densimeter, für den Tabak von 41% gegenüber dem Aus­ gangstabak.

Beispiel 2

Eine Mischung aus geschnittenem Burleytabak wurde mit Eis­ wasser gleichmäßig auf 35% Feuchtigkeit befeuchtet. Die mit einem Doppelmantel versehene feste Trommel des Vorbehand­ lungsgerätes A, welche in ihrem Inneren mit drehbaren Schaufeln versehen ist, wurde durch die an der Bodenseite angeordneten Einlaßöffnungen mit auf -15°C gekühltem gas­ förmigem Kohlendioxid mit einer geringen Strömungsgeschwin­ digkeit von 2 m/s solange gefüllt, bis aus dem im oberen Teil des Gerätes angeordneten Hahn keine Luft mehr austrat. Der Doppelmantel war mit einer Kühllösung (Sole) gefüllt, welche die mit dem Tabak in Kontakt stehende Mantelwand durch Re­ zirkulation auf -7°C abkühlte.

Anschließend wurde bei geschlossener Stellung der zwei Aus­ trittssperrorgane und bei abwechselnder Öffnung und Schlie­ ßung der zwei Eintrittssperrorgane 7 der Tabak während der Rotationsbewegung der Leitschaufeln in das Druckbehandlungs­ gerät B dosiert. Durch weitere Zufuhr von gekühltem gasförmi­ gem Kohlendioxid stieg der Überdruck auf 10 bar.

Nach 4 min Imprägnierungszeit wurde das Druckbehandlungsgerät B mittels eines hydraulischen Hebeaggregats automatisch in schräge Stellung gebracht. Durch alternierendes Öffnen und Schließen der untereinander in dem vertikalen Verbindungsrohr angeordneten Sperrorgane 7 a wurde der imprägnierte Tabak kontinuierlich in den horizontalen Pneumakanal 16 dosiert, wo dieser durch mehrmalige Geschwindigkeitsbeschleunigung mittels eines Dampfes von 140°C innerhalb weniger als 1 s der Expansion ausgesetzt war.

Durch die vertikal angeschlossene Trocknungsrohrleitung 14′ wurde mit höherer Strömungsgeschwindigkeit als bei horizon­ talem Transport des Tabaks überhitzter Dampf zugeführt, und der Tabak verließ über den Dampfseparator 15 die Einrichtung mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 13%.

Der behandelte Tabak zeigte bei gleichem Feuchtigkeitsgehalt (13%) eine Füllfähigkeitserhöhung, gemessen mit einem Borg­ waldt-Densimeter, von 30%.

Durch den direkten Übergang des Tabaks von einem Überdruck­ milieu von 10 bar in den atmosphärischen Bereich entstand mehr Bruch beziehungsweise Abfall, was zur Verringerung der Füllfähigkeitsverbesserung führt.

Beispiel 3

Geschnittener Virginiablattabak wurde mit Eiswasser im Vorbehandlungsgerät A auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 30% gebracht. Im Druckbehandlungsgerät B, in welchem der Tabak gemischt wurde und das mit einem Doppelmantel umgeben war, wurde der Tabak durch eine Kühlsohle auf +6°C gehalten. In dem Druckbehandlungsgerät B wurde durch Zufuhr von Kohlen­ dioxid ein Überdruck von 3 bar während 5 min aufrechter­ halten. Der Tabak wurde dann schlagartig aus dem Druckbehand­ lungsgerät B in den horizontalen thermischen Pneumatransport­ kanal 16 entleert, von welchem der Tabak mit Dampf von 140°C in einen vertikalen Transportkanal geführt wurde. In diesem Kanal wurde der Tabak mit einem Gemisch aus Heißluft und Dampf zwecks Trocknung in einen mit einem Doppelmantel ver­ sehenen Turm transportiert, und er verließ diesen Turm dann mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12%. Der mit einem Borg­ waldt-Densimeter bei 13% Tabakfeuchtigkeit gemessene Füll­ fähigkeitswert zeigte gegenüber dem unbehandelten Tabak eine Verbesserung von 8%.

Beispiel 4

Es wurde wie im Beispiel 1 beschrieben mit dem einzigen Unterschied vorgegangen, daß in der thermischen Behandlungs­ phase der Tabak mit einem Gemisch aus Dampf und Kohlendioxid­ gas von 200°C behandelt wurde. Der mit einem Borgwaldt-Densi­ meter bei 13% Tabakfeuchtigkeit gemessene Füllfähigkeitswert zeigte gegenüber dem unbehandelten Tabak eine Verbesserung von 55%.

Claims (7)

1. Verfahren zum Expandieren von Tabak, wobei der Tabak befeuch­ tet, abgekühlt und mit gasförmigem Kohlendioxid imprägniert wird und anschließend in überdruckfreier Atmosphäre erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabak zwischen 25% und 40% mit mindestens Wasser befeuchtet wird und bei einer Temperatur von -7°C bis +5°C in einer Überdruckatmosphäre von 3 bis 10 bar bei gleichzeitiger Durchmischung bzw. Auflockerung der Tabakteilchen in wenigstens einem Druckgefäß mit dem Kohlendioxidgas behandelt und aus diesem kontinuierlich durch hintereinander geschaltete Sperrorgane und Dosierorgane in ein pneumatisches Transportkanal­ system eingeführt wird, in welchem atmosphärischer oder unter­ atmosphärischer Druck herrscht, wonach der Tabak mittels eines mindestens aus Dampf bestehenden Wärmeübertragungsmediums weiter­ transportiert, expandiert und getrocknet wird und zur Beschleu­ nigung des Wärmeübergangs die Kondensationswärme ausgenutzt wird und/oder mehrmalig die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Heiz­ medium und dem Tabak erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabak nach der Kühl-, Auf­ lockerungs- und Kohlendioxidgas-Überdruckbehandlung innerhalb von 0,1 bis 5 s in ein oder zwei Druckabfallstufen in einen horizontalen Transportkanal entleert und in diesem bei atmo­ sphärischem Druck mittels Dampf und/oder Heißgas bei einer Temperatur von 120°C bis 300°C durch mehrmalige Geschwindig­ keitsbeschleunigung expandiert wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgekühlte und befeuchtete Tabak in einer mit gasdichten und druckdichten Sperr- und Dosierorganen und mit einem Kühlsystem versehenen, horizontal und schräg einstellbaren und mit einer Mischvorrichtung versorgten Druckkammer mit Kohlendioxidgas bei 3 bis 10 bar und bei Temperaturen von -7°C bis +5°C unter dauernder Durch­ mischung während 1 bis 5 Minuten bei geschlossenen Sperror­ ganen behandelt wird, während ein zweites und in Serie oder parallel geschaltetes Druckgerät nach Beendigung der gleichen Art von Behandlung und durch Öffnung seiner Sperr- und Dosierorgane den Tabak daraus kontinuierlich durch ein verti­ kales Verbindungsrohr in das horizontale pneumatische Hitze­ behandlungssystem entleert, wobei dieser Vorgang alternierend in einem der Druckgeräte chargenweise durchgeführt wird und die Druckentlastung und Dosierung in das thermische Behand­ lungssystem oder in das andere Druckgerät während einer Dauer von 0,1 bis 5 s kontinuierlich erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführung des Tabaks aus einem Überdruckbereich von etwa 10 bar in den atmosphärischen Druckbereich im gleichen System kontinuierlich und kaskaden­ artig in zwei Stufen erfolgt, indem synchronisierte und alternierend jeweils geöffnete und geschlossene, voneinander im Abstand angeordnete Sperrorgane zuerst derart einen Zwischenkanalraum bilden, daß die Drucksenkung von 10 bar auf etwa 3,5 bar und anschließend auf atmosphärischen Druck erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmischung des Tabaks im Überdruckgerät bei 3 bis 10 bar und -7°C bis +5°C mittels rotierender Schaufeln in einer feststehenden und druckdichten Trommel erfolgt, welche zur Kühlung und Wärmeisolation min­ destens einen Doppelmantel aufweist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabak in einem mit Gasdurch­ lässen versehenen vertikalen Verbindungsrohr zwischen dem Druckgerät und einem horizontalen Dampfbehandlungskanal durch Mikrowellen und/oder ein Dampfmilieu vorgewärmt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein druck­ dichtes und gasdichtes Vorbehandlungsgerät (A) vorgesehen ist, welches aus einer feststehenden Trommel (2) gebildet ist, deren Inneres mit rotierenden Schaufeln (3) versehen ist, die an den zwei Stirnwänden (4) befestigt sind und die durch einen außerhalb der Trommel (2) liegenden Antriebsmotor (6) angetrieben sind, daß zur Trennung von der Außenatmo­ sphäre bei der Zufuhr und Abfuhr von Tabak ein Doppelsperr­ organ und Dosierorgan (7) vorgesehen ist, und daß die Trommel (2) mit Befeuchtungsdüsen (8) versehen ist, die Trommel (2) weiterhin mit einer Gasdosierleitung (9) mit Überdruckventil (10) versehen ist, und daß die Trommel (2) über ein weiteres druckdichtes Doppelsperrorgan und Dosierorgan (7) mit einem Überdruckbehandlungsgerät (B) verbunden ist, welches wie das Vorbehandlungsgerät (A) aufgebaut ist und zusätzlich mit einer Leitung (13) und einem Überdruckventil (12) für zusätz­ liche Dampfzufuhr versehen ist und über ein weiteres Doppel­ sperrorgan (7 a) aus dem Überdruckgerät mit einem Pneumakanal (16) verbunden ist, in den ein Dampfzufuhrrohr (14) mündet und von dem der Tabak über eine Trennschleuse (15) zur Abtrennung desselben Dampf und/oder Gas abgegeben wird.