GÜNTER, Lutz (Alte Dorfstrasse 24 a, Elmenhorst, 21493, DE)
| Zuführen von gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial zu einer Portionierungsvorrichtung Patentansprüche 1 . Homogenisierungsmodul (1 1 ) für eine Homogenisierungsvorrichtung (1 ) einer Vorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie zum Zuführen von gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens 35% zu einer Portionierungsvorrichtung, wobei das Homogenisierungsmodul (1 1 ) eine Kombination aus einer Nadelwalze (40) und einer Schlägerwalze (50) aufweist, wobei die Nadelwalze (40) stromabwärts der Zufördervorrichtung angeordnet ist, um Tabakmaterial von der Zufördervorrichtung zu empfangen und zu der Schlägerwalze (50) zu fördern, wobei die Schlägerwalze (50) ausgebildet ist, Tabakmaterial aus der Nadelwalze (40) in Richtung auf die Portionierungsvorrichtung auszuschlagen. 2. Homogenisierungsmodul (1 1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein, insbesondere verschwenkbarer, Taba- kauslass vorgesehen ist, dessen Auslassposition variabel fi- xierbar ist. Homogenisierungsmodul (1 1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Nadelwalze (40) und für die Schlägerwalze (50) eine gemeinsame oder zwei getrennte Anschlusskupplungen (23, 24) für Motorantriebe vorgesehen sind. Homogenisierungsmodul (1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsmechanik für die Nadelwalze (40) und die Schlägerwalze (50) mit Kegelradgetrieben (26, 34, 44, 52) und/oder Antriebswellen (25, 27, 33) und/oder Riemenübertragung (28 - 32) vorgesehen ist. Homogenisierungsmodul (1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlägerwalze (50) eine gefräste Schlägerstruktur (51), Schlägernadeln, Schlägerstacheln oder Schlägernoppen aufweist. Homogenisierungsmodul (1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelwalze (40) Seitenwände (42, 43) aufweist, zwischen denen Nadeln (41 ) angeordnet sind. Homogenisierungsmodul (1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelwalze (40) und die Schlägerwalze (50) auf Achsen (45, 53) abnehmbar aufgesteckt sind. Homogenisierungsvorrichtung (1 ) einer Vorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie zum Zuführen von gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens 35% zu einer Portionierungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mehrzahl von, insbesondere nebeneinander angeordneten, Homogenisierungsmodulen (1 1 ), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfasst. 9. Homogenisierungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Homogenisierungsmo- dülen (11 ) unabhängig voneinander aus der Homogenisierungsvorrichtung (1 ) entnehmbar und in die Homogenisie- rungsvorrichtung (1) einsetzbar sind. 10. Vorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie zum Zuführen von gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens 35% zu einer Portionie- rungsvorrichtung, umfassend eine Zufördervorrichtung, eine Homogenisierungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 8 oder 9 und eine Portionierungsvorrichtung. 1 1. Verfahren zum Zuführen von gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens 35% zu einer Portionierungsvorrichtung, wobei mittels einer Zufördervorrichtung gemahlenes oder geschnittenes Tabakmaterial zu einer Homogenisierungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 8 oder 9 mit einer Mehrzahl von Homogenisierungsmodulen (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zugefördert wird, wobei das Tabakmaterial in den Homogenisierungsmodulen (11 ) mittels einer Kombination aus jeweils einer Nadelwalze (40) und jeweils einer Schlägerwalze (50) homogenisiert wird, wobei die Nadelwalze (40) mit ihren Nadeln (41 ) Tabakmaterial von der Zufördervorrichtung aufnimmt und bis zur Schlägerwalze (50) weiterfördert und die Schlägerwalze (50) das Tabakmaterial aus den Nadeln (41 ) der Nadelwalze (40) in Richtung auf eine anschließende Dosiereinheit der Portionierungsvorrichtung hin ausschlägt. 12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Förderung von Tabakmaterial in den Homogenisierungsmodulen (1) unabhängig voneinander gesteuert wird, insbesondere in Abhängigkeit eines Füllstandes einer Vordosierkammer einer an das jeweilige Homogenisierungsmodul (11 ) anschließenden Dosiereinheit der Portionierungsvorrichtung. 13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Reinigen ein oder mehrere reinigungsbedürftige Homogenisierungsmodule (1) aus der Homogenisierungsvorrichtung entnommen werden, wobei insbesondere ein entnomme- nes Homogenisierungsmodul (11 ) durch ein sauberes Homogenisierungsmodul ersetzt wird. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Entnehmen im laufenden Betrieb der Vorrichtung erfolgt, wobei die Portionierung in einer dem entnommenen Homogenisierungsmodul (1 1 ) angeschlossenen Dosiereinheit unterbrochen wird, insbesondere, bis ein sauberes Homogenisierungsmodul (11 ) an die Stelle des entnommenen Homogenisierungsmoduls (11 ) eingesetzt worden ist. 15. Verwendung einer Homogenisierungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 8 oder 9 mit einer Mehrzahl von Homogenisierungsmodulen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Homogenisieren von gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens 35% und zur Zuführung zu einer Mehrzahl von parallel betriebenen Dosiereinheiten einer mehrbahnigen Portionierungsvorrichtung. |
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Homogenisierungsmodul für eine Homogenisierungsvorrichtung einer Vorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie zum Zuführen von gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens 35% zu einer Portionierungsvorrichtung. Die Erfindung betrifft weiter eine entsprechende Homogenisierungsvorrichtung, eine entsprechende Vorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie, ein Verfahren zum Zuführen von gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens 35% zu einer Portionierungsvorrichtung sowie eine Verwendung.
Die Erfindung betrifft somit das Gebiet der Verarbeitung und Portionierung von gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt. Als Tabakmaterial kommen gemahlener oder geschnittener Tabak sowie ggf. Zusätze infrage. Die Schnittlänge ist dabei so kurz, dass das geschnittene feuchte Ta- bakmaterial eine vergleichbare Konsistenz hat wie gemahlenes feuchtes Tabakmaterial. Ein solches feuchtes gemahlenes oder geschnittenes Tabakmaterial wird unter anderem als sogenannter SNUS-Tabak bzw. rauchloser Tabak angeboten und wird oral, d.h. in der Mundhöhle, verwendet. SNUS-Tabak hat eine Feuchtigkeit von etwa 35% bis 50% oder mehr und ist eine feinkörnige, klumpige Substanz, die in der Konsistenz feuchtem Kaffeesatz ähnlich ist.
Zum Konsumieren ist SNUS-Tabak in einigen Fällen mit Geschmacksstoffen versetzt, beispielsweise Menthol, Salmiak oder anderen Geschmacksstoffen, und wird in Portionen von 0,5 bis 2 g in sogenannte SNUS-Beutel verpackt. Hierbei handelt es sich um ein poröses Papier, die sogenannte„Pouch", die rundum versiegelt ist, aber wasserdurchlässig ist und die Inhaltsstoffe der„Pouch" in den Mundbereich und die Schleimhäute des Mundes abgibt. Die häufigste Portionsgröße ist ca. 1 g pro Portion. Nach dem Konsumieren der„Pouch" wird dieser aus dem Mund entnommen und entsorgt.
Vorrichtungen zum Portionieren und Einfüllen von homogenisiertem feuchtem gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial in Portionsbeutel sind bekannt. Eine entsprechende Vorrichtung wird beispielsweise unter der Bezeichnung TS 1000 von der Firma MediSeal GmbH vertrieben. Darin wird das Tabakmaterial in eine Vordosier- kammer gefüllt und anschließend in einen offenen Portionsbeutel gefüllt, der anschließend versiegelt wird.
Da ein gemahlenes oder, insbesondere kurz, geschnittenes Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 35% oder mehr als feinkörniges Schüttgut sehr klumpig ist, ist es schwierig zu verarbeiten. Aus dem Stand der Technik ist es daher bekannt, das Tabakmaterial mit einer niedrigeren Feuchtigkeit, bei der es nicht klumpt, zu verarbeiten und in diesem Zustand in die Portionsbeutel bzw.„Pouches" zu füllen. In einem anschließenden Verarbeitungsschritt werden die Portionsbeutel dann befeuchtet, um das Tabakmaterial auf die gewünschte Feuchtigkeit zu bringen. Da bei dieser Nassbehandlung Inhaltsstoffe aus dem Tabakmaterial ausgewaschen werden, dringen diese in das ebenfalls nasse poröse Papier dieser Portionsbeutel ein und verfärben diese ungleichmäßig. Um dies zu kaschieren, wird in einigen Fällen ein schwarzes oder dunkles Papier verwendet, bei dem die entsprechende Verfärbung weniger sichtbar ist.
In alternativen bekannten Verfahren wird das gemahlene oder geschnittene Tabakmaterial im feuchten Zustand verarbeitet. Dazu wird das Schüttgut gesiebt. Das Sieben eines gemahlenen Tabakmaterials mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 35% oder mehr ist allerdings mit einem Aufbau von Brücken aus verklumptem Material im Sieb verbunden, so dass die Siebe und weitere Komponenten der entsprechenden Verarbeitungsvorrichtungen regelmäßig gründlich gereinigt werden müssen.
Bei der Verarbeitung von feuchtem feinkörnigen Schüttgut, das zur Verklumpung neigt, ist eine Homogenisierung, wie sie durch das Sieben erreicht wird, sehr wichtig, da nur so sicherzustellen ist, dass eine reproduzierbar gleichbleibende Menge an Tabakmaterial in jedem Portionsbeutel enthalten ist. Die Anforderungen an die Konstanz des Portionsbeutelinhalts liegen bei ca. 5%, was bedeutet, dass bei einem Portionsbeutel mit einem Inhalt von ca. 1 g die Genauigkeit des Füllinhalts bei ca. 0,05 g liegt. Leichte Verklumpungen im feuchten gemahlenen oder geschnittenen Tabakmaterial sind dazu geeignet, diese Toleranzen beim Portionieren zu überschreiten, so dass es zu einem unerwünschten Ausschuss bei den Portionsbeuteln wegen Gewichtsüberschreitung oder Gewichtsun- terschreitung kommt. Eine gattungsgemäße Vorrichtung der Anmelderin ist aus der Patentanmeldung DE 10 2010 029 243.5 bekannt, deren Offenbarungsgehalt vollinhaltlich in die vorliegende Patentanmeldung aufgenommen sein soll. Die Vorrichtung umfasst eine Zuförder- vorrichtung, eine Homogenisierungsvorrichtung und eine Portionie- rungsvorrichtung, wobei die Homogenisierungsvorrichtung eine Kombination aus einer Nadelwalze und einer Schlägerwalze aufweist. Die Nadelwalze ist stromabwärts der Zufördervorrichtung angeordnet und empfängt Tabakmaterial von der Zufördervorrichtung. Die Schlägerwalze ist ausgebildet, Tabakmaterial aus der Nadelwalze in Richtung auf die Portionierungsvorrichtung auszuschlagen. Mittels dieser Homogenisierungsvorrichtung wird homogenisiertes Tabakmaterial in eine Mehrzahl von parallel betriebenen und nebeneinander positionierten Portionierungsvorrichtungen eingefüllt.
Es wird somit eine Kombination aus Nadelwalze und Schlägerwalze zur Homogenisierung von feuchtem und klumpigem gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial verwendet. Mittels der Zufördervorrichtung wird das feuchte gemahlene oder geschnittene Tabakmaterial aus einer vorgeschalteten Einheit oder aus einem Reservoir entnommen oder angenommen und zur Homogenisierungsvorrichtung zugefördert. Dabei hat das feuchte gemahlene oder geschnittene Tabäkmaterial seine klumpige, an feuchten Kaffeesatz erinnernde Konsistenz.
In der Homogenisierungsvorrichtung empfängt die Nadelwalze das Tabakmaterial. Dabei wird der Zwischenraum zwischen den Nadeln auf der Oberfläche der Nadelwalze mit dem Material gefüllt, bis zur Höhe der Nadeln der Nadelwalze. Dadurch ist ein kontrollierter Volumenstrom des gemahlenen Tabakmaterials möglich. An dieser Stelle hat das Tabakmaterial ebenfalls noch seine klumpige Konsis- tenz und wird durch die Nadeln der Nadelwalze gehalten und gefördert.
Die Kombination aus einer Nadelwalze und einer Schlägerwalze führt dazu, dass das gemahlene oder geschnittene Tabakmaterial mit einer Feuchtigkeit von wenigstens 35% effektiv homogenisiert wird und die Verklumpungen zwischen den Körnern bzw. Kurzfasern des Tabakmaterials aufgehoben wird. Die Schlägerwalze dreht sich mit einer um ein Vielfaches höheren Umfangsgeschwindigkeit als die Nadelwalze und im Gegensinn zur Rotationsrichtung der Nadelwalze und kämmt mit ihren eigenen Nadeln, Stäben, Schabern und dergleichen das Tabakmaterial zwischen den Nadeln der Nadelwalze heraus. Da dies mit einer hohen Geschwindigkeit erfolgt, wird der Verband zwischen den Körnern des feinkörnigen feuchten Tabakmaterials aufgelöst, so dass einzelne Körner oder Fasern des Tabakmaterials in Richtung der Portionierungsvorrichtung geschleudert werden. Klumpen werden hierbei zuverlässig aufgelöst.
Mit dieser Lösung wird das beim Sieben auftretende Problem, dass sich Klumpen und Brücken über dem Sieb aufbauen, vermieden, so dass eine Reinigung eines Siebes mangels Siebes entfallen kann. Die Kombination aus Nadelwalze und Schlägerwalze ist in hohem Maße selbstreinigend, so dass eine Reinigung der Walzen und der Vorrichtung nur noch vergleichsweise selten erfolgen muss.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Zuführen von gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial zu einer Portionierungsvorrichtung in einer Homogenisierungsvorrichtung noch effizienter und mit weniger Stillstandszeit verbunden auszuführen, als dies bislang möglich war. Diese Aufgabe wird durch ein Homogenisierungsmodul für eine Homogenisierungsvorrichtung einer Vorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie zum Zuführen von gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens 35% zu einer Portionierungsvorrichtung gelöst, wobei das Homogenisierungsmodul eine Kombination aus einer Nadelwalze und einer Schlägerwalze aufweist, wobei die Nadelwalze stromabwärts der Zufördervorrichtung angeordnet ist, um Tabakmaterial von der Zu- fördervorrichtung zu empfangen und zu der Schlägerwalze zu fördern, wobei die Schlägerwalze ausgebildet ist, Tabakmaterial aus der Nadelwalze in Richtung auf die Portionierungsvorrichtung auszuschlagen.
Das Homogenisierungsmodul ist erfindungsgemäß ausgebildet, um Tabakmaterial zu einer einzelnen Portierungseinheit für eine einzelne Portion zuzuführen. Mehrere Homogenisierungsmodule können zu einer Homogenisierungsvorrichtung zusammengefügt werden, um ein paralleles Verarbeiten von Tabakmaterial zu ermöglichen und somit die Produktionsgeschwindigkeit einer Maschine bzw. Vorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie zu erhöhen. Ein einzelnes Homogenisierungsmodul hat den Vorteil, dass es unabhängig von anderen Homogenisierungsmodulen herausnehmbar ist und einlegbar ist. Die Reinigung eines Homogenisierungsmoduls führt somit nicht zum kompletten Stillstand der Produktion. Ein herausgenommenes Homogenisierungsmodul kann auch durch ein bereits gereinigtes frisches Homogenisierungsmodul ausgetauscht werden, so dass selbst in der Produktionsreihe, die das betroffene Homogenisierungsmodul betrifft, die Produktion nur kurzzeitig unterbrochen ist. Auf diese Weise wird die Produktionseffizienz maximiert und die Stillstandszeiten der gesamten Vorrichtung werden minimiert.
Vorzugsweise ist ein, insbesondere verschwenkbarer, Tabakauslass vorgesehen, dessen Auslassposition variabel fixierbar ist. Ein Taba- kauslass mit variabel fixierbarer Auslassposition ermöglicht die Anpassung der Geometrie einer Homogenisierungsvorrichtung mit mehreren Homogenisierungsmodulen an die Geometrie einer nachgeschalteten Portionierungsvorrichtung mit mehreren Portionie- rungseinheiten, die einen Abstand voneinander haben können, der von dem Abstand der Homogenisierungsmodule zueinander unabhängig ist. Dieser Abstand kann größer als, kleiner als oder gleich sein wie der Abstand zwischen den Homogenisierungsmodulen in einer Homogenisierungsvorrichtung, die mehrere Homogenisierungsmodule umfasst.
Vorzugsweise sind für die Nadelwalze und für die Schlägerwalze eine gemeinsame oder zwei getrennte Anschlusskupplungen für Mo- torantriebe vorgesehen. Als Antriebe werden insbesondere Elektromotoren, die einzeln ansteuerbar sind, oder andere Antriebsmittel verwendet. Die Nadelwalze und die Schlägerwalze drehen sich vorzugsweise mit deutlich unterschiedlicher Rotationsgeschwindigkeit. Die Nadelwalze, die Tabak aus einem Tabakeinlass aufnimmt, bestimmt den Volumenstrom, der zu verarbeiten ist, und kann sich relativ langsam drehen. Die Schlägerwalze dient der Vereinzelung des Tabakmaterials durch Ausschlagen aus den Nadeln der Nadelwalze und dreht sich mit einer deutlich höheren Geschwindigkeit. Typische Werte sind beispielsweise zwei bis vier Umdrehungen der Nadelwalze pro Minute, insbesondere drei Umdrehungen pro Minute, und 200 bis 300 Umdrehungen der Schlägerwalze pro Minute, insbesondere etwa 250 Umdrehungen pro Minute im normalen Produktionsbetrieb.
Für eine effiziente Reinigung ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein Gehäuse mit wenigstens einer abnehmbaren Seitenwand vorgesehen ist. Die abnehmbare Seitenwand ist insbesondere vorzugsweise durch eine Hakehkonstruktion mit dem restlichen Gehäuse des Homogenisierungsmoduls lösbar verbunden, ohne Verschraubung. Auf diese Weise kann die Seitenwand binnen Sekunden abgenommen werden und die Nadelwalze und die Schlägerwalze, die vorzugsweise ebenfalls von ihren Achsen lösbar sind, können herausgenommen und gereinigt werden.
Da in dem Homogenisierungsmodul wenig Platz verfügbar ist, ist vorteilhafterweise eine Antriebsmechanik für die Nadelwalze und die Schlägerwalze mit Kegelradgetrieben und/oder Antriebswellen und/oder Riemenübertragung vorgesehen. Diese Antriebs- und Übersetzungsmechaniken benötigen wenig Platz.
Eine Schlägerwalze weist vorzugsweise eine gefräste Schlägerstruktur, Schlägernadeln, Schlägerstacheln oder Schlägernoppen auf. Eine gefräste Schlägerstruktur ist insbesondere einfach und schnell herstellbar, indem tiefe Rillen in einen Block eingefräst werden, die beispielsweise in Umfangsrichtung und quer dazu verlaufen. Die aus einem Material gefräste Schlägerstruktur weist eine hohe Widerstandsfähigkeit auf. Die entsprechenden Strukturen greifen zwischen die Nadeln der Nadelwalze ein, vorzugsweise, ohne diese zu berühren.
Die Nadelwalze weist vorzugsweise Seitenwände auf, zwischen denen Nadeln angeordnet sind. Die Seitenwände dienen als seitliche Führung für den Tabakmaterialstrom und verhindern das Ankleben von Tabakmaterial an den feststehenden Gehäusestrukturen des Homogenisierungsmoduls. Dies sorgt für eine effiziente und störungsarme Materialförderung.
Zur verbesserten Reinigung sind die Nadelwalze und die Schlägerwalze vorzugsweise auf Achsen abnehmbar aufgesteckt. Vorteilhafterweise umfasst das Homogenisierungsmodul einen Ver- schmutzungs- oder Reinigungssensor. Ein solcher Verschmutzungsoder Reinigungssensor kann beispielsweise auf optischem Wege den Innenraum eines Homogenisierungsmoduls inspizieren, oder die Kraft messen, die nötig ist, um Nadelwalze und Schlägerwalze anzutreiben, wobei die benötigte Antriebskraft bei höherem Verschmutzungsgrad steigt, oder auf akustischem Wege.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Homogenisierungsvorrichtung einer Vorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie zum Zuführen von gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens 35% zu einer Portionierungsvorrichtung gelöst, umfassend eine Mehrzahl von, insbesondere oben beschriebenen erfindungsgemäßen, Homogenisierungsmodulen, die insbesondere nebeneinander angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Homogenisierungsmodule unabhängig voneinander aus der Homogenisierungsvorrichtung entnehmbar und in die Homogenisierungsvorrichtung einsetzbar. Damit ist eine Homogenisierungsvorrichtung für eine Mehrzahl von Tabakmaterialströmen geschaffen, die eine Mehrzahl von Produktionslinien von Portionierungsvorrichtungen und Portionierungseinheiten mit Tabakmaterial versorgt und die gereinigt werden kann, ohne den Produktionsfluss vollständig stoppen zu müssen.
Vorzugsweise sind die Nadelwalzen und die Schlägerwalzen der Homogenisierungsmodule jeweils getrennt antreibbar. Für die Homogenisierungsmodule sind vorzugsweise jeweils eigene Elektromotoren vorgesehen oder ein oder mehrere Elektromotoren vorgesehen, die eine oder mehrere gemeinsame Wellen oder einen gemeinsamen Riemenantrieb antreiben, wobei die Homogenisierungsmodule jeweils an die Welle oder die Wellen oder an den Rie- menantrieb an- und abkoppelbar sind. Die gemeinsame Welle oder gemeinsamen Wellen liegen somit außerhalb der Homogenisierungsmodule. So ist mittels eines einzelnen oder einer geringen Anzahl starker Antriebe und entsprechender schaltbarer Ankopplungen an die Welle oder die Wellen oder den Riemenantrieb eine effiziente Steuerung der Nadelwalzen und der Schlägerwalzen der einzelnen Homogenisierungsmodule möglich.
Bevorzugt sind vier oder mehr Homogenisierungsmodule, insbesondere sechs bis acht Homogenisierungsmodule, nebeneinander in der Homogenisierungsvorrichtung einsetzbar oder eingesetzt.
Die Homogenisierungsvorrichtung weist vorzugsweise außerdem eine Schnittstelle für ein Homogenisierungsmodul auf, die die Signale eines Füllstandssensors einer Dosiereinheit an das Homogenisierungsmodul überträgt und/oder an Motoren oder Kupplungen, die das Homogenisierungsmodul antreiben, überträgt. Insbesondere weist die Homogenisierungsvorrichtung Steckplätze mit entsprechenden Anschlüssen für die Homogenisierungsmodule auf, so dass einzelne Homogenisierungsmodule im laufenden Betrieb herausgenommen werden können und entweder gereinigt wieder hereingesteckt werden können, um ihre Arbeit fortzusetzen, oder durch frische Homogenisierungsmodule ersetzt werden, die die gleiche Funktion ausführen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie zum Zuführen von gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens 35% zu einer Portionierungsvorrich- tung gelöst, umfassend eine Zufördervorrichtung, eine erfindungsgemäße oben beschriebene Homogenisierungsvorrichtung und eine Portionierungsvorrichtung. Ferner wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Verfahren zum Zuführen von gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens 35% zu einer Portionierungsvorrichtung gelöst, wobei mittels einer Zufördervorrichtung gemahlenes oder geschnittenes Tabakmaterial zu einer erfindungsgemäßen oben beschriebenen Homogenisierungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen, oben beschriebenen Homogenisierungsmodulen zugefördert wird, wobei das Tabakmaterial in den Homogenisierungsmodulen mittels einer Kombination aus jeweils einer Nadelwalze und jeweils einer Schlägerwalze homogenisiert wird, wobei die Nadelwalze mit ihren Nadeln Tabakmaterial von der Zufördervorrichtung aufnimmt und bis zur Schlägerwalze weiterfördert und die Schlägerwalze das Tabakmaterial aus den Nadeln der Nadelwalze in Richtung auf eine anschließende Dosiereinheit der Portionierungsvorrichtung hin ausschlägt.
Auch dieses Verfahren ermöglicht eine kontinuierliche Homogenisierung und Förderung von Tabakmaterial, selbst wenn eines der Homogenisierungsmodule gereinigt werden muss.
Vorzugsweise wird die Förderung von Tabakmaterial in den Homogenisierungsmodulen unabhängig voneinander gesteuert, insbesondere in Abhängigkeit eines Füllstandes einer Vordosierkammer einer an das jeweilige Homogenisierungsmodul anschließenden Dosiereinheit der Portionierungsvorrichtung. Die Dosiereinheiten weisen in einigen Fällen eine Vordosierkammer auf, die einen Füllstandssensor aufweist, dessen Signal dazu verwendet wird, bei Unterschreiten des Mindestfüllstandes dem zugehörigen vorgeschalteten Homogenisierungsmodul zu signalisieren, weiteres Tabakmaterial zu homogenisieren und in die Vordosierkammer zu fördern, bis ein höherer, insbesondere maximaler, Füllstand in der Vordosierkammer erreicht ist. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise dadurch weitergebildet, dass zum Reinigen ein oder mehrere reinigungsbedürftige Homogenisierungsmodule aus der Homogenisierungsvorrichtung entnommen werden, wobei insbesondere ein entnommenes Homogenisierungsmodul durch ein sauberes Homogenisierungsmodul ersetzt wird. Die Reinigung kann in bestimmten Wartungsab- ständen eingeleitet werden oder in Reaktion auf ein Signal eines Reinigungssensors innerhalb des Homogenisierungsmoduls, der einen Verschmutzungsgrad des Homogenisierungsmoduls oder einzelner Komponenten davon erfasst und bei dessen Signal aufgrund eines hohen Verschmutzungsgrades das Homogenisierungsmodul entnommen und gereinigt wird.
Vorzugsweise erfolgt das Entnehmen im laufenden Betrieb der Vorrichtung, wobei die Portionierung in einer dem entnommenen Homogenisierungsmodul angeschlossenen Dosiereinheit unterbrochen wird, insbesondere, bis ein sauberes Homogenisierungsmodul an die Stelle des entnommenen Homogenisierungsmoduls eingesetzt worden ist. Das eingesetzte Homogenisierungsmodul kann auch dasselbe, nunmehr gereinigte, zuvor entnommene Homogenisierungsmodul sein.
Schließlich wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch durch eine Verwendung einer vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Homogenisierungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen, zuvor beschriebenen Homogenisierungsmodulen zum Homogenisieren von gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens 35% und zur Zuführung zu einer Mehrzahl von parallel betriebenen Dosiereinheiten einer mehrbahnigen Portionierungsvorrichtung gelöst.
Die zu den zuvor beschriebenen Erfindungsgegenständen, also dem erfindungsgemäßen Homogenisierungsmodul, der erfindungsgemäßen Homogenisierungsvorrichtung, der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie, dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Verwendung, genannten Eigenschaften, Merkmale und Vorteile gelten ohne Einschränkung auch für die jeweils anderen Erfindungsgegenstände. Diese Erfindungsgegenstände sind aufeinander bezogen.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Homogenisierungsvorrichtung,
Fig. 2 eine weitere schematische Perspektivdarstellung der erfindungsgemäßen Homogenisierungsvorrichtung gemäß Figur 1 ,
Fig. 3 eine schematische perspektivische Detailansicht eines erfindungsgemäßen Homogenisierungsmoduls,
Fig. 4 eine weitere schematische perspektivische Ansicht des
Homogenisierungsmoduls gemäß Figur 3,
Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung durch das Homogenisierungsmodul gemäß Figur 3 und
Fig. 6 eine weitere schematische Schnittdarstellung durch das
Homogenisierungsmodul gemäß Figur 3. In den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente bzw. entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer entsprechenden erneuten Vorstellung abgesehen wird.
In Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Homogenisierungsvorrichtung 1 gezeigt. Es handelt sich um eine Homogenisierungsvorrichtung 1 mit acht nebeneinander angeordneten erfindungsgemäßen Homogenisierungsmodulen 1 1 . Die untereinander identisch ausgeführten Homogenisierungsvorrichtungen 1 1 sind an einem gemeinsamen Halterahmen 2 befestigt und weisen jeweils ein Gehäuse 12 auf, das eine abnehmbare Seitenwand 13 zur leichteren Reinigung aufweist. Dieses Homogenisierungsmodul 1 1 weist an seiner Oberseite einen Tabakein- lass 14 auf, durch den das Homogenisierungsmodul 1 1 mit feuchtem Tabakmaterial versorgt wird. An der Unterseite befindet sich jeweils ein verschwenkbarer Tabakauslass 16, der über ein für Tabakmaterial durchlässiges Schwenkgelenk 17 mit dem Gehäuse 12 des entsprechenden Homogenisierungsmoduls 1 1 verbunden ist.
An der Vorderseite weist jedes Homogenisierungsmodul 1 1 außerdem einen Handgriff 15 auf, mit dem das entsprechende Modul 1 1 aus der Homogenisierungsvorrichtung 1 entfernbar ist.
Jedes der Homogenisierungsmodule 1 1 ist einzeln aus der Homogenisierungsvorrichtung 1 entnehmbar und kann einzeln gereinigt werden.
Bei dem in Fig. 1 rechts dargestellten Homogenisierungsmodul 1 1 ist in der abnehmbaren Seitenwand 13 jeweils eine Achslagerung 18 einer Nadelwalze und eine Achslagerung 19 einer Schlägerwalze dargestellt.
Die verschwenkbaren Tabakauslasse 16 der Homogenisierungsmodule 1 1 sind in einer verschwenkten Position dargestellt, bei der die Dosiereinheiten einer nicht dargestellten nachgeschalteten Portio- nierungsvorrichtung dichter beieinander stehen als die Homogenisierungsmodule 11 in der dargestellten Homogenisierungsvorrichtung 1. Auch ein größerer Abstand ist einstellbar.
Eine entsprechende Portionierungsvorrichtung wird beispielsweise von MediSeal GmbH unter der Bezeichnung T1000 mit sechs bis acht Bahnen angeboten. Die gesamte Vorrichtung 1 hat beispielsweise eine Breite vom 600 mm. Mittels der verschwenkbaren bzw. variablen Tabakauslässe 16 wird der Abstand der Tabakauslässe 16 an die Abstände des Produktformats an der Portionierungsvorrichtung angepasst und kann von Modul zu Modul zwischen beispielsweise 60 mm und 100 mm eingestellt werden. Der Höhenunterschied der Tabakauslässe 16 aufgrund der Verschwenkung wird durch eine einstellbare veränderbare Höhe der Rezeptoren der nicht dargestellten Dosiereinheiten kompensiert.
In Fig. 2 ist eine weitere schematische Perspektivdarstellung der erfindungsgemäßen Homogenisierungsvorrichtung 1 gemäß Fig. 1 aus einer Rückansicht gezeigt. An der Rückseite des Halterahmens 2 ist erkennbar, dass jedes Homogenisierungsmodul 1 1 einen oberen Haltebolzen 20 und einen unteren Haltebolzen 21 aufweist, die der Befestigung des jeweiligen Homogenisierungsmoduls 1 1 am Halterand 2 dienen. Dazu weisen die Haltebolzen 20, 21 Befestigungselemente, die der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind, auf, insbesondere Schnellverschlusseinrichtungen, federvorgespannte Arretierungsvorrichtungen, Bajonettverschlüsse oder ähnliches. Zu dem Homogenisierungsmodul 1 1 sind außerdem zwei Elektromotoren 22 dargestellt, die jeweils eine Nadelwalze bzw. eine Schlägerwalze antreiben. Eine Schnellkupplung verbindet die Elektromotoren 22 mit den Mechaniken, die die Nadelwalze und die Schlägerwalze des jeweiligen Homogenisierungsmoduls 1 1 antreiben. Insbesondere ist vorzugsweise ein Kontaktschalter vorgesehen, der spätestens in dem Moment, in dem ein Homogenisierungsmodul 1 1 entnommen wird, die Elektromotoren 22 abschaltet. Die Elektromotoren 22 können auch bereits zuvor abgeschaltet werden. Die Schalter dienen insbesondere als Unterbrecher, so dass die Elektromotoren 22 nicht arbeiten können, so lange an ihrer Stelle kein Homogenisierungsmodul 1 1 eingesetzt ist.
Das in Fig. 2 dargestellte Antriebskonzept mittels separater Elektromotoren 22 kann auch ersetzt werden durch den Antrieb von einer Welle oder zwei Wellen, oder mehreren, insbesondere segmentierten, Wellen, an die die Mechaniken zum Antrieb der Nadelwalzen und Schlägerwalzen mittels Schaltkupplungen angeschlossen sind.
Fig. 3 zeigt eine schematische perspektivische Detailansicht eines erfindungsgemäßen Homogenisierungsmoduls 1 1 . Hier sind einige Seitenwände und Vollkörper nicht dargestellt, um einen klaren Überblick über die beweglichen Teile des Homogenisierungsmoduls 1 1 zu bekommen. An der Rückseite des Gehäuses 12 befinden sich ein oberer Führungsbolzen 20 und ein unterer Führungsbolzen 21 , wie vorstehend beschrieben. Daneben sind Anschlusskupplungen 23 und 24 für eine Nadelwalze 40 und eine Schlägerwalze 50 angeordnet, auf die beispielsweise die Elektromotoren 22 aus Fig. 2 aufsteckbar sind.
Von der Anschlusskupplung 23 führt eine Antriebswelle 25 zu einem Kegelrad 26, das auf einer kegelförmigen Antriebsfläche 44 der Nadelwalze 40 abrollt und diese somit antreibt. Die Nadelwalze 40 weist an ihrer Umfangsfläche außerdem Nadeln 41 auf, die beidseitig von Seitenwänden 42, 43 besäumt werden.
Die Nadelwalze 40 steckt abnehmbar auf einer Achse 45. Sie empfängt von oben feuchtes Tabakmaterial, das noch nicht homogenisiert ist. Dieses setzt sich zwischen den Nadeln 41 der Nadelwalze 40 fest und wird mit relativ langsamer Geschwindigkeit in Fig. 3 im Uhrzeigersinn in Richtung zur Schlägerwalze 50 hin transportiert.
Die Schlägerwalze 50 weist eine gefräste Schlägerstruktur mit mehreren Längsrillen und Querrillen auf, die so gearbeitet ist, dass die Strukturen zwischen den Nadeln 41 der Nadelwalze 40 eingreifen und mit hoher Geschwindigkeit angetrieben Tabakmaterial aus den Nadeln 41 der Nadelwalze 40 ausschlagen, wodurch das feuchte Tabakmaterial homogenisiert wird. Anstatt der gefrästen Struktur können auch Nadeln, Noppen etc. verwendet werden.
Die Schlägerwalze 50 wird von einem Elektromotor 22 angetrieben, der über eine Anschlusskupplung 24 eine lange Antriebswelle 27 direkt antreibt. Die Drehung der langen Antriebswelle 27 wird über einen Zahnriemen 29 auf eine Umlenkrolle 28 und von dort auf eine kurze Antriebswelle 33 übertragen. Der Zahnriemen 29 läuft außerdem über eine Kombination aus einem Spannelement 31 und einer Läuferrolle 30, die dafür sorgen, dass der Zahnriemen immer unter einer gleichbleibenden Spannung steht, so dass die Drehbewegung der langen Antriebswelle 27 jederzeit zuverlässig auf die kurze Antriebswelle 33 übertragen wird. Die kurze Antriebswelle 33 mündet in einem Kegelrad 34, das auf einer kegelförmigen Antriebsfläche 52 der Schlägerwalze 50 abrollt und diese mit hoher Geschwindigkeit antreibt. Die Schlägerwalze 50 sitzt abnehmbar auf einer Achse 53. Die Mechanik aus langer Antriebswelle 27, Umlenkrollen 28 und 33 sowie kurzer Antriebswelle 33 für die Schlägerwalze 50 ist seitlich gegenüber dem Umfang der Schlägerwalze 50 und der Nadelwalze 40 so weit versetzt, dass ausgeschlagenes Tabakmaterial Raum hat, um aus dem Homogenisierungsmodul 1 1 ausgestoßen zu werden. Die entsprechenden Leitbleche bzw. Vollkörper, die einen Auslasskanal bilden sowie einen Tabakeinlasskanal, sind in Fig. 3 nicht dargestellt.
Ebenfalls ist in Fig. 3 erkennbar, dass die abnehmbare Seitenwand 13, die in Fig. 3 hinten dargestellt ist, über Haken 13a zum einfach lösbaren Befestigen am Gehäuse 12 verfügt.
Auf der rechten Seite in Fig. 3 ist außerdem dargestellt, dass ein Teil der Antriebsmechanik für die Schlägertrommel 50 in einem Getriebekasten 35 untergebracht ist, von dem eine Seitenwand an der Frontfläche dargestellt ist, an die sich der Handgriff 1 5 anschließt.
In Fig. 4 ist das Homogenisierungsmodul 1 1 aus Fig. 3 von der anderen Seiten perspektivisch dargestellt, dieses Mal allerdings mit _ Leitblechen und Vollkörpern, wobei die Antriebsmechanik bis auf die Anschlusskupplungen 23, 24 verdeckt ist. Auf der linken Seite schließt sich an den Handgriff 15 der geschlossen dargestellte Getriebekasten 35 an. Im Gehäuse 12 des Homogenisierungsmoduls 1 1 sind die Schlägerwalze 50 und die Nadelwalze 40 jeweils auf ihre Achse 53, 45 aufgesteckt dargestellt. Oberhalb der Nadelwalze 40 befindet sich ein Tabakeinlass 14 in Form eines Tabakeinlasskanals 61 , der teilweise von einem Vollkörper des Gehäuses 12 und auf der anderen Seite von einer Abdeckplatte 63 gebildet wird. An der Unterseite befindet sich ein zwischen der Nadelwalze 40 und der Schlägerwalze 50 und durch zwei Leitbleche oder Vollkörper begrenzter Tabakauslasskanal 62, der zu den im Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Tabakauslässen 16 führt.
Bei den Vollkörpern handelt es sich um Teile eines einzelnen kontu- rierten, gefrästen oder gegossenen Vollkörpers.
An der Oberseite und der Unterseite des Gehäuses 13 befinden sich jeweils Aufnahmeöffnungen 13b für Haken 13a einer abnehmbaren Seiten 13, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist.
In den Fig. 5 und 6 sind jeweils schematische Schnittdarstellungen durch das Homogenisierungsmodul 11 gemäß Fig. 3 bzw. Fig. 4 dargestellt, und zwar entlang Schnittlinien V-V und Vl-Vl, die in Fig. 4 an der Oberseite des Gehäuses 12 dargestellt sind. Der in Fig. 5 dargestellte Schnitt V-V verläuft durch den Tabakeinlasskanal 61 und die Walzen 40, 50, während der Schnitt Vl-Vl in Fig. 6 parallel dazu durch die Antriebsmechanik verläuft, die auch in Fig. 3 dargestellt ist.
In Fig. 5 ist in dem Getriebekasten 35 auf der linken Seite der Zahnriemen 29 mit Umlenkrollen 28 und 30 zu erkennen sowie die Läuferrolle 32, die zur Spannung des Zahnriemens 29 dient.
Im Gehäuse 12 sind zwei Teile eines gefrästen oder gegossenen Vollkörpers 64 dargestellt. Diese bilden zwischen sich einen Tabakeinlasskanal 61 und einen Tabakauslasskanai 62 sowie dazwischen einen Förderkanal 68, in dem Tabakmaterial, das durch den Tabakeinlasskanal 61 auf die Oberfläche der Nadelwalze 40 zwischen die Nadeln 41 gelangt ist, bis zu der Schlägerwalze 50 gefördert wird, die das Tabakmaterial zwischen den Nadeln 41 der Nadelwalze 40 in Richtung auf den Tabakauslasskanal 62 ausschlägt. Dabei wird das nicht dargestellte Tabakmaterial homogenisiert. Die Schlägerwalze 50 dreht sich in der Darstellung in Fig. 5 im Uhrzei- gersinn, die Nadelwalze 40 im Gegenuhrzeigersinn. Die Teile des Vollkörpers 64 begrenzen außerdem einen Nadelwalzenraum 66, der im Wesentlichen kreisförmig ist und die Nadelwalze 40 aufnimmt, sowie einen Schlägerwalzenraum 67, der im Wesentlichen ebenfalls im Querschnitt rund ist und die Schlägerwalze 50 aufnimmt.
In Fig. 6 ist aus der gegenüberliegenden Perspektive der Schnitt VI- VI aus Fig. 4 im Querschnitt dargestellt. Im unteren Teil sind die Anschlusskupplung 24 und die lange Antriebswelle 27 des Antriebs für die Schlägerwalze 50 gezeigt. Im Getriebekasten 35 endet die lange Antriebswelle 27 in einer Umlenkrolle 28, über die ein Zahnriemen 29 läuft. Ebenfalls dargestellt sind eine Umlenkrolle 30 und eine Läuferrolle 32 im Getriebekasten 35. Die Umlenkrolle 30 treibt eine kurze Welle 33 für die Schlägerwalze 50 an. Diese endet in einem im Querschnitt dargestellten Kegelrad 34, das auf einer kegelförmigen Antriebsfläche 52 der Schlägerwalze 50 abrollt. Mit dem Bezugszeichen 54 ist eine Achsaufnahme für die Schlägerwalze 50 dargestellt.
Eine Anschlusskupplung 23 an der Rückseite des Gehäuses 12 treibt eine Antriebswelle 25 für die Nadelwalze 40 an. Die Antriebswelle 25 endet in einem Kegelrad 26, der auf einer kegelförmigen Antriebsfläche 44 der Nadelwalze 40 abläuft und diese antreibt. Diese ist in einer Achsaufnahme 46 aufgenommen.
Ebenfalls ist gezeigt, dass in diesem Bereich das Gehäuse 12 ein Vollkörper 64 ist, in dem die entsprechenden Strukturen, beispielsweise die Achsaufnahmen 46, 54, sowie die in Fig. 5 dargestellten Strukturen Tabakeinlasskanal 61 , Tabakauslasskanal 62, Nadelwalzenraum 66, Schlägerwalzenraum 67 und Förderkanal 68 ausgefräst oder durch Gießen in einer entsprechend geformten Gießform erzeugt worden sind.
Dieses stellt eine einfache und sehr robuste Lösung dar, die aufgrund der geringen Anzahl beweglicher Teile auch leicht und schnell zu reinigen ist, was sich effizienzerhöhend auswirkt.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombinati- on als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
Bezuqszeichenliste
1 Homogenisierungsvorrichtung
2 Halterahmen
11 Homogenisierungsmodul
12 Gehäuse
13 abnehmbare Seitenwand
13a Haken
13b Aufnahmeöffnung für Haken
14 Tabakeinlass
15 Handgriff
16 verschwenkbarer Tabakauslass
17 Schwenkgelenk
18 Achslagerung der Nadelwalze
19 Achslagerung der Schlägerwalze
20 oberer Führungsbolzen
21 unterer Führungsbolzen
22 Elektromotor
23, 24 Anschlusskupplung
25 Antriebswelle für Nadelwalze
26 Kegelrad
27 lange Antriebswelle für Schlägerwalze
28 Umlenkrolle
29 Zahnriemen
30 Umlenkrolle
31 Spannelement
32 Läuferrolle
33 kurze Antriebswelle für Schlägerwalze
34 Kegelrad
35 Getriebekasten
40 Nadelwalze
41 Nadeln Seitenwand
kegelförmige Antriebsfläche
Achse
Achsaufnahme
Schlägerwalze
gefräste Schlägerstruktur kegelförmige Antriebsfläche
Achse
Achsaufnahme
Tabakeinlasskanal
Tabakauslasskanal
Abdeckplatte
Vollkörper
Nadelwalzenraum
Schlägerwalzenraum
Förderkanal