Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von mindestens zwei Eingangsmaterialien zu einem Ausgangsmaterial. Bei dem Verarbeitungsverfahren ist vorgesehen, dass für jedes der Eingangsmaterialien ein vorbestimmtes Feuchteintervall eingehalten wird. In dem Verfahren werden die Eingangsmaterialien verarbeitet, deren Feuchte aus dem vorbestimmten Feuchteintervall stammt. Eingangsmaterialien können hierbei stofflich unterschiedliche Materialien sein, aber auch stofflich gleiche Materialien, die sich in ihrem Feuchtegehalt unterscheiden, beispielsweise weil sie aus unterschiedlichen Ballen oder sonstigen Vorformen stammen. Bei dem Verfahren kann es sich um ein Herstellungs- oder ein Misch- Verfahren handeln.

Prozesse zur Verarbeitung von mindestens zwei Eingangsmaterialien kommen in unterschiedlichen technischen Gebieten vor, so ist beispielsweise die Aufbereitung von Tabak (Primary) ein solcher Prozess. Auch bei der Verarbeitung von anderen Naturstoffen, wie beispielsweise Baumwolle, Kakao, Tee und dergleichen, werden mehrere Eingangsmaterialien mit vordefiniertem Feuchtegehalt miteinander verarbeitet. Bei der primären Verarbeitung von Tabak ist beispielsweise vorgesehen, in einem Zwischenschritt den Feuchtegehalt der unterschiedlichen Tabaksorten gemeinsam durch einen Anfeuchtprozess anzupassen. Feuchte, Feuchtegehalt und Feuchtewerte werden nachfolgend synonym verwendet, wobei diese Größen immer auf eine relative Angabe [%] der Feuchte in einem Feststoff oder in einem sonstigen Medium abstellen. Nur wenn es ausdrücklich angegeben wird, beziehen sich Angaben zur Feuchte auf absolute Gewichtsgrößen.

Aus US 6,107,809 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Feuchtegehaltes von Tabakmaterial bekannt geworden, bei dem unter Verwendung von Mikrowellen ein Tabakmaterial durchstrahlt und deren Feuchtegehalt bestimmt wird. Aus CN 10566058 ist ein Verfahren und ein Gerät zur Regulierung des Feuchtegehalts von Tabakmaterialien bekannt. Das Verfahren sieht vor, dass Tabakmaterial über einen Online-Feuchtemessdetektor gemessen wird. Für einen festgelegten Standardfeuchtewert wird das Ausgangsmaterial verbarbeitet; während das Tabakmaterial, das nicht dem Standardfeuchtewert entspricht, entweder getrocknet oder erhitzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Verarbeitung von Eingangsmaterialien, für die ein vorbestimmtes Feuchteintervall vorgesehen ist, die Qualität des Produktes am Ende der Verarbeitung zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorgesehen zur Verarbeitung von mindestens zwei Eingangsmaterialien. Die mindestens zwei Eingangsmaterialien werden in dem Verfahren zu einem Produkt verarbeitet. Für das Verfahren ist vorgesehen, dass für jedes der Eingangsmaterialien ein Feuchtegehalt gemessen wird. Es werden die Eingangsmaterialien zu dem Verarbeitungsprozess zugelassen, deren Feuchtegehalt innerhalb des vorbestimmten Feuchteintervalls liegt. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass jedes Feuchteintervall in zwei oder mehr Feuchteklassen unterteilt wird. Jede der Feuchteklassen definiert einen Bereich von Werten für den Feuchtegehalt des Eingangsmaterials innerhalb des Feuchteintervalls. Ferner sieht die erfindungsgemäße Lösung vor, dass ein Feuchtegehalt für jedes Eingangsmaterial vor der Bearbeitung gemessen wird. Entsprechend des gemessenen Feuchtegehalts wird jedem Eingangsmaterial genau eine Feuchteklasse für den weiteren Prozess zugeordnet. Erfindungsgemäß ist für die Eingangsmaterialien vorgesehen, dass diese entsprechend ihrer Feuchteklasse verarbeitet werden. Dies bedeutet der Prozess mit seinen Verfahrensschritten oder Parametern im Rahmen des Prozesses werden entsprechend der Feuchteklasse ausgewählt.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass es mitunter schwierig ist, Eingangsmaterialien mit einer genau vorgegebenen Standardfeuchte vorzuhalten und zu verarbeiten. Es werden daher Feuchteklassen zur Verarbeitung der Eingangsmaterialien verwendet und diese entsprechend ihrer Feuchteklasse verarbeitet. Gegenüber der Verwendung von Eingangsmaterialien, deren Feuchtgehalt beliebig innerhalb des vorbestimmten Feuchteintervalls liegt, das für den Verarbeitungsprozess zugelassen und möglich ist, ergibt der Feuchteklassen abhängige Prozess eine geringere Breite in der Verteilung der Werte für den Feuchtegehalt, wodurch überraschend überproportional gute Ergebnisse für das Ausgangsprodukt erzielt werden können. Grundsätzlich ist bei der Verarbeitung von verschiedenen Eingangsmaterialien im Hinblick auf den Feuchtegehalt zu erwarten, dass bei geeignet gewählten Mittelwerten für eine mittlere Feuchte der Eingangsmaterialien gute Ergebnisse für das Ausgangsmaterial erzielt werden können. Die Erfindung hat nun festgestellt, dass eine Verarbeitung abhängig von Feuchteklassen überproportional gute Ergebnisse im Sinne eines reduzierten Ausschusses und einer räumlich homogenen Feuchteverteilung für das verarbeitete Produkt liefert.

In einer bevorzugten Weiterbildung kann als ein von der Feuchteklasse abhängig durchgeführter Verfahrens schritt eine Anpassung des Feuchtegehalts durch Trocknen und/oder Auffeuchten in dem Verarbeitungsprozess erfolgen. Hierdurch kann insbesondere auch der Verarbeitungsprozess beschleunigt und die Verarbeitungszeit reduziert werden, da abhängig von der Feuchteklasse nur so lange wie erforderlich getrocknet oder aufgefeuchtet wird. Zudem und vielleicht noch wichtiger ist der Vorteil, dass Ausgangsmaterialien geschaffen werden, die für den weiteren Verarbeitungsprozess eine deutlich gleichmäßigere Feuchteverteilung besitzen. Indem die Prozessparameter auf die Feuchteklasse abgestimmt sind, ist die Feuchte des Materials nach dem Trocknen oder Auffeuchten auf eine Zielfeuchte deutlich gleichmäßiger verteilt, d.h. mit einer geringeren Varianz versehen, als wenn die selben Prozessparameter für alle Feuchteklassen verwenden werden. Zudem wird der Verarbeitungsprozess hierdurch vereinfacht und läuft weniger kostenintensiv ab.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, an dem fertig verarbeiteten Produkt den Feuchtegehalt zu messen und den Verarbeitungsprozess so einzustellen, dass eine homogene Feuchteverteilung in dem verarbeiteten Produkt entsteht. Hierbei ist wichtig, sich zu vergegenwärtigen, dass der Feuchtegehalt auf natürliche Art und Weise immer eine gewisse Streuung um einen Mittelwert besitzt. Durch die Auswahl von Feuchteklassen und die von den Feuchteklassen abhängige Prozessführung reduziert sich bereits die Streuung um den Mittelwert. Durch eine entsprechende Nachkontrolle des Feuchteg ehalts an dem fertig verarbeiteten Produkt, verbunden mit einer Anpassung beispielsweise in Form einer Korrektur der Parameter zur Verfahrensführung wird hier eine überproportionale Verbesserung der Ausgangsergebnisse erreicht.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann für das fertig verarbeitete Produkt eine Feuchtemessung dahingehend vorgesehen sein, dass die mittleren Feuchtegehalte und/oder eine räumliche Homogenität des Feuchtegehalts gemessen wird. Die räumliche Homogenität des Feuchtegehalts kann beispielsweise gemessen werden, in dem unterschiedliche Proben aus dem verarbeiteten Produkt an verschiedenen Orten der Probe gezogen und gemessen werden. Auch kann für das fertig verarbeitete Produkt eine Transmissionsmessung eingesetzt werden, bei der das fertig verarbeitete Produkt vollständig durchstrahlt wird. Der Vorteil einer Transmissionsmessung liegt darin, dass mehr Informationen über die räumliche Feuchteverteilung im Inneren des fertig verarbeiteten Produkts gewonnen werden.

Ausgehend von der Feuchtemessung in dem verarbeiteten Produkt werden die vorbestimmten Verarbeitungsparameter abhängig von dem mittleren Feuchtegehalt und/oder der Homogenität des Feuchtegehalts angepasst oder korrigiert. Hier werden die Verarbeitungsparameter optimiert, um beispielsweise die Homogenität, d. h. die räumliche Gleichmäßigkeit des Feuchtegehalts in dem verarbeiteten Produkt sicherzustellen. Auch kann vorgesehen sein, dass einzelne Verarbeitung s schritte wie beispielsweise Lagerung der Eingangsmaterialien zusätzlich vorgenommen werden oder entfallen, jeweils abhängig von der Feuchtemessung in dem fertigen Produkt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei den Eingangsmaterialien um unterschiedliche Tabaksorten. So ist es bei der Herstellung beispielsweise bekannt Tabaksorten wie Oriental, Virginia und Burley zu verarbeiten. Auch kann es sich bei ein und derselben Tabaksorte wie beispielsweise Burley oder Virginia um unterschiedliche Eingangsmaterialien handeln, wenn diese beispielsweise aus unterschiedlichen Tabakballen oder sonstigen Vorformen aus gleicher Sorte stammend verarbeitet werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Verfahrensschritt zu einer Konditionierung der Eingangsmaterialien vorgesehen. Die Konditionierung erfolgt in der Regel über eine Konditioniertrommel, in der das Eingangsmaterial unter Vorgabe der Parameter wie Dauer, Feuchtegehalt und/oder Temperatur abhängig von seiner Feuchteklasse auf eine Zielfeuchte gebracht wird. Der Konditionierungsschritt für das Eingangsmaterial wird entsprechend der festgestellten Feuchteklasse ausgeführt. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass Parametersätze für den Konditioniervorgang entsprechend der eingangs für das Eingangsmaterial festgestellten Feuchteklasse ausgewählt werden.

In einer bevorzugten Weiterbildung wird der Verfahrensschritt der Konditionierung mit seinen Parametern entsprechend der Feuchtemessung an dem fertigen Produkt korrigiert. Die erfolgte Messung des fertigen Produkts kann den mittleren Feuchtegehalt betreffen und/oder die räumliche Homogenität des Feuchtegehalts in dem Produkt. Bei der ausgehend von dem fertigen Produkt erfolgenden Korrektur der Parameter für den Konditioniervorgang kann beispielsweise auch nur die räumliche Homogenität des Feuchtegehalts verbessert werden, indem beispielsweise die Parameter für den Konditioniervorgang so verändert werden, dass bei gleichbleibendem mittleren Feuchtegehalt das Material am Ende des Konditioniervorgangs räumlich homogener verteilter Feuchtigkeitswerte besitzt. Für die Messung am fertigen Endprodukt haben sich insbesondere Transmissionsverfahren als besonders vorteilhaft rausgestellt. Bei einem Transmissionsverfahren wird untersucht, wie sich das Produkt bei einer Durchstrahlung mit Mikrowellen verhält. Hierbei laufen die Mikrowellen i durch das Produkt und werden durch den Feuchtegehalt und hier durch die dielektrischen Eigenschaften des Wassers beeinflusst. Eine entsprechende Rückrechnung aus den transmittierten Wellenpaketen erlaubt dann Aussagen über den mittleren Feuchtegehalt und/oder auch über die räumliche Verteilung der Feuchte entlang der Bewegungsrichtung des Produktes. Je nach Ausgestaltung des Transmissionsverfahrens kann der transmittierte Strahl auch reflektiert werden, wodurch dann das oder die Wellenpakete das Produkt zweimal durchqueren.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den über die Zeit aufgenommenen Feuchtegehalt und dessen Homogenität für Pfeifentabak, ebenso wie eine relative Verteilung der Feuchtewerte in dem Pfeifentabak, und

Fig. 2 beispielhaft in einem Flussdiagramm die Verarbeitung von

Virginia/Oriental- und Burley-Tabak.

Figur 1 zeigt für den Zeitraum von kurz vor 11 Uhr bis einem Zeitraum kurz nach 12 Uhr die Entwicklung des Feuchtewerts [%]. Der Feuchtewert schwankt hierbei um ca. 11:00 Uhr und besitzt ansonsten einen Mittelwert von ungefähr 17,5 %. Zugleich ist in Figur 1 aufgezeichnet, wie homogen die Feuchte in dem Pfeifentabak auftritt. Hierbei bezeichnet das Dunkle um den Mittelwert verlaufende Band 12 einen Bereich, in dem 68 % der Messwerte 1 - s liegen. Das weiter außenliegende hellere Band 14 bezeichnet die Werte, in denen ungefähr 95 % der Messewerte mit 2 - s liegen. Deutlich wird diese Verteilung bei der Darstellung der relativen Häufigkeit im unteren Teil von Figur 1. Hier ist für jeden relativen Feuchtewert eine Häufigkeitsverteilung der Feuchtewerte aufgetragen. Die Häufigkeitsverteilung wird für jeden relativen Feuchtewert gewonnen, indem an einem Messpunkt mit dem Sensor für eine gewisse Zeitdauer, beispielsweise 5 oder 10 Min. gemessen wird. Deutlich zu erkennen ist, dass beispielsweise in der Messung des Ausgangsprodukts mit 16 ein Feuchtewert aufgetreten ist, dessen Messwert ungefähr bei 15,5 % lag; hierbei handelt sich um die um 11:00 Uhr aufgetretenen Messwerte. Ebenfalls deutlich zu erkennen ist, dass diesen Messwerten eine sehr große und breite Verteilung zuzuordnen ist, woraus sich ein Endprodukt mit einer inhomogenen Feuchteverteilung ergibt. Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren wird erreicht, dass nicht nur der Mittelwert der Feuchte bei dem gewünschten Wert liegt, sondern dass auch die Feuchte homogen im Ausgangsprodukt verteilt ist und beispielsweise mit 90 % innerhalb des vorgegebenen Feuchtefensters 18 liegt. Figur 2 beschreibt die Verarbeitung von zwei Tabaksorten in einem sogenannten Primary Process. Ausgangspunkte sind hierbei die Tabaksorten Oriental und Virginia 10 sowie die Tabaksorte Burley 12, die beide jeweils einen Feuchtgehalt (MC= moisture content) von 9 % bis 11 % besitzen. Dem Prozess zugeführt wird Oriental mit einem Massenstrom von beispielsweise 1,5 t/h, Virginia wird mit einem Massenstrom von 5 t/h zugeführt. Burley 12 kann mit einem vergleichbaren Massenstrom zugeführt werden. Die Ballen des verpackten Tabaks werden geöffnet und der Tabak wird aus den Ballen genommen und ggf. geschnitten. Hierbei tritt für Oriental/Virginia 10 ein Volumenstrom von insgesamt 6,5 t/h bei einer mittleren Feuchtigkeit von 10 % auf. Die Temperatur beträgt 25° C.

In einem nachfolgenden Verarbeitung s schritt 14, 16 werden beide Tabakströme aufbereitet (conditioning), wobei hierfür 455 1 Wasser pro Stunde zugeführt werden. Das Ausgangsprodukt besitzt eine größere Masse aufgrund des aufgenommenen Wassers von 7,31 t/h und eine Feuchtegehalt von 20 % bei einer

Ausgangstemperatur von 65 °C.

In nachfolgenden Mischung und Speicherung 18, 20 werden die Tabakströme gelagert und für die nachfolgende Verarbeitung vorbereitet.

Für die Tabaksorte Burley 12 erfolgt nach der Speichermöglichkeit 20 ein Schritt des Casings 22. Beim Casing wird ein flüssiges Gemisch aus Wasser, Glyzerin und anderen Stoffen dem Tabak hinzugefügt, um die einzelne Tabakfaser zu ummanteln. Im Rahmen des Casings wird der Feuchtegehalt von 20 % auf 36 % durch Zufuhr der entsprechenden Feuchtigskeitsmenge erhöht. In einem nachfolgenden Trocknungsschritt 24 wird dann der Feuchtegehalt auf 18 % reduziert um in einem anschließenden Re-casing 26 wieder auf 20 % Feuchtegehalt angepasst zu werden. Abschließend erfolgt eine Mischung und Speicherung 28 für Burley 12. Ebenso wie bei der Tabaksorte Virginia/Oriental 10 wird eine Mischung und Speicherung 18, 28 der Feuchtegehalt nicht verändert, sondern bleibt unverändert bei 20 %. Hiernach kommt es zu einem abschließenden Mischvorgang 30, bei dem ebenfalls der Feuchtegehalt unverändert bei 20 % bleibt. Die so hergestellte Mischung wird dann einem abschließenden Schneide- und Trocknungsschritt 32 zugeführt. Hierbei wird der Feuchtegehalt von 20 % auf 13 % reduziert. Die so in ihrer Feuchtigkeit fertig verarbeitete Mischung wird dann einem Flavoring-Schritt 34 zugeführt um bei gleichbleibender Feuchte in einem Silo 36 gelagert zu werden. Aus dem Silo 36 wird die Tabakmischung dann mit einem Feuchtegehalt von 13 % der Zigarettenherstellung 38 zugeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, den Tabak 10, 12 als Eingangsmaterial in seinem Feuchtegehalt zu messen und in beispielsweise drei Feuchteklassen A und B einzuteilen, wobei beispielsweise A einem Feuchtegehalt von 9,0 % bis 9,9 % und B einem Feuchtegehalt von 10,0 % bis 11 % entspricht. Der Virginia-Tabak 10 kann beispielsweise einen deutlich größeren Massenstrom in dem Prozess haben, so dass hier bevorzugt sechs Feuchteklassen I bis VI gebildet werden. Klasse I entspricht einer Feuchte von 9,0 % bis 9,5 %, II gleich 9,6 % bis 10,0 % ... VI gleich 10,5 % bis 11,0 %.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird, wie vorstehend bereits erläutert, eine Einteilung in verschiedene Feuchteklassen vorgenommen. Die Feuchteklassen können unterschiedlich fein gegeneinander abgestuft werden. In einer möglichen Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Einteilung in die Feuchteklassen direkt vor den ersten Konditionierschritten 14 und 16. In diesem Fall können die Parameter für den Konditioniervorgang entsprechend der Feuchteklasse gewählt werden. Wird also beispielsweise ein Virginia-Tabak 10 der Feuchteklasse V einem Konditionierschritt 14 zugeführt, so sind in der Konditioniertrommel, die beispielsweise auch als ein DCC, Direct Conditioning Cylinder ausgebildet sein kann entsprechend gewählt. Diese Parameter unterscheiden sich dann von den Parametern mit dem die Konditioniertrommel angesteuert wird, wenn eine andere Feuchteklasse vorliegt. Durch die feuchteklasseabhängige Steuerung der Konditionierschritte 14 und 16 entsteht in den Prozessabschnitten 40 und 42 ein Feuchtegehalt von 20 %, der eine deutlich geringere Breite in seiner Verteilung besitzt. Nimmt man für die Verteilung der Feuchtewerte eine Normalverteilung an, so kann die Breite der Verteilung der Feuchtewerte als Halbwertsbreite bestimmt werden. In dem die Konditionierschritte 14 und 16 feuchteklasseabhängig durchgeführt werden entstehen also Feuchteverteilung des Tabakstroms mit einem Feuchtewert von 20 % die deutlich schmaler sind, als die Halbwertsbreite, wenn der Tabakstrom ohne Feuchteklassen und ohne feuchteabhängige Parametersteuerung durchgeführt wird.

Für die Tabaksorte Burley 12 kann auch in den Verfahrensschritten 44 und 46 eine entsprechende Einteilung in Feuchteklassen erfolgen. Mit dem casing- Verfahrensschritt 22 wird der Feuchtegehalt von 20 % auf 36 % erhöht. Hier ist es möglich, den dem Verfahrensschritt 22 zugefügten Tabakstrom in Verfahrens schritt 44 zu messen und den Verfahrensschritt 22 entsprechend der Feuchteklasse anzusteuem. Es werden also auch hierbei die den Verfahrens schritt 22 bestimmenden Parameter, wie beispielsweise die zugeführte Wassermenge (in Litern) entsprechend der gemessenen Feuchteklasse eingestellt. Auch für den Trocknerschritt 24 kann eine entsprechende Einteilung des Burleytabaks 12 in Feuchteklasse erfolgen und beispielsweise die Trocknungszeit im Verfahrensschritt 24 entsprechend angepasst werden. Grundsätzlich ist es auch für das Erhöhen des Feuchtegehalts von 18 % auf 20 % in Verfahrens schritt 26 möglich diesen Verfahrensschritt entsprechend einer im Verfahrensschritt 48 gemessenen Feuchteklasse anzusteuem. Ebenso kann in dem Schneide- und Trocknungsschritt 32 für die endgültige Mischung 30 in Verfahrensabschnitt 50 der Feuchtegehalt gemessen werden und der Trocknungsprozess entsprechend beispielsweise in seiner Dauer und in seiner Trocknungstemperatur angesteuert werden. Neben der vorstehend erläuterten stets eingangsseitig erfolgten Einteilung in Feuchteklassen und der entsprechenden feuchteklassenabhängigen Ansteuerung des nachfolgenden Verfahrensschritts, ist es auch möglich für das Endprodukt nach dem Speichersilo 36 in Verfahrens schritt 52 die mittlere Feuchte und/oder die Homogenität der Feuchteverteilung zu messen. Ausgehend von der Feuchtemessung an dem fertigen Produkt in Verfahrens schritt 52 können dann einzelne Parameter in dem Prozess korrigiert werden. Wird beispielsweise festgestellt, dass bei der Messung in Verfahrensschritt 52 die mittlere Feuchte von 13 % gut getroffen ist, gleichwohl aber noch eine gewisse räumliche Inhomogenität in der Feuchteverteilung besteht, so kann dies genutzt werden, um beispielsweise einzelne Verfahrensschritte zu verändern. So kann beispielsweise die Homogenität der Feuchteverteilung verbessert werden, wenn bei einem Trocknungsschritt 24, 32 die Trocknung stemperatur reduziert und die Trocknungszeit verlängert wird. Auch beim Kombinieren des Tabaks in den Verfahrens schritten 14 und 16 besteht die Möglichkeit, die Zuführrate für die Flüssigkeit zu verringern und zugleich die Prozessdauer für den Konditionierungsschritt 14 und 16 zu verlängern. Ausgehend von der Feuchtemessung in dem fertiggestellten Produkt 52 erfolgen hier Korrekturen der Parameterwerte für die Prozessschritte, wobei hier stets die Parameter korrigiert wurden, die von den eingangsseitig des Prozessschrittes gemessenen Feuchteklassen abhängig sind.

Bezugszeichenliste

Virginia-Tabak 10

Tabaksorte Burley 12

Konditionierschritte 14 und 16

Verarbeitung s schritt 14, 16

Mischung und Speicherung 18, 20, 28

Casing- Verfahrens schritt 22

Trocknerschritt 24

Re-Casing-Verfahrensschritt 26

Mischvorgang 30

Silo 36

Zigarettenherstellung 38

Verfahrensschritte 44 und 46

Produkt 52