Trocknen eines Tabakmaterials

Die Erfindung betrifft einen Stromtrockner zum Trocknen eines Tabakmaterials, umfassend einen ersten Rohrkreislauf zum Erzeugen eines kreislaufförmigen Heißgasstroms, einen Tabakeinlauf zum Eintragen von zu trocknendem Tabakmaterial in den Heißgasstrom und einen Abscheider zum Austragen von getrocknetem Tabakmaterial aus dem Heißgasstrom. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Stromtrocknungsverfahren.

Derartige Stromtrockner sind bekannt, siehe beispielsweise DE 41 27 374 AI. Bei diesen einstufigen Stromtrocknern sind die Trocknungsparameter, insbesondere Heißgastemperatur, Strömungsgeschwindigkeit, Dampfgehalt etc. über den vom Tabak durchströmten Bereich festgelegt. Um eine flexiblere Handhabung des Trocknungsprozesses zu ermöglichen, können über den vom Tabak durchströmten Bereich unterschiedlich einstellbare Trocknungsparameter erwünscht sein.

Aus der DE 42 21 573 AI ist eine mehrstufige Anordnung zum Trocknen von Tabak mit zwei hintereinander geschalteten Stromtrocknern bekannt, wobei der aus dem ersten Stromtrockner abgeschiedene Tabak dem zweiten Stromtrockner zugeführt wird. In dieser Anordnung können in den beiden Stromtrocknern unterschiedliche Trocknungsparameter eingestellt werden. Jedoch ist aufgrund zweier vollständiger Stromtrockner der Aufwand sehr hoch und die Anordnung benötigt einen sehr großen Bauraum. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Stromtrockner und ein Stromtrocknungsverfahren bereitzustellen, die mit überschaubarem Mehraufwand und reduziertem Bauraum eine große Flexibilität und Einstellbarkeit des Trocknungsverfahrens ermöglichen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Aufgrund der erfindungsgemäßen Verschal - tung zweier Rohrkreisläufe können in zwei unterschiedlichen Transportrohrabschnitten, insbesondere dem gemeinsamen Transportrohrabschnitt und einem weiteren Transportrohrabschnitt, der nur einem Rohrkreislauf zugeordnet ist, unterschiedliche Trocknungsparameter eingestellt werden. Somit kann eine erhöhte Flexibilität und Einstellbarkeit des Trocknungsverfahrens erreicht werden. Aufgrund des erfindungsgemäßen, von dem Tabakmaterial durchströmten gemeinsamen Transportrohrabschnitts kann dies, insbesondere im Vergleich zu einer Hintereinanderschaltung zweier vollständiger Stromtrockner, mit reduziertem baulichem Aufwand und reduziertem Bauraum erreicht werden. Eine weitere Reduzierung des baulichen Aufwands und des Bauraums kann erreicht werden, wenn Funktionseinrichtungen des Stromtrockners von beiden Rohrkreisläufen gemeinsam genutzt werden. Insbesondere kann vorteilhaft ein gemeinsamer Abscheider vorgesehen sein, der beispielsweise am Ende des von dem Tabakmaterial durchströmten gemeinsamen Transportrohrabschnitts angeordnet sein kann. Vorteilhaft kann auch nur ein Tabakeinlauf vorgesehen sein. Dadurch kann im Vergleich zu der Hintereinanderschaltung zweier vollständiger Stromtrockner ein Abscheider und/oder ein Tabakeinlauf eingespart werden.

Vorzugsweise ist ein von dem Tabakmaterial durchströmter , nur einem Rohrkreislauf zugeordneter Transportrohrabschnitt vorgesehen, der vorteilhaft in Strömungsrichtung vor dem gemeinsa- men Transportrohrabschnitt angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist in einem solchen zweistufigen Stromtrockner einer der Transportrohrabschnitte als Fallrohr und einer als Steigrohr ausgebildet. In dem Steigrohr wird das Tabakmaterial durch den Heißgasstrom pneumatisch nach oben gefördert und während der Förderung abgetrocknet. In dem Fallrohr fällt das Tabakmaterial in dem Heißgasstrom herab und wird dabei getrocknet. Aufgrund der niedrigeren Strömungsgeschwindigkeit können im Fallrohr signifikant höhere Trocknungstemperaturen eingestellt werden als im Steigrohr. Durch die Kombination eines Steigrohrs mit einem Fallrohr kann das Tabakmaterial über zwei Trocknungsstufen bei signifikant unterschiedlichen Temperaturen getrocknet werden, wodurch die Flexibilität des Trocknungsprozesses erheblich erhöht wird.

Die zuvor beschriebene besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung beruht auf folgender Überlegung. Bei der Stromtrocknung wird üblicherweise das zu trocknende Tabakmaterial mit einem heißen Prozessgas in einem Steigrohr pneumatisch gefördert und dabei getrocknet. Da zur Förderung des zu trocknenden Tabakmaterials eine bestimmte Prozessgasmenge erforderlich ist, kann die zur Trocknung erforderliche Energie nicht durch wesentliche Veränderung des Prozessgasstroms an die Eingangs - feuchte des Tabakmaterials angepasst werden; dies kann nur durch entsprechende Anpassung der Trocknungstemperatur geschehen. Die Trocknungstemperatur ist somit nicht frei wählbar.

Soll eine Abtrocknung temperaturunabhängig erfolgen können, muss die zur Trocknung eingesetzte Energie durch veränderte Prozessgasmengen beeinflussbar sein. In diesem Fall können bei hohen Temperaturen so niedrige Prozessgasmengen erforderlich werden, dass eine pneumatische Förderung nicht mehr möglich ist. Bei hohen Temperaturen kann somit nur getrocknet werden, wenn das zu trocknende Tabakmaterial nicht mehr durch das Prozessgas gefördert werden muss. Eine solche Möglichkeit ergibt sich, wenn das Tabakmaterial in einem von einem heißen Prozessgas durchströmten Fallrohr schwerkraftbedingt herabfällt .

Vorzugsweise ist der als Fallrohr ausgebildete Transportrohrabschnitt in Strömungsrichtung vor dem als Steigrohr ausgebildeten Transportrohrabschnitt angeordnet. Dies ermöglicht es, dass das feuchte Tabakmaterial zunächst bei hoher Temperatur abgetrocknet und anschließend bei niedrigerer Temperatur endgetrocknet wird, wodurch der Geschmack des getrockneten Tabakmaterials positiv beeinflusst werden kann. Das feuchte Tabakmaterial wird nämlich durch eine höhere Trocknungstemperatur geschmacklich weniger beeinflusst als in einem trockneren Zustand. Neben der geringeren geschmacklichen Beeinträchtigung des Tabakmaterials wird auch noch eine Erhöhung der Tabakfüll - kraft bei Hochtemperaturtrocknung erreicht, da die Abtrock- nungsgeschwindigkeit durch höhere Temperaturdifferenz ansteigt und die Faser besser aufgebläht werden kann.

Nach dem zuvor Gesagten ist die Heißgastemperatur in dem nur einem Rohrkreislauf zugeordneten Transportrohrabschnitt vorzugsweise höher als in dem gemeinsamen Transportrohrabschnitt. Dies ist aber nicht zwingend der Fall. Je nach Anwendung kann es auch vorteilhaft sein, den Stromtrockner mit umgekehrten Temperaturverhältnissen zu betreiben.

Zur Realisierung spezieller Trocknungsparameter kann an verschiedenen Positionen der Dampfgehalt des Prozessgases insbesondere durch DampfZuführung beeinflusst werden. Zusätzlich oder alternativ kann eine Zugabe von Frischluft und/oder

Inertgas, beispielsweise Stickstoff, erfolgen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Stromtrockners in einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Stromtrockners in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Stromtrockners in einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Der Stromtrockner 10 umfasst einen ersten Rohrkreislauf 11 und einen zweiten Rohrkreislauf 12. Der erste Rohrkreislauf 11 weist einen (nur) diesem zugeordneten Transportrohrabschnitt 15 auf, der im Folgenden als erster Transportrohrabschnitt 15 bezeichnet wird. In dem ersten Transportrohrabschnitt 15 sind ein erstes Gebläse 16 und eine erste Heizeinrichtung 17, beispielsweise ein Wärmetauscher, zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines ersten Heißgasstroms 18 mit einer ersten Temperatur Tl und einer ersten Strömungsgeschwindigkeit vi angeordnet. Der zweite Rohrkreislauf 12 weist einen (nur) diesem zugeordneten Transportrohrabschnitt 19 auf, der im Folgenden als zweiter Transportrohrabschnitt 19 bezeichnet wird. Die Länge des zweiten Transportrohrabschnitts 19 kann kleiner, gleich oder größer als die Länge des ersten Transportrohrabschnitts 15 sein. In dem zweiten Transportrohrabschnitt 19 sind ein zweites Gebläse 20 und eine zweite Heizeinrichtung 21, beispielsweise ein Wärmetauscher, zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines zweiten Heißgasstroms 22 mit einer entsprechenden Temperatur und einer entsprechenden Strömungsgeschwindigkeit angeordnet. Der erste Rohrkreislauf 11 mündet mittels ei- ner ersten Rohrverzweigung 24 in den zweiten Rohrkreislauf 12. In der ersten Rohrverzweigung 24 werden somit die Heißgasströme 18, 22 der beiden Rohrkreisläufe 11, 12 zu einem gemeinsamen Heißgasstrom 44 zusammengeführt. Stromabwärts von der ersten Rohrverzweigung 24 ergibt sich dadurch ein gemeinsamer Transportrohrabschnitt 14 der beiden Rohrkreisläufe 11, 12. Durch den gemeinsamen Transportrohrabschnitt 14 fließt der gesamte Heißgasstrom 44, d.h. die Summe aus dem ersten und dem zweiten Heißgasstrom 18, 22. Der gemeinsamen Transportrohrabschnitt 14 verzweigt sich an seinem Ende mittels einer zweiten Rohrverzweigung 25 in den ersten Rohrkreislauf 11 und den zweiten Rohrkreislauf 12.

In dem ersten Transportrohrabschnitt 15 ist ein Tabakeinlauf 23 zum Eintragen von feuchtem Tabakmaterial in den Transport - rohrabschnitt 15 vorgesehen. Der Tabakeinlauf 23 kann beispielsweise eine Schleuse 38 und gegebenenfalls eine Expansionseinrichtung 39, beispielsweise eine innowerwalze, umfassen. Der in Strömungsrichtung vor dem Tabakeinlauf 23 angeordnete Teil 35 des ersten Transportrohrabschnitts 15 wird nicht von Tabakmaterial durchströmt. Von dem Tabakeinlauf 23 fällt der eingetragene Tabak nach unten und wird dabei von dem ersten Heißgas 18 mit der ersten Temperatur Tl ab- bzw. vorgetrocknet. Der von dem Tabakmaterial durchströmte Teil 36 des Transportrohrabschnitts 15 bildet somit vorteilhaft ein Fallrohr 26. Das Fallrohr 26 kann insbesondere vertikal angeordnet sein. Der Tabakeinlauf 23 ist nach dem zuvor Gesagten an dem oberen Ende des Fallrohrs 26 angeordnet. Die Strömungsrichtung des ersten Heißgasstroms 18 in dem Fallrohr 26 ist in dieser Ausführungsform gleich der Tabakfallrichtung, d.h. nach unten gerichtet . Anstelle oder zusätzlich zu dem ersten Gebläse 16 oder dem zweiten Gebläse 20 kann ein Gebläse in dem nicht von Tabak durchströmten Teil 31 des gemeinsamen Transportrohrabschnitts 14 vorgesehen sein. Im Allgemeinen sind vorzugsweise mindestens zwei Gebläse vorgesehen, die in unterschiedlichen Abschnitten aus der Menge (gemeinsamer Transportrohrabschnitt 31, erster Transportrohrabschnitt 35, zweiter Transportrohrabschnitt 19) angeordnet sind, um die Strömungsgeschwindigkeiten vi, v2 der HeißgasStrömungen 18, 22 in dem ersten Rohrkreislauf 11 und dem zweiten Rohrkreislauf 12 unabhängig einstellen zu können.

Anstelle oder zusätzlich zu der ersten Heizeinrichtung 17 oder dem zweiten Heizeinrichtung 21 kann eine Heizeinrichtung in dem nicht von Tabak durchströmten Teil 31 des gemeinsamen Transportrohrabschnitts 14 vorgesehen sein. Im Allgemeinen sind vorzugsweise mindestens zwei Heizeinrichtungen vorgesehen, die in unterschiedlichen Abschnitten aus der Menge (gemeinsamer Transportrohrabschnitt 31, erster Transportrohrabschnitt 35, zweiter Transportrohrabschnitt 19) angeordnet sind, um die Temperaturen der Heißgasströmungen 18, 22 in dem ersten Rohrkreislauf 11 und dem zweiten Rohrkreislauf 12 unabhängig einstellen zu können.

An seinem unteren Ende mündet das Fallrohr 26 mittels der ersten Rohrverzweigung 24 in den gemeinsamen Transportrohrabschnitt 14, der so angeordnet ist, dass der Tabak durch das darin strömende Heißgas mit einer Strömungsgeschwindigkeit v2 nach oben gefördert und dabei mit einer Temperatur T2 endgetrocknet wird. Der von dem Tabak durchströmte Teil 37 des gemeinsamen Transportrohrabschnitts 14 bildet somit ein Steigrohr 27. Die Temperatur T2 des Heißgasstroms in dem Steigrohr 27 ist über die Temperatur des zweiten Heißgasstroms mittels der zweiten Heizeinrichtung 21 auf einen gewünschten Wert einstellbar. Ebenso ist die Strömungsgeschwindigkeit v2 in dem Steigrohr 27 über die Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Heißgasstroms mittels des zweiten Gebläses 20 auf einen gewünschten Wert einstellbar. Im Hinblick auf die Förderung des Tabakmaterials nach oben beträgt die Strömungsgeschwindigkeit v2 in dem Steigrohr 27 vorzugsweise mindestens 17 m/s. Aufgrund des Eintritts des Tabakmaterials durch die Rohrverzweigung 24 in den zweiten Rohrkreislauf 12 muss dieser keinen separaten Tabakeinlass aufweisen. Der Stromtrockner weist daher vorteilhaft nur einen Tabakeinlass 23 auf. Die Länge und/oder der Querschnitt des Fallrohrs 26 kann generell kleiner, gleich oder größer sein als die Länge bzw. der Querschnitt des Steigrohrs 27.

Vorzugsweise findet zwischen dem ersten Trocknungsrohr 26 und dem zweiten Trocknungsrohr 27 eine Umlenkung des tabakbelade- nen Heißgasstroms um 180° statt. Das erste und zweite Trocknungsrohr können somit vorteilhaft als einheitliches Doppel - rohr ausgeführt sein, wodurch Material und Bauraum gespart werden kann. Vorzugsweise ist eine Trennwand 45 zwischen dem ersten Trocknungsrohr 26 und dem zweiten Trocknungsrohr 27 gegenüber dem Ende des zweiten Transportrohrabschnitts 19 versetzt angeordnet, damit das aus dem zweiten Transportrohrabschnitt 19 in die Rohrverzweigung 24 einströmende Heißgas nicht entgegen der vorgesehenen Strömungsrichtung in das erste Trocknungsrohr 26 eindringt. Dieser Versatz V ist in Figur 3 deutlich erkennbar.

In einer anderen Ausführungsform, die in Figur 2 gezeigt ist, kann alternativ oder zusätzlich zu dem oben genannten Versatz eine Winnowerwalze 46 in dem ersten Trocknungsrohr 26 im Bereich der Rohrverzweigung 24 vorgesehen sein. In einer bevorzugten Betriebsart des Stromtrockners 10 ist die Heißgastemperatur Tl in dem Fallrohr bzw. in dem ersten Trocknungsrohr 26 höher als die Heißgastemperatur T2 in dem Steigrohr bzw. dem nachfolgenden zweiten Trocknungsrohr 27. Dies ermöglicht es, dass das unempfindlichere feuchte Tabakmaterial zunächst bei hoher Temperatur Tl ab- bzw. vorgetrocknet und das empfindlichere vorgetrocknete Tabakmaterial anschließend bei niedrigerer Temperatur T2 schonend endgetrocknet wird. Dadurch wird der Geschmack des getrockneten Tabakmaterials positiv beeinflusst. Zur Erzielung einer hohen Temperatur Tl kann die Strömungsgeschwindigkeit vi in dem Fallrohr 26 niedrig gewählt werden. Die Strömungsgeschwindigkeit vi kann insbesondere weniger als 10 m/s, beispielsweise weniger als 3 m/s betragen. Bei einer Prozessführung mit hoher Temperatur im ersten Trocknungsrohr 26 kann unter Umständen auf die zweite Heizeinrichtung 21 verzichtet werden, so dass der Stromtrockner 10 nur eine Heizeinrichtung 17 aufweist .

In einer anderen Betriebsart des Stromtrockners 10 kann vorgesehen sein, dass die Heißgastemperatur Tl in dem Fallrohr bzw. in dem ersten Trocknungsrohr 26 niedriger ist als die Heißgastemperatur T2 in dem Steigrohr bzw. dem nachfolgenden zweiten Trocknungsrohr 27. Eine reduzierte Prozessgastemperatur in dem ersten Trocknungsstufe kann beispielsweise realisiert werden, wenn die erste Heizeinrichtung 17 deaktiviert und/oder das durch den ersten Rohrkreislauf 11 strömende Prozessgas mit Dampf und/oder Inertgas bzw. Frischluft heruntergekühlt wird. In diesem Fall kann der Hochtemperaturbereich mit dem Niedrigtemperaturbereich vertauscht werden (T2 > Tl) . Durch die Kombination von Dampf- und Frischluft/Inertgas- Zuführungen 40, 41 ist es zudem möglich, beide Trocknungsstu- fen mit unterschiedlichen Dampfgehalten zu betreiben. Dies wird nachfolgend noch genauer erläutert .

Am oberen Ende des Steigrohrs 27 ist ein Abscheider 28 zum Austragen von getrocknetem Tabakmaterial aus dem Stromtrockner 10 über einen Tabakauslauf 39 angeordnet. Bei dem Abscheider 28 kann es sich um einen Zyklon oder eine andere geeignete Abscheidvorrichtung handeln. Der Stromtrockner 10 weist vorteilhaft nur einen Abscheider 28 zum Abscheiden von Tabakmaterial aus dem Heißgasstrom auf. Vorzugsweise strömt der gesamte Heißgasstrom des Stromtrockners 10 durch den Abscheider 28. Der in Strömungsrichtung hinter dem Abscheider 28 angeordnete Teil 31 des gemeinsamen Transportrohrabschnitts 14 wird nicht von Tabakmaterial durchströmt . Nach dem zuvor Gesagten ist die erste Rohrverzweigung 24 vorteilhaft zwischen dem Tabakeinlauf 23 und dem Abscheider 28 und/oder die zweite Rohrverzweigung 25 vorteilhaft nach dem Abscheider 28 angeordnet.

In der zweiten Rohrverzweigung 25 wird der gesamte Heißgas - ström 44 in einen dem ersten Rohrkreislauf 11 zugeordneten Heißgasstrom 18 und einen dem zweiten Rohrkreislauf 12 zugeordneten Heißgasstrom 22 verzweigt. Vorzugsweise ist eine oder mehrere VerStelleinrichtungen 29, 30 zum Verändern des Verhältnisses der durch den ersten Rohrkreislauf 11 bzw. durch den zweiten Rohrkreislauf 12 einströmenden Gasvolumenströme vorgesehen. Dabei kann es sich beispielsweise um jeweils ein in dem ersten Rohrkreislauf 11 und ein in dem zweiten Rohrkreislauf 12 angeordnetes Drosselventil 29 bzw. 30 handeln. Anstelle dessen kann auch nur eine Versteileinrichtung in der Rohrverzweigung 25 vorgesehen sein. Die mindestens eine Versteileinrichtung 29, 30 ist vorzugsweise über eine elektronische Steuereinheit 32 steuerbar oder regelbar. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Drehzahl der Gebläse 16, 20 über die elektronische Steuereinheit 32 steuerbar oder regelbar sein.

In der Ausführungsform gemäß Figur 1 ist in dem nicht von Tabak durchströmten Teil 31 des gemeinsamen Transportrohrabschnitts 14 und dem nicht von Tabak durchströmten Teil 35 des ersten Transportrohrabschnitts 15 jeweils ein Strömungssensor 33 bzw. 34, insbesondere eine Massen- oder Volumenstromsensor, vorgesehen. Im Allgemeinen sind mindestens zwei Strömungssensoren 33, 34 vorgesehen, die in unterschiedlichen Abschnitten aus der Menge (gemeinsamer Transportrohrabschnitt 31, erster Transportrohrabschnitt 35, zweiter Transportrohrabschnitt 19) angeordnet sind, um die Strömungsraten der Heißgasströmungen in dem ersten Rohrkreislauf 11 und dem zweiten Rohrkreislauf 12 unabhängig messen zu können. Die mindestens eine Verstell- einrichtung 29, 30 und/oder die Gebläse 16, 20 ist bzw. sind vorzugsweise auf der Grundlage der mittels der StrömungsSensoren 33, 34 gemessenen Strömungsraten über die elektronische Steuereinheit 32 steuerbar oder regelbar. Auch die Heizeinrichtungen 17, 21 können, insbesondere auf der Grundlage entsprechender Temperatur-Messsignale von nicht gezeigten Temperatursensoren, über die elektronische Steuereinheit 32 steuerbar oder regelbar sein. Des Weiteren können auch nicht gezeigt Ventile für Dampf- und/oder Inertgas/Frischluft-Zuführungen 40, 41, insbesondere auf der Grundlage entsprechender Feuchte- und/oder Sauerstoffgehalt-Messsignale von nicht gezeigten Sensoren zur Messung des Wasser- und/oder Sauerstoffgehalts der Prozessgase, über die elektronische Steuereinheit 32 steuerbar oder regelbar sein.

Zur Realisierung spezieller Trocknungsparameter kann an verschiedenen Positionen der Dampfgehalt des Prozessgases über DampfZuführungen 40 beeinflusst werden. Zusätzlich oder alter- nativ kann eine Zugabe von Frischluft und/oder Inertgas, beispielsweise Stickstoff, über entsprechende GasZuführungen 41 erfolgen, beispielsweise in der Rückleitung 31 und vor den beiden Trocknungsrohren 26, 27. Des Weiteren kann eine Rohrverzweigung 42 für eine Abluftleitung 43 vorgesehen sein, mit der die mit Feuchte beladene Abluft (Brüden) aus dem Stromtrockner 10 abgezogen werden können.

Die Ausführungsform gemäß Figur 3 verdeutlicht, dass die Anordnung in vielerlei Hinsicht variabel ist. Hier ist beispielsweise die zweite Rohrverzweigung 25 stromabwärts von dem zweiten Gebläse 20 und der zweiten Heizeinrichtung 21 in einem horizontalen Teil des Rohrkreislaufs 12 angeordnet. Der Strömungssensor 33 kann ebenso stromabwärts von dem zweiten Gebläse 20 und der zweiten Heizeinrichtung 21 in dem nicht von Tabak durchströmten Teil 31 des gemeinsamen Transportrohrabschnitts 14 angeordnet sein. Auch die Dampf- und/oder Inertgas/Frischluft-Zuführungen 40, 41 sind hier teilweise anders angeordnet. Die Ausführungsformen gemäß Figuren 1, 2 und 3 können insbesondere hinsichtlich der Anordnung der zweiten Rohrverzweigung 25, des Strömungssensors 33 und/oder der

Dampf- und/oder Inertgas/Frischluft-Zuführungen 40, 41 sowie der Winnowerwalze 46 beliebig kombiniert werden.