VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM TROCKNEN EINES TABAKMATERIALS

Abstract

 Eine Vorrichtung (10) zum Trocknen eines Tabakmaterials umfasst ein Trocknungsrohr (11) mit einem oberen Materialeinlauf (12) und einem unteren Materialauslauf (13) und einer Heizeinrichtung (14), wobei das Trocknungsrohr (11) so eingerichtet ist, dass das Tabakmaterial im freien Fall durch das Trocknungsrohr (11) getrocknet wird. Die Heizeinrichtung (14) ist zur Beheizung des Trocknungsrohres (11) und zur Zuführung der gesamten Trocknungsenergie durch die Trocknungsrohrwand (35) in das Innere des Trocknungsrohrs (11) eingerichtet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen eines Tabakmaterials, umfassend ein Trocknungsrohr mit einem oberen Materialeinlauf und einem unteren Materialauslauf und einer Heizeinrichtung, wobei das Trocknungsrohr so eingerichtet ist, dass das Tabakmaterial im freien Fall durch das Trocknungsrohr getrocknet wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein entsprechendes Trocknungsverfahren.

[0002] Eine gattungsgemäße Trocknungsvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2012 200934 B3 bekannt. Bei diesem Stromtrockner wird das Tabakmaterial oben in das Trocknungsrohr eingeführt und fällt aufgrund der Schwerkraft ohne Unterstützung durch ein Fördermedium durch das Trocknungsrohr nach unten bis zu dem Materialauslauf. Da das Trocknungsgas nicht für den Transport des Tabakmaterials sorgen muss, kann der Volumenstrom klein sein, was sehr hohe Trocknungstemperaturen ermöglicht.

[0003] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Trocknungsvorrichtung und ein Trocknungsverfahren bereitzustellen, die eine effiziente Trocknung mit noch weiter verringertem baulichem Aufwand ermöglichen.

[0004] Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Da die Heizeinrichtung zur Beheizung des Trocknungsrohres und zur Zuführung der gesamten Trocknungsenergie durch die Trocknungsrohrwand in das Innere des Trocknungsrohrs eingerichtet ist, muss die Trocknungsenergie nicht mittels einer Kreislaufströmung in das Trocknungsrohr eingebracht werden. Einrichtungen zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Trocknungsgas-Kreislaufströmung, insbesondere Gebläse und geschlossener Rohrkreislauf, sind daher erfindungsgemäß entbehrlich, wodurch der bauliche Aufwand im Vergleich zum Stand der Technik erheblich geringer ist. Die erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung ist daher wesentlich einfacher aufgebaut als ein herkömmlicher Stromtrockner.

[0005] Vorzugsweise weist das Trocknungsrohr eine Strömungsverbindung mit der Umgebung auf, so dass in dem Trocknungsrohr nur durch Kamineffekt eine Trocknungsluftströmung erzeugbar ist. Durch den Kamineffekt entsteht ohne zusätzliche Mittel eine dem fallenden Tabakmaterial entgegengerichtete heiße Luftströmung, die zur Trocknung des Tabakmaterials beiträgt und die Brüden am oberen Ende des Kaminaustritts vorteilhaft heraustragen kann.

[0006] Vorteilhaft ist eine Fließquerschnitt-Verstelleinrichtung, beispielsweise eine Drossel, vorgesehen, mittels der der Volumenstrom der Trocknungsluftströmung auf eine gewünschte Fließgeschwindigkeit bzw. eine gewünschte Volumenstromrate einstellbar ist. Vereinfacht gesprochen kann mit der Fließquerschnitt-Verstelleinrichtung der Kaminzug wie gewünscht eingestellt werden. Vorzugsweise ist die Fließquerschnitt-Verstelleinrichtung in Richtung der Luftströmung hinter dem Materialeinlauf angeordnet, damit sie nicht durch herabfallendes Tabakmaterial verschmutzt wird. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Fließquerschnitt-Verstelleinrichtung zur Einstellung der Fließgeschwindigkeit der Trocknungsluftströmung steuerbar und/oder regelbar, besonders vorteilhaft in Abhängigkeit eines von einem Sensor gemessenen, mit der Fließgeschwindigkeit der Trocknungsluftströmung zusammenhängenden Signals.

[0007] In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Trocknungsrohr am oberen Ende offen. In dieser Variante kann über dem oberen offenen Ende des Trocknungsrohrs vorteilhaft eine Absaughaube zum Abziehen von Brüden angeordnet sein. In einer anderen Ausführungsform ist das Trocknungsrohr am oberen Ende mit einem Staubabscheider verbunden. Es kann auch eine anderweitige Verbindung des oberen Endes des Trocknungsrohrs mit der Umgebung eingerichtet sein, durch die der Kamin bzw. das Trocknungsrohr die verbrauchte Trocknungsluft, gegebenenfalls nach Reinigung, in die Umgebung abgeben kann.

[0008] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind am unteren Ende des Trocknungsrohrs ein Beruhigungstopf und darunter eine Ausschleusung für das getrocknete Tabakmaterial angeordnet.

[0009] Vorzugsweise ist das untere Ende des Trocknungsrohrs offen und zum freien Ausfall des getrockneten Tabaks aus dem Trocknungsrohr eingerichtet. Dies ist zur Erzeugung des Kamineffekts vorteilhaft. Es kann aber auch eine anderweitige Verbindung des unteren Endes des Trocknungsrohrs mit der Umgebung eingerichtet sein, durch die der Kamin bzw. das Trocknungsrohr Frischluft aus der Umgebung ansaugen kann.

[0010] Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1

eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2

eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 3

eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung in einer dritten Ausführungsform; und

Fig. 4a, 4b; 5a-5d

unterschiedliche mögliche Horizontal- bzw. Vertikalquerschnitte des Trocknungsrohrs.

[0011] Die Trocknungsvorrichtung 10 umfasst ein vertikal oder im Wesentlichen vertikal angeordnetes Trocknungsrohr 11 mit einem Tabakeinlauf 12, der im Bereich des oberen Endes 11 mantelseitig in das Trocknungsrohr 11 mündet, und einem Tabakauslauf 13 am unteren Ende 19 des Trocknungsrohrs. Im Wesentlichen vertikal umfasst ein um bis zu 45° gegen die Vertikale geneigtes Trocknungsrohr 11. Das Trocknungsrohr 11 ist stationär bzw. raumfest und insbesondere, im Gegensatz zu der Trommel eines herkömmlichen Trommeltrockners, nicht-rotierend.

[0012] Der Tabakeinlauf 12 kann eine Schleuse 15 und optional eine Expansionseinheit und/oder eine Winnowerwalze für die Tabakverteilung aufweisen. Die Winnowerwalze kann beispielsweise gemäß EP 0 895 721 B1 ausgeführt sein, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.

[0013] An dem Trocknungsrohr 11 ist eine nur schematisch gezeigte Heizeinrichtung 14 vorgesehen, die zum Erhitzen der Innenwand des Trocknungsrohrs 11 eingerichtet ist. Die Heizeinrichtung 14 ist hier im unteren Bereich des Trocknungsrohrs 11 angeordnet, sie kann sich aber beispielsweise auch über die untere Hälfte oder über die gesamte Länge des Trocknungsrohrs 11 erstrecken. Die Beheizung mittels der Heizeinrichtung 14 kann beispielsweise elektrisch, insbesondere per Widerstandsheizung oder Induktionsheizung, oder mit Brennerabgasen eines nicht gezeigten Brenners erfolgen. Bei relativ niedrigen erforderlichen Trocknungstemperaturen ist auch eine Dampfbeheizung denkbar.

[0014] Der Tabak wird oben durch den Tabakeinlass 12 in das mittels der Heizeinrichtung 14 auf eine hohe Temperatur erhitzte Trocknungsrohr 11 eingeworfen und fällt frei, d.h. schwerkraftbedingt ohne Unterstützung durch ein insbesondere gasförmiges Fördermedium, durch das Trocknungsrohr 11. Im freien Fall durch das Trocknungsrohr 11 wird der Tabak durch die von den beheizten Wänden 35 des Trocknungsrohrs 11 ausgehende Wärme, insbesondere Strahlungswärme, durch kurzzeitigen Kontakt mit den Wänden und/oder durch die in dem Trocknungsrohr 11 erwärmte Luft abgetrocknet. Die gesamte Energie zur Trocknung des Tabaks wird durch die Heizeinrichtung 14 erzeugt und durch die Wand 35 des Trocknungsrohrs 11 in dessen Inneres übertragen. Das Trocknungsrohr 11 dient somit als Wärmetauscher. Der von der Heizeinrichtung 14 erzeugte Wärmestrom ist nach innen in das Innere des Trocknungsrohrs 11 gerichtet.

[0015] Das Innere des Trocknungsrohrs 11 ist vorteilhaft frei von jeglichen Einbauten, die den freien Fall des Tabaks durch das Trocknungsrohr 11 behindern könnten. Durch Einstellung der Länge des Trocknungsrohrs 11 und/oder der Temperatur im Inneren des Trocknungsrohrs 11 kann eine gewünschte Abtrocknungsleistung erzielt werden. Zur Leistungserhöhung ist auch eine Trocknungsrohrbatterie aus mehreren parallel geschalteten Trockenrohren 11 vorstellbar.

[0016] Die in dem Trocknungsrohr 11 erwärmte Luft steigt in dem Trocknungsrohr 11 auf und kann am oberen Ende 16 vorteilhaft aus dem Trocknungsrohr 11 austreten. Das obere Ende 16 des Trocknungsrohrs 11 ist zu diesem Zweck vorteilhaft mit der Umgebung verbunden. In den Ausführungsformen gemäß Figuren 1 und 2 ist das Trocknungsrohr 11 am oberen Ende 16 offen. Über dem nach oben offenen Ende 16 des Trocknungsrohrs 11 ist vorteilhaft eine Absaughabe 17 zum Abzug von Brüden vorgesehen, in deren Saugleitung 18 zweckmäßigerweise eine nicht gezeigte Einrichtung zur Erzeugung einer Saugströmung angeordnet ist.

[0017] In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 befindet sich an dem unteren Ende 19 des Trocknungsrohrs 11 ein sich nach unten verjüngender, vorzugsweise trichterförmiger Beruhigungstopf 20, in dessen unterem Auslaufrohr 21 vorteilhaft eine Auslaufschleuse 22 angeordnet ist. Durch die Verdampfung von Wasser erhöht sich das Gasvolumen und damit der Druck in der Trocknungsvorrichtung 10. Die durch Wasserverdampfung entstehenden Brüden werden vorzugsweise mittels einer in den Beruhigungstopf 20 mündenden Brüdenabzugsleitung 21 abgesaugt. Zusätzlich kann der Brüdenaustritt beispielsweise durch eine steuerbare Klappe 23 am oberen offenen Rohraustritt 16 gesteuert werden.

[0018] Nach dem zuvor Gesagten sind das obere Ende 16 und/oder das untere Ende 19 des Trocknungsrohres 11 vorteilhaft mit der Umgebung, aber jedenfalls nicht über eine Rohrleitung miteinander verbunden. Da die Trocknungsvorrichtung 10 ohne Prozessgas, genauer gesagt ohne einen Prozessgaskreislauf, arbeitet, ist auch ein freier Ausfall bzw. Auslauf aus dem Trocknungsrohr 11 vorteilhaft möglich. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist vorteilhaft das untere Ende 19 des Trocknungsrohrs 11 offen. Bei nach unten und nach oben offenem Trocknungsrohr 11 entsteht durch Kamineffekt vorteilhaft ein nach oben bzw. dem fallenden Tabak entgegen gerichteter heißer Luftstrom, der einerseits die Trocknung des Tabaks unterstützt und andererseits die entstehenden Brüden am oberen Kaminaustritt 16 aus dem Trocknungsrohr 11 hinausträgt. Diese natürliche Luftbewegung entsteht dadurch, dass heiße Gase eine geringere Dichte haben und in einem Kamin aufsteigen. Die Geschwindigkeit der durch den Kamineffekt erzeugten aufsteigenden Gasströmung ist dabei von der Dichtedifferenz des kalten und heißen Gases und der Länge des den Kamin bildenden Trocknungsrohrs 11 abhängig.

[0019] Um die aufsteigende Luftströmung zu steuern, ist vorteilhaft eine Drossel 23 vorgesehen, und zwar vorzugsweise oberhalb des Tabakeinlasses 12, insbesondere im Bereich des den Kaminaustritt bildenden oberen Endes 16 des Trocknungsrohrs 11, damit die Drossel 23 nicht von herabfallendem Tabak getroffen und verunreinigt wird. Die Drossel 23 kann vorteilhaft in Abhängigkeit eines nicht gezeigten Sensors geregelt werden, der beispielsweise die Volumenstromgeschwindigkeit der Luftströmung in dem Trocknungsrohr 11 misst. Es ist auch möglich, die Drossel 23 beispielsweise unterhalb des Tabakauslasses 19 anzuordnen, beispielsweise anstelle der Brüdenabzugsleitung 21 im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. Mit der Drossel 23 kann nicht nur die Luftströmung im Trocknungsrohr 11, d.h. in dem Kamin, sondern beispielsweise auch der Sauerstoffgehalt beeinflusst bzw. gesteuert und/oder geregelt werden (insbesondere auf der Grundlage eines Signals von einem den Sauerstoffgehalt messenden Sensor). Zusätzlich oder alternativ kann eine optionale Zuführleitung 27, insbesondere zum Zuführen von Dampf einschließlich überhitztem Dampf, und/oder Inertgas, beispielsweise Stickstoff oder CO2, insbesondere zur Steuerung des Sauerstoffgehalts in dem Trocknungsrohr 11 vorgesehen sein.

[0020] Die durch Wasserverdampfung entstehenden Brüden werden in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 - zusätzlich oder alternativ zu der Brüdenabsaugung am oberen Rohraustritt 16 - vorteilhaft unmittelbar nach dem Austritt des Tabaks aus dem unteren Ende 19 des Trocknungsrohrs 11 mittels einer nur schematisch eingezeichneten Brüdenabsaugung 26 abgesaugt.

[0021] Unterhalb des unteren offenen Endes 19 des Trocknungsrohrs 11 kann ein Auffangtrichter 24 und/oder eine Abfördereinrichtung 25, beispielsweise eine Förderrinne, und/oder eine Kühlvorrichtung, beispielsweise ein pneumatischer Kühler oder ein Wirbelschichtkühler, vorgesehen sein. Eine direkte Übergabe des heißen Tabaks in eine beispielsweise pneumatische Kühlanlage kann sowohl in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 als auch in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 direkt nach der Trocknung eine Abkühlung des Tabaks und eine Entfernung der Brüden bewirken. Hierfür wird am unteren Ende 19 des Trockenrohrs 11 oder alternativ im Falle der Fig. 1 der Beruhigungstopf 20 mit Frischluft versorgt, welche sofort mit dem Tabak zum Betreiben einer pneumatischen Kühlstrecke verwendet wird. Auf diese Weise kann Trocknung und anschließende Kühlung in einer Anlage realisiert werden.

[0022] Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 verdeutlicht, dass das obere Ende 16 des Trocknungsrohrs 11 nicht zwingend offen sein muss. In diesem Beispiel ist das obere Ende 16 des Trocknungsrohrs 11 über eine Rohrleitung 28 mit einem Staubabscheider 29, hier einer Absetzkammer mit Staubauslass 30, alternativ beispielsweise einem Zyklonabscheider, verbunden. An dem Ende 31 der Rohrleitung 28 kann vorteilhaft eine Brüdenabsaugung vorgesehen sein.

[0023] Verschiedene mögliche Horizontalquerschnitte des Trocknungsrohrs 11 sind in den Fig. 4a, Fig. 4b gezeigt. Das Trocknungsrohr 11 kann im Querschnitt rund (Fig. 4a) oder rechteckig (Fig. 4b) geformt sein oder eine andere geeignete geometrische Form aufweisen. Verschiedene mögliche Vertikalquerschnitte des Trocknungsrohrs 11 sind in den Fig. 5a bis Fig. 5d gezeigt. In Fig. 5a erweitert sich der Querschnitt des Trocknungsrohrs 11 stetig von unten nach oben. In Fig. 5b weist das Trocknungsrohr 11 einen unteren Rohrabschnitt 32 mit konstantem Rohrquerschnitt und einen oberen Rohrabschnitt 33 mit sich stetig von unten nach oben erweiterndem Rohrquerschnitt auf. In Fig. 5c weist das Trocknungsrohr 11 einen unteren Rohrabschnitt 32 mit konstantem Rohrquerschnitt, einen mittleren Rohrabschnitt 33 mit sich stetig von unten nach oben erweiterndem Rohrquerschnitt und einen relativ kurzen oberen Rohrabschnitt 34 mit konstantem Rohrquerschnitt auf. In Fig. 5d verjüngt sich der Querschnitt des Trocknungsrohrs 11 stetig von unten nach oben.

[0024] Die Querschnitte sind vorteilhaft so zu gestalten, dass ausreichend Wärme, insbesondere Strahlungswärme, auf den fallenden Tabak treffen bzw. an den fallenden Tabak übertragen werden kann.

Ansprüche

1. Vorrichtung (10) zum Trocknen eines Tabakmaterials, umfassend ein Trocknungsrohr (11) mit einem oberen Materialeinlauf (12) und einem unteren Materialauslauf (13) und einer Heizeinrichtung (14), wobei das Trocknungsrohr (11) so eingerichtet ist, dass das Tabakmaterial im freien Fall durch das Trocknungsrohr (11) getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (14) zur Beheizung des Trocknungsrohres (11) und zur Zuführung der gesamten Trocknungsenergie durch die Trocknungsrohrwand (35) in das Innere des Trocknungsrohrs (11) eingerichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsrohr (11) eine Strömungsverbindung mit der Umgebung aufweist, so dass in dem Trocknungsrohr (11) nur durch Kamineffekt eine Trocknungsluftströmung erzeugbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Fließquerschnitt-Verstelleinrichtung (23) umfasst, mittels der die Trocknungsluftströmung einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließquerschnitt-Verstelleinrichtung (23) in Richtung der Luftströmung hinter dem Materialeinlauf (12) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließquerschnitt-Verstelleinrichtung (23) zur Einstellung der Trocknungsluftströmung steuerbar und/oder regelbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließquerschnitt-Verstelleinrichtung (23) in Abhängigkeit eines von einem Sensor gemessenen, mit der Fließgeschwindigkeit der Trocknungsluftströmung zusammenhängenden Signals regelbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsrohr (11) am oberen Ende offen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass über dem oberen offenen Ende (16) des Trocknungsrohrs (11) eine Absaughaube (17) zum Abziehen von Brüden angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsrohr (11) am oberen Ende (16) mit einem Staubabscheider (29) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende (13) des Trocknungsrohrs ein Beruhigungstopf (20) und darunter eine Ausschleusung (22) für das getrocknete Tabakmaterial angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende des Trocknungsrohrs (13) offen und zum freien Ausfall des getrockneten Tabaks aus dem Trocknungsrohr (11) eingerichtet ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Einrichtung (27) zum Einspeisen von Dampf in das Trocknungsrohr (11) umfasst.

13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Kühleinrichtung zum Abkühlen des getrockneten Tabaks nach Austritt aus dem Materialauslauf (13) aufweist.

14. Verfahren zum Trocknen eines Tabakmaterials in einem Trocknungsrohr (11) mit einem oberen Materialeinlauf (12) und einem unteren Materialauslauf (13) und unter Verwendung einer Heizeinrichtung (14), wobei das Tabakmaterial im freien Fall durch das Trocknungsrohr (11) getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Heizeinrichtung (14) das Trocknungsrohr (11) beheizt und die gesamte Trocknungsenergie durch die Trocknungsrohrwand (35) in das Innere des Trocknungsrohrs (11) zugeführt wird.

Zeichnung