Stromtrockner und Stromtrocknungsverfahren zum Trocknen eines Tabakmaterials

Abstract

 Ein Stromtrockner (10) zum Trocknen eines Tabakmaterials umfasst einen von einem Trocknungsgas durchströmbaren Rohrkreislauf (11), in dem ein Gebläse (17) zum Erzeugen der Trocknungsgasströmung, eine Heizeinrichtung (18) zum Erhitzen des Trocknungsgases und eine zwischen einem Materialeinlauf (20) und einem Materialauslauf (23) angeordnete Trocknungsstrecke (27) vorgesehen ist. Der Materialeinlauf (20) ist oberhalb von dem Materialauslauf (23) angeordnet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Stromtrockner zum Trocknen eines Tabakmaterials, umfassend einen von einem Trocknungsgas durchströmbaren Rohrkreislauf, in dem ein Verdichter zum Erzeugen der Trocknungsgasströmung, eine Heizeinrichtung zum Erhitzen des Trocknungsgases und eine zwischen einem Materialeinlauf und einem Materialauslauf angeordnete Trocknungsstrecke vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein entsprechendes Stromtrocknungsverfahren.

[0002] Ein Stromtrockner zum Trocknen eines Tabakmaterials ist beispielsweise aus der DE 10 2005 062 725 B3 bekannt.

[0003] Bei üblichen Stromtrocknern wird das Tabakmaterial mittels einer heißen Gasströmung gegen die Schwerkraft nach oben durch ein Trocknungsrohr gefördert. Wird die Temperatur der Gasströmung erhöht, muss die Fördergasmenge reduziert werden, um gleiche Abtrocknungsraten zu realisieren, da die Wasserverdampfung durch eine definierte Energiemenge beeinflusst wird. Die Trocknungstemperatur kann dabei nicht ohne Weiteres über ein bestimmtes Temperaturniveau hinaus erhöht werden, weil die Stromdichte des Trocknungsgases sonst soweit reduziert werden müsste, dass das Trocknungsgas dann nicht mehr in der Lage wäre, das Tabakmaterial nach oben zu fördern. Auch die Dichte des Strömungsgases reduziert sich durch höhere Temperaturen, was das Förderverhalten zusätzlich negativ beeinflusst. Daher können Stromtrockner nur mit einer an die jeweiligen Tabakfeuchten angepassten Gastemperatur betrieben werden. Sollen höhere Trocknungstemperaturen erreicht werden, um beispielsweise einen positiven Einfluss auf die Füllfähigkeit des Tabaks zu bewirken, muss die Feuchtigkeit des zu trocknenden Tabaks mittels Auffeuchtung erhöht werden. Dies erfordert zusätzlichen apparativen Aufwand, zudem wird zusätzlich Energie zum Verdampfen der beim Auffeuchten eingebrachten Wassermenge benötigt.

[0004] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Stromtrockner und ein Stromtrocknungsverfahren bereitzustellen, die eine energieeffiziente Trocknung bei hohen Temperaturen mit verringertem baulichen Aufwand ermöglicht.

[0005] Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.

[0006] Bei einem erfindungsgemäßen Stromtrockner ist der Materialeinlauf oberhalb von dem Materialauslauf angeordnet. Das Tabakmaterial wird also oben in ein Trocknungsrohr eingeführt und fällt aufgrund der Schwerkraft ohne Unterstützung eines Fördermediums, nämlich des Trocknungsgasstroms, durch die Trocknungsstrecke nach unten bis zu dem Materialauslauf. Das Trocknungsgas dient im Wesentlichen nur zum Abtrocknen des Tabakmaterials beim Fallen und zum Abtransport der aus dem Tabakmaterial verdampften Feuchtigkeit. Das Trocknungsgas muss aber nicht für den Transport des Tabakmaterials sorgen. Der Volumenstrom des Trocknungsgases kann daher wesentlich kleiner sein als in herkömmlichen Stromtrocknern. Der niedrige Volumenstrom ermöglicht dabei wesentlich höhere Trocknungstemperaturen als im Stand der Technik, ohne dass das Tabakmaterial vor dem Trocknen oder im Trocknereinlauf aufgefeuchtet werden muss. Da erfindungsgemäß auch geringe Gasmengen mit kleinen Dichten eingesetzt werden können, besteht die Möglichkeit, sehr hohe Gastemperaturen zur Trocknung einzusetzen. Es können somit auch relativ trockene Tabake bei hohen Temperaturen ohne vorherige Auffeuchtung getrocknet werden.

[0007] Vorzugsweise ist die Trocknungsstrecke von dem Materialeinlauf bis zu dem Materialauslauf stetig bzw. monoton fallend verlaufend angeordnet. Das Trocknungsgas muss dann an keiner Stelle der Trocknungsstrecke die Förderung des Tabakmaterials übernehmen.

[0008] In einer Variante der Erfindung ist die Fließrichtung des Tabakmaterials der Trocknungsgasströmung gleichgerichtet. Das Trocknungsgas strömt in die gleiche Richtung wie das Tabakmaterial und kann somit die Fallgeschwindigkeit des Tabakmaterials vorteilhaft erhöhen.

[0009] In einer anderen Variante der Erfindung ist die Fließrichtung des Tabakmaterials der Trocknungsgasströmung entgegengerichtet. In diesem Fall verringert das Trocknungsgas die Fallgeschwindigkeit des Tabakmaterials. Dies kann vorteilhaft sein, um die Verweildauer des Tabakmaterials in dem Trocknungsrohr zu erhöhen.

[0010] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Trocknungsrohr von einem konzentrischen Doppelrohr gebildet. Diese Ausführung ist besonders platzsparend. Zudem kann das Mantelrohr je nachdem als thermische Isolierung des Innenrohrs dienen bzw. dieses von außen heizen. Dieser Aspekt der Erfindung ist daher gegebenenfalls unabhängig, d.h. in einer nur auf den Oberbegriff von Anspruch 1 rückbezogenen Form schützbar.

[0011] Die Vorteile des Doppelrohrs werden insbesondere dann erzielt, wenn das Innenrohr und das Mantelrohr vorzugsweise gegenläufig von dem Trocknungsgas durchströmt werden. Zweckmäßigerweise ist die Trocknungsstrecke in dem Innenrohr des Doppelrohrs gebildet, weil die Tabakverteilung und der gleichmäßige Kontakt des Tabaks mit dem Trocknungsgas in dem Innenrohr besser realisiert werden können. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, das die Trocknungsstrecke in dem Mantelrohr gebildet ist.

[0012] Unter Tabakmaterial ist insbesondere geschnittenes Rippen-und/oder Blattmaterial zu verstehen.

[0013] Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1

eine schematische Darstellung eines Stromtrockners in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2

eine schematische Darstellung eines Stromtrockners in einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 3

eine schematische Darstellung eines Stromtrockners mit einer Absetzwirbelkammer;

Fig. 3A

eine schematische Ansicht von oben auf die Absetzwirbelkammer des Stromtrockner gemäß Figur 3; und

Fig. 4

eine schematische Darstellung eines Stromtrockners mit einer geneigten Trocknungsstrecke.

[0014] Der Stromtrockner 10 umfasst einen im Wesentlichen geschlossenen Rohrkreislauf 11, der aus Rohren 12 bis 16 und darin angeordneten Funktionseinheiten 17 bis 19 gebildet ist. Ein Gebläse 17 erzeugt eine Gasströmung in dem Rohrkreislauf 11. Das Trocknungsgas kann jedes geeignete Gas sein, beispielsweise Luft, Stickstoff, überhitzter Wasserdampf, sonstige sauerstoffarme Gase oder jede geeignete Mischung daraus. Das Trocknungsgas wird in der Heizeinrichtung 18 auf die gewünschte Trocknungstemperatur erhitzt. Die Heizeinrichtung 18 kann beispielsweise ein Wärmetauscher sein.

[0015] Über einen Materialeinlauf 20 wird zu trocknendes Tabakmaterial in das Trocknungsrohr 13 eingegeben. Der Materialeinlauf 20 umfasst vorteilhaft mindestens eine Schleuse 21, insbesondere eine Zellradschleuse. Der Materialeinlauf 20 kann mindestens eine Konditioniereinrichtung 22, insbesondere eine Winnowerwalze, umfassen. Ausführungsformen ohne Konditioniereinrichtung 22 sind ebenso möglich.

[0016] Der Tabak wird in der innerhalb des Trocknungsrohrs 13 gebildeten Trocknungsstrecke 27 getrocknet. Das getrocknete Tabakmaterial wird über den Materialauslauf 23 aus dem Trocknungsrohr 13 entnommen.

[0017] Das rückfließende Prozessgas wird über einen Staubabscheider 19, insbesondere einen Zyklon, eine Absetzkammer, einen Filter oder eine anderen Einheit zur Feststoff-Gas-Trennung, entstaubt, in dem Wärmetauscher 18 wieder auf Betriebstemperatur erhitzt und in dem Kreislauf 11 erneut zur Trocknung verwendet. Eine Brüdenleitung 38 nach dem Ventilator 17 entzieht dem Prozessgas die im Prozess hinzugefügten Bestandteile, insbesondere Dampf, Frischluft und verdampftes Wasser. Zur Regelung des Sauerstoffgehalts in dem Prozessgas ist vor dem Ventilator 17 zweckmäßigerweise eine Frischluftzufuhr 39 vorgesehen. Zusätzlich kann optional eine Dampfeinspeisung vor dem Wärmetauscher 17 vorgesehen sein.

[0018] Erfindungsgemäß ist der Materialeinlauf 20 oberhalb des Materialauslaufs 23 angeordnet. In der Ausführungsform gemäß Figur 1 verläuft die Trocknungsstrecke 27 vertikal und das Prozessgas durchströmt die Trocknungsstrecke 27 von oben nach unten. Vertikal umfasst hier geringfügige Abweichungen von der Vertikalen um bis zu 10°. Der Tabak wird oben in das Trocknungsrohr 13 eingeworfen, mit dem heißen Gasstrom abwärts gefördert und am unteren Ende des Trocknungsrohrs 13 in den Materialauslauf 23 geworfen.

[0019] Der Materialauslauf 23 umfasst vorteilhaft mindestens eine Schleuse 24, insbesondere eine Zellradschleuse. Vorzugsweise kann des Weiteren eine Absetzkammer 25 vorgesehen sein, die der Schleuse 24 gegebenenfalls vorgeschaltet ist. In den Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 und 2 ist die Absetzkammer 25 eine Beruhigungskammer mit stark vergrößertem lichtem Querschnitt, so dass die Strömungsgeschwindigkeit des Trocknungsgases sich erheblich verringert und der Tabak daher aus dem Trocknungsgas ausfällt. Innerhalb der Beruhigungskammer 25 kann optional ein Strömungsbrecher 26 beispielsweise in Form eines Kegels angeordnet sein, um den hereinschießenden Tabak gezielt in den strömungsfreien Bereich oberhalb der Auslaufschleuse zu transportieren. Dadurch wird ein starkes Verwirbeln des Tabaks verhindert und ein besserer Abscheidegrad erreicht.

[0020] Das Trocknungsrohr 13 ist vorzugsweise als Doppelrohr ausgeführt. In dem Trocknungsrohr 13 ist demnach eine konzentrische Rohrwand 28 angeordnet, die den Innenraum des Trocknungsrohrs 13 in ein Innenrohr 29 und ein dazu konzentrisches, das Innenrohr 29 umschließendes Mantelrohr 30 teilt. Das Innenrohr 29 bildet vorteilhaft die Trocknungsstrecke 27. Das abgekühlte Prozessgas wird dann in dem Mantelrohr 30 nach oben abgesaugt, siehe Figur 1. In dieser bevorzugten Anordnung stellt das Mantelrohr 30 eine thermische Isolierung für das Innenrohr 29 dar, so dass das Innenrohr 29 auf hohem Temperaturniveau gehalten werden kann und Wärmeverluste der heißen Strömung innerhalb des Innenrohres 29 reduziert werden können.

[0021] Der Übergang vom Innenrohr 29 zu dem Mantelrohr 30 ist so ausgestaltet, dass hier nur geringe Sauggeschwindigkeiten auftreten, so dass kein Tabak in das Mantelrohr 30 mitgerissen werden kann. Im oberen Bereich des Trocknungsrohrs 13 wird das rückfließende Prozessgas aus dem Mantelrohr 30 in ein separates Abzugsrohr 14 zusammengeführt und dem Staubabscheider 19 zugeführt.

[0022] In der alternativen Ausführungsform gemäß Figur 2 wird der Tabak in dem Innenrohr 28 nicht mit der Prozessgasströmung wie in Figur 1, sondern im freien Fall gegen die Prozessgasströmung getrocknet. Dabei muss der Querschnitt des Innenrohrs 30 zweckmäßigerweise ausreichend groß sein, so dass die Strömungsgeschwindigkeit so gering wird, dass der Tabak in der Strömung absinken kann und nicht nach oben mitgefördert wird. Der freie Strömungsquerschnitt im Mantelrohr 30 kann dagegen geringer ausfallen, weil eine größere Strömungsgeschwindigkeit hier keine Auswirkungen hat. In dieser Ausführungsform beheizt das heiße Prozessgas im Mantelrohr 30 die Trocknungsstrecke 27 von außen.

[0023] In sämtlichen Ausführungsformen kann das Trocknungsrohr 13 mit runden Querschnitten, rechteckigen Querschnitten oder jeder anderen geeigneten Querschnittsform ausgeführt sein.

[0024] In der Ausführungsform gemäß Figur 3 ist die Absetzkammer 25 alternativ als Absetzwirbelkammer ausgeführt. Hier wird die Prozessgasströmung aus dem Trocknungsrohr 13 tangential in die Absetzwirbelkammer 25 eingeleitet, beispielsweise mittels einer entsprechend gebogenen Rohrmündung 31.

[0025] In der Ausführungsform gemäß Figur 3 wird das Prozessgas beispielsweise schräg nach oben durch das separate Abzugsrohr 14 abgezogen, wobei das Trocknungsrohr 13 hier als Einzelrohr ausgeführt ist. Dies ist aber nicht zwingend der Fall; es ist beispielsweise auch möglich, in den Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 und 2 mit Doppelrohr 13 eine Absetzwirbelkammer 25 gemäß Figur 3 vorzusehen.

[0026] In der Ausführungsform gemäß Figur 4 ist alternativ ein gegen die Vertikale geneigtes Trocknungsrohr 13 vorgesehen. Das Trocknungsrohr 13 ist vorzugsweise im Bereich zwischen 10° und 45° gegen die Vertikale geneigt; eine Neigung um bis zu 45° gegen die Vertikale wird als im Wesentlichen vertikales Trocknungsrohr 13 bezeichnet. Durch Neigung des Trocknungsrohrs 13 können Verweilzeiten des Tabakmaterials im Trocknungsrohr 13 und Trocknungsparameter entsprechend den verfahrenstechnischen Anforderungen vorteilhaft angepasst werden.

[0027] Insbesondere bei einem geneigten Trocknungsrohr 13 kann es vorteilhaft sein, das Trocknungsrohr 13 mittels nicht gezeigter Rotationsantriebe rotierbar auszugestalten und vorzugsweise mit Einbauten wie Schaufeln, Rechen oder dergleichen zu versehen, um Ablagerungen des Tabaks an den Innenwänden des Trocknungsrohrs 13 zu vermeiden. Die Fördergeschwindigkeit des Tabaks kann hierbei auch durch die Geschwindigkeit der Gasströmung mittels des Ventilators 17 beeinflusst bzw. eingestellt werden.

[0028] In einer nicht gezeigten Ausführungsform umfasst das Trocknungsrohr einen vertikalen Abschnitt und einen geneigten Abschnitt, wobei der vertikale Abschnitt vor dem geneigten Abschnitt angeordnet sein kann oder umgekehrt.

[0029] Zur weiteren Unterstützung der Trocknung und Erhöhung der Trocknungstemperatur können die die Trocknungsstrecke 27 bildenden Wände des Trocknungsrohrs 13 beheizbar sein. Hierfür können beispielsweise dampfdurchströmte Wände verwendet werden. Spezielle beheizte Einbauten in der Trocknungsstrecke 27 können weitere Energiezufuhr gewährleisten.

Ansprüche

1. Stromtrockner (10) zum Trocknen eines Tabakmaterials, umfassend einen von einem Trocknungsgas durchströmbaren Rohrkreislauf (11), in dem ein Gebläse (17) zum Erzeugen der Trocknungsgasströmung, eine Heizeinrichtung (18) zum Erhitzen des Trocknungsgases und eine zwischen einem Materialeinlauf (20) und einem Materialauslauf (23) angeordnete Trocknungsstrecke (27) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialeinlauf (20) oberhalb von dem Materialauslauf (23) angeordnet ist.

2. Stromtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungsstrecke (27) von dem Materialeinlauf (20) bis zu dem Materialauslauf (23) stetig fallend verläuft.

3. Stromtrockner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließrichtung des Tabakmaterials der Trocknungsgasströmung gleichgerichtet ist.

4. Stromtrockner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließrichtung des Tabaks der Trocknungsgasströmung entgegengerichtet ist.

5. Stromtrockner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Trocknungsgases in der Trocknungsstrecke (27) ausreichend niedrig ist, um ein Mitfördern von Tabakmaterial entgegen der Soll-Fließrichtung zu vermeiden.

6. Stromtrockner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Trocknungsstrecke (27) bildendes Trocknungsrohr (13) von einem konzentrischen Doppelrohr gebildet wird.

7. Stromtrockner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenrohr (29) und ein Mantelrohr (30) des Doppelrohrs gegenläufig von dem Trocknungsgas durchströmt werden.

8. Stromtrockner nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungsstrecke (27) in dem Innenrohr (29) des Doppelrohrs gebildet ist.

9. Stromtrockner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsrohr (13) vollständig oder mindestens teilweise vertikal verläuft.

10. Stromtrockner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsrohr (13) vollständig oder mindestens teilweise um mindestens 10° gegen die Vertikale geneigt ist.

11. Stromtrockner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsrohr (13) rotierbar ist.

12. Stromtrocknungsverfahren zum Trocknen eines Tabakmaterials, umfassend das Erzeugen einer einen Rohrkreislauf durchströmenden heißen Trocknungsgasströmung, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabe des zu trocknenden Tabakmaterials in die Trocknungsstrecke oberhalb von der Entnahme des getrockneten Tabakmaterials aus der Trocknungsstrecke erfolgt.

13. Stromtrocknungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Tabakförderung unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit eines Prozessgases und dessen Temperatur ist.

Zeichnung