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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Tabakvorbereitung im Rahmen der Herstellung von Rauchartikeln, insbesondere Zigaretten. Speziell betrifft die Erfindung eine modulare Tabakvorbereitung zur Verarbeitung von Rohtabak, um rauchfähigen Schnitttabak bzw. Zigaretten herzustellen.
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Bei der herkömmlichen Tabakverarbeitung werden die meisten Prozessschritte, wie das Konditionieren, Soßieren, Schneiden, Trocknen und Expandieren in separaten Standardapparaten wie Trommeln, Dämpftunneln, Luftstromtrocknern, Bandtrocknern usw. ausgeführt. All diesen Apparaten wird der Tabak als Schüttgut zugeführt. Während der Prozesse wird der Tabak im Allgemeinen keiner besonderen Kompression unterzogen; eine Ausnahme bildet hier lediglich das Tabakschneiden. Der Tabak wird also weitgehend mit seiner natürlichen Füllfähigkeit verarbeitet, und daraus ergeben sich großvolumige Apparate zur Verarbeitung, die in entsprechenden Gebäuden aufgestellt sein müssen.
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Aus der
DE 10 2004 043 833 ist es bekannt, Aufbereitungseinrichtungen übereinander anzuordnen (”vertikale Tabakvorbereitung”), um den Platzbedarf zu reduzieren. Natürlich müssen hierzu entsprechend hohe Gebäude bereitgestellt werden. Weiterhin ist es gängige Praxis, Pufferboxen zur Entkopplung von Prozessen zu verwenden, was wiederum den Platzbedarf insgesamt erhöht.
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Ein typisches Beispiel einer spezialisierten Standardtabakvorbereitung gemäß dem Stand der Technik ist der 5 zu entnehmen. Die verschiedenen Tabake haben einzelne Verarbeitungslinien, und jedes Kästchen in 5 stellt einen Prozessschritt mit dazugehörigem Apparat dar. Die unterschiedlichen Apparate sind mit Förderelementen wie Rinnen oder Bändern verbunden. Ein Prozessschritt kann oftmals durch unterschiedliche Apparate abgebildet werden, d. h. der Arbeitsschritt Trocknung kann beispielsweise in einem Trommeltrockner oder Luftstromtrockner ausgeführt werden. Die teilweise beobachtete und durch Evolution entstandene Vielseitigkeit von Tabakvorbereitungen steht grundsätzlich dem Anliegen einer Standardisierung entgegen.
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In der Regel sind Tabakvorbereitungsanlagen bei einer Konsolidierung von Werkstrukturen schwierig zu verlagern, da oftmals maßgeschneiderte Lösungen nicht ohne weiteres auf andere Standorte übertragen werden können.
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Aus der
DE 10 2004 059 388 B4 ist ein Verfahren zur Herstellung von zerkleinertem Tabakmaterial bekannt, wobei hier aufgezeigt wird, wie aus Tabakrippenmaterial mit Hilfe eines Schneckenextruders ein zerkleinertes, faseriges Material hergestellt wird, das unmittelbar in Rauchprodukten verwendet werden kann.
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Weiterhin ist in der
DE 10 2005 006 117 A1 ein Verfahren offenbart, das erlaubt, Mischungen aus Tabakrippenmaterialien unter Zusatz von beispielsweise Tabakstäuben zur Herstellung von geschmacklich aufgewerteten faserförmigen Materialien, vergleichbar Schnitttabak und geeignet zur direkten Herstellung von Rauchprodukten, zu extrudieren.
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Die
AT 74 256 E offenbart ein Verfahren zur Extrusion von Tabakmaterial, wobei die Extrusion eine Verdichtung mit Druck- und Temperaturerhöhung sowie eine mechanische Bearbeitung und schlagartige Entspannungstrockung des Materials an einem Extruderauslass umfasst. Das Tabakmaterial kann ein Tabaklaminamaterial umfassen.
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Die
DE 10 2004 057 980 A1 offenbart eine Tabakaufbereitungsanlage mit mehreren Aufbereitungsfunktionseinheiten für Tabak und Tabakaufbereitungszwischenprodukte. Die Aufbereitungsfunktionseinheiten oder Untereinheiten der Aufbereitungsfunktionseinheiten sind im Wesentlichen an die Größe von standardisierten Containern angepasst.
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Die
DE 103 04 629 A1 offenbart ein kontinuierliches Verfahren zur Durckkonditionierung von Nahrungs- bzw. Genussmittelmaterial, bei dem das Material durch einen Eingang in eine unter überatmosphärischem Druck stehende Konditionierungskammer eingebracht, dort mit einem Konditionierungsmittel beaufschlagt und an einem Ausgang wieder aus der Konditionierungskammer ausgebracht wird, wobei das Material in einer schräg nach oben geneigten Konditionierungskammer mittels eines Mischförderers kontinuierlich vom Eingang zum Ausgang gefördert wird.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Tabakvorbereitung zu optimieren. Insbesondere soll die Tabakvorbereitung insgesamt kompakter werden und zwar bezüglich des Raumbedarfs und/oder des Zeitbedarfs. Unter anderem soll die Tabakvorbereitung als Verfahrensablauf aber auch als apparative Anordnung besser handhabbar werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Tabakvorbereitungsverfahren gemäß dem Anspruch 1, ein Tabakvorbereitungsaggregat gemäß dem Anspruch 6, eine Anordnung von Tabakvorbereitungsaggregaten gemäß dem Anspruch 9 und eine Rauchartikel- bzw. Zigarettenherstellungsvorrichtung gemäß dem Anspruch 12 gelöst. Die Unteransprüche definieren bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
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Bei dem erfindungsgemäßen Tabakvorbereitungsverfahren wird ein Tabakmaterial durch mehrere Extrusionsprozesse aufbereitet, welche eine Verdichtung mit Druck und Temperaturerhöhung sowie eine mechanische Bearbeitung und schlagartige Entspannungstrocknung des Materials an einem Extruderauslass umfasst. Das Tabakmaterial, das hier als Eingangsmaterial dient, umfasst erfindungsgemäß ein Tabaklaminamaterial. Mit anderen Worten kann die vorliegende Erfindung ein Extrusionsverfahren benutzen, um damit im Wesentlichen den gesamten Tabakvorbereitungsablauf durchzuführen, der für ein Laminamaterial, also das hochwertigste Tabakmaterial, benötigt wird. Die Erfindung hat also erkannt, dass eine Extrusion nicht nur für die Aufbereitung von Tabak-Nebenprodukten, wie Staub, Winnowings, Cutter-Knockouts, Stem Fibres, Scraps, Short Stems, sondern auch als attraktive und kompakte Lösung für eine Lamina-Tabakvorbereitung geeignet ist, insbesondere für einen kompletten Ersatz einer herkömmlichen Tabakvorbereitung. Mit der vorliegenden Erfindung wird also die Erkenntnis umgesetzt, dass eine solche Extrusion gleichwertig zu einer klassischen Tabakvorbereitung in Linien anzusehen ist, wobei ein großer Vorteil darin besteht, dass Platz und Energie gespart werden und damit eine umweltfreundliche Betriebsweise mit erhöhter Prozessflexibilität bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann die Erfindung eine integrierte Produktionsweise verwirklichen, ohne das Tabak-Nebenprodukte anfallen und mit garantiert hohen Materialausbeuten. Die praktizierte Linienspezialisierung (Virginia, Burley, Orient, Rippen) kann aber grundsätzlich beibehalten werden.
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Was die Kompaktheit des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner apparativen Umsetzung betrifft, so ergibt sich diese speziell aus der Verarbeitung eines komprimierten Produkts im Extruder, weil dadurch mehr Produkt in geringerer Zeit und auf einem geringeren Stellraum verarbeitet werden kann. Als kennzeichnende Größe für die Auslegung von Produktionsstätten und Behandlungsapparaten sind die Schüttdichte der Tabakmischung sowie die jährliche Sollkapazität anzusehen. Die Durchsatzleistung und damit die jährliche Kapazität ist eine festgelegte Größe, wohingegen die Schüttdichte, die in der Regel im Bereich von ca. 200 kg/m3 liegt, erfindungsgemäß beeinflusst werden kann. Weil es der Erfindung gelingt, durch die Extrusionsverarbeitung die Tabakverarbeitungsprozesse in einer ”verdichteten Tabakphase” (bei ca. 800 kg/m3) laufen zu lassen, wird das Bearbeitungsvolumen auf ein Viertel reduziert. Weil in einem Extruder auch weitere Prozessschritte am verdichteten Tabakvolumen quasi gleichzeitig verrichtet werden können (z. B. Konditionierung), entstehen auch zeitliche Vorteile.
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Es kann also erfindungsgemäß das Tabaklaminamaterial oder ein Tabakmaterial, das ein solches Tabaklaminamaterial umfasst, kompakter und schneller verarbeitet werden, und die wirtschaftliche Bedeutung dieser erfindungsgemäßen Erkenntnis ist beträchtlich, da riesige Anlagen zum Konditionieren, Dreschen, Trocknen usw. überflüssig werden können.
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Das Tabakmaterial, das dem erfindungsgemäßen Verfahren als Eingangsmaterial zugeführt wird, kann ein Tabaklaminamaterial und ein Tabakrippenmaterial umfassen, insbesondere ein Gemisch aus einem Tabaklaminamaterial und einem Tabakrippenmaterial, speziell im Wesentlichen auch ganze Tabakblätter. Hier zeigt sich einer der größten Vorteile der vorliegenden Erfindung, insbesondere bei der Gemischverarbeitung. Dem Verfahren kann nämlich entweder gereifter (curing) Rohtabak direkt nach der Ernte als Ganzblatt oder nach dem Dreschen in einer ”Green Leaf Threshing Plant” (GLT), getrennt als Lamina (Strips) und Rippe zugeführt werden. Orienttabake finden grundsätzlich den Weg als Ganzblatt in die Tabakindustrie. Die Vorteile der möglichen Zuführung von Mischungen aus Lamina (Tabakblatt) und Rippen liegen klar auf der Hand und betreffen die Zusammenführung von separaten Prozessschritten. Wenn Ganzblatt verwendet wird, ergibt sich ein hohes Einsparungspotential, weil sich das Dreschen, also das Trennen von Rippe und Blatt, praktisch erübrigt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst mehrere Extrusionsprozesse, von denen mindestens einer als Eingangsmaterial bzw. aufzubereitendes Material ein Tabaklaminamaterial verwendet, wobei die durch die jeweiligen Extrusionsprozesse erzeugten Extrusionsprodukte zusammen bzw. im Gemisch ein Tabakvorbereitungsprodukt bilden. Der Vorteil einer solchen Anordnung liegt darin, dass die verschiedenen Tabakmaterialien auch in üblicher Weise unterschiedlich aufbereitet werden können.
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Einer der Extrusionsprozesse kann Tabakrippenmaterial aufbereiten, während mehrere Extrusionsprozesse des Tabakvorbereitungsverfahrens als Eingangsmaterial bzw. aufzubereitendes Material ein Tabaklaminamaterial verwenden können, insbesondere zwei oder drei Prozesse, wobei:
- – bei zwei Prozessen insbesondere Burley-Tabaklaminamaterial einerseits und ein Gemisch von Virginia- und Orient-Tabaklaminamaterial andererseits getrennt aufbereitet werden, und
- – bei drei Prozessen insbesondere Burley-Tabaklaminamaterial, Virginia-Tabaklaminamaterial und Orient-Tabaklaminamaterial getrennt aufbereitet werden.
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Die aufgezeigten Extrusionsprozesse finden parallel zueinander statt (zeitlich und räumlich), und es besteht die Möglichkeit, dass ein, zwei, drei oder mehr Extrusionsprozesse für Tabaklaminamaterial mit einem Extrusionsprozess für Tabakrippenmaterial gekoppelt werden, wobei das Tabakvorbereitungsprodukt sich aus den Produkten dieser Extrusionsprozesse ergibt.
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Ein erfindungsgemäßes Tabakvorbereitungsaggregat weist mindestens die folgenden Komponenten auf: einen Dosierförderer und mehrere parallel arbeitende Extruder, die eine Verdichtung eines Tabakmaterials mit Druck- und Temperaturerhöhung sowie eine mechanische Bearbeitung und schlagartige Entspannungstrocknung des Materials am Extruderauslass vornimmt. Die Komponenten sind erfindungsgemäß insgesamt als modular abgrenzbare Einheit zur Verarbeitung eines Tabakmaterials ausgebildet, welches ein Tabaklaminamaterial umfasst. Mit anderen Worten stellt das Tabakvorbereitungsaggregat einerseits in seiner kleinstnotwendigen Form, andererseits aber auch mit optionalen Zusatzkomponenten ein Modul, also eine separate, in sich geschlossene Einheit dar, welche einen flexiblen Einsatz und eine flexible Handhabung, auch räumliche Versetzung gestattet. Durch diese modulare Ausgestaltung entstehen kompakte und überall einsetzbare, insbesondere auch verschiffbare Tabakvorbereitungsaggregate.
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In einer erweiterten Ausführungsform, aber noch immer in Modul-Zusammenstellung (in zusammengehörigen einzelnen Einheiten, die immer in gleicher oder ähnlicher Weise kombiniert werden können und so eine räumliche Einheit bilden) umfasst das Tabakvorbereitungsaggregat noch mindestens eine der folgenden Komponenten:
- – einen dem Dosierförderer vorgeschalteten Tabakmaterialspeicher; und
- – eine dem Extruder nachgeschaltete Kühlvorrichtung für das extrudierte Tabakvorbereitungsprodukt.
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Natürlich kann das Tabakvorbereitungsaggregat so ausgestaltet sein, dass es zur Durchführung eines Tabakvorbereitungsverfahrens geeignet ist, wie es oben in verschiedenen Ausführungsformen beschrieben worden ist. Insbesondere werden dazu die entsprechenden Aggregatsteile bzw. Vorrichtungsteile bereitgestellt, die zum Ausführen der Verfahrensschritte notwendig sind.
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Im gleichen Sinne ist eine erfindungsgemäße Anordnung von mehreren Tabakvorbereitungsaggregaten zur Durchführung eines der Verfahren geeignet auszugestalten, wie sie oben im Hinblick auf ”mehrere Extrusionsprozesse” erläutert wurden. Dabei ist es möglich, für jeden Extrusionsprozess ein Aggregat vorzusehen und die Tabakvorbereitungsprodukte der Aggregate zur Weiterverarbeitung im Rauchartikelherstellungsprozess zu sammeln, insbesondere auf einem Förderer zu sammeln (Bandförderer, Rinnenförderer, etc.).
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Für jedes Aggregat kann erfindungsgemäß ein Tabakmaterialspeicher mit jeweils einem anderen Eingangsmaterial oder einer anderen Eingangsmaterialkombination vorgesehen sein, wobei das Eingangsmaterial oder die Eingangsmaterialkombination insbesondere eines oder eine Kombination der folgenden Materialien umfasst:
- – Burley-Tabaklaminamaterial;
- – Virginia-Tabaklaminamaterial;
- – Orient-Tabaklaminamaterial;
- – Tabakrippenmaterial.
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Das genannte Aggregat oder die Aggregate einer Aggregatsanordnung sind gemäß vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsformen durch mindestens eines der folgenden Merkmale gekennzeichnet:
- – mindestens einer der Tabakmaterialspeicher ist ein Silo, speziell ein hochgestellter Silo, aus dem das Tabakmaterial nach unten durch Schwerkrafteinwirkung abgegeben wird;
- – der Dosierförderer ist ein Schneckenförderer;
- – der Extruder ist ein Schneckenextruder mit verstellbarem Scherspaltauslass;
- – die Kühlvorrichtung ist ein Förderbandkühler;
- – das Tabakvorbereitungsprodukt wird durch ein Förderband vom jeweiligen Aggregat abtransportiert, und gegebenenfalls werden die Produkte mehrerer Aggregate auf einem Förderband gesammelt.
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In ihrer umfassendsten Form betrifft die vorliegende Erfindung eine Rauchartikel- bzw. Zigarettenherstellungsvorrichtung mit einem Aggregat oder einer Aggregatsanordnung, wie sie oben in verschiedenen Ausführungsformen beschrieben worden sind. Das Aggregat oder die Aggregatsanordnung ist dabei als Tabakvorbereitungsmodul (Primary-Modul) einem Zigarettenmaker (Secondary-Einheit oder Zigarettenherstellungsmaschine) vorgeschaltet, insbesondere unmittelbar an einer Schnittstelle vorgesetzt. Hier wird die universelle und optimale Einsetzbarkeit bzw. Handhabbarkeit der modularen Tabakvorbereitung gemäß der vorliegenden Erfindung mit all ihren Vorteilen ersichtlich. Die modulare Tabakvorbereitung kann wegen ihres geringen Platzbedarfs und ihres hohen Durchsatzes und insbesondere auch wegen der breiten Einstellungsmöglichkeiten, was die Qualität und Quantität des Endproduktes betrifft (Konditionierung im Extruder) überallhin verschifft und anstelle der bisher notwendigen großflächigen Tabakvorbereitungsanlagen eingesetzt werden. Insbesondere kann sie z. B. schon in Tabak-Herstellungsländer verschifft werden, wo man – aus den oben angegebenen Gründen – auch noch die Drescheinrichtung einsparen kann, so dass erheblich schneller, günstiger und platzsparender produziert werden kann.
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In ihrer Grundkonzeption und in ihren verschiedenen Ausführungsformen setzt die erfindungsgemäße Tabakvorbereitung also die folgenden Merkmale um:
Prozessschritte herkömmlicher Tabakvorbereitungen werden kombiniert oder ganz eliminiert, und zusätzlich wird durch eine ”verdichtete Arbeitsweise” umschlossenes Gebäudevolumen (Gebäudefläche) eingespart. Das Feuchteprofil kann beim Durchlauf zwischen Anlieferungsfeuchte und Verarbeitungsfeuchte auf maximal 25% einmalig variiert werden, was natürlich den Energieverbrauch und den Anfall von Brüder und Abgasen beträchtlich reduziert. Darüber hinaus entfallen bestehende Einschränkungen bezüglich der Wahl der Ausgangsmaterialien; es kann sogar Ganzblatt verwendet werden. Prozessschritte, die eingespart bzw. ersetzt werden können, sind im Wesentlichen mindestens einige der folgenden:
- – Entrippungsprozess in der ”Green Leaf Threshing Plant”, weil eine Ganzblattverarbeitung grundsätzlich möglich ist;
- – typische Konditionier- und Schneiderlinien;
- – Burley-Prozess-Toasten (Doppeltrocknung);
- – Tabaktrocknung durch Kontakt an warmen (heißen) Oberflächen in Trommeln bzw. durch Konvektion in Luftstromtrocknern, Wirbelschichttrocknern oder durch kapazitive Trocknung in Schneckenförderelementen wie Extrudern; und
- – Apparate zur Flavourisierung.
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Die Infrastruktur der Zigarettenfabrik wird im Wesentlichen kapazitätsmäßig von Anlagen entlastet, die der Emissionsgesetzgebung unterliegen, wie z. B. Entstaubungsanlagen, Brüdenaufbereitungsanlagen und Abwasseraufbereitungsanlagen.
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Die Erfindung wird im Weiteren anhand verschiedener Ausführungsformen und mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Sie kann die hierin beschriebenen Merkmale einzeln sowie in jedweder Kombination umfassen und als Verfahren, Vorrichtung oder Verwendung mit den entsprechenden zuordnungsfähigen Merkmalen verstanden werden. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Extrusions-Tabakvorbereitungsmoduls;
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2 Varianten einer erfindungsgemäßen Aggregatsanordnung in Tabellenform;
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3 mehrere erfindungsgemäße Tabakvorbereitungsaggregate für unterschiedliche Tabakmaterialien, zusammengeschaltet zu einem Produktionsmodul;
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4 die Zusammenschaltung eines erfindungsgemäßen Tabakvorbereitungsmoduls mit einem Zigarettenmaker, zu einer Zigarettenherstellungsanlage bzw. Zigarettenfabrik in schematischer Darstellung; und
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5 die herkömmliche Tabakvorbereitung für verschiedene Tabakmaterialien als Ablaufdiagramm, auf das einleitend bei der Erörterung des Stand des Technik Bezug genommen wurde.
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Bei der Ausführungsform, die in der 1 dargestellt worden ist, weist eine Bearbeitungseinheit, d. h. ein Extrusionsmodul die folgenden Komponenten auf: einem Mischsilo 1, in dem Tabakmaterial als Batch zusammengestellt und dabei ein Rezept formuliert wird; eine Dosierschnecke 2, die eine Volumendosierung bzw. Massendosierung vornimmt und das Tabakmaterial aus dem Silo 1 abtransportiert; einen Extruder 3, zu dem das dosierte Tabakmaterial geliefert wird und in dem die folgenden Schritte ausgeführt werden:
- – Konditionierung mit Wasser/Dampf ggfs. zusätzlich Casing;
- – Verdichtung, Mischen, Erhitzen, Verweilen, Geschmacksbildung, Aromatisierung;
- – Formgebung von in der Länge geschnittenen Tabakfasern zu einem Tabakhaufwerk unter Entspannungstrocknung bei gleichzeitiger Wiederherstellung der natürlichen Füllfähigkeit durch Expansion auf Umgebungsdruck.
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Schließlich weist das gesamte Modul noch die Kühleinheit 4 auf, die der Fixierung der Struktur und der Extraktion von anhaftendem Dampf dient. Was den Mischsilo 1 betrifft, so kann das Beschicken dieses Silos mit ganzen Packstücken entweder mit Hilfe eines Slicers oder eines Brechers vor Eintritt in das Mischbehältnis durchgeführt werden. Ferner kann das so vorgebrochene Schüttgut dann mit einem Silo-Mischwerk homogenisiert und weiter verarbeitet werden.
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Zu dem Extruder ist anzumerken, dass er eine beheizbare Druckkammer aufweisen kann, die einen Tabakmaterial-Einlass auf der Niederdruckseite und einen Tabakmaterial-Auslass auf der Druckseite sowie eine Fördereinrichtung (Stopfschnecke zum Fördern des Tabakmaterials vom Einlass zum Auslass) aufweisen kann. Der Tabakmaterial-Auslass weist einen Strömungskanalquerschnitt (definiert durch Spalt + Profilierung) für den Durchgang des Tabakmaterials unter Entspannung auf, und der Strömungskanalquerschnitt hat vorzugsweise gegeneinander bewegbare Spaltwände, die Aufrauungen oder Profilierungen aufweisen können. Die Spaltwände können ferner voneinander weg und aufeinander zu bewegbar, zum geschlossenen Zustand des Spalts hin vorgespannt und im festen oder fest einstellbaren Abstand gegeneinander beweglich sein (0,01 mm bis 2 mm). Die Aufrauungen können Rillen oder Kreuzprofilierungen sein, und der Spalt kann einen Ringspalt, Zylinderspalt oder ein Kegelspalt sein, dessen Spaltwände insbesondere gegeneinander kontinuierlich oder intermittierend hin- und herbewegbar sind. Die Extruderschnecke kann zum Bereich des Auslasses hin das Kammervolumen mindernde Maßnahmen aufweisen, insbesondere degressive Schneckensteigungen oder progressive Extruderwellen, und es besteht die Möglichkeit, in der Druckkammer mechanische Vorzerkleinerungsmittel bzw. Vorzerfaserungsmittel anzuordnen. An der Druckkammer können Einlässe für Konditionierungs- oder Casingmittel bzw. Dampf vorhanden sein.
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Die beiliegende 2 zeigt erfindungsgemäße Varianten in Tabellenform zusammen mit der Anzahl der notwendigen Extruder (Extruderzellen bzw. Extrudermodule). Wenn Ganzblatt ohne Tabakspezialisierung verwendet wird, ist minimal nur ein Extruder notwendig. Dann wird, wie in 1 gezeigt, das Mischungsrezept in einem Silo des Extrusionsmoduls realisiert, und es wird beispielsweise nicht nach Virginia, Burley, Orient und Rippen prozesstechnisch unterschieden. Im Falle der Verwendung von Ganzblatt entspricht der Anteil des Gerüstbildners Cellulose dem natürlichen Gehalt im Blatt und wird deshalb als besonders vorteilhaft bezüglich der Produkteigenschaften eingeschätzt.
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Es sind Ausführungsformen denkbar, bei denen eine getrennte Extruder-Behandlung unterschiedlicher Tabakmaterialien bzw. Lamina-Sorten stattfindet, und in der zweiten Zeile zeigt die 2 eine Variante, in der gedroschener Tabak verwendet also Rippe und Lamina getrennt behandelt werden. Hierzu sind minimal zwei Extruder notwendig, und es können unterschiedliche Schnittbreiten für Rippe und Lamina eingestellt bzw. unterschiedliche Casingvariationen gewählt werden.
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Wenn gemäß der dritten und vierten Variante in 2 die klassische Spezialisierung der Linien beibehalten werden soll, werden drei bis vier Extrusionsmodule benötigt, nämlich für Burley, Virginia, Orient und Rippe. Der Vorteil dieser Verfahrensweise ist, dass eine Spezialisierung durch unterschiedliche Prozessparameter und Casing-Applikationen sowie andere Parameter vorgesehen werden kann (Burley-Extruder-Toasting, etc.). Wenn Rippe und Burley getrennt aufbereitet werden, Virginia und Orient aber zusammen, sind minimal drei Extruder notwendig, wenn Rippe, Burley, Virginia und Orient getrennt aufbereitet werden, braucht man mindestens vier Extruder und die Erfindung wird zu einer Abbildung einer Standardtabak-Aufbereitung, jedoch mit Extrudermodulen und der zugehörigen Platzersparnis und allen anderen erfindungsgemäßen Vorteilen, die schon beschrieben wurden.
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Es sind natürlich Kombinationen möglich, wie beispielsweise die getrennte Verarbeitung nach Rippe und Blatt, wobei Burley, Virginia und Orient gemeinsam in einem Extrusionsmodul prozessiert werden.
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Eine der vorgenannten Versionen ist in der 3 dargestellt, wobei ein Rippenbearbeitungsmodul 10, ein Virginia/Burley-Bearbeitungsmodul 20 und ein Orient-Modul 30 jeweils eine erfindungsgemäße Extrusions-Tabakvorbereitung durchführen und das extrudierte Produkt dann jeweils über die Förderer 15, 25 und 35 zu einem gemeinsamen Förderer 50 liefern, der dann die Schnittstelle zur weiteren Zigarettenherstellung bzw. zum Zigarettenmaker bildet.
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Die 4 zeigt im Ganzen eine Zigarettenherstellungsvorrichtung bzw. eine ”kleine Zigarettenfabrik” mit einem Extrusionsmodul 40 (Silo 1, Dosierschnecke 2, Extruder 3, Förderer 55, Trockner 4), welches unmittelbar einem Zigarettenmaker 60 vorgeschaltet ist. Dabei gehört das Tabakvorbereitungsmodul 40 also zu einer (oder einer kleinen Gruppe von) Zigarettenmaschine(n) in quasi einer 1:1-Beziehung. Mit der Einführung einer solchen erfindungsgemäßen Konzeption bzw. der erfindungsgemäßen modularen Tabakvorbereitung wird es möglich, unabhängige Fabrikationsmodule für Tabakvorbereitung und Zigarettenherstellung zu schaffen, und eine zukünftige Fabrik könnte aus ganzzahligen Vielfachen solcher Minifabriken bestehen, wie sie in der 4 dargestellt sind. Mit diesem Konzept wird eine weitgehende Flexibilisierung der Zigarettenherstellung bzw. der Rauchartikelherstellung erreicht.
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Eine Leistungsanpassung hinsichtlich des Tabak-Durchsatzes an den Zigarettenmaschinenbedarf (Maker-Bedarf) kann entweder mit dem Dosierförderer des Extruders selbst (kleiner Stellbereich durch Drehzahlvariationen) oder mit der Anzahl der Extruder pro Silo (großer Stellbereich durch Vervielfachung der Grundeinheit) durchgeführt werden. Auch die Aromatisierung kann hier mit einbezogen werden, beispielsweise als bewährte Online-Aromatisierung während der Zigarettenherstellung. Sie kann aber auch vorab in einer Flavourtrommel zusammen mit einem Mischen des Materials ausgeführt werden, bevor es an den Tabaksilo weitergegeben wird.
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Eine Extrusionszelle, die in den 3 und 4 beispielsweise mit 20, 30 bzw. 40 aufgezeigt wurde, kann einen Stellplatz von 15 × 15 m bei einer Leistungsfähigkeit von bis zu 1000 kg/h benötigen. Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Erfindung eine Ressourcen schonende Tabakaufbereitung bereitstellt (Energie, Brüdenanfall, etc.), und zwar ohne Vorbehandlung des Tabakmaterials mit einer nahezu 100%-igen Rohstoffausbeute in einem kompakten Extrusionsmodul.
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Bei einem Verfahrensbeispiel für die erfindungsgemäße Tabakaufbereitung werden verschiedene Virginia-Grades in Form von Strips bereitgestellt und in einem Silo 1 mit schneidenden Mischorganen für faserförmige Pflanzenmaterialien ohne Feuchtung entsprechend einem Rezept gemischt. Die Batchgröße wird dabei auf 4000 kg festgelegt. Während des Mischens wird zusätzlich eine Zerkleinerung des bruchempfindlichen Blattmaterials bewusst in Kauf genommen. Der dabei entstehende Staub dient zur Stabilisierung des Prozessablaufes. Es kann durchaus vorteilhaft sein, noch Tabakstaub oder andere Tabakkleinmaterialien aus weiteren Quellen zum Rezeptbestandteil zu machen.
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Das so vorbereitete Batch wird mit Hilfe einer Dosierschnecke 2 dem Extruder 3 zugeführt und dort wie bereits beschrieben, zu einem faserförmigen Tabakprodukt ausgeformt.
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Die Ausbeute beträgt dabei nahezu 100%. Durch die schlagartige Expansion entstehen ansprechende Füllfähigkeiten von z. B. 5,1 ml/g und das Produkt ist visuell vom klassischen Produkt nicht unterscheidbar. Der Staub bzw. andere Tabakkleinteile werden während des Verdichtungs- und Extrusionsprozesses an das entstehende faserige Tabakmaterial gebunden, was zu der hohen Materialausbeute führt. Die gefertigten Zigaretten sind qualitativ hochwertig und liegen ohne weiteres im Bereich der Qualität der klassischen Tabakaufbereitung. Darüber hinaus sind sie visuell nicht von Zigaretten zu unterscheiden, bei denen eine klassische Tabakaufbereitung verwendet worden ist. Die Härte der Zigaretten wird bei der erfindungsgemäßen Tabakvorbereitung sogar verbessert, nämlich verringert.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht also die Erzeugung eines einwandfreien Rauchproduktes mit allen genannten Vorteilen hinsichtlich der Handhabbarkeit der Tabakvorbereitung, ihrer Produktivität, sowie der Ersparnis an Stellplatz, Energie- und Anlagenaufwand.
