DE2731932A1

DE2731932A1 - Vorrichtung und verfahren zum gleichmaessigen anfeuchten von ganzen tabakstielen

Info

Publication number: DE2731932A1
Application number: DE19772731932
Authority: DE
Inventors: John Dimocritos Psaras; Leroy Raymond Sachleben
Original assignee: Brown and Williamson Tobacco Corp
Current assignee: Brown and Williamson Holdings Inc
Priority date: 1976-07-15
Filing date: 1977-07-14
Publication date: 1978-01-19
Also published as: CA1049879A; US4102349A; GB1566146A; AU2656177A; DE2731932C2; AU514746B2

Description

-ΑΊ-

A. GRÜNECKER

WL-ING

H. KINKELDEY

ORlNG

W. STOCKMAIR ORiNG /WEICALTECM ι

K. SCHUMANN

DR FCR NAT. DIPL-PHYS

P. H. JAKOB DlPL-INQ

G. BEZOLD

8 MÜNCHEN MAXIMILIANSTRASSE

14. Juli 1977 P 11 806 - 60/co

BROWN & WILLIAMSON TOBACCO CORPORATION 1600 West Hill Street

Louisville, Kentucky 40232, V.St.A.

Vorrichtung und Verfahren zum gleichmäßigen Anfeuchten von ganzen Tabakstielen

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(O80) aaasea

telex oe-aeeao

TELEQUMME MONAPAT

TELEKOPIERER

Beschreibung

Die Erfindung betrifft die Anfeuchtung bzw. Befeuchtung oder Konditionierung von ganzen Tabakstielen bzw. -Stengeln.

Die verhältnismäßig hohen Kosten für die Tabakbestandteile von Raucherartikeln machen es wünschenswert, das gesamte Tabakblatt einschließlich der Stiele (Stengel) und Rippen (Adern) des Blattes vollständig zu verwerten. Derartige Verfahren zur Umwandlung von Tabakstielen in brauchbare Produkte sind beispielsweise in den US-Patentschriften 3 204 641, 3 690 328, 3. 734 104 beschrieben.

Unter dem hier verwendeten Ausdruck "Stiel" bzw. "Stengel" sind sowohl der Stiel oder Stengel als auch die von dem Rest des Tabakblattes abtrennbaren Rippen (Adern) zu verstehen.

In der Regel dienen die bekannten Verfahren einer Anfeuchtung bzw. Befeuchtung der Stiele zur Vorbereitung der Stiele zum Auswalzen (Rollen). Bei dem Stand der Technik, der hier insbesondere mit der vorliegenden Erfindung verglichen wird, werden die Stiele vor dem Auswalzen angefeuchtet durch Aufbringen von Wasser und Wasserdampf auf die Stiele. Das Wasser und der Wasserdampf werden normalerweise getrennt und direkt auf die Stiele aufgebracht. Durch das nachfolgende Auswalzen wird die Struktur des Stiels geöffnet, so daß eine weitere Anfeuchtung und Expansion des ausgewalzten Stiels nach seiner Zerkleinerung zu einer Vielzahl von Teilchen erfolgen kann. Es wurde auch festgestellt, daß die Zellstruktur von ganzen Tabakstielen durch gleichzeitiges Aufbringen von Wasser und Wasserdampf auf die ganzen Tabakstiele thermisch geöffnet werden kann.

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Unabhängig von der Art und Weise der Öffnung der Zellstruktur der ganzen Tabakstiele werden die Eigenschaften des Endproduktes in signifikanter Weise beeinflußt durch den Feuchtigkeitsgehalt der Stiele während der Zerkleinerung und Expansion (Zerlegung). Obgleich in verschiedenen Verfahren Stiele mit verschiedenen Gesaratfeuchtigkeitsgehalten verwendet werden können, sind die Verfahren außerordentlich empfindlich gegenüber scheinbar kleinen Schwankungen des Feuchtigkeitsgehaltes entweder von Stiel zu Stiel oder innerhalb des Querschnittes der jeweiligen Stiele. Durch den Feuchtigkeitsgehalt werden die mechanischen Eigenschaften der Stiele stark beeinflußt und dadurch auch ihre Empfindlichkeit gegenüber jedem mechanischen Verfahren, z. B. gegenüber Zerkleinerung der Stiele zu Teilchen. Außerdem kann der Feuchtigkeitsgehalt auch die Expansion (Ausdehnung) der Teilchen beeinflussen. Teilchen mit einem Feuchtigkeitsgehalt außerhalb des gewünschten Anfeuchtungsbereiches können sich nach der Expansion mindestens teilweise kontrahieren, wodurch die Kostenwirksamkeit der Ausnutzung solcher Tabakprodukte vermindert wird.

Die meisten kommerziellen Verfahren zum Expandieren bzw. Zerlegen von Tabakstielen sind mäßig erfolgreich in bezug auf die Zerkleinerung und Expansion von ganzen Tabakstielen; die bekannten Verfahren werden jedoch durch Verfahrensstufen beträchtlich verbessert, in denen die ganzen Tabakstiele angefeuchtet werden zur Erzielung eines im wesentlichen einheitlichen Feuchtigkeitsgehaltes. Die Einheitlichkeit der Anfeuchtung verbessert die Verfahrensleistung, weil es dadurch möglich ist, solche Verfahren auf optimale Verfahrensparameter einzustellen, ohne daß auf breite Schwankungen des Feuchtigkeitsgehaltes geachtet werden muß, aufgrund derer

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wesentliche Teile der Stiele außerhalb des gewünschten Arbeitsbereiches liegen.

Die Tatsache, daß Verfahren zur Ausnutzung der Tabakstiele Millionen von Kilogramm Ausgangsmaterial und Produkt betreffen, macht die Einheitlichkeit der Anfeuchtung kommerziell bedeutsam, da selbst kleinere Verbesserungen in bezug auf die Verfahrensleistung zu beträchtlichen wirtschaftlichen Vorteilen führen.

Das Volumen des in solchen Verfahren behandelten Materials legt den Anfeuchtungsverfahren Beschränkungen auf. Es ist zweckmäßig, die Stiele kontinuierlich zu behandeln oder, wenn eine kontinuierliche Behandlung nicht möglich ist, die Unterbrechungen der Kontinuität so kurz wie möglich zu halten. Bei den bekannten Verfahren hat man versucht, die Einheitlichkeit bzw. Gleichmäßigkeit der Anfeuchtung durch lang dauernde (z. B. 30-minütige) Äquilibrierungs- oder Feuchtigkeitsverteilungsstufen (bulking steps) zu gewährleisten. Durch die länge dieser Stufen wird die kommerzielle Brauchbarkeit dieser Verfahren ernsthaft beeinträchtigt. Andererseits führt die ungleichmäßige Anfeuchtung der ganzen Tabakstiele in Verfahren zum Expandieren der Stiele normalerweise zu zwei schwerwiegenden Verfahrensmängeln:

Erstens tritt während der Zerkleinerung der Stiele die Bildung von erhöhten Mengen an Peinteilchen oder Mehl auf. Dieses unerwünschte Nebenprodukt kann zwar in anderen Tabakrückgewinnungsverfahren verwendet werden, diese Materialien können jedoch nicht direkt in Raucherartikel eingearbeitet werden und deshalb treten zusätzliche Verfahrenskosten auf. Auch macht die Menge der Ausgangsmaterialien die signifikante Nebenproduktbildung wirtschaftlich beschwerlich und setzt die

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Kostenwirksamkeit der Stielexpansionsverfahren herab.

Zweitens können sich die Stiele nur unvollständig expandieren oder sie expandieren und kontrahieren dann mindestens teilweise wieder. Jeder dieser beiden Effekte setzt die Kostenwirksamkeit solcher Verfahren herab.

Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ganze Tabakstiele bzw. -stengel über den gesamten Querschnitt der jeweiligen Stiele und von Stiel zu Stiel gleichmäßig anzufeuchten. Ziel der Erfindung ist es ferner, gleichmäßig angefeuchtete Tabakstiele herzustellen, die zerkleinert werden können, ohne daß übermäßige Mengen an Feinteilchen oder Mehl entfliehen. Ziel der Erfindung ist es außerdem, gleichmäßig angefeuchtete ganze Tabakstiele herzustellen, die sich für die Zerkleinerung eignen, ohne daß langwierige Imprägnierungs- oder Feuchtigkeitsverteilungsstufen erforderlich sind. Ziel der Erfindung ist es schließlich, ganze Tabakstiele so zu konditionieren, daß das Auswalzen (Rollen) oder Zusammendrükken der Stiele vor der Zerkleinerung nicht unbedingt erforderlich ist, sondern daß die erfindungsgemäße Stielkonditionierung vor dem Auswalzen angewendet werden kann.

Weitere Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Patentansprüchen hervor bzw. sind für den Fachmann ohne weiteres daraus ersichtlich.

Die obengenannten Ziele werden erfindungsgemäß erreicht mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum öffnen der Zellstruktur von ganzen Tabakstielen bzw. -Stengeln, wobei gleichzeitig Feuchtigkeit in die Struktur eingeführt wird, um

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einen ersten induzierten Feuchtigkeitsgehalt von 20 bis 40 Gew.% zu erzielen. Alle hier angegebenen Feuchtigkeitsgehalte beziehen sich auf die eingeschlossene Feuchtigkeit. Die angefeuchteten Stiele werden dann für einen verhältnismäßig kurzen Zeitraum äquilibriert und danach auf einen zweiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt angefeuchtet, indem man zuerst Wasser und danach eine Mischung aus Wasser und Wasserdampf auf die Stiele (Stengel) aufbringt.

Bei der Ausführungsform der Erfindung, bei der die Stiele bzw. Stengel (nachfolgend stets als Stiele bezeichnet) nach ihrer anfänglichen Anfeuchtung ausgewalzt (aufgerollt) werden, liegt der erste induzierte Feuchtigkeitsgehalt vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 26 bis 30 Gew.%. Wenn die Stiele nicht ausgewalzt (aufgerollt) werden, liegt der bevorzugte Feuchtigkeitsgehalt innerhalb des Bereiches von etwa bis etwa 34 Gew.%.

Die Stiele werden vorzugsweise bis auf einen zweiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt angefeuchtet, indem man sie durch ein vertikal angeordnetes Rohr leitet. Wenn sich die StMe im oberen Abschnitt des Rohres befinden, wird Wasser auf die Stiele aufgebracht, und wenn sich die Stiele innerhalb des unteren Abschnittes des Rohres befinden, wird eine Mischung aus Wasser und Wasserdampf auf die Stiele aufgebracht.

Vorzugsweise hat das Wasser, das zuerst aui die Stiele zum Befeuchten der Stiele bis zu dem zweiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt aufgebracht wird, eine Temperatur von etwa 82°C (180⁰F). Es ist auch bevorzugt, daß der gleichmäßige Endfeuchtigkeitsgehalt der Stiele innerhalb des Bereiches von 30 bis 60 Gew.% lie^t. Bei der Ausführungsform der Erfindung,

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bei der die Stiele anschließend ausgewalzt werden, um die Zellstruktur zu öffnen, beträgt der bevorzugte gleichmäßige Endfeuchtigkeitsgehalt 34 bis 36 Gew.%. Bei der Ausführungsform der Erfindung, bei der die Auswalzstufe weggelassen wird, beträgt der bevorzugte gleichmäßige Endfeuchtigkeitsgehalt 42 bis 44 Gew.%.

Die obengenannten Ziele werden erfindungsgemäß erreicht mit einer einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung zum gleichmäßigen Anfeuchten bzw. Befeuchten von ganzen Tabakstielen, die ein im wesentlichen vertikales Rohr mit oberen und unteren Abschnitten aufweist, wobei die unteren Abschnitte durchlässige Wände besitzen, welches die Stiele aufnimmt und durch das sie hindurchgeführt werden. Es sind auch Einrichtungen vorgesehen zum Einführen der Stiele in den oberen Abschnitt des Rohres und zum Abtransportieren der Stiele von dem unteren Abschnitt des Rohres. Außerdem ist der obere Abschnitt des Rohres mit Einrichtungen zum Aufbringen von Wasser auf die Stiele innerhalb des oberen Abschnittes versehen. Einrichtungen, die eine Vielzahl von Kammern begrenzen, umgeben den unteren Abschnitt des Rohres, wobei diese Kammern in Positionen angeordnet sind, die einen vertikalen Abstand voneinander haben und Einrichtungen zur Einführung von Wasser und Wasserdampf in die Kammern aufweisen. Zwischen den Beschickungseinrichtungen und der äußeren Oberfläche des Rohres sind Einrichtung angeordnet, welche die lokale Einwirkung von Wasserdampf J die äußere Oberfläche verhindern.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist und die Prinzipien der Erfindung erklärt werden, näher erläutert, ohne jedoch darauf

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beschränkt zu sein. Es zeigen:

Pig. 1 eine partielle Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Erfindung, bei der ein vertikales Rohr zum Anfeuchten der Stiele bis auf den zweiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt verwendet wird;

Fig. 2 eine partielle perspektivische Ansicht eines zylindrischen Elementes zur thermischen öffnung der Zellstruktur der Stiele;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der drei Grundabschnitte des bevorzugten Anfeuchtungssystems; und

Fig. 4 eine Querschnittsansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 1 entlang der Linie 4-4.

Gegenstand der Erfindung sind ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zum gleichmäßigen Anfeuchten von ganzen Tabakstielen. Das in der Fig. 3 dargestellte System zum Anfeuchten von ganzen Tabakstielen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht im Prinzip aus einem ersten Anfeuchtungsabschnitt 80, einem Äquilibrierungsabschnitt 82 und einem zweiten Anfeuchtungsabschnitt 84. Erfindungsgemäß umfaßt die Vorrichtung eine Einrichtung zum öffnen der Zellstruktur der ganzen Tabakstiele·

Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Zellstruktur der Tabakstiele geöffnet und gleichzeitig wird in dem ersten Anfeuchtungsabschnitt 80 Feuchtigkeit zugesetzt. Der Anfeuchtungsabschnitt 80 besteht aus einem geneigten Zylinder 60, der in der Fig. 2 im Detail dargestellt ist, in dem

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Wasserdampf auf die Stiele aufgebracht wird, wenn sie den Zylinder 60 passieren, um ihre Zellstruktur zu öffnen, und gleichzeitig wird Wasser aufgebracht, um die Stiele bis auf einen ersten induzierten Feuchtigkeitsgehalt anzufeuchten.

Die Neigung und die Rotation des Zylinders 60 bewirken, daß die Stiele 70, die den Zylinder passieren, sich in einem Abschnitt der Querschnittsfläche des Zylinders verdichten und ein Profil annehmen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Der Zylinder wird vorzugsweise mit etwa 20 Umdrehungen pro Minute gedreht. Der Neigungswinkel des Zylinders gegenüber der Horizontalen, d. h. der Winkel /3 , beträgt vorzugsweise 7°· Die Anordnung und Konfiguration der Masse hängt von der Rotationsgeschvindigkeit des Zylinders, seinem Neigungswinkel, der Strömungsgeschwindigkeit des Materials und den physikalischen Eigenschaften des Materials ab.

Der Zylinder 60 umfaßt getrennte Leitungen für die Einführung des Wassers und des Wasserdampfes. Die Wasserleitung 62 umfaßt eine Düse 64-, die durch die Luftleitung 66 Druckluft aufnimmt zur Erzeugung eines Wassersprays 74- an der Düse 64-. Der Zylinder 60 umfaßt ferner eine Wasjserdampfleitung oder -rohrleitung 68, die den Wasserdampf 72 auf das Innere des Zylinders richtet.

Die Düse 64 und die Wasserdampfleitung 68 richten deshalb das Wasser 74 und den Wasserdampf 72 vorzugsweise nur auf die Masse der Stiele. Es ist ferner bevorzugt, daß das Wasser und der Wasserdampf auf einen begrenzten Abschnitt der Stiele anstatt auf die gesamte Länge der sich durch den Zylinder bewegenden Stiele gerichtet wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden das Wasser und der Wasserdampf

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auf den gleichen begrenzten Abschnitt der Stiele gerichtet. Dieser Abschnitt liegt etwa in einem Abstand von 1/3 der Länge des Zylinders, gemessen von dem unteren Ende ab. Bei der Behandlung der Stiele in dem Zylinder 60 öffnet sich ihre Zellstruktur und es wird so viel Feuchtigkeit eingeführt, daß die Stiele am unteren Ende des Zylinders mit einem ersten induzierten Feuchtigkeitsgehalt austreten.

Wie in der Fig. 3 schematisch dargestellt, umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zum Äquilibrieren des ersten induzierten Feuchtigkeitsgehaltes auf die gesamte Dicke des Stiels. Die Äquilibrierungsstufe wird in dem Abschnitt 82 durchgeführt durch Hiri.durchdiffundieren von Wasser durch die Dicke des Stiels, so daß der Stiel gleichmäßig (einheitlich) feucht wird, d. h. ohne daß ein Wassergehaltsgradient über seine Dicke vorliegt. Dies wird vorzugsweise dadurch bewirkt, daß man den Stiel für einen Zeitraum von mehr als 10 Minuten, vorzugsweise von etwa 15 Minuten, in einem geschlossenen Behälter einschließt. Wenn die Äquilibrierungsstufe für einen kürzeren Zeitraum als den bevorzugten Wert durchgeführt wird, verhindern dem Stiel eigene Schwankungen in bezug auf seine Struktur und Größe eine gleichmäßige Diffusion des Wassers in die inneren Abschnitte des Stieles und sie rufen Schwankungen des Feuchtigkeitsgehaltes der St iele hervor. Diese Schwankungen führen zu ungleichmäßigen Eigenschaften des Endproduktes, die ihrerseits zu Schwierigkeiten bei der nachfolgenden Verwendung des Produktes führen. Eine Äquilibrierung von mehr als 15 Minuten bietet keine weiteren Vorteile und lange Äquilibrierungsstufen beeinflussen die Ökonomie des Verfahrens in nachteiliger Weise. Die Äquilibrierungsstufe (auch als Feuchtigkeitsausdehnung bekannt) wird vorzugsweise in einem für Feuchtigkeit undurchlässigen

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geschlossenen Behälter durchgeführt und der Fachmann braucht keine spezifischen Angaben bezüglich der Konfiguration der Äquilibrierungsvoriächtung, um die Erfindung durchführen zu können.

Erfindungsgemäß sind Einrichtungen vorgesehen zur Einführung der äquilibrierten Tabakstiele in die Einrichtung zur v/eiteren Anfeuchtung. Wie in der Fig. 1 dargestellt, umfaßt die Vorrichtung eine teilweise verkleidete Fördereinrichtung 46 mit einem Förderband 48, welches die Stiele in das Rohr einführt. Auf diese Weise werden die Stiele von der Verkleidung 50 des Äquilibrierungsabschnittes 82 zu dem in der Fig. 3 dargestellten zweiten Anfeuchtungsabschnitt 84 transpor tiert. Erfindungsgemäß sind Einrichtungen zum Anfeuchten der äquilibrierten Stiele bis auf einen zweiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt vorgesehen durch anfängliches Aufbringen von Wasser und anschließendes Aufbringen einer Mischung aus Wasser und Wasserdampf auf die Stiele.

Wie in der Fig. 1 im Detail und in der Fig. "3 schematisch dargestellt, umfaßt die Anfeuchtungseinrichtung in dem zweiten Anfeuchtungsabschnitt 84 das Rohr 10 für die Aufnahme der Stiele aus dem Äquilibrierungsabschnitt 82. Das Rohr '10.weist einen oberen Abschnitt 16 und einen unteren Abschnitt 14 auf. Der untere Abschnitt 14 besitzt durchlässige Wände, die hier als zylindrisches Rohr mit einer Vielzahl von öffnungen 12, die entlang seiner Länge angeordnet sind, dargestellt sind. Die Funktion der Öffnungen 12 besteht darin, eine Mischung aus Wasser und Wasserdampf hindurch und auf die Stiele gelangen zu lassen, wenn sich die Stiele durch den unteren Abschnitt 14 des Rohres 10 bewegen. Erfindungsgemäß umfaßt die Vorrichtung auch eine Einrichtung zum Aufbringen von Wasser

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auf die Stiele in dem oberen Abschnitt 16 des Rohres 10. Wie hier dargestellt, weist der obere Abschnitt 16 des Eohres 10 ein Paar von einander gegenüberliegend angeordneten Wassereinlässen 18 auf. Es ist nicht bekannt, ob die genaue Konfiguration der Vassereinlässe kritisch ist, es hat sich jedoch als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Wasser unter
Verwendung eines Paares aus einander gegenüberliegenden Wassereinlässen in Form eines Sprays auf die Stiele aufgebracht wird. Es ist ferner bevorzugt, daß das Spray auf die Stiele
aufgebracht wird, während sie innerhalb des oberen Abschnittes 16 des Rohres 10 frei fallen. Auf diese Weise wird das
Wasser am gleichmäßigsten auf die äquilibrierten Stiele aufgebracht. Die Geschwindigkeiten der Feuchtigkeitszugabe werden nachfolgend in Verbindung mit der Beschreibung der Arbeitsweise der bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
Im allgemeinen ist es zweckmäßig, den Feuchtigkeitsgehalt der Stiele um etwa 10 Gew.% zu erhöhen durch Aufbringen eines
Wassersprays auf die Stiele innerhalb des oberen Abschnittes 16 des Rohres 10 bei der Anfeuchtung des Stieles für die
nachfolgende Behandlung ohne Auswalzen. Wenn eine nachfolgende Auswalzstufe durchgeführt werden soll, beträgt die Feuchtigkeitsgehaltszunahme in dem Abschnitt 16 etwa 5 Gew.%. Wie hier dargestellt, ist der untere Abschnitt 14 des Rohres 10
mit Einrichtungen versehen, mit deren Hilfe ein Gemisch aus
Wasser und Wasserdampf auf die Stiele aufgebracht wird, während sie sich durch das Rohr bewegen.

Vorzugsweise bewegen sich die Stiele in Form einer Säule oder eines Pfropfens von Stielen in dem Rohr 10 nach unten. Unter einer Säule von Stielen ist hier eine Vielzahl von Stielen zu verstehen, die sich innerhalb des Rohres angesammelt haben bis zu einem Punkte, an dem die zueinander benachbarten Stiele

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aufeinanderliegen. Dies steht im Gegensatz zu der bevorzugten Bedingung der Stiele in dem oberen Abschnitt 16 des Rohres 10, in dem sie frei fallen, während sie zusätzliche Feuchtigkeit aufnehmen.

Die Höhe der Säule aus den Stielen wird dadurch aufrechterhalten, daß man entweder die Geschwindigkeit der Stieleinfuhr in das Rohr 10 oder die Geschwindigkeit des Transports der Stiele aus dem unteren Ende des Rohres 10 steuert. Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt die sekundäre Anfeuchtungseinrichtung einen Detektor, vorzugsweise eine Photozelle 19, unterhalb der Wasserauftragseinrichtung zur Ermittlung des oberen Endes der Stielsäule. Fig. 1 zeigt auch eine schematische Darstellung eines Steuersystems, das mit der Beschickungsfördereinrichtung 4-6, der unteren oder Austrittsfördereinrichtung 52 oda beiden zusammenwirken kann, um die Höhe der Stielsäule innerhalb des Rohres 10 zu steuern. Wie hier dargestellt, begrenzt das vertikale zylindrische Rohr 10 eine Vielzahl von Öffnungen 12, welche das Rohr 10 für den Durchgang der Mischung aus Wasser und Wasserdampf durchlässig machen. Die Mischung wird auf die äußere Oberfläche des Rohres aufgebracht, passiert die öffnungen 12 und dringt in die Stiele innerhalb des Rohres ein. Die öffnungen sind vorzugsweise kreisförmig und wenn sie kreisförmig sind, machen sie etwa 35 % der Oberfläche des unteren Abschnittes 14 des Rohres 10 aus. Es ist nicht bekannt, ob die Konfiguration der öffnungen 12 in den Wänden des Rohres 10 kritisch ist. Diese Ausführungsform der Erfindung ist arbeitsfähig, wenn die öffnungen eine Größe haben, die ausreicht, um die Mischung aus Wasser und Wasserdampf auf die Stielsäule gelangen zu lassen, wobei sie die Stiele auf das Innere des Rohres 10 begrenzt.

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Das zylindrische Rohr 10 ist vorzugsweise entlang seiner Länge von einer Vielzahl von Kammern umgeben, die in Fig. 1 als obere Kammer 20, als mittlere Kammer 22 und als untere Kammer 24- dargestellt sind. Die Kammern stehen jeweils durch die öffnungen 12 in Strömungsverbindung mit den Stielen in dem Rohr 10. Die Kammern 20, 22 und 24 sind vorzugsweise begrenzt durch ein konzentrisches Element 28, v/elches das Rohr 10 umgibt, und eine Vielzahl von radial angeordneten Trennelementen 30, welche das Rohr 10 und das konzentrische Element 28 miteinander verbinden.

Die Einrichtung zur Einführung der Mischung aus Wasser und Wasserdampf in die Kammern und damit zur Einführung von Wasserdampf und Wasser auf die äußere Oberfläche des Rohres 10 ist durch die Mischungseinlässe 32, 34- und 36 schematisch dargestellt. Jeder der Einlasse nimmt vorzugsweise eine Mischung aus unabhängig voneinander einstellbaren Quellen von Wasser und Wasserdampf auf, so daß verschiedene Mischungen in verschiedene Kammern eingeführt werden können. Wie weiter unten in Verbindung mit dem Betrieb der bevorzugten Ausführungsform näher erläutert, werden die Quellen für den Wasserdampf und das Wasser so eingestellt, daß zunehmend weniger Feuchtigkeit auf die Stiele aufgebracht wird, wenn die Stiele das Rohr 10 passieren.

Obgleich in der bevorzugten Ausführungsform eine gemeinsame Quelle für Wasserdampf unter gleichem Druck (2 kg/cm (15 psig)) in jeder Kammer verwendet wird, können die Wasserdampfquellen auch unabhängig voneinander sein. Die Funktion des in dem unteren Abschnitt 14 des Rohres 10 auf die Stiele

aufgebrachten Wasserdampfes besteht darin, die Stiele zu erhitzen, während sie das Rohr passieren, um die zusätzliche

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Infusion und Diffusion von Feuchtigkeit weiter zu fördern.

In der erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform wird auch Wasser einer Temperatur innerhalb des Bereiches von 4,4 bis 21,1⁰C (40 bis 7O⁰F) verwendet, die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in verschiedenen Abschnitten des Rohres 10 läßt man jedoch variieren, \im die Menge des auf die Stiele aufgebrachten Wassers zunehmend zu verringern, wenn die Stiele sich innerhalb, des Rohres vorwärts bewegen. Erfindungsgemäß ist zwischen der Einrichtung zur Einführung des Wasserdampfes und der äußeren Oberfläche des Rohres eine Einrichtung vorgesehen, um das lokale Aufbringen von Wasserdampf auf die äußere Oberfläche zu verhindern. Die lokale Einwirkung von Wasserdampf auf das Rohr und die Stiele innerhalb desselben führt zu einer ungleichmäßigen Erwärmung der Stiele, die ihrerseits zu einer ungleichmäßigen Anfeuchtung führt·

Wie in den Fig· 1 und 4 dargestellt, sind zwischen den Mischungseinlassen 32, 34- und 36 und der äußeren Oberfläche des Rohres 10 Ablenkbleche 38, 40 und 42 angeordnet. Obgleich durch die Mischungseinlässe in der dargestellten Ausführungsform gleichzeitig sowohl Wasser als auch Wasserdampf eingeführt werden, brauchen die Ablenkbleche nur zwischen dem Wasserdampfeinlaß und dem Rohr 10 angeordnet zu sein. Ein lokales ungleichmäßiges Aufbringen von Wasser diffundiert schnell zu einem gleichmäßigen Feuchtigkeitsgehalt infolge der porösen Natur der Säule aus den Stielen und der Stiele selbst. Dagegen ist die Ansprechempfindlichkeit der Stiele gegenüber der Anfeuchtung temperaturabhängig und ein lokales Erhitzen der Stiele durch lokale Aufbringung von Wasserdampf auf das Rohr würde zu einer ungleichmäßigen Befeuchtung der Stiele führen.

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Die Ablenkbleche der bevorzugten Ausführungsform haben eine Höhe, die geringer ist als diejenige der Kammer und sie ermöglichen,daß der Wasserdampfstrom um die Ablenkbleche herum strömt. Überschüssiges Wasser wird mittels einer nicht gezeigten Einrichtung aus jeder der Trennkammern 20, 22 und 24-abgelassen. Erfindungsgemäß nimmt eine mit dem Rohr in Verbindung stehende Einrichtung die gleichmäßig bis zu dem zweiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt angefeuchteten Stiele auf und befördert die Stiele zu anderen Arbeitsgängen.

Wie hier dargestellt, befördert die Aufnahme-r oder Austrags-

weg

fördereinrichtung 52 die Stiele, von dem unteren Ende des Rohres 10 auf einem Förderband 56. Das Förderband 56 ist von einer Verkleidung 5^ umgeben, welche die Feuchtigkeit innerhalb der Stiele zurückhält. Vorzugsweise sind Einrichtungen zum Abziehen von Wasserdampf aus dem Rohr 10 vorgesehen, wenn die Stiele das Rohr passieren. Wie hier dargestellt, umfaßt die eingeschlossene (verkleidete) untere Fördereinrichtung 52 ein Gebläse 55» das in Strömungsverbindung mit der Verkleidung 54-steht. Es ist auch bevorzugt, daß die Vorrichtung eine Wasserdampf abzugsvorrichtung in dem Beschickungsabschnitt des Rohres 10 aufweist, und ein Gebläse 51 ist, wie dargestellt, vorgesehen, um den Wasserdampf abzuziehen. Der durch die Säule aus den Stielen innerhalb des Rohres 10 fließende Wasserdampfstrom fördert das gleichmäßige Erhitzen innerhalb der Säule aus den Stielen·

Die Arbeitsweise der bevorzugten Ausführungsform zeigt, und das ist bevorzugt, daß die Stiele zunehmend heißer werden, wenn sie in Richtung auf den Auslaß des Rohres 10 fortschreiten. Der durch die Stielsäule geleitete Wasserdampfstrom soll nicht den Temperaturgradienten entlang'der Länge des Rohres,

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tr

sondern ein lokales ungleichmäßiges Erhitzen innerhalb der Stielsäule eliminieren.

Das erfindungsGemäße Verfahren ist in der Fig. 3 schetnatisch dargestellt. Bei dem Verfahren werden die Tabakstiele geöffnet und angefeuchtet bis auf einen ersten induzierten Feuchtigkeitsgehalt innerhalb des Anfeuchtungsabschnittes 80 der in Fig. 3 schematisch dargestellten Vorrichtung. Der Anfeuchtungsabschnitt 80 weist vorzugsweise Einrichtungen zum Behandeln der Stiele bis zu dem ersten induzierten Feuchtigkeitsgehalt auf. Die Stiele werden in das obere Ende des geneigten Zylinders 60 eingeführt und durch die Rotation und die Neigung des Zylinders werden die Stiele innerhalb des Zylindors gemischt und durch den Zylinder transportiert bis zur Bildung einer Masse, die im allgemeinen das in Fig. 2 dargestellte Profil hat. In der Regel wird der Zylinder 60 mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 TJpM gedreht. Auf einen Abschnitt der Stiele wird Wasserdampf aufgebracht, um ihre Zellstruktur zu öffnen. Bei der bevorzugten Ausführungsform richtet die Wasserdampfrohrleitung 68 den Wasserdampf auf einen begrenzten und vorher festgelegten Abschnitt der Stiele, der bei etwa 1/3 der Länge des Zylinders, von seinem unteren Ende an gemessen, angeordnet ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Wasserdampf um gesättigten Wasserdampf unter einem Druck von etwa 12,2 kg/cm^ (140 psig), der eine Temperatur von etwa 182⁰C (36O⁰F) hat. Durch das gleichzeitige Aufbringen von Wasser und Wasserdampf werden die Stiele vorzugsweise auf eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 4-9 bis 71⁰C (120 bis 160°F) erhitzt beim Erreichen des ersten induzierten Feuchtigkeitsgehaltes.

Nachdem die Zellstruktur der Stiele geöffnet worden ist,

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werden die Stiele bis zu einem ersten induzierten Feuchtigkeitsgehalt von 20 bis 40 Gew.% angefeuchtet. Obgleich der erste induzierte Feuchtigkeitsgehalt innerhalb des breiten Bereiches von 20 bis 40 Gew.% liegen sollte, beträgt er vorzugsweise weniger als 36 Gew.%, insbesondere etwa 30 bis etwa 34 Gew.%, bei nicht ausgewalzten Stielen, und 26 bis 30 Gew.% bei ausgewalzten Stielen. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird der erste induzierte Feuchtigkeitsgehalt erreicht durch Besprühen der Stiele in dem Zylinder mittels einer Düse 64, die ein Wasserspray 74 auf einen Abschnitt der Stiele innerhalb des Zylinders richtet.

Nach dem Erreichen des ersten induzierten Feuchtigkeitsgehaltes wird der Feuchtigkeitsgehalt der Stiele äquilibriert. Bei der Äquilibrierung der Stiele diffundiert die Feuchtigkeit durch den Querschnitt der Stiele. Wie weiter oben angegeben, wird die Äquilibrierung vorzugsweise in der Weise durchgeführt, daß man die angefeuchteten Stiele etwa I5 Minuten lang in einem für Feuchtigkeit undurchlässigen Behälter einschließt. Diese Stufe läuft in dem Äquilibrierungsabschnitt 82 ab, wie er in Fig. 3 schematisch dargestellt ist.

Die aquilibrierten Stiele werden anschließend bis auf einen zweiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt innerhalb des Bereiches von 30 bis 60 Gew.% angefeuchtet, indem man zuerst die Stiele mit Wasser besprüht und danach eine Mischung aus Wasser und Wasserdampf auf die Stiele aufbringt. Vorzugsweise liegt der zweite induzierte Feuchtigkeitsgehalt innerhalb des Bereiches von etwa 42 bis etwa 44 Gew.% für Stiele, die anschließend vor dem Zerschneiden nicht ausgewalzt werden, und bei 34 bis 36 Gew.% für Stiele, die vor dem Zerschneiden ausgewalzt werden. Ganze Tabakstiele, die bis auf diese

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3ο

Feuchtigkeitsgehalte angefeuchtet worden sind, v/eisen überlegene Endeigenschaften auf, wenn sie weiterverarbeitet werden zur Herstellung eines teilchenförmigen expandierten Tabakfüllst off materials. Insbesondere ist das Füllimgsvermögen der Stiele wesentlich besser als bei Stielen mit einem höheren und niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt.

Das Anfeuchten der äquilibrierten Stiele bis zu dem zweiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt wird in dem sekundären Stielanfeuchtungsabschnitt 84, wie in Fig. 3 dargestellt, erzielt. Eine spezifische bevorzugte Ausführungsform eines sekundären Anfeuchtungsabschnittes 84 ist in der Fig. 1 dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren und seine bevorzugten Stufen werden nachfolgend zweckmäßig unter Bezugnahme auf diese Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben.

Wie weiter oben angegeben, wird zuerst direkt Wasser auf die Stiele aufgebracht. Das Wasser wird normalerweise in Form eines Sprays in dem oberen Abschnitt 16 des Rohres 10 aufgebracht. Es ist bevorzugt, daß das auf die Stiele aufgebrachte Wasser eine erhöhte Temperatur hat,und eine Temperatur von 82°C (180⁰F) hat sich als besonders vorteilhaft erv/iesen. Während des direkten Aufbringens von Wasser auf die Stiele führen diese vorzugsweise innerhalb des oberen Abschnittes 16 des Rohres 10 einen freien Fall durch. Durch das Aufbringen des Wassersprays wird vorzugsweise eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes der äquilibrierten Stiele um etwa 10 % erzielt, wenn es erwünscht ist, einen zweiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt von 42 bis 44 Gew.% zu erreichen. Eine entsprechend geringere Menge ist erforderlich, wenn ein zweiter induzierter Feuchtigkeitsgehalt von 34· bis 36 Gew.% erzielt werden soll.

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Anschließend an das Aufbringen eines Wassersprays auf die Stiele innerhalb des oberen Abschnittes 16 des Rohres 10 werden gleichzeitig Wasser und Wasserdampf auf die Stiele aufgebracht, während sie· den unteren Abschnitt 14- des Rohres 10 passieren. Die Stiele bewegen sich vorzugsweise durch den unteren Abschnitt 14· des Rohres 10 in Form einer Säule oder eines Pfropfens aus Stielen mit einer Geschwindigkeit, die dazu führt, daß die durchschnittliche Verweildauer der Stiele innerhalb des unteren Abschnittes 14- des Rohres etwa 2 bis etwa 6 Minuten beträgt. Der untere Abschnitt 14- des Rohres 10 weist mindestens eine Kammer auf, welche das Rohr umgibt, aus der eine Mischung aus V/asser und Wasserdampf durch die Öffnungen 12 auf die Stiele aufgebracht wird. Wenn eine Vielzahl von Kammern verwendet wird, ist es möglich, die Eigenschaften der aus den jeweiligen Kammern eingeführten Mischungen zu variieren.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, das Gemisch aus Wasserdampf und Wasser aus drei räumlich getrennten Kammern entlang der Länge des Rohres aufzubringen. Auf diese Weise wird der Feuchtigkeitsgehalt der Stiele systematisch auf den genau gewünschten Wert abgestimmt. Der oberste Abschnitt des Rohres 10 empfängt eine Mischung aus der Kammer 20 mit einer Strömungsgeschwindigkeit, die ausreicht, um den Feuchtigkeitsgehalt der Stiele um etwa 3 Gew.% bei nicht-gewalzten Stielen und um 1 Gew.% bei gewalzten Stielen zu erhöhen. Der mittlere Abschnitt des Rohres 10 empfängt eine Mischung aus der Kammer 22 mit einer Strömungsgerchwindigkeit, die ausreicht, um eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes der Stiele von etwa 1 % für nicht-gewalzte Stiele und von weniger als 1 Gew.% für gewalzte Stiele zu erzielen. Der unterste Abschnitt des Rohres 10 empfängt eine Mischung aus der Kammer

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24 mit einer Strömungsgeschwindigkeit, die ausreicht, um den Feuchtigkeitsgehalt der Stiele um weniger als Λ % zu erhöhen und den gewünschten induzierten Endfeuchtigkeitsgehalt zu erzielen.

Diese aufeinanderfolgende Anfeuchtung der Stiele führt zu einem gleichmäßigeren Feuchtigkeitsgehalt innerhalb der einzelnen Stiele und zu einer geringeren Schwankung des Feuchtigkeitsgehaltes von Stiel zu Stiel. Die erfindungsgenäße Arbeitsweise führt in dieser Reihenfolge im allgemeinen dazu, daß die Stiele eine Abweichung um weniger als 2 % von dem gewünschten durchschnittlichen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen.

Die Anwendung des Verfahrens zeigt, daß der Wasserdampf bei Überwachung der Endf?nordnunf-;en des Feuchtigkeitsgehaltes aus dem Wasserdampf und dem Wasser nicht wesentlich dazu beiträgt fiaß die Feuchtigkeit in den Stielen zurückgehalten wird, sondern er erleichtert die Einführung, die Diffusion und die Retention des zugeführten Wassers. Der in dem Rohr 10 aufgebrachte Wasserdampf ist vorzugsweise nicht überhitzt. Die Geschwindigkeit der Aufbringung des Wasserdampfes bei der in Fig- 1 dargestellten Ausführungsform hängt natürlich von der Transportgeschwindigkeit der Stiele durch die Vorrichtung ab. Bei einer Stieltransportgeschwindigkeit von etwa 454 kg (1000 pounds) trockenen Stielen pro Stunde (der in den Stielen enthaltene Feuchtigkeitsgehalt ist in dem Gewicht nicht berücksichtigt) werden 227 kg (500 ροχιηάφ Wasserdampf unter einem Druck von etwa 1,6 kg/cm (23 psia) zugeführt. Da das auf die Stiele aufgebrachte Wasser in erster Linie für die Änderung des Feuchtigkeitsgehaltes der Stiele verantwortlich ist, wird die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in die Vorrichtung bestimmt durch den Feuchtigkeitsgehalt der Stiele

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an ihrem Eintritt in das Rohr 10, den gewünschten Endfeuchtigkeitsgehalt und die Transportgeschwindigkeit der Stiele durch das Rohr.

Die Mischung aus Wasserdampf und Wasser wird vorzugsweise bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von 93 bis 100 C (200 bis 212°F) eingeführt (aufgebracht). Innerhalb eines solchen Temperaturbereiches kann die Anfeuchtung der Stiele mit kommerziell attraktiven Geschwindigkeiten durchgeführt werden bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der höheren Gleichmäßigkeit des Feuchtigkeitsgehaltes der Stiele.

Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt darin, ganze Tabakstiele gleichmäßig anzufeuchten durch Öffnen der Zellstruktur der Stiele und Einführung von Feuchtigkeit, welche in die geöffnete Zellstruktur eindringt. Durch anfängliche und gleichzeitige Aufbringung von Wasser und Wasserdampf wird die Zellstruktur der Stiele geöffnet und die Feuchtigkeit dringt in die Struktur ein bjs zu einem ersten induzierten Feuchtigkeitsgehalt. Danach werden die Stiele äquilibriert, wobei die Feuchtigkeit durch den Querschnitt der Stiele diffundiert. Anschließend an die Äquilibrierung werden die Stiele bis zu einem zweiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt angefeuchtet, indem man zuerst Wasser und anschließend eine Mischung aus Wasser und Wasserdampf auf die Stiele aufbringt.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

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Beispiel 1

Dieses Beispiel erläutert typische Werte für V/asserzusätze (angegeben in gallons (3,79 1) pro 1000 lbs (4^4 kg)Tabakstielen) bei den verschiedenen Arbeitsgängen der Erfindung sowohl bei ausgewalzten als auch bei nicht-ausgewalzten Stielen:

nicht- ausgev/alzt	ausgewalzt
29,1	29,1
14,1 13,9 9,5 1	7 5 2,5 1

Wasserzugabe zu dem Zylinder 60

Wasserzugabe zu dem oberen
Rohrabschnitt 16

Wasserzugabe zu der Kammer 20 Wasserztigabe zu der Kammer 22 Wasser zugabe zu der Kammer 24 ungefährer Endf etichtigkeitsgehalt

(Gew.-%) 44 36

Der eben angegebene "ungefähre Endfeuchtigkeitsgehalt" variiert etwas in Abhängigkeit von dem Feuchtigkeitsgehalt der Stiele vor der ersten Anfeuchtung.

Beispiele 2-5

In diesen Beispielen wurde das Verfahren unter den nachfolgend angegebenen konstanten Verfahrensbedingungen durchgeführt. Die Stiele wurden von ihrem anfänglichen Feuchtigkeitsgehalt ausgehend angefeuchtet bis auf einen ersten induzierten Feuchtigkeitsgehalt von mehr als 20 Gev/.-% durch kontinuierliches Hindurchführen der Stiele durch den geneigten rotierenden Zylinder 60 des Anfeuchtungsabschnittes 80. Die Verweildauer der Stiele innerhalb des Zylinders 60 betrug weniger als 1 Minute und auf die Stiele wurden sowohl Wasser als auch Wasserdampf aufgebracht, um einen Feuchtigkeitsgehalt von mehr als 20 % und eine Stieltemperatur von mehr als 49°C (120°F) zu erzielen.

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Di;· Stiele wurden anschließend durch Einschließen derselben innerhalb eines geschlossenen Behälters für einen Zeitraum von 15 Minuten äquilibriert (einer Feuchtigkeitsverteilung unterworfen). Danach wurden die Stiele durch das vertikale Rohr 10 geleitet, in dem zuerst heißes V/asser von 77 bis 82⁰C (170 bis 180°F) und danach eine Mischung aus Wasser und Wasserdampf auf die Stiele einwirken gelassen wurde, um den zweiten indizierten Feuchtigkeitsgehalt zu erzielen. Die Feuchtigkeitsgehalte der Stiele in diesen Beispielen waren wie folgt:

anfänglicher Feuchtigkeitsgehalt beim Eintritt in das Element 60 in dem Abschnitt 80;

der erste induzierte Feuchtigkeitsgehalt beim Austritt aus dem Abschnitt 80 vor der Äquilibrierung (Feuchtigkeitsverteilung) in dem Abschnitt 82; und

der zweite induzierte F_euchtigkeitsgehalt der Stiele beim Austritt aus dem Rohr 10 in dem Abschnitt 84.

Die 5emperatur der Stiele wurde in allen Beispielen auf mehr als 9O,5°C (195^oF) erhöht. Die vorliegende Erfindung wurde mit dem Endfeuchtigkeitsgehalt eines Kontrollverfahrens verglichen, bei dem die Stiele unter Anwendung konventioneller Verfahren angefeuchtet wurden, um den erfindungsgemäß erzielten technischen Fortschritt zu erläutern.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wurde die Änderung des Feuchtigkeitsgehaltes der Stiele in verschiedenen Verfahrensstufen mit einem bekannten Verfahren verglichen. Dieses Beispiel erläxitert den gleichmäßigeren Feuchtigkeitsgehalt der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Tabakstiele und -teilchen.

Abgelagerte, ofengetrocknete Stiele wurden unter Anwendung des

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--3fr-

bevorzugten Verfahrens angefeuchtet und die Feuchtigkeitsänderungen wurden mit denjenigen eines Kontrollverfahrens verglichen, in dem der gleiche Typ von Stielen verwendet wurde,

	anfänglicher	beim ersten	23,52	beim zwei	End-
	Feuchtigkeits	induzierten	5,01	ten indu	feuch-
	gehalt der	Feuchtigkeits	+ 3,6	zierten	tig-
	Stiele	gehalt (ohne	Feuchtig	keitsp.
		Äquilibrie	keitsge	für die
		rung)	halt	Kontrol Ie
Mittelwert	8,84	34,4	32,9
St andardabwe i c hung	0,937	2,32	6,31
95 %-Fehlergrenze	±0,7	± 1,9	+4,9

Die 95 %-Fehlergrenze (95 % Confidence Limits) zeigt, daß der mittlere Feuchtigkeitsgehalt der Stielbeschickung innerhalb solcher Grenzwerte bei einem 95 ^-V/ahrscheinlichkeitswert liegt. Sie ist ein direktes Maß für die Abweichung der angefeuchteten Stiele und leitet sich von den Abweichungen von dem Mittelwert ab.

Wie dieses Beispiel zeigt, sind die Stiele bei dem zweiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gleichmäßiger angefeuchtet als bei Anwendung des bekannten Verfahrens. Dadurch wird das Gesamtverfahren zur Herstellung von expandierten Tabakteilchen durch Herabsetzung der Menge an Mehl und Feinteilen, die beim Zerschneiden der angefeuchteten Stengel auftreten, beträchtlich verbessert.

Beispiel 3

Zur Herstellung von Stielen mit einem höheren zv/eiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt wurden die gleichen Stiele wie in Beispiel 1 verwendet.

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anfänglicher beim ersten beim zweiten Endfeuch-Feuchtig- induzierten induzierten tigkeitskeitsgehalt Feuchtip;- Feuchtigkeits- gehalt für der Stiele keitsgehalt gehalt die Kontrolle

(ohne AoTii-

librierung)

Mittelwert	9	,20	32	,84	41	,6	40	,8
Standard abweichung	O	,7^5	4	,854	1	,404	5	,345
95 %-Fehler- grenze	+0	,6	+3	,5
Beispiel 4

Auf die gleiche Weise wie in den vor axis gegangene η Beispielen wurden abgelagerte, ofengetrocknete Stiele angefeuchtet, wobei diesmal jedoch der Feuchtigkeitsgehalt nach der Äquilibrierung in dem Abschnitt 80 der Fig. 3 zu Vergleichszweckcn verwendet wurde.

Feuchtigkeits- zweiter indu- Endfeuchtiggehalt nach d. zierter Feuch- keitsgehalt für Äquilibrierung tigkeitsgehalt die Kontrolle

Mittelwert 28,94 32,91 32,9

Standardabweichung 2,995 2,272 6,31

95 %-Fehlergrenze +2,1 +1,7 +4,9

Beispiel 5

Abgelagerte Burley-Stiele wurden auf die gleiche V/eise wie in Beispiel 4 angefeuchtet, wobei man die folgenden Ergebnisse erhielt:

Mittelwert	7	o"	29	,48	8	Q	36	,90	29	,1
St andardabwe ic hung		2	,45		1	,78	5	,69
95 %-Fehlergrenze		- 1	,7		+ 1	,5	+ 4
(CL.)		9 8	83/



MO

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen v/ird.

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Claims

14. Juli 1977 "^tlf 2731932 P 11 806 - 60/co

Patentansprüche

1. System zum gleichmäßigen Anfeuchten von ganzen Tabakstielen, gekennzeichnet durch

a) eine Einrichtung (80) zum Öffnen der Zellstruktur des Stiels,

b) eine erste Anfeuchtungseinrichtung (80) zur Einführung von Feuchtigkeit in die Zellstruktur bis zu einem ersten induzierten Feuchtigkeitsgehalt,

c) eine Einrichtung (82) für die Aufnahme der Stiele mit dem ersten induzierten Feuchtigkeitsgehalt und die anschließende Äquilibrierung des Feuchtigkeitsgehaltes innerhalb der Stiele, und

d) eine zv/eite Anfeuchtungseinrichtung (84) zum Anfeuchten der äquilibrierten Stiele bis auf einen zweiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt, wobei in der zweiten Anfeuchtungseinrichtung (84) zuerst Wasser und anschließend eine Mischung aus Wasser und Wasserdampf auf die Stiele einwirken gelassen wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zv/eite Anfeuchtungseinrichtung (84) aufweist:

709883/1080 ORIGINAL INSPECTEO

a) ein im wesentlichen vertikales Rohr (10) mit durchlässigen Wänden, von dem die Stiele aufgenommen werden und das sie passieren,

b) eine Einrichtung (18), die mit dem oberen Abschnitt (16) des Rohres (10) verbunden ist zum Aufbringen von V/asser auf die Stiele innerhalb des oberen Abschnittes (16),

c) eine Einrichtung (12) zum Aufbringen einer Mischung aus Wasserdampf und V/asser auf die äußere Oberfläche des Rohres (10) unterhalb des oberen Abschnittes (16), wobei die Mischung die durchlässigen Wände passiert und innerhalb des Rohres (10) in die Stiele eindringt, und

d) eine Einrichtung (38, 4-0, 42) zur Verhinderung des lokalen Auftreffens von Wasserdampf auf die äußere Oberfläche.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (80) zum Öffnen der Zellstruktur der Stiele (70) und die erste Anfeuchtungseinrichtung (80) aufweisen einen geneigten rotierenden Zylinder (60) für die Aufnahme der Stiele (70) an seinem oberen Ende, eine Einrichtung (68) zum Lenken des Wasserdampfes (72) auf einen begrenzten Abschnitt der Stiele (70) innerhalb des Zylinders (60) und einer Einrichtung (64) zum Lenken des Wassers (7^) auf einen begrenzten Abschnitt der Stiele (70) innerhalb des Zylinders (60).

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Anfeuchtungseinrichtung (80) aufweist eine Wasserdampfleitung (68) an dem unteren Ende des Zylinders (60) zum Lenken des Wasserdampfes (72) auf die Stiele (70) und eine Sprühdüse (64),benachbart zu der Wasserdampfleitung (68)^ zum Lenken des Wassers (74) auf die Stiele (70).

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5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüse (64) und die Wasserdampfleitung (68) gleichzeitig auf den gleichen begrenzten Abschnitt der Stiele (70) gerichtet sind.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der begrenzte Abschnitt der Stiele (70) "bei etwa 1/3 der Länge des Zylinders (60), von seinem unteren Ende ab gemessen, befindet.

7. System nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (60) gegenüber der Horizontalen um etwa 7° geneigt ist.

8. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Äquilibrierungseinrichtung (82) einen für Feuchtigkeit undurchlässigen Behälter aufweist, der die Stiele (70) umschließt.

9. Vorrichtung zum gleichmäßigen Anfeuchten von ganzen Tabakstielen, gekennzeichnet durch

a) ein im wesentlichen vertikales Rohr (10) mit einem oberen und einem unteren Abschnitt (16, 14), wobei der untere Abschnitt (14) durchlässige Wände aufweist und die Stiele von dem Rohr (10) aufgenommen und durch dieses hindurchgeführt werden,

b) eine Einrichtung zur Einführung der Stiele in den oberen Abschnitt (16) des Rohres (10),

c) eine Einrichtung (18), die mit dem oberen Abschnitt (16) des Rohres (10) verbunden ist, zum Aufbringen von Wasser auf die Stiele innerhalb des oberen Abschnittes (16),

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d) eine Einrichtung (28), die eine Vielzahl von Kammern (20, 22, 24) begrenzt, welche den unteren Abschnitt (14) des Rohres (10) umgibt, v/obei die Kammern (20, 22, 24) in Positionen in einem vertikalen Abstand voneinander angeordnet sind,

e) eine Einrichtung (32, 34, 36) zur Einführung von Wasser und Wasserdampf in die Kammern (20, 22, 24),

f) eine Einrichtung (38, 40, 42), die zwischen der Zuführungseinrichtung (32, 34, 36) und der äußeren Oberfläche des Rohres (10) angeordnet ist, um das lokale Auftreffen von Wasserdampf auf die äußere Oberfläche zu verhindern, und

g) eine Einrichtung zum Abtransportieren der Stiele aus dem unteren Abschnitt (14) des Rohres (10).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiele innerhalb des unteren Abschnittes (14) des Rohres (10) in Form einer Säule gesammelt werden und sich durch diesen hindurch bewegen, v/obei der obere Abschnitt (16) des Rohres (10) mindestens eine Einrichtung (19) zum Abtasten der oberen Höhe der Säule aus den Stielen auf v/eist, die unterhalb der Wassereinführungseinrichtung (18) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kontrolleinrichtung aufweist, die mit der Abtasteinrichtung verbunden ist, wobei die Kontrolleinrichtung die Höhe der Säule aus den Stielen kontrolliert.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinrichtung mit der Einrichtung zur Einführung der Stiele in den oberen Abschnitt (16) des Rohres (10) zusammenwirkt.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinrichtung mit der Einrichtung zum Abtransportieren der Stiele aus dem unteren Abschnitt (14) des Rohres (10) zusammenwirkt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung aufweist, die mit dem oberen Abschnitt (16) des Rohres (10) in Strömungsverbindung steht, um Y/asserdampf daraus abzuziehen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Abtransportieren der Stiele von dem unteren Abschnitt (14) des Rohres (10) eine verkleidete Fördereinrichtung aufweist, die eine Einrichtung zum Abziehen von Wasserdampf daraus besitzt.

16. Vorrichtung zum Anfeuchten ganzer Tabakstiele, gekennzeichnet durch

a) ein im wesentlichen vertikales Rohr (10) mit einem oberen und einem unteren Abschnitt (14, 16), wobei der untere Abschnitt (14) durchlässige Wände aufweist und wobei die Stiele von dem Rohr .(10) aufgenommen und durch dieses hindurchgeführt werden,

b) eine Einrichtung (18), die mit dem oberen Abschnitt (16) des Rohres (10) verbunden ist, zum Aufbringen von Wasser auf die Stiele innerhalb des oberen Abschnittes (16),

c) eine Einrichtung (32, 34, 36) zum Aufbringen von Wasserdampf und Wasser auf die äußere Oberfläche des unteren Abschnittes (14) des Rohres (10), wobei das Wasser und der Wasserdampf die durchlässigen Wände passieren und innerhalb des Rohres (10) in die Stiele eindringen, und

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d) eine Einrichtung (38, 40, 4-2), die zwischen der Einrichtung (32, 34, 36) zur Einführung von Wasserdampf und der äußeren Oberfläche des Rohres (10) angeordnet ist, um ein lokales Auftreffen des Wasserdampfes auf die äußere Oberfläche zu verhindern.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt (16) des Rohres (10) mindestens einen Wassereinlaß (18) zum Aufbringen von Wasser auf die Stiele aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (10) einen kreisförmigen Querschnitt hat und daß sein unterer Abschnitt (14) aus Wänden mit einer Vielzahl von öffnungen (12), die darin entlang der Länge des Rohres (10) angeordnet sind, besteht, wobei die Öffnungen (12) die V/ände für den Durchgang des Wassers und des Wasserdampfes durchlässig machen.

19t Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (12) kreisförmig sind und etwa 35 % der Oberfläche der Wände des unteren Abschnittes (14) des Rohres (10) ausmachen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einführen einer Mischung aus Wasser und Wasserdampf eine Vielzahl von Kammern (20, 22, 24) umfaßt, die entlang der Länge des unteren Abschnittes (14) des Rohres (10) angeordnet sind, wobei die Kammern (20, 22, 24) das Rohr (10) umgeben und mit den Stielen durch die durchlässigen Wände in Strömungsverbindung stehen, und daß sie Einrichtungen (32, 34, 36) zur Einführung von Wasserdampf und Wasser in die Kammern (20, 22, 24) aufweist.

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21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (10) zylindrisch ist, wobei die Kammern (20,

22, 24) durch ein im wesentlichen konzentrisches Ele.ient (28), welches das Hohr (10) umgibt, und eine Vielzahl von radial angeordneten Trennelernenten (30) begrenzt sind, welche das konzentrische Element (28) und das Rohr (10) miteinander verbinden.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß sie drei Kammern aufweist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verhinderung des lokalen Auftreffens von Wasserdampf auf die äußere Oberfläche aus Ablenkblechen (38, 4-0, 42) besteht, die zwischen der Einrichtung zur Einführung von Wasserdampf und der äußeren Oberfläche angeordnet sind, wobei die Ablenkbleche (38, 40, 42) den V/asserdampf um sie herum strömen und die Wände durchdringen lasse.n.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (10) zylindrisch ist und daß die Ablenkbleche (38, 40, 42) im wesentlichen konzentrisch zu dem ^ohr (10) sind.

25. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verhinderung des lokalen Auftreffens von Wasserdampf auf die äußere Oberfläche aus Ablenkblechen (38, 40, 42) besteht, die zwischen der Einrichtung zur Zuführung des V/asserdampfs und der äußeren Oberfläche angeordnet sind, wobei die Ablenkbleche (38, 40, 42) den Wasserdampf um sie herum strömen und die Wände durchdringen lassen.

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26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkbleche (38, 40, 42) eine geringere Höhe als die Kammern (20, 22, 24) haben.

27. Verfahren zum gleichmäßigen Anfeuchten von ganzen Tabakstielen, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) die Zellstruktur der Stiele öffnet,

b) in die Zellstruktur Feuchtigkeit in einer Menge innerhalb des Bereiches von 20 bis 40 Gevj.-% einführt, wobei es sich bei diesem Bereich um den ersten induzierten Feuchtigkeitsgehalt handelt,

c) den Feuchtigkeitsgehalt der Stiele äquilibriert und

d) die äquilibrierten Stiele anfeuchtet bis auf einen zweiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt innerhalb des Bereiches von 30 bis 60 Gew.-^, indem man die äquilibrierten Stiele zuerst mit Wasser besprüht und dann eine Mischung aus Wasser und Wasserdampf auf die Stiele einwirken läßt.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an das Anfeuchten der Stiele bis auf den zweiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt eine zusätzliche Äquilibrierung durchgeführt wird.

29. Verfahren nach Anspruch 27 und/oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß man das Anfeuchten der Stiele bis auf den zweiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt in der Weise durchführt, daß man die Stiele durch ein vertikal angeordnetes Bohr führt, in dem oberen Abschnitt des Rohres zuerst V/asser auf die Stiele einwirken läßt und danach in dem unteren Abschnitt des Rohres eine Mischung aus Wasser und Wasserdampf auf die Stiele einwirken läßt.

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30. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Einführung von Wasser in die Stiele in dem oberen Abschnitt des Rohres Wasser mit einer Temperatur von etv/a 82°C (180°F) verwendet.

31. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Aufbringen der Mischung aus Wasser und Wasserdampf auf die Stiele Mischungen in differierenden Mengen auf getrennte Abschnitte des unteren Abschnitts des Rohres einführt.

32. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß man durch die anfängliche Einführung von Wasser in die Stiele den Feuchtigkeitsgehalt der äquilibrierten Stiele um etwa 10 % erhöht.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Anfeuchten der Stiele bis auf den zweiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt die Mischung an drei räumlich voneinander getrennten Abschnitten entlang der Länge des Rohres in das Rohr einführt, wobei man die Mischung in den obersten Abschnitt des Rohres mit einer Strömungsgeschwindigkeit einführt, die ausreicht, um den Feuchtigkeitsgehalt der Stiele um etwa 3 % zu erhöhen, die Mischung in den mittleren Abschnitt des Rohres mit einer solchen Strömungsgeschwindigkeit einführt, die ausreicht, um den Feuchtigkeitsgehalt der Stiele um etwa 1 % zu erhöhen^und die Mischung in den untersten Abschnitt des Rohres mit einer solchen Strömungsgeschwindigkeit einführt, die ausreicht, um den Feuchtigkeitsgehalt der Stiele um v/eniger als 1 % zu erhöhen, um so den gewünschten zv/eiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt zu erzielen.

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y\. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß man durch das anfängliche Einführen von Wasser in die Stiele den Feuchtigkeitsgehalt der äquilibrierten Stiele um etwa 5 % erhöht.

35· Verfahren nach Anspruch 34-, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Anfeuchten der Stiele bis auf den zv/eiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt die Mischung an drei räumlich voneinander getrennten Stellen entlang der Länge des Rohres in das Rohr einführt, wobei man in den obersten Abschnitt des Rohres die Mischung mit einer Strömungsgeschwindigkeit einführt, die ausreicht, um den Feuchtigkeitsgehalt der Stiele um etwa 1 % zu erhöhen, die Mischung in den mittleren Abschnitt des Rohres mit einer Strömungsgeschwindigkeit einführt, die ausreicht, um den Feuchtigkeitsgehalt der Stiele um weniger als 1 % zu erhöhen, und die Mischung in den untersten Abschnitt des Rohres mit einer Strömungsgeschwindigkeit einführt, die ausreicht, um den Feuchtigkeitsgehalt der Stiele um weniger als 1 % zu erhöhen, um so den gewünschten zv/eiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt zu erzielen.

36. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 27 bis

35, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur der Stiele erhöht, während die Stiele durch das Rohr geführt werden.

37. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 27 bis

36, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wasserdampf aus dem Rohr abzieht.

38. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 27

bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Wasser und Wasserdampf aus Wasser einer Temperatur von 4,4 bis 21,1⁰C (40 bis 70⁰F) und Wasserdampf unter einem Druck von 2 kg/cm (15 psig) besteht.

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39. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 27 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stiele in der Weise durch das Rohr führt, daß ihre durchschnittliche Verweildauer innerhalb des Rohres innerhalb des Bereiches von etwa 2 bis etv/a-6 Minuten liegt.

4-0. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 27 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß man die Anfeuchtung der Stiele bis auf einen zweiten induzierten Feuchtigkeitsgehalt so durchführt, daß man Stiele mit einem durchschnittlichen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 32 bis etwa 44 Gew.-% erhält.

41. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 27 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Aufbringen der Mischung auf die Stiele eine Mischung aus V/asser und Wasserdampf mit einer Temperatur innerhalb des Bereiches von etwa 93 bis etwa 100°C (200 bis 212°C) verwendet.

42. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Endfeuchtigkeitsgehalt der einzelnen Stiele von dem durchschnittlichen Feuchtigkeitsgehalt der Stiele um weniger als 2 % abweicht..

43. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 27 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß man die Anfeuchtung der äquilibrierten Stiele bis auf den gewünschten Endfeuchtigkeitsgehalt in Stufen mit immer geringeren Mengen durchführt, um den Feuchtigkeitsgehalt auf den gewünschten Wert zu bringen, während man bewirkt, daß die Feuchtigkeit innerhalb der Stiele und von Stiel zu Stiel gleichmäßig diffundiert,

44. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 27 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stiele durch den oberen Abschnitt des Rohres frei fallen läßt und sie in Form einer Säule durch den unteren Abschnitt des Rohres führt.

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