DE102014223625A1 - Method and stream dryer for drying a tobacco material - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen eines Tabakmaterials (15) in einem Stromtrockner (10), umfassend Erzeugen und Aufrechterhalten eines Prozessgaskreislaufs, Erhitzen des Prozessgases, Trocknen des Tabaks in einer zwischen einem Materialeinlauf (20) und einem Materialauslauf (29) angeordneten Trocknungsstrecke (27), und Zuführen eines Frischgases (45) in den Prozessgaskreislauf, wobei die Zuführung des Frischgases (45) auf der Grundlage eines Messsignals von einem NIR-Sensor (48) gesteuert oder geregelt wird.The present invention relates to a method for drying a tobacco material (15) in a flow dryer (10), comprising generating and maintaining a process gas cycle, heating the process gas, drying the tobacco in a drying section arranged between a material inlet (20) and a material outlet (29) (27), and supplying a fresh gas (45) into the process gas loop, wherein the supply of the fresh gas (45) is controlled or regulated based on a measurement signal from an NIR sensor (48).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen eines Tabakmaterials in einem Stromtrockner, umfassend Erzeugen und Aufrechterhalten eines Prozessgaskreislaufs, Erhitzen des Prozessgases, Trocknen des Tabaks in einer zwischen einem Materialeinlauf und einem Materialauslauf angeordneten Trocknungsstrecke, und Zuführen eines Frischgases in den Prozessgaskreislauf. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Stromtrockner zur Ausführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for drying a tobacco material in a flow dryer, comprising generating and maintaining a process gas cycle, heating the process gas, drying the tobacco in a drying section arranged between a material inlet and a material outlet, and supplying a fresh gas into the process gas cycle. The invention further relates to a current dryer for carrying out such a method.
Bei der Tabakaufbereitung werden die nach der Tabakernte getrockneten und fermentierten Blätter zunächst mit Wasserdampf behandelt, so dass die getrockneten Tabakblätter voneinander gelöst und geschmeidig werden und die Blattporen sich öffnen. Anschließend erfolgt die Aromatisierung des Tabaks über das Einbringen von Zusatzstoffen in Form von sogenannten Soßen. In weiteren Verfahrensschritten wird der Tabak geschnitten und anschließend getrocknet.In tobacco processing, the leaves dried and fermented after the tobacco harvest are first treated with steam so that the dried tobacco leaves become detached and supple and the leaf pores open. Subsequently, the aromatization of the tobacco via the introduction of additives in the form of so-called sauces. In further process steps, the tobacco is cut and then dried.
Während des Trocknungsprozesses werden durch die Abtrocknung in dem Prozessgas Inhaltsstoffe des Tabaks ausgewaschen. Einzelne oder mehrere dieser Inhaltsstoffe werden mit der Zeit im Prozessgas angereichert und können dadurch zu einer (negativen) Geschmacksbeeinflussung des zu trocknenden Tabaks führen. Um diesem Effekt vorzubeugen, ist es bekannt, kontinuierlich große Mengen von Frischdampf in den Rohrkreislauf zuzuführen, was eine Anreicherung geschmackskritischer Inhaltsstoffe in dem Prozessgas verhindert. Jedoch ist die Erzeugung von Frischdampf in großen Mengen sehr teuer.During the drying process, components of the tobacco are washed out by drying in the process gas. One or more of these ingredients are enriched over time in the process gas and can thereby lead to a (negative) taste of the tobacco to be dried. To prevent this effect, it is known to continuously supply large amounts of live steam in the pipe circuit, which prevents accumulation of flavor-critical ingredients in the process gas. However, the production of live steam in large quantities is very expensive.
Aus der
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Auch bei diesen Ausführungen ist der Verbrauch an Frischdampf und die damit verbundenen Kosten relativ hoch.Also in these embodiments, the consumption of live steam and the associated costs is relatively high.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und einen Stromtrockner zum Trocknen eines Tabakmaterials bereitzustellen, bei denen einer Geschmacksbeeinflussung bei gleichzeitig reduzierten Kosten entgegengewirkt wird.The object of the invention is to provide a method and a current dryer for drying a tobacco material, in which a flavor influence is counteracted at the same time reduced costs.
Gleichzeitig kann die Produktqualität in einen Zusammenhang zur Prozessgaszusammensetzung gebracht werden, wodurch sich Möglichkeiten der Produktverbesserung des Tabaks ergeben.At the same time, the product quality can be correlated to the process gas composition, resulting in possibilities for product improvement of the tobacco.
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 6.The present invention solves the problem with the features of independent claims 1 and 6.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Zuführung des Frischgases auf der Grundlage eines Messsignals von einem NIR- Sensor gesteuert oder geregelt.According to the method of the invention, the supply of the fresh gas is controlled or regulated on the basis of a measurement signal from an NIR sensor.
Die Wellenlängen von Molekülschwingungen vieler Gase liegen im Nahinfrarot-Bereich (NIR-Bereich). Mittels eines NIR-Sensors kann ein NIR-Strahl, beispielsweise ein NIR-Laserstrahl, erzeugt werden, dessen Wellenlänge beispielsweise der Spektrallinie eines Inhaltsstoffes des zu untersuchenden Prozessgases entspricht. Der das Prozessgas durchquerende NIR-Strahl wird durch den Inhaltsstoff abgeschwächt. Der Grad der Abschwächung gibt Auskunft über die Anzahl der Moleküle innerhalb des Messpfades.The wavelengths of molecular vibrations of many gases are in the near-infrared region (NIR region). By means of an NIR sensor, an NIR beam, for example an NIR laser beam, can be generated whose wavelength corresponds, for example, to the spectral line of an ingredient of the process gas to be examined. The NIR beam traversing the process gas is attenuated by the ingredient. The degree of attenuation provides information about the number of molecules within the measurement path.
Bei der vorliegenden Erfindung ist erkannt worden, dass der Grad der Abschwächung des NIR-Strahls vorteilhaft zur Regelung oder Steuerung der Frischgaszufuhr beim Trocknen eines Tabakmaterials eingesetzt werden kann, wobei der NIR-Sensor vorzugsweise so eingerichtet ist, dass er insbesondere geschmacksbeeinträchtigende Komponenten ermitteln kann.In the present invention, it has been recognized that the degree of attenuation of the NIR beam can be advantageously used to control or control the supply of fresh gas during drying of a tobacco material, wherein the NIR sensor is preferably set up so that it can determine particularly taste-impairing components.
Ein Messsignal, das durch den NIR-Sensor weitergegeben wird, kann direkt dem Grad der Abschwächung entsprechen. Es ist aber auch denkbar, dass der NIR-Sensor als Messsignal die Anzahl der ermittelten Moleküle etc. weitergibt, wobei die Regelung oder Steuerung an das Messsignal des NIR-Sensors entsprechend angepasst ist.A measurement signal that is passed through the NIR sensor can directly correspond to the degree of attenuation. However, it is also conceivable that the NIR sensor transmits the number of detected molecules, etc., as measurement signal, the control or regulation being adapted accordingly to the measurement signal of the NIR sensor.
Auf der Grundlage des Messsignals des NIR-Sensors bietet die vorliegende Erfindung somit den Vorteil, dass über die Regelung oder Steuerung die Frischgaszufuhr auf eine für die Verhinderung von Geschmacksbeeinträchtigungen erforderliche Menge gesenkt werden kann, wodurch die mit der Erzeugung von Frischgas verbundenen Kosten erheblich gesenkt werden können.On the basis of the measurement signal of the NIR sensor, the present invention thus offers the advantage that, via the regulation or control, the fresh gas supply can be reduced to an amount required for the prevention of taste impairments, whereby the costs associated with the production of fresh gas are considerably reduced can.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Messsignal des NIR-Sensors so ausgebildet, dass es den Anteil oder die Konzentration eines definierten Inhaltsstoffes im Prozessgas repräsentiert. Definierte Inhaltsstoffe sind insbesondere solche Stoffe, die den Geschmack des zu trocknenden Tabaks beeinflussen können. Im Folgenden werden diese Inhaltsstoffe auch als Tracer bezeichnet.According to an advantageous embodiment of the invention, the measurement signal of the NIR sensor is so designed to represent the proportion or concentration of a defined ingredient in the process gas. Defined ingredients are in particular those substances which can influence the taste of the tobacco to be dried. In the following, these ingredients are also referred to as tracers.
Geschmacksbeeinflussende und daher bevorzugt zu messende Inhaltsstoffe können insbesondere Blatt- als auch Soßenbestandteile sein, die sich auf die Dampfzusammensetzung auswirken und diesen aufgrund ihrer Anreicherung unter anderem in seinem pH-Wert verändern können. Während schon der mit Hilfe der NIR- Spektroskopie messbare pH-Wert als Tracer denkbar wäre, gehören zu den weiteren geschmacksbeeinflussenden und daher bevorzugt zu messenden Inhaltsstoffen aus der Gruppe der Blattbestandteile neben Säuren und essentiellen Ölen auch Zellbestandteile, wie Zellulose, Proteine, Pektine, sowie Kohlenhydrate, wie Zucker und Fette, aber auch Nikotin und weitere Stickstoffverbindungen, wie Nitrate und Nitrite. Typische auswaschbare Soßenbestandteile sind neben Zucker die eigentlichen Geschmacksträger wie Öle, Liköre und Fruchtextrakte, aber auch Säuren und Feuchthaltemittel (Glykole).Flavor-influencing and therefore preferably to be measured ingredients may in particular be leaf and sauce components, which affect the vapor composition and this can change due to their accumulation, inter alia, in its pH. While even with the help of NIR spectroscopy measurable pH value as a tracer would be possible to include other flavor-influencing and therefore preferred to be measured ingredients from the group of leaf constituents in addition to acids and essential oils and cell components such as cellulose, proteins, pectins, and Carbohydrates, such as sugars and fats, but also nicotine and other nitrogen compounds, such as nitrates and nitrites. In addition to sugar, typical washable components of the sauce are the actual flavor carriers such as oils, liqueurs and fruit extracts, but also acids and humectants (glycols).
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Zuführung des Frischgases unter Verwendung des ermittelten Anteils oder der Konzentration des mindestens einen Inhaltsstoffes (Istwert) gesteuert oder geregelt wird. Vorzugsweise kann die Zuführung des Frischgases gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Abgleich des ermittelten Anteils oder der Konzentration des mindestens einen Inhaltsstoffes (Istwert) mit einem Sollwert gesteuert oder geregelt werden. So kann die Regelung z. B. so ausgebildet sein, dass der Anteil oder die Konzentration des Inhaltsstoffes auf einem vorgegebenen Sollwert gehalten oder ein vorgegebener Sollwert nicht überschritten wird.A further advantageous embodiment of the invention provides that the supply of fresh gas using the determined proportion or the concentration of the at least one ingredient (actual value) is controlled or regulated. Preferably, the supply of the fresh gas can be controlled or regulated according to a further embodiment of the method according to the invention by adjusting the determined proportion or the concentration of the at least one ingredient (actual value) with a desired value. So the regulation z. B. be designed so that the proportion or concentration of the ingredient is kept at a predetermined setpoint or a predetermined setpoint is not exceeded.
Vorzugsweise wird der zeitliche Verlauf der NIR-Messung aufgezeichnet.Preferably, the time course of the NIR measurement is recorded.
Die Erfindung löst die Aufgabe weiterhin mit einem Stromtrockner, der zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.The invention furthermore achieves the object with a current dryer which is set up to carry out the method according to the invention.
Vorzugsweise ist in dem erfindungsgemäßen Stromtrockner in der Zuführleitung eine Verstelleinrichtung zum Verstellen der Durchflussmenge des zugeführten Frischgases angeordnet, wobei der Stromtrockner eine Regeleinrichtung zum Steuern oder Regeln der Verstelleinrichtung umfasst und die Regeleinrichtung zum Steuern oder Regeln der Verstelleinrichtung auf der Grundlage eines Messsignals von einem in Messbeziehung zu dem Prozessgas stehenden NIR-Sensor eingerichtet ist.Preferably, an adjusting device for adjusting the flow rate of the supplied fresh gas is arranged in the flow dryer according to the invention in the feed, wherein the flow dryer comprises a control device for controlling or adjusting the adjusting and the control device for controlling the adjusting on the basis of a measuring signal of a measured relationship is set up to the process gas NIR sensor.
Der NIR-Sensor ist vorteilhaft zur Messung des Anteils mindestens eines definierten Inhaltsstoffs eingerichtet. Denkbar ist auch, dass der NIR-Sensor vorteilhaft zur Messung des Verhältnisses der Anteile von zwei oder mehr definierten Inhaltsstoffen des Prozessgases eingerichtet sein kann.The NIR sensor is advantageously set up for measuring the proportion of at least one defined ingredient. It is also conceivable that the NIR sensor can be advantageously set up for measuring the ratio of the proportions of two or more defined ingredients of the process gas.
Der zu messende mindestens eine (geschmacksbeeinflussende) Inhaltsstoff umfasst vorzugsweise eine Kohlenstoff(C)-, insbesondere eine Kohlenwasserstoff(N-H)-Verbindung und/oder eine Stickstoff(N)-, insbesondere eine Stickstoff-Wasserstoff(N-H)-Verbindung und/oder eine Sauerstoff(O)-, insbesondere eine Sauerstoff-Wasserstoff(O-H)-Verbindung oder besteht aus einer Kombination aus einer oder mehrerer dieser C-, C-H-, N-, N-H-, O- und/oder O-H-Verbindungen, und führt vorteilhaft zur Ausbildung eines charakteristischen Merkmals des Messsignals, welches in einem direkten Bezug zur Produktqualität steht.The at least one (flavor-influencing) ingredient to be measured preferably comprises a carbon (C) -, in particular a hydrocarbon (NH) compound and / or a nitrogen (N) -, in particular a nitrogen-hydrogen (NH) compound and / or a Oxygen (O) -, in particular an oxygen-hydrogen (OH) compound or consists of a combination of one or more of these C, CH, N, NH, O and / or OH compounds, and leads advantageously to form a characteristic feature of the measurement signal, which is directly related to product quality.
Ein weiterer bevorzugt zu messender Inhaltsstoff der Soße ist Propylenglykol oder das Verhältnis von Propylenglykol zu Zucker. Alternativ oder zusätzlich kann Säure, bspw. Apfel oder Zitrone, Likör, Öl, Kakao und/oder Schokolade gemessen werden.Another preferred ingredient of the sauce to be measured is propylene glycol or the ratio of propylene glycol to sugar. Alternatively or additionally, acid, for example apple or lemon, liqueur, oil, cocoa and / or chocolate can be measured.
Das zugeführte Frischgas ist vorteilhaft Frischdampf oder ein frischdampfhaltiges Gas, beispielsweise frischdampfhaltige Luft. Der Begriff Frischdampf umfasst auch überhitzten Dampf. Anwendungen für die Zuführung anderer und/oder zusätzlicher geschmacksbeeinflussender Frischgase als Frischdampf sind denkbar.The fresh gas supplied is advantageously fresh steam or a fresh steam-containing gas, for example fresh steam-containing air. The term live steam also includes superheated steam. Applications for the supply of other and / or additional flavor-influencing fresh gases as live steam are conceivable.
Der NIR-Sensor kann vorteilhaft dazu verwendet werden, um die chemische Zusammensetzung von Dampf und Brüden zu ermitteln. Vorzugsweise ist der NIR-Sensor ein NIR-Spektroskop, d.h. zur Durchführung von NIR-Spektroskopie eingerichtet. Dem Spektrum von NIR-Licht lassen sich Informationen über die chemische Zusammensetzung des Prozessgases entnehmen. Es wird demnach nicht nur bei einer oder einzelnen Wellenlängen, sondern über einen kontinuierlichen Wellenlängenbereich, der eine Mehrzahl von Molekülschwingungsbanden umfasst, gemessen. Dies ermöglicht eine schnelle, hochaufgelöste, genaue und reproduzierbare Messung der Anteile von einem oder mehreren Inhaltsstoffen des Prozessgases. Vorzugsweise ist der NIR-Sensor zur Messung in einem Wellenlängenbereich zwischen 700 nm und 2400 nm, weiter vorzugsweise zwischen 900 nm und 2000 nm eingerichtet, da in diesem Wellenlängenbereich die Absorptionsbanden der wichtigsten aus dem Tabak ausdampfenden Gase liegen. Der NIR- Sensor ist vorzugsweise zur Messung einer Mehrzahl von Absorptionsbanden und/oder anderer spektraler Merkmale desselben definierten Tracers eingerichtet. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Messung, da die Oberschwingungen und/oder Kombinationsbanden einen charakteristischen „Fingerabdruck“ eines bestimmten Moleküls bilden.The NIR sensor can advantageously be used to determine the chemical composition of steam and vapors. Preferably, the NIR sensor is an NIR spectroscope, ie, configured to perform NIR spectroscopy. Information about the chemical composition of the process gas can be taken from the spectrum of NIR light. Accordingly, it is measured not only at one or single wavelengths, but over a continuous wavelength range comprising a plurality of molecular vibration bands. This allows a fast, high-resolution, accurate and reproducible measurement of the proportions of one or more ingredients of the process gas. The NIR sensor is preferably set up for measurement in a wavelength range between 700 nm and 2400 nm, more preferably between 900 nm and 2000 nm, since in this wavelength range the absorption bands are the most important gases evaporating from the tobacco. The NIR sensor is preferably for measuring a plurality of Absorption bands and / or other spectral features of the same defined tracer set up. This increases the reliability of the measurement because the harmonics and / or combination bands form a characteristic "fingerprint" of a particular molecule.
Ein erfindungsgemäßer NIR-Sensor lässt sich vorteilhaft mit einem Halbleiter-Detektor, vorzugsweise einem Halbleiter- Flächendetektor, insbesondere einem Dioden-Array-Detektor, einem polychromatischen Beugungsgitter und/oder einer breitbandigen NIR-Strahlungsquelle realisieren. Derartige NIR-Sensoren können das gesamte NIR-Messspektrum gleichzeitig und mit hoher Auflösung aufnehmen, was die Geschwindigkeit sowie die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messung enorm erhöht.An inventive NIR sensor can advantageously be realized with a semiconductor detector, preferably a semiconductor area detector, in particular a diode array detector, a polychromatic diffraction grating and / or a broadband NIR radiation source. Such NIR sensors can record the entire NIR measurement spectrum simultaneously and with high resolution, which enormously increases the speed as well as the accuracy and reproducibility of the measurement.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen eines Tabakmaterials in einem Stromtrockner, umfassend Erzeugen und Aufrechterhalten eines Prozessgaskreislaufs, Erhitzen des Prozessgases, Trocknen des Tabaks in einer zwischen einem Materialeinlauf und einem Materialauslauf angeordneten Trocknungsstrecke, und Zuführen eines Frischgases in den Prozessgaskreislauf, wobei erfindungsgemäß die Zuführung des Frischgases auf der Grundlage eines Messsignals von einem NIR- Sensor gesteuert oder geregelt wird. Vorzugsweise kann auch der zeitliche Verlauf der NIR-Messung aufgezeichnet werden.Another aspect of the invention relates to a method of drying a tobacco material in a stream dryer, comprising generating and maintaining a process gas loop, heating the process gas, drying the tobacco in a drying section disposed between a material inlet and a material outlet, and supplying a fresh gas into the process gas loop According to the invention, the supply of the fresh gas is controlled or regulated on the basis of a measurement signal from an NIR sensor. Preferably, the time course of the NIR measurement can be recorded.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:The invention will be explained below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying figures. Showing:
Der Stromtrockner
Über einen Materialeinlauf
Der Tabak wird in der innerhalb des Trocknungsrohrs
Das rückfließende Prozessgas kann in einem nicht gezeigten Staubabscheider entstaubt werden und wird über das Gebläse
Durch die Abtrocknung des Tabaks in dem Trocknungsrohr
Der NIR-Sensor
Eine bevorzugte Ausführungsform des NIR-Sensors
Die in das Messvolumen
Das Ausgangssignal des Halbleiterdetektors
Im Folgenden wird die Regelung der Frischdampfzuführung auf der Grundlage der mithilfe des NIR-Sensors
Geschmacksbeeinflussende und daher bevorzugt zu messende Inhaltsstoffe können Zucker und/oder Stärke, das in Zucker umgewandelt wird, sein. Weitere geschmacksbeeinflussende und daher bevorzugt zu messende Inhaltsstoffe können Menthol, Sorbitol, Clor, Nikotin, Proteine, Asche, Fette, Öle, Eugenol, Nitrate, Nitrite und/oder essentielle Öle sein.Flavor-affecting and therefore preferably to be measured ingredients may be sugar and / or starch which is converted to sugar. Further flavor-influencing and therefore preferably to be measured ingredients may be menthol, sorbitol, clorine, nicotine, proteins, ashes, fats, oils, eugenol, nitrates, nitrites and / or essential oils.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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