Brevet FR2518373A1 — publié le 19830624

Des techniques connues destinées à faire augmenter, au moyen de fluides chauds, le volume ou à "gonfler" du tabac haché à forte teneur en humidité, sont décrites dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n' 3 357 436, qui utilise de l'air chaud; n* 3 734 104, qui utilise des gaz chauds et N O 4 044 780, cédé à la Demanderesse, et qui préconise aussi l'utilisation de gaz chauds. Bien que ces procédés de l'art antérieur visent à faire "gonfler" le tabac pendant qu'il est entraîné dans un fluide gazeux, aucun ne prévoit les conditions particu- lières de température, de vitesse ou d'utilisation d'un fluide chaud, ni la mise en oeuvre des conditions de traitement selon le procédé de la présente invention. De façon générale, la présente invention concerne a un procédé de traitement de tabac haché destiné à en augmenter le volume, suivant lequel un courant très rapide de vapeur d'eau surchauffée à haute température est établi dans un conduit qui comporte un secteur formant un Venturi, suivi d'autres secteurs de traitement Le tabac est introduit dans le secteur à Venturi et il gonfle pendant que la vapeur le fait rapide- ment passer dans ce secteur et dans les suivants Le diamètre, la longueur et la vitesse de courant de vapeur sont détermi- nées de façon que la durée du traitement dans ces secteurs soit-notablement inférieure à une seconde. Selon une caractéristique de l'invention, l'accélération et la vitesse de passage du tabac, de son entrée dans le conduit à l'orifice de sortie, sont telles que ce tabac n'atteint jamais la vitesse de la vapeur Par suite, cette différence de vitesses entre le tabac et le fluide gazeux qui le transporte fait que la surface des brins du tabac est constamment exposée à une partie nouvelle de la vapeur à tempé- rature élevée. Selon une autre caractéristique, l'importance du gonflement du tabac atteint une valeur acceptable sans qu'il y ait dégradation ni diminution appréciable de la grosseur des brins. Conformément à une autre caractéristique impor- tante du procédé, celui ci est continu et-permet de réutiliser par recyclage la plus grande partie de l'énergie emmagasinée par la vapeur surchauffée. Le procédé et l'appareil permettent ainsi de préparer des tabacs pour la cigarette et-la pipe, notamment. L'invention sera décrite de manière plus détail- lée à propos d'exemples donnés à titre nullement limitatif, en regard des dessins annexés-, sur lesquels la figure 1 est une vue en élévation de l'appa- reil à conduit en circuit fermé utilisé pour la Wise en oeuvre du procédé selon l'invention; la figure 2 est une coupe longitudinale à plus grande échelle du secteur en forme de Venturi qui reçoit le tabac; et la figure 3 est une coupe longitudinale d'une variante dans laquelle le secteur Venturi est disposé horizon- talement. Sur la figure 1, le conduit 10 en circuit fermé est-alimenté en vapeur par un conduite Il à registre 12 Une soufflante 13 fait passer la vapeur, introduit e -dans ce conduit 10, dans une boite de surchauffe 14 contenant des éléments chauffants 15. La vapeur surchauffée pénètre alors dans un secteur 16 de traitement du tabac, formant un Venturi et, après être sortie de ce secteur, elle pénètre dans un secteur 18 de séchage et de gonflement placé à la suite du secteur 16, c'est-à-dire en série et qui a le même diamètre que le conduit , pour subir un traitement complémentaire Les secteurs 16 et 18 dans lesquels le tabac passe seront appelés secteurs dé traitement Lorsqu'il a passé dans ces secteurs successifs, le tabac est séparé de la vapeur dans un séparateur tangentiel et sort par la partie conique 21 de ce séparateur 20 tandis que la vapeur et les autres gaz inclus continuent à circuler dans le conduit 10 De la vapeur est injectée dans ce conduit en fonction des besoins, de manière qu'il y en ait une quantité suffisante dans l'appareil et, si sa pression devient excessive, une soupape de décharge 22 s'ouvre pour diminuer cette pression Le tabac est introduit dans le conduit 10 par un con- voyeur d'alimentation 23 à vis, qui est lui-même alimenté par une goulotte 24 à trémie Cette goulotte 24 à trémie reçoit le tabac d'un convoyeur 25 à bande ou d'un autre modèle 26 de convoyeur A son introduction, le tabac a un taux d'humidité de 15 à 50 %. Comme le représentent les figurs 2 et 3, le secteur 16 à Venturi comporte un raccord d'entrée 25, une zone d'entrée 27 à section décroissante, une première partie rétrécie 28, un orifice 29 d'arrivée du tabac et une seconde partie rétrécie 30 placée à la suite de la première partie ( 28), ou "en série", et dont le diamètre est plus grand que celui de la première partie 28 Un évasement de sortie 31 mène au secteur 18 de séchage et de gonflement par un raccord de sortie 32 Le convoyeur d'alimentation 23 comporte une vis rotative 33 destinée à faire passer le tabac par l'orifice d'arrivée 29 situé dans la partie étranglée 28 La figure 3 diffère de la figure 2 par le fait que le secteur 16 est disposé horizontalement et que l'orifice d'arrivée 29 débouche dans la partie 28 sur la figure 2 et dans la partie 30,sur la figure 3 Ces parties 28 et 30 peuvent être conformées de façon à avoir sensiblement les mêmes caractéristiques de freinage de l'écoulement La goulotte 24 à trémie d'aliînenta- tion est aussi disposée verticalement et, sur la figure 2, elle alimente un secteur à Venturi disposé verticalement alors que sur la figure 3, elle alimente un secteur à Venturi hori- zontal. La quantité de vapeur introduite dans la boite de surchauffe 14 est déterminée de façon que la vitesse de cette vapeur à la sortie soit supérieure à 30 m/sec et dépasse souvent 45 m/sec, ce qui provoque une perte de charge importante dans le secteur 16 pendant qu'elle y passe Par exemple, quand la vapeur circule dans le conduit (la goulotte 24 à trémie -d'alimentation étant obturée pour empêcher l'in- troduction d'air ou de tabac) la pression e-st, dans le secteur à Venturi 16, inférieure d'environ 33,3 k Pa à la pression atmosphérique Le tabac est poussé par la vis du convoyeur d'alimentation qui sert aussi à limiter l'entrée d'air avec le tabac La vapeur peut aussi être injectée avec le tabac dans ce convoyeur 23, de façon à diminuer encore plus la quantité d'air introduite dans l'appareil La circu- lation de la vapeur est établie dans le conduit avant que le tabac ne soit introduit dans le secteur 16 à Venturi Pen- dant que ce tabac pénètre dans la colonne de vapeur (et d'une -quantité minime d'air) qui circule à grande vitesse, ses particules commencent à être accélérées au moment o elles y pénètrent et elles continuent à accélérer pendant qu'elles s'y déplacent Avec une pression manométrique au tuyau d'entrée de 103 k Pa et des conduites ayant un diamètre d'environ 25,4 mm et une longueur de 3,65 mû la durée de séjour du tabac est d'environ un quart de seconde Le tabac sortant du secteur 18 est envoyé dans un séparateur 20, tan- gentiel, par exempe Il ne faut ajouter que peu ou pas de vapeur supplémentaire, car l'eau extraite du tabac est trans- formée en vapeur Dans la mise en oeuvre de-ce procédé, la -vitesse du courant de gaz dans les secteurs de traitement du conduit est supérieure à celle des particules de tabac, ce qui provoque un déplacement relatif entre ce gaz et le tabac Ce déplacement relatif fait que les particules de -tabac baignent continuellement dans une partie nouvelle de la vapeur surchauffée, ce qui les sèche et les fait-gonfler rapidement Pendant que le tabac circule dans le conduit, de l'enrtrée du secteur à Venturi à son point de sortie, ce tabac est constamment accéléré à mesure qu'il avance La longueur du trajet suivi par ce tabac doit avantageusement être telle, qu'il sorte avant d'avoir atteint la vitesse - des gaz Bien que l'appareil pour la mise en oeuvre du procédé soit avantageusement conçu de façon à permettre de recycler la plus grande partie de la vapeur chaude nécessaire pour sécher et faire gonfler le tabac, il est possible d'utiliser un appareil sans recyclage ou fonctionnant-par lots successifs Lorsque l'appareil en boucle fermée a été mis en service, il est possible de le faire fonctionner en ajoutant au tabac des quantités minimales de vapeur et d'énergie thermique. EXEMPLE 1 On a fait gonfler une série d'échantillons de tabac haché qui pesaient tous 200 g environ et dont les taux d'humidité étaient différents, en utilisant de la vapeur à une température de 343 à 371 C dans des secteurs de traite- meht disposés en série d'un diamètre d'environ 25,4 mm (sauf le secteur à Venturi, à diamètre plus faible) et une longueur d'environ 3,65 m Grâce à un réglage de la vitesse du courant de vapeur, la pression dans le secteur à Venturi a été infé- rieure d'environ 12 à 26,6 k Pa à la pression atmosphérique. Les données pertinentes figurent dans le tableau I ci-dessous, o le volume massique désigne le pouvoir de garnissage. TABLEAU 1 Echantillon Taux d'humidité Volume massique augmentation du No avant augmenta en cm 3/g, ramené volume mas Uique tion de volume à 12 % d'humidité (%) 7 24,7 7,6 49 2 26,7 7,5 47 3 30,0 7,9 55 4 30,8 7,7 51 31,6 8,0 51 6 32,4 8,2 61 39,9 8,3 63 11 42,8 8,4 65 12 44,1 8,2 61 13 48,5 8,3 63 14 46,0 8,1 59 témoin 12,0 5,1 - EXEMPLE 2 Un mélange de tabacs a été porté à 32,5 % d'humidité et on l'a fait gonfler en utilisant de la vapeur à une température comprise entre 260 et 371 C La pression dans le secteur à Venturi a été inférieure d'environ 10,6 à 16 k Pa à la pression atmosphérique Après gonflement, le volume massique du tabac a été de 6,7 cm 3/g, ce qui représente un gonflement de 31 %. EXEMPLE 3 On a haché une autre quantité de tabac ayant un taux d'humidité de 19 % et on a porté-ce taux à 30,8 % avant gonflement La température de la vapeur a été de 332 à 3540 C et la pression dans le secteur à Venturi est tombée à 13,3 k Pa en-dessous de la pression atmosphérique Après gonflement, le tabac a été stocké sous forte humidité et à température élevée Après ce stockage, son taux d'humidité -a été de 19,5 % et son volume massique a été, par suite du gonflement, supérieur de 20 % à celui du témoin, ramené par calcul à un taux d'humidité de 12 %. EXEMPLE 4 Le taux d'humidité d'un mélange de tabacs a été porté à 24,6 % et on a fait gonfler ce mélange au moyen de vapeur à 304-3430 C, avec une perte de charge de 10,7 à 16 k Pa dans le secteur à Venturi Le tabac a gonflé de 21 % EXEMPLE 5 - On a haché un autre mélange de tabacs à 20 % d'humidité, taux porté-ensuite à 29,5 % On a fait gonfler ce mélange au moyen de vapeur à 316-370 'C et une pression dans le secteur à Venturi inférieure' de 10,7 à 16 k Pa à la pression atmosphérique Le volume massique ou pouvoir de gar- nissage ramené par calcul au taux de 12 % d'humidité a été de 5 cm'/g, ce qui représente un gonflement de 28 %. EXEMPLE 6 On a haché un autre mélange de tabacs ayant un taux de 18,5 X d'humidité, porté ensuite à 30 % On a introduit ce mélange, à raison de 56,75 kg/h, à l'entrée d'un secteur à Venturi de dimensions appropriées La température de la vapeur à l'entrée et à la sortie de l'appareil de gon- flement a été de 340 et 3160 C, respectivement La vitesse de cette vapeur dans le conduit a été essentiellement de 53,4 m/sec Pendant le traitement, le taux d'humidité du tabac a été ramené à approximativement 12 Z et le volume massique a augmenté en moyenne d'environ 50 %. Il va de soi qu'il est possible,-sans s'écarter du cadre de l'invention, d'apporter diverses modifications au procédé et à l'appareil de gonflement du tabac décrits et représentés. REVENDICATIONS 1 Procédé destiné à sécher un tabac haché et à en faire augmenter le volume, caractérisé par les étapes suivantes: - on fait passer, à une vitesse supérieure à m/sec, un courant de gaz constitué par ou comportant de la vapeur d'eau et de l'air,à une température comprise entre 260 et 371 'C et sensiblement à la pression atmosphérique, dans un long conduit ( 10) comportant un premier secteur ( 16), et un second ( 18), disposés'en série, le premier secteur ( 16) comportant une zone ( 28) dont la section est réduite, si bien que, lorsque le gaz y passe, sa pression y diminue; on introduit du tabac haché, ayant un taux d'humidité de 15 à 50 %, dans cette zone ( 28) sous dépression du premier secteur ( 16), de façon que le tabac soit entraîné à grande vitesse dans ces premier et second secteurs ( 16, 18); et on retire le tabac du conduit ( 10) apr'ès qu'il y ait séjourné moins d'une demi-seconde. 2 procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'on détermine la longueur du conduit ( 10), ses dimensions en section droite, le volume de gaz qui y est introduit et le volume du tabac qui y est amené de façon que la vitesse de ce tabac-dans ce conduit soit inférieure à celle du gaz pendant tout le traitement. 3 Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit ( 10) qui comporte deux secteurs de traitement ( 16, 18) disposés en série, le premier secteur ( 16) ayant une section droite sensiblement plus faible que celle du second ( 18); ce premier secteur étant composé de deux zônes ( 28,30) disposées en série dont la-seconde est plus large que la première un conduit d'alimentation en vapeur d'eau dont la section est la même que celle du second secteur ( 18) et qui communique avec le premier ( 16) de façon à l'alimenter en vapeur surchauffée un orifice ( 29) d'alimentation en-tabac, débou- chant soit dans la première zone ( 28) soit dans la seconde ( 30) du premier secteur ( 16); et -un dispositif ( 20) destiné à recycler prati- quement toute la-vapeur d'eau.