Befuktning vid tobaksproduktion

Tobaksblad och papper är extremt hygroskopiska material – det vill säga att de båda påverkas av fuktinnehållet i den omgivande luften. Om luftfuktigheten i omgivningen är låg dras fukt ut ur materialen, vilket torkar ut dem och försämrar deras egenskaper. Detta kan leda till allt från att tobaken krymper och faller ur cigaretterna till att cigarrblad spricker och att papper fastnar i maskinerna, vilket orsakar förseningar i produktionslinjen.

Varje steg i tillverkningen av cigarrer och cigaretter kräver mycket specifika luftfuktighetsnivåer för att bibehålla fuktinnehållet i de involverade materialen, vilket säkerställer produktionseffektivitet och produktkvalitet.

Primär tillverkning

När tobaken först anländer till fabriken i balar och öppnas är den extremt torr. En av de inledande processerna, som ofta kallas mjukgöring, innebär att tobaksbladen passerar genom en stor, ångfylld roterande ångcylinder. I dessa utrymmen råder vanligtvis en mycket hög luftfuktighet på 85–88 % RH (relativ luftfuktighet) vid 30–32 °C på grund av att fukt läcker ut från processen till omgivningsluften. Under denna process ökar tobakens fuktinnehåll från cirka 1–2 % till omkring 24 % i vikt, beroende på kundens krav.

Efter att tobaken har mjukats upp avlägsnas bladstjälkarna. Under denna avstjälknings- och avskalningsprocess bör förhållandena vara cirka 70–75 % RH och 24–29 °C för att förhindra att tobaken torkar ut. Tobaken genomgår sedan sin slutliga process i detta område, så kallad casing och konditionering, där den smaksätts. I de flesta produktionsanläggningar lämnar tobaken det primära området med en fukthalt på mellan 13–16 %. Detta kräver en jämviktsfuktighet i omgivningen på mellan 60–68 % relativ fuktighet för att förhindra fuktförlust.

Eftersom ånga används i denna process behöver luftfuktigheten i primärområdet ofta inte upprätthållas med hjälp av befuktningssystem, eftersom läckage från processen håller luftfuktigheten på en lämplig nivå. I vissa fabriker är dock processerna så väl tätade att det nästan inte förekommer något ångläckage från processen, och därför behövs befuktningssystem för att upprätthålla de nödvändiga förhållandena.

Lagringsutrymmen för tobak

Efter dessa inledande processer transporteras den fuktade tobaken till stora, vanligtvis öppna, behållare eller silor, där den lagras tills den behövs av tillverkningsmaskinerna. Vissa mindre tobaksfabriker har inte silolagring utan använder istället lagringsutrymmen för ”Box”- eller ”Cut”-tobak.

Dessa utrymmen måste hållas på en relativ luftfuktighet mellan 60–70 % och en temperatur på 21–24 °C, eftersom stora mängder tobak där utsätts för omgivningsluften. Om luftfuktigheten inte hålls på dessa jämviktsnivåer kommer tobaken att börja torka.

Filterproduktion

Produktionen av filterstavar är ett av de få områdena där det inte finns något egentligt behov av befuktning, eftersom det material som används till filtren inte är särskilt fuktkänsligt. Om luftfuktigheten sjunker under 50 % kan dock elektrostatiska laddningar byggas upp. Detta kan leda till att filtren klibbar ihop och försämrar deras rörlighet vid transporten till produktionsområdet. Av denna anledning rekommenderas att luftfuktigheten hålls över 50 % RH och temperaturen runt 21 °C, eftersom detta helt eliminerar statisk elektricitet. Statiska laddningar byggs upp när luftfuktigheten i omgivningen är under 45 %, oavsett temperaturen i området.

Cigarettproduktionsområden

Detta är förmodligen det viktigaste området när det gäller luftfuktighetsreglering. Tobaken transporteras normalt till cigarettmaskinen via luftkanaler med hjälp av tryckluft till en behållare ovanför tillverkningsmaskinen. Tobaken pressas genom en form som efterliknar en cigarett och lindas sedan in i papper. Hur mycket fukt tobaken förlorar under denna process beror på maskinens hastighet och exponeringstiden för omgivningsluften samt den tryckluft som används för att transportera den från lagringsområdet.

Det papper som cigaretten lindas in i måste också hållas i jämvikt med omgivningen när det lagras på sin rulle. Om dess fuktinnehåll förändras kommer även pappersrullens dimensioner att förändras längs de exponerade kanterna. Detta kan leda till revor, matningsfel i maskinen och kostsamma driftstopp för att mata in rullen på nytt.

De flesta cigarettproduktionsområden hålls vid 65–68 % relativ luftfuktighet. Den relativa luftfuktigheten i detta område är avgörande eftersom den upprätthåller tobakens jämviktsfuktighet på cirka 13–16 viktprocent, där den exakta fukthalten beror på produkt och blandning. Om luftfuktigheten sjunker under cirka 60 % relativ luftfuktighet kommer tobaken att börja förlora fukt och torka ut. I svåra fall kan detta leda till att tobaken faller ur cigaretten när den hålls upp och ner. Om luftfuktigheten överstiger 70 % kan den extra fukten orsaka fläckar på papperet, vilket är oacceptabelt för slutkunden. Därför är det avgörande för produktionen och produktens kvalitet att luftfuktigheten i produktionsutrymmena hålls på 65 % RH ±5 %.

Under cigaretttillverkningen och efter att filtret har satts in kan filtret laserbearbetas för att bränna små hål som låter luft sugas in i röken för att reglera cigarettens rökeegenskaper. Under laserbehandlingen måste luftfuktigheten hållas på cirka 55 % RH för att förhindra att sughålen i hållaren täpps igen. Ibland är det nödvändigt att avfukta denna del av maskinen för att uppnå denna nivå på 55 % RH. Detta kan enkelt åstadkommas genom att använda små adsorptionsavfuktare monterade längs sidan av tillverkningsmaskinen och leda den ”torra” luften in i laserbehandlingssektionen via luftkanalen.

När cigaretten är färdig matas den vidare till ett transportsystem. Härifrån tar den en av två vägar beroende på maskintyp. Äldre maskiner som inte har en direkt ansluten förpackningsmaskin transporterar cigaretten till en sorterare och placerar dem sedan i brickor som rymmer cirka 10 000 cigaretter vardera. Dessa flyttas sedan på vagnar till en annan del av produktionsområdet där de packas i kartonger. De flesta moderna maskinerna har inbyggda förpackningssektioner som tar emot produkten direkt från tillverkningsmaskinen och förpackar den i 20-pack och därefter i kartonger om 200 stycken.

I anslutning till förpackningsmaskinen kan det finnas ett lagrings-/buffertsystem som rymmer flera tusen cigaretter samtidigt. Buffertlagret används för att ta emot produktionen från tillverkningsmaskinen om tillverkningen går snabbare än förpackningen, och omvänt ser det till att förpackningslinjen förses med material om tillverkningsmaskinen går långsammare. Det är återigen avgörande att upprätthålla en relativ luftfuktighet på mellan 60–70 % i och omkring lagringssystemet. Cigaretterna kan lagras i flera timmar i buffertlagret, och om de utsätts för omgivande förhållanden skulle deras jämviktsfuktighet förändras om den relativa luftfuktigheten inte hålls på nominella 65 %.

Genom att upprätthålla luftfuktigheten i produktionsområdet under driftstopp, helger, måltidsraster etc. kan produkten lämnas kvar på maskinen utan förlust av fukt, vikt och kvalitet. Detta ger fördelen att produkten är omedelbart tillgänglig utan att man behöver vänta på att tillverkningsmaskinen ska producera nytt lager när produktionen återupptas.

Det finns ytterligare ett område som ibland har en luftbefuktare, nämligen uppbrytningsrummet. Här bryts cigaretter som inte har tillverkats korrekt samt produktionsavfall upp, och tobaken återvinns, medan papperet och filtret skickas till avfall. Varje förlust av fukt leder till dålig återvinning av tobaken, så även dessa utrymmen hålls i allmänhet på cirka 65 % relativ luftfuktighet vid 21 °C.

För att upprätthålla en god fuktighetskontroll i alla produktions- och lagringsutrymmen är det avgörande att hålla temperaturen stabil genom värme-, ventilations- och air conditioning-systemen. Dessa system kan tillföra stora volymer frisk luft till produktionshallen beroende på hur de har ställts in. Dessutom har de flesta cigaretttillverkningsmaskinerna dammåtervinningssystem som bygger på vakuumutsug. Detta utsug måste kompenseras av luftbehandlingsanläggningen, vilket också leder till att stora mängder frisk luft tillförs produktionsområdet.

Eftersom dessa stora luftvolymer tillförs kontinuerligt kan den mängd fukt som behöver tillföras bli mycket stor, vilket kräver stor noggrannhet vid utformningen av luftbefuktningssystemen. Man glömmer ofta bort att den relativa luftfuktigheten sjunker på vintern när kall och fuktig luft sugs in i byggnaden från utsidan och värms upp. Till exempel ger vinterluft som kommer in i byggnaden vid 0 °C och 80 % relativ luftfuktighet, när den värms upp till 21 °C, en relativ luftfuktighet på cirka 24 %. Eftersom 65 % relativ luftfuktighet krävs för att upprätthålla tobakens fuktinnehåll, skulle all luft som tillförs med en relativ luftfuktighet på 24 % leda till fuktförlust från tobaken utan korrekt befuktning.

Fuktighetsreglering

Luftbefuktare har funnits i många år i olika former och utföranden. De höjer luftfuktigheten genom att antingen släppa ut kallt vatten eller ånga i luften. För stora industriella tillämpningar som cigarettproduktion skulle det vara för dyrt att värma upp vatten för att producera ånga, så kallvattenluftbefuktare är normen inom denna bransch.

Den vanligaste typen av kallvattenluftbefuktare är ett sprutförstöringssystem. De finns i en mängd olika varianter, såsom luft- och vattenförstöringsmunstycken samt högtryckssystem.

De mest använda inom tobaksindustrin är luft- och vattenförstörare, såsom JetSpray, som använder munstycken för att kombinera tryckluft och vatten och skapa en mycket fin dimma. Denna dimma fördunstar snabbt och höjer luftfuktigheten till önskad nivå. Munstyckena är strategiskt placerade runt taket i produktionsanläggningen för att ge rätt fördelning av fukt samtidigt som man undviker befintlig utrustning såsom belysning, air conditioning eller kanalsystem.

Munstycksbaserade luftbefuktare klarar mycket hög kapacitet, ger noggrann reglering och, när det gäller JetSpray-luftbefuktaren, är underhållsbehovet minimalt tack vare en självrengörande mekanism som förhindrar igensättning. Med korrekt årligt underhåll kan denna typ av system ge många års problemfri drift, vilket är avgörande i en hektisk arbetsmiljö. Munstycket är precisionskonstruerat för att säkerställa korrekt spray utan risk för dropp. Dyssystem finns tillgängliga med kapaciteter upp till 600 liter per timme.

Dessa funktioner gör denna typ av system idealisk för industriella tillämpningar. Även om många dyssystem drivs direkt från dricksvattennätet bör alla kallvattenluftbefuktare använda felsäker UV-sterilisering eller dosering av silverjoner samt regelbundna automatiska vattenspolningscykler för att säkerställa renlighet.

Vatten av vilken kvalitet som helst kan användas. Om mineraldamm som lämnas kvar från det fördunstande vattnet utgör ett problem – vilket är ovanligt i de flesta produktionsområden – kan detta elimineras genom att använda avmineraliserat vatten från ett vattenreningssystem med omvänd osmos. Däremot har luftbefuktaren även den extra fördelen att den dämpar befintligt damm i luften och ger en kylande effekt, vilket gör arbetsmiljön trevligare för personalen.

Beroende på var i världen produktionsanläggningen ligger kommer behovet av luftfuktighetsreglering att variera i takt med säsongsmässiga klimatförändringar. I kallare regioner påverkar uppvärmningen av lokalerna i hög grad den mängd fukt som behövs, vilket innebär att vinterperioderna medför det största behovet av luftfuktighet.

Kvalitet och produktivitet

Oavsett var en fabrik är belägen är luftfuktighetsreglering alltid avgörande. Utan den blir produktionen mindre effektiv och produktkvaliteten försämras. Att säkerställa att tobaken och papperet behåller sina optimala egenskaper från det att de anländer till fabriken till dess att cigaretterna förpackas i sina skyddande förpackningar är en komplex men alltid lönsam uppgift.

Condair har i över 30 år tillhandahållit luftbefuktare till tobaksindustrin med kunder som BAT, Alfred Dunhill, Imperial Tobacco, Rothmans International, Gallagher och Altadis Seita. Företaget erbjuder en heltäckande tjänst som omfattar rådgivning, projektering, leverans, installation och underhåll.