СПОСОБ ФЕРМЕНТАЦИИ ТАБАКА В КИПАХ Российский патент 1996 года по МПК A24B3/12 

Изобретение относится к табачной промышленности и может быть использовано при ферментации табачного сырья на ферментационных заводах.

Известен способ ферментации табака, предусматривающий нагревание сформированного в кипы табака до 50^оС в атмосфере кондиционированного воздуха заданной влажности в течение 2-3 сут, выдерживание при этой температуре в течение 5-7 сут и последующее снижение температуры до 25^оС в течение 2-3 сут при поддержании относительной влажности воздуха на уровне 85-95% (Мохначев И. Г. и Загоруйко М.Г. Химия и ферментация табака. М. Легкая и пищевая промышленность, 1983, с. 165-168).

Однако процесс ферментации по данному способу осуществляется в течение длительного времени (до 10-12 сут), что приводит к значительным энергозатратам, потерям сухих веществ и усложненному технологическому циклу, который требует строгого поддержания параметров воздуха в фермкамере по влажности и температуре в течение продолжительного периода.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ ферментации табака в кипах, включающий нагревание кип табака, предварительно упакованных в пакеты из газо- и паронепроницаемой полимерной пленки, последующую выдержку при 70-100^оС и охлаждение табачных кип в естественных условиях, при этом стадии нагревания и выдержки проводят в течение 36-60 ч (авт. св. СССР N 1440470, кл. А 24 В 3/12, 1988).

Кроме того, СВЧ-излучение придает устойчивость уже сферментированного табака к длительному хранению, так как в отличие от простого нагревания табачных кип, герметичного упакованных в полимерную пленку, активизирующего некоторые виды анаэробных микроорганизмов, СВЧ-излучение наоборот инактивирует микрофлору и насекомых-вредителей.

В случае переработки табака с влажностью более 16% в герметичной упаковке полностью сохраняется вся имеющаяся в табаке влага. Процесс ферментации протекает активно и полностью.

Однако после его окончания табак остается повышенно влажным даже после удаления полимерной упаковки, что может вызвать его порчу и плесневение. В этом случае необходимо избавиться от излишней влаги.

Разгерметизация разогретого до высокой температуры табака приводит к активному испарению влаги из него за счет градиент температур. При этом регулирование степени подсушки табака достигается длительностью выдержки разгерметизированного пакета и степенью его предварительного разогрева. Поскольку по мере испарения излишней влаги температура табака снижается, то чем больше влажность исходного сырья, тем до большей температуры производят его разогрев (но не выше 100^оС), а затем дольше выдерживают разгерметизированный пакет с табаком.

После удаления избыточной влаги пакет герметизируют и направляют на отлежку. При этом остаточная средняя температура табака составляет 50-70^оС и вполне достаточна для протекания процесса ферментации.

В случае переработки табака с влажностью ниже 12% происходит другое явление, отрицательно влияющее на процесс ферментации. Дело в том, что для протекания ферментативных процессов кроме температуры необходима повышенная влажность табака. В данном случае влаги в герметичном пакете недостаточно для эффективного процесса ферментации, в результате чего при соблюдении прочих оптимальных параметров процесс ферментации из-за недостаточной влажности протекает не полностью, а табак остается недоферментированным. В этом случае необходимо повысить влажность табака до оптимального уровня.

Простое нанесение воды на табак, упакованный в пакет, позволяет точно дозировать ее количество с целью доведения влажности табака до необходимой величины 14-16% После герметизации вода полностью остается в пакете и при дальнейшем нагреве табака и его выдержке равномерно распределяется по всей массе табака, увлажняя его до заданной величины.

В результате в пакете создаются оптимальные параметры для ферментации не только по температуре, но и по влажности табака.

Освобождение табака от полимерной упаковки после окончания процесса ферментации кроме экономической цели (упаковка может использоваться многократно) имеет и технологический аспект. Дело в том, что во время последующего хранения табака в герметичной упаковке могут сложиться условия, способствующие образованию плесени, которая резко ухудшает его дегустационные и технологические свойства. Это может произойти в результате резких колебаний окружающей температуры. При этом влага может за счет диффузии и конденсации сконцентрироваться в одной части табачной кипы, где и произойдет плесневение табака. Ликвидация полимерной упаковки исключает это нежелательное явление.

П р и м е р 1. Стандартные кипы табака "Трапезонд Кубанский" массой 19,5±0,5 кг, влажностью 15,2% и исходным кислородным показателем 0,8 см³ упаковывали в пакет из полимерной пленки, помещали в СВЧ-камеру мощностью 5 кВт и, подвергая СВЧ-излучению каждую кипу, нагревали до заданной температуры, но не свыше 100^оС.

Свыше 100^оС нагревать табак нельзя, так как при этом происходит запаривание табака, его почернение и значительное ухудшение технологических и дегустационных свойств. При температуре ниже 35^оС ферментации табака практически не происходит или растягивается на крайне длительные сроки (до 6-12 месяцев). После нагревания производили выдерживание табака в естественных условиях в течение 5 сут. После этого снимали полимерную упаковку и проводили анализ табака. Результаты анализов представлены в табл. 1.

Табак считают окончательно сферментированным в том случае, если результаты его анализа на кислородный показатель составляют 0,1 см³/г и меньше. В данном случае из табл.1 видно, что нагревание до температуры 60^оС вполне достаточно для того, чтобы провести процесс ферментации полностью. При нагревании же до 40^оС получают табак недоферментированным. Однако в данном случае было использовано сырье со средним исходным кислородным показателем. В случае ферментации табаков с исходным кислородным показателем более низким, порядка 0,2-0,6 см³/г (Азербайджанские табаки сорта "Имунный"), окончательный эффект сферментированности достигали и при разогреве до 40^оС.

П р и м е р 2. Табачное сырье сорта "Имунный" (Азербайджан) с исходным кислородным показателем 0,5 см³/г, влажностью 16% упаковывали в пакет из полимерной пленки и нагревали в поле СВЧ-излучения до температуры 60^оС. После этого выдерживали табак в естественных условиях. При выдерживании периодически вскрывали упаковки и анализировали табак на сферментированность. Данные анализов представлены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что выдерживание данного табака в течение 1 сут после нагревания до 60^оС вполне достаточно для полного проведения ферментации.

П р и м е р 3. Табачное сырье сорта "Трапезонд Кубанский" с исходным кислородным показателем 0,9 см³/г. Обрабатывали также как и в примере 2. Данные представлены в табл. 3.

В данном случае для окончательной ферментации табака необходимо его выдерживать после нагрева в течение 5 сут.

П р и м е р 4. Табачное сырье сортотипа "Дюбек Среднеазиатский" (Ургутский фермзавод) с исходным кислородным показателем 2,4 см³/г обрабатывали также, как и в примере 2, однако нагрев проводили первой партии до 60^оС, а второй партии до 100^оС. Данные представлены в табл. 4.

В этом случае при нагреве до 60^оС табак оказался сферментированным через 10 дн, в случае нагрева до 100^оС процесс сокращается до 6 сут (практически сферментированный табак).

Однако ароматичные табаки, к которым относится "Дюбек Среднеазиатский", нежелательно обрабатывать при высоких температурах, так как при этом в некоторой мере происходит ухудшение его дегустационных достоинств за счет снижения аромата. Поэтому оптимальным режимом является нагрев до 60^оС и выдерживание 10 сут.

П р и м е р 5. Кипы табачного сырья сорта "Трапезонд Кубанский", имеющие одинаковую массу 20 кг и различную влажность, герметично упаковывали в полимерную пленку и нагревали в поле СВЧ-излучения до температуры не выше 100^оС. Затем упаковку разгерметизировали и выдерживали в естественных условиях. При этом табак ставили на весы и следили за удалением влаги до уменьшения массы кипы. Исходя из первоначальной влажности табака, рассчитывали массу кип при влажности 16% при которой необходимо было вновь герметизировать полимерную упаковку. После подсыхания табака и достижения кипами расчетной массы упаковки герметизировали и продолжали выдерживать табак еще 5 сут. Все параметры процесса и окончательные результаты представлены в табл. 5.

Из результатов табл. 5 следует, что съем излишней влаги с табака происходит в этом случае достаточно эффективно до необходимого уровня 16% а процесс ферментации после подсушки табака и герметизации упаковки протекает полностью, так как остаточная температура табака в момент герметизации упаковки после подсушки составляет в среднем 55-60^оС. Кроме того, в период последующего выдерживания оставшаяся в пакете влага равномерно распределяется за счет диффузии по всей массе табака. Степень первоначального нагрева табака зависит от исходной влажности, так как при испарении влаги температура ощутимо снижается. Поэтому кипы с высокой влажностью нагревают сильнее, чем менее влажные.

Нагревание же табака, например, с влажностью 20% до температуры всего 70^оС (кипа N 3) приводит к тому, что в конечном итоге после подсушки температура снижается до 40-35^оС и табак окончательно не сферментируется.

П р и м е р 6. Кипы табачного сырья сорта "Трапезонд Кубанский", имеющий различную влажность, упаковывали в пакет из полимерной пленки. Перед герметизацией на табак, находящийся в пакете и имеющий влажность менее 12% наносили путем разбрызгивания воду в таком количестве, чтобы окончательная влажность табака составляла 14-16% Затем кипу герметизировали и подвергали нагреву в поле СВЧ-энергии до температуры 70^оС. После этого выдерживали упакованные кипы в естественных условиях в течение 5 сут.

Параметры процесса, исходные данные и окончательные результаты представлены в табл. 6.

Из табл. 6 видно, что не увлажненный табак (последняя строка) не прошел ферментацию, а увлажненный табак полностью сферментирован и к тому же был равномерно увлажнен до уровня, требуемого ГОСТом (12-16%). Табак, имеющий влажность 12 и 13% оказался немного недоферментированным, однако при хранении такого табака в течение 2-3 месяцев на складе (как зачастую и происходит) кислородный показатель снизится до 0,1 см³/г. Диапазон окончательной влажности 14-16% обусловлен тем, что это уровень наиболее оптимальной влажности табака для его транспортировки и дальнейшей переработки. Кроме того, при ней процесс ферментации в герметичной упаковке идет наиболее эффективно. Разброс от 14 до 16% обусловлен тем, что в условиях реального производства определяют среднюю влажность партии табачного сырья и по ней проводят расчет количества воды, необходимого для увлажнения.

Однако некоторые кипы могут отличаться по влажности от средней в ту или иную сторону на 1% Поэтому после увлажнения они будут иметь влажность не 15% а от 14 до 16%
Табак, имеющий влажность от 12 до 14% нет необходимости увлажнять перед ферментацией, так как он и так будет сферментирован. Замечено, что резкое снижение ферментативных процессов происходит при влажности табака менее 12% Равномерное распределение влаги по всему объему кипы обусловлено спецификой СВЧ-нагрева равномерно и одновременно по всему объему.

Необходимо отметить также, что в случае ферментации табаков с начальным кислородным показателем более низким, например 0,4 см³/г, полная их ферментация произойдет и при влажности 12% Однако при ферментации табаков с исходным показателем более высоким, например 2 см³/г ("Дюбек Среднеазиатский"), увлажнение табаков до уровня 14-16% просто необходимо.

Таким образом, при реализации предлагаемого способа за счет использования СВЧ-энергии длительность активной обработки табака составляет несколько минут (пример 1), а не суток, как в прототипе и аналоге, нет необходимости специально кондиционировать табак перед процессом, а можно перерабатывать сырье практически с любой исходной влажностью, получая при этом в конечном итоге сферментированный табак с оптимальными параметрами, требуемыми ГОСТом.

Обработанный табак может длительно храниться без порчи и плесневения за счет подвергшейся стерилизации в период СВЧ-облучения. В результате ускорения биохимических реакций потери сухих веществ меньше, чем в прототипе и аналоге.

Использование: в табачной промышленности и может быть использовано при ферментации табачного сырья. Сущность изобретения: в способе ферментации табака в кипах, включающем их предварительную упаковку в герметичные пакеты из парогазонепроницаемой полимерной пленки, их нагревание с последующим выдерживанием и охлаждением, нагрев табака осуществляют в поле СВЧ-излучения до 40 - 100^oС, процессы выдержки и охлаждения кип табака совмещены и их проводят в естественных условиях в течение 1 - 10 сут с последующей распаковкой и хранением кип табака. При этом, если влажность подлежащего ферментированию табака более 16%, то после нагревания полимерные пакеты разгерметизируют для испарения излишней влаги. Затем пакеты вновь герметизируют и продолжают процесс выдерживания и охлаждения. Если влажность подлежащего ферментированию табака менее 12%, то перед герметизацией полимерных пакетов на находящиеся в них кипы табака наносят воду в количестве, необходимом для достижения влаги в табаке от 14 до 16%. 6 табл.

Способ ферментации табака в кипах, включающий предварительную упаковку кип в герметичные пакеты из парогазонепроницаемой полимерной пленки, их нагревание с последующим выдерживанием и охлаждением, отличающийся тем, что нагрев табака осуществляют в поле СВЧ-излучения до 40 100^oС, процессы выдержки и охлаждения кип табака совмещены и их проводят в естественных условиях в течение 1 10 суток с последующей распаковкой и хранением кип табака, при этом, если влажность подлежащего ферментированию табака более 16% то после нагревания полимерные пакеты разгерметизируют для испарения излишней влаги, затем пакеты вновь герметизируют и продолжают процесс выдерживания и охлаждения, если влажность подлежащего ферментированию табака менее 12% то перед герметизацией полимерных пакетов на находящиеся в них кипы табака наносят воду в количестве, необходимом для достижения содержания влаги в табаке 14 16%