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M E M O I R E D E S 0 R I P T I F dépose à l'appui d'une demande de
B R E V E T D'I N V E N T I O N Berthold BLOCK et . Dr. Julius DOMS, " procède et dispositif pour le traitement du tabao ". Priorité dtune demande de brevet en Allemagne déposée le 4 mai 1944= N B 206 028/ IV i/79 o. '
La présente invention ést relative à un procédé de traite- ment du tabao, en particulier de fermentation du tabac, en vue de régler son'degré d'humidité, sa teneur en nicotine, d'arrêter la fermentation ainsi ,que de tuer les éléments nuisibles, d'ori- gine animal,les insectes etc,,,
Le traitement du tabac se fait en général dans la grande industrie sur du tabac en balles.
Les balles.de' tabac'ordinaires ont environ 60 à 80 cm de largeur, 30à 80 om d'épaisseur-et 50 à 100 om de - haut.
Ces balles de tabac faites de feuilles empilées les unes sur les autres opposent une grande résistance à l'accès et à l'évacuation de la chaleur, à la répartition régulière de la température, à légalisation de. la température entre l'air am- biant et l'intérieur de la balle du fait de la mise en couches peu serrées et de la mauvaise conductibilité calorifique.
La fermentation-qui se prqduit dégage de la chaleur. Cette ohaleur libérée provoque un autochauffage. La chaleur produite à l'intérieur-de'la balle est mal répartie et évacuée. La tem- pérature monte de.plus en plus et finalement elle dépasse la température de fermentation la plus favorable.qui est, par ex- emple, 55 . Si la température monte par exemple à 60 et plus, ,les ferments sont détruits et la continuation ultérieure de la fermentation est interrompue. La haute température nuit aussi à la qualité du tabac.. - ' @
Au contraire, la ohaleur est évacuée trop rapidement des. zones extérieures dé la balle à l'air ambiant.
Les feuilles de tabac placées à l'extérieur sont sous-refroidies. La fermenta--' tion est troublée et se développe mal. '
Ce travail en balles présente donc le gros inconvénient d'une irrégularité de température dans les-balles..
D'autre part l'humidité du tabac est également soumise à de grandes fluctuations lors du séchage en grandes balles, pour évacuer l'humidité en excès du tabac, il faut qu'il-se produise une évaporation de- l'eau des feuilles de'tabac.'Pour effectuer cette évaporation, il faut amener de la chaleur. les couches extérieures de la balle'sont chauffées relativement vite tandis que les couches' plus-profondes ne sont chauffées que lentement et imparfaitement. La chaleur se,propage si lentement qu'il faut plusieurs jours pour amener-à l'intérieur de la balle,la chaleur nécessaire pour produire l'évaporation t le séchage désiré.
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En outre en ce cas, on a des difficultés pour répartir la chaleur rapidement et,uniformément dans toute la balle de tabac.-
Ce n'est que lorsque lton amène uniformément la chaleur et qu'on la répartit uniformément dans la balle que l'on peut enlever régulièrement l'eau par séchage. Ce n'est qu'alors que l'on peut régler l'humidité du tabac de façon qu'elle ait par- tout la. valeur uniforme désirée.
-Pour tuer les agents nuisibles ( insectes, champignons de moisissures, etc..),.il est également nécessaire de répartirf uniformément dans tout l'intérieur de la balle. /= la chaleur
Dans le procédé, selon l'invention, de destruction de ces organismes vivants nuisibles, on travaille de préférence sous vide avec apport simultané de chaleur. Sous l'action du vide et de la chaleur, on évapore l'eau des corps des animaux ou orga- nismes nuisibles. Du fait de la perte de l'eau de leur corps, ceux-ci meurent. On ne réussit à tuer ou à rendre inoffensifs les dits animaux ou organismes nuisibles dans toute'la balle de tabac que lorsque l'on a soin de répartir uniformément la cha- leur aussi bien à l'intérieur que dans les zones extérieures de la balle.
L'apport de chaleur se fait par la surface extérieure de la balle de tabac vers l'intérieur. La surface extérieure prend relativement vite la chaleur. Celle-ci ne pénètre dans la balle que par conductibilité calorifique. Cette propagation de la cha- leur dépend de l'indice de conductibilité calorifique du tabac, de la différence de température entre la surface extérieure et l'intérieur de la balle et de l'épaisseur des couches de la bal- le à traverser.
L'indice de conductibilité calorifique ne peut être amé- lioré que dans une faible mesure en comprimant la balle plus ou moins fortement.
Il ne reste jusqu'ici pour améliorer le rendement que l' augmentation de la différence de température.
Cette différence de température dépend à son tour,d'une part,de la température maximum admissible à laquelle doit être soumis le tabac pendant l'opération en question/d'autre part, de la température interne.de la balle. Celle-ci doit se rap- procher de la température optimum la plus favorable. Ainsi on ne dispose que d'une-faible différence de température pour faire passer la chaleur de l'extérieur vers l'intérieur. Une faible différence de température et une mauvaise conductibili- té calorifique imposent par suite une longue durée pour intro- duire la chaleur néoessaire.
En outre, dans le traitement du tabac, il est essentiel de régler la teneur en nicotine. Non seulement cette teneur est très différente d'une feuille à l'autre, mais encore il y a de grandes différences dans la feuille elle-même. La teneur en nicotine des nervures est, par exemple, sensiblement plus élevée que celle de la feuille proprement dite.
Il est'nécessaire aussi d'égaliser cette teneur en nico- tine. On y parvient grâce au fait que par traitement dans le vide avec apport de chaleur une partie de la nicotine se su- blime. La sublimation régulière hors-des oouohes de feuilles' dans la balle dépend également de l'apport uniforme de chaleur.
Dans les balles, on remarque également l'inconvénient d' un plus fort apport de ohaleur sur la couche extérieure qu'à ' l'intérieur de la balle. En outre, l'augmentation de l'apport de ohaleur provoque l'enlèvement d'une plus grande quantité de nicotine sublimée.
La teneur en nicotine est fortement ré- duite à l'extérieur d'une manière inutile ; au contraire, à l'
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intérieur de la-balle, la teneur en'nicotine indésirablement élevée subsiste, Par suite, 11 est également nécessaire pour régler la teneur en'nicotine d'amener la chaleur uniformément et de la répartir également dans la balle. '
Conformément à l'invention, on obtient un apportet une répartition de'chaleur uniformes dans la balle de tabac en y plaçant des corps métalliques, 'tôles, plaques, barres, etc...
On a représenté sohématiquement, avec coupe, sur le des- sin annexé un dispositif pour la mise'en oeuvre du procédé se- lon l'invention.. @
Dans ce procédé, on place, lorsque l'on fait la balle entre les différentes couches de tabac a, par couches, par ex- emple des tôles métalliques b. on dispose successivement une couche de feuilles de tabac,-puis on place une couche métallique, ensuite une couche de tabac,de nouveau une couche' métallique, etc... jusqu'à ce que toute la hauteur de la balle soit attein- te.
Les parties métalliques interposées conduisent et répàrtis- sent rapidement la chaleur à l'intérieur de la-balle,
Afin que la chaleur de la surface extérieure soit bien introduite à l'intérieur de la balle, les tôles interposées se- lon l'invention comportent des bords o relevés extérieurement.
Ces bords o sont chauffés par la chaleur rayonnante qui émane de la surface de chauffage extérieure de l'appareil. Ces sur- faces métalliques transmettent la chaleur aux parties de tôle allant vers l'intérieur. De la surface des tôles, la chaleur passe alors par contact et conductibilité dans les couches de tabac.
Les tôles intercalées peuvent avoir une épaisseur allant en diminuant vers l'intérieur, comme les tôles d, par exemple en rivant ou soudant-plusieurs tôles les unes sur les autres. ,
En correspondance avec la quantité de chaleur qui diminue de plus en plus vers l'intérieur, l'épaisseur des plaques conduo- trices, les tôles-intercalées, va en diminuant,ce qui éoonomise de la matière.
On a trouvé en outre que des tôles en métaux légers, tels que l'aluminium, le magnésium, l'électron, etc..., possèdent des propriétés particulièrement favorables pour la répartition de la ohaleur lors de la fermentation du tabac. Du fait de la faible densité, de la faible chaleur spécifique et de la rela- tivement bonne conductibilité'calorifique de ces métaux légers, il n'y a qu'une faible quantité de la chaleur qui est emmaga- sinée dans les métaux eux-mêmes. Leur température propre aug- mente rapidement. La différence des températures de la tôle in- teroalée et des couches de tabac est augmentée. La ohaleur re- çue de l'extérieur est cédéerapidement aux couches de tabac.
Les tôles intercalées peuvent comporter aussi extérieurement des charnières ou des surfaces extérieures élastiques h qui viennent toucher directement les. Surfaces'chauffantes i de l' .appareil. De ce fait,.la chaleur de la'surface chauffante est ' .amenée.rapidement aux plaques intercalées par conductibilité , directe.
La régularité de la fermentation dépend aussi bien de l'uniformité de la température que de celle de la teneur en-hu- midité et de l'uniformité de la répartition des gaz. Cette uni- formité est défectueuse dans les balles faite à la façon habi- tuelle. L'apport de ohaleur nécessaire pour le séchage ou l'ob- tention de la température-de.fermentation désirée, peut encore être aidée en disposant lss tôles intercalées 'de .manière que l'on puisse les chauffer.
Ainsi ces tôles peuvent être à double
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paroi comme les tôles e, pour permettre le chauffage; par la vapeur, l'eau chaude,, eto..., ou'bien elles peuvent être mu- nies de résistance'de chauffage électriques f en.vue de pro- duire par le courant électrique la chaleur uniformément répar- tie.
Le séchage se fait de préférence sous vide, par consé- quent suivant le procédé de séchage à vide.
Une fois la fermentation effectuée ou une fois que le de- gré de fermentation désiré a été atteint, il faut empêcher que la fermentation ne continue ou recommence. Pour cela, il faut porter la température de la balle de tabac à environ 60 à 65 .
Dans les balles habituelles, il est difficile pour les raisons iridiquées de chauffer uniformément. Lorsque les surfa- ces extérieures sont déjà chauffées bien au delà de la tempéra- ture admissible de 65 , l'intérieur de la balle de tabac est à la température de fermentation d'environ 50 - 55 . Dans cet é- tat, le tabao est surchauffé extérieurement et est gâté à l'in- térieur, au contraire la fermentation continue et dépasse la mesure désirée.
Egalement en ce cas on a constaté que les tôles interca- lées répartissent en amènent uniformément la chaleur de sorte que l'on atteint rapidement, comme cela est nécessaire pour ob- tenir un' bon produit, la température d'arrêt désirée de 60 - 65 ..
Grâce aux tôles intercalées :
1 ) Dans la fermentation,.en chauffant jusqu'à environ 50 , l'apport de chaleur de l'extérieur jusqu'aux couches médi- anes est meilleur et plus rapide. Les tôles intercalées pren- nent bien la chaleur grâce aux surfaces marginales disposées extérieurement et la conduisent rapidement à l'intérieur du tas.
Le temps de ohauffage est sensiblenient raccourci.
2 ) Une fois atteinte la température de chauffage de, par exemple, 50 , les tôles assurent une répartition uniforme de la chaleur dégagée par la fermentation qui se produit alors.
L'excès de chaleur de fermentation est évacué de l'inté- rieur vers l'extérieur, la ohaleur est uniformément répartie.
Les tôles intercalées empêchent une surchauffe spontanée locale irrégulière.
3 ) Pour le séchage subséquent, la chaleur est introduite rapidement et bien uniformément dans le tas. Les tôles inter- calées, assurent par suite un séchage facile, rapide et uniforme.
4 ) Pour le réglage subséquent de la teneur en nicotine, les tôles intercalées exeroent également une action favorable oar elles amènent et répartissent uniformément la chaleur.
On obtient ainsi la sublimation de la nicotine en excès irrégulièrement répartie.
5 ) Pour arrêter la fermentation, les tôles intercalées répartissent enfin uniformément dans la balle l'augmentation de température.
La répartition uniforme de la température et le chauffage uniforme sont surveillés par des thermomètres g qui sont intro- duits dans les balles à différentes profondeurs*. On peut pla- cer des thermomètres enregistreurs qui inscrivent continuelle- ment l'allure des températures.
On a constaté que,les tôles intercalées influent de fa- çon extraordinairement efficace sur la valeur de la température et l'intensité de l'apport de chaleur.
Alors que, sans tôles intercalées, la température n'a augmenté dans une balle que de 12 pendant un laps de temps donné, dans une balle avec tôles intercalées, elle a augmenté
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dans le même temps d'environ 35 . Dans le premier cas, la température au bordde la balle était de 60 et par contre la température interne n'avait atteint qu'environ 32 . Dans la balle avec les tôles intercalées, la température à l'extérieur de la balle était de 55 et à l'intérieur, uniformément répartie, de 52 .
52 . On sait que la fermentation du tabac est. améliorée lorsque l'on empêche l'accès de l'oxygène de l'air. Les aérobies, par exemple les moisissures ne peuvent pas vivre sans l'oxygène de' l'air. Dans les balles de tabac, en présence d'air, son oxygène donne facilement bien à la formation de moisissures. On a constaté que celle-ci était empêchée en enlevant l'air, dans le vide. En outre,, il est possible d'amener- des gaz inertes, par exemple de l'azote, de l'anhydride carbonique, qui agissent de façon favorable sur les microorganismes supérieurs désirés.
Dans ce but, dans l'appareil à vide k dans lequel se trouve la balle 'de tabac, on fait arriver en bas, en 1, de l'anhy- dride carbonique. Celui-ci- qui est dense refoule vers le haut l'air plus léger qui peut encore 'exister en faible quantité dans l'appareil à vide de sorte que l'on est sûr qu'il n'y a plus d'oxygène pour les- aérobies. On a constaté que les tôles intercalées améliorent encore sensiblement l'arrivée et la ,ré- partition de.l'anhydride carbonique.'
Le procédé selon l'invention procure les avantages sui- vents :
1 ) On atteint rapidement la température de fermentation.
2 ) La.chaleur produite par'la fermentation est uniformément répartie 'et rapidement évacuée.
3 ) On peut' régler la teneur en eau du tabac..
4 ) On peut régler ,la teneur en nicotine.
5 ) On obtient un apport de chaleur rapide et bien réparti servant à augmenter la température qui provoque l'arrêt et la fin de la fermentation.
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M E M O I R E D E S 0 R I P T I F filing in support of a request for
B R E V E T D'I N V E N T I O N Berthold BLOCK and. Dr. Julius DOMS, "procedure and device for the treatment of tabao". Priority of a patent application in Germany filed on May 4, 1944 = N B 206 028 / IV i / 79 o. '
The present invention relates to a process for treating tabao, in particular for the fermentation of tobacco, with a view to regulating its humidity level, its nicotine content, to stop fermentation as well as to kill the elements. pests, of animal origin, insects etc ,,,
The processing of tobacco is generally carried out in large-scale industry on baled tobacco.
Ordinary 'tobacco' balls are about 60 to 80 cm wide, 30 to 80 cm thick and 50 to 100 cm high.
These tobacco balls made of leaves stacked on top of each other offer great resistance to the access and removal of heat, to the even distribution of temperature, to legalization of. the temperature between the ambient air and the inside of the bale due to the loose layering and poor heat conductivity.
The fermentation which takes place gives off heat. This released heat causes self-heating. The heat produced inside the ball is poorly distributed and evacuated. The temperature rises more and more and finally it exceeds the most favorable fermentation temperature, which is, for example, 55. If the temperature rises, for example, to 60 or more, the ferments are destroyed and the subsequent continuation of the fermentation is interrupted. The high temperature also affects the quality of the tobacco. - '@
On the contrary, the heat is exhausted too quickly from the. areas outside the ball to ambient air.
The tobacco leaves placed outside are sub-cooled. The fermentation is disturbed and does not develop well. '
This baling work therefore has the big drawback of a temperature irregularity in the bales.
On the other hand, the humidity of tobacco is also subject to great fluctuations when drying in large bales, to evacuate the excess moisture from the tobacco, it is necessary that there be evaporation of water from the leaves. de'tabac. To carry out this evaporation, heat must be supplied. the outer layers of the ball are heated relatively quickly while the deeper layers are heated only slowly and imperfectly. The heat spreads so slowly that it takes several days to bring inside the bale the heat necessary to produce the evaporation and the desired drying.
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Also in this case it is difficult to distribute the heat quickly and evenly throughout the tobacco husk.
It is only when the heat is supplied evenly and evenly distributed throughout the bale that the water can be regularly removed by drying. Only then can the humidity of the tobacco be adjusted so that it is everywhere. desired uniform value.
-To kill harmful agents (insects, mold fungi, etc.), it is also necessary to distribute evenly throughout the interior of the ball. / = heat
In the process according to the invention for destroying these harmful living organisms, the work is preferably carried out under vacuum with simultaneous supply of heat. Under the action of vacuum and heat, water is evaporated from the bodies of animals or harmful organisms. Due to the loss of water from their body, they die. It is only possible to kill or render harmless the said animals or harmful organisms throughout the tobacco husk when care is taken to distribute the heat uniformly both inside and in the outer areas of the bale. .
Heat is supplied from the outer surface of the tobacco husk to the inside. The outer surface takes up heat relatively quickly. This only penetrates into the bale by heat conductivity. This heat propagation depends on the calorific conductivity index of the tobacco, the temperature difference between the exterior surface and the interior of the bale and the thickness of the layers of the bale to pass through.
The calorific conductivity index can only be improved to a small extent by compressing the bale more or less strongly.
So far, the only thing left to improve the efficiency is to increase the temperature difference.
This temperature difference in turn depends, on the one hand, on the maximum permissible temperature to which the tobacco must be subjected during the operation in question / on the other hand, on the internal temperature of the bale. This must approach the most favorable optimum temperature. Thus we only have a small difference in temperature to pass the heat from the outside to the inside. A small difference in temperature and poor heat conductivity therefore require a long time to introduce the necessary heat.
In addition, in the treatment of tobacco, it is essential to regulate the nicotine content. Not only is this content very different from one sheet to another, but there are also big differences in the sheet itself. The nicotine content of the veins is, for example, significantly higher than that of the leaf itself.
It is also necessary to equalize this nicotin content. This is achieved by the fact that by treatment in vacuum with the addition of heat, part of the nicotine is dissolved. The regular sublimation out of the leaves in the bale also depends on the uniform supply of heat.
In balls, there is also the disadvantage of a higher heat input on the outer layer than on the inside of the ball. In addition, the increased supply of heat causes the removal of a greater amount of sublimated nicotine.
The nicotine content is greatly reduced on the outside in an unnecessary manner; on the contrary, to
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Inside the bale, the undesirably high nicotine content remains. Therefore, it is also necessary to adjust the nicotine content to bring the heat evenly and distribute it evenly throughout the bale. '
According to the invention, one obtains a contribution and a uniform heat distribution in the tobacco husk by placing therein metal bodies, 'sheets, plates, bars, etc ...
There is shown schematically, with section, in the accompanying drawing a device for carrying out the method according to the invention.
In this process, when the husk is made between the different layers of tobacco a, is placed in layers, for example metal sheets b. a layer of tobacco leaves is placed in succession, then a metallic layer is placed, then a tobacco layer, again a metallic layer, etc ... until the entire height of the bale is reached .
The interposed metal parts conduct and quickly repre- sent heat inside the ball,
So that the heat from the outer surface is properly introduced inside the bale, the interposed sheets according to the invention have edges o raised on the outside.
These edges o are heated by the radiant heat which emanates from the outer heating surface of the device. These metal surfaces transmit heat to the sheet metal parts going inward. From the surface of the sheets, heat then passes through contact and conductivity in the layers of tobacco.
The interposed sheets may have a thickness which decreases inwardly, like the sheets d, for example by riveting or welding several sheets to one another. ,
In correspondence with the quantity of heat which decreases more and more towards the interior, the thickness of the conductive plates, the interposed sheets, decreases, which saves material.
It has further been found that sheets of light metals, such as aluminum, magnesium, electron, etc., have particularly favorable properties for the distribution of heat during the fermentation of tobacco. Due to the low density, low specific heat and relatively good heat conductivity of these light metals, only a small amount of the heat is stored in the metals themselves. same. Their own temperature rises rapidly. The difference in the temperatures of the intercoated sheet and the tobacco layers is increased. The heat received from the outside is quickly transferred to the layers of tobacco.
The interposed sheets may also have hinges or elastic outer surfaces h on the outside which directly touch them. Heated surfaces i of the appliance. As a result, the heat from the heating surface is quickly transferred to the interposed plates by direct conductivity.
The evenness of the fermentation depends as much on the uniformity of temperature as on that of the moisture content and the uniformity of the gas distribution. This uniformity is defective in bales made in the usual way. The supply of heat necessary for drying or obtaining the desired fermentation temperature can be further aided by arranging the interposed sheets in such a way that they can be heated.
Thus these sheets can be double
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wall like sheets e, to allow heating; by steam, hot water, etc., or they may be provided with electric heating resistances to produce uniformly distributed heat through the electric current.
The drying is preferably carried out in vacuo, therefore by the vacuum drying process.
After fermentation has taken place or the desired degree of fermentation has been reached, it is necessary to prevent fermentation from continuing or recommencing. For this, it is necessary to bring the temperature of the tobacco husk to about 60 to 65.
In the usual balls, it is difficult for the iridic reasons to heat evenly. When the outer surfaces are already heated well beyond the allowable temperature of 65, the inside of the tobacco husk is at the fermentation temperature of about 50 - 55. In this state, the tabao is overheated on the outside and spoiled on the inside, on the contrary the fermentation continues and exceeds the desired extent.
Also in this case it has been found that the intercalated sheets distribute the heat uniformly so that the desired shutdown temperature of 60 - is quickly reached, as is necessary to obtain a good product. 65 ..
Thanks to the interposed sheets:
1) In fermentation, by heating to about 50, the heat input from the outside to the middle layers is better and faster. The interposed sheets take heat well thanks to the marginal surfaces arranged on the outside and quickly conduct it inside the pile.
The heating time is significantly shortened.
2) Once the heating temperature of, for example, 50 is reached, the sheets ensure a uniform distribution of the heat given off by the fermentation which then takes place.
The excess heat of fermentation is discharged from the inside to the outside, the heat is evenly distributed.
Interlaced sheets prevent spontaneous local irregular overheating.
3) For the subsequent drying, heat is introduced quickly and evenly into the pile. The interposed sheets therefore ensure easy, rapid and uniform drying.
4) For the subsequent adjustment of the nicotine content, the interposed sheets also exero a favorable action because they bring and distribute the heat uniformly.
The sublimation of excess nicotine irregularly distributed is thus obtained.
5) To stop the fermentation, the intermediate sheets finally distribute the increase in temperature evenly in the bale.
Uniform temperature distribution and uniform heating are monitored by g thermometers which are inserted into the bales at different depths *. Recording thermometers can be installed which continuously record the temperature pattern.
It has been found that the interposed sheets influence in an extraordinarily effective way the value of the temperature and the intensity of the heat input.
Whereas, without interleaved plates, the temperature in a bale only increased by 12 for a given period of time, in a bale with interposed plates, it increased.
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at the same time of about 35. In the first case, the temperature at the edge of the bale was 60 and on the other hand the internal temperature had only reached about 32. In the bale with the plates interspersed, the temperature outside the bale was 55 and inside, evenly distributed, 52.
52. It is known that the fermentation of tobacco is. improved when preventing access of oxygen from the air. Aerobes, for example molds, cannot live without the oxygen in the air. In tobacco husks, in the presence of air, its oxygen readily gives rise to mold formation. It was found that this was prevented by removing the air in a vacuum. In addition, it is possible to supply inert gases, for example nitrogen, carbon dioxide, which act favorably on the higher microorganisms desired.
For this purpose, in the vacuum apparatus k in which the tobacco husk is located, carbon dioxide is introduced at the bottom, at 1. This which is dense forces upwards the lighter air which may still exist in small quantities in the vacuum apparatus so that one is sure that there is no more oxygen for the aerobic. It has been found that the interposed sheets further significantly improve the arrival and distribution of carbon dioxide.
The process according to the invention provides the following advantages:
1) The fermentation temperature is quickly reached.
2) The heat produced by 'fermentation is evenly distributed' and quickly evacuated.
3) You can adjust the water content of the tobacco.
4) We can adjust the nicotine content.
5) A rapid and well-distributed heat supply is obtained, serving to increase the temperature which causes the stopping and the end of the fermentation.