Verfahren zur Fermentation, Entschärfung oder Befeuchtung von Tabak Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fermen tation, Entschärfung oder Befeuchtung von Tabak, wo bei der Tabak mit einem gasförmigen Medium in Kon takt gebracht wird.
Die Behandlung von Rohtabak für die Fermentation erfordert bekanntlich die Einhaltung bestimmter Tem peratur- und Luftfeuchtigkeitswerte in der Umgebung des Tabaks, um bestimmte gewünschte enzymatische bzw. mikrobiologische Vorgänge auszulösen und bis zu einem gewissen Fermentationsgrad zu führen.
Hierzu ist es bekannt, den getrockneten Tabak in relativ grösseren Einheiten zu stapeln, wobei die Fermen tation durch langsam beginnende Selbsterwärmung vor sich geht. Dieses System, das hauptsächlich für Zigar ren- oder neutrale Zigarettentabake, die am häufigsten angewandte Methode ist, hat den Nachteil, dass der Rand des Stapels wegen Abkühlung und Austrocknung nicht fermentiert. Man ist also gezwungen, den Tabak öfters umzuschichten, was einen beträchtlichen Arbeits aufwand benötigt und Brüche mit sich bringt.
Dieser Prozess und die nachträgliche Trocknung dauern lange, die Qualität ist ungleichmässig und der Tabak enthält durch Reabsorption die während der Fermentation frei gewordenen Eiweissabbauprodukte Nikotin, Ammoniak <B>USW.</B>
Ein anderes, hauptsächlich für Zigarettentabake ver wendetes Verfahren ist die Kammerfermentation. Hier wird konditionierte warme Luft um die Tabakballen oder Tabakeinheiten gewälzt. Die relativ dichte und meist ungleichmässige Packung der Ballen verzögert die Fermentation, weil die konditionierte Luft nur langsam in die Mitte der Ballen dringt. Die gewünschte homo gene Feuchtigkeit und Temperatur des Tabaks<B>wird,</B> wenn überhaupt, nur sehr langsam erreicht, was die Gefahr einer inhomogenen Qualität bedingt. Auch bei diesem Verfahren bleiben die während der Fermenta tion freigewordenen, unerwünschten Reaktionsprodukte weitgehend im Tabak zurück.
Es wurde auch schon versucht, die Fermentation zu beschleunigen und gleichmässiger durchzuführen bzw. den Nikotingehalt zu entfernen, indem man den Tabak im Autoklav mit Äthylenoxyd behandelt. Sofern dieses Verfahren überhaupt zum gewünschten Ergebnis führt, ist es ausserordentlich kostspielig.
Weitere bekannte Versuche, die Fermentation von Tabak in kleineren Mengen in geschlossenen Behältern und in geheizten Räumen durchzuführen, führten zu einer gewissen Beschleunigung und zu einer höheren Gleichmässigkeit der Fermentation, lieferten aber einen relativ scharfen Tabak, weil die bei der Fermentation entwickelten flüchtigen Produkte, wie z. B. Ammoniak, Nikotin und Pyridin, wieder vom Tabak resorbiert wer den. Abgesehen hiervon müssten die Tabake nach der Beendigung der Fermentation bei den beid:n beschrie benen Methoden aus den Behältern ausgepackt und so lange getrocknet werden, bis die Lagerfähigkeit er reicht ist.
Ein allen bekannten Fermentationsverfahren gemein samer Nachteil ist das Fehlen einer objektiven Kontroll möglichkeit des Ablaufes der Fermentation. 'plan behilft sich zur Kontrolle des Fermentationsablaufes mit der Temperaturmessung im Tabak und Analysen von Ta bakproben. Beide Kontrollmöglichkeiten sind aber we gen der Inhomogenität des Materials bzw. der Schwierig keit der Probennahme für eine genaue und kontinuier liche überwachung nicht geeignet.
Das erfindungsgemässe Verfahren dient zur Fer mentation, Entschärfung oder Befeuchtung von Tabak, insbesondere von Rohtabak, mit einem gasförmigen Me dium und soll unter anderem die oben erläuterten Nach teile der bekannten Behandlungs- bzw. Fermentations- verfahren beseitigen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Tabak praktisch gleichmässig von dem gasförmigen Medium durchströmt, und das gasförmige Medium rezirkuliert wird, wobei im Rezirkulationskreis des gasförmigen Mediums eine Stufe für die selektive Entfernung von Kompon nten, insbesondere der alkalischen Komponenten, des rezir- kulierten Mediums eingeschaltet wird.
Beispiele für gasförmige Medien sind Luft mit be stimmter Temperatur und bestimmtem Feuchtigkeits gehalt, Luft-Ammoniak-Mischungen oder Luft-Ammo- niak-Wasserdampf-Mischungen.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens ist die Möglichkeit, Tabak bei jeder Be handlung mit einem gasförmigen Medium von bestimm ten unerwünschten flüchtigen, insbesondere alkalischen Komponenten zu befreien, ohne gewünschte Tabak anteile, wie Aromakomponenten, in un _rwünschtem Masse zu entfernen. Das erfindunosgcmässe Verfahren ermöglicht somit eine verbesserte Behandlung von Ta bak mit gasförmigem Medium, gleichgültig, ob diese Behandlung bei der Fermentation, zum Zwecke der Befeuchtung oder für die Entschärfung durchgeführt wird.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der zu fermentierende oder zu entschärfende bzw. zu entnikotisierende Tabak bei der notwendigen Feuchtig keit und Temperatur mit alkalisch reagierenden Gasen und/oder Dämpfen durchströmt wird, z. B. einem Am moniak-Wasserdampf-Luftstrom, und die Absorptions stufe nach einer gewünschten Reaktionszeit zur Ent fernung der alkalischen Komponenten einschliesslich des restlichen Ammoniaks in den Rezirkulationskreis einge schaltet wird.
Bei der Fermentation bietet das erfin dungsgemässe Verfahr:n besondre Vorteile; weil es ausser der teilweisen Entfernung von Nikotin und ande ren flüchtigen alkalischen Komponenten bei entspre chend starker Durchströmung eine kontrollierte rasche Erwärmung und damit eine beschleunigte Fermentation bei gleichmässigerem Fermcntationsgrad ermöglicht. Ausserdem bietet es eine einfachere Kontrolle des Fer- mentationsablaufes.
Vorzugsweise wird der Tabak beim erfindungsge mässen Verfahren in mehreren Lagen geringer Höhe übereinander verteilt, wobei die einzelnen Lagen vorzugs weise in Abständen voneinander angeordnet und über ihre ganze Breite praktisch gleichmässig von dem gas förmigen Medium durchströmt werden. Die Stufe für die selektive Entfernung von Komponenten des rezirku- lierten Mediums, die entweder aus einer vorangehenden Behandlung oder aus dem Tabak selbst stammen kön nen und in der Regel alkalisch reagierende flüchtige Komponenten, wie Ammoniak, Nikotin, Pyridin und dergleichen, sind, kann z.
B. ein üblicher Absorber sein, in welchem das gasförmige Medium mit einem sauren Waschmedium, wie wässriger Schwefelsäure, behandelt wird. Zweckmässigerweise wird der rezirkulierte Strom des gasförmigen Mediums konditioniert, d. h. auf eine bestimmte Temperatur und Feuchtigkeit eingestellt. Die Verwendung von Schwefelsäure als Absorptionsmittel wird bevorzugt, weil diese Säure auch die Einstellung einer gewünschten Luftfeuchtigkeit im gasförmigen Me dium ermöglicht.
Die Absorptionsstufe kann auch mit Vorteil zur Entfernung des hauptsächlich während der Fermentation entstehenden Kohlendioxydes dienen, und zwar unabhängig von der Entfernung alkalischer Kom ponenten oder zusammen mit dieser.
Die Fermentation kann durch Messung der Wasser stoffionenkonzentration, des Ammoniak-, Kohlendi oxyd- bzw. Nikotingehalts und dergleichen im Rezirku- lationssystem gesteuert werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfah rens sind Vorrichtungen geeignet, die eine Durchströ- mung des Tabaks mit gasförmigem Medium in einem geschlossenen Rezirkulationssystem, welches ein oder mehrere Absorptionsstufen enthält, ermöglichen.
Im folgenden wird an Hand eines Beispiels eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erläutert. Prozentangaben sind immer Gew-ichtsprozcnte.
Beispiel Zur Durchführung der Tabakfermentation kann wie folgt gearbeitet werden: Getrocknete Tabakbüschel oder lose Tabakblätter werden in einer Schichtehöhe von etwa 40-60 cm dicht auf den Boden bzw. auf die Böden eines aus mehre ren Schichten bestehenden Behälters gelegt, wobei freie Luftdurchgänge durch entsprechende@Packung vermie den werden. Die Tabakfeuchtigkeit beträgt etwa 17 bis 22%, wobei der spezielle Wert von der Witterung ab hängt.
Die Füllungsdichte beträgt 200 bis 250 kg,/m*'. Man beginnt mit der Aufheizung und wenn nötig mit der Befeuchtung mittels Durchströmung. Sofern der Ta bak grössere Anteile an grünem Material enthält, be ginnt man mit etwa 85-95 @ relativer Luftfeuchtigkeit durch entsprechende Wasser- bzw. Dampfzuführung aus einer Klimaanlage. Die Temperatur der rezirkulierten Luft wird auf 30 bis 40@ C eingestellt. Nach etwa 24 Std. erhöht man die Temperatur der rezirkulierten Luft auf 55-65' C und bringt die Feuchtigkeit des Tabaks auf 18-23 /'o.
Sobald die auf dem Tabak strömende Luft eine alkalische Reaktion zeigt, wird die Absorptionsfunktion in der Anlage in Betrieb gesetzt, z. B. durch Beschicken mit Schwefelsäure, bis die austretende Luft praktisch neutral ist. Sobald der Tabak keine alkalisch reagieren den flüchtigen Komponenten mehr entwickelt, wird die Fermentation dadurch beendet, dass der Tabak in der Anlage getrocknet wird. Dies kann am einfachsten durch Beendigung der Wassereinspeisung durch die Klima anlage erfolgen, wobei gegebenenfalls die Absorptions stufe zur Trocknung des rezirkulierten Gases heran- g.:zogen werden kann. Der Wasserentzug kann selbst verständlich auch direkt durch Kondensation, erzielt werden.
Anschliessend wird der Tabak durch R:zirku- lation von wasserdampfhaltiger Luft in der Anlage auf eine Feuchtigkeit von 14 bis 17 @ gebracht und gleich zeitig auf 25 bis 40 C gekühlt. Auch dieser Behand lungsschritt kann durch entsprechende Steuerung der Förderleistung und Betrieb der Klimaanlage rasch und einfach erzielt werden. Anschliessend wird der Tabak aus der Apparatur entnommen und gepresst.
Die zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver fahrens erforderlichen Anlageteile sind zum Teil an sich bekannte Vorrichtungen wie sie in der chemischen Ver fahrenstechnik zur selektiven Absorption von Kompo nenten aus Gasen bzw. zur Förderung gasförmiger Me dien und zur Konditionierung von Gasen, verwendet werden. Als Absorptionsstufen sind z. B. übliche Gas wäscher geeignet, die die Behandlung eines Gases mit einer Flüssigkeit gestatten. Auch Rieseltürme, Absorp tionstürme mit fester Packung und dergleichen sind geeignet. Die Absorptionsmittel können in bekannter Weise der Art der zu entfernenden Komponenten ange passt werden.
Die vorzugsweise durchgeführte selektive Entfernung von flüchtigen alkalischen Komponenten kann mit allen Stoffen erfolgen, welche diese Kompo nenten selektiv binden und dabei keine für die Behand lung nachteiligen Komponenten in das gasförmige Me dium einführen. Schwefelsäure ist dabei bevorzugt, doch können auch andere saure oder alkalische Absorptions- mittel verwendet werden, die letzteren zur Bindung von CO=.
Für den grosstechnischen Betrieb wird zweckmässi- gerweise mit mindestens zwei Rezirkulationssystemen und einer entsprechend grossen Zahl von Apparaturen für die Tabakaufnahme g,-arbeitet. Das System mit der grösseren Rezirkulationsleistung wird zum Anlauf bzw. zur raschen Beendigung des eigentlichen Betriebes ver wendet, das System mit der kleineren Leistung ledi(,lich zur Erhaltung des Betriebszustandes. Die Füllung und Entleerung der Apparatur kann dabei sukzessive in einem entsprechenden Zyklus erfolgen.
Entsprechend diesem Zyklus wird jeweils die frisch gefüllte Appara tur in das Zirkulationssystcm mit der grösseren Leistung eingeschaltet, bis sie den gewünschten Betriebszustand erreicht hat. Dann wird auf das zweite Zirkulations- system umgeschaltet. so dass das erste System für den Anlauf der zweiten, inzwischen gefüllten Apparatur frei wird. Hierdurch kann eine optimale Auslastung der Anlage erreicht werden.
Method for fermentation, defusing or moistening of tobacco The invention relates to a method for fermentation, defusing or moistening of tobacco, where the tobacco is brought into contact with a gaseous medium.
The treatment of raw tobacco for fermentation requires, as is well known, compliance with certain tem perature and humidity values in the vicinity of the tobacco in order to trigger certain desired enzymatic or microbiological processes and to lead to a certain degree of fermentation.
For this purpose, it is known to stack the dried tobacco in relatively larger units, with the fermentation going on by slowly beginning self-heating. This system, which is the most frequently used method mainly for cigar or neutral cigarette tobacco, has the disadvantage that the edge of the stack does not ferment due to cooling and drying. So you are forced to shift the tobacco more often, which requires a considerable amount of work and breaks with it.
This process and the subsequent drying take a long time, the quality is uneven and the tobacco contains the protein degradation products nicotine, ammonia <B> ETC. </B> due to reabsorption
Another method used mainly for cigarette tobacco is chamber fermentation. Here, conditioned warm air is circulated around the tobacco balls or tobacco units. The relatively dense and usually uneven packing of the bales delays fermentation because the conditioned air only penetrates slowly into the center of the bales. The desired homogeneous humidity and temperature of the tobacco <B> is, </B> reached only very slowly, if at all, which creates the risk of an inhomogeneous quality. In this process too, the unwanted reaction products released during fermentation remain largely in the tobacco.
Attempts have also been made to accelerate the fermentation and to carry it out more evenly or to remove the nicotine content by treating the tobacco in the autoclave with ethylene oxide. If this process leads to the desired result at all, it is extremely costly.
Other known attempts to carry out the fermentation of tobacco in smaller quantities in closed containers and in heated rooms led to a certain acceleration and a higher uniformity of the fermentation, but produced a relatively sharp tobacco because the volatile products developed during fermentation, such as z. B. ammonia, nicotine and pyridine, reabsorbed by tobacco who the. Apart from this, the tobacco would have to be unpacked from the containers after the end of the fermentation with the two methods described and dried until the shelf life is reached.
A disadvantage common to all known fermentation processes is the lack of an objective control option for the course of the fermentation. 'plan helps itself to control the fermentation process by measuring the temperature in tobacco and analyzing tobacco samples. However, because of the inhomogeneity of the material and the difficulty of sampling, both control options are not suitable for precise and continuous monitoring.
The inventive method is used for the fermentation, defusing or moistening of tobacco, in particular raw tobacco, with a gaseous medium and is intended, among other things, to eliminate the disadvantages of the known treatment or fermentation methods explained above.
The method according to the invention is characterized in that the gaseous medium flows through the tobacco practically evenly, and the gaseous medium is recirculated, with a stage in the recirculation circuit of the gaseous medium for the selective removal of components, in particular the alkaline components, of the recirculated Medium is switched on.
Examples of gaseous media are air with a certain temperature and a certain moisture content, air-ammonia mixtures or air-ammonia-water vapor mixtures.
A major advantage of the process according to the invention is the possibility of removing certain undesirable volatile, in particular alkaline, components of tobacco with every treatment with a gaseous medium, without removing undesirable tobacco components such as aroma components. The method according to the invention thus enables an improved treatment of tobacco with a gaseous medium, regardless of whether this treatment is carried out during fermentation, for the purpose of moistening or for defusing.
It has proven to be particularly advantageous if the tobacco to be fermented or to be disarmed or to be de-nicotized is traversed by alkaline gases and / or vapors at the necessary humidity and temperature, eg. B. a stream of ammonia water vapor, and the absorption stage after a desired reaction time for Ent removal of the alkaline components including the remaining ammonia in the recirculation circuit is turned on.
In the fermentation, the process according to the invention offers: n particular advantages; because apart from the partial removal of nicotine and other volatile alkaline components with a correspondingly strong flow, it enables controlled, rapid heating and thus accelerated fermentation with a more even fermentation level. It also offers easier control of the fermentation process.
In the method according to the invention, the tobacco is preferably distributed in several layers of small height on top of one another, the individual layers preferably being spaced apart and the gaseous medium flowing through them practically evenly over their entire width. The step for the selective removal of components of the recirculated medium, which can originate either from a previous treatment or from the tobacco itself and which are usually volatile components with an alkaline reaction, such as ammonia, nicotine, pyridine and the like, can be e.g. .
B. be a conventional absorber in which the gaseous medium is treated with an acidic washing medium, such as aqueous sulfuric acid. The recirculated flow of the gaseous medium is expediently conditioned, i. H. set to a certain temperature and humidity. The use of sulfuric acid as the absorbent is preferred because this acid also enables the setting of a desired humidity in the gaseous medium.
The absorption stage can also be used to advantage to remove the carbon dioxide formed mainly during fermentation, regardless of the removal of alkaline components or together with this.
The fermentation can be controlled by measuring the hydrogen ion concentration, the ammonia, carbon dioxide or nicotine content and the like in the recirculation system.
For carrying out the method according to the invention, devices are suitable which allow the tobacco to flow through with gaseous medium in a closed recirculation system which contains one or more absorption stages.
A preferred embodiment of the invention is explained below with the aid of an example. Percentages are always percentages by weight.
Example The tobacco fermentation can be carried out as follows: Dried tobacco tufts or loose tobacco leaves are placed close to the floor or on the floor of a container consisting of several layers at a layer height of about 40-60 cm, with free air passages through corresponding @ Avoid the pack. The tobacco moisture is around 17 to 22%, the specific value depending on the weather.
The filling density is 200 to 250 kg / m * '. You start with the heating and, if necessary, with the humidification by means of flow. If the tobacco contains larger proportions of green material, start with about 85-95 @ relative humidity by supplying water or steam from an air conditioning system. The temperature of the recirculated air is adjusted to 30 to 40 @ C. After about 24 hours, the temperature of the recirculated air is increased to 55-65 ° C and the humidity of the tobacco is brought to 18-23%.
As soon as the air flowing on the tobacco shows an alkaline reaction, the absorption function in the system is activated, e.g. B. by charging with sulfuric acid until the exiting air is practically neutral. As soon as the tobacco no longer develops any alkaline reaction or the volatile components, fermentation is ended by drying the tobacco in the plant. The easiest way to do this is by terminating the water feed through the air conditioning system, whereby the absorption stage can be used to dry the recirculated gas if necessary. The dehydration can of course also be achieved directly by condensation.
The tobacco is then brought to a humidity of 14 to 17 @ by R: circulating air containing water vapor in the system and at the same time cooled to 25 to 40 ° C. This treatment step can also be achieved quickly and easily by appropriately controlling the delivery rate and operating the air conditioning system. The tobacco is then removed from the apparatus and pressed.
The system parts required to carry out the process according to the invention are in part known devices such as those used in chemical process engineering for the selective absorption of components from gases or for conveying gaseous media and for conditioning gases. As absorption levels are z. B. conventional gas scrubber suitable that allow the treatment of a gas with a liquid. Trickle towers, absorption towers with rigid packing and the like are also suitable. The absorbents can be adapted in a known manner to the nature of the components to be removed.
The selective removal of volatile alkaline components, which is preferably carried out, can be carried out with all substances which selectively bind these components and thereby do not introduce any components into the gaseous medium that are disadvantageous for the treatment. Sulfuric acid is preferred, but other acidic or alkaline absorbents can also be used, the latter for binding CO =.
For large-scale operation, it is advisable to work with at least two recirculation systems and a correspondingly large number of apparatus for tobacco intake. The system with the greater recirculation capacity is used to start up or quickly terminate the actual operation, the system with the lower capacity is only used to maintain the operating state. The apparatus can be filled and emptied successively in a corresponding cycle.
In accordance with this cycle, the freshly filled apparatus is switched on in the circulation system with the greater power until it has reached the desired operating state. Then the second circulation system is used. so that the first system is free for the start-up of the second, meanwhile filled apparatus. In this way, an optimal utilization of the system can be achieved.