DE2229026A1 - Verfahren zur mikrobiellen Auf Schließung von pektingebundenem Pflanzen material - Google Patents

Verfahren zur mikrobiellen Auf Schließung von pektingebundenem Pflanzen material

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DE2229026A1
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British American Tobacco Co Ltd
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    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24B—MANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
    • A24B15/00—Chemical features or treatment of tobacco; Tobacco substitutes, e.g. in liquid form
    • A24B15/18—Treatment of tobacco products or tobacco substitutes
    • A24B15/20—Biochemical treatment

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Description

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DR. BERG DIPL.-ING« STAPF * <~ c ° u *■ u
PATENTANWÄLTE β MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 O2 45
Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf, 8Mönchen 86, P.O.Box 860245
eingegangen am JiU-IL-Ai «. · * -
Unser Z.ichen 6 M0NCH2N 80
our «f. 22 493 MAUERKIRCHEESTR. 45
Anwaltsakte 22
British-American Tobacco Company Limited London SW 1/England
Verfahren zur mikrobiellen Aufschliessung von pektingebundenem Pflanzenmaterial
Bei der Verarbeitung von Pflanzenmaterial., besonders wenn davon dünne Platten geformt werden, wie bei rekonstituiertem Tabak, werden Partikel des Pflanzenmaterials durch bestimmte mechanische Arbeitsvorrichtungen wie Schlagwerke, Homogenisatoren, u.a. fibrilliert. Installationen, die Arbeitsvorrichtungen zum Fibrillieren von Pflanzenpartikeln
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— P -■
DR. BERS DIPf..-!N«3. STAPF
?ÄTi««vANWÄLT£ 9 9 9 Q Π 9 R
β MÜNCHEN BO. MAUiERICIRCBiSRSTR. 48
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vorsehen, sind teuer hinsichtlich Einrichtung, Betrieb und Wartung. Handelt es sich bei dem verwendeten Pflanzenmaterial um Tabak, wird im allgemeinen nur der Herstellungsabfall verwendet. Dieser Tabakabfall besteht aus verschiedenen Tabakbestandteilen, - einschliesslich Partiiceln von Blättern, Gefässen, Rippen, Stengeln oder Tabakstaub. Dißses ganze Material ist zwar brauchbar, aber zu klein oder zu grob, um in ein Tabakerzeugnis hineinverarbeitet zu werden. Die Stengel, Gefässe und Rippen machen auf Grund ihrer Zellstruktur einen beträchtlichen mechanischen Arbeitsaufwand zum Aufbrechen der Zellstruktur notwendig, so dass daraus kleine Mbrillenbündel freigesetzt werden. In dieser fibrillären Form icönnen die Stengel, Gefässe und Rippen leicht und ohne bzw. nur mit geringem weiteren uiecnanischen Arbeitsaufwand in die Verarbeitung von rekonstruiertem Tabak eingeschleust werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, mit elem pektingebundenes Pflanzenmaterial ohne wesentliche Verwendung mechanischer Arbeitsvorrichtungen fibr-iliiert wird.
Weiterhin sind Gegenstand der Erfindung mikrobielle Verfahren zur Zerfaserung von peictingebundenem Pflanzenmaterial, wie z.B. Tabak, wobei dessen natürlicher Geschmack und sein Aroma erhalten bleiben.
Die Erfindung befasst sich im Allgemeinen mit der mi±a?obiellen AufSchliessung oder Disintegration von peKtingebundenen Pflanzenmatex'ialien, wie a.B. Tabak oder anderem fi-
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PATENYANWÄLTc
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brösen Pflanzenmaterial, wobei das Pektin, das als interzellulärer Zement Zellen mit Zellen und fasern mit lasern verbindet, gebrochen wird, so dass sich, für die weitere Verarbeitung einzelne Pflanzenfibrillen abscheiden und bilden. Pflanzenmaterial, z.B. Tabak, wird der Einwirkung von ivlikroorganisnien, die ein pejstolytisches Enzym erzeugen, ausgesetzt und zwar unter icontr ο liierten Bedingungen hinsichtlich Umgebungstemperatur, pH, Zeit und Feuchtigkeit. Die miiSEOüielle Auf Schliessung oder Disintegration des peictingebundenen Pflanzenmaterials wird abgeschlossen, nachdem aie Pflanzenteile eine umfassende und im wesentlichen vollständige 3?asertrennung aufweisen. Die mikrobielle Einwirkung wird beendet und die Pflanzenteile in fibröser Form sind bereit zur weiteren Verarbeitung und Behandlung.
Es wurde gefunden, dass für die AufSchliessung oder Disintegration von pektingebundenem Pflanzenmaterial verschiedene Spezies von -mikroorganismen, die pektolytische Enzyme erzeugen, verwendet werden können. Beispiele der ausgewählten Genera sind Erwinia, Bacillus und Streptomyces. Im folgenden aufgeführt sind Spezies, bei denen gefunden wurde, dass sie auf Pflanzenmaterial einwirken und die pektingebundenen Pflanzenteile in Fibrillen zerlegen und somit die Notwendigkeit umgehen, mechanische Arbeitsvorrichtungen zum Erzielen einer weitgehenden Zerfaserung einzusetzen. Genera . Spezies + ATCC Nr.
Erwinia carotov'ora 4-95
Erwinia carotovora 138
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DR. BERG DIPL,~!NG. SYAPF
Patentanwalt* b münchen so. mauerkircherstr. 48
Erwinia carotovora 17799
Erwinia . carotovora 8061
Erwinia carotovora 15713
Erwinia atroseptica 444-6
Erwinia aroideae 12286
Erwinia aroideae 12312
Bacillus polymyxa 842
Streptomyces cellulosae 3313 + ATCC - American Type Culture Collection Accession Number.
Bei der Verwendung von einer oder mehrerer der oben aufgeführten Spezies von Mikroorganismen stellte es sich als vorteilhaft heraus, zur Züchtung der Mikroorganismen Standardmedien zu verwenden. Wenn dann ein maximales Wachstum der Mikroorganismen erreicht ist, wird das Medium, das die Mikroorganismen enthält, d.h. das Inoitulat, dem ρej£tingebundenen Pflanzenmaterial zugefügt, und zwar bei Vorhandensein von ausreichender Feuchtigkeit, so dass ein optimales Wachstum unter kontrollierten Bedingungen hinsichtlich pH, Temperatur und Zeit aufrechterhalten wird.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird Tabak als peictingeburidenes Pflanzenmaterial verwendet. Verschiedene Formen von Tabak, in verschiedenen Zuständen und Stufen der Fermentation können benutzt werden, z.B. nicht wieder getrocicnete, heissluftgetrocknete Streifen oder Burley-Streifen, wiedergetrocknete heissluftgetrocknete Streifen oder Burley-ßtreifen, Burley-Stengel, heissluftgetrocknete
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PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN SO. MAUKRKIRCHERSTR. 45
Stengel, ]?abriJ£ations-J?einabf alle, Stiele, Schnittgut und deren Gemische.
Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung werden Tabakpflanzenteile verschiedener Grossen, besonders die Stengel, Gefässe oder Hippen benutzt. Da die Wirkung der die pektolytischen Enzyme erzeugenden Mikroorganismen die Zerfaserung dieser Teile mit einer im-wesentlichen gleichbleibenden Geschwindigkeit verursacht, sollten Blattpartikel und Tabakstaub, die wenig, wenn überhaupt irgendwelchen mechanischen Arbeitsaufwand erfordern, innerhalb eines kürzeren Zeitraumes fibrilliert werden. Zur Durchführung einer mikrobiellen Aufschliessung oder Disintegration von Tabakpflanzenteilen wird unter Verwendung einer der oben aufgeführten Spezies ein Inokulat aus einem geeigneten Substrat hergestellt. Nachdem die Mikroorganismen unter optimalen Bedingungen in dem Substrat gewachsen sind, wird das aktive Mikroorganismen enthaltende Inokulat den Tabaicpflanzenteilen zugesetzt, wie z.B. ungekochten Stengeln, Gefässen oder Rippen und entweder heissluftgetrockneten Teilen oder Burley oder Mischungen davon, und zwar unter kontrollierten pH und Temperaturbedingungen. Die inokulierten Pflanzenteile, die pektolytische Enzymbildung und -aktivität induzieren, werden der Einwirkung der Mikroorganismen für einen ausreichenden Zeitraum ausgesetzt, bis die Disintegration der Teile im wesentlichen vollkommen isb. Dies wird anhand der Konsistenz und Viskosität des gebildeten Breis bestimmt. Anschliessend werden die fibrillierten Pflanzenteile mit anderen Tabakfraktionen wie
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PATENTANWALT«!
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Blattpartikeln und Tabakstaub gemischt. Die Mischung wird dann mittels eines Verfahrens gesiebt, bei dem die Partikel durch Siebe mit Öffnungen einer exakten Grosse gepresst werden. Aus der zerkleinerten Mischung werden dann reKonstituierte Tabakplatten hergestellt.
Es wurde gefunden, dass die Bedingungen für die Erzielung einer weitgehenden Zerfaserung des Pflanzenmaterials beträchtlich schwanken können, und zwar ge nach Temperatur, pH, Bewegung und Belüftung. Die Aufschliessung kann nach 24 oder, unter optimalen Bedingungen, innerhalb von 4 bis 6 Stunden abgeschlossen sein. Der pH-Wert des Tabakbreies wird zwischen 5>2 und 8,5 gehalten, vorzugsweise zwischen etwa 6,5 und 7· Die Temperatur kann zwischen etwa 24 C und 40 C, vorzugsweise zwischen 28 und 32 C schwanken. Der gebildete Tabakbrei jcann sehr unterschiedlich sein, wird vorzugsweise zwischen 2 und 14>ό ]?eststoffanteilen (Gewischtsanteile) gehalten, optimal jedoch zwischen 6 und 10% Peststoffanteilen (Gewiehtsanteile). !ferner wurde gefunden, dass die Disintegration der Pflanzenteile beschleunigt werden kann, wenn die inokulierten Pflanzenteile belüftet und bewegt werden, so dass eine einheitliche Suspension der Tabakteile mit ständiger Durchmischung und Luftkontakt zur Optimierung der Wachsturnsbildung der Mikroorganismen gewährleistet ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
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PATENVANWÄLTe β MÜNCHEN βθ, MAUERKIRCHERSTR. 48
Beispiel 1
(A) Herstellung des Inokulats
Ein Extrakt aus Burley-Stengeln wird wie folgt hergestellt:
25 g Burley-Stengel werden mit 250 ml Wasser gemischt und
in einem Autoklaven 25 Minuten lang bei 1,05 kg/cm (15 psig) und 121°C gekocht. Der entstehende Saft wird entfernt und das Volumen wieder auf die ursprüngliche Grosse gebracht. Dem Saft wird l,5%iger Agar zugesetzt, geschmolzen, und in saubere Behälter verteilt. Der verfestigte Burleystengel-Extrakt wird für spätere Verwendung sterilisiert.
Eine Nährlösung aus dem obigen Extrakt kann hergestellt werden, wenn man nicht, wie oben beschrieben, Agar zusetzt. Eine Dextrose-Nährlösung (DNL) kann ebenfalls wie folgt zubereitet werden:.
Nährlösung 8 g
Dextrose 10 g
destilliertes Wasser 1000 ml
Offenbar können die Medien oder Substrate zur Züchtung der spezifischen Mikroorganismen weitgehend variieren und deshalb sind viele öubstratveranderungen bzw. -kombinationen anwendbar. Die Mikroorganismen, besonders die Spezies Drwinia carotovora, iconnten erfolgreich gehalten werden auf Tryptonglukcse-Agarplatten. Diese Kulturen wurden vor der Verwendung 50 bis 72 Stunden bei 30 C inkubiert. Flüssiges Medium, z.B. DNL-^iedium wurde inokuliert mit physiologischer Salzlösung (0,85%), mit der Platten abgewaschen worden
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PATENTANWALT!:
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waren, wobei diese Lösung auf eine optische Dichte von 0,4 verdünnt wurde, bestimmt bei 650 mu auf einem Spektrofotometer. 2,5 ml der standardisierten Suspension wurden zu
250 ml der flüssigen Nährlösung (ML) zugesetzt um die Kultur einzuleiten. Das beste Wachstum wurde bei 24-stündigem Rühren Dei 300C erzielt.
(B) Mtkrobielle Tabak-AufSchliessung
Eine Wasser-Tabakmischung, bestehend aus 10 Gew.% Feststoffen wurde mit 10 Vol#> der oben beschriebenen DNL-KuI-turen inokuliert. Die Tabak-Mikroorganismenmischung wurde
16 Stunden lang bei einer Temperatur von 30 C gehalten und ununterbrochen bewegt. Der pH der Mischung wurde zwischen
5,0 und 7>0 gehalten. Nach 16 Stunden war die Tabaksuspension weitgehend zerfasert und wurde dem Verarbeitungsverfahren für rekonstituierten Tabak zugeführt. Die behandelte Tabakmischung, einschliesslich Saft, wurde dann auf etwa
87 C (190 F) erhitzt,'um jegliche bakterielle Enzymeinwirkung zu beenden. Anschliessend wurde der Brei zerkleinert, indem er durch Siebe mit Öffnungen zwischen 0,016 und
0,012 Zoll passiert wurde. Der zerkleinerte Brei wurde dann entlüftet und zu einer rekonstituierten Tabakplatte gegossen.
Beispiel 2
50 g Burley-Stenge1, 12,7 - 3ö,l mm (1/2 bis 1 1/2") lang, wurden in zwei gleiche Teile aufgeteilt. Jede aus 25 g bestehende Hälfte wurde mit 250 ml Leitungswasser in einem
5OO ml fassenden ErlenmeyerKolben gemischt· I*1 einen der
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patentanwAltkc . β mönchen bo. mauerkircher8tr. 48
Kolben würden 25 ml einer in Dextrose-Nährlösung (DNL) gezüchteten 24-Stunden-Kultur von Erwinia carotovora, (ATCG Ή- 4^5;EC 4^5) gegeben. Beide Kolben, mit und ohne zugesetzte 10 495» wurden 22I- Stunden lang unter Drehbewegung bei Raumtemperatur infcubiert. Der Ausgangs-pH beider Mischungen betrug vor der Behandlung 5>4. 24 Stunden später wurde festgestellt, dass die Mischung, die EO 495 > Stengel und Wasser enthielt, ein sehr viskoses Aussehen hatte und die Stengelfaöerbündel gut getrennt waren» In dem Kolben, der kein Üö 4^5 enthielt, beobachtete man ein eindeutiges Übergewicht von intakteh ganzen Stengeln. Nach 24 Stunden betrug der pH der nicht inokulierten Mischung 5*8, während die inokulierte Mischung einen pH von 6,8 hatte.
Beispiel 3
EG 495 Wurde in Dextrose-Nährlösung (DNL) gezüchtet und 24 Stunden lang auf einem Drehschüttler mit 220 U/min bei 30°C iü Drehbewegung gehalten» Die Kultur wurde dann 15 Minuten lang Slit 9 000 U/mln zentrifugiert, um die Zellen vom Überätänd zu trennen. Der Überstand wurde entfernt und aufbewahrt, wobei sorgfältig ein sichtbares Zurückbleiben von Zellen im Überstand vermieden wurde. Der zelluläre Satz wurde dann in physiologischer Salzlösung (0,85%) resuspendiert und wie oben zentrifugiert, wobei der Überstand entfernt wurde. Dieses Verfahren wurde zweimal wiederholt, um Kulturüberatand aus der Zellfraktion zu eliminieren. Die bellen wurden dann in physiologischer Salzlösung reauspen-
diert. — in _
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75 g Burley-Stengel wurden, wie in Beispiel 2, gleichmässig in drei 25 g-Portionen aufgeteilt. Die Teile A, B und C wurden jeweils getrennt 250 ml aliquoten Anteilen Wasser in 500 ml-ErlenmeyerKolben zugesetzt, wobei der pH der Mischung 5t2 bis 5*4- betrug. Der Rückstand aus dem ersten Zentrifugen-Trennverfahren wurde dem Teil B in einer Menge von 25 ml zugesetzt. Der reauspendierte zelluläre Satz wurde wieder auf sein Volumen vor der Zentrifugierung gebracht und 25 ml davon wurden dem Teil A zugesetzt. Dem Teil C wurden weder Zellen noch Überstand zugesetzt. Die Teile A, B und C wurden dann 24 Stunden lang bei 3O0C mit 220 U/min in Bewegung gehalten (Ausrüstung wie in Beispiel 2). Nach 24-stündiger Inkubation wurde folgendes beobchtet:
Teil Allgemeines Aussehen Qualität der Stengel-* 0 Std. 24- Std. aufschliessung
A ganzer Stengel viskos ausgezeichnet
kein intakter ganzer Stengel
B ganzer Stengel leicht schlecht
viskos viele intakte ganze Stengel
G ganzer Stengel ganzer keine
Stengel nur ganze Stengel
Am Ende betrug der pH der Teile A und B 6,8 bis 7,2, während Teil C einen pH von 5»8 hatte.
Beispiel 4
Jeweils 25 g-Portionen von heissluftgetrockneten ^einteilen, Burley-Feinteilen, türkischem Tabak, Herstellungsfeinteilen
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und Spreu wurden wie in Beispiel 2 getrennt 250 ml Leitungswasser zugesetzt. Eine wie in Beispiel 3 gezüchtete EC 4-95 Kultur wurde in sechs 25 ml Portionen aufgeteilt. Jede Tabak-V/assermisshung wurde dann mit jeweils 25 ml EG 4-95 Kultur inokuliert. Alle Kolben wurden dann wie in Beispiel 3 bewegt. Alle Mischungen zeigten eine Viskosität, bei der ausgezeichnete AufSchliessung stattgefunden hatte. Anschliessend wurde jede Mischung wie folgt von Hand gegossen: 100 ml jeder behandelten Mischung wurden in einem Waring-Mixer-Behälter (Modell 5011) von 1 Quart Inhalt mit 100 ml Wasser 3 Minuten lang unter Bildung eines Breies gemischt. Jeder Brei wurde dann getrennt zum Trocknen gleichmässig auf ein rostfreies Stahlblech ausgestrichen, das über einem Dampfbad montiert war. Nach dem Trocknen wies keine der zu Platten gegossenen Mischungen grosse Faserbündel auf.
Beispiel 5
Je 240 g heissluftgetrocknete Stengel und Burley-Stengel, beide von einem gewöhnlichen Ballen, wurden in vier getrennte Behälter (A,B,C und D), die 6 1 Leitungswasser enthielten, gegeben. Jedem Behälter wurden 600 ml EC 4-95-lH.okulat, hergestellt wie in Beispiel 3» zugesetzt. Für die Behälter galten die folgenden Bedingungen:
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Behälter innenseitige
Wellenbewegung
U/min		 innenseitige
Luftring-Be
lüftung (l/min)		 Behandlungs-
Temp. (0C)
A 680 keine 30
B keine 9 30
C 680 4,5 30
D 680 30
Der Ausgangs-pH aller Mischungen war 5,4-· Nach 6 Stunden wurde folgendes beobachtet:
Behälter 6,8 Allgemeines
Aussehen		 Qualität der
. Stengelaufschiiessung
A 6,0 massig viskos gut
B 6,7 leicht viskos befriedigend - gut
C 6,8 massig viskos gut
D viskos ausgezeichnet
Nachdem wie in Beispiel 4 handgegossene Platten hergestellt waren, zeigte sich, dass der am weitesten gehende Aufschluss der ganzen Stengel in Behälter D stattgefunden hatte. Die Gussplatte mit der besten Qualität wurde ebenfalls aus Material des Behälters D gewonnen.
Beispiel 6
Burley-Stengel und heissluftgetrocknete Stengel wurden wie in Beispiel 5 behandelt mit der Ausnahme, dass der pH der
Stengel-Wasser-Mischung in den Behältern A und B mit Hilfe von NH4OH von 5,3 auf 7,0 erhöht wurde, und zwar vor dem Zusatz des EiC 4yi?-I:nokulats. Bei dem Tabäkmaterial der Be-
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IDR. BERG DIPL.ING. STAFF
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halter Ö und D würde der pH nicht verändert. Nach etwa 4-ätündiger Behandlung hatte die folgende AufSchliessung Stattgefunden:
Be*
Üältsr		 pH
einge
stellt		 innen
seitige
Wellen
bewegung
U/iQih		 innen
seitige
Luftring-
Belüftung
l/min		 Beispiel 7 allge
meines
Aus
sehen		 Qualität
der Stengel
auf- -
Schliessung
A üä 680 9 hoeh-
viskos		 ausge
zeichnet
B da 68Ö 9 hoch-
viskos		 ausge
zeichnet
Ö üiin 680 9 leicht
viskos		 gut
nein 680 9 leicht
viskos		 gut
zylindrischer rostfreier ßtahlbehälter würde gefüllt Äit 136 kg (298pounds) Wasser, 12 kg (26,56 pounds) Burley-Stengein und 15 kg (33,2 pounds) BO 495-KuItUr, Die EO 495 iCültur würde zubereitet wie in Beispiel 2 und ihr Volumen würdg vefgröösert durch Umfüllen in §i-Kolben mit DNL·. Die e»i»itöi?-Kölbeü enthielten 3 000 ml DNL; nach der Inokulation fticdi bei 3ö°0 und unter Bewegung auf einem Drehschüttler mit 120 Ü/mlh inkubiert» bevor die Mischung zu den Tabak-Steiigeln gegeben würde. Der Behälterinhalt mit einem Aus gangspfi von 5»4 wurde 16 Stunden lang mit 111 U/min geschüttelt und mi-fc 9 l/min belüftet. Belüftet wurde mit Hilfe einer inseitigen SchiffaSchraube,, die auf einer rostfreien Welle Montiert und von einem "Lightning Mixer" (Modell NDIA)
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angetrieben wurde; belüftet wurde durch eine auf dem Behälterboden angebrachte kreisförmige, rostfreie Verrohrung mit mehrfachen Auslässen. Nach ungefähr 14 Stunden war die Aufschliessung des Stengelmaterials vollständig, wie aus der hohen Viskosität des Mediums und der ausgezeichneten Qualität der StengelaufSchliessung ersichtlich war.
Beispiel 6
Die Tabakstengel-AufSchliessung wurde wie in Beispiel 2 durchgeführt, als Inokulat wurden jedoch andere Spezies von Mikroorganismen, die pektolytische Enzyme erzeugen^ verwendet. Das Inokulat würde wie in Beispiel 1 zubereitet. Die verwendeten Stämme waren Bacillus polymyxa ATCC -H- 842 und Streptomyces cellulosäe ATGC 4+3313·
Beispiel 9
Stengelaufschliessung durch andere Erwinia-Stämme wurde wie bei EG 4-95 in Beispiel 1 erzielt, mit der Abweichung, dass je 25 g heissluftgetrocknete Stengel und Burley-Stengel behandelt wurden. Es handelte sich dabei um die Stämme Erwinia aroideae (ATGC Nr. 12286 und 12312), Erwinia carotovora (ATCC Nr. 133, 17799» 8061 und 15713) und Erwinia atroseptica (ATCC Nr. 4446). E. aroideae (ATCC Nr. 12286) und E. carotovora (ATCC Nr. 15713) zeigen Aufschliessungsfähigkeiten, die denen von EC 495 sehr nahe kommen, wobei die ersteren die besten waren.
Beispiel IQ
Inokulatspiegel in Konzentrationen von 5-20 Vol.% wurden
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bei der AufSchliessung von Burley verwendet: heissluftgetrocknete Stengelmischungen. Die Bedingungen für diese Versuche waren die gleichen wie für Beispiel 4, ausser dass alle Mischungen mit 680 U/min geschüttelt und mit 9 l/min belüftet wurden. Die folgende Tabelle zeigt die Wirkung verschiedener Inokulatspiegel über 7t5 Stunden:
Zeit (Std.) %Inokulat Qualität der
StengelaufSchliessung
0 5
20		 keine
keine
4 5
20		 befriedigend
ausgezeichnet
7,5 5 ausgezeichnet
Je höher der anfängliche Inokulatspiegel war, um so weniger Zeit wurde für die AufSchliessung benötigt.
Beispiel 11
Zugleich mit der Aufschliessung von Burley (Behandlung von heissluft-getrockneten Stengelmischungen über 7»5 Std. mit EC 495) wurde der Nitratspiegel des Stengelbreis gesenkt, und zwar bei zunehmenden Inokulatsp'iegeln. Bei einem anfänglichen Nitratspiegel von 4,63% wurden nach 7»5 Stunden die folgenden Änderungen beobachtet:
Inokulatspiegel Nitrat (%)
5% 2,49
10% 1,26
15% 0,68
20% 0,45
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PATENTANWÄLTE β MÜNCHEN SO. MAUERKIRCHERSTR. 48
- 16 Beispiel 12
Burley: iieissluftgetroclaiete Stengel wurden wie in Beispiel ' 5-D behandelt, und zwar wurde dabei der prozentuale Anteil der Stengel variiert. In der folgenden Tabelle findet sich eine Zusaaimensteilung der StengelKonzentrationen, die in 7,5 Stunden erfolgreich behandelt wurden:
Allgemeines Qualität der
Konsistenz Aussehen StengelaufSchliessung
2 VISKOS ausgezeichnet
8 viskos ausgezeichnet
10 massig gut - ausgezeichnet
viskos
13 leicht bis gut
massig viskos
Diese Angaben zeigen, dass in den oben beschriebenen Versuchen die Tabakfeststoffe bei höherem prozentualen Anteil in 7>5 Stunden nicht vollständig aufgeschlossen werden,* doch selbst bei einem Feststoffanteil von 13% ist die AufsatT.iessung von guter Qualität.
Beispiel 13
Heissluftgetrocknete und Burley-3tenge1 wurden, wie in Beispiel 5» 16 Stunden lang bei einer Schüttelgeschwindigkeit von 380 U/min und ohne zusätzliche Belüftung behandelt. Die folgende Tabelle zeigt Abnahme in der Nitrat-Fraktion in der Mischung.
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- 17 -
Zeit
(Std.)		 Nitrat
W
0
16		 4,67
1,11
0
16		 6,57
2,13
Gesamtes Stengel-Behälter gewicht (g)
A 420
B 480
Beispiel 14
Heissluftgetrocimete und Burley-ötengel wurden wie in Beispiel 13 behandelt, jedoch in Mengen von je 1 200 g. Die folgende Tabelle zeigt die erzielte Nitratabnähme. Zeit (Std.) Nitrat' (%)
0 4,58
16 0,51
Wie aus den vorliegenden Beispielen zu ersehen ist, beschleunigt die Belüftung der inokulierten Tabakmischung zusammen mit Bewegung nicht nur die Aufschliessung oder Disintegration der Pflanzenteile, sondern macht sie auch geeigneter zur Herstellung von rekonstituierten Tabakplatten einer guten Qualität und folglich zur Mitverarbeitung bei der Herstellung von Tabakerzeugnissen. .Ferner wurde gefunden, dass die miicrobielle AufSchliessung den Nitratgehalt des Tabaks signifikant reduziert und dass die Gewährleistung eines pH von etwa 7 für Tabakmischungen optimal ist.
Die folgenden Beispiele beschreiben Prozesse in Versuchsanlagen, bei denen die Tabakmischung nach der Inokulation ununterbrochen belüftet und geschüttelt wurde, bis die Aufschliessung als vollständig angesehen wurde. Insgesamt wurden '/'07 &e (1750 lbs. )Material behandelt, bestehend aus
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- 18 -
666 kg (1480 lbs,) Wasser, 31 kg (70 lbs.) heissluftgetrocknete Stengel, 22,6 Kg (50 lbs.) £urley-stenöel und 68 kg (150 lbs.) Inokulat (davon waren 5>4- ^g (12 lbs.) Bur ley-Stengel) . Benandelt wurde diese Iviaterialmisciiung in einem 2^0 Gallonen fassenden Behälter, der mit einer Belüftungsleitung und darüber montiertem Motor mit Jiittelwellenantrieb ausgestattet war, womit eine gleichförmige Suspension des Stengelmaterials und eine beschleunigte Disintegration desselben ermöglicht wurde. Bewegung fand statt mit 260 U/min und Luft perlte durch die Mischung mit einer Geschwindigkeit von 0,226 nr/min (8 cubic feet). Nach Abschluss der mi-Krobiellen Einwirkung wurde die viskose .Fasermasse durch dne mit Sieben ausgerüstete Nasshammeriaühle passiert, deren Sieböffnungen eine Grosse von 0,016 und 0,012 Zoll hatten. 3 Gew.% Glyzerin wurden zugefügt und die Mischung zu rekonstituiertem Tabak verarbeitet. Enzymaktivität, Anzahl der aktiven Bakterien und pH sind in der folgenden Tabelle aufgeführt, zusammen mit den physikalischen Eigenschaften von Brei und Platte nach 5-stündiger Behandlung.
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PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN βθ. MAUERKIRCHER3TR. 48
Mikrobiologische Eigenschaften des Breis- und physikalische Eigenschaften von Brei und Platte
Mikrobiologische Eigenschaften des Breis Proben
entnahme
(Std.)		 pH Pektinase-
AKtivität
(Sek.)		 %Änderung
d. Viskosität
der Pektin
lösung		 Bestimmung der Pektinase-Airfcivität Anzahl der
aktiven
Bakterien
(xlO6)
O davor 5,2 23,0 0 0,125
Inokulat 6,4 4,5 80 7 800p
O danach 5,8 8,1 64,8 780,0
1 Std. danach 5,8 7,6 66,0 880,0
2 Std. danach 6,0 8,9 61,0 930,0
3 Std. danach 6,1 7,2 69,0 Γ 040,0
4 Std. danach 6,3 7,3 68,0 1 240,0 ·
5 Std. danach 6,3 6,8 70,0 1 890,0
(1) Ein Tabakbrei wird zentoifugiert. Die Flüssigkeit wird aufgefangen und der pH auf 8,0 eingestellt. Eine Menge von 5,0 ml wird 20 ml einer Pektinlösung zugesetzt, die aus entionisiertem Wasser (8g/l) zubereitet und auf einen pH von 8,0 eingestellt ist. Eine abgemessene Menge der Mischung wird in eine geeichte Pipette aufgezogen und der Ausfluss gemessen (in Sek.). Die Ausflussgeschwindigkeit wird verglichen mit der einer S tandarä-Pekt in-Wasser-Mischung (20 ml : 5 ml). Die Ausflussgeschwindigkeit ist ein Mass für die Viskosität der Lösung und gibt die AufSchliessung des Pektinpolymers wieder. Kurze Ausflusszeit (5,0 - 6,0 Sek.) be-
- 20 209 8 5 2/1 0 26 ;
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deutet hohe Pektinaseaktivität, längere Zeit (20 - 25 Sek.) zeigt niedrigere Aktivität an. Dieses Verfahren wird wiederholt, nachdem die Pektin-Wasser-Mischung 0,5 und 10 Minuten gestanden hat.
(2) Die Wasserviskosität liegt bei 5» deshalb ist eine prozentuale Änderung von mehr als etwa 80% nicht möglich.
Physikalische Eigenschaften von Brei und Platte
Brookfield
Viskosität
Centipoise		 % minus
100 Maschen
U.S. Standard
Siebgitter		 (g/mm*}
198		 Konsistenz
Gewicht Stengel
pro Disinte-
Gewicht gration		 gut -
ausgezeichnet
Behandlung)
52,400- 2,63
Gegossene Platte		 6,7
(5-stündige		 Biege
festigkeit
Gesamtzug-
Dicke festigkeit		 Dichte (f(200))
203
(0,001
Zoll)
9,3		 (g/ml)
0,57
■Rekonstituierte Platten, hergestellt mit den oben beschriebenen Methoden und im folgenden als mikrobielle Platten bezeichnet, wurden verglichen mit rejeonstituiertem Tabakplattenmaterial, das nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt, aber nicht mikrobiell behandelt wurde und das im folgenden als Kontrollplatte bezeichnet wird. Zwei identische Tabakproben wurden in einen 160 1-Behäl'ter (43 Gallonen) gegeben, der mit der oben beschriebenen Rühr-
vorrichtung ausgestattet war und mit 0,22 m pro Minute· be-
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lüftet wurde. Die Tabakmischungen wurden 16 Stunden lang nach Inokulation mit EC 495 behandelt. Nach 16 Stunden wurde die behandelte Mischung zu anderem Tabakmaterial gegeben und die Mischung wurde durch eine Nasshammermühle mit Sieböffnungen von 0,016 bis 0,012 Zoll passiert. Die Mischung wurde in zwei gleiche Hälften geteilt, Teil A wurde 2% Glyzerin, Teil B 4 % Glyzerin zugefügt. Beide Teile wurden zu Platten gegossen und getrennt ausgewertet. Die Kontrollplatte wurde ähnlich wie die mikrobielle Platte behandelt, jedoch ohne Verwendung von Inokulat.
Die physikalischen Eigenschaften des Kontrollmaterials und des mikrobiell behandelten rekonstituierten Tabaks wurden mit normalen Techniken gemessen und sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Vergleich der physikalischen Eigenschaften von Platten aus der Versuchsanlage
Gesamtzug- festig-
Herstellungs- Glyzerin festigkeit keit Dicke Dichte methode (%) (g/mnr) f(200 g) (O1OOl g/ml . Zoll )
Kontrolle 2 146 33 18,5 0,48 (ohne bakterielle
Behandlung 4 \%7 75 19,3 0,46
Bakterielle 2 239 268 7,7 0,55 Behandlung
(versuchsweise) 4 310 607 11,8 0,68
Das nach dem liontrollverfahren hergestellte Plattenmaterial und das mikrobiell behandelte Plattenmaterial wurde mit industriellem SchnittabaK gemischt und Musterzigaretten daraus
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hergestellt. Die Zigaretten wurden von einer Rauchtestgruppe geraucht und ausgewertet. Es wurde gefunden, dass bei den Zigaretten, die miitrobiell behandelten reitonstituierten Tabak enthielten, im Vergleich zu den Kontrollzigaretten eine merkbare L/iilderung des Tabakrauehs zu
beobachten war. Ferner war der pH des Rauch-Aerosols der Zigaretten mit mikrobiell behandeltem reiconstituierten
l'abaJc alkalischer, als der Rauch der Kontrollzigaretten.
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Claims (1)

  1. PATENTANWÄLTE
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    Patentansprüche
    1. Verfahren zur mikrobiellen Auf Schliessung von peictingebundenem Pflanzenmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass man einen wässrigen Brei von pektingebundenem Pflanzenmaterial der Einwirkung von Mikroorganismen aussetzt, die pektolytische Enzyme erzeugen, dass die genannten Mikroorganismen in diesem Brei in verhältnismässig geringer Konzentration verteilt sind, und dass diese Breimischung mit den Mikroorganismen in einer Umgebungstemperatur gehalten wird, die es ermöglicht, dass die Mikroorganismen wachsen und so lange auf das Pflanzenmaterial einwirken, bis das Pektin unter Bildung eines dicken Breies aus faserigem Pflanzenmaterial aufgelöst ist.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim mikrobiellen Aufschluss die mit Mikroorganismen versetzte Breimischung belüftet und bewegt wird, um Wachstum und Einwirkung der Mikroorganismen auf das Pflanzenmaterial zu erleichtern.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pH der mit Mikroorganismen, versetzten Breimischung zwischen 5,2 und 8,5 gehalten wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungstemperatur zwischen
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    - 24 -
    240C und 4O°C gehalten wird.
    5. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffanteile im Pflanzenbrei' zwischen 2 und 14 Gew.% gehalten werden.
    6. Verfahren zum mikrobiellen Aufsotiluss von Tabak, dadurch gekennzeichnet, dass ein wässriger Tabakbrei der Einwirkung von Mikroorganismen, die pektolytische Enzyme erzeugen, ausgesetzt wird, dass diese Mikroorganismen in dem genannten Brei in relativ geringer Konzentration verteilt sind, und dass diese mit Mikroorganismen versetzte Breimischung in einer Umgebungstemperatur gehalten wird, die es ermöglicht, dass die Mikroorganismen wachsen und so lange auf dieses Tabakmaterial einwirken, bis das Pektin unter Bildung eines dioden Breies aus faserigem Tabakmaterial aufgelöst ist.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, da, ss beim mikrobiellen Aufschluss die mit Mikroorganismen versetzte Breimischung belüftet und bewegt wird, um Wachstum und Einwirkung der Mikroorganismen auf den Tabak zu erleichtern.
    8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der pH der mit Mikroorganismen versetzten Breimischung zwischen i?,2 und 8,5 gehalten wird.
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    9ο Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Umgebungstemperatur zwischen 240O und 40°C gehalten wird.
    10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass im Tabakbrei ein Feststoffgehalt von 2-14 Gew.% aufrecht erhalten wird.
    11. Verfahren nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroorganismus, der pektolytische Enzyme erzeugt, aus der Gruppe Erwinia carotovora, Erwinia atroseptica, Erwinia aroideae, Bacillus polymyxa und Streptomyces cellulosae ausgewählt wird.
    12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als pexctolytisch.es Enzym erzeugender Ivlikr ο Organismus Erwinia carotovora verwendet wird.
    13. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus pektolytisches Enzym erzeugendem Mikroorganismus uM Brei bis zu 24 Stunden bei einer bestimmten Umgebungstemperatur gehalten wird.
    14. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus pekbolytisches Enzym erzeugendem Mikroorganismus und Brei 4 bis 16 Stunden bei einer bestimmten Umgebungstemperatur gehalten wird.
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    15· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, dass die viskose faserige Tabaksuspension zu einem rekonstituierten Tabakerzeugnis verarbeitet wird.
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