Глава 7. Ферментация табака

Процесс ферментации является завершающей стадией в послеуборочной обработке табака. В это время в значительной степени завершаются основные биохимические и химические превращения его состава, развивающие и закрепляющие товарные и курительные достоинства табачного сырья. Отферментированный табак пригоден для длительного хранения и его можно использовать для приготовления курительных изделий.

7.1.Сущность процесса ферментации.

Во время ферментации табака происходит сложный комплекс изменений его химического состава и водно-физических свойств. Это существенно влияет на его внешний вид, курительные достоинства и технологические свойства.

При ферментации исчезает светлая прозелень, оставшаяся на листьях после сушки. Темная зелень приобретает буро-коричневые и оливковые оттенки. В основном цвете несколько усиливаются темные тона (оранжевые, красные, коричневые). Вместо сырого, травянистого запаха появляется специфический приятный табачный запах. Эти изменения заметно выравнивают окраску табака, улучшают его цветовые достоинства и душистость.

Изменения химического состава табака при ферментации (образование меланоидиновых и разрушение пектиновых веществ, аминокислот и никотина, качественные изменения смол и эфирных масел) улучшают его вкус и аромат: снижается крепость, табак при курении делается мягче, утрачивает в некоторой степени горечь. Одновременно улучшаются ароматические свойства дыма, и повышается горючесть табака.

При ферментации значительно ослабляется способность табака поглощать влагу из воздуха и удерживать ее (влагоемкость), утрачивается способность к разогреву и самоувлажнению. Табачное сырье становится более стойким к плесневению и пригодным для длительного хранения, транспортировки и переработки на фабриках.

Указанные изменения табака при ферментации сопровождаются потерей его массы. «Усушка» происходит за счет уменьшения сухого вещества и воды и составляет 10-12%. Потери сухого вещества табаком во время ферментации колеблются от 1,5 до 3,5%.

О природе процесса ферментации табака существует несколько взглядов. Наиболее правильно, по нашему мнению, отражает сущность процесса ферментативная теория, разработанная проф. А. И. Смирновым. Согласно этой теории в изменении состава табака при ферментации принимают участие как чисто химические реакции, так и биохимические. Последние, как известно, протекают с участием органических катализаторов (ускорителей реакций) ферментов.

Помимо этого, при ферментации табака изменения химического состава происходят за счет улетучивания веществ в газообразном состоянии (никотина и др.).

7.2. Режимы ферментации.

Первоначально технологический режим ферментации проходил при сравнительно низких температурах табака – 30-35°С. По существу, температурные условия этого режима соответствовали обычным температурным интервалам сезонной складской ферментации. Влажность табака устанавливалась на уровне, при котором развитие плесеней во время ферментации исключалось. Величина влажности табака соответствовала его равновесному состоянию с относительной влажностью воздуха 75% при температуре режима.

Вместе с развитием ферментационной промышленности претерпевали изменения и режимы ферментации табака. Режим при температуре 35о уже не удовлетворял производство, так как при этом требовались довольно длительные (около 35 дней) сроки ферментации.

Практика пошла по пути постепенного повышения температуры режима ферментации. С 1930 г. общепринятой температурой режима ферментации стали 40°С.

Со временем в практике заводской ферментации стали использовать повышенные температурные режимы при более низкой влажности воздуха. В результате оказалось, что обработка табака при 50°-ном режиме до момента утраты им способности поглощать кислород из воздуха, дает продукт по курительным достоинствам близкий к табаку, отферментированному при 35°-ном режиме. Применение 60°-ного режима ведет к ухудшению курительных и технологических достоинств высококачественных табаков. Так как 50°-ный режим ферментации экономически более выгоден (он сокращает сроки ферментации более чем в 2 раза), поэтому этот режим был введен в практику работы ферментационных заводов как основной для ферментации всех типов табака. Кроме сокращения сроков ферментации, при 50°-ном режиме исключается развитие плесеней, что в значительной мере упрощает технологический процесс. Большое значение при этом режиме имеет также возможность быстрой обработки дефектного и повышенно влажного табака.

Однако высокосортный табак, особенно купажного типа, требует более мягких режимов ферментации для получения сырья с максимальным развитием качественных признаков как в отношении вкуса и аромата, так и водно-физических свойств.

Технологический процесс 50°-ного режима ферментации. В настоящее время на всех ферментационных заводах применяется 50°-ный режим ферментации. По своей сущности этот режим во многом отличается от метода ферментации табака при 35°. Как указывалось, ферментация табака в условиях низких температур протекает в довольно длительные сроки, причем индивидуальные особенности тюков табака проявляются в достаточной степени. При 50°-ном режиме проявление индивидуальных свойств тюка в значительной мере нивелируется. Вся масса табака, загруженного в камеру, подвергается нагреву до 50° и одновременно подсушивается.

Различия в поведении тюков определяются главным образом степенью спрессованности, размерами и влажностью табака. Поэтому если бы были установлены единые коэффициенты влаго - и теплопроводности для всей массы загружаемого в камеру табака, 50°-ный режим ферментации можно было бы проводить по заранее намеченному графику. В ряде случаев при строгом подборе партии табака опытный технолог-ферментатор может и в настоящее время с некоторой приближенностью установить программный график режима.

50°-ный режим ферментации осуществляется в три фазы. Осуществление каждой из них имеет свои особенности, связанные с характером загруженного на ферментацию сырья.

Первая фаза является подготовительной и заключается в подъеме температуры воздуха в камере до 50° и прогреве табака. Однако подготовка ко второй фазе заключается не только в прогревании табака. Нагревая табак, нельзя в то же время пересушить его или переувлажнить. Отклонения по влажности как в одну, так и в другую сторону, ухудшают условия проведения ферментации во второй фазе. Поэтому подъем температуры воздуха камеры в первой фазе должен сочетаться с его определенным влагосодержанием.

Скорость нагрева определяется разностью температур табака и воздуха камеры и, кроме того, тепловыми свойствами тюка, которые зависят от влажности и степени уплотнения листьев. В это время в процессе нагрева табака относительную влажность воздуха поддерживают на уровне 50-60%., чтобы не было пересушки поверхности тюков.

Для сухого, маломатериального табака можно поднимать температуру воздуха в камере, приближаясь к максимально допустимой величине разности температур. Эта величина зависит от качества табака и его влажности, структуры тюка и относительной влажности воздуха камеры. При загрузке в камеру материального табака нормальной влажности, предельная величина опасна. Если же ферментируют табаки высших сортов светлой окраски с листьями больших размеров и высокой влагоемкостью, то подъем температуры растягивают на больший срок, и разность температур составляет всего 3-4°.

Соответственно темпам нагрева камеры изменяются сроки первой фазы. Для низкокачественного грубого табака, а также табака сухого и маломатериального первая фаза длится от 48 до 60 часов; для табака среднего качества сроки соответственно удлиняются – 70-80 часов, а в случае ферментации светлого табака высших сортов первая фаза растягивается на 4-5 суток.

Если в камеру загружают «больной» табак, то есть тюки, сильно переувлажненные, начинающие плесневеть, то в первую фазу быстро поднимают температуру. В этом случае стремятся быстрее нагреть тюки до максимальной температуры режима, а затем, подсушивая, приводят их в нормальное состояние. Высокая температура ликвидирует опасность плесневения, и ради этого пренебрегают возможностью некоторого потемнения табака.

Табак необходимо прогревать равномерно на всех участках камеры. Чтобы обеспечить равномерность прогрева, время от времени меняют направление подачи воздуха – нагнетают воздух в камеру переменно по верхним и нижним воздуховодам.

Вторая фаза является собственно фазой ферментации, когда в табаке, нагретом до 50°, происходят соответствующие изменения состава. Начало второй фазы не может быть строго отделено от конца первой. Здесь имеется известный переход от одного состояния к другому, так как уже при температуре 40-45° процесс ферментации развивается с достаточной интенсивностью. Конец первой фазы и начало второй характеризуется значительным образованием избыточной влаги, которая, повышая влагонасыщенность табака, может привести к сильному потемнению окраски листьев.

Поэтому, при переходе от первой фазы ферментации ко второй, в зависимости от состояния табака, изменяют относительную влажность воздуха камеры. Собственно выполнение второй фазы заключается в регулировании влажности воздуха, так как температура в этот период обычно поддерживается на постоянном уровне 50°, а варианты режима различаются только по величине относительной влажности воздуха.

В зависимости от режима влажности воздуха во вторую фазу ферментацию можно разделить на три типа – сухой, нормальный и влажный.

При сухом режиме ферментации относительную влажность воздуха в камере в первый период второй фазы поддерживают на уровне 35-40%.

Такой режим обычно применяют к влажному табаку, достаточно плотно уложенному в тюк. При этом режиме табак сильно пересыхает с поверхности, что приводит к большим потерям, так как пересохший табак плохо увлажняется и при выгрузке ломается, образуя большое количество фарматуры. При сухом режиме температура в тюках всегда на 4-5° ниже температуры окружающего воздуха, так как некоторое количество тепла расходуется табаком на испарение влаги.

Табаки с нормальным влагосодержанием ферментируют в условиях относительной влажности воздуха 60-65%. При этой влажности табак не пересыхает, избыточная влага удаляется с достаточной скоростью. Температура в тюках при этой влажности воздуха обычно близка к 50°С или несколько ниже (на 1,0-1,5°).

Сухой, перезрелый или маломатериальный табак ферментируют при влажном режиме. В этом случае влажность воздуха в камере поддерживают на уровне 70-75%. При такой влажности воздуха табак обычно имеет температуру воздуха камеры.

В среднем вторая фаза ферментации длится около 5-6 суток. В зависимости от применяемого режима относительной влажности воздуха сроки второй фазы могут изменяться. Обычно при сухом режиме срок удлиняется на 2-3 дня. К концу второй фазы, по мере затухания процесса, самоувлажнение табака снижается. Чтобы табак не пересох, влажность воздуха к концу второй фазы несколько повышают (до 70-75%). Конечно, это делают в том случае, если этого требует состояние табака.

Третья фаза ферментации наступает после того, как процесс закончился. В третью фазу прошедший ферментацию табак готовят к выгрузке, снижается температура внутри камеры при некотором увлажнении табака. Если в первую фазу создавалась опасность переувлажнения табака, то в третью фазу существует опасность обратного порядка. При неправильном ведении процесса табак может резко пересохнуть. Это может произойти, если воздух камеры будет охлаждаться слишком быстро. При этом тюки табака, имеющие температуру около 50°, в силу малой теплопроводности, не успевают охлаждаться так же быстро, как воздух камеры. Температура в тюках в третью фазу становится значительно выше температуры воздуха камеры.

Табак в тюке начинает быстро подсыхать. Чтобы его не пересушить, охлаждение камеры ведут медленно при одновременном увлажнении воздуха. Влажность воздуха в третью фазу доводят до 70-80%, в зависимости от состояния табака. Длительность третьей фазы колеблется от 2 до 4 суток. Табак охлаждают до температуры 20-25°С. Его влажность к концу третьей фазы должна равняться 14-16%.

Табак после охлаждения выгружают из камеры в цех после ферментационной обработки.

Технологический процесс 60°-ного режима ферментации. Для некоторой части низкокачественного и грубоскелетного табака наряду с 50°-ным режимом ферментации применяется 60°-ный режим.

Табак высших товарных сортов, а также ароматический табак Крыма, запрещается ферментировать при этом режиме, так как 60°-ный режим ферментации ухудшает качество табачного сырья. Поэтому обрабатывать 60°-ным режимом нежелательно даже светлые сорта табака скелетного типа, являющегося основным сырьем для выработки курительных изделий массового употребления.

Экономическая эффективность 60°-ного режима ферментации сомнительна. Если 50°-ный режим по сравнению с 35°-ным сократил сроки процесса ферментации в 2-2,5 раза, то 60°-ная ферментация по сравнению с 50°-ной – всего на 20-30% при значительном расходовании тепла.

Техника выполнения 60°-ного режима ферментации такая же, как и 50°-ного режима. Процесс разделяется на три фазы. Обычно процесс ускоряется за счет сокращения сроков второй фазы.

Специалисты Майкопского ферментационного завода предложили улучшенные 50°-ный и 60°-ный режимы ферментации табака, при которых второй период ферментации заканчивают не при полной сферментнрованности табака, а несколько раньше. Третий период используют не только для охлаждения и нормализации табака по влажности, но и для собственной ферментации его. Выгружают табак из камеры при полной его сферментированности по органолептическим признакам.

Улучшенные режимы ферментации табака сокращают продолжительность процесса на 1-3 дня; снижают расход топлива и электроэнергии, потери сырья от образования фарматуры; облегчают подсушку влажного табака и кондиционирование его по влажности к концу процесса; исключают явление «переферментации» табака, которое вызывает потемнение окраски и ухудшение водно-физических свойств табака.

Для лучшей подсушки повышенно влажных табаков, при улучшенных режимах ферментации, после его нагревания до температуры заданного режима (во второй период ферментации) температуру окружающего воздуха быстро снижают до 40-45° (при влажности 55-60%). Дальше ее поддерживают на этом уровне до тех пор, пока температура внутри кипы (тюка) не снизится до этой величины или близкой к ней. Затем табак снова нагревают до температуры заданного режима и охлаждают до 40—45° и т. д. Количество таких циклов зависит от исходной влажности табака. Этот прием обеспечивает во второй период ферментации дополнительную подсушку табака.

Во время ферментации осуществляют постоянный контроль за режимами ферментации и состоянием табака. Измеряют температуру и влажность, а также температуры внутри тюков (кип). Время от времени определяют содержание влаги в табаке органолептическим или лабораторным методами. В конце второго периода берут пробы на сферментированность табака по кислородному показателю и органолептическим признакам. По окончании процесса (перед выгрузкой табака из камеры или установки) определяют влажность сферментированного табака