專利名稱：氣相雙動態(tài)煙草醇化發(fā)酵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煙草加工領(lǐng)域，特別涉及一種氣相雙動態(tài)煙草醇化發(fā)酵方法。
背景技術(shù)：
煙草醇化發(fā)酵是卷煙工業(yè)中提高煙草燃吸品質(zhì)和可用性的一個重要環(huán)節(jié)。在煙草醇化發(fā)酵過程中，煙草主要化學(xué)成分發(fā)生變化，青雜氣和刺激性大大減輕，香氣顯露，吃味醇和，色澤均勻加深。目前，煙草自然醇化發(fā)酵存在著處理周期長(1-2年)、廠房占用面積大、占壓資金大、生產(chǎn)成本高、易發(fā)生霉變和蟲害?，F(xiàn)在國內(nèi)外大型卷煙廠仍然采用自然醇化發(fā)酵技術(shù)處理煙草。但由于自然醇化發(fā)酵耗資巨大，使卷煙成本提高，因此，人工醇化發(fā)酵技術(shù)的開發(fā)研究是降低卷煙成本和提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。由于長期以來，國內(nèi)外有關(guān)煙草醇化發(fā)酵的機(jī)理不清，缺乏配套工程技術(shù)研究，造成煙草人工醇化發(fā)酵技術(shù)的研究比較粗淺，至今沒有突破性進(jìn)展。致使人工醇化發(fā)酵對提高煙草香氣和吸味品質(zhì)的效果明顯低于自然醇化發(fā)酵。因此，發(fā)達(dá)國家大多也采用自然醇化發(fā)酵的方法處理煙草。
國外在煙草的人工醇化發(fā)酵技術(shù)方面也在進(jìn)行不斷的改進(jìn)和研究。一些發(fā)達(dá)國家比較重視倉儲溫濕度對煙草醇化發(fā)酵質(zhì)量的影響。為了縮短煙草醇化發(fā)酵時間，美國北部的卷煙廠把煙葉運(yùn)到南方進(jìn)行異地醇化發(fā)酵。巴西的一些卷煙廠實(shí)行煙葉標(biāo)準(zhǔn)化庫房儲存，倉庫溫度常年保持19℃，相對濕度恒定在60％，醇化發(fā)酵效果很好。意大利Carotenuto R.為了探索倉儲溫度和貯存時間對煙葉陳化的影響，經(jīng)過多年試驗(yàn)，初步探討了溫度-時間效應(yīng)與煙葉兩亮度、還原糖含量、煙絲填充力以及相對溫度的函數(shù)關(guān)系，為有效控制煙葉陳化的進(jìn)展奠定了數(shù)理基礎(chǔ)。國外對醇化發(fā)酵過程中煙草化學(xué)成分的變化規(guī)律也進(jìn)行了較細(xì)致的研究。但很難找出某種成分變化與煙葉評吸質(zhì)量之間的高度相關(guān)性。Takeshi Sakaki(日本)發(fā)現(xiàn)煙葉頂空揮發(fā)性物質(zhì)的組分變化與煙葉醇化發(fā)酵過程有一定相關(guān)性，為評判醇化發(fā)酵過程提供了一個新思路。
50年代初，我國煙葉供應(yīng)緊張，從前蘇聯(lián)等引進(jìn)了人工醇化發(fā)酵技術(shù)，直到80年代還在全國普遍采用。目前，國內(nèi)中小型卷煙廠仍以人工醇化發(fā)酵為主；而大型卷煙廠為了提高經(jīng)濟(jì)效益，不可能完全自然醇化發(fā)酵。因此，進(jìn)一步研究煙草人工醇化發(fā)酵技術(shù)十分重要。
在煙葉人工發(fā)酵工藝方面，我國是采用一系列連續(xù)性措施，強(qiáng)化醇化或發(fā)酵--醇化--再發(fā)酵的工藝路線，促進(jìn)煙草的棕色化反應(yīng)，以達(dá)到改進(jìn)色、香、味的目的。傳統(tǒng)方法認(rèn)為，中高等級煙葉采用50℃發(fā)酵法，低等煙葉采用55℃發(fā)酵法。
近年來，不少研究者在煙草的發(fā)酵工藝上又有許多新的探索，比如，賈濤等人采用三段式反復(fù)升降溫，低溫40℃發(fā)酵法處理煙葉，效果較好。姚光明等人取有代表性15等級煙葉樣品，采取40℃、42℃、45℃三種發(fā)酵方法進(jìn)行人工發(fā)酵，結(jié)果表明，分級標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各組中高等級煙葉適于40℃發(fā)酵法，較高等級適于42℃發(fā)酵法，低等級適于45℃發(fā)酵法。
在煙葉發(fā)酵房的溫度控制方面，也經(jīng)歷了“人工”(值班人員定時進(jìn)入發(fā)酵室內(nèi)目測干濕球溫度計(jì)、手工調(diào)節(jié)加熱加濕閥)控制、“儀表”(使用自動化儀表測控溫度、濕度)控制和“計(jì)算機(jī)”(計(jì)算機(jī)溫濕度測控系統(tǒng))控制等階段。段玉新等、熊文華、瞿鴻仁等人都在這方面作了有意義的探索。
國內(nèi)對于人工醇化發(fā)酵技術(shù)的研究主要側(cè)重于縮短煙草發(fā)酵時間、提高煙草醇化效果的技術(shù)方面。如酈安江發(fā)明的“煙草仿生發(fā)酵法”(中國專利ZL96103625)是將煙草裝入用雙層塑料制成的仿生袋中，噴入用乙醇浸提香料煙花的提取液，形成一個人為的仿生小環(huán)境，從而達(dá)到縮短煙草醇化發(fā)酵時間的目的。但這種方法仍然存在著許多缺點(diǎn)(1)煙草密封在仿生袋中，無法對其中的溫濕度和供氧進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，(2)發(fā)酵過程中產(chǎn)生的水蒸氣冷凝在壁上，造成煙葉局部壞葉，(3)仍然受外界氣候影響。酈安江于1999年又提出一項(xiàng)改進(jìn)的發(fā)明專利“氧倉式煙草仿生發(fā)酵法”(中國發(fā)明專利申請?zhí)?9101467.7)，該項(xiàng)專利基于煙草醇化發(fā)酵主要依靠氧氣，只要氧氣濃度高，在合適的溫度和濕度下，就能夠加快煙草的發(fā)酵和醇化速度這一原理而提出的，是將加壓氧倉取代塑料仿生袋，并由制氧機(jī)向加壓氧倉供氧，但該法仍然存在著發(fā)酵不均勻，包心(垛心)溫濕度難以控制，局部霉變、發(fā)酵效果不理想、并需要制氧機(jī)、操作成本高等不足。
我國人工醇化發(fā)酵技術(shù)在80年代在全國得到普遍采用。目前，大多數(shù)國內(nèi)大中小型卷煙廠都不同程度開展了對人工醇化發(fā)酵技術(shù)的研究。由于長期以來，國內(nèi)外有關(guān)煙草醇化發(fā)酵的機(jī)理不清，缺乏配套工程技術(shù)研究，造成煙草人工醇化發(fā)酵技術(shù)的研究比較粗淺，至今沒有突破性進(jìn)展。煙草人工發(fā)酵是煙草加工的必然趨勢，但目前煙草人工發(fā)酵方法都存在不同程度的缺陷發(fā)酵不均勻，包心(垛心)溫濕度難以控制，局部霉變、發(fā)酵效果不理想、發(fā)酵周期仍然過長等。急需開發(fā)新型的發(fā)酵醇化技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述煙草人工醇化發(fā)酵技術(shù)中存在的諸多缺陷，而提出一種利用氣相雙動態(tài)原理對煙草進(jìn)行人工醇化發(fā)酵的氣相雙動態(tài)煙草醇化發(fā)酵方法，可有效地達(dá)到煙草的均勻發(fā)酵，可有效地控制包心(垛心)內(nèi)的溫濕度，達(dá)到避免局部霉變，縮短發(fā)酵周期等目的；本發(fā)明提供的氣相雙動態(tài)煙草醇化發(fā)酵方法，其步驟如下1.將經(jīng)風(fēng)干處理的煙草原料，裝入氣相雙動態(tài)固態(tài)發(fā)酵罐中；2.煙草原料在發(fā)酵罐中進(jìn)行醇化發(fā)酵，其醇化發(fā)酵條件為向發(fā)酵罐罐體內(nèi)通入壓縮空氣，進(jìn)行周期脈動式的充壓與瀉壓過程，每次向罐體內(nèi)充壓的壓力達(dá)到0.10-0.25Mpa，并維持1-50min，然后排氣瀉壓，使罐內(nèi)壓力突然瀉壓到0.0-0.5Mpa，維持1-60min；其充壓與瀉壓周期脈動循環(huán)時間為1---120min，發(fā)酵溫度為26-46℃，濕度在80％-95％，在上述條件下，發(fā)酵20-30天，即完成煙草的氣相雙動態(tài)醇化發(fā)酵；所述的煙草原料包括煙絲、煙梗、煙梗絲或其混合物。
本發(fā)明的方法使用一種氣相雙動態(tài)煙草醇化發(fā)酵裝置，該裝置包括一臥式壓力容器罐體，該臥式壓力容器罐體由碳鋼或不銹鋼制做，耐壓范圍為0.3-0.4Mpa，罐體內(nèi)部焊接一由4塊長方形隔板構(gòu)成的臥式長方體筒，該臥式長方體筒的4個棱與臥式壓力容器罐體的罐壁相接，其長方形隔板與罐體罐壁之間的空間內(nèi)以及臥式長方體筒內(nèi)為循環(huán)風(fēng)道；長方形隔板與臥式壓力容器罐體相對的表面上裝有控溫盤管。
使用時，將經(jīng)風(fēng)干處理的煙草原料用打包機(jī)打包后放入臥式壓力容器罐體中的長方體筒內(nèi)，用連接在罐體外的磁耦合傳動內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)帶動罐內(nèi)離心式風(fēng)機(jī)，提供循環(huán)風(fēng)以保證煙草包發(fā)酵溫濕度的均勻性。
該氣相雙動態(tài)煙草醇化發(fā)酵方法，可周期性強(qiáng)制對煙草原料進(jìn)行充氧和放熱，改變原有的氣相固態(tài)發(fā)酵技術(shù)，從而對煙草原料上的生物產(chǎn)生周期性刺激，加速其代謝；另外，利用該技術(shù)可強(qiáng)化煙草原料的傳質(zhì)、傳熱，快速卸壓，以強(qiáng)制對流代替原有的分子代謝，強(qiáng)化供氧與排出CO2和熱量，強(qiáng)化菌體生長空間，加速氧化作用，從而達(dá)到發(fā)酵均勻、節(jié)能、醇化周期短等目的，在提高煙葉發(fā)酵質(zhì)量、縮短發(fā)酵周期、降低成本等方面起到積極的作用。
采用本發(fā)明提供的方法，既能夠?qū)煵莸陌l(fā)酵時間從自然發(fā)酵的2年多縮短到20-30天左右，還能夠有效的防止煙草的霉變、蟲害和由于堆放不均勻造成燒包的損失，而且本法發(fā)酵后煙草色澤良好，用本法生產(chǎn)的香煙，口感醇和、香味明顯、成本低廉，廠家資金占用少、可提高經(jīng)濟(jì)效益，由于整個發(fā)酵過程可控，煙草可以連續(xù)生產(chǎn)而不受自然條件的影響，同時能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)酵過程的標(biāo)準(zhǔn)化管理。
實(shí)施方式下面通過實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種氣相雙動態(tài)煙草醇化發(fā)酵方法，其步驟如下1)將經(jīng)風(fēng)干處理的煙草原料，裝入氣相雙動態(tài)固態(tài)發(fā)酵罐中；2)煙草原料在發(fā)酵罐中進(jìn)行醇化發(fā)酵，其醇化發(fā)酵條件為向罐體內(nèi)通入壓縮空氣，進(jìn)行周期脈動式的充壓與瀉壓過程，每次向罐體內(nèi)充壓的壓力達(dá)到0.10-0.25Mpa，并維持1-50min，然后排氣瀉壓，使罐內(nèi)壓力突然瀉壓到0.0-0.5Mpa，維持1-60min；充壓與瀉壓周期脈動循環(huán)時間為1-120min，發(fā)酵溫度為26-46℃，濕度在80％-95％，在上述條件下，發(fā)酵20-30天，即完成煙草的氣相雙動態(tài)醇化發(fā)酵。
2.按權(quán)利要求1所述的氣相雙動態(tài)煙草醇化發(fā)酵法，其特征在于，所述的煙草原料包括煙絲、煙梗、煙梗絲或其混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及的氣相雙動態(tài)煙草醇化發(fā)酵方法，是將裝入發(fā)酵罐中的煙草原料在下述條件下進(jìn)行發(fā)酵，向發(fā)酵罐內(nèi)通入壓縮空氣，進(jìn)行周期脈動式的充壓與瀉壓過程，每次向罐內(nèi)充壓的壓力達(dá)到0.10－0.25Mpa，并維持1－50min，然后排氣瀉壓，使罐內(nèi)壓力突然瀉壓到0.0－0.5Mpa，維持1－60min；充壓與瀉壓周期脈動循環(huán)時間為1－120min，發(fā)酵溫度為26－46℃，濕度在80％－95％，在上述條件下，發(fā)酵20－30天，即完成煙草醇化的氣相雙動態(tài)發(fā)酵；其優(yōu)點(diǎn)將發(fā)酵時間短到20－30天，而且可有效地防止煙草的霉變、蟲害及燒包，發(fā)酵后的煙草色澤和口感得以提高。
文檔編號A24B15/00GK1433718SQ0210017
公開日2003年8月6日 申請日期2002年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月22日
發(fā)明者陳洪章, 李春, 李來義, 李佐虎 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所