Совершенствование технологии послеуборочной обработки табака с использованием постоянного магнитного поля
На правах рукописи
МОНАСТЫРЕВА Анна Михайловна
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ
ОБРАБОТКИ ТАБАКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ
| 05.18.05 – | Технология сахара и сахаристых продуктов, чая, табака и субтропических культур |
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
г. Краснодар, 2012 г.
Работа выполнена в государственном научном учреждении
«Всероссийский научно-исследовательский институт табака, махорки и табачных изделий» Россельхозакадемии
| Научный руководитель: | Дьячкин Игорь Иванович, доктор технических наук, профессор | |
| Официальные оппоненты: | Татарченко Ирина Игоревна доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технологии сахаристых продуктов, чая, кофе, табака ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» Кондратенко Владимир Владимирович | |
| Ведущая организация: | кандидат технических наук, доцент, зав. отделом хранения и комплексной переработки сельскохозяйственного сырья ГНУ Краснодарский НИИ хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» |
Защита состоится 28 июня 2012 года в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г – 251
С диссертацией можно ознакомиться в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»
Автореферат разослан 25 мая 2012 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
канд. техн. наук, доцент В.В. Гончар
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1 Актуальность темы. Производство табачного сырья – сложная система технологических, физиолого-биохимических и теплофизических превращений состава и свойств свежеубранных листьев табака в табачное сырье, пригодное для промышленной переработки и изготовления курительных изделий. Действующая технология послеуборочной обработки табака предусматривает два основных технологических процесса: сушку и ферментацию листьев табака, каждый из которых отличается глубиной и характером изменений химического состава и свойств (водных, технологических, курительных и токсичных) табака.
Принятые технологии послеуборочной обработки табака трудоемкие и энергоемкие, в структуре себестоимости затраты труда составляют 60 %, зат-раты тепла до 50 % при искусственном способе сушки. Вместе с этим сущес-твующий гигротермический способ сушки и ферментации табака имеет ограничительные допуски параметров воздуха,что не позволяет осуществить дальнейшее совершенствование технологии послеуборочной обработки табака. Необходим поиск иных новых методов воздействия на табак.
Одним из них может служить использование физических методов воздействия на табак, которые находят все большее использование в исследованиях по разработке способов интенсификации технологических процессов производства сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов, а также повышения их качества и безопасности.
Известно, что для обработки материалов растительного происхождения применяют постоянное магнитное поле, которое приводит биологическую систему в возбужденное состояние, активизируя в ней физические и химические процессы. В литературе отсутствует информация об использовании постоянного магнитного поля в табачной отрасли для интенсификации технологических процессов сушки и ферментации, на формирование качества готового продукта. Получение такой информации имеет важное научное и практическое значение для табачной отрасли.
1.2 Цель работы. Совершенствование технологии послеуборочной обработки табака с использованием постоянного магнитного поля.
1.3 Основные задачи исследований: В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
- определение экспозиции воздействия постоянного магнитного поля на свежеубранные листья табака при сушке и на высушенное табачное сырье при ферментации[1] ;
- определение влияния обработки свежеубранных листьев табака постоянным магнитным полем на интенсификацию влагоотдачи, изменение содержания хлорофилла при томлении табака в гармане в естественных условиях;
- исследование влияния обработки свежеубранных листьев табака постоянным магнитным полем на изменение влажности различных частей листа, химического состав, водных и технологических свойств табака при искусственной сушке[2] ;
- исследование влияния постоянного магнитного поля на продолжительность искусственной сушки свежеубранных листьев табака и на ферментацию высушенного табачного сырья;
- определение влияния постоянного магнитного поля в зависимости от влажности табака на изменение показателя сферментированности и содержание никотина в табачном сырье, на изменение активности окислительно-восстановительных ферментов, основных компонентов химического состава, технологических свойств табачного сырья при ферментации;
- разработка усовершенствованной технологии послеуборочной обработки табака с использованием постоянного магнитного поля;
- расчет ожидаемого экономического эффекта от использования усовершенствованной технологии послеуборочной обработки табака с использованием постоянного магнитного поля.
1.4 Научная новизна. Впервые выявлено влияние обработки свежеубранных листьев табака постоянным магнитным полем на интен-сификацию послеуборочной обработки табака. Определено что при воздействии постоянного магнитного поля на табак происходят изменения химического состава и свойств свежеубранных листьев при сушке табака и высушенного табачного сырья при ферментации с малым содержанием воды, в результате улучшаются потребительские свойства получаемого готового продукта.
Установлено, что обработка постоянным магнитным полем свежеубранных листьев табака позволяет ускорить влагоотдачу, особенно из средней жилки через листовую пластину листа, увеличить количество удаляемой влаги при томлении до 42%, чего невозможно достигнуть при традиционной технологии (20 - 30%) и сократить продолжительность сушки табака.
Разработаны: уравнение для расчета количества удаляемой влаги из листьев табака, обработанных постоянным магнитным полем, при томлении табака и рассчитаны значения постоянных коэффициентов в данном уравнении; коэффициент интенсивности уменьшения величины кислородного показателя в первую фазу ферментации.
Новизна разработанных технологических решений подтверждена патентом РФ на изобретение № 2232535 «Способ подготовки табака к ферментации».
1.5 Практическая значимость. Разработана технология усовершенствованной послеуборочной обработки табака с использованием постоянного магнитного поля для предприятий аграрно–промышленного комплекса, обеспечивающая повышение качества и снижение энергозатрат.
Ферментированное табачное сырье, полученное по усовершенствованной технологии послеуборочной обработки табака с использованием постоянного магнитного поля апробировано на ООО «Армавирская табачная фабрика» и дана положительная оценка.
Разработана технологическая инструкция по технологии послеуборочной обработки табака с использованием постоянного магнитного поля ТИ 9193-00497549-063-2012.
Рассчитан ожидаемый экономический эффект от внедрения усовершенствованной технологии послеуборочной обработки табака с использованием постоянного магнитного поля, который составляет 88640руб (на10т табачного сырья).
1.6 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на Всероссийских научно-практических конференциях: «Технологические аспекты комплексной переработки сельскохозяйственного сырья» (г.Углич, 2001-2002г.); 5-я, 6-я, 8-я региональная научная конференция молодых ученых (г. Краснодар, 2003-2004г, 2006г.); «Производство пищевой продукции в соответствии с требованиями концепции здорового питания» (г.Волгоград, 2004 г.); «Интег-рация фундаментальных и прикладных исследований» (г.Углич, 2007г.); «Конференция научно-инновационных работ молодых учёных» (г.Москва, 2007-2008г.); I Всероссийская научная конференция молодых учёных» (г. Краснодар, 2007); II Всероссийская научно-практическая конференция молодых учёных (г. Краснодар, 2008г.); «Современные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов» (г. Углич, 2009г.); III Всероссийская научно-практическая конференция молодых учёных (г. Краснодар, 2009).
1.7 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 18 научных работ, в том числе 3 научные статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получен 1 патент РФ на изобретение.
1.8 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора научно-технической и патентной литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложений. Основная часть работы изложена на 134 страницах, содержит 43 рисунка и 39 таблиц. Список литературы включает 172 источника, в том числе 15 – зарубежных авторов.
2 ОБЪКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Объекты исследования. В качестве объектов использовали: в исследованиях по сушке табака объектом служили свежеубранные листья средней ломки, убранные в недозрелом и технически зрелом состояниях[3], сортотипов табака Трапезонд и Остролист, выращенных по действующим агроправилам на экспериментальных участках института; в исследованиях по ферментации табачного сырья объектом служило высушенное табачное сырье типов[4] Трапезонд и Остролист первого и третьего товарных сортов, естественного и искусственного способов сушки.
2.2 Методы исследований. Теоретические и экспериментальные исследования проводили в лаборатории технологии производства табачных изделий Всероссийского НИИ табака, махорки и табачных изделий. При выполнении диссертационной работы использовали стандартные методы исследований, принятые в табачной промышлености с использованием ГОСТ 8072 «Табак – сырье ферментированное» и ГОСТ 8073 «Табак – сырье неферментированное». Обработку свежеубранных листьев и высушенного табачного сырья постоянным магнитным полем проводили на установке, разработанной Объединенным институтом ядерных исследований (г. Дубна, РФ). Магнитное поле создается с помощью набора кассет с постоянными магнитами, закрепленными на кронштейнах над лентой транспортера так, чтобы соблюдалось чередование полярности полюсов. При этом один из полюсов каждого магнита направлен в сторону обрабатываемого материала. Расстояние между магнитами – 11 см, до обрабатываемого табака – не более 15 см, скорость движения ленты транспортера один м/с. Напряженность магнитного поля от 0 до 40 Эрстэд.
Расчеты и построение графиков осуществляли с помощью компьютерной программы «Microsoft Excel 2007».
Структурная схема исследований представлена на рисунок 1.
Рисунок 1 – Структурная схема исследований
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Выбор экспозиции обработки свежеубранных листьев табака постоянным магнитным полем. В технологическом регламенте «Табачная продукция», введённом в действие с 2010 г., содержание никотина в дыме сигарет является одним из важных показателей их безопасности. Поэтому при выборе экспозиции обработки постоянным магнитным полем свежеубранных листьев табака определяли по величине снижения массовой доли никотина в листьях (таблица 1).
| Таблица 1 – | Влияние продолжительности воздействия постоянного магнитного поля на изменение массовой доли никотина в табаке | |||||
| Наименование образцов табака | Продолжительность обработки, сек | Массовая доля никотина | ||||
| мг/сиг | изменение, % | |||||
| контроль | - | 1,42 | ||||
| 1 опыт | 2 | 1,12 | - 21,13 | |||
| 2 опыт | 4 | 1,12 | - 21,13 | |||
| 3 опыт | 6 | 1,12 | - 21,13 | |||
| 4 опыт | 10 | 1,11 | - 21,83 | |||
Установлено, что продолжительность обработки свежеубранных листьев табака постоянным магнитным полем до шести секунд оказывает одинаковое влияние на снижение массовой доли никотина в листьях и составляет 21 %.
Обработка свежеубранных листьев табака постоянным магнитным полем в течение десяти секунд дополнительно сокращает массовую долю никотина незначительно, лишь на 0,7 % по сравнению с обработкой табака в течение двух секунд.
Следовательно, в дальнейших исследованиях по изучению влияния воздействия постоянного магнитного поля на изменение состава и свойств свежеубранных листьев при томлении и сушке табака приняли экспозицию в две секунды.
3.2 Влияние постоянного магнитного поля на интенсификацию томления свежеубранных листьев табака. Выявлено, что обработка постоянным магнитным полем свежеубранных листьев табака интенси-фицирует их влагоотдачу при томлении и сокращает в целом срок сушки.
Потеря влаги листьями табака при томлении имеет важную роль в определении глубины и скорости превращений компонентов химического состава. Возможно, это обусловлено изменением форм связи влаги с материалом и ослаблением связи хлорофилла с липидным комплексом (таблица 2).
| Таблица 2 – | Влияние обработки технически зрелых листьев постоянным магнитным полем на изменение влажности при томлении табака | ||||
| Пожелтение пластинки листа, на: | Исходная влажность, % | Влажность табака после томления, % | |||
| Контроль | Опыт | ||||
| Сортотип табака Трапезонд | |||||
| 1/3 | 89,30 | 60,97 | 53,28 | ||
| 2/3 | 49,59 | 38,45 | |||
| Сортотип табака Остролист | |||||
| 1/3 | 87,24 | 57,62 | 50,11 | ||
| 2/3 | 45,11 | 35,87 | |||
Установлено, что за время томления листьев сортотипов табака Трапезонд и Остролист обработанных постоянным магнитным полем до пожелтения пластинки листа на 2/3 потеря влаги выросла до 39,71 % и 42,13 %.
Продолжительность томления технически зрелых листьев сократилась при обработке постоянным магнитным полем, в среднем на 35 %, в абсолютных значениях срок томления сокращается от 40 до 45 часов.
На практике нередко не соблюдают технологию уборки табака и убирают листья с растений в недозрелом состоянии. При обработке постоянным магнитным полем недозрелых листьев табака при вытамливании до пожелтения пластинки листа на 2/3 увеличивается потеря влаги в среднем до 35 %, но эта потеря меньше, чем у технически зрелого табака, сокращается продолжительность томления в среднем на 30%.
Установлено, что количество удаляемой воды при томлении листьев табака обработанных постоянным магнитным полем и без обработки с достаточно высокой точностью может быть определено по эмпирическому уравнению 1.
Н2О = А * 3 + В * 2 +С * + Д (1)
где: Н2О –количество удаляемой воды при томлении, %;
– продолжительность томления, час.
Потеря воды у обработанных и не обработанных листьев табака характеризуется различными коэффициентами А, В, С, Д (таблица 3).
| Таблица 3 – | Значение коэффициентов в эмпирическом уравнении для расчета потери воды при томлении табака | |||||
| Способ обработки | Значение коэффициентов в эмпирическом уравнении | |||||
| А | В | С | Д | |||
| контроль | - 0,0004 | + 0,01550 | + 0,1381 | + 2,207 | ||
| опыт | - 0,0004 | + 0,0356 | + 0,4535 | + 4,8322 | ||
Расхождения между расчетными и фактическими данными не превышают 7 – 8 %.
Изменение содержания хлорофилла при томлении имеет важное практическое значение для формирования качества получаемого сырья и курительных изделий. Неполное разрушение хлорофилла при томлении является основной причиной остатков «темной» зелени после сушки, которая снижает курительные свойства и повышает токсичность сырья и сигарет (рисунки 2 и 3)
Выявлено, что при обработке постоянным магнитным полем недозрелых листьев табака сортотипа Трапезонд, относящегося к традиционной зеленолистной форме, за 120 часов томления в листьях остается 4,55 % хлорофилла, а у контроля значительно выше – 15,05 %. У сортотипа интенсивного типа созревания Остролист у опытных листьев остается хлорофилла меньше 2,92 %, а у контроля остаток хлорофилла выше на 11,76 %.
При обработке технически зрелых листьев табака сортотипа Трапезонд постоянным магнитным полем, в листьях после 96 часов томления, остается около 4,78 % хлорофилла, а в контрольных образцах до 13,92 %. При вытамливании листьев сортотипа Остролист за это же время содержание хлорофилла в опытных образцах составило 3,69 %, а у контроля выше 10,86 %.
Товароведческая оценка полученного сырья показала, что обработка постоянным магнитным полем оказывает влияние на формирование окраски листа. У листьев табака убранных в состоянии технической зрелости происходит выравнивание окраски по пластинке листа, которая в отличие от контрольных образцов, приобретала яркие оранжево-красно-коричневые тона. На недозрелых листьях проступали оливковые тона остатков «темной» зелени. Табачные листья, прошедшие обработку постоянным магнитным полем, превышают по качеству контрольные образцы, и после сушки 26,6 % табачного сырья можно перевести в вышестоящий первый сорт сырья согласно ГОСТ 8073 «Табак – сырье неферментированное».
3.3 Влияние обработки постоянным магнитным полем свежеуб-ранных листьев табака на интенсификацию искусственной сушки. Вы-явлено, что воздействие постоянного магнитного поля на свежеубранные листья табака ускоряет влагоотдачу различными частями листа (таблица 4).
| Таблица 4 – | Влияние обработки постоянным магнитным полем на содержание влажности различных частей листа сортотипа Остролист после томления | |||
| Части табачного листа | Влажность табачных листьев, % | |||
| исходная | после томления | |||
| контроль, | опыт | |||
| Недозрелые листья табака | ||||
| средняя жилка | 87,76 | 77,26 | 57,34 | |
| пластинка листа | 78,12 | 57,15 | 38,43 | |
| целый лист | 81,37 | 65,69 | 46,89 | |
| Технически зрелые листья табака | ||||
| средняя жилка | 87,20 | 72,71 | 51,35 | |
| пластинка листа | 80,72 | 58,48 | 39,27 | |
| целый лист | 82,89 | 64,10 | 44,27 | |
Примечание: аналогичные данные получены при искусственной сушке свежеубранных листьев табака сортотипа Трапезонд
Установлено, что обработка постоянным магнитным полем недозре-лых и технически зрелых листьев табака позволяет снизить содержание влаги из средней жилки, которая в свою очередь является резервуаром влаги, питающим лист, в среднем 25 %, по сравнению с необработанными листьями табака. Потери воды при томлении всей пластинки технически зрелых листьев выше, чем у недозрелых листьев. Такое увеличение потери воды при томлении листьев стало возможным в результате воздействия постоянного магнитного поля на листья табака.
По окончании искусственной сушки определили величину кислородного показателя, характеризующего напряженность окислительно- восстановительных процессов (рисунки 4 и 5).
Установлено, что табачное сырье обладает способностью к поглощению кислорода и ее величина зависит от степени зрелости убранных листьев. У недозрелых листьев величина кислородного показателя сырья выше, чем у технически зрелых. Под влиянием обработки свежеубранных листьев табака постоянным магнитным полем снижается в среднем на 27 % способность листьев к поглощению кислорода независимо от степени зрелости листьев. Это свидетельствует о том, что обработка табака постоянным магнитным полем интенсифицирует окислительные процессы в листьях табака при сушке. Сырье с более низким кислородным показателем после сушки будет быстрее сферментированно, что позволит снизить энергетические затраты при ферментации.
Обработка постоянным магнитным полем интенсифицирует протекание биохимических и химических процессов. В результате этого происходят изменения основных компонентов химического состава табака при сушке (таблица 5).
| Таблица 5 – | Влияние обработки табака постоянным магнитным полем на изменение химического состава листьев табака при сушке | |||||
| Сорт, зре-лость листьев | Стадия обработки | Химический состав табака | Число Шмука | |||
| никотин | белковый азот | углеводы | ||||
| Трапезонд недозрелые | контроль | 1,99 | 6,31 | 8,24 | 1,31 | |
| опыт | 1,53 | 5,18 | 9,03 | 1,74 | ||
| Трапезонд тех. зрелые | контроль | 1,91 | 0,95 | 7,12 | 7,49 | |
| опыт | 1,40 | 0,84 | 7,12 | 8,48 | ||
| Остролист недозрелые | контроль | 1,42 | 10,34 | 8,32 | 0,80 | |
| опыт | 1,11 | 9,88 | 10,16 | 1,03 | ||
| Остролист тех. зрелые | контроль | 1,98 | 12,93 | 8,80 | 0,68 | |
| опыт | 1,56 | 11,90 | 10,08 | 0,85 | ||
Установлено, что обработка свежеубранных листьев табака постоянным магнитным полем, обеспечивает более глубокие изменения их химичес-кого состава и свойств при сушке, что способствует повышению качества, улучшению курительных свойств и снижению токсичности получаемого продукта.
3.4 Влияние обработки табачного сырья постоянным магнитным полем на процесс ферментации и качество готового продукта. Для определения времени экспозиции воздействия постоянного магнитного поля на материал с малым содержанием воды провели обработку высушенного табачного сырья физическим методом. Выявлено, что под действием обработки высушенного табачного сырья постоянным магнитным полем ускоряется ферментация табачного сырья. Полученное ферментированное табачное сырье отвечает требованиям ГОСТ 8072 «Табак-сырье ферментированное».
Установлено, что для сокращения продолжительности ферментации табачного сырья достаточно проводить обработку постоянным магнитным полем табачных листьев после сушки с экспозицией две секунды.
Выявлено, что влажность табачного сырья оказывает влияние на интенсивность окислительно–восстановительных реакций и на сокращение массовой доли никотина под воздействием постоянного магнитного поля. Целесообразно проводить обработку постоянным магнитным полем табачного сырья с влажностью допустимой стандартом от 12 до 21 %.
Установлено, что при обработке табачного сырья постоянным магнитным полем наиболее значительно снижается способность табачного сырья к поглощению кислорода в первую фазу ферментации. Для получения сравнительных данных рассчитан коэффициент интенсивности уменьшения величины кислородного показателя (уравнение 2):
(2),
где, Ки – коэффициент интенсивности поглощения кислорода,
КПисх – величина исходного кислородного показателя, в см3О2;
КПt – величина кислородного показателя, после окончания первой фазы ферментации, в см3О2;
t – продолжительность периода разогрева, час.
Расчетные данные коэффициента интенсивности снижения величины кислородного показателя в первой фазе ферментации табачного сырья приведены на рисунках 6 и 7.
Выявлено, что при обработке табачного сырья постоянным магнитным полем наиболее значительно снижается способность табачного сырья к пог-лощению кислорода в первую фазу ферментации. Во вторую фазу ферментации величина интенсивности снижения поглощения кислорода у опытных и контрольных образцов сырья отличается не существенно.
Общая продолжительность ферментации снижается от 33 до 40 % в зависимости от типа сырья, сорта табака и способа сушки. Быстрее завершается ферментация у сырья типа Остролист, сорта табака интенсивного типа созревания листьев (на 37 часов). Это позволит значительно снизить энергозатраты на ферментацию табака при его обработке постоянным магнитным полем.
В таблице 6 приведен химический состав табачного сырья высушенного искусственным способом обработанного постоянным магнитным полем после ферментации.
| Таблица 6 – | Влияние обработки постоянным магнитным полем на химический состав ферментированного табачного сырья | |||||
| Тип и сорт табачн. сырья | Стадия обработки | Химический состав табачного сырья, % | Число Шмука | |||
| никотин | белковый азот | углеводы | ||||
| Трапезонд 1 сорт | Контроль | 1,5 | 7,7 | 7,9 | 1,03 | |
| Опыт | 0,9 | 7,0 | 9,7 | 1,39 | ||
| Трапезонд 3 сорт | Контроль | 1,1 | 1,3 | 7,3 | 5,62 | |
| Опыт | 0,8 | 1,2 | 8,8 | 7,33 | ||
| Остролист 1 сорт | Контроль | 1,6 | 6,8 | 8,0 | 1,48 | |
| Опыт | 1,1 | 5,9 | 8,6 | 1,48 | ||
| Остролист 3 сорт | Контроль | 1,3 | 1,7 | 12,9 | 7,59 | |
| Опыт | 0,7 | 1,5 | 13,8 | 9,20 | ||
Примечание: аналогичные данные получены у табачного сырья высушенного естественным способом сушки
Выявлено, что формирование химического состава табачного сырья при обработке постоянным магнитным полем и без него происходит в одном направлении. Содержание никотина у табачного сырья, искусственного способа сушки под воздействием постоянного магнитного поля снижается в среднем до 35 %, а у табачного сырья естественного способа сушки уровень снижения меньше до 25 %.
Снижение содержания никотина при ферментации табака имеет важное значение для повышения безопасности сырья и курительных изделий. Потеря никотина объясняется тем, что никотин, содержащийся в табаке в ви-де солей, при достаточном количестве влаги легко гидролизуется. Под действием постоянного магнитного поля вода, содержащаяся в табачном сырье, становиться более текучей и быстрее испаряется из листьев табака при ферментации, а вместе с ней и «свободный» никотин, который придает нежелательную вкусовую крепость готовому продукту и едкий вкус при курении.
Обработка табачного сырья постоянным магнитным полем способствует улучшению курительных свойств, смягчению вкуса, особенно, низкокачественного сырья 3 сорта.
После ферментации проведена дегустационная оценка полученного сырья, которая показала, что в табачном сырье, обработанном постоянным магнитным полем, улучшается аромат и вкус табачного дыма, общая дегустационная оценка увеличивается на 10 баллов по сравнению с оценкой табачного сырья не прошедшего обработку.
Качество резаного табака характеризуется фракционным составом, который условно принято делить на фракции: волокно, мелочь и пыль. Волокно и мелочь используются в производстве курительных изделий, а пыль, состоящая из органических и минеральных частиц, является основной частью технологических потерь (таблица 7).
Выявлено, что обработка табака постоянным магнитным полем позволяет повысить прочность табачного волокна и сократить безвозвратные потери в виде пыли, о чем свидетельствует математическая обработка.
| Таблица 7 – | Влияние обработки табачного сырья постоянным магнитным полем на фракционный состав резаного табака | ||||||||||
| Наименование табака | Наличие обработки | Показатели | Коэффициент Стьюдента | ||||||||
| волокно | пыль | волокно | пыль | ||||||||
| Трапезонд 1с | контроль | 31,74 | 0,89 | 6,53 | 3,19 | ||||||
| опыт | 39,15 | 0,69 | |||||||||
| Трапезонд 3 с | контроль | 38,41 | 0,37 | 5,81 | 3,91 | ||||||
| опыт | 40,90 | 0,23 | |||||||||
| Остролист 1с | контроль | 37,83 | 0,58 | 6,14 | 4,72 | ||||||
| опыт | 40,76 | 0,36 | |||||||||
| Остролист 3 с | контроль | 38,93 | 0,51 | 5,90 | 5,66 | ||||||
| опыт | 42,00 | 0,36 | |||||||||
Примечание: Теоретическое значение коэффициента Стьюдента при уровне вероятности 0,95 равняется 2,57
Важной характеристикой резаного табака является его заполняющая способность, которая определяет расход табачного сырья на производство курительных изделий (таблица 8).
| Таблица 8 – | Влияние обработки табачного сырья постоянным магнитным полем на заполняющую способность резаного табака | ||||
| Наименование | Наличие обработки | Заполняющая способность,см3 /г | Коэффициент Стьюдента | ||
| Трапезонд 1 сорт | контроль | 5,66 | 0,77 | ||
| опыт | 5,60 | ||||
| Трапезонд 3 сорт | контроль | 6,19 | 2,48 | ||
| опыт | 6,38 | ||||
| Остролист 1 сорт | контроль | 6,27 | 5,24 | ||
| опыт | 6,65 | ||||
| Остролист 3 сорт | контроль | 5,99 | 3,29 | ||
| опыт | 6,23 | ||||
Примечание: Теоретическое значение коэффициента Стьюдента при уровне вероятности 0,95 равняется 2,23.
Следовательно, при изготовлении курительных изделий целесообразно использовать табачное сырье, обработанное постоянным магнитным полем, так как его необходимо меньше для изготовления сигарет.
3.5 Разработка усовершенствованной технологии послеуборочной обработки табака с использованием постоянного магнитного поля. На основании проведенных исследований разработана усовершенствованная технология послеуборочной обработки табака с использованием постоянного магнитного поля (рисунок 9).
Рисунок 9 – Схема усовершенствованной технологии послеуборочной обработки табака с использованием постоянного магнитного поля
1. Свежеубранные листья табака;2. Транспортер с установкой для обработки табака постоянным магнитным полем; 3. Томление в естественных условиях; 4. Сушка; 5. Увлажнение; 6. Ферментация; 7. Упаковка в кипы; 8. Склад для временного хранения
Совершенствованная технология послеуборочной обработки состоит в следующем: свежеубранные листья табака поступают на аграрно-промышленный комплекс для послеуборочной обработки, где их укладывают на транспортер, и при его движении 1 м/с листья обрабатывают постоянным магнитным полем, затем они в едином технологическом потоке проходят сушку (томление, фиксацию цвета, сушку пластинки листа и досушку средних жилок), ферментацию, увлажнение и упаковку полученного ферментированного сырья в кипы, которые размещают в складе временного хранения
Установлено, что при применении в послеуборочной обработке постоянного магнитного поля экономическая эффективность определяется за счет сезонной производительности сушки и ферментации, улучшения качества табачного сырья (26,6%) и снижения расхода топлива – энергетических ресурсов, в цене она составляет 88640 руб. (на 10 т табачного сырья).
ВЫВОДЫ
1. Впервые исследовано влияние воздействия постоянного магнитного поля на изменение состава и свойств свежеубранных и высушенных листьев табака при сушке и ферментации и на этой основе усовершенствована технология послеуборочной обработки табака.
2. Установлено, что под действием обработки постоянным магнитным полем свежеубранных листьев табака: ускоряется влагоотдача, особенно из средней жилки через листовую пластину листа в среднем на 25 %; увеличивается количество удаляемой влаги при томлении до 42 %, сокращается продолжительность сушки на 30 %.
3. Разработаны: уравнение для расчета количества удаляемой влаги из листьев табака, обработанных постоянным магнитным полем, при томлении и рассчитаны значения постоянных коэффициентов в данном уравнении; выведен коэффициент интенсивности поглощения кислорода в первую фазу ферментации;
4. Установлено, что при обработке постоянным магнитным полем свежеубранных листьев табака ускоряется разрушение при томлении хлорофилла, снижается массовая доля никотина и содержания белков, увеличивается количество водорастворимых углеводов и повышается значение числа Шмука при сушке.
5. Выявлено, что под влиянием обработки высушенных листьев табака постоянным магнитным полем сокращается продолжительность ферментации от 33 до 40 %; увеличивается снижение массовой доли никотина при ферментации и более значительно у сырья искусственной сушки в среднем до 30 %; снижается прогнозируемое количество сухого конденсата в дыме сигарет на 4 %, что повышает безопасность готовой продукции и снижает отрицательное влияние их дыма на организм потребителя.
6. Под воздействием постоянного магнитного поля изменяется структура ткани листьев, улучшаются технологические свойства резаного табака, уменьшаются невозвратимые потери сырья в виде пыли в среднем на 30 %, снижается условный расход сырья на изготовление одной тысячи штук сигарет до 5 % и водоудерживающая способность, повышается устойчивость сырья к плесневению при длительном хранении на 40 %.
7. Разработана усовершенствованная технология послеуборочной обработки табака с использованием постоянного магнитного поля, для аграрно-промышленных табачных предприятий, обеспечивающая повышение качества, безопасность готовой табачной продукции и снижение энерго-затрат;
8. Разработана технологическая инструкция по технологии послеуборочной обработки табака с использованием постоянного магнитного поля ТИ 9193-00497549-063-2012.
9. Ожидаемый экономический эффект от внедрения усовершенствованной технологии послеуборочной обработки табака с использованием постоянного магнитного поля составит 88640 руб. (на 10т табачного сырья).
Список работ, опубликованных по материалам диссертации:
1. Антоненко И.Г. Влияние магнитной обработки на качество табачного сырья / И.Г. Антоненко, А.М. Ткаченко (Монастырева), И.И. Ветер // Труды науч.-практич. конф. «Технологические аспекты комплексной переработки сельскохозяйственного сырья при производстве экологически безопасных пищевых продуктов общего и специального назначения» – Углич, 2002. – С. 37-38.
2. Ткаченко А.М. (Монастырева) Влияние магнитного поля на равновесную влажность табачного сырья / А.М. Ткаченко // Матер. 5-й регион. науч.-практич. конф. молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» – Краснодар, 2003. – С.169-170.
3. Монастырева А.М. Влияние обработки магнитным полем на продолжительность процесса томления табака / А.М. Монастырева, И.И. Дьячкин, И.Г. Антоненко // Производство пищевых продуктов в соответствии с требованиями концепции здорового питания и другие вопросы – Волгоград, 2004. – С. 357-359
4.Ткаченко А.М. (Монастырева) Влияние обработки табачного сырья физическими методами воздействия на технологические свойства резаного табака /А.М. Ткаченко, И.И. Дьячкин, И.Г. Антоненко // Сб. научн. трудов ГНУ ВНИИТТИ «Научное обеспечение производства и промышленной переработки табака» – Краснодар, 2004. – Вып.176. – С.169-172.
5. Монастырева А.М. Влияние обработки табака магнитным полем на продолжительность процесса томления /А.М. Монастырева // Матер. 6-й регион. науч.-практич. конф. молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» – Краснодар, 2004. – С.219-220.
6. Монастырева А.М. Интенсификация процесса сушки табака под воздействием магнитного поля /А.М. Монастырева // Матер. 8-й регион. науч.-практич. конф. молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» – Краснодар, 2006. – С. 315-316.
7. Монастырева А.М. Влияние обработки градиентным магнитным полем на изменение процесса томления табака /А.М. Монастырева // Сб. матер. науч.-практич. конф. « Интеграция фундаментальных и прикладных исследований – основа развития современных аграрно-пищевых технологий» – Углич, 2007. – С.227-229.
8. Монастырева А.М. Обработка недозрелых табачных листьев градиентным магнитным полем /А.М. Монастырева // Сб. докладов конференции-конкурса научно-инновационных работ молодых учёных и специалистов – Москва, 2007. –С.78-81.
9. Монастырева А.М. Воздействие магнитного поля на изменение активности ферментов в процессе ферментации / А.М. Монастырева, И.Г. Антоненко // Сб. науч. трудов ВНИИТТИ. – Краснодар, 2008. – Вып. 177. – С.264-268.
10. Монастырева А.М. Повышение качества табачного сырья при обработке магнитным полем / А.М. Монастырева // Сб. докладов конференции-конкурса научно-инновационных работ молодых учёных и специалистов – Москва, 2008. –С.81-83.
11. Монастырева А.М. Ускорение процесса искусственной сушки табака при воздействии физических методов на свежеубранные листья / А.М. Монастырева, И.Г. Антоненко // Сб. науч. трудов института. – Краснодар, 2009. – Вып. 178. – С.104-108.
12. Петрий А.И. Биологические и технологические методы ускорения влагоотдачи при томлении табака / А.И. Петрий, И.Г. Антоненко, И.И Дьячкин, А.М. Монастырева, И.В. Сафронова // Сб. матер. Всерос. науч.-практич. конф. «Современные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов» – Углич, 2009. –С.161-163.
13. Монастырева А.М. Совершенствование технологии послеуборочной обработки табака под воздействием физического метода / А.М. Монастырёва // Сб. докладов 3-й конф. молодых учёных и специалистов институтов Отделения «Хранения и переработки с.-х. продукции» Россельхозакадемии «Обеспечение качества и безопасности продукции агропромышленного комплекса в современных социально-экономических условиях» – Москва, 2009. – С.173-176.
14. Монастырева А.М. Экологически чистый метод сокращения процесса искусственной сушки / А.М. Монастырева // Матер. III Всерос. науч.-практич. конф. молодых учёных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» – Краснодар, 2009. – С. 320-321.
15. Монастырева А.М. Интенсификация процесса искусственной сушки табачных листьев под воздействием градиентного магнитного поля/А.М. Монастырева // Известия вузов. Пищевая технология. – № 2-3, 2012. – С.25-26.
16. Монастырева А.М. Влияние обработки градиентным магнитным полем на продолжительность ферментации табачного сырья / А.М. Монастырева // Известия вузов. Пищевая технология. – № 2-3, 2012. – С.111-112.
17. Монастырева А.М. Обоснование выбора физического метода воздействия на табак для интенсификации послеуборочной обработки табака / А.М. Монастырева // Политематический сетевой электронный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. – Краснодар: КубГАУ, 2012. - №05(79). – Режим доступа: http://ei.kubagro.ru/2012/05/pdf/30.pdf, 0.625 у.п.л.
18. Патент на изобретение 2232535 РФ. Способ подготовки табака к ферментации / И.И. Дьячкин, А.М.Ткаченко (Монастырева), И.Г. Антоненко, И.И. Ветер, А.Е. Лысенко. - Заявл. 20.07.04; опубл. 2004, Бюл. №20.
[1] Сушат свежеубранные листья табака, после сушки получают высушенное (неферментированное) табачное сырье, а после ферментации - ферментированное табачное сырье
[2] Естественная сушка: при естественных параметрах воздуха. Искусственная сушка: высушивание свежеубранных листьев табака при использовании технического тепла для создания необходимых параметров.
[3] Нередко при уборке табака нарушают технологию, поэтому в убранной массе имеются в разном количестве листья недозрелые и технически зрелые, следовательно, это надо учитывать для применения соответствующих режимов технологии сушки для получения сырья высокого качества
[4] Понятие сортотип используется для биологической классификации, а тип используется при промышленной классификации
