Спосіб обробки тютюну, тютюн, отриманий цим способом, та курильний виріб

Реферат: Запропоновано спосіб обробки тютюну, тютюн та курильний виріб. Спосіб видалення небажаних складових із тютюну включає екстракцію тютюнового матеріалу у водному або органічному розчиннику й фільтрацію продукту екстракції з використанням горизонтального стрічкового фільтра. Екстракт і нерозчинний залишок тютюну можуть бути додатково оброблені ферментом, хімічною речовиною або іншим способом для видалення набору небажаних складових. Екстракт і нерозчинний залишок тютюну рекомбінують для формування відновленого тютюнового матеріалу, що є менше шкідливим при згорянні, ніж вихідний матеріал. UA 101039 C2 (12) UA 101039 C2 UA 101039 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Область техніки Даний винахід відноситься до обробки тютюну й, зокрема, до екстракції вибраних складових із тютюну, наприклад, для скорочення деяких компонентів диму. Рівень техніки Тютюновий матеріал може бути оброблений або перероблений для одержання модифікованої суміші, що при згорянні дає дим, в якому конкретні складові диму вибірково скорочені або вилучені у порівнянні з неопрацьованим тютюном. Однак при цьому процесі вміст цукру й нікотину тютюну переважно залишається по суті незмінним, гак що смак і курильні властивості тютюну зберігаються. У цій області техніки відомі способи видалення або щонайменше скорочення вибраних складових із тютюну. Такі способи можуть включати етап екстракції, на якому тютюновий матеріал екстрагують з водним або органічним розчинником, етап відділення, на якому екстрагований розчин відокремлюють від нерозчинного залишку тютюну за допомогою фільтрації, центрифугування або тощо, і етап обробки, на якому екстрагований розчин обробляють для видалення конкретних складових. Оброблений екстракт тютюну потім рекомбінують з екстрагованим тютюном для забезпечення того, щоб деякі складові тютюну втримувалися у відновленому тютюновому матеріалі. У патентах US 5311886 і 5601097 пропонуються способи видалення білків із тютюну, пов'язані з екстракцією тютюнового матеріалу з водним розчинником, що містить поверхневоактивну речовину й, необов'язково, протеолітичний фермент. Водний екстракт (містить розчинні компоненти тютюну) відокремлюють від нерозчинного залишку тютюну й обробляють для видалення будь-яких небажаних складових, які звичайно містять поверхнево-активну речовину й поліпептиди. Оброблений екстракт тютюну концентрують і рекомбінують з промитим і висушеним залишком тютюну, забезпечуючи, таким чином, утримання деяких складових, таких як водорозчинні ароматизуючі компоненти й нікотин, у кінцевому продукті. У патенті US 5601097 додатково пропонується послідовна екстракція тютюну з поверхнево-активною речовиною й протеолітичним ферментом, яка може забезпечувати більше зниження тютюнового білка, ніж спостерігалося після тільки однієї екстракції. У європейській патентній публікації ЕР 1623634 пропонується фракціонування екстракту тютюну й диференційована обробка фракцій відповідно до складових, що містяться. Фракцію, що містить потрібні складові, рекомбінують з екстрагованим тютюном, у той час як фракцію, що містить небажані складові, або відкидають, або її частину рекомбінують з екстрагованим тютюном. Відновлений тютюновий матеріал, отриманий таким чином, містить повний набір потрібних складових (таких як нікотин), але по суті не містить небажаних складових (таких як нітрати й аміни). При способах, запропонованих у європейській патентній публікації ЕР 0517407, екстракт тютюну відокремлюють від нерозчинного залишку тютюну, і він контактує з додатковим екстрактом тютюну, отриманим екстракцією тютюну з основним розчином. Комбінацію екстрактів потім наносять на екстрагований тютюн для створення відновленого продукту. У патенті US 5243999 пропонується спосіб, у якому екстракт тютюну обробляють при певній температурі, щоб викликати кристалізацію деяких складових або їхнє осадження з розчину. В альтернативному варіанті або додатково екстрагований розчин може контактувати із частками активованого вугілля, щоб додатково видалити із нього вибрані складові. Після рекомбінації обробленого екстракту з екстрагованим тютюном одержують продукт зі зниженою кількістю нітрату калію й альдегідів. У європейській патентній публікації ЕР 0535834 пропонується спосіб, у якому екстракт тютюну фільтрують або центрифугують для видалення яких-небудь по суті нерозчинних складових. Екстрагований тютюн обробляють речовиною, яка здатна вивільняти пектини, що присутні у тютюновому матеріалі, обробленою до заздалегідь певної форми, а потім оброблений екстракт тютюну наносять на неї. У патенті FR 1233239 описано спосіб, у якому тютюн екстрагують шляхом розмелювання з водою з утворенням суспензії або зависі. Потім суспензію або завись подають на рухому стрічку просіювального пристрою. Оскільки матеріал переміщається по пристрою, рідка фракція фільтрується з відсмоктуванням, залишаючи нерозчинний залишок тютюну, що потім утворює кінцевий продукт. У європейській патентній публікації ЕР 0136380 описано екстракцію тютюну в ряду трубчастих екстракторів на безперервному стрічковому транспортері. Екстрактори являються собою перфоровані контейнери, які проходять через екстракційну рідину. В результаті тютюн занурюється в екстракційну рідину під час процесу екстракції, що схожа на стандартну маломасштабну однократну періодичну екстракцію. Після екстракції, тютюн поміщають на 1 UA 101039 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 перфоровану конвеєрну стрічку, де розчинну фракцію відфільтровують від нерозчинної частини тютюну. Попередні способи дозволяють успішно одержати відновлений тютюн із більше низькою кількістю небажаних складових, ніж у неопрацьованому тютюні. Однак вони не позбавлені недоліків. Способи, відомі у цій області, включають екстракцію у звичайному реакторі періодичної дії з наступним відділенням водного екстракту від нерозчинного залишку тютюну з використанням звичайної фільтрації, центрифугування або використання одного або більше проходів суміші через шнековий прес або тому подібне. Пропускна здатність таких процесів екстракції й відділення явно обмежене максимальною ємністю вибраного апарата. Крім того, у міру зростання розміру ємності для змішування, яка використовується у реакторі періодичної дії, підтримка турбулентного змішування на краях ємності стає скрутним. Тому масштаб етапів екстракції й обробки обмежений розміром ємності, яка може бути ефективно використана на практиці. Ефективність процесу відділення також залежить від конкретного використовуваного методу фільтрації. Це означає, що хоча ці процеси екстракції ефективні, вони не підходять для виконання у промисловому масштабі. Таким чином, залишається потреба у способі з високою пропускною здатністю, який можна використовувати для ефективного відділення екстракту тютюну від нерозчинного залишку тютюну й ефективно екстрагувати небажані складові з тютюну. Запропонований винахід переборює труднощі попереднього рівня техніки, передбачаючи спосіб обробки тютюну з використанням горизонтального стрічкового фільтра. Цей спосіб може бути безперервним процесом, ефективність якого значно поліпшена у порівнянні зі спостережуваною при методах потокової обробки, відомих у цій області техніки. Таким чином, пропонується промислове застосування описаного способу, що забезпечує збільшення масштабу процесів обробки тютюну щодо досяжного у цей час рівня. Запропонований спосіб також не вимагає використання поверхнево-активної речовини, що, як очевидно, усуває необхідність видаляти поверхнево-активну речовину із залишку тютюну на більше пізніх стадіях процесу обробки. В описаному у даному документі способі й екстракція тютюну, і відділення екстракту тютюну від залишку тютюну можуть бути виконані з використанням горизонтального стрічкового фільтра. Горизонтальні стрічкові фільтри відомі у промисловості, не пов'язаній з тютюновою промисловістю, включаючи гірничу справу, добувну й металургійну промисловість. Дійсно, ці фільтри тривалий час використовували при осушенні таких матеріалів, як мінеральний пісок, залізна руда, концентрати вугілля й свинцево-цинкової руди, завдяки універсальності їхнього використання, адаптації до корозійних шламів і придатності для обробки при великій пропускній здатності. Горизонтальні стрічкові фільтри містять нескінченну, рециркулюючу стрічку, сконструйовану для забезпечення зливу фільтрату до отворів на стрічці. Стрічка може бути виготовлена з каучуку з поперечними канавками для зливу, або вона може бути виготовлена з ТМ полакрилефіркетону (PEEK ), вплетеного в осередок, що є досить вільним, щоб забезпечити зливання. Можливі інші матеріали й розташування зливу. Шлам відокремлюваного матеріалу подається на стрічку. Фільтрат зливається через отвори у стрічці, у той час як шлам переноситься уздовж, можливо з використанням вакууму, але в альтернативному варіанті під дією тільки сили ваги, у результаті чого зневоднений матеріал викидається на кінці. Горизонтальні стрічкові фільтри являють собою ефективні й надійні пристрої відділення рідин/твердих речовин для інтенсивного щоденного застосування. Поліпшення технології за останні роки привело до створення більших стрічок із високою механічною міцністю. Таким чином, це, у сполученні з успіхами технології машин, які повинні були підтримувати важкі стрічки під час експлуатації, забезпечило можливість створення фільтрів із високою пропускною здатністю. Сучасні горизонтальні стрічкові фільтри здатні досягати швидкості стрічки більше 50 м/хв і забезпечувати дуже короткий час циклу. Оскільки фільтрація з використанням горизонтального стрічкового фільтра також може бути виконана за допомогою вакууму, відділення текучого середовища від нерозчинного залишку, що залишається на стрічці, є високоефективним процесом. Крім того, послідовність робочих операцій під час фільтрації така, щоб водний розчинник був застосований до ультраконцентрату ближче до кінця фільтра, і фільтрат збирають і переробляють шляхом застосування матеріалу, що поступає, у точці вище за потоком на стрічці. Це означає, що кінцевий промивний фільтрат, зібраний після заключного етапу 2 UA 101039 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 протитечійного промивання, містить підвищену концентрацію розчинних матеріалів у порівнянні з фільтратами, отриманими після звичайної фільтрації. Однак придатність горизонтальних стрічкових фільтрів для тютюнової промисловості очевидна. Ці фільтри призначені для відділення текучого середовища від важких і щільних матеріалів і, у такому випадку, немає сумнівів, що вони можуть бути використані при обробці тютюну. Однак автори даного винаходу виявили, що горизонтальні стрічкові фільтри дійсно підходять для використання при екстракції тютюну й напрочуд добре відокремлюють екстракт тютюну від нерозчинного залишку. Найбільше примітно, що частка розчинних складових тютюну, які виходять у водний екстракт, може бути збільшена у порівнянні зі спостережуваною за допомогою простої потокової екстракції. Використання горизонтальних стрічкових фільтрів, таким чином, підвищує ефективність процесів екстракції й відділення тютюну й дозволяє досягти більше високої пропускної здатності. Сутність винаходу Відповідно, за першим аспектом даного винаходу пропонується спосіб обробки тютюну з використанням горизонтального стрічкового фільтра. В одному варіанті здійснення даного винаходу спосіб включає екстракцію тютюну з водним або органічним розчинником і фільтрацію продукту екстракції. Або один або обидва етапи, екстракції й фільтрації, можуть бути виконані на горизонтальному стрічковому фільтрі. Екстрагуємий тютюн може безупинно подаватися на горизонтальний стрічковий фільтр, і етапи екстракції й фільтрації можуть бути виконані безупинно у міру транспортування тютюну уздовж фільтра. Фільтрат може бути перероблений і використаний як розчинник при екстракції тютюну, що подається на горизонтальний стрічковий фільтр. У кращому варіанті здійснення фільтрат, що переробляється, може бути фільтратом від однієї або більше стадій протитечійного промивання нижче за потоком. В іншому варіанті здійснення спосіб за даним винаходом додатково включає обробку тютюну ферментом. У кращому варіанті здійснення ферментом є протеолітичний фермент. Спосіб може додатково включати промивання обробленого ферментом тютюну сольовим розчином. Цей етап по суті є етапом екстракції, оскільки залишковий фермент екстрагується з тютюнового волокна. Етап сольового промивання переважно виконується на горизонтальному стрічковому фільтрі. Оброблений ферментом тютюн може бути промитий сольовим розчином двічі, причому два етапи сольового промивання виконуються на окремих горизонтальних стрічкових фільтрах. У кращому варіанті здійснення сольове промивання виконується безупинно у міру транспортування тютюну уздовж фільтра(ів), і фільтрат від другого сольового промивання переважно переробляється й використовується як сольовий розчин при першому сольовому промиванні тютюну, що подається на горизонтальний стрічковий фільтр першого сольового промивання. В іншому варіанті здійснення спосіб додатково включає деактивацію ферменту у тютюні. Деактивація може бути виконана за допомогою обробки паром, термообробки або хімічної обробки тютюну. Деактивацію переважно виконують на тютюні на горизонтальному стрічковому фільтрі. Таким чином, в одному варіанті здійснення спосіб здійснюється з використанням декількох горизонтальних стрічкових фільтрів і є безперервним процесом. В іншому варіанті здійснення спосіб включає екстракцію тютюну з водним або органічним розчинником, обробку тютюну ферментом, промивання обробленого ферментом тютюну сольовим розчином і деактивацію ферменту у тютюні, причому один або декілька з цих етапів виконують на горизонтальному стрічковому фільтрі. В іншому варіанті здійснення всі ці етапи виконують на горизонтальному стрічковому фільтрі. У кращому варіанті здійснення екстракт тютюну, виділений на етапі екстракції, оброблений для видалення з нього білка, переважно за допомогою його обробки бентонітом. В альтернативному варіанті або додатково екстракт тютюну може бути оброблений для видалення з нього поліфенолів, переважно за допомогою його обробки полівінілполіпіролідоном (PVPP). Спосіб за даним винаходом переважно додатково включає рекомбінацію екстрагованого тютюну й обробленого екстракту тютюну. У другому аспекті даного винаходу пропонується тютюновий продукт, отриманий за допомогою способу за даним винаходом. У третьому аспекті даного винаходу пропонується курильний виріб, що містить тютюн, отриманий за допомогою способу за даним винаходом. Короткий опис креслень 3 UA 101039 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Нижче винахід більше докладно розглянутий з посиланням на прикладені креслення, на яких показане: - на фіг. 1 показана послідовність операцій екстракції тютюну й переробки промивного фільтрату у міру транспортування тютюну на горизонтальному стрічковому фільтрі; - на фіг. 2 показана послідовність операцій для сольового промивання екстрагованого тютюну з використанням горизонтального стрічкового фільтра; - на фіг. 3 показана послідовність операцій для другого сольового промивання екстрагованого тютюну й переробки промивного фільтрату у міру транспортування тютюну на горизонтальному стрічковому фільтрі; - на фіг. 4 показана послідовність операцій для промивання тютюну свіжою водою для видалення солі й деактивації ферменту з використанням горизонтального стрічкового фільтра; - на фіг. 5 показаний процес обробки тютюну, в якому екстракцію й наступне промивання тютюну виконують з використанням безлічі горизонтальних стрічкових фільтрів послідовно. Екстракт тютюну й оброблений тютюн потім рекомбінують. Докладний опис кращих варіантів здійснення В одному варіанті здійснення даного винаходу тютюновий матеріал для екстракції являє собою смужки, різаний, подрібнений або мелений тютюн. У кращому варіанті здійснення тютюном є різаний тютюн. Однак інші види тютюну можуть бути екстраговані з використанням методів, описаних у даному документі. Тютюновий матеріал може бути змішаний з розчинником для екстракції у вигляді шламу. Розчинник може бути доданий до тютюнового матеріалу у співвідношенні між 10:1 і 50:1, переважно між 20:1 і 40:1 і найбільше переважно між 25:1 і 30:1 за масою. У конкретному кращому варіанті здійснення розчинник додають до тютюнового матеріалу у співвідношенні 27:1 за масою. Розчинником може бути органічний розчин, але переважно водний розчин або вода. На самому початку процесу екстракції розчинником звичайно є вода, але він також може містити спирти, такі як етанол або метанол, або він може містити поверхнево-активну речовину. Можуть бути використані інші розчинники, залежно від конкретних складових, які екстраговані з тютюну. Шлам спочатку може бути сформований у баку для змішання тютюну перед перекачуванням у другий бак, такий як реактор ідеального витиснення або проточний реактор з мішалкою, для виконання екстракції. Екстракція може бути виконана при температурі 15-85 °C, переважно при температурі 65 °C. Переважно, щоб шлам безупинно перемішувався під час екстракції, щоб попон залишався у суспензії. Екстракцію варто виконувати протягом часу від 15 хвилин до двох годин. У кращому варіанті здійснення екстракцію виконують протягом приблизно 20 хвилин. Під час екстракції розчинні компоненти тютюну будуть вилучені з тютюнового матеріалу й попадають у розчин. Вони включать нікотин, цукри, деякі білки, амінокислоти, пектини, поліфеноли й ароматизатори. Може бути розчинено приблизно до 55 % вихідної маси тютюну. Важливо, щоб пектини у тютюновому волокні залишалися перехресно зшитими протягом екстракції й процесу обробки, щоб зберігалася волокниста структура тютюну. Відповідно, може бути доданий кальцій до розчинника, який використовується для екстракту тютюну, і до будьяких розчинів, які використовуються у процедурах обробки нижче за потоком. Після екстракції шлам може бути поданий з бака екстракції на перший горизонтальний стрічковий фільтр. Фільтрат зливається через отвори у стрічці у міру транспортування шламу. Цей фільтрат ("материнський фільтрат") збирають. При цьому нерозчинний залишок тютюну, що залишається на стрічці горизонтального стрічкового фільтра, може бути додатково екстрагований протитечійним промиванням у міру його транспортування, щоб якнайбільше розчинних складових були вилучені з тютюну. Послідовність операцій для екстракції тютюну у міру його переміщення уздовж горизонтального стрічкового фільтра така, щоб свіжий розчинник міг бути нанесений на тютюн наприкінці фільтра, а фільтрат ("промивний фільтрат") зібраний. Промивний фільтрат може бути перероблений шляхом нанесення на залишок тютюну, що поступає, який переміщається на стрічці у точці вище за потоком. Збір і повторне нанесення вище за потоком промивного фільтрату на залишок тютюну, що поступає, можуть бути повторені велику кількість разів, переважно три, чотири або навіть п'ять разів. Таким чином, остаточний промивний фільтрат, що збирають на передній частині стрічки, може бути концентратом цих розчинних складових тютюну, які були вилучені зі залишку тютюну у міру його переміщення за довжиною фільтра. Схема послідовності операцій для екстракції тютюну й переробки промивного фільтрату у міру переміщення тютюну уздовж горизонтального стрічкового фільтра показана на фіг. 1. 4 UA 101039 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Остаточний промивний фільтрат може бути додатково перероблений додаванням до свіжого тютюну для формування тютюнового шламу, готового для екстракції. Наприклад, остаточний промивний фільтрат може бути доданий у бак для змішання тютюну, в якому тютюновий шлам формується перед екстракцією. Процес екстракції, таким чином, може бути безперервним процесом, в якому свіжий тютюн екстрагують з використанням переробленого промивного фільтрату. Тільки па початку цього процесу екстракції здійснюється екстракція тютюну зі свіжим розчинником. Коли починається процес екстракції, свіжий розчинник при екстракції не використовується, а тільки розчинник, виготовлений з переробленого промивного фільтрату. У міру продовження процесу екстракції екстракт, таким чином, стає більше концентрованим відносно розчинних складових тютюну. Ці складові включають ті, які попадають у розчин під час первинної екстракції у баку для екстракції (формуючи материнський фільтрат), а також ті, які попадають у розчин під час вторинної екстракції на горизонтальному стрічковому фільтрі (формуючи промивний фільтрат). Остаточний фільтрат, таким чином, містить і материнський, і промивний фільтрати. При цьому залишок тютюну, що утворюється після фільтрації, не містить тих складових, які є розчинними у розчиннику, який використовується для екстракції. Екстрагований тютюн може бути віджатий наприкінці фільтрації, щоб видалити з нього надлишок рідини. Екстрагований тютюн, що виходить з горизонтального стрічкового фільтра, таким чином, звичайно представлений у вигляді зневодненого шару. Остаточний фільтрат, згадується далі у даному документі, як екстракт тютюну, може бути згодом оброблений для видалення тих складових, які небажані у кінцевому тютюновому продукті. Небажані складові включають білки, поліпептиди, амінокислоти, поліфеноли, нітрати, аміни, нітрозаміни й пігментні сполуки. Рівні небажаних складових, таких як цукор і нікотин, однак повинні залишатися незмінними, щоб аромат і курильні властивості екстрагованого тютюну були порівнянні з ароматом і курильними властивостями вихідного матеріалу. У кращому варіанті здійснення екстракт тютюну обробляють для видалення білків, поліпептидів і/або амінокислот. До 60 % білків, що містяться у вихідному тютюновому матеріалі, може бути вилучено з використанням нерозчинного абсорбенту, такого як гідроксіапатит або вибілювальна глина, така як атапульгіт або бентоніт. Екстракт тютюну переважно обробляють бентонітом, щоб видалити з нього поліпептиди. Бентоніт може бути доданий до екстракту у кількості 2-4 % за масою вихідного екстрагованого тютюну. В альтернативному варіанті екстракт тютюну може подаватися у бак, що містить шлам бентоніту у воді. Придатний шлам містить приблизно 7 кг бентоніту приблизно у 64 кг води (кількості у годину), наприклад, 7,13 кг бентоніту у 64,18 кг води (кількості у годину). У будьякому випадку, концентрація бентоніту повинна бути досить високою по суті, щоб знизити вміст білка в екстракті тютюну, але не настільки високою, щоб додатково адсорбувати із нього нікотин. Обробка бентонітом також може бути ефективна при видаленні компонентів пігментів, виявлених в екстракті тютюну, які, якщо їх не видалити, мають тенденцію затемнювати екстракт після концентрації. Коли досить бентоніту використовується для обробки екстракту, результатом може бути знижена кількість сполук пігментів у продукті, який не затемнений надмірно зовні. Після обробки бентонітом екстракт тютюну може бути очищений від шламу центрифугуванням і/або фільтрацією. Екстракт тютюну може бути також або альтернативно оброблений для видалення з нього поліфенолів. Полівінілполіпіролідон (ПВПП або PVPP) є нерозчинним адсорбентом для поліфенолів, які традиційно використовуються у пивоварній промисловості для видалення поліфенолів із пива. ПВПП у кількості 5-10 % за масою вихідного екстрагованого тютюну може бути доданий до екстракту. Ця кількість ПВПП дозволяє видалити від 50 до 90 % поліфенолів у розчині. Оптимальне рН для видалення поліфенолів із екстракту тютюну за допомогою ПВПП вважається рівним приблизно 3. Отже, ефективність адсорбції ПВПП може бути підвищена шляхом зниження рН екстракту за допомогою додавання відповідної кислоти, такої як хлористоводнева кислота. Як альтернатива використання ПВПП для адсорбції поліфенолів, один або більше ферментів можуть бути додані до екстракту тютюну для розкладання у ньому поліфенолів. Придатним ферментом є лаказа (оксидаза ох). Даний винахід однак не обмежується способами для видалення тільки білків і/або поліфенолів із тютюну. В альтернативному або додатковому варіанті можуть бути використані 5 UA 101039 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ферменти, хімічні речовини або адсорбенти для видалення інших небажаних складових тютюну з екстракту тютюну. Приклади додаткових небажаних складових тютюну, які можуть бути вилучені з екстракту, включають нітрати, аміни й нітрозаміни. Якщо безліч складових повинно бути вилучено з екстракту тютюну, велика кількість баків можуть бути встановлені послідовно, кожний з яких містить інший фермент, хімічну речовину або адсорбент, щоб видалити вибраний набір небажаних складових. В альтернативному варіанті один бак може містити безліч ферментів, хімічних речовин або адсорбентів, щоб небажані складові можна було видалити за один етап. Наприклад, бак для втримання бентоніту або ПВПП може містити один або більше додаткових ферментів, хімічних речовин або адсорбентів, щоб видаляти не тільки білок або феноли з тютюну, але також одну або більше додаткових небажаних складових. Після обробки екстракту тютюну для видалення вибраних небажаних складових екстракт переважно концентрують до концентрації твердих речовин від 20 до 50 % за масою. Концентрації до 10 % твердих речовин є найбільш ефективно досяжними з використанням зворотного осмосу. Інша концентрація до приблизно 40 % твердих речовий може бути досягнута за допомогою випарного апарата з падаючою плівкою. Можуть бути використані інші способи концентрування, відомі фахівцям у цій області. Концентрований екстракт тютюну згодом може бути рекомбінований з екстрагованим тютюном. Тютюн, екстрагований у водному розчині, як описано вище, однак переважно додатково екстрагується для видалення однієї або більше додаткових небажаних складових перед рекомбінуванням з концентрованим екстрактом тютюну. Додатково екстракція тютюну може бути виконана з використанням ферменту, спеціально вибраного для видалення вибраної складової. У кращому варіанті здійснення ферментом є протеолітичний фермент для видалення білка з тютюну. Фермент переважно є бактеріальним або грибковим ферментом і, більше переважно, с ферментом, який використовується промислово у харчовій промисловості й виробництві мийних ТM ТM засобів. Фермент може бути вибраний з групи, що складається з Savinase , Neutrase , ТM ТM Enzobake і Alcalase , які всі пропонуються компанією Novo Inc. Протеолітичний фермент переважно додають до тютюну у кількості від 0,1 до 5 % за масою тютюнового матеріалу. Наприклад, Savinase™ може бути доданий до тютюну у кількості приблизно 1 % за масою Тютюн може бути повторно суспендований у розчин вибраного ферменту. Співвідношення води й тютюну у шламі повинно бути між 10:1 і 50:1, переважно між 20:1 і 40:1 і найбільше переважно між 25:1 і 30:1 за масою У конкретному кращому варіанті здійснення співвідношення води й тютюну становить 27:1 за масою. рН суміші тютюну/ферменту повинно бути таким, яке сприяє оптимальній активності ферменту. Відповідно, може виявитися зручним подавати зневоднений шар тютюну, що виходить з першого горизонтального стрічкового фільтра у бак, в якому рН регулюється наприклад, шляхом додавання основи, наприклад, гідроксиду натрію. Тютюн із регульованим рН потім може подаватися у бак дозування ферменту для змішування з вибраним ферментом. Суміш тютюну/ферменту згодом може подаватися у реактор ідеального витиснення, де виконується ферментативна екстракція. Ферментативна екстракція повинна бути виконана при температурі, що сприяє оптимальній активності ферменту. Переважно повинен бути використаний вузький діапазон температур, наприклад, 30-40 °C, щоб уникнути денатурації ферменту. Оптимальні робочі умови, коли Savinase™ є вибраним ферментом, відповідають температурі 57 °C і рН 9-11. Ферментативна екстракція повинна бути проведена протягом щонайменше 45 хвилин; будьяка більше коротка тривалість вважається недостатньою для того, щоб протеолітичний фермент розщепив білки тютюну. Безумовно, декілька ферментативних екстракцій може бути виконано, якщо декілька складових повинні бути вилучені з тютюну їх варто виконувати послідовно, або декілька ферментів можуть бути додані до тютюну за один етап обробки. Також залишається можливим, щоб фермент був включений у найперший етап екстракції процесу обробки, ніж шляхом введення наступного окремого етапу екстракції. Після ферментативної екстракції суміш тютюну/ферменту може бути подана на другий горизонтальний стрічковий фільтр, і материнський фільтрат може бути зібраний і оброблений, як відходи. Нерозчинний залишок тютюну може бути промитий сольовим розчином, переважно розчином хлориду натрію, щоб промити його від ферменту. Сольове ополіскування може бути 6 UA 101039 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виконане послідовним протитечійним чином, аналогічно використовуваному при екстракції тютюну на першому горизонтальному стрічковому фільтрі. Сольовий розчин, таким чином, може бути нанесений на тютюн ближче до кінця фільтра. Промивний фільтрат може бути перероблений і використаний для промивання залишку тютюну, що переміщається на стрічці, у точці вище за потоком. Збір і повторне нанесення вище за потоком промивного фільтрату на залишок тютюну, що поступає, можуть бути повторені велику кількість разів, переважно три, чотири або навіть п'ять разів. Остаточний промивний фільтрат, зібраний на передній частині стрічки, оброблений, як відходи. Це показано на фіг. 2. Після сольового ополіскування тютюн може бути віджатий на кінці стрічки, щоб видалити надлишок рідини з нього. Тютюн потім може бути поданий у бак змішання з сольовим ополіскуванням і реактор ідеального витиснення або проточний реактор із мішалкою для сполучення з сольовим розчином при другому сольовому ополіскуванні. Суміш може бути подана на третій горизонтальний стрічковий фільтр і здійснюють збір материнського фільтрату. Цей фільтрат оброблений, як відходи, і не переробляється. Свіжий сольовий розчин, переважно розчин хлориду натрію, може бути нанесений на тютюн біля кінця фільтра. Як і раніше, промивний фільтрат може бути перероблений і використаний для промивання залишку тютюну, що переміщається на стрічці, у точці вище за потоком. Збір і повторне нанесення вище за потоком промивного фільтрату на залишок тютюну, що поступає, можуть бути повторені велику кількість разів, переважно три, чотири або навіть п'ять разів. Остаточний промивний фільтрат, зібраний на передній частині стрічки, може бути перероблений і використаний при першому сольовому промиванні. Це показано на фіг. 3. Тютюн після сольового промивання може бути віджатий на кінці стрічки для видалення з нього надлишку води. Далі його переважно комбінують зі свіжою партією солоної води для забезпечення як можна більш повного видалення ферменту з тютюну. Для цієї мети можуть бути використані бак для змішування й реактор ідеального витиснення або проточний реактор із мішалкою. Щоб видалити сіль після сольового промивання тютюну, може бути виконане промивання чистою водою. Тютюн після сольового промивання може бути поданий на стрічку четвертого горизонтального стрічкового фільтра, і материнський фільтрат збирають і переробляють для використання при першому або другому сольовому промиванні. Свіжа вода потім може бути нанесена на тютюн на кінці стрічки. Промивний фільтрат може бути перероблений і використаний для промивання залишку тютюну, що переміщається на стрічці, у точці вище за потоком. Збір і повторне нанесення промивного фільтрату вище за потоком на залишок тютюну, що поступає, можуть бути виконані велику кількість разів, переважно три, чотири або навіть п'ять разів. Остаточний промивний фільтрат, зібраний на передній частині стрічки, може бути повернутий в ємність, що служить для кожного з промивань солоною водою. Це показано на фіг. 4. Однак сольове промивання й водою може бути достатнім для видалення всіх ферментів із тютюну. Важливо, щоб кінцевий тютюновий продукт не мав ферментативну активність взагалі, щоб уникнути ризику для оператора процесу яких-небудь шкідливих реакцій, пов'язаних з ферментом у готовому продукті. Отже, промитий тютюн може бути оброблений для деактивації якого-небудь залишкового ферменту, що залишається у тютюні після промивання сольовим розчином і водою. Це може бути виконано обробкою тютюну паром у достатньому ступені для деактивації ферменту, але не настільки, щоб тютюн втратив свою волокнисту форму. В одному варіанті здійснення обробку паром виконують при температурі 98 °C протягом чотирьох хвилин, але час перебування може бути збільшений до 10 хвилин або близько цього, якщо це необхідно. В альтернативному варіанті тютюн може бути підданий термообробці для деактивації ферменту, наприклад, при впливі СВЧ-випромінювання або спіканні тютюну. В іншому варіанті здійснення фермент може бути деактивований за допомогою хімічної денатурації; однак повинні бути задіяні кроки для видалення хімічної речовини із тютюну. Якщо тютюн оброблений паром, це може бути виконане у міру того, як тютюн наближається до кінця четвертого горизонтального стрічкового фільтра, як показано на фіг. 4. Надлишок рідини може бути вилучений з тютюну за допомогою його віджимання. Таким чином, спосіб може включати послідовність окремих етапів, один або більше з яких можуть бути виконані з використанням горизонтального стрічкового фільтра. В одному варіанті здійснення всі етапи способу виконують з використанням горизонтального стрічкового фільтра. Отже, спосіб може бути безперервним процесом, в якому свіжий тютюн безупинно подається на перший горизонтальний стрічковий фільтр, і оброблений тютюн безупинно виробляється нижче 7 UA 101039 C2 5 10 15 20 25 30 35 за потоком. В одному варіанті здійснення кожний з етапів екстракції тютюну, сольового промивання й деактивації виконують на горизонтальному стрічковому фільтрі, і для цієї мети декілька фільтрів можуть бути розташовані послідовно. Це показано на фіг. 5. Оброблений тютюн потім може бути додатково оброблений наданням йому властивостей для рекомбінації з екстрактом тютюну. У кращому варіанті здійснення тютюн подається у розподільник, що розриває сплутаний шар тютюну на вільно плаваючі волокна. Оброблений тютюн потім може бути рекомбінований з концентрованим екстрактом тютюну. Додавання обробленого екстракту назад до екстрагованого тютюну забезпечує втримання водорозчинних ароматизуючих компонентів тютюну й нікотину у кінцевому продукті. Отже, рекомбінація дає тютюновий продукт, який має аналогічну фізичну форму й зовнішній вигляд, смак і курильні властивості, що й вихідний матеріал, але по суті зі зниженими рівнями білка, поліфенолів або іншою вибраною складовою(ими). Рекомбінація може бути досягнута розпиленням екстракту тютюну на тютюн. Кількість вихідного екстракту, рекомбінованого з обробленим тютюном залежить від кількості, яка втрачена під час обробки екстракту для видалення вибраних складових і різна для різних типів тютюну. Стандартний процес сушіння може бути використаний для сушіння тютюну, або до, під час або після рекомбінації з обробленим екстрактом тютюну. Початковий вологовміст тютюну звичайно становить приблизно 70-80 %. У кращому варіанті здійснення вологовміст після сушіння повинен становити приблизно 14 %. Нагріта сушарка, така як стрічкова сушарка, може бути використана для зниження волого вмісту у тютюні приблизно до 30 %. Друга нагріта сушарка, така як повітряна сушарка, потім може бути використана для подальшого зниження вологовмісту приблизно до 14 %. Остаточно висушений продукт згодом може бути оброблений до кінцевої форми, такої як лист, який, коли він нарізаний, може формувати весь або частину наповнювача сигарети. Внаслідок того, що до 30 % вихідних складових тютюну вилучені з нього під час процесу екстракції й обробки, концентрація складових, що залишилися, на одиницю маси тютюну вище у готовому продукті у порівнянні з вихідним матеріалом. Ці складові включають целюлозу, яка, разом із цукрами й крохмалями, може виробляти шкідливі летучі речовини, такі як ацетальдегід і формальдегід, у димі при згорянні. Для компенсації цього особливий тип фільтра може бути включений у курильний виріб, що містить оброблений тютюн. У патенті US 4033361 пропонується відповідний фільтр, що містить макропористий аніонообмінний каучук амінного типу, що містить по суті тільки первинні амінні групи, як адсорбент для летучих складових тютюнового диму. Вугілля також може бути включене у цей фільтр. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 60 1. Спосіб обробки тютюну, що включає екстракцію тютюну водним або органічним розчинником і фільтрацію продукту екстракції, причому обидва етапи екстракції й фільтрації виконують на горизонтальному стрічковому фільтрі. 2. Спосіб за п. 1, у якому екстрагований тютюн безупинно подають на горизонтальний стрічковий фільтр, і етапи екстракції й фільтрації виконують безупинно у міру транспортування тютюну уздовж фільтра. 3. Спосіб за п. 2, у якому фільтрат переробляють і використовують як розчинник при екстракції тютюну, що подається на горизонтальний стрічковий фільтр. 4. Спосіб за будь-яким із пп. 1-3, який додатково включає обробку тютюну ферментом. 5. Спосіб за п. 4, у якому ферментом є протеолітичний фермент. 6. Спосіб за п. 4 або 5, який додатково включає промивання обробленого ферментом тютюну сольовим розчином. 7. Спосіб за п. 6, у якому етап сольового промивання виконують на горизонтальному стрічковому фільтрі. 8. Спосіб за п. 6, у якому оброблений ферментом тютюн промивають сольовим розчином двічі. 9. Спосіб за п. 8, у якому два етапи сольового промивання виконують на окремих горизонтальних стрічкових фільтрах. 10. Спосіб за п. 7 або 9, у якому сольове промивання виконують безупинно у міру транспортування тютюну уздовж фільтра(ів). 11. Спосіб за п. 10, у якому фільтрат від другого сольового промивання переробляють і використовують як сольовий розчин у першому сольовому промиванні тютюну, що подається на перший горизонтальний стрічковий фільтр сольового промивання. 8 UA 101039 C2 5 10 15 20 12. Спосіб за будь-яким із пп. 4-11, який додатково включає деактивацію ферменту у тютюні. 13. Спосіб за п. 12, у якому деактивацію виконують за допомогою обробки парою, термообробки або хімічної обробки тютюну. 14. Спосіб за п. 13, у якому деактивацію виконують у тютюні на горизонтальному стрічковому фільтрі. 15. Спосіб за будь-яким із пп. 1-14, у якому використовують декілька послідовних горизонтальних стрічкових фільтрів. 16. Спосіб за п. 1, який включає: (а) зазначену екстракцію тютюну водним або органічним розчинником; (б) обробку тютюну ферментом; (в) промивання обробленого ферментом тютюну сольовим розчином; і (г) деактивацію ферменту у тютюні; причому один або декілька етапів (а)-(г) виконують на горизонтальному стрічковому фільтрі. 17. Спосіб за будь-яким із пп. 1-16, який додатково включає обробку екстракту тютюну, отриманого при екстракції тютюну, для видалення з нього білка. 18. Спосіб за п. 17, у якому екстракт тютюну обробляють бентонітом. 19. Спосіб за будь-яким із пп. 1-18, який додатково включає обробку екстракту тютюну, отриманого при екстракції тютюну, для видалення з нього поліфенолів. 20. Спосіб за п. 19, у якому екстракт тютюну оброблений полівінілполіпіролідоном. 21. Спосіб за будь-яким із пп. 17-20, який додатково включає рекомбінацію екстрагованого тютюну й обробленого екстракту тютюну. 22. Тютюн, отриманий за допомогою способу за будь-яким із пп. 1-21. 23. Курильний виріб, що містить тютюн за п. 22. 9 UA 101039 C2 10 UA 101039 C2 11 UA 101039 C2 12 UA 101039 C2 13 UA 101039 C2 14 UA 101039 C2 15 UA 101039 C2 Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 16