<Desc/Clms Page number 1>
BREVET D'INVENTION "Procédé de traitement des feuilles de tabac".
Des demandes correspondantes ont été déposées aux Etats-Unis d'Amérique le 21 Février 1968 sous le N 707. 064 et en France le 11 Avril 1969 sous le N 69 11281
<Desc/Clms Page number 2>
La présente invention a pour objet un procédé de traitement du tabac qui consiste à faire prendre au tabac, avant, pendant ou après le procédé de mûrissage, un état fortement gonflé, et à éliminer la teneur ei: eau du tabac gonflé par une sublimation sous pression réduite à partir d'une forme congelée, ce qui augmente considérablement le volume spécifique (volume/poids) du tabac.
1.- Traitement du tabac à la ferme (mûrissage du tabac).
Les méthodes classiques de traitement du tabac réalisées à la forme consistent à éliminer en temps voulu l'eau des feuilles de tabac fraîchement récoltées, par un séchage à l'air, dans des conditions de ventilation naturelle ou forcée .
Le mûrissage pour l'obtention du tabac à feuilles brillantes (mûrissage par gaz chaud) comprend non seulement un séchage, mais également un certain nombre de phénomènes chimiques et physiques complexes. Pour expliquer les caractéristiques changeantes des feuilles pendant le mûrissage, on sépare le procédé en trois phases : phase de jaunissement (coloration), phase de fixation de la couleur, et phase de "destruction". Pendant la phase de Jaunissement, la chlorophylle est oxydée, et ne masque plus les pigments jaunes déjà présents dans la feuille. L'amidon est transformé en glucose, saccharose et fructose, et ces sucres simples sont simultanément oxydés 7¯or:; du processus de respiration.
Des molécules de protéines complexes se sectionnent en fractions moins complexes d'acide aminé, d'amides, d'ammoniac, etc. Pour que les transformations biochimiques se développent de façon satisfaisante, un pourcentage élevé de la sève des cellules doit être retenu par la feuille. Le séchage pendant le jaunissement se limite donc à des taux relativement bas, de sorte qu'il reste à la fin du jaunissement 70 à 80 % de l'eau initialement présente dans la feuille . Les conditions de jaunissement sont normalement établies en utilisant une température de l'air comprise entre 32 et 43 C sous un taux d'humidité relativement élevé de 80-95 %.
La phase de jaunissement peut nécessiter de vingt à soixante-dix heures suivant la position de la tige sur la plante et la maturité des feuilles au moment de la récolte.
La deuxième phase, ou phase de fixation de la couleur, consiste à élimener progressivement l'humidité des manoques de tabac, suffisamment pour empêcher ou arrêter les traitements biochimiques.
<Desc/Clms Page number 3>
A ce stade, une feuille de tabac est très sensible à la température et des phénomènes d'oxydation indésirables peuvent devenir plus importants, si on élève les températures des feuilles entre 43 et 54 ?c, quand la teneur en humidité de la feuille est élevée. La réaction de brunissement (oxydation des o-diphénols) peut dans ces conditions se poursuivre jusqu'à des niveaux indésirables.
Pour éviter cette altération de couleur, on élimine progressivement l'humidité des feuilles, tandis qu'on élève progressivement la température des feuilles dans cette gamme de température. La plus grande partie de l'humidité des limbe:3 est éliminée pendant cette période de doune à trente heures et la couleur se stabilise, cette phase est donc appelée "phase de fixation de la couleur".
Le rapport surface/volume non avantageux des nervures rend cette partie de la feuille des plus difficiles à sécher. La dernière phase, ou phase de "destruction", a pour but de sécher les nervures afin de permettre un stockage sans aucune détérioration.
On élève progressivement les températures environnantes à 75 C afin d'obtenir un séchage important des nervures. La durée àe sé- chage pour cette phase est de l'ordre de vingt-quatre à trente heures.
On peut réaliser le mûrissage du tabac dans des granges classiques pour tabac ou utiliser un appareillage de mûrissage en masse. Lorsqu'on mûrit; de façon classique les feuilles de tabac, on les enfile, après la récolte, sur des bâtons, et on les met sur cinq à huit rangées (riveaux) dans un châssis. On établit les conditions de température par une convection d'air naturelle ou forcée associée à des échangeurs de chaleur appropriés placés en-dessousdu tabac. L'humidité est en général réglée en ajustant manuellement des ventilateurs placés dans les combles et les ouvertures de ventilation placées dans la fondation. Les principes du mûrissage sont les mêmes que dans le mûrissageen masse ; toutefois, le tabac est empilé de façon serrée dans des filets ou sous forme de balles et placé sur deux rangées.
On fait passer et on met en circulation de l'air au moyen d'un four à réchauffer. En contrôlant le degré d'admission ou d'évacuation; on peut régler les conditions d'humidité.
Le mûrissage terminé, on conditionne le tabac jusqu'à environ 15% d'humidité pour permettre de le manipuler sans ou' il soit endommagé. La préparation à la ferme du tabac en vue de sa vente complète les opérations à la ferme.
<Desc/Clms Page number 4>
2. - Traitement industriel par les fabricants.
Après avoir été vendu par le fermier, le tabac traverse diverses opérations pour le préparer en vue de fabriquer des ciga-
EMI4.1
rettes ou <'iUt:r'1; produits du tabac. Celles-ci consistent à ressé- cher ou à conditionne? le tabac pour obtenir des taux d'humidité
EMI4.2
uniforme, à le r.r :; e dans des tonneaux afin de le stocker, le vieillir, le mélanger, 1 reconditionrier, le fragmenter etc. Ces opérations ontpour but d'améliorer les qualités potentielles du tabac, d'assurer un stockage sûr, et de préparer le tabac en vue de former un produit de tabac spécifique.
3. - Défauts des méthodes de traitement existantes.
EMI4.3
Les traitements du tabac industriel et à la ferme présen- tent tous les deux un certain nombre de défauts empêchant d'atteindre les caractéristiques a fabrication maximales. Le défaut peut- être le plus important est le retrait qui normalement accompagne le séchage naturel à l'air ndant le mûrissage. Quand l'humidité
EMI4.4
est éliminée du tabac penL1.;-.% le milrissags, les feuilles se flétrissent à mesure que la p:Lu::molyse se poursuit au . sein des cellules. Le séchage progressif tw¯i', qua les cellules se contractent et que les feuilles se recroquevillent et se plissent notablement.
La nervure se rétracte beaucoup JUb'..!.U'l for:ner finalement une par- tie dure et dense qui pose plus tard des problèmes lors de la fabrication, étant donné ses caractéristiques physiques totalement différentes de celles des manoques, Le retrait pendant le mûrissage donne des feuilles mûries ne présentant pas les meilleures propriétés de remplissage. Il est nécessaire d'utiliser des quantités de tabac supérieures à celles nécessaires dans procédés com-
EMI4.5
prenant un retrait .aoins important.
D' autres défauts du traitF:;:cnt cïasr;iqun à la ferme sont liés à la nécessité d'utiliser des températures élevées pour réaliser le séchage. (1) Les o-diphénols risquent toujours de :'oxyder, et une altération et dégradation de couleur peut se produire pendant la phase de fixation de la couleur. (2) Il y a augmentation des
EMI4.6
pertes en poids sec avec des températures de sé.^,tl<^.e supérieures.
On a estimé qu'on peut avoir des pertes 0.11 {t jiiequ'à 10 f, de ma- tière sèche, par suite de la volatilisation qui se produit à haute température. (3) Aux températures de traitement supérieures l'inactivation des enzymes augmente. Ceci est peut être important dans le
<Desc/Clms Page number 5>
cas où on désire soumettre le tabac à un vieillissement, qui d'a- près beaucoup, est étroite-ment lié à la continuation du processus enzymatique sur une certaine période de temps.
Les défauts que présentent les opérations de traitement in- du-4.-riel ont principalement trait aux problèmes posés par la nonhomcgénéité des manoques, c'est-à-dire les nervures. Des opéra- tions d'écotage et des techniques de traitement séparées sont incluses dans le procédé pour essayer de réduire les différences inhérentes entre la composition des produits et les propriétés phy-. siques, et pour faciliter la formation de produits de tabac uniformes et avantageux.
Le séchage par sublimation de tabac à teneur élevée en humi- dit-.--, avant, pendant ou après la fin du processus de mûrissage est un myen permettant de supprimer les problèmes ci-dessus. Dans 1'.' cas du processus de mûrissage de tabac à feuilles brillantes, on obtient un volume de feuilles maximal avant le séchage par sublimation si on conditionne la feuille à un stade élevé d'humidité, près de la fin de la phase de coloration. On congelé ensuite le tabac, puis on le sèche par sublimation dans des conditions de grand vide. On le conditionne ensuite dans des conditions d'air naturel afin d'établir une teneur en humidité suffisante pour empêcher toute détérioration lorsde la manutention.
Ce procédé empêche le retrait qui normalement se produit dans le traitement classique, conduit à moins de perte de matières sèches, et réduit au minimum l'altération de la couleur par oxydation et l'inactivation des enzymes. Les limbes de tabac fini (manoques) ont un volume spécifique environ 2,5fois celui d'un tabac comparable mais séché à l'air, tandis que la matière des nervures a un volume spé- cifique allant jusqu'à 4 à 4,5 fois environ celui des nervures comparables mais séchées l'air.
D'autre part, les problèmes posés par un volume spécifique peu élevé (lié à sa valeur de remplissage) ou par la non-homogénéité des limbes et des nervures dit tabac mûri de façon classique, peuvent être résolus en conditionent deaçon appropriée la feuille mûrie jusqu'à des teneurs en humidité élevées en les imbibant d'eau liquide puis en les séchant par sublimation. Ce procédé peut augmenter le volume spécifique des limbes mûris jusqu'à 2,25 fois celui des limbes d'origine, tandis que le volume spécifique des
<Desc/Clms Page number 6>
nervures augmente jusqu' à 4,5fois.
En contrôlant la durée ou le degré d'absorption d'humidité, il est possible de produire des limbes et des nervures ayant n'importe quel volume spécifique désiré dans les gammes spécifiées.
Les exemples suivants illustrent le procédé de l'invention.
La succession des divers stades est indiquée sur le dessin annexé qui représente un diagramme des opérations successives conformé ment au procédé de 1'invention. Sur ce dessin A signifie "Feuilles jaunies ou tabac mûri", B : Conditionnement - gonflement ; C; Congélation ; D : Sublimation ; E: Reconditionnemen ; F : Procédés de fabrication ; G : Hâchage.
Les feuilles de tabac sont récoltées à maturité et jaunies à une température comprise entre 32 et 40 C (boule sèche du ther- momètre) et sous une humidité relative comprise entre 80 et 95 %.
Cas conditions permettent la continuation des processus métaboliques normaux comprenant l'oxydation de la chlorophylle, la conversion de l'amidon en sucre, l'hydrolyse des protéines, et la respiration. Les feuilles de tabac peuvent être enfilées sur des bâtons ou suspendues dans des filets comme dans le procédé de jaunissement classique.
A la fin de la phase de coloration ou approximativement à la fin de cette phase, on conditionne le tabac pour faire gonfler les cellules en vue d'obtenir un volume maximal. Il peut être possible, qrand le stade de jaunissement se produit dans des atmosphères pres-. que satrrées, d'omettre ce stade si le tabac n'est pas flé-cri. Le conditionnement, peut être réalisé en établissant autour des feuilles une humidité voisine de 100 %, en mettant les tonneaux dans l'eau, ou en immergeant complètement la feuille dans l'eau. La dernière technique est la plus rapide et on obtient le gonflement désiré en une à quatre heures selon le degré de flétrissementa ce stade .
Il est alors préférable de hacher le produit afin de permettre un séchage plus rapide. Les morceaux peuvent être de tontes dimensions, toutefois, moins ils sont larges, plus le procédé deséchage sera efficace. Pour plus de facilité, on coupe la feuille en morceaux de 6 mm. On peut la couper pendant d'autres stades du traitement, ou quand le traitement est terminé.
On congelé ensuite le tabac par exemple à une température de -29 C. Une telle congélation peut être -réalisée sur des plateaux
<Desc/Clms Page number 7>
dans une chambre de congélation pendant une ou deux heures ou par des techniques de congélation plus rapides utilisant de l'azote liquide ou autre matière de réfrigération, ou encore en soumettant le tabac humide à un refrodissement par évaporation à basse pression.
On réalise le séchage en mettant le plateau de tabac coupé et congelé dans un appareil à lyophiliser à tablettes chauffantes et en établissant les conditions de séchages appropriées, étant bien entendu qu'il est important d'éviter que l'humidité contenue dans le tabac ne fonde ou ne se dégèle pendant l'opération de sé- chage. On établit par exemple un vide d'au moins 100 microns, on contrôle que la plaque chauffante ne soit pas d'une température supérieure à -14 C et on maintient la température du réfrigérant à -46 C ou en-dessous. Dans ces conditions, le séchage est complet au bout de vingt-quatre heures et on peut retirer le produit de la chambre.
On peut conditionner le tabac afin d'obtenir un produit pouvant être facilement manipulé et ayant le degré d'humidité requis pour être stocké, en utilisant de l'air humide à des températures, par exemple, de 21 C.
2. - Les feuilles de tabac mûries doivent être conditionnées pour en obtenir la turgésance ou gonflement avant qu'elles soient séchées par sublimation. Le conditionnement est réalisé par imbi- bation d'eau pendant une période d'imprégnation appropriée. Pour obtenir une absorption d'humidité des plus rapides on peut hacher le tabac ; toutefois, on peut obtenir des résultats également sa- tisfaisants dans le cas de limbes ou de nervures intacts.
Etant donné la différence de vites,se d'imbibation *-,'eau pour les limbes et les nervures, on obtient les meilleurs résultats en les traitant chacun séparément. Les limbes s'imbibent facilement et at-teignent des teneurs en humidité élevées au bout de cinquante à soixante minutes, tandis que pour lcs nervures, il est nécessaire d'utiliser des durées d'imbibtion comprises entre quatre à cinq heures.
Apres ce stade, le tabac est congelé et lyophilisé dans des conditions semblables à ce;.les utilisées pour le tabac non mûri, excepté que la lyophilisation peut être réalisée avec des plaques chauffées à des températures supérieures allant jusqu'à -6,7 C.
<Desc/Clms Page number 8>
Comme précédemment, le conditjonnement du tabac est réalisé avec de l'air humidifie à 21 C ou en-dessous.
Les' données suivantes, indiquées à titre explicatif, ont été obtenues au moyen des essais expérimentaux décrits ci-après.
On récolte à maturité des fouilles de tabac de Coker 258 cueillies dans le premier tiers supérieur de la plante et on les enfile sur des bâtons pour réaliser la phase de coloration du procédé de traitement;. On met le tabac dans une chambre d'essai à mi-
EMI8.1
lieu contrôlé Îi une température de 350C (boule sèche du thermomè- tre) et sous une humidité relative de 85 %, afin de pouvoir réaliser la phase de coloration. Pendant cette phase, la chlorophylle s'oxyde et ne masque plus les pigments jaune , présents dans la feuille lors de la récolte. Des processus biochimiques importants se produisent également, tels que la conversion de l'amidon en sucre, l'hydrolyse des protéines et la respiration.
Au bout de quarante huit heures environ, les feuilles sont fortement colorées en jaune, ce qui indique la fin de la phase coloration. En déterminant la teneur en humidité des feuilleon voit que le tabac contient environ 310% d'humidité (basé sur le produit séché en étuve). L'humidité en pourcentage basée sur le produit sec est calculée de la façon suivante :
EMI8.2
r"-i,.,ir!i+r Poids d'eau dans la matière ,, , '1- .,. t - Ol'--,S < ' ; au dans la rna 'lere / d'hamiaitc r= Poid:: de matière s(?c!1e On trempe les feuilles jaunes dans l'eau a 24 C pendant Jeux 110U1""8. La teneur en humiclitc (b;;!'8úe sur la feuille entière) du G8.bac augmente ju,,,cii -1 - 525 µ1.
En àÔnéié;1, 1,ài te ni- ur en huniidité 0.e' nervures est supérieure à celle des limbes par suite des vaisseaux de grande dimension ; 525% représente une valeur intermédiaire entre les limbes et les nervures.
On sépare les nervures des limbes afin de déterminer séparé- ment leur volume spécifique. On coupe les nervures en morceaux de 6,3 mm de Ion-, et on hache les limbes en morceaux de 6,3 mm.
Pour disposer d'échantillons témoin;; à titre de comparaison, on sèche à l'air sur des plateaux de petite dimension des échan-
EMI8.3
tillons pesés de nervures et ùe 1 imbes. On les scche à r3C pendant vingt-quatre heures puis à une température de l'air de 76 C pendit
<Desc/Clms Page number 9>
dix heures. Dans ces conditions de séchage, il se produit inévi- tablement un retrait.
Pour réaliser le procédé de lyophilisation, on console des
EMI9.1
0clu:mt.iU.ns pesés de limbes et de nervures en les mélangeant in- timement avec de la glace carbonique concassée (-43 C). On congelé complètement des échantillons jusqu'à ce qu'ils deviennent cassants
EMI9.2
en quJ.'1.uef) secondes pour les limbes hachés et en ur.e 0". deux mi- nutes pour les nervures.
On transporte les échantillons congelés sur les tablettes (plateaux) refroidies au préalable d'un appareil à lyophiliser de la'coratoire, et on établit les conditions suivantes : Température
EMI9.3
des tablettes : -15*'C ; Pression : 50 microns (0,05 mm de LI;) Température du réfrigérant : -56 C. On maintient ces conditions
EMI9.4
pendant vinf,t-Quat:-e heures.
On retire ensuite les échantillons eton les enferme immédiatement en les scellant dans des récipients étanches à l'humidité,
On évalua les échantillons lyophilisés et séchés à l'air au#- si près au(-- possible de l'état sec. On pèse un échantillon donné pour déterminer son poids sec, on le broie dans un broyeur Wilcy
EMI9.5
jusqu'à ce -,-,,'on obtienne dos particules de 0,84 mtù luviron, et on les enferme on le::: .:2!lilnt dans un flacon en verre. On détermine le volume G})écil'ic}lL .. posant de petites quantités de tabac et en mesurant le '7oJ!u'ie ap'( l'avoir tas:3é dans une éprouvette 1durée.
Les résul-cn >: oblonus da.'ès ces essais sont donnés dans le t able au 1. TABLEAU I
EMI9.6
Poids r'3ids dl humi- Volume sp6ci- Augmentation lui Liai :..,:, iiizé ini- i'ique du volume s1)éen g. 'n j- , fiai (cal- ( c ie3 /g ) cifique, en %
EMI9.7
<tb>
<tb> cule)
<tb> Limbes
<tb> séchés <SEP> à
<tb>
EMI9.8
l'air 50, 0 1 S , i, 380 3, 2 . ,,-:pilillRés z 10,25 387 8,6 1 6î ;
8
EMI9.9
<tb>
<tb> Nervures
<tb> séchées <SEP> à
<tb> l'air <SEP> 54,79 <SEP> 5,56 <SEP> 885 <SEP> 2,33 <SEP> lophili-
<tb>
EMI9.10
sées 44,34 4, 3 858 1 1, 0 372 yS
<Desc/Clms Page number 10>
On choisit des feuilles de tabac Coker 258 mûries de façon classique, récoltées dans le tiers supérieur de la plante pour vé- rifier l'efficacité du procédé de conditionnement en présence d'hu- midité et de lyophilisation. Or: sépare les limbes et les nervures afin de pouvoir faire des essais sur uhaque type de matière .
Comme échantillon témoin, on sèche à l'étuve des échantillons pesés de limbes et de nervures à 76 C pendant dix heures, on les repèse, on les broie dans un broyeur Wiley jusqu'à ce qu'on obtienne des particuies de 0,84 mm environ, et on détermine leur volume spécifique comme décrit ci-dessus.
On prépare des limbes et des nervures pour les lyophiliser de la façon suivante . On hache un échantillon pesé de limbe et on le trempe dans de l'eau à 24 C pendant une heure. Les étuves fai- tes sur l'absorption d'humidité des limbes traités, montrent qu'on peut obtenir des teneurs en humidité élevées pendant une période d'immersion d'une heure . A ce moment, la teneur en humidité est ap- proxima.tivement de 860 5. Les limbes à teneur en humidité élevéc sont congelés en quelques secondes par mélange avec de la glace carbonique concassée (-43 C). Le tabac devient cassant et se brise en petite morceaux. La réduction maximale de la taille des parti- cules sert à augmenter la vitesse de séchage et ainsi à diminuer la durée totale du traitement.
On prépare des nervures en les im- mergeant dans l'eau à 24 C, pendant cinq heures. A ce moment là, la teneur en humidité des nervures a augmenté jusqu'à 850 Si, On les congelé ensuite en les mélangeant intimement avec de la glace car- bonique et in les brise en morceaux de 25 mm environ de long.
On transporte les échantillons congelés de limies et de servures,à teneur élevée en humidité sur des étagères refroidies au préalable d'un appareil à lyophiliser de laboratoire et l'on éta- blit les conditions suivantes : Température des étagères: -15 C;
Pression : 50 microns de Hg; et Température du réfrigérant : -56 C.
On maintient ces conditions pendant vingt-quatre heures ; puis on retire les échantillons et on les enferme immédiatement en les scellant dans des récipients étanche: à l'humidité. On pèse plus tard les échantillons, on les broie dans un broyeur Wiley jusqu' à ce qu'on obtienne des particules de 0,84 mm environ, et on déter- mine leur volume spécifique.
Les résultats obtenus dans les essais sont indiqués dans le
Tableau IT ci-après.
<Desc/Clms Page number 11>
TABLEAU II
EMI11.1
<tb>
<tb> Poids <SEP> Volume <SEP> Volume <SEP> spéci- <SEP> Augmentation
<tb> soo <SEP> en <SEP> cm3 <SEP> fiue <SEP> en <SEP> du <SEP> volume <SEP> spéen <SEP> g, <SEP> cm3/g. <SEP> cifique <SEP> en <SEP> %.
<tb>
Limbes
<tb> témoin <SEP> 5,0 <SEP> 20,0 <SEP> 4,0 <SEP> lyophilisés <SEP> 5,0 <SEP> 45,0 <SEP> 9,0 <SEP> 125
<tb> Nervures
<tb> témoin <SEP> 5,0 <SEP> 18,5 <SEP> 3,7lyophilisées <SEP> 5,0 <SEP> 37,5 <SEP> 17,5 <SEP> 373
<tb>
On peut obtenir une augmentation importante du volume spécifique du tabac en sublimant nous vide l'eau du tabac qui a été conditionné jusque une teneur en humidité inférieure à la teneur maximale pouvant être obtenue,. et, en faisant -%Evier la teneur en humidité au moment de la sublimation sous vide on peut contrôler dans une gamme étendue le volume spécifique final du tabac.
Le procède de l'invention peut être appliqué à tous les types de tabac y compris ceux mûris à la flamme, séchés à l'air et mûris au soleil, ainsi que les tabacs de Burley, de Maryland, les tabacs pour garnir, lier et envelopper des cigares. On peut l'ap- pliquer à des feuilles fraîchement coupées ou à n'importe quel stade du procédé de mûrissage.
Il va àe soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible Ce diverses variantes sans sortir de son cadre.