Современные технологии использования табачных отходов

Инновационные решения при производстве конкурентноспособного табачного продукта подчинены поиску методов, гарантирующих безопасность и качество продукции при снижении себестоимости изготовления.

Технологический процесс изготовления курительной продукции сопровождается образованием отходов сырья, количество которых зависит от множества факторов: эксплуатируемого оборудования, применяемых технологий, качества сырья, квалификации обслуживающего персонала и т. п.

Основную долю (свыше 80%) в структуре отходов табачной промышленности занимает невозвратные отходы – табачная пыль, образующаяся при производстве курительных изделий. Применение табачной пыли в качестве удобрения сельскохозяйственных растений показывает хорошие результаты, вследствие содержания в ее составе ряда ценных элементов: азота 2–5%, фосфора 1%, калия 1–3%. Значительная часть соединений азота представлена легкодоступными соединениями, что положительно сказывается на питании растений [1]. Однако, согласно экологогигиеническим требованиям, не допускается использование табачной пыли в неизменном виде, вследствие ее токсичности. Технология утилизации табачной пыли в качестве удобрения предполагает ее детоксикацию, что значительно повышает стоимость удобрения [2].

Основные возвратные отходы сигаретного производства:

• •    брак сигарет и сигаретного штранга;

• •    срезы жилок и табачная мелочь.

Отходы табачного сырья при производстве сигарет (мелочь, жилка) имеют примерно одинаковый химический состав, однако, различаются по размеру фракций, и, следовательно, возможности их использования.

Проблема утилизации или вторичного использования отходов на протяжении многих лет остается актуальной для табачной промышленности.

Материалы и методы

Объектами для исследований служили: табачное сырьё сортотипа Вирджиния и Берлей, мелочь от брака сигарет/штранга при производстве табачных изделий, табак для кальяна, нюхательный табак.

Для проведения исследований использовались стандартные методы, принятые в табачной промышленности. Оценку табачных продуктов проводили с помощью разработанных в ФГБНУ ВНИИТТИ методик дегустационной оценки нюхательного табака и табака для кальяна [3].

Для исследований кальянных смесей использовали кальяны MagixShishaSince 2008 Professional, со стальной шахтой длиной 690 мм, диаметром 12 мм, колбой из ударопрочного стекла объемом 1000 мл и силиконовым шлангом. Для обеспечения требуемых условий нагрева кальянной смеси применялись чаша фанел с калаудом и натуральный кокосовый уголь Crown (Индонезия).

Задачи исследований:

─ оценка химического состава табаков американского типа (Берлей, Вирджиния) и отделяемого резаного табака от брака сигарет/штранга, используемых для изготовления кальянных смесей и нюхательного табака:

─ изготовление на основе отобранного табачного сырья опытных образцов потребительских табаков (табак для кальяна и нюхательный табак);

─ органолептическая и дегустационная оценка опытных образцов потребительских табаков.

Результаты и обсуждение

Наиболее экономически целесообразным является использование отходов сигаретного производства (табачная мелочь) без дополнительной обработки для изготовления табачных изделий: некурительных табаков и табака для кальяна.

На современном производстве брак продукции (сигареты/штранг) перерабатывают на специальном оборудовании, имеющем небольшие размеры (габариты 800×800×1800, вес – 180кг) – бракобойке/бракорезке, производительностью до 300кг/ч. В бракобойке/бракорезке, табачное сырье отделяется от сигаретной бумаги и частично возвращается в производство.

Процесс переработки сигарет/штранга на бракобойке длительный, следовательно, отделяемый резаный табак измельчается и быстро теряет влагу. Определение фракционного состава отделяемого резаного табака после бракобойки/ бракорезки проводили на фракциометре JEL-200/8 (Воrgwаldt) при относительной влажности окружающего воздуха 65 ± 5% и температуре 22 ± 1 °С.

Результаты исследований по мониторингу изменения влажности и фракционного состава отделяемого резаного табака от штранга/ брака сигарет, представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Влажность и фракционный состав отделяемого резаного табака от брака сигарет/штранга

Table 1.

Moisture content and fractional composition of the detachable cut tobacco from reject cigarettes/strange

Продолжительность хранения, час | Durationof storage, Hour	Влажность, % | Humidity,%	Фракционный состав, % | Fractional composition,%
		Волокно | Fiber	Табачная мелочь | Tobacco change	Пыль | Dust
0	13,2	45,7	52,1	2,2
24	12,6	42,4	54,9	2,7
48	11,0	38,6	57,9	3,5
72	9,8	23,2	62,0	6,8

Продолжительное хранение резаного табака, отделяемого от брака сигарет/ штранга, приводит к значительному увеличению количества мелочи и пыли, дальнейшее использование которых в производстве курительных изделий экономически нецелесообразно в связи с низкими технологическими свойствами.

В лаборатории производства табачных изделий ФГБНУ ВНИИТТИ были проведены исследования по установлению возможности использования отделяемого табака от брака сигарет/штранга с использованием бракобойки, для изготовления нюхательного табака и кальянных смесей – табачных изделий, которые воспринимаются потребителями как менее опасная альтернатива традиционным сигаретам.

Табачная мелочь – мелкая фракция резаного табака, смешанная с пылью и утратившая технологические свойства, образуется на сигаретных машинах, сигаретоупаковочных машинах и при переработке брака сигаретного штранга. Табачная мелочь представляет собой смесь мелких кусочков резаного табака (от 1 до 2 мм) хорошего качества без посторонних примесей.

Использование табачной мелочи при изготовлении табака для кальяна

В соответствии с Техническим регламентом Таможенного союза «Технический регламент на табачную продукцию» ТР ТС 035/2014, «табак для кальяна» – вид курительного табачного изделия, предназначенного для курения с использованием кальяна и состоящего из смеси резаного или рваного сырья с добавлением или без добавления ингредиентов.

Табак для кальяна представляет собой сложный состав, включающий в себя табачное сырье, глицерин, пропиленгликоль, углеводсодержащие вещества и ароматизаторы. Традиционно табак для кальяна изготавливают из табачного сырья американского типа (Вирджиния, Берлей) с высокопористой структурой листа [4].

Для изготовления образцов был использован листовой табак Берлей, выращенный на опытном селекционном поле ФГБНУ ВНИИТТИ (контроль) и обеспыленный табак из брака сигарет / штранга (опыт 1, 2) – смесь мелкой фракции резаного табака размером от 1 до 2 мм, без посторонних примесей.

В таблице 2 приведен химический состав табачного сырья (Берлей) и табачной мелочи, образовавшейся при производстве сигарет различных наименований, используемых для изготовления опытных образцов кальянной смеси. Листовое табачное сырье Берлей предварительно обезжи-лили, т. е. крупная главная жилка была удалена.

Таблица 2.

Химический состав табачного сырья, используемого для изготовления кальянных смесей

Table 2.

The chemical composition of tobacco raw materials used for the manufacture of hookah mixtures

Образец Sample	Никотин, % Nicotine,%	Углеводы, % Carbohydrates,%	Белки, % Proteins,%	Хлор, % Chlorine,%
Берлей (контроль) Burley (control)	2,4	5,6	9,8	0,12
№ 1	1,1	7,8	6,9	0,13
№ 2	0,9	9,6	5,5	0,06

Содержание никотина в исследуемом табачном сырье колеблется от 0,9 до 2,4%, углеводов – от 5,6 до 9,6%.

Для дальнейших исследований изготовлены опытные образцы кальянной смеси на основе отобранного табачного сырья Берлей и табака после бракобойки (табачной мелочи) по «Методике изготовления табака для кальяна» (2016 г.), разработанной в лаборатории технологии производства табачных изделий ФГБНУ ВНИИТТИ [5].

Технологии изготовления кальянной смеси предполагает следующие виды операций: увлажнение сырья до влажности 16–18%, резание либо трепание табачных листьев на волокно шириной 2–3 мм либо на обрывки листьев, смешивание, соусирование и ароматизация, отлежка при постоянном перемешивании. Состав соуса опытных образцов одинаков: 60% глицерина, 40% инвертного сахарного сиропа [6–10].

Органолептическая оценка опытных образцов смеси для кальяна проводилась по показателям: консистенция и цвет смеси. Дегустационная оценка проводилась по 100-балльной методике, разработанной в ФГБНУ ВНИИТТИ. Длительность курительной сессии составляла 60 мин.

Результаты органолептической и дегустационной оценки опытных образцов кальянной смеси представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Органолептическая и дегустационная оценка образцов кальянных смесей

Table 3.

Tasting and organoleptic evaluation of samples of hookah blends

Сырье Raw materials	Органолептическая оценка | Organoleptic Evaluation		Дегустационная оценка | Tasting evaluation
	Консистенция | Consistency	Цвет | Color	Вкус | Taste	Аромат | Fragrance	Общий балл | Total Score
Берлей Burley	Пастообразная масса Pasty Mass	Коричневый с оттенками Brown With shades	нейтральный, обкладка, щипание neutral, pinching	слабый табачный Weak tobacco	77,2
№ 1	Густая пастообразная масса ThickpastyMass	Темно-коричневый Dark brown	нейтральный, щипание neutral, pinching	табачный Tobacco	78,4
№ 2	Густая пастообразная масса ThickpastyMass	Темно-коричневый Dark brown	нейтральный, слабое щипание neutral, weak pinching	табачный Tobacco	80,2

Органолептическая оценка опытных образцов показала практически полную идентичность их консистенции, при этом, цвет образцов на основе табачной мелочи после бракобойки (опыт № 1 и № 2) слегка отличался от образца на основе Берлея (более темный, без оттенков). Кроме того, изготовление табака для кальяна на основе табачной мелочи, позволяет получить продукт с высокой дегустационной оценкой.

Следовательно, вторичное использование отделяемого табака после бракобойки при изготовлении кальянных смесей возможно и целесообразно, т. к. качество продукции, изготовленной из листового табака и отходов резаного табака аналогично.

Использование табачной мелочи при изготовлении нюхательного табака

Некурительные табачные изделия позиционируются производителями как альтернатива потреблению курительной продукции. В России разрешена продажа таких видов некурительных табачных изделий как жевательный и нюхательный табаки. На протяжении последних лет наблюдается стабильное нарастание потребления нюхательного табака.

Некурительные табачные изделия – это продукция, потребление которой происходит без возгорания или пиролиза табака путем рассасывания в полости рта (сосательный табак), жевания (жевательный табак), или вдыхания (нюхательный табак). При назальном потреблении, никотин из табака абсорбируется через слизистую носа.

Технология изготовления нюхательного табака из табачного сырья (листовое, стрипс) предполагает его купажирование, измельчение, определение содержания никотина, фракционирование, пастеризацию, охлаждение и упаковку.

Для проведения исследований был использован стрипсованный табак Вирджиния (контроль) и обеспыленный табак от брака сигарет/штранга (опыт 1, 2).

В таблице 4 представлен химический состав табачного сырья американского типа Вирджиния и табачной мелочи, образовавшейся при производстве сигарет, используемых дляm изготовления опытных образцов нюхательного табака.

Таблица 4.

Химический состав табачного сырья, используемого для изготовления нюхательного табака

Table 4.

Chemical composition of tobacco raw materials used for production of snuff

Образец Sample	Никотин, % Nicotine,%	Углеводы, % Carbohydrates,%	Белки, % Proteins,%
Вирджиния Virginia	0,7	12,4	5,2
№ 1	1,1	7,8	6,9
№ 2	0,9	9,6	5,5

Содержание никотина в исследуемом табачном сырье колеблется от 0,7 до 1.1%, углеводов – от 7,8 до 12,4%.

Табачная мелочь, собранная от сигаретных машин, обладает полным вкусом и приятным, ярко выраженным табачным ароматом, т. к. имеет в своём составе смесь подобранных в различных соотношениях сортотипов табака, Стоимость табачной мелочи не соизмерима со стоимостью листового табака.

Для установления возможности использования табачной мелочи, образующейся при производстве сигарет, в производстве нюхательного табака были изготовлены опытные образцы следующим образом: табачную мелочь фракционировали на просеивающем оборудовании JEL-200/8 (Воrgwаldt). Отобранную фракцию 0,1–0,5 мм использовали для изготовления нюхательного табака. В качестве контроля использовали нюхательный табак, изготовленный из табачного сырья типа Вирджиния.

Потребительские свойства нюхательного табака оценивали по 100-балльной системе на основе дегустационной оценки, разработанной в лаборатории технологии производства табачных изделий ФГБНУ ВНИИТТИ. Результаты дегустационной оценки приведены в таблице 5.

Результаты дегустационной оценки позволяют сделать вывод, что образцы нюхательного табака, изготовленного из мелочи, собираемой на сигаретных машинах, не уступают по качеству образцу, изготовленного из стрипсованного табака Вирджиния.

Технология изготовления нюхательного табака на основе табачной мелочи, позволяет получить продукт высокого качества, сократить процесс производства, исключая дополнительные операции по подбору табачного сырья и его измельчению, что приводит к снижению себестоимости конечного продукта.