WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Для характеристики состава табака сортотипа «Трапезонд» до и после ферментации был использован спектрофотометрическй метод измерения величины светопропускания водного экстракта сырья в ультрафиолетовой области при длине волны 200 350 нм и математической обработкой полученных данных с применением методики «распознавания образцов». Показано, что метод распознавания образцов связан с вводом правила классифицирования, по котороым с использованием системы признаков (интенсивность светопропускания на разных длинах волн) определена принадлежность объекта тому или иному классу (уровню показателя качества). В качестве классифицирующего правила использована линейная дискриминантная функция. По размерности признакового пространства (31 значение длины волн) они были упорядочены по информативности и вычислены суммарный внутригрупповой разброс по всем классам (сумма квадратов отклонений значений наблюдений от среднего по всем классам) и вклад каждого признака в этот суммарный внутригрупповой разброс:

k Nl (l ) ) Di = [x - xi(l ], где Di -сумма квадратов отклонений по всем K классам от среднего y l=i i=для i - го признака; значение -ой реализации в -ом классе по i - ому признаку;

x(l) - y l y xi(l) - среднее i - го признака в l - ом классе.

Качество классификации было оценено двумя методами: «переклассификации» и «скользящего экзамена».

Показано, что с увеличением объема обучающей выборки возможно уменьшение вероятности ошибки классификации. На основе исследования научных программ модулей были получены: вектор признаков информативности для данного распределения и для признаков информативных подгруппы выбора, матрица среднего показателя по классам, матрица величин обратных дисперсий и оценки распознавания.

Показано, что все эти данные можно использовать для составления классифицирующего правила, по которому определяется принадлежность объекта тому или иному классу.

В качестве изучаемого выбора было использовано 168 образцов табака (неферментированный и 84 сферментированный).

При математической обработке данных спектроскопического метода «распознавания образцов» были получены два уравнения («решающее правило», содержащее 18 значений светопропускания при различных длинах волн) следующего вида:

l1 = 0,014 T200 - 57,507 + 0,012 T205 - 51,587 + ( ) ( ) 0015 T210 - 46,889 + 0,011 T220 - 37,148 + () () 0,016 T225 - 46,621 + 0,010 T215 - 40, 296 + () () 0,019 T230 - 42,592 + 0,012 T235 - 44,858 + () () 0,018 T245 - 38,799 + 0,011 T240 - 43,502 + () () 2 0,015 T255 - 44,597 + 0,010 T250 - 35,332 + () () 0,015 T265 - 32,357 + 0,011 T260 - 36,553 + () () 0,015 T345 - 49,732 + 0,010 T325 - 45,568 + () () 0,018 T335 - 26,764 + 0,012 T230 - 28,() () l2 = 0,014 T200 - 59,779 + 0,012 T205 - 53,806 + ( ) ( ) 0015 T210 - 48, 493 + 0,011 T220 - 37,753 + () () 0,016 T225 - 41,864 + 0,010 T215 - 40,971 + () () 0,019 T230 - 43,772 + 0,012 T235 - 44,064 + () () 0,018 T245 - 40,677 + 0,011 T240 - 44, 497 + () () 2 0,015 T255 - 43,358 + 0,010 T250 - 34,888 + () () 0,015 T265 - 33,134 + 0,011 T260 - 38, 295 + () () 0,015 T345 - 50,634 + 0,010 T325 - 48,733 + () () 0,018 T335 - 55,858 + 0,012 T230 - 28,() () 4. Процессы ферментации табака в период доферментационного хранения.

Проведены эксперименты по изучению динамики и изменений кислородного показателя во время доферментационного хранения на неферментированном табаке сортотипа трапезонд 1,2 и 3 сортов. Для этого влажность каждого образца доводили до 13% и готовили кипы различной массы (2, 2,5 и 3 кг). Образцы помещали в условиях склада (не более 6 месяцев) и из них брали навески для определения кислородного показателя. Результаты исследования представлены в табл. 1 и на рис. 1.

Показано, что во всех случаях доферментационного хранения имеет место снижение кислородного показателя, при этом на его исходную величину особого влияния не оказывает товарный сорт табака, однако в целом он более высок для третьего сорта.

Установлено, что повышение плотности кипы вызывает более сильное снижение кислородного показателя. Эта закономерность выявлена во всех образцах и сезонах. Этот характер изменения кислородного показателя, по нашему мнению, связан с самосогреванием табачного сырья при увеличении плотности кипы (затруднение доступа кислорода) и инактивацией ферментативных реакций, связанных с интенсификацией процессов, происходящих при функцинировании цикла Кребса за счет повышения температуры.

Показано, что фактор доферментационного хранения табачного сырья не оказывает существенного влияния на уровень снижения кислородного показателя. В этой связи были проведены эксперименты по установлению динамики кислородного показателя при ферментации табака с разной продолжительностью хранения с ферментацией сырья 1 и сортов в режиме 500C, 3 сорта – в режиме 600C. Результаты представлены в табл. 2 и на рис. 2, 3 и 4.

На основе проведенных экспериментов установлена определенная закономерность:

табак после 6 месяцев хранения гораздо быстрее достигает порога сферментированности (КП 0,1), продолжительность 2-ой фазы ферментации можно сократить на 24 часа, что обеспечивает интенсификацию процесса, повышение производительности ферментационного оборудования и сокращение энергозатрат.

На основе данных кислородного показателя и спектрофотометрии со сравнительными анализами сферментированного табака установлено, что они в целом совпадают, хотя в отдельных случаях спектрофотометрический метод сигнализирует о более раннем завершении процесса.

5. Оценка потенциальных возможностей неферментированного табака с помощью «УФ-метода» Рассмотрены вопросы о взаимосвязи состава табака до и после ферментации на основе спектрофотометрических характеристик водного экстракта сырья и определения сферментированности сырья на соответствующих спектрах. Для описания этой зависимости использовали математическое выражение:

Sф = f (Sнф) где Sнф - спектр неферментированного сырья;

Sф - тоже для сферментированного табака.

Для математической обработки материала были использованы спектрофотометрические данные, которые были получены для образцов различного табачного сырья до и после ферментации.

Прогноз спектрофотометрической кривой Sф - на основе кривой Sнф осуществляли путем последовательного прогноза каждой точки спектра в интервале от 200 до 350 нм через каждые 5 нм. Для каждой точки спектра T были расчитаны уравнения регрессии типа Tiф. Получено целое семейство уравнений (всего 31), которые позволяют прогнозировать любую точку Sф на основе спектрофотометрических данных Sнф.

Показано, что практическая значимость математического выражения зависимости между двумя спектрами может выразиться в определении цен на табачное сырье.

Проведено исследование по выбору режимов ферментации в зависимости от характера Sнф. поступающего сырья. Для экспериментов выбраны 12 кип табака. Перед ферментацией из кип отбирали образцы для определения Sнф. спектров. Табачные кипы ферментировались в режиме 500C и из каждой кипы через 24, 48 и 72 часов брали образцы для установления кислородного показателя. Получено уравнение регрессии, описывающее взаимосвязь между кислородным показателем, спектра Sнф. неферментированного табака и продолжительностью 2-й фазы (час).

ПК = 5,8648 - 0,01992 -1, 4252T210 +1,1514T215 - 0,7489T270 + 4,5867T295 - 3,6576T300 - 0, 2942TГде Ti – значение величины светопропускания (%) водного экстракта неферментированного табака при длине волны i.

Полученное уравнение регрессии имеет следующие статистические характеристики:

множественный коэффициент корреляции Rf = 0,832, коэффициент Фишера Fu = 9,029 и коэффициент аппроксимации.

= 11, 2% На основе полученных результатов показана достоверная взаимосвязь между характеристиками исходного сырья и элементами технологии его переработки, что можно использовать для создания математического модуля ферментационного производства, и оптимизации и автоматизации процессов.

Исследованы основы управления процессом ферментации в зависимости от свойств перерабатываемого сырья. Для этого осуществили наблюдение за снижением КП во время 3-й фазы ферментации. Полученные результаты даны в табл. 3.

Установлены некоторые статистические характеристики: среднее арифметическое КП = 0,05, стандартное отклонение = 0,0149, коэффициент вариации v = 29,74%.

Установлено, что примерно 70% случаев снижение КП варьируется в пределах от 0,0351 до 0,0649. Поэтому снижение КП во 2-й фазе до уровня (0,0351-0,1) является гарантом сферментированности табачного сырья по показателю КП ( 0,1) после 3-й фазы ферментации.

На основе полученных результатов внесены следующие коррективы: 1-ая и 3-яя фазы ферментации для всех табаков протекают с жестко установленными режимами. Поэтому для поступающего на ферментацию табака, после установления его состава и изучения Sнф. путем дальнейшего расчета определяется время 2-й фазы ферментации, которое обеспечивает достижение КП = (0,0351- 0,1).

Предложенная методика управления процессом является принципиально новым подходом и ее можно использовать во время конкретных случаев табачного производства.

6. Ускорение процесса ферментации и «старение» табачного сырья Следует отметить, что представленный вопрос нами исследован впервые. При проведении экспериментов использовали табак 1, 2 и 3 сортов, из которых готовились кипы и ферментировали в обычных условиях. Во время 2-й фазы через каждые 3 месяца отбирали пробы для определения КП. Результаты представлены в табл. 4 и на рис. 5.

На основе материалов анализа установлено, что во время доферментационного хранения табачного сырья происходит закономерное снижение уровня КП. При этом в пределах одного товарного сорта уровня сферментированности по КП < 0,1 образцы достигали тем быстрее, чем меньше значение КП было в табаке при его укладке на хранение. Показано, что за счет длительности хранения возможно доведение неферментированного табака до кондиции сферментированности. Время достижения КП < 0,1варьируется в пределах 6-15 месяцев. В среднем, можно считать, что при годичном хранении табачное сырье проходит укороченный цикл 2-ой фазы ферментации и приобретает свойства сферметированного табака. Это подтверждают данные на основные показатели качества с применением спектрофотометрического метода (табл. 5).

Эти данные показывают, что различия между контролем (сферметированный табак) и опытными образцами, по основным показателям качества, находятся в пределах точности отбора пробы и, исходя из этого, во время «старения» свойство «неферментированности» за длительный промежуток времени можно достаточно просто, без затрат ликвидировать.

Полученный экспериментальный материал имеет определенный практический интерес:

если табачная отрасль располагает достаточными запасами табачного сырья (годовой и более), то есть экономическая целесообразность в том, чтобы определенную часть сырья недоферментировать путем укорачивания 2-й фазы, что будет способствовать повышению производительности ферметационного оборудования и снижению энергозатрат.

Проведены эксперименты по определению динамики некоторых показателей качества табачного сырья в процессе «старения» с использованием спектрофотометрического метода. Использовалось табачное сырье 1, 2 и 3 сортов, которое залеживалось на длительное хранение при обычных условиях. В табл. 6 представлены результаты исследования на примере табачного сырья 1 сорта.

При анализе полученных данных прежде всего следует обратить внимание на курительные свойства, которые характеризуются ароматом и вкусом табачного дыма.

Показано, что до года или несколько дольше, процесс «старения» сопровождается некоторым улучшением курительных свойств, после чего, в конце процесса, дегустационные свойства табачного дыма заметно ухудшаются. Оказалось, что по мере послеферментационного хранения табака имеет место существенное улучшение горючести (снижение числа затяжек, необходимое для сгорания «условной» сигареты) и заполняющей способности (снижение показателя г табака/ «условная» сигарета) сырья.

Что касается объемно-упругих свойств (жесткость «условной» сигареты в мм), они имеют тенденцию к небольшому ухудшению. Также до известной степени ухудшается показатель измельчаемости. Имеет место снижения равновесной влажности. Исходя из этого вытекает, что на «старение» нельзя укладывать табачное сырье с пониженным уровнем равновесной влажности.

Установлено закономерное снижение (вероятно за счет окислительных реакций) содержания никотина. Поэтому вытекает, что при хранении табачного сырья с высоким (более 2-х%) содержанием никотина можно ожидать улучшение его качества, но если на хранение заложить низконикотиновый табак (около 1%), то можно считать, что после длительного хранения он станет «пустым» т.е. потеряет свои качественные курительные достоинства. Снижение содержания никотина в табаке приводит также к снижению его содержания в дыме, при этом он снижается в гораздо большей степени. Вероятно, что на этот процесс в сильной степени оказывает влияние горючесть табака. Это фактор оказывает положительное влияние на снижение в дыме токсичных элементов- сухого концентрата и окиси углерода.

На основе проведенных опытов установлено, что на «старение» целесообразно использовать более грубый табак.

7. Совершенствование химико-технологического контроля ферментационного производства Опыты проведены на усовершенствование способа определения основного показателя сферментированности табака-кислородного показателя. Установлено, что кроме показателя степени загрязнения табачного сырья, влажности и КП немаловажным является осуществление контроля содержания никотина, поскольку этот компонент во многом определяет как физиологическую необходимость курения, так и является индикатором качества табака. Для определения этого показателя разработан простой и быстрый метод, принцип которого заключается в следующем (рис. 6):

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»