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"Elément de filtre pour la'fumée du tabac" la présente invention concerne les éléments de filtre pour les cigarettes et produits analogues et plus particulièrement un élément de filtre qui non seulement enlève de la fumée du tabac les constituants Indésirables mais qui en outre introduit dans la fa- mée un agent qui lui donne un goût particulier..
Il eat d'une pratique courante d'ajouter au tabac des agents lui donnant un goût particulier ; la plupart du temps, on ajoute ces agents directement
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au tabac. Dans certains cas, dans le cas du menthol, par exemple, la chaleur de la combustion du tabac pro- duit une décomposition de l'agent donnant dû goût ce qui a pour résultat de former des sous-produits tout à fait préjudiciables au goût de la fumée du tabac.. En outre, dans le cas d'ajouts donnant du goût, extrême- ment volatils, tels que le menthol, ledit agent a ten- dance à se volatiliser de sorte qu'i est perdu avant que le tabac soit utilisé.
En conséquence, il a été fait des propositions telles que celles du brevet des
Etats-Unis d'Amérique n 2. 063.014 d'Allen, publié le 8 Décembre 1936 pour-adsorber l'agent volatil don- nant du goût sur une matière telle que du noir de car- bone ou de la silice et d'incorporer ensuite la ma- tière adsorbante ainsi traitée dans toute l'étendue du tabac. Bien que cet expédient aide ai retenir dans le tabac l'agent donnant du goût, jusque ce que le tabac soit fumé, l'agent est ,soumis néanmoins à l'effet des- truoteur de la chaleur de combustion'du tabac.
Un autre procédé pour ajouter à la fuméedu tabac un agent donnant du goût est celui qui a été dé- crit dans le brevet français n 685.864 de Paffgen, du
30 Novembre 1929, dans lequel une huile éthérée est absorbée dans une masse d'une matière telle que du noir de carbone ou un gel de silice. Quand on a chargé la. matière absorbante d'huile éthérée, la masse ainsi traitée peut être utilisée comme un élément de filtre
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qui absorbe les constituants azotés de la nicotine 'existant dans la fumée du tabac.
Ces constituants ab- serbés remplacent une certaine partie de l'huile éthé- réeabsorbée dans l'élément de filtre et par conséquent, libèrent les vapeurs d'huile éthérée dans la fumée quit- . tant le filtre. Toutefois, ainsi qu'il est expliqué dans le brevet, la charge de matière absorbante dans' l'huile éthérée empêche la matière de filtrer n'im- porte lequel des autres constituants volatils de la fumée.
Il a été découvert maintenant que si l'on - utilise des matières telles que le charbon activé et la silice,comme adsorbants, au lieu de les utiliser comme absorbants d'un agent volatil donrant du goût, .pour la fumée de tabac, l'agent donnant du goût adsorbé est sélectivement et progressivement libéra par la matière en particules dans la fumée et non par les - constituants de la nicotine dans la fumée,
aveo ce ré- luttât que l'agent donnant du goût est libéré en pro- portion de la quantité de fumée passant à travers l'é- lément de filtre et que les constituants volatils in- désirables de la fumée sont adsorbés par la matière adsorbante de la même manière que si logent volatil donnant du goût n'était pas présent dans la matière adsorbante. La matière adsorbanto est fabriquée pour fonctionner comme telle par dispersion dans toute l'étendue d'une base porteuse plutôt que comme une
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masse absorbante de la matière conforme au brevet français n 685.664 précité.
Quand l'agent volatil donnant du goût à la fumée, tel que lq menthol par exemple, a été adsorbé conformément à la présente in- vention et que tout l'agent en excès 4 été enlevé, l'agent donnant du goût, adsorbé, est:maintenu par la matière adaorbante d'une manière tellement efficace qu'il n'y a aucune libération importante de l'agent donnant du goût de la matière adsorbante, par volati- lisation ou d'une autre manière, pendant une période étendue d'emmagasinage.
Par conséquent, un élément de filtre suivant l'invention, contenant du menthol adsorbé, ne présente pas l'odeur caractéristique de l'agent donnant du goût.
Il semble que l'expulsion hors de la matière adsorbante de l'agent volatil donnant,du goût à la fumée, quand cette matière absorbante;est utilisée comme élément de filtre suivant la présente invention, pour la fumée de tabac, soit effectuée par la matière en particules se trouvant dans la fumée. Cettematière en particules est constituée dans une{large mesure par des gouttelettes minuscules d'une matière semi- liquide.
Quand des gouttelettes quelconques viennent en contact avec la matière adsorbante dans l'élément de filtre suivant la présente invention, elles sont adsorbées et la chaleur d'adsorption'résultante à laquelle s'ajoute la chaleur d'adsorption des cons-
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tituants de la phase vapeur, par la môme matière ad- sorbante, dans l'élément de filtre suivant l'invention, -produit une vaporisation importante de l'agent donnant du goût, qui a été adsorbé.
La vapeur ainsi libérée, de l'agent donnant du goût, est alors libre pour être adsorbée ou absorbée par la ratière en particules qui n'a pas été retenue dans l'élément de filtre, avec ce résultat que la matière en particules de la fumée qui est aspirée à travers l'élément de filtre contient l'agent donnant du goût qui a été adsorbé au début par la matière adsorbante de chaque.élément de filtre.
Ce mécanisme, autant qu'on puisse le comprendre ac- tuellement, explique pourquoi, aveo l'utilisation de l'élément de filtre suivant l'invention, l'agent don- nant du goût, volatil, est expulsé de la matière adsor- bante en une quantité qui semble être une fonction de : .la quantité de matière en particules dans la fumée aspirée à travers l'élément de filtre. Par conséquent, la fumée filtrée contient une teneur uniforme de l'a- gent donnant du goût et elle possède par suite une sa- veur un:forme pendant tout le temps de combustion de la cigarette.
On a constaté qu'il n'y a aucune indi- cation d'expulsion de l'agent donnant du goût, hors de la matière adsorbante, par la.nicotine se trouvant dans la fumée et en conséquence, l'efficacité de l'élé- ment filtrant suivant l'invention pour communiquer le goût désiré à la fumée ne dépend pas de la teneur en
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nicotine de cette dernière ou de l'aptitude que pos- aède la matière adsorbante traitée par l'agent donnant du goût à enlever la nicotine de la!fumée.
En conséquence, le nouvel élément de fil- tre, suivant l'invention, pour la fumée de tabac, comprend une base porteuse dans laquelle est disper- sée d'une manière sensiblement uniforme une matière adsorbante finement divisée, ayant adsorbé un élément ' volatil donnant du goût à. la fumée et susceptible d'être expulsé sélectivement hors de la matière adsorbante par la fumée de tabac.
La matière adsorbante utilisée dans la mise en pratique de la présente invention'peut être toute matière solide finement divisée agissant comme adsor- bant. Le carbone activé et le oharbo obtenus à partir du pétrole ou Il partir d'écales do noix de coco, les cosses de pacane, le bois, etc, le gel de silice, les zéolithes et les charbazitea sont des exemples de ces matières utiles. Parmi les matières adsorbantes connues, on préfère actuellement -utiliser le carbone activé en raison de sa capacité remarquable 'd'adsorption des agents volatils donnant du goût à la fumée.
Toutes ces matières adsorbantea sont en outre capables d'en- lever de la fumée de tabac les constituants volatils tels que l'acétaldéhyde, l'isoprène, l'acroléine, l'acétone, l'alcool méthylique, le méthylfuran, le furan, l'isobutyraldéhyde, l'acétate de méthyle, etc.
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L'agent volatil donnant du goût à la fumée comprend une ou plusieurs des substances qui sont
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'"'utilisées normalement pour donner du goût à la fumée de tabac et qui comprennent,.par exemple, le menthol, .la vanilline, le benzaldéhyde, l'essence de menthe, l'essence de menthe poivrée, l'essence de girofle, ..l'essence de cardamome, et le valérate d'éthyle.
Dans le cas d'un agent donnant du goût, composite, qui est constitué normalement par un mélange de compo- sés, par exemple dans le cas de l'essence de menthe, on a constaté que l'expulsion de l'agent donnant du goût, hors de la matière adsorbante, favorise la libé- ration des composés les plus volatils et par consé- quent de la saveur, la plus caractéristique de l'agent.
Le résultat est un goût plus frais et plus nst que lorsque tous les composés, dans un tel agent donnant du goût, composite, sont volatilisés à partir de la matière adsorbante.
L'adsorption de l'agent donnant du goût est effectuée au moyen de n'importe laquelle des techniques classiques d'adsorption. Par exemple, l'adsorption
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¯¯e5tûff±îctuée-avantagetisement à partir d'une solution hautement saturée de l'agent donnant du goût, dans son solvant. On peut augmenter le degré de saturation de cette solution on faisant usage de solvants doubles.
Par exemple, on a constaté qu'il est avantageux d'effec- tuer l'adsorption de menthol sur du carbone activé,
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en formant une solution sensiblement saturée du men- thol dans de l'alcool éthylique contenant de 5 à 50 %, en volume* d'eau, la teneur en eau du mélange solvant limitant la capacité solvante de l'alcool pour le menthol, et en ajoutant ensuite le carbone à la solu- tion de menthol pendant une période de temps suffi- sante pour obtenir l'adsorption du menthol par le carbone. Toutefois, on peut aussi obtenir une adsorp- tion de l'agent donnant du goût, parla matière adsor bante, en exposant la matière adsorbante à des vapeurs de l'agent donnant du goût ou à cet gent lui-même, à l'état pur,sous forme liquide.
Bien que l'adsorp- tion de l'agent donnant du goût, par.l'un quelconque des procédés précédents, puisse être effectuée après que la matière adsorbante a été dispersée dans la base porteuse, il a été constaté que l'in obtient des résultats plus satisfaisants en effectuant l'adaorp- tioh avan d'incorporer la matière absorbante à la base porteuse.
La base porteuse utilisée dans la mise en pratique de l'invention comprend n'importe laquelle des matières utilisées normalement comme éléments de filtre pour la fumée de tabac. En Général, ces matières sont cellulosiques ou polymères et elles se présentent sous la forme d'une masse en feuille, en filamentsou ressemblant à une éponge et elles comprennent du tabac finement coupé.,On incorpore la
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matière adeorbante à ces bases porteuses ou bien l'on en revêt lesdites bases, l'opération étant faite aussi uniformément que possible, d'une manière telle que soit maintenue sa caractéristique adsorbante.
Par exem- ple, du carbone activé peut être réparti dans une feuille de matière cellulosique fibreuse suivant la description donnée dans le brevet den tats-Unis d'Amé- rique n 2.801.638 de Schur et Hillsman, publié le
6 Aodt 1957. Conformément au procédé décrit dans ce brevet, du charbon activé est ajouté à une pâte de' cellulose du commerce dite pâte de cellulose d'alpha élevé et le mélange résultant mis sous la forme d'une feuille à l'aide des procédés et de l'équipement clas- siques pour la fabrication du papier. La feuille est alors chiffonnée ou "travaillée" en vue de la forma- tion d'une masse de la matière cellulosique contenant le charbon, convenant comme élément de filtre pour la funée de tabac.
Selon une variante, une feuille ou des fragments d'une telle matière fibreuse, sans ma- ' tière adsorbante répartie dans leur masse, pouvant être imprégnés d'adsorbants d'une manière appropriée, par immersion de ladite feuille ou desdite fragments dans une bouillie d'adsorbant ou par pulvérisation d'une bouillie d'adsorbant sur la feuille ou sur les fragmenta. On peut aussi préparer des matières de base . appropriées contenant de l'absorbant en appliquant à la brosse l'adsorbant ou en le saupoudrant sur la.
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base porteuse, soit avec, ou sans'utilisation d'une addition de base porteuse augmentant la retenue de matière adsorbante.
Quelles quesoient la forme et la composition do la base porteuse avec la matière adsorbante qu'elle contient, on la'transforme en un élément de filtre à l'aide d'une technique classique quelconque appropriée à la forme et à la composition ¯ de la matière de base.
Le réglage de la quantité d'agent donnant du goût communiquée à la fumée du tabac peut être ef- fectué de plusieurs manières. Par exemple, les diffé- rentes matières adsorbantes mentionnées jusqu'à pré- sent ont des aptitudes différentes pour adsorber l'a- gent donnant du goût et par cuite, !La quantité d'agent donnant du goût adsorbée disponible, pour être trans- niée à la fumée peut être réglée au;moyen du choix de la matière adsorbante.
En outre, le$ différentes ma- titres adsorbantes ont des aptitudes différentes pour adsorber la matière en particules et les constituants volatils à partir de la fumée, avec(Ce résultat que des quantités différentes de chaleurd'adsorption sont engendrées, avec une variation correspondante du taux suivant lequel l'agent donnant du goût est volatilisé pour Être incorporé à la fumée. En outre, on peut faire varier la quantité de toute matière adsorbante répartie dans la base porteuse, ou bien l'on peut faire varier la longueur de l'élément de filtre conte-
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nant la matière adsorbante traitée par l'agent donnant *donnant *du'goût,
de manière à modifier la quantité d'agent du goût transmise à la fumée, lorsque cette dernière passe à travers l'élément de filtre. Si l'on augmente la densité de l'élément do filtre pour augmenter la chu- te de pression se produisant lorsque la fumée est as- pirée à travers ledit élément, il en résulte une dirai- tion de la quantité de fumée passant à travers le -filtre, ce qui augmente l'étendue de l'adsorption de matière en particules par la matière adsorbante. Mais bien que oela puisse avoir pour résultat .d'engendrer plus de chaleur d'adsorption avec une augmentation correspondante dans la volatilisation de l'agent don- nant du goût, il y a en outre moins de matière en par- ticules qui franchit le filtre et par suite moins d'agent donnant du godt qui soit porté par le filtre.
En outre, on peut obtenir un réglage de la quantité de matière en particules contenant de l'agent donnant du goût, qui atteint la bouche du fumeur en ajoutant un élément de filtre mécanique tel qu'un bouchon'en cellulose à la cigarette, ce bouchon étant adjacent à l'extrémité de sortie de l'élément de filtre donnant du'goût, suivant l'invention.
La quanticé d'agent donnant du goût adsorbée qui serait disponible pour transmission à la famée de tabac, variera avec la quantité de tabac se trouvant dans la oigarette et aveo la puissance de l'agent pour
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donner du goût. D'une manière générale, on a trouvé que la quantité de matière adsorbante traitée par l'agent donnant du goût qui suffit tout juste pour communiquer le goût désiré à la fumée' dans le. temps pendant lequel la cigarette est fumée est inférieure à la quantité de matière adsorbanto nécessaire pour l'enlèvement des constituants volatile pouvant être adsorbés, qui sont présents dans la fumée venant de la cigarette.
En conséquence, si l'on désire un degré d'adsorption plus grand de ces constituants volatils,' l'élément de filtre suivant l'invention peut être complété avec un composant supplémentaire de matière adsorbante non traitée en vue de l'obtention de la valeur de réduction nécessaire dans la concentration des constituants volatils sans perte'd'agent donnant du goût, en excès.
Exemple L'exemple particulier suiyant illustre la production d'un élément de filtre suivant l'invention, utilisant du menthol comme agent donnant du goût à la fumée et du charbon activé comme matière adsorbante, On a dissous 0,453 kg de menthol dans'5,300 litres d'un mélange 50-50 (en volume) d'alcool éthylique et d'eau.
La solution ainsi obtenue a été saturée d'une manière sensiblement complète par rapport au menthol. On a broyé 0,453 kg de carbone activé à base de pétrole en
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monceaux de dimensions telles qu'une partie plus grande passait à travers un tamis de 200 mailles (Tyler Standard) et qu'une partie importante passait à travers un tamis de 325 mailles. Le carbone broyé a été alors ajouté à la solution de menthol et le mélange résultant a été agité, à la température am- bianto pendant deux heures.
Lo carbons, avec son menthol adsorbé, a été séparé par filtration et a été lavé trois fois avec de l'alcool à 20 % en volume (le solde constitué par de l'eau)* Le carbone lavé a été ensuite séché pondant 20 minutes dans une étuve main- tenue à 10420. Le produit résultant était constitué par du carbone activé contenant du menthol adsorbé.
.Ce produit a été alors dispersé dans une base porteu'- so cellulosique et à cet effet, on l'a ajouté à une pâte aqueuse.de cellulose ayant, un alpha élevé à rai- son de 25 parties environ, en poids, de carbone pour 75 parties de pâte, sur base solide* Apres avoir mé- langé intimement le charbon et la pâte dans les ma- tières premières, on a transformé la pâte par ne technique classique de fabrication; du papier en une feuille de papier pesant environ 16 grammes par mètre carré.
Le papier a été plissé et formé en éléments de filtre par le procédé décrit dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique n 2. 801.638 précité de Schur et Hillsmar.. L'élément de filtre résultant comprenait une base porteuse cellulosique dans laquelle était
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dispersé du carbone activé contenant du menthol ad- sorbé. Incorporé à un filtre de cigarette, l'élément de filtre suivant l'invention a communique 0,2 à 0,3 milligramme de menthol à la fumée de la cigarette, fumée conformément au procédé généralement adopté qui consiste à fumer 47 ministres de la cigarette et à prendre une bouffée par minute chaque bouffée ayant une durée de deux secondes et un volume de 35 milli- litres.
D'una manière générale, on a constaté que des éléments de filtre analogues, communiquent de 0,2 à 0,6 milligramme de menthol à la fumée de chaque ci- garette quand ils sont essayés conformément à ce pro- cédé,
Les exemples suivants illustrent l'effet de la teneur en menthol sur la fumée; lorsqu'on fait varier la longueur de l'élément do filtre suivant l'invention. Dans chaque exemple, on a maintenu cons- tante la longueur totale du filtre afin de conserver une quantité uniforme de fumée filtrée, par addition à l'élément de filtre suivant l'invention d'un bouchon supplémentaire composé de filaments d'acétate de cellulose.
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Exemple Bouchon charbon Bouchon en acétate Menthol traité au men- de cellulose, lon- Mg/ciga- thol, longueur gueur mm rette
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<tb> mm
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<tb> II <SEP> 4 <SEP> 11 <SEP> 0,28
<tb> III <SEP> 5 <SEP> 10 <SEP> 0,36
<tb> IV <SEP> 6 <SEP> 9 <SEP> 0,44
<tb> V <SEP> 7 <SEP> 1/2 <SEP> 7 <SEP> 1/2 <SEP> 0,47
<tb> VI <SEP> 10 <SEP> 5 <SEP> 0,53
<tb>
Bien que l'on ait fait mention précédemment de l'utilisation d'agents volatile donnant du goût à la fumée dans l'élément de filtre à fumée suivant l'invention, on reconnaîtra facilement que l'agent volatil adaorbé par la matière absorbante peut com- prendre n'importe quel autre inhalant ayant des pro- priétés avantageuses,
tel que, par exemple les anti- histamines, les produits peur décongestion, etc. En conséquence, le terme "agent volatil donnant du goût à la fumée" utilisé dans la présente spécification et dans le résumé doit s'entendre cornue comprenant toute substance volatile dont l'inhalation améliors la fumée ou est avantageuse d'une autre Manière pour le fumeur
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"Tobacco Smoke Filter Element" The present invention relates to filter elements for cigarettes and the like and more particularly to a filter element which not only removes unwanted constituents from tobacco smoke but additionally introduces into the tobacco smoke. the family an agent which gives it a particular taste.
It is a common practice to add agents to tobacco which give it a particular taste; most of the time, we add these agents directly
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at the cigarette shop. In some cases, in the case of menthol, for example, the heat of combustion of tobacco produces a decomposition of the flavoring agent which results in the formation of by-products quite detrimental to the taste of the tobacco. tobacco smoke. Further, in the case of highly volatile flavoring additions, such as menthol, said agent tends to volatilize so that it is lost before the tobacco is released. used.
As a result, proposals such as those of the
Allen's United States of America 2,063,014, issued December 8, 1936 to adsorb the volatile flavor-imparting agent onto a material such as carbon black or silica and incorporating then the adsorbent material thus treated throughout the tobacco. While this expedient helps retain the flavoring agent in the tobacco, until the tobacco is smoked, the agent is nonetheless subject to the destructive effect of the heat of combustion of the tobacco.
Another process for adding a flavoring agent to tobacco smoke is that which has been described in French Patent No. 685,864 to Paffgen, of
November 30, 1929, in which an ethereal oil is absorbed into a mass of a material such as carbon black or silica gel. When we loaded the. ethereal oil absorbent material, the mass thus treated can be used as a filter element
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which absorbs the nitrogenous constituents of nicotine 'existing in tobacco smoke.
These abbreviated constituents replace some part of the ethereal oil absorbed in the filter element and therefore release the ethereal oil vapors in the exhaust smoke. both the filter. However, as explained in the patent, the loading of absorbent material in the ethereal oil prevents the material from filtering out any of the other volatile constituents of the smoke.
It has now been found that if one uses materials such as activated carbon and silica as adsorbents, instead of using them as absorbents of a volatile flavoring agent, for tobacco smoke, the The adsorbed flavoring agent is selectively and gradually released from the particulate matter in the smoke and not from the nicotine constituents in the smoke,
with this object that the flavoring agent is released in proportion to the amount of smoke passing through the filter element and that the unwanted volatile constituents of the smoke are adsorbed by the adsorbent material in the same way as if the housing volatile flavoring was not present in the adsorbent material. The adsorbent material is made to function as such by dispersing throughout a carrier base rather than as a carrier base.
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absorbent mass of the material in accordance with French Patent No. 685,664 cited above.
When the volatile smoke-flavoring agent, such as menthol for example, has been adsorbed according to the present invention and all the excess agent has been removed, the flavoring agent has adsorbed, is: maintained by the adsorbent material in such an efficient manner that there is no substantial release of the flavoring agent from the adsorbent material, by volatilization or otherwise, for an extended period of storage.
Therefore, a filter element according to the invention, containing adsorbed menthol, does not exhibit the characteristic odor of the flavoring agent.
It appears that the expulsion from the adsorbent material of the volatile smoke-flavoring agent when this absorbent material is used as a filter element according to the present invention for tobacco smoke is effected by the particulate matter in the smoke. This particulate material consists to a large extent of tiny droplets of a semi-liquid material.
When any droplets come into contact with the adsorbent material in the filter element according to the present invention, they are adsorbed and the resultant heat of adsorption to which is added the heat of adsorption of the results.
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The vapor phase, by the same adsorbent material, in the filter element according to the invention produces a substantial vaporization of the flavoring agent which has been adsorbed.
The thus released vapor of the flavoring agent is then free to be adsorbed or absorbed by the particulate dobby which has not been retained in the filter element, with the result that the particulate matter of the smoke which is drawn through the filter element contains the flavoring agent which was initially adsorbed by the adsorbent material of each filter element.
This mechanism, as far as can now be understood, explains why, with the use of the filter element according to the invention, the volatile flavoring agent is expelled from the adsorbent material. bante in an amount which appears to be a function of: the amount of particulate matter in the smoke drawn through the filter element. Therefore, the filtered smoke contains a uniform content of the flavoring agent and therefore has a flavor one: form throughout the burning time of the cigarette.
It has been found that there is no indication of expulsion of the flavoring agent from the adsorbent material by the nicotine in the smoke and therefore the effectiveness of the taste. filter element according to the invention to impart the desired taste to the smoke does not depend on the content of
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nicotine thereof or the ability of the adsorbent treated with the flavoring agent to remove nicotine from smoke.
Accordingly, the novel filter element according to the invention for tobacco smoke comprises a carrier base in which is dispersed in a substantially uniform manner a finely divided adsorbent material having adsorbed a volatile element. giving taste to. smoke and capable of being selectively expelled from the adsorbent material by tobacco smoke.
The adsorbent material used in the practice of the present invention can be any finely divided solid material which acts as an adsorbent. Activated carbon and oharbo obtained from petroleum or coconut husks, pecan husks, wood, etc., silica gel, zeolites and charbazites are examples of such useful materials. Among the known adsorbent materials, it is presently preferred to use activated carbon because of its remarkable ability to adsorb volatile agents which impart flavor to smoke.
All of these adsorbent materials are furthermore capable of removing volatile constituents such as acetaldehyde, isoprene, acrolein, acetone, methyl alcohol, methylfuran, furan, from tobacco smoke. isobutyraldehyde, methyl acetate, etc.
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The volatile smoke flavoring agent includes one or more of the substances which are
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'"' normally used to flavor tobacco smoke and which include, for example, menthol, vanillin, benzaldehyde, mint oil, peppermint oil, clove oil , .. essence of cardamom, and ethyl valerate.
In the case of a composite flavoring agent which normally consists of a mixture of compounds, for example in the case of mint oil, it has been found that the expulsion of the flavoring agent. taste, out of the adsorbent material, promotes the release of the more volatile compounds and therefore the flavor, the most characteristic of the agent.
The result is a fresher and smoother taste only when all of the compounds, in such a composite flavoring agent, are volatilized from the adsorbent material.
Adsorption of the flavoring agent is carried out using any of the conventional adsorption techniques. For example, adsorption
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¯¯e5tûff ± îctuted-advantageously from a highly saturated solution of the flavoring agent, in its solvent. The degree of saturation of this solution can be increased by using dual solvents.
For example, it has been found to be advantageous to effect the adsorption of menthol on activated carbon,
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forming a substantially saturated solution of the menthol in ethyl alcohol containing 5 to 50%, by volume * of water, the water content of the solvent mixture limiting the solvent capacity of the alcohol for the menthol, and then adding the carbon to the menthol solution for a period of time sufficient to achieve adsorption of the menthol by the carbon. However, adsorption of the flavoring agent, by the adsorbent material, can also be achieved by exposing the adsorbent material to vapors of the flavoring agent or to the flavoring agent itself, in the state. pure, in liquid form.
Although the adsorption of the flavoring agent by any of the foregoing methods can be effected after the adsorbent material has been dispersed in the carrier base, it has been found that this is achieved. more satisfactory results by effecting the adaptation before incorporating the absorbent material into the carrier base.
The carrier base used in the practice of the invention comprises any of the materials normally used as filter elements for tobacco smoke. In general, these materials are cellulosic or polymeric and are in the form of a sheet, filament or sponge-like mass and include finely cut tobacco.
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material adsorbent to these carrier bases or the said bases are coated therewith, the operation being carried out as uniformly as possible, in such a way that its adsorbent characteristic is maintained.
For example, activated carbon can be distributed in a sheet of fibrous cellulosic material as described in U.S. Patent No. 2,801,638 to Schur and Hillsman, issued on.
6 Aodt 1957. In accordance with the process described in this patent, activated carbon is added to a commercially available cellulose pulp known as a high alpha cellulose pulp and the resulting mixture formed into a sheet form using the conventional papermaking processes and equipment. The sheet is then crumpled or "worked" to form a mass of the cellulosic material containing the charcoal, suitable as a filter element for the tobacco pipe.
According to a variant, a sheet or fragments of such a fibrous material, without adsorbent material distributed in their mass, which can be impregnated with adsorbents in an appropriate manner, by immersing said sheet or said fragments in a slurry. of adsorbent or by spraying an adsorbent slurry on the sheet or on the fragments. You can also prepare basic materials. materials containing absorbent by brushing the adsorbent or sprinkling it on the.
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carrier base, either with or without the use of an addition of carrier base increasing the retention of adsorbent material.
Regardless of the form and composition of the carrier base with the adsorbent material it contains, it is transformed into a filter element using any conventional technique appropriate to the shape and composition of the material. basic material.
The control of the amount of flavoring agent imparted to tobacco smoke can be done in several ways. For example, the different adsorbent materials mentioned heretofore have different abilities to adsorb the flavoring agent and by curing the amount of adsorbent flavoring agent available to be transferred. fume denial can be regulated by means of the choice of adsorbent material.
Further, the $ different adsorbent ma- terials have different abilities to adsorb particulate matter and volatile constituents from smoke, with (This result that different amounts of heat of adsorption are generated, with a corresponding change in the heat of adsorption. the rate at which the flavoring agent is volatilized to be incorporated into the smoke. In addition, the amount of any adsorbent distributed in the carrier base can be varied, or the length of the carrier can be varied. filter element
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nant the adsorbent material treated by the agent giving * giving * taste,
so as to modify the quantity of flavor agent imparted to the smoke when the latter passes through the filter element. If the density of the filter element is increased to increase the pressure drop which occurs when smoke is drawn through said element, there results in a decrease in the amount of smoke passing through. the filter, which increases the extent of adsorption of particulate material by the adsorbent material. But although this may result in more heat of adsorption being generated with a corresponding increase in the volatilization of the flavoring agent, there is also less particulate matter which passes through the filter and therefore less agent giving godt which is carried by the filter.
Further, control of the amount of particulate matter containing the flavoring agent which reaches the smoker's mouth can be obtained by adding a mechanical filter element such as a cellulose plug to the cigarette. plug being adjacent to the outlet end of the tasting filter element according to the invention.
The amount of adsorbed flavoring agent that would be available for transmission to the tobacco starch will vary with the amount of tobacco in the cigarette and with the potency of the agent.
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give taste. Generally, it has been found that the amount of adsorbent treated with the flavoring agent which is just sufficient to impart the desired taste to the smoke in the. time that the cigarette is smoked is less than the amount of adsorbent material required for the removal of the volatile adsorbable constituents which are present in the smoke from the cigarette.
Accordingly, if a greater degree of adsorption of these volatile constituents is desired, the filter element according to the invention can be supplemented with an additional component of untreated adsorbent material in order to achieve the highest quality. reduction value required in the concentration of volatile constituents without loss of flavoring agent, in excess.
Example The following particular example illustrates the production of a filter element according to the invention, using menthol as the smoky flavoring agent and activated charcoal as the adsorbent material. 0.453 kg of menthol was dissolved in 5.300 liters. of a 50-50 (by volume) mixture of ethyl alcohol and water.
The solution thus obtained was substantially completely saturated with respect to menthol. 0.453 kg of petroleum-based activated carbon was ground to
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piles of such dimensions that a larger portion passed through a 200 mesh screen (Tyler Standard) and a significant portion passed through a 325 mesh screen. Ground carbon was then added to the menthol solution and the resulting mixture was stirred at room temperature for two hours.
Lo carbons, with its adsorbed menthol, was separated by filtration and was washed three times with 20% alcohol by volume (the balance consisting of water) * The washed carbon was then dried for 20 minutes in an oven kept at 10420. The resulting product consisted of activated carbon containing adsorbed menthol.
This product was then dispersed in a cellulose carrier base and for this purpose added to an aqueous cellulose paste having a high alpha of about 25 parts, by weight, of. carbon for 75 parts of dough, on a solid base * After having intimately mixed the charcoal and the dough in the raw materials, the dough was transformed by a conventional manufacturing technique; paper into a sheet of paper weighing about 16 grams per square meter.
The paper was pleated and formed into filter elements by the process described in the aforementioned US Pat. No. 2,801,638 to Schur and Hillsmar. The resulting filter element comprised a cellulosic carrier base in which was
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dispersed activated carbon containing adsorbed menthol. Incorporated in a cigarette filter, the filter element according to the invention impart 0.2 to 0.3 milligrams of menthol to the cigarette smoke, smoked according to the generally adopted method of smoking 47 cigarette ministers. and taking one puff per minute each puff having a duration of two seconds and a volume of 35 milliliters.
In general, it has been found that like filter elements impart 0.2 to 0.6 milligrams of menthol to the smoke of each cigarette when tested according to this method.
The following examples illustrate the effect of menthol content on smoke; when the length of the filter element according to the invention is varied. In each example, the total length of the filter was kept constant in order to maintain a uniform amount of filtered smoke, by adding to the filter element according to the invention an additional plug composed of filaments of cellulose acetate. .
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Example Carbon stopper Menthol acetate stopper treated with cellulose mint, lon- Mg / cigathol, length mm rette
EMI15.1
<tb> mm
<tb>
<tb> II <SEP> 4 <SEP> 11 <SEP> 0.28
<tb> III <SEP> 5 <SEP> 10 <SEP> 0.36
<tb> IV <SEP> 6 <SEP> 9 <SEP> 0.44
<tb> V <SEP> 7 <SEP> 1/2 <SEP> 7 <SEP> 1/2 <SEP> 0.47
<tb> VI <SEP> 10 <SEP> 5 <SEP> 0.53
<tb>
Although reference has been made previously to the use of volatile smoke-flavoring agents in the smoke filter element according to the invention, it will be readily recognized that the volatile agent adsorbed by the absorbent material can understand any other inhalant with advantageous properties,
such as, for example, antihistamines, products for decongestion, etc. Accordingly, the term "volatile smoke flavoring agent" used in this specification and in the summary is to be understood as including any volatile substance which inhalation improves smoke or is otherwise beneficial to smoke. smoking