Composition de tabac.
La présente invention concerne des compositions à fumer
qui contiennent du tabac et auxquelles est associée une combinaison
d'un agent catalytique et d'un additif dégageant de l'oxyde
nitrique dans les conditions où le tabac est fumé. Plus particulièrement, elle se rapporte à de telles compositions dont l'agent
catalytique est le palladium à l'état de métal ou de sel et dont
l'additif dégageant l'oxyde nitrique est un nitrate inorganique.
La fumée de tabac provenant de la pyrolyse des compositions à fume:
de la présente invention présente une concentration en hydrocarbur.:
aromatiques polycycliques plus faible et une activité biologique sensiblement diminuée.
Les études du mécanisme de combustion dans les compositions de tabac, par exemple les cigarettes, ont montré que les constituants de la fumée qui lui confèrent son activité biologique se forment dans la zone de pyrolyse du cône de la cigarette.
Il est généralement admis que l'activité biologique observée lors des essais avec les condensats de fumée de cigarette sur les animaux de laboratoire courants par les procédés classiques réside dans la fraction neutre de la fumée et plus spécifiquement dans la sousfraction contenant les hydrocarbures aromatiques polycycliques.
L'addition de métaux du groupe du platine à des compositions de tabac en vue d'abaisser la concentration en benzopyrène dans la fumée de tabac, est décrite dans le brevet anglais
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nitrates inorga- _ques au tabac en combinaison avec le platine.
Il a été envisagé que l'effet des nitrates sur la composition de la fumée de cigarette résulte de deux propriétés
de ces sels, à savoir : a) leur capacité d'oxyder et b) leur capacité de dégager dans la zone de pyrolyse de la cigarette de l'oxyde nitrique, dont la molécule comporte un électron non apparié et qui agit comme capteur de radicaux libres. A la condition que la concentration devienne suffisamment élevée, tous les nitrates font baisser jusqu'à un certain point la formation des hydrocarbures aromatiques polycycliques par la cigarette, mais suivant la nature du cation,
pas nécessairement la concentration en ces hydrocarbures aromatiques polycycliques dans le condensat de la fumée, comme l'indiquent Pyriki et al. dans Ber. Inst. Tabakforsch. Dresden 12 37-44 (1965).
La Demanderesse a découvert à présent que la concentration en hydrocarbures aromatiques polycycliques normale de la fumée d'un tabac naturel en feuilles peut être sensiblement diminuée, sans effet organoleptique défavorable sur la fumée du tabac, par incorporation tant de palladium à l'état de métal ou de sel que d'un sel inorganique de l'acide nitrique. La Demanderesse a découvert en outre que les compositions de tabac de la présente invention sont remarquables
par leur aptitude à diminuer sensiblement l'activité biologique de la fumée de tabac normalement engendrée par la pyrolyse du tabac.
La présente invention concerne l'application de ces découvertes surprenantes pour les cigarettes, cigares, tabacs à pipe et autres compositions de tabac à fumer.
L'invention a donc pour but de procurer une composition de tabac à fumer qui donne à la combustion des concentrations sensiblement diminuées d'hydrocarbures aromatiques polycycliques dans la fumée de tabac.
L'invention a également pour but de procurer une combinaison de substances chimiques qui, par sa présence dans une composition de tabac fumer, diminue sensiblement l'activité biologique de la fumée de tabac.
L'invention a aussi pour but de procurer des compositions de tabac à fumer qui diminuent sensiblement l'activité biologique
de la fumée et sont acceptables pour le fumeur du point de vue
de la saveur.
L'invention a par ailleurs pour but de procurer des cigarettes qui, lorsqu'elles sont fumées, dégagent moins d'hydrocarbures aromatiques polycycliques et dont la fumée a une moindre activité biologique.
Ces buts et d'autres de l'invention ressortiront de la description ci-après.
Conformément à la présente invention, l'activité biologique et la concentration en hydrocarbures aromatiques polycycliques sont diminuées sensiblement, sans effet organoleptique défavorable sur la fumée de tabac, par incorporation au tabac tant de palladium à l'état de métal ou de sel que d'un nitrate ou nitrite
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des Eléments.
Le palladium peut être incorporé au tabac à l'état de métal finement divisé, par exemple sous forme de noir de palladium, et/ou à l'état de sel qui peut se décomposer in situ, de préférence sous les effets de la chaleur, en palladium métallique. Les sels hydrosolubles du palladium sont préférés parce qu'ils s'incorporent et se répartissent aisément dans toute la masse du tabac. Des exemples de sels appropriés du palladium sont, entre autres, les sels simples tels que le nitrate de palladium, les halogénures de palladium tels que le chlorure de palladium, les complexes diamminés tels
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-palladates et plus spécialement les palladates d'ammonium, tels que le tétrachloropalladate d'ammonium et l'hexachloropalladate d'ammonium. Une forme du palladium qui s'est révélée particulièrement efficace
en association avec le tabac pour les compositions de l'invention
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Corp.
La- proportion catalytique de palladium en association avec le tabac dans la composition à fumer est d'environ 0,001 à
1% du poids du tabac constitutif du mélange. Bien que la formation des composés polycycliques par pyrolyse de la composition diminue pour toutes ces concentrations, la Demanderesse a découvert que les résultats sont les meilleurs lorsque la teneur en palladium
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tabac. - .
Les nitrates utilisés suivant l'invention sont ceux des
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Vb et des métaux de transition du Tableau Périodique.des Eléments. Un nitrate particulier choix! aux fins de l'invention est un ni- trate qui est présumé non toxique lorsqu'il est incorporé aux compositions de tabac de la présente invention.
Des exemples des divers nitrates convenant du point de
vue de la toxicité, aux fins de la présente invention sont les nitrates de lithium, de sodium, de potassium, de rubidium, de
césium, de magnésium, de calcium, de strontium, d'yttrium, de lanthane, de cérium, de néodyme, de samarium, d'europium, de gadolinium, de terbium, de dysprosium, d'erbium, de scandium, de manganèse, de fer, de rhodium, de palladium, de cuivre, de zinc, d'aluminium, de gallium, d'étain et de bismuth, de même que leurs hydrates et mélanges. De préférence, le nitrate est un nitrate de métal alcalin ou alcalino-terreux. Plus avantageusement, le nitrate est choisi parmi les nitrates de calcium, de magnésium et de zinc, le nitrate de magnésium étant spécialement préféré.
Un nitrate particulièrement efficace en association avec le palladium et le tabac pour former la composition à fumer de l'invention est le nitrate de magnésium hexahydraté pour analyse, contenant sur base pondérale, moins d'environ 0,0005% d'ions chlorure, 0,005% d'ions sulfate et 0,0004% de métaux lourds (à calculer en plomb).
Outre le nitrate, d'autres sels métalliques pouvant dégager de l'oxyde nitrique sont utiles aux fins de l'invention. Des exemples de ces sels sont les divers nitrites inorganiques, comme les nitrites de lithium, de sodium, de potassium, de magnésium et de calcium, outre leurs hydrates et mélanges.
En appréciant la toxicité potentielle des métaux et de leurs sels suivant les procédés habituels de détermination de
la toxicité décrits, entre autres, dans Industrial Toxicology,
3e édition, par Hardy et al., Acton Mass., Publishing Sciences
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Merck & Co., Inc., 1968; dans Sax Dangerous Properties of Industrial
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NI 0 sa, 1974; on peut envisager que: les nitrates des métaux de la liste <EMI ID=10.1>
de vue de la toxicité : l'antimoine, le béryllium; le baryum, le
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nickel, l'osmium, le polonium, le ruthénium, le sélénium, l'argent,
le thallium, le vanadium et le zirconium. Au cas où l'un des nitrates de ces métaux serait utilisé aux fins de l'invention, il faut; veiller à éliminer les métaux du courant de fumée ou à en abaisser la concentration jusqu'à un taux non toxique.
Etant donné que l'effet du nitrate conforme à l'invention est, croit-on, dû à l'aptitude de ce sel à former de l'oxyde
nitrique dans la zone de combustion où la température est cocvenable, la nature et la concentration du nitrate peuvent varier en fonction de ces paramètres. Jusqu'à présent, beaucoup de nitrates, et en particulier ceux des métaux du groupe la étaient considérés comme étant de bons promoteurs de la combustion. Ajoutés au tabac, ils accélèrent la combustion de la cigarette et font baisser la productior totale de fumée. Toutefois, la concentration en hydrocarbures aromatiques polycycliques dans le condensat de la fumée n'est. pas nécessairement réduite et est parfois augmentée. (voir 1'article
de Pyriki et coll. ci-dessus). Le rendement en oxyde nitrique de
ces nitrates est relativement faible. Par conséquent, les nitrates des métaux du groupe la doivent être ajoutés en concentration. relativement élevée pour faire baisser la teneur en hydrocarbures aromatiques polycycliques de la fumée de tabac.
De plus, les nitrates ajoutés, en particulier ceux.
qui accélèrent la combustion, lorsqu'ils sont utilisés en les quantités proposées jusqu'à présent (5 à 10%), confèrent une saveurdésagréable au courant principal de fumée et une odeur déplaisante
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table du point de vue de la saveur. Ainsi, les nitrates, lorsqu'ils sont utilisés seuls dans le tabac, ne se sont pas révélées être des suppresseurs universels des hydrocarbures aromatiques polycycliques, en particulier aux teneurs compatibles avec une saveur et un arôme acceptables de la fumée de cigarette. Par conséquent, lorsque ces nitrates sont utilisés conformément à la présente invention, c'est-à-dire en présence de palladium, la quantité des nitrates nécessaire pour abaisser la teneur en hydrocarbures aromatiques polycycliques de la fumée de tabac diminue sensiblement, permettant ainsi la production de cigarettes
ayant une saveur et une odeur plus agréables, mais une teneur significativement plus faible en hydrocarbures aromatiques polycycliques dans leur fumée.
Pour l'application de l'invention, la proportion de nitrate en association avec le palladium et le tabac dans la composition
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l'entrave à la formation d'hydrocarbures aromatiques polycycliques sous l'effet du nitrate puisse être accentuée par un accroissement de la concentration en nitrate, le goût et l'arôme de la fumée deviennent de plus en plus désagréables avec l'élévation
de la teneur en nitrate. Dès lors, la Demanderesse préfère prendre en association avec le palladium 0,25 à 0,60% d'azote nitrique ajouté.
L'incorporation des additifs de l'invention peut avoir lieu à tout moment avant l'emballage du produit fini à base
de tabac. Dans le cas du tabac à cigarettes, ces-additifs peuvent être incorporés avant ou après le mélange Ces divers tabacs, si les tabacs sont utilisés en mélange, et les additifs peuvent être incorporés à tous les constituants du mélange ou à l'un d'entre eux.
La Demanderesse a établi que la combinaison de palladium et de nitrate est fort efficacement appliquée au moyen d'une solution de sauce casing ordinaire comprenant du glycérol, du propylène glycol et des sucres, à laquelle une solution d'hexa-chloropalladate d'ammonium et de l'eau en quantité suffisante
pour dissoudre la quantité voulue de nitrate ont été ajoutées.
Une telle solution peut être pulvérisée commodément sur le tabac en lanières non hachées, ou au moyen de l'appareil classique d'application de la sauce casing.
Le noir de palladium peut être appliqué sur le tabac
à l'état de suspension dans la sauce casing ou dans l'eau ou bien à l'état de poudre sèche apportant la quantité requise de palladium par tout procédé convenable, par exemple par pulvérisation ou saupoudrage.
Les exemples ci-après pouvant être appliqués à l'échelle industrielle illustrent certains modes de réalisation préférés de l'invention.
EXEMPLE 1.-
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la quantité minimum d'eau requise et on ajoute la solution à un mélange de sucre, de glycérol, de propylèneglycol et d'eau formant
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hexahydraté dans ce mélange et on pulvérise le tout à l'aide d'un appareil applicateur classique de sauce casing sur 222 kg de tabac en lanières non hachées. On mélange le tabac ainsi traité avec
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On hache le mélange résultant en brins d'une largeur de 0,8 mm (échantillon 1). On prépare de même des mélanges contenant uniquement du palladium (échantillon 2) et uniquement du nitrate de magnésium (échantilon 3), de même qu'un témoin exempt de tout additif.
On pyrolyse les trois échantillons et le témoin dans
un réacteur de pyrolyse spécial consistant en un cylindre d'acier d'un diamètre d'environ 102 mm et d'une longueur de 127 mm ménageant un espace annulaire au contour central que recouvre une toile d'acier inoxydable. On bourre du tabac haché dans le réacteur jusqu'à des densités semblables à celles choisies pour les cigarettes, puis on allume le tabac sur le contour exposé.
La combustion du tabac dégage donc la chaleur nécessaire pour la pyrolyse et le réacteur imite étroitement sur une grande échelle les conditions régnant dans le cône de combustion d'une cigarette. On extrait par pompage les produits de combustion et de pyrolyse au moyen d'un petit tube logé concentrique�ent dans le cylindre
et on détermine la teneur en hydrocarbures aromatiques polycycliques dans les solides secs de la fumée. Le tableau suivant indique les valeurs typiques pour les concentrations en hydrocarbures aromatiques polycycliques des tabacs essayés en % de la concentration des hydrocarbures aromatiques polycycliques du témoin.
TABLEAU I.
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région de vibrations des liaisons C-H aromatiques
(11,9 à 14,0 microns).
EXEMPLE 2. -
On dissout 0,64 g de tétrachloropalladate d'ammonium
dans 100 ml d'eau et on ajoute la solution à 56,6 g d'un mélange
de sucre, de glycérol et de propylèneglycol constituant la sauce casing. On dissout 27,5 g de nitrate de magnésium hexahydraté dans la solution constituant la sauce casing et on pulvérise le tout sur 400 g de tabac haché en brins d'une largeur de 0,8 mm (échantillon
4). On prépare de même un échantillon semblable contenant uniquement le tétrachloropalladate d'ammonium (échantillon 5).
Ces échantillons, essayés comme dans l'exemple 1, donnent des résultats typiques qui sont rassemblés au tableau II ci-après. Les résultats relevés pour l'échantillon 3 et le témoin de l'exemple 1 sont donnés aussi à titre de comparaison.
TABLEAU II.
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A nouveau, la cigarette contenant simultanément le palladium et le nitrate de magnésium conduit à une concentration en hydrocarbures aromatiques polycycliques qui est sensiblement plus faible que celle à laquelle mènent les cigarettes contenant le palladium seul ou le nitrate de magnésium seul. Une comparaison
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l'hexachloropalladate d'ammonium abaisse plus que le tétrachloropalladate d'ammonium la concentration en hydrocarbures aromatiques polycycliques.
EXEMPLE
On dissout 1,0 g d'hexachloropalladate d'ammonium dans 100 ml d'eau et on ajoute la solution à 56,6 g d'un mélange de sucre, de glycérol et de propylèneglycol constituant la sauce casing. On dissout 27,84 g de nitrate d'aluminium hydraté
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de 0,8 mm (échantillon 6). Le mélange de tabac final contient 0,06% en poids de palladium et 0,65% en poids d'azote nitrique ajouté, la.teneur totale en azote nitrique étant de 0,75^ en poids On prépare de même un échantillon semblable ne contant que du
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Ces échantillons, essayés comme dans l'exemple 1, donnent les résultats typiques qui sont rassemblés au Tableau III ci-après. Les résultats relevés pour l'échantillon 2 et pour le témoin de
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Dans le même appareil et au moyen des mêmes substances, on exécute le procédé décrit dans l'exemple 3, mais en remplaçant le nitrate d'aluminium ennéahydraté par 22,56 g de nitrate de potassium. Le mélange de tabac final (échantillon 8) contient 0,06;
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teneur totale en azote nitrique étant de 0,75% en poids. On prépara de même un échantillon semblable contenant uniquement le nitrate de potassium (échantillon 9).
Ces échantillons, essayés comme dans l'exemple 1,
donnent des résultats typiques qui sont rassemblés au tableau III ci-après, les résultats relevés pour l'échantillon 2 et le
témoin de l'exemple 1 sont donnés aussi à titre de comparaison.
TABLEAU III.
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plus précise de la concentration en hydrocarbures aromatiques polycycliques.
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Dans le même appareil et au moyen des mêmes substances, on exécute le procédé de l'exemple 1, mais avec la différence que le mélange de tabac final contient 0,12% en poids de palladium
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sium hexahydraté ajouté). Cet échantillon, échantillon 10, est essayé comme décrit dans l'exemple 1 et présente une concentration relative en hydrocarbures aromatiques polycycliques de 42 sur base
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dans l'infrarouge, la valeur de 100 ayant été attribuée au témoin de l'exemple 1.
Des essais de pyrolyse effectués avec des mélanges contenant comme additifs du nitrite de sodium et du nitrate ferrique, à chaque reprise avec ou sans palladium, donnent les résultats suivants, comparés à ceux de l'exemple 4 (partie supérieure du tableau).
TABLEAU IV.
Résultats de la pyrolyse.
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Notes.
1. Tous les échantillons sont des mélanges Blond/Léger séché à l'ai:
Maryland/Turc.
2. Les nitrates sont ajoutés en quantité apportant 0,65% en poids
d'azote nitrique.
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des hydrocarbures aromatiques polycycliques que contiennent les solides secs totaux du condensat de la fumée. On détermine l'ensemble des hydrocarbures aromatiques polycycliques par une chromatographie en phase liquide au cours de deux extractions, dont la première est réalisée par adsorption sur alumine et la seconde, par adsorption sur silice.
La grandeur DEP50/SST est la dose efficace dont il est prévu qu'elle provoque l'arrêt du fonctionnement de 50% des glandes sébacées chez quatre souris albinos. On détermine cette grandeur en mesurant dans l'infrarouge l'absorbance spécifique des hydrocarbures aromatiques polycycliques, puis en extrapolant la valeur obtenue, au moyen d'une courbe pré-étalonnée, pour connaître l'activité spécifique, qui est le poids de ces hydrocarbures qui est nécessaire pour arrêter le fonctionnement de
50% des glandes sébacées des souris. Le quotient de l'activité spécifique par l'ensemble des hydrocarbures aromatiques poly-
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Cette grandeur DEP50 est alors diviséepar le poids des solides secs totaux du condensat de la fumée.
Les valeurs relatives figurant aux tableaux sont les quotients des valeurs expérimentales déterminées comme ci-dessus
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par 100 est la valeur reprise aux tableaux.
REVENDICATIONS.
1.- Composition de tabac à fumer dont le condensat de la fumée présente une activité biologique amoindrie, caractérisée en ce qu'elle comprend du tabac, du palladium et un composé inorganique pouvant libérer de l'oxyde nitrique dans les conditions où elle est fumée, le palladium et le composé libérant l'oxyde nitrique étant présents en quantités suffisantes pour diminuer la teneur en hydrocarbures polycycliques de la fumée de tabac.