Verfahren zur Gewinnung von Tabak geringer Giftigkeit Die Erfindung betrifft Rauchtabak, der beim Verbrennen einen Rauch mit vermindertem Gehalt an Nikotin bildet, und weiterhin ein Verfahren zur Gewinnung dieses Tabaks.
Die Medizin und die Öffentlichkeit haben sich in den letzten Jahren mit dem hohen Prozentsatz an Herz- und Gefässerkrankungen sowie Lungenkrebs bei Tabakrauchern befasst. Da von einigen Fachleu ten behauptet wurde, dass diese Schäden durch im Tabakrauch vorhandenes Nikotin und Teere verur sacht werden, ist es allgemein üblich geworden, Ziga retten und andere Rauchwaren mit Filter zu versehen, welcher dazu dienen soll, zumindest einen Teil des Nikotins und der Teere aus dem vom Raucher ein geatmeten Rauch zu entfernen. Die grundlegende Lösung, den Nikotingehalt des Tabaks selbst zu be seitigen oder wesentlich herabzusetzen, wurde auch angewendet.
Keines dieser Verfahren zur Verringe rung der Menge an Nikotin und Teeren, welche vom Raucher eingeatmet werden, war völlig zufriedenstel lend, da beide Verfahren den Geschmack und das Aroma des Tabaks verändern, und dadurch den Ge- nuss beim Rauchen herabsetzen.
Es wurde nunmehr ein Verfahren zur Behandlung des Tabaks gefunden, welches den Anteil an Nikotin wesentlich herabsetzt, welches im Tabakrauch flüchtig wird, ohne jedoch den Geschmack oder das Aroma des so behandelten Tabaks nachteilig zu beeinflussen, oder den Genuss des Rauchers herabzusetzen.
Das neue Verfahren zur Gewinnung von Tabak, in welchem mindestens ein Teil des Nikotins in beim Verbrennen des Tabaks nicht flüchtiger Form vor liegt, ist dadurch gekennzeichnet, dass man den Ta bak mit Methyl- bzw. Äthyljodid, -bromid und/oder -chlorid behandelt.
Vorteilhaft werden milde Reaktionsbedingungen und eine auf ein Mindestmass herabgesetzte Einwir kungszeit zur Vermeidung einer eventuellen Schädi gung des köstlichen Duftes und Aromas des behan delten Tabaks verwendet.
Obgleich es noch nicht eindeutig erwiesen wurde, ist der geringere Nikotingehalt von gemäss der Erfin- dung behandeltem Rauchtabak wahrscheinlich auf die Reaktion der zur Behandlung verwendeten niede ren Alkylhalogenide mit dem Nikotin des Tabaks zu rückzuführen, wobei sich eine oder mehrere nicht flüchtige, brennbare Verbindungen bilden, welche beim Verbrennen des Tabaks in harmlose Verbren nungsprodukte verwandelt werden. Auf diese Weise wird die Verdampfung des Nikotins und dessen Bei mengung zum Rauch verhindert.
Es wird angenom men, dass die zur Behandlung verwendeten Alkyl- halogenide mit dem im behandelten Tabak vorhande nen Nikotin im wesentlichen gemäss folgender Gleichung reagieren
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Hierin stellt R das Radikal eines niederen Alkyls dar, das nicht mehr als 2 Kohlenstoffatome hat, d. h. ein Methyl- oder ein Äthylradikal, und X Jod, Brom oder Chlor.
Wahrscheinlich findet auch in gewissem Masse eine Reaktion zwischen dem zur Behandlung verwendeten Alkylhalogenid und dem Stickstoffatom in dem N-Methyl-Pyrrolidinring des Nikotinmoleküls statt, welcher in obiger Formel mit B bezeichnet wird. Demzufolge dürfte gemäss der Erfindung behandelter Tabak ein Gemisch von Nikotinalkylhalogenidreak- tionsprödukten einschliesslich Verbindungen enthal ten, in welchen die Alkylhalogenidanlagerung an einem oder beiden der Stickstoffatome des Nikotin moleküls stattgefunden hat.
Die einzelnen zur Be handlung verwendeten Alkylhalogenide, welche sich bei der Behandlung von Tabak gemäss der Erfindung als geeignet erwiesen haben und verhindern, dass Nikotin als solches im Tabakrauch verflüchtigt auf tritt, werden in nachstehender Tabelle angeführt
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Behandlungsmittel
<tb> Siedepunkt <SEP> Normaler
<tb> <U>Alkylhalogenid <SEP> in <SEP> C <SEP> Physi</U>ka<U>lischer</U> <SEP> Zustand
<tb> Methylchlorid <SEP> -24 <SEP> Gas
<tb> Methylbromid <SEP> 3,5 <SEP> Gas
<tb> Äthylchlorid <SEP> 13 <SEP> Gas
<tb> Äthylbromid <SEP> 38,4 <SEP> Flüssigkeit
<tb> Methyljodid <SEP> 42,4 <SEP> Flüssigkeit
<tb> Athyljodid <SEP> 72,
4 <SEP> Flüssigkeit Diese Agentien werden zweckmässig in der Dampf- bzw. Gasphase verwendet, um eine innige Berührung des zu behandelnden Tabaks zu gewähr leisten und dabei die Möglichkeit einer negativen Beeinflussung des Geschmacks des Produkts auf ein Mindestmass herabzusetzen. Die niedriger siedenden, zur Behandlung verwendeten Stoffe, die im allgemei nen bevorzugt werden, können zur leichteren Hand habung vor der Verwendung gekühlt und verflüssigt werden, um sie dann in Anwesenheit des zu behan delnden Tabaks verdampfen zu lassen.
Die höher siedenden, zur Behandlung verwende ten Agentien werden, obgleich brauchbar, wegen der verhältnissmässig hohen Behandlungstemperatur nicht bevorzugt, welche erforderlich ist, um sie in der Dampfphase zu halten. Weiterhin ist es schwieriger, einen Überschuss an Behandlungsmittel aus dem be handelten Tabak zu entfernen, wenn es höher sie dende Verbindungen sind.
Die Brauchbarkeit des Behandlungsmittels wird auch durch die Art des in ihm vorhandenen Halo- gens beeinflusst. Obgleich Jodide gemäss der Erfin dung brauchbar sind und besser reagieren als Bro- mide oder Chloride, sind sie nicht zu empfehlen, da festgestellt wurde, dass mit diesen Verbindungen behandelter Tabak dazu neigt, beim Brennen kleine Mengen freien Jods im Rauch abzugeben.
Die Chlo ride sind von den drei brauchbaren Halogeniden am wenigsten reaktionsfähig ünd erfordern deshalb rela tiv längere Reaktionszeiten und höhere Reaktions temperaturen, wodurch der Geschmack des behan- delten Tabaks beeinträchtigt werden kann.
Deshalb werden die Bromide und insbesondere Methylbromid bevorzugt, da sie reaktionsfähiger als die Chloride sind und doch die erwähnten Nachteile der Jodide nicht aufweisen. Methylchlorid, das sonst ein brauch bares Behandlungsmittel wäre, ist wirtschaftlich ge sehen wegen seines hohen Dampfdruckes nicht vor teilhaft, da dieser die Verwendung verhältnismässig teurer, druckfester Reaktionsgefässe erfordert.
In der Regel wird das zur Behandlung zu ver wendende niedere Alkylhalogenid in einen, den zu behandelnden Tabak enthaltenden Reaktionsbehälter gebracht, der dann so lange bei normaler oder erhöh ter Temperatur gehalten wird, bis die Behandlung des Tabaks im wesentlichen beendet ist. Zahlreiche Faktoren, wie z. B. die Reaktionsbereitschaft des Behandlungsmittels, die Reaktionstemperatur und der Druck, die Konzentration und Menge des ver wendeten Behandlungsmittels und der Nikotingehalt des Tabaks beeinflussen die Behandlungs- bzw. die Reaktionszeit, die für ein zufriedenstellendes Ergeb nis erforderlich ist.
In der Regel werden jedoch Be handlungszeiten angewendet, die zwischen etwa zwei Stunden und 48 Stunden liegen, in den meisten Fäl len aber genügt eine Reaktionszeit von etwa 4 bis 20 Stunden.
Die geeigneten Reaktionstemperaturen erstrecken sich von der niedrigsten Temperatur, bei welcher mit dem betreffenden Behandlungsmittel eine merkliche Reaktion erzielt werden kann, bis zu der Temperatur, bei welcher der Geschmack des Tabaks ernstlich be einträchtigt wird. Da in den meisten Fällen durch Anwendung von Temperaturen, die unter der nor malen Raumtemperatur liegen, kein Vorteil zu erzie len ist, ist die obere Temperaturgrenze von Bedeu tung. Es wurde festgestellt, dass die praktische obere Grenze der Reaktionstemperatur 600 C ist, da höhere Temperaturen besonders bei längerer Behandlungszeit den Geschmack des Tabaks beeinträchtigen können.
Die bevorzugten Reaktionstemperaturen liegen zwi schen etwa 45 und 500 C, da diese ohne Gefahr an gewendet werden können und doch hoch genug sind, um mit den oben erwähnten bevorzugten Behand lungsmitteln eine befriedigende Reaktionsgeschwin digkeit zu erreichen. In manchen Fällen, wo z. B. ein verhältnismässig hoch siedendes Behandlungsmittel wie Methyl- oder Äthyljodid verwendet wird, können Temperaturen bis zu 1000 C zur Anwendung gelan gen. Derartige Reaktionstemperaturen sind in der Regel aber nicht zu empfehlen.
Die zur Anwendung gelangende Menge an niede ren Alkylhalogeniden ändert sich je nach dem Niko tingehalt des zu behandelnden Tabaks. Da eine völlige Entfernung des Nikotins aus dem Tabakrauch zur Verwirklichung der wesentlichen Vorteile der Er findung nicht erforderlich ist, braucht nicht das ge samte Nikotin des Tabaks mit dem Behandlungsmittel zur Reaktion gebracht zu werden. Deshalb ist es nicht notwendig, in jedem Falle das Behandlungsmittel in stöchiometrischen Verhältnissen (1 Mol des Behand lungsmittels auf 1 Mol Nikotin) zu verwenden. Da aber andere Faktoren, wie z.
B. die Reaktionstempe ratur und die Behandlungszeit, die Vollständigkeit der Behandlung beeinflussen, ist es in der Regel wün schenswert, mindestens 1 Mol Behandlungsmittel für jedes in dem zu behandelnden Tabak vorhandene Mol Nikotin zu verwenden. Es wurde darüber hinaus festgestellt, dass bessere Ergebnisse erzielt werden, wenn ein Überschuss an Behandlungsmittel verwendet wird, z. B. bis zu 1,3 Mol pro Mol Nikotin.
Bei Verwendung des zur Behandlung bevorzugten Me- thylbromids wird 1,1 bis 1,2 Mol desselben pro Mol Nikotin in dem zu behandelnden Tabak empfohlen. Ein grosser überschuss an Behandlungsmittel sollte aber vermieden werden, da es den Geschmack des Tabaks beeinträchtigen könnte.
Zur Behandlung des Tabaks können die Halo genide entweder einzeln oder untereinander gemischt verwendet werden, oder aber mit irgendeinem geeig neten indifferenten Gas verdünnt zur Anwendung gelangen.
<I>Beispiel 1</I> Von einer bestimmten Menge fermentierten und geschnittenen, zur Herstellung von Zigaretten geeig neten Rauchtabaks wird eine Nikotinanalyse gemacht. Eine Probe von 910 g des 2,8 Gewichtsprozent Niko tin enthaltenden Tabaks wird in einen Glasbehälter gepackt, der gerade ausreicht, um diese Tabakmenge unterzubringen. Etwa 17,3 g (10 ccm) Methylbromid (etwa 16 % mehr als die stöchiometrische Menge) wird in einer Sole auf etwa - 200 C gekühlt. Alsdann führt man das Reagenzglas, welches das Behandlungs mittel enthält, in den mit Tabak vollgepackten Behäl ter ein.
Die Mündung des Glasbehälters wird schnell durch Zuschmelzen in der Flamme vor dem Verdamp fen des Methylbromids aus dem Reagenzglas dicht ver schlossen. Der dicht verschlossene Behälter wird dann 24 Stunden lang in ein auf etwa 450 C erhitztes Was serbad gebracht. Dann wird der Behälter dem Bad entnommen, abgekühlt und geöffnet. Der behandelte Tabak wird zu Zigaretten verarbeitet. Der Rauch dieser Zigaretten normaler Grösse (7 cm) enthält gewichtsmässig 0,81 mg Nikotin im Vergleich zu einem Nikotingehalt von 2,55 mg im Rauch einer gleichen Zigarette, die aus dem unbehandelten Tabak hergestellt worden war, welcher derselben Menge entnommen worden war wie die Versuchsprobe. Es wurde somit eine Verringerung des Nikotingehalts im Tabakrauch um 68 % erreicht.
<I>Beispiel 2</I> Zehn Gramm Zigarettentabak werden in ein Glasrohr gebracht und etwa 0,3 g Methyljodid hin zugefügt. Dann wird das Glasrohr dicht verschlossen und während zwei Stunden in ein auf etwa 70o C gehaltenes Wasserbad gebracht. Die verhältnismässig hohe Reaktionstemperatur wird zum Verdampfen des Methyljodids verwendet, das bei etwa 42,4 C siedet. Obgleich der behandelte Tabak wegen der hohen Reaktionstemperatur leicht an Geschmack eingebüsst hatte, liess er beim Verbrennen wesentlich weniger Nikotin in den Rauch verdampfen als unbehandelter.
<I>Beispiel 3</I> Die Behandlung gemäss Beispiel 2 kann auch unter Verwendung von 10 g Zigarettentabak, 0,4 g Äthyljodid und einem Bad kochenden Wassers aus geführt werden. Der Tabakrauch enthält gewichts- mässig etwa 2,4 mg Nikotin ohne Behandlung und <B>1,1</B> mg danach. Diese Arbeitsweise verringert also den Nikotingehalt um etwa 54%.
Obgleich es in vielen Fällen möglich ist, durch Einstellen der Reaktionsbedingungen innerhalb der oben angegebenen Grenzen den Nikotingehalt des Rauches des behandelten Tabaks praktisch auf Null herabzusetzen, ist es im allgemeinen nicht erwünscht, derart vorzugehen, da das entstehende Produkt einen flauen, vielen Rauchern unannehmbar erscheinenden Geschmack hat. Um den wesentlichen Vorteil ge- mäss der Erfindung zu erzielen, ist es deshalb nicht nötig, das Nikotin völlig aus dem Tabak zu entfernen.
Es wird deshalb bevorzugt, die Reaktionsbedingungen derart einzustellen, dass nur etwa 40-80 %, vorzugs weise aber 50-70 % des Nikotins. des Tabakrauchs entfernt werden. Natürlich ist jede merkliche Nikotin gehaltsverringerung im Rauch, sogar eine so geringe wie 15-20 %, von einigem Wert, aber offensichtlich muss ein höherer Prozentsatz entfernt werden, um einen wesentlichen Vorteil zu erreichen.
Method of Obtaining Low Toxicity Tobacco The invention relates to smoking tobacco which, when burned, forms a smoke with reduced nicotine content, and to a method of obtaining this tobacco.
In recent years, medicine and the public have dealt with the high percentage of cardiovascular diseases and lung cancer among tobacco smokers. Since some experts have claimed that this damage is caused by nicotine and tar present in tobacco smoke, it has become common practice to provide cigars and other tobacco products with filters that are intended to remove at least some of the nicotine and the Tar to remove any smoke breathed by the smoker. The basic solution of eliminating or substantially reducing the nicotine content of tobacco itself was also used.
Neither of these methods of reducing the amount of nicotine and tars inhaled by the smoker has been entirely satisfactory, since both methods change the taste and aroma of the tobacco and thereby decrease the enjoyment of smoking.
A process for treating tobacco has now been found which substantially reduces the proportion of nicotine which is volatile in tobacco smoke, but without adversely affecting the taste or aroma of the tobacco treated in this way, or reducing the smoker's enjoyment.
The new process for obtaining tobacco, in which at least part of the nicotine is present in non-volatile form when the tobacco is burned, is characterized in that the tobacco is treated with methyl or ethyl iodide, bromide and / or chloride .
Mild reaction conditions and an exposure time reduced to a minimum to avoid possible damage to the delicious smell and aroma of the treated tobacco are advantageously used.
Although it has not yet been clearly established, the lower nicotine content of smoking tobacco treated according to the invention is probably due to the reaction of the lower alkyl halides used for the treatment with the nicotine of the tobacco, with the formation of one or more non-volatile, flammable compounds which are converted into harmless combustion products when the tobacco is burned. This prevents the nicotine from evaporating and adding to the smoke.
It is assumed that the alkyl halides used for the treatment react with the nicotine present in the treated tobacco essentially according to the following equation
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Herein, R represents the radical of a lower alkyl which has no more than 2 carbon atoms, i.e. H. a methyl or an ethyl radical, and X iodine, bromine or chlorine.
A reaction between the alkyl halide used for the treatment and the nitrogen atom in the N-methyl-pyrrolidine ring of the nicotine molecule, which is denoted by B in the above formula, probably also takes place to a certain extent. Accordingly, tobacco treated according to the invention should contain a mixture of nicotine alkyl halide reaction products including compounds in which the alkyl halide addition to one or both of the nitrogen atoms of the nicotine molecule has taken place.
The individual alkyl halides used for treatment, which have proven suitable in the treatment of tobacco according to the invention and prevent nicotine as such from being volatilized in tobacco smoke, are listed in the table below
EMI0002.0019
Treatment agents
<tb> Boiling point <SEP> normal
<tb> <U> alkyl halide <SEP> in <SEP> C <SEP> Physi </U> ca <U> lischer </U> <SEP> state
<tb> methyl chloride <SEP> -24 <SEP> gas
<tb> methyl bromide <SEP> 3.5 <SEP> gas
<tb> ethyl chloride <SEP> 13 <SEP> gas
<tb> Ethyl bromide <SEP> 38.4 <SEP> liquid
<tb> methyl iodide <SEP> 42.4 <SEP> liquid
<tb> Ethyl iodide <SEP> 72,
4 <SEP> liquid These agents are expediently used in the vapor or gas phase in order to ensure intimate contact with the tobacco to be treated and thereby reduce the possibility of a negative influence on the taste of the product to a minimum. The lower-boiling substances used for the treatment, which are generally preferred, can be cooled and liquefied for easier handling before use and then allowed to evaporate in the presence of the tobacco to be treated.
The higher boiling agents used for treatment, although useful, are not preferred because of the relatively high treatment temperature required to keep them in the vapor phase. Furthermore, it is more difficult to remove an excess of treating agent from the treated tobacco when it is higher-enduring compounds.
The usefulness of the treatment agent is also influenced by the type of halogen present in it. Although iodides according to the invention are useful and react better than bromides or chlorides, they are not recommended because it has been found that tobacco treated with these compounds tends to give off small amounts of free iodine in the smoke when burned.
Of the three useful halides, the chlorides are the least reactive and therefore require relatively longer reaction times and higher reaction temperatures, which can impair the taste of the tobacco being treated.
The bromides, and especially methyl bromide, are therefore preferred because they are more reactive than the chlorides and yet do not have the disadvantages of the iodides mentioned. Methyl chloride, which would otherwise be a useful treatment agent, is not economically advantageous because of its high vapor pressure, since this requires the use of relatively expensive, pressure-resistant reaction vessels.
As a rule, the lower alkyl halide to be used for the treatment is placed in a reaction container containing the tobacco to be treated, which is then kept at normal or elevated temperature until the treatment of the tobacco has essentially ended. Numerous factors such as B. the reactivity of the treatment agent, the reaction temperature and pressure, the concentration and amount of the treatment agent used ver and the nicotine content of the tobacco influence the treatment or the reaction time required for a satisfactory result.
As a rule, however, treatment times between about two hours and 48 hours are used, but in most cases a reaction time of about 4 to 20 hours is sufficient.
Suitable reaction temperatures range from the lowest temperature at which a significant reaction can be achieved with the treatment agent in question, to the temperature at which the taste of the tobacco is seriously impaired. Since in most cases no advantage can be achieved by using temperatures that are below normal room temperature, the upper temperature limit is important. It has been found that the practical upper limit of the reaction temperature is 600 ° C., since higher temperatures can impair the taste of the tobacco, particularly with longer treatment times.
The preferred reaction temperatures are between about 45 and 500 C, since these can be used without risk and are high enough to achieve a satisfactory reaction rate with the preferred treatment agents mentioned above. In some cases where e.g. If, for example, a relatively high-boiling treatment agent such as methyl or ethyl iodide is used, temperatures up to 1000 C can be used. Such reaction temperatures are generally not recommended.
The amount of lower alkyl halides used changes depending on the nicotine content of the tobacco to be treated. Since a complete removal of the nicotine from the tobacco smoke is not necessary to realize the essential advantages of the invention, not all of the nicotine of the tobacco needs to be reacted with the treatment agent. It is therefore not necessary to use the treatment agent in stoichiometric proportions (1 mole of the treatment agent to 1 mole of nicotine) in every case. But since other factors, such as
B. the reaction temperature and the treatment time affect the completeness of the treatment, it is usually desirable to use at least 1 mole of treatment agent for each mole of nicotine present in the tobacco to be treated. It has also been found that better results are obtained when an excess of treatment agent is used, e.g. B. up to 1.3 moles per mole of nicotine.
When using the methyl bromide preferred for treatment, 1.1 to 1.2 mol of the same is recommended per mol of nicotine in the tobacco to be treated. However, a large excess of treatment agent should be avoided as it could impair the taste of the tobacco.
To treat the tobacco, the halides can either be used individually or mixed with one another, or they can be used diluted with any suitable inert gas.
<I> Example 1 </I> A nicotine analysis is made of a certain amount of fermented and cut smoking tobacco suitable for the production of cigarettes. A sample of 910 g of the tobacco containing 2.8 percent by weight nicotine is packed in a glass container just sufficient to hold this amount of tobacco. About 17.3 g (10 ccm) of methyl bromide (about 16% more than the stoichiometric amount) is cooled to about -200 ° C. in a brine. Then one introduces the test tube containing the treatment agent into the container full of tobacco.
The mouth of the glass container is quickly closed ver tightly by melting in the flame before the evaporation of the methyl bromide from the test tube. The tightly closed container is then placed in a heated water bath at about 450 C for 24 hours. Then the container is removed from the bath, cooled and opened. The treated tobacco is made into cigarettes. The smoke of these cigarettes of normal size (7 cm) contains 0.81 mg of nicotine by weight compared to a nicotine content of 2.55 mg in the smoke of the same cigarette made from the untreated tobacco which was taken in the same amount as the Test sample. A 68% reduction in the nicotine content in tobacco smoke was achieved.
<I> Example 2 </I> Ten grams of cigarette tobacco are placed in a glass tube and about 0.3 g of methyl iodide are added. Then the glass tube is tightly closed and placed in a water bath kept at about 70 ° C. for two hours. The relatively high reaction temperature is used to evaporate the methyl iodide, which boils at about 42.4 ° C. Although the treated tobacco had lost some of its taste due to the high reaction temperature, it let much less nicotine evaporate into the smoke when it was burned than untreated.
<I> Example 3 </I> The treatment according to Example 2 can also be carried out using 10 g of cigarette tobacco, 0.4 g of ethyl iodide and a bath of boiling water. Tobacco smoke contains around 2.4 mg of nicotine by weight without treatment and <B> 1.1 </B> mg afterwards. This way of working reduces the nicotine content by about 54%.
Although it is possible in many cases to reduce the nicotine content of the smoke of the treated tobacco to practically zero by adjusting the reaction conditions within the limits given above, it is generally undesirable to proceed in this way because the resultant product would appear unacceptable to many smokers Has taste. In order to achieve the essential advantage according to the invention, it is therefore not necessary to completely remove the nicotine from the tobacco.
It is therefore preferred to adjust the reaction conditions in such a way that only about 40-80%, but preferably 50-70% of the nicotine. of tobacco smoke are removed. Of course, any noticeable reduction in nicotine levels in smoke, even as little as 15-20%, is of some value, but obviously a higher percentage must be removed to achieve any substantial benefit.