Tabakverarbeitungsverfahren
Die Erfindung betrifft ein Ta;bakverarbeitungsver- fahren, insbesondere für die Herstellung von Zigaretten, sowie den nach diesem Verfahren verarbeiteten Tabak und ein Mittel zur Durchführung des Verfahrens.
Krebs ist eine maligne Entwicklung pathoiogisch veränderter Zellen, die lokal beginnt, in benachbarten Gewebeteilen wächst und durch das Blut bzw. durch das Lymphsystem in den ganzen Körper streut. Derartige pathogene Zellen können sekundäre Tumoren in entfernten Körperteilen bilden. Diese Erschesinungen werden als Metastasen bezeichnet. Je nach Mass der Bösartigkeit, dem Ort und der Grösse solcher Tumoren kann der gesamte Organismus geschädigt werden.
Die Fähigkeit bestimmter chemischer Wirkstoffe, insbesondere solcher, die chronische Reaktionen erzen gen, Krebs auszulösen ist ausführlich dokumentiert.
Man ist sich auch heute darüber einig, dass in Raucher waren, insbesondere in Zigaretten, derartige carcinogene oder cancerogene Stoffe vorhanden sind bzw. gebildet werden können. Die als 3,4-Benzypyren bezeichnete Verbindung ist eines der stärksten im Tabak rauch ge fundenen Carcinogene und tritt dort in erheblich grösse ren Mengen auf, als alle anderen bisher identifizierten Verbindungen dieser Art. Die kretbserzeugenden Eigenschaften dieses Stoffes wurden schon seit längerem vermutet, da er auch im Kohlenteer, d. h. einer als oancero- gen bekannten Stoffmischung enthalten ist.
Viele der mehr als 500 im Zigarettenrauch auf gefundenen Verbindungen zeigen einzeln keine cancerogene Wirkung. Es wurde jedoch gefunden, dass verschiedene Ruchkomporenten einen sogenannten cow cancerogenen oder synergistischen Effekt ausüben und den Rauch dadurch stärker cancerogen machen, als er aufgrund der reinen Summenwirkung der einzelnen Komponenten wäre.
Dementsprechend könnte eine Ausschaltung oder erhebliche Verminderung der Wirkung eines der stärksten cancerogenen Stoffe, wie 3,4 Benzypyren, die cancerogene Wirkung des Rauches noch stärker !als der Einzelwirkung dieses Stoffes entsprechend vermindern, weil auch seine Wechselwirkung mit den anderen Komponenten des Rauches verringert oder ausgeschaltet werden könnte.
Die üblichen Testverfahren zur Bestimmung der cancerogenen Eigenschaften eines gegebenen Materials beruht auf der Behandlung von Versuchstieren, wie Mäusen, mit diesem Material. Jedes Mittel, das im Tierversuch Krebs erzeugen kann, ist auch als cancerogen für den Menschen verdächtig. Das relativ starke Ansprechen der Haut von Mäusen auf cancerogene Kohlenwasserstoffe, wie 3,4 Benzpyrin, macht diese Versuchstiere besonders geeignet.
Obwohl die grössten Gefahren für die Gesundheit wahrscheinlich durch das Rauchen von Zigaretten und nur in geringerem Masse durch das Rauchen anderer Rauchmittel, wie Zigarren oder Pfeifen, bedingt sind, enthält natürlich jeder Tabakrauch verschiedene potentiell cancerogene Stoffe. Die vorliegende Erfindung ist daher auf die Verminderung der oancerogenen Wirkungen von Tabak allgemein gerichtet. Zur Vereinfachung wird jedoch im folgenden hauptsächlich auf das Zigaret tenrauchen Bezug genomirien, da hierdurch die vordringlichsten medizinischen Problém!e bedingt sind.
Bisher gab es ausser der Rauchfilterung keine praktisch durchführbaren Methoden zur Ausschaltung bzw.
erheblichen Verminderung der cancerogenen Eigenschaften von Zigarettenrauch. Es wurde nun aber ge funden, dass Verbesserungen bei Rauchmitteln, wie Zigaretten, dadurch erzielt werden können, dass der Tabak mit einem Mittel versehen wird, der eine Säure, verzugs weise eine organische Säure, wie eine Polycarboxyl- oxy-säure, insbesondere Zitronensäure, und chemisch geben den es Deuterium, insbesondere Deuterin moxyd, enthält.
Das Verfahren der Erfindung ermöglicht eine Verminderung oder Ausschaltung des 3,4-Benzpyrens, das normalerweise bei der Verbrennung von Tabak auftritt und erzielt dies in einer einfachen und wirksamen Weise ohne merkliche Beeinflussung des Rauchge- schmacks und ohne esrhezóliche Kostensteigerung, weil die verwendeten Zubereitungen in geringen Mengen verwendet werden können und die Anlagekosten gering sind.
Schliesslich wird, was einer besonderen Bedin -gung bei der Tahakbehandlung entspricht, der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks durch die erfindungsgemässe Behandlung nicht über die normale Toleranz von 0,5 Oel.%, die in der Industrie üblicherweise als zu; lässig gilt, erhöht.
Es ist nicht geklärt, ob die Wirkung des erfindungsgemässen Tabakverarbeitungsverfahrens durch eine besondere Reaktion zwischen dem Mittel und dem Tabak, durch unbekannte Reaktionen bei der Pyrolyse eines in solcher Weise vorbehandelten Tabaks oder durch andere unbekannte Phänomene bedingt ist.
Vorzugsweise wird zur erfindungsgemässen Verarbeitung von Tabak, welcher für die Herstellung von Zigaretten bestimmt ist, eine wässrige Lösung hergestellt, welche Zitronensäure und Deuteriumoxyd enthält, und auf den Tabak aufgesprüht. Gasförmiger Sauerstoff kann als Treibmittel oder Träger des versprühten Materials verwendet werden, doch zeigen vorläufige Testergebnisse, dass hierfür auch Stickstoff geeignet ist. Optimale Ergebnisse sind bisher bei Velrweno dung von praktisch reiner Zitronensäure (CGH807 ' H9O), wie sie von der Firma E. Merck, Darmstadt (Deutschland) als Artikel Nr. 244 erhältlich ist, erzielt worden.
Dieses Produkt enthält ausser Zitronensäure die folgenden Anteile: wasserlöslicher Anteil max. 0,005 % Glührückstand (als Sulfat gewogen) max. 0,01 S Chlorid max. 0,0005 % Sulfat max. 0,005 % Phosphat max. 0,001 % Oxalat max. 0,005 % Tartrat max. 0,2 % Schwermetalle (alsPb) max. 0,0005 % Eisen max. 0,0003 % Calcium max. 0,0025 % Anstelle dieses speziellen Produktes können natürlich auch andere im Handel erhältliche Zitronensäuren verwendet werden.
Obwohl anstelle von oder zusammen mit Zitronensäure auch andere Säuren verwendet werden können, müssen diese für den menschlichen Konsum in den geringen Mengen, in welchen sie den Rau- ch=r allenfalls erreichen, unschädlich sein und sollen auch den Geschmack des Tabaks bzw. Rauches nicht nachteilig beeinflussen.
Obwohl Deuteriumoxyd oder schweres Wasser erfindungsgemäss als Deuterium enthaltende Verbindung bevorzugt ist, ist für die Wirkung im wesentlichen das Deuterium atom oder Deuterinmion von Bedeutung. Es können aber auch andere organische oder anorganische Stoffe verwendet werden, in denen ein oder mehrere Wasserstoffatome durch Deuteriumatome ersetzt sind.
Vorzugsweise sollten die Deuterium atome dissoziationsfähig sein, d. h. Deuteriumionen bilden können. Zahlreiche Deuterium enthaltende Stoffe der genannten Art sind bekannt, wie z. B. HDO, HDS, DoS, NHdD, NHD., NDs und dergleichen. Ausserdem können Wasserstoffatome organischer Säuren durch das Deuteriumatom ersetzt werden, so dass anstelle der Kom!bina- tion von organischer Säure und Deuterium enthaltender Verbindung in dem erfindungsgemäss bevorzugten Mittel z. B. eine einzige Verbindung verwendet werden kann, die anstelle des normalen Carboxylrestes -COOH den entsprechenden Rest -CO OD enthält.
Für das bevorzugte erfindungsgemässe Mittel wird ein relativ reines Deuteriumoxyd verwendet, wie es technisch von der Firma Merck als Artikel Nr. 2919 mit einem Gehalt von 99,75 S schwerem Wasser erhältlich ist.
Die bevorzugte Lösung wird bei Raumtemperatur oder zwischen 20 und 500 C unter Verwendung von destilliertem Wasser als Lösungsmittel hergestellt. Anstelle von destilliertem Wasser kann auch entionisiertes Wasser oder gutes Brunnen- oder Leitungswasser, verwendet werden. Eine 10gew.%'ige Zitronensäurelösung wird mit 1-10 Ges.% Deuteriumoxyd versetzt. Die organische Säure kann jedoch auch in anderen Konzentrationen verwendet werden, wobei auch die Deute- riumoxydmenge entsprechend verändert werden sollte.
Die 10 %ige acidische Lösung, die 1-10 Ó schweres Wasser enthält, wird mit destilliertem Wasser verdünnt, bis ein pH von vorzugsweise zwischen 4 und 6 und optimal etwa 5 erreicht ist. Obwohl dieser pH-Wert etwas verändert werden kann, führt ein pH von erheblich unter 4 meist zu nachteiligen Wirkungen auf Ge schmack und Aroma des behandelten Tabaks bzw.
Rauches. Für optimale Geschmackseigenschaften ist ein pH von etwa 5 zweckmässig. In ähnlicher Weise ist die obere pH-Grenze von 6 im Grunde durch praktische Überlegungen bedingt, und zwar dadurch, dass eine Lösung geringerer Acidität unerwünscht schwach wäre, so dass die Zugabe übermässiger Mengen dieser Lösung zur Tabakmischung erforderlich wäre, was zu einer nachteiligen Benetzung bzw. Befeuchtung des Tabaks führen würde.
Die bevorzugte oben beschriebene Lösung kann bei normaler Raumtemperatur hergestellt und auf den Tabak in einer Aromatisierungstromm el aufgesprüht werden, die bei der Zigarettenherstellung in der Folge der üblichen Behanldlungseinrichtungen nach der Röstanlage und vor der Wickelaniage an einem Ort liegt, an welchem der erhitzte Tabak ausreichend abgekühlt ist, so dass die Spruhlösung nicht verdampft. Im allgemeinen ist ein Ort zweckmässig, bei welchem der Tabak eine Temperatur von etwa 300 C erreicht hat. Das Besprühen kann normhalerweise bei Raumtemperatur aber auch bei etwas höheren Temperaturen durchgeführt werden, wenn dies durch die im Herstellungsbetrieb herrschenden klimatischen Bedingungen erforderlich ist.
Jedenfalls ist im allgemeinen eine Erwärmung der Lösung Vor dem Auftragen nicht erforderlich.
Das quantitative Verhältnis der Lösung ist nicht kritisch, so lange wirksame Mengen der Wesentlichen Komponenten vorhanden sind, um die Verminderung der krebserzeugenden Eigenschaften zu bewirken. Bei Verwendung der oben beschriebenen bevorzugten Zubereitung werden etwa 300 ml der Lösung gleichmässig uf jeweils 100 kg Tabak in 2 min verteilt. Durch diese Behandlung wird der Feuchtigkeitsgehalt um etwa 0,4 Ges.% erhöht, d. h. durchaus innerhalb der zulässigen technischen Grenze von 0.5 S. Das Auftragen des beschriebenen Mittels auf den Tabak durch Versprühen hat sich aus praktischen Gesichtspunkten als am zweck mässigsten erwiesen. Man kann den Tabak auch in ein Bad der Zubereitung tauchen.
Bei einer entsprechenden Zusammensetzung der Zubereitung kann diese auch in Form eines Pulvers oder in Form eines unter Druck stehenden Gases auf den Tabak aufgetragen werden.
Bei der bevorzugten Sprühbehandlung sollten die Teilchen eine solche Grösse haben, dass sie in der umgebenden Atmosphäre nicht schweben oder suspendiert werden, sondern relativ schnell in direkten Kontakt mit dem Tabak kommen.
Untersuchungen zeigen, dass 3,4-Benzpyren, das stärkste im T'abakrauchkon'd'ensat auftretende cancerogene Material, durch die Behandlung von Tabak ge- mäss der Erfindung in irgendeiner Weise desaktiviert wird. Es ist möglich, dass die cocarcinogenen oder synergischen Wirkungen des 3,4-Benzpyrens mit den anderen Komponenten des TSabakrauchs durch die Wirkung der erfindungsgemässen Verarbeitung gestört wird.
Jedenfalls konnte gezeigt werden, dass diese Behandlung tatsächlich zu einer erhelulichen Verminderung oder Ausschaltung der careinogenen Wirkungen von Tabak rauch führt. Die folgenden Testergebnisse sollen die Bedeutung der vorliegenden Erfindung erläutesrn:
Zwei Serien Zigaretten wurden hergestellt. Die erste Serie wurde in wider für Idie Herstellung normaler Filterzigaretten üblichen Weise hergestellt (Vergleichszigaret- ten). Die zweite Serie bestand aus Zigaretten gleicher Marke, deren Tabak jedoch in der oben beschriebenen bevorzugten Weise verarbeitet worden war.
Ziel dieser Bestimmung war der Gehalt und die Wirkung der Zigaretten ausweislich chemischer und biologischer Untersuchungen.
Die chemischen Untersuchungen beruhten auf dem Untersuchungsverfahren von Dr. Gernot Grimmer, ver öffentlicht in Beiträge zur Tabakforschung , Hamburg, Nr. 3, Ausgust 1961, Seiten 107-116, unter dem Titel Eine Methode zur Bestimmung von 3,4-Benzpyren in TEabakrauchlkondensaten .
Die Untersuchungen nach der Methode von Grimmer an 4000 mechanisch gerauchten Filterzigaretten ergabeln das Vorliegen von 0,1 mg carcinogenem 3,4 Benzpyren im Zigarettenrauch. Diese Menge 3,4-Benzpyren, die für einel Krebsgefahr im menschlichen Organismus ausreicht, wird in sieben Monaten von einem Raucher erreicht, Ider täglich den Rauch von 20 derartigen Füterzigaretten inhaliert.
Mit Hilfe wielderholtef Dosen des oarcinogelnen 3,4 Benzpyrens aus den abgerauchten Vengleichszigaretten der oben beschriebenen ersten Serie kann mit hohem Wahrscheinlichkeitsgrad bei weissen Mäusen ein mali- gner Tumor in der Nähe der Auftragungsstelle erzeugt werden. Das Versuchstier stirbt innerhalb weniger Wochen an diesem Tumor. Das RauchkondensFat von Zigaretten, deren Tabak erfindungsgemäss verarbeitet worden war, führte dagegen nicht zu Krebswachstum.
In Fig. 1 sind die Ergebnisse der Versuche in vivo an fünf Gruppen von Mäusen, identifiziert durch die Buchstaben A bis einschliesslich E (Vertikalachse), zu- sammengestellt, die behandelt und während eines Zeitraums von 70 Tagen (Abszisse von Fig. 1) beobachtet wurden. Insgesamt wurden 150 ausgewachsene weisse Mäuse beiderlei Geschlechts für diese Versuche verwendet. Alle Tiere wurde abgesehen von der im folgenden beschriebenen Behandlung in genau gleicher Weise gefüttert und behandelt.
Die Gruppe A bestand aus 30 Mäusen, denen in traoutane Injektionen des carcinogenen Materials aus dem Tabakrauchkondensat der Vergleichszigaretten an einer bestimmten Stelle des Rückens täglich während 10 Tagen verabreicht wurden. Die tägliche Verabreichung ist in Fig. 1 durch einen Stern (*) bezeichnet.
Während des gleichen Zeitraums wurden 30 weitere Mäuse, als Gruppe B bezeichnet, mit dem carcinogenen Material aus dem Rauchkondensat der VergleichsziOa- retten durch Verabreichung in den Magen durch eine Drucksonde versehen.
In beiden Fällen betrug die tägliche Dosis po Tier 0,1 mg 3,4-BIenz?yren gelöst in Öl. Bei den folgenden Testen wurde die gleiche Dosis verabreicht.
Weitere 30 Mäuse, bezeichnet als Gruppe C, wurden durch intracubane Injektionen an bestimmten Teilen ihres Rückens täglich während 10 Tagen mit 3,4-Benzpyren aus Zigaretten behandelt, die Tabak, der gemäss der Erfindung verarbeitet worden war, enthielten. 30 weitere Mäuse, als Gruppe D bezeichnet, erzielten 3,4-Benzpyren aus den Zigaretten, die erfindungsgemäss verarbeiteten Tabak enthielten, durch Drucksonde wäh rend des gleichen Zeitraums in Iden Magen verabreicht.
Die Einführung des Materials aus den Zigaretten aus erfindungsgemäss verarbeitetelm Tabak geschah in glei- cher Weise, wie die Einführung des Materials aus dem Rauchkondensat der Vergleichszigaretten.
Die restlichen 30 Mäuse, bezeic.hnetlals Gruppe E, wurden lediglich mit dem Lösungsmittel zu Vergleichszwecken behandelt, wobei die Verabreichung an 15 Mäuse intracutan und an die anderen 15 Mäuse durch Intubierung während Ides gleichen Zeitraums erfolgte.
In Fig. list der Tod einer Maus in einer gegebenen Gruppe durch einen kleinen Kreis an dem Tage des To- des angegeben. Sofern die Maus urämisoh war, ist der Kreis in Fig. 1 ausgefüllt und stellt einen schwarzen Punkt dar. Bei Magenruptur ist der Kreis in Fig. 1 mit einem Kreuz versehen.
Während der ersten 10 Tage des Versuches, d. h.
während der Zeit der Verabfolgung von 3,4-Benzpyren, starb kein Tier. Die 30 Mäuse der Gruppe A, die mit intracutanen Injektionen von 3,4qBenzpyren aus dem Rauchkondensat unbehandelter Zigaretten versehen waren, starben zwischen dem 26. und dem 68. Tag nach Versuchsbeginn, wie dies in Fig. 1 zu erkennen ist.
Alle diese Tiere zeigten eine deutliche Entwicklung von Hauttumor. Bei 14 Tieren dieser Gruppe deutete die Bestimmung des Reststickstoffes im Blutserum auf Urämie. Bei den restlichen Tieren dieser Gruppe war dies nicht der Fall.
Die Tiere der Gruppe B, die mit 3,4-Benzpyren aus dem Rauchkondensat unbehandelter Zigaretten durch den Magen behandelt worden waren, starben etwas früher, und zwar zwischen dem 28. und dem 53. Tag nach Versuchsbeginn. Bei 8 Tieren dieser Gruppe konnte Urämie festgestellt werden. Sieben der toten Mäuse zeigten an der Steile des Tumors einen Magenriss. Bei allen Tieren war der Magentumor ganz deutlich zu erkennen.
Bei den Tieren der Gruppen C und D wunde weder während der Versuchs dauer noch Idanach die Bildung von malignen Tumoren festgestellt. Fernerhin konnte nach der Behandlung keine maligne Krankheitserscheinung festgestellt werden. Die Mäuse Idler Vergleichsgruppe F, die lediglich mit dem Lösungsmittel behandelt worden waren, zeigten bei Beendigung des Tests im Behandlungsgebiet keine Tumorbildung.
Die oben beschriebenen in vivo Untersuchungen sind ein klarer Beweis dafür, dass die cardnogenen Eigenschaften des Tabakrauches durch das erfindungs gefässe Tabakverarbeitungsverfahren erheblich vermindert waren. Tatsächlich zeigten die mit dem normalef- weise hoch carcinogenen Material aus dem Kondensat von erfindungs'gemäss verarbeitetem Tabak behandelten Versuchstiere keine Anzeichen von Krebsbildung.
Beim Vergleich der Zigaretten aus erfindungsgemäss verarbeitetem Tabak mit den Vergleichszigaretten nach den üblichen Testmethoden auf Geschmack und Aroma wurden keinerlei nachteilZige Unterschiede festgestellt.
Dies zeigt, dass die beschriebene Verarbeitung die Zigaretten in bezug auf Beurteilung durch Konsumenten der Rauchmittei in keiner Weise verschlechtert oder nachteilig beeinflusst haben.
PATENTANSPRÜCHE 1. Tabakverarbeitungsverfahreii, dadurch gekennzeichnet, dass der Tabak mit einem Mittel versehen wird, das eine Säure und chemisch gebundenes Deuterium enthält, um -die Wirkungen des bei der Verbrennung von Tabak entstehenden 3,4-Benzpyrens zu vermindern.
II. Nach dem Verfahren gemäss PFatentlanspruch I verarbeiteter Tabak, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Mittel versehen ist, das eine Säure und ehe- misch gebundenes Deuterium enthält.
III. Mittel zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Säure und chemisch gebundenes Deuterium enthält.
IV. Anwendung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I für die Herstellung von Zigaretten aus dem behandelten Tabak.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel als Säure Zitronensäure enthält.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel als chemisch gebundenes Deuterium Deuteriumoxyd enthält.
3. Verfahren nach den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel eine wässrige Lösung ist.
4. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung einen pH-Wert von 4-6, vorzugsweise von etwa 5 besitzt.
5. Tabak nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Mischung von Zitronensäure und Deuteriumoxyd in einer Menge enthält, welche ausreicht, um den 3 ,4-Benzpyrengehalt des bei der Ver trennung des Tabaks entstehenden Rauches zu vernnn- dern.
6. Mittel nach Patentanspruch III, dadurch gekenn- zeichnet, dass es eine wässrige Lösung von Zitronensäure und Deuteriumoxyd ist.
7. Mittel nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es einen pH-Wert von 46, vorzugsweise von etwa 5, aufweist.
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Tobacco processing methods
The invention relates to a tobacco processing method, in particular for the production of cigarettes, as well as the tobacco processed according to this method and a means for carrying out the method.
Cancer is a malignant development of pathologically altered cells that begins locally, grows in neighboring tissue and spreads through the blood or the lymphatic system throughout the body. Such pathogenic cells can form secondary tumors in distant parts of the body. These appearances are called metastases. Depending on the degree of malignancy, the location and the size of such tumors, the entire organism can be damaged.
The ability of certain chemical agents, especially those that produce chronic reactions, to cause cancer is well documented.
Even today there is agreement that such carcinogenic or cancerous substances are present or can be formed in smokers, in particular in cigarettes. The compound known as 3,4-benzypyrene is one of the strongest carcinogens found in tobacco smoke and occurs there in considerably larger amounts than all other compounds of this type identified so far. The cretaceous properties of this substance have been suspected for a long time since he also in coal tar, d. H. a mixture of substances known as oancero- gen.
Many of the more than 500 compounds found in cigarette smoke do not individually show any carcinogenic effects. However, it has been found that various smoke components exert a so-called cow carcinogenic or synergistic effect and thus make the smoke more carcinogenic than it would be due to the pure sum of the individual components.
Accordingly, eliminating or considerably reducing the effect of one of the strongest carcinogenic substances, such as 3,4 benzypyrene, could reduce the carcinogenic effect of the smoke even more than the individual effect of this substance, because its interaction with the other components of the smoke is also reduced or eliminated could be.
The usual test methods for determining the carcinogenic properties of a given material are based on the treatment of test animals, such as mice, with this material. Any agent that can cause cancer in animal experiments is also suspected of being carcinogenic for humans. The relatively strong response of the skin of mice to carcinogenic hydrocarbons, such as 3,4 benzpyrine, makes these test animals particularly suitable.
Although the greatest health risks are probably caused by smoking cigarettes and only to a lesser extent by smoking other smoke products such as cigars or pipes, of course all tobacco smoke contains various potentially carcinogenic substances. The present invention is therefore directed to reducing the carcinogenic effects of tobacco in general. For the sake of simplification, however, the following text will mainly refer to cigarette smoking, since this gives rise to the most pressing medical problems.
So far, apart from smoke filtering, there have been no practical methods to switch off or
considerable reduction in the carcinogenic properties of cigarette smoke. However, it has now been found that improvements in smoking agents, such as cigarettes, can be achieved by providing the tobacco with an agent that contains an acid, or an organic acid, such as a polycarboxylic oxy acid, in particular citric acid, and chemically give that it contains deuterium, especially deuterine oxide.
The method of the invention enables a reduction or elimination of the 3,4-benzpyrene which normally occurs in the burning of tobacco and achieves this in a simple and effective manner without noticeably affecting the smoke taste and without esrhezóliche cost increase because the preparations used in small quantities can be used and the investment costs are low.
Finally, which corresponds to a special condition in the Tahak treatment, the moisture content of the tobacco by the treatment according to the invention does not exceed the normal tolerance of 0.5 oil%, which is usually considered in the industry to be; is casual, increased.
It has not been clarified whether the effect of the tobacco processing method according to the invention is caused by a particular reaction between the agent and the tobacco, by unknown reactions during the pyrolysis of a tobacco pretreated in this way or by other unknown phenomena.
For the processing according to the invention of tobacco, which is intended for the production of cigarettes, an aqueous solution is preferably produced which contains citric acid and deuterium oxide and is sprayed onto the tobacco. Gaseous oxygen can be used as a propellant or carrier for the sprayed material, but preliminary test results indicate that nitrogen can also be used. Optimal results have so far been achieved with the use of practically pure citric acid (CGH807 'H9O), as is available from E. Merck, Darmstadt (Germany) as Article No. 244.
In addition to citric acid, this product contains the following proportions: water-soluble content max. 0.005% residue on ignition (weighed as sulfate) max. 0.01 S chloride max. 0.0005% sulfate max. 0.005% phosphate max. 0.001% oxalate max. 0.005% tartrate max. 0.2% heavy metals (as Pb) max. 0.0005% iron max. 0.0003% calcium max. 0.0025% Instead of this special product, other commercially available citric acids can of course also be used.
Although other acids can be used instead of or together with citric acid, they must be harmless for human consumption in the small amounts in which they reach the smoke and should not affect the taste of the tobacco or smoke adversely affect.
Although deuterium oxide or heavy water is preferred as the deuterium-containing compound according to the invention, the deuterium atom or deuterium ion is essentially of importance for the effect. However, other organic or inorganic substances in which one or more hydrogen atoms have been replaced by deuterium atoms can also be used.
The deuterium atoms should preferably be capable of dissociation, i. H. Can form deuterium ions. Numerous deuterium-containing substances of the type mentioned are known, such as. B. HDO, HDS, DoS, NHdD, NHD., NDs and the like. In addition, hydrogen atoms of organic acids can be replaced by the deuterium atom, so that instead of the combination of organic acid and deuterium-containing compound in the agent preferred according to the invention, e.g. B. a single compound can be used which contains the corresponding radical -CO OD instead of the normal carboxyl radical -COOH.
For the preferred agent according to the invention, a relatively pure deuterium oxide is used, as is technically available from Merck as Article No. 2919 with a content of 99.75% heavy water.
The preferred solution is prepared at room temperature or between 20 and 500 C using distilled water as the solvent. Instead of distilled water, deionized water or good well water or tap water can be used. A 10% strength by weight citric acid solution is mixed with 1-10% by weight of deuterium oxide. However, the organic acid can also be used in other concentrations, in which case the amount of deuterium oxide should also be changed accordingly.
The 10% acidic solution, which contains 1-10 ”heavy water, is diluted with distilled water until a pH of preferably between 4 and 6 and optimally about 5 is reached. Although this pH value can be changed somewhat, a pH significantly below 4 usually leads to adverse effects on the taste and aroma of the treated tobacco or tobacco.
Smoke. A pH of around 5 is advisable for optimal taste properties. In a similar way, the upper pH limit of 6 is basically due to practical considerations, namely that a solution of lower acidity would be undesirably weak, so that the addition of excessive amounts of this solution to the tobacco mixture would be necessary, which leads to disadvantageous wetting or Humidification of the tobacco would result.
The preferred solution described above can be prepared at normal room temperature and sprayed onto the tobacco in a flavoring drum, which in cigarette production is located after the roasting plant and before the winding plant at a location where the heated tobacco is sufficiently cooled as a result of the usual treatment facilities so that the rinsing solution does not evaporate. In general, a location where the tobacco has reached a temperature of about 300 ° C is appropriate. The spraying can normally be carried out at room temperature, but also at slightly higher temperatures if this is required by the climatic conditions prevailing in the manufacturing plant.
In any case, it is generally not necessary to warm the solution prior to application.
The quantitative ratio of the solution is not critical as long as effective amounts of the essential components are present to effect the reduction in the carcinogenic properties. When using the preferred preparation described above, about 300 ml of the solution are evenly distributed over 100 kg of tobacco in 2 minutes. This treatment increases the moisture content by about 0.4% by weight. H. well within the permissible technical limit of 0.5 S. The application of the agent described on the tobacco by spraying has proven to be the most appropriate from a practical point of view. One can also dip the tobacco in a bath of the preparation.
With an appropriate composition of the preparation, it can also be applied to the tobacco in the form of a powder or in the form of a pressurized gas.
In the preferred spray treatment, the particles should be of such a size that they do not float or become suspended in the surrounding atmosphere, but come into direct contact with the tobacco relatively quickly.
Investigations show that 3,4-benzopyrene, the strongest carcinogenic material occurring in tobacco smoke con'd'ensate, is deactivated in some way by the treatment of tobacco according to the invention. It is possible that the cocarcinogenic or synergic effects of 3,4-benzpyrene with the other components of TS tobacco smoke are disturbed by the effect of the processing according to the invention.
In any case, it could be shown that this treatment actually leads to a wonderful reduction or elimination of the careinogenic effects of tobacco smoke. The following test results are intended to illustrate the importance of the present invention:
Two series of cigarettes were made. The first series was produced in a manner that is contrary to the production of normal filter cigarettes (comparison cigarettes). The second series consisted of cigarettes of the same brand, but whose tobacco had been processed in the preferred manner described above.
The aim of this determination was the content and the effect of the cigarettes as evidenced by chemical and biological tests.
The chemical investigations were based on the investigation method of Dr. Gernot Grimmer, published in Contributions to Tobacco Research, Hamburg, No. 3, Ausgust 1961, pages 107-116, under the title A method for determining 3,4-benzopyrene in TEabakrauchlkondensaten.
Investigations using the Grimmer method on 4,000 mechanically smoked filter cigarettes revealed the presence of 0.1 mg carcinogenic 3,4 benzopyrene in cigarette smoke. This amount of 3,4-benzopyrene, which is sufficient for a risk of cancer in the human organism, is reached in seven months by a smoker who inhales the smoke of 20 such cigarettes a day.
With the help of repeated doses of the oarcinogelnen 3,4 benzpyrene from the smoked match cigarettes of the first series described above, a malignant tumor can be generated in the vicinity of the application site in white mice with a high degree of probability. The test animal dies of this tumor within a few weeks. In contrast, the smoke condensation of cigarettes whose tobacco had been processed according to the invention did not lead to cancer growth.
1 shows the results of the in vivo experiments on five groups of mice, identified by the letters A through E (vertical axis), which were treated and observed over a period of 70 days (abscissa of FIG. 1) were. A total of 150 adult white mice of both sexes were used for these experiments. Apart from the treatment described below, all animals were fed and treated in exactly the same way.
Group A consisted of 30 mice, who were given casual injections of the carcinogenic material from the tobacco smoke condensate of the comparison cigarettes at a specific point on the back every day for 10 days. The daily administration is indicated in Fig. 1 by an asterisk (*).
During the same period of time, 30 additional mice, designated as group B, were provided with the carcinogenic material from the smoke condensate of the comparison cells by administration into the stomach through a pressure probe.
In both cases the daily dose per animal was 0.1 mg 3,4-benzyren dissolved in oil. The same dose was given in the following tests.
A further 30 mice, designated as group C, were treated by intracubane injections on certain parts of their backs daily for 10 days with 3,4-benzopyrene from cigarettes which contained tobacco which had been processed according to the invention. 30 further mice, designated as group D, obtained 3,4-benzopyrene from the cigarettes which contained tobacco processed according to the invention, administered by pressure probe during the same period in the stomach.
The introduction of the material from the cigarettes made from tobacco processed according to the invention took place in the same way as the introduction of the material from the smoke condensate of the comparison cigarettes.
The remaining 30 mice, designated as group E, were treated only with the solvent for comparison purposes, the administration to 15 mice taking place intracutaneously and to the other 15 mice by intubation during the same period.
In FIG. 1, the death of a mouse in a given group is indicated by a small circle on the day of the death. If the mouse was uraemisoh, the circle in FIG. 1 is filled in and represents a black point. If the stomach ruptures, the circle in FIG. 1 is provided with a cross.
During the first 10 days of the trial, i. H.
during the time of administration of 3,4-benzopyrene, no animal died. The 30 mice of group A, which were provided with intracutaneous injections of 3.4q benzopyrene from the smoke condensate of untreated cigarettes, died between the 26th and 68th day after the start of the experiment, as can be seen in FIG.
All of these animals showed a marked development of skin tumor. In 14 animals in this group, the determination of the residual nitrogen in the blood serum indicated uremia. This was not the case with the rest of the animals in this group.
The animals in group B, which had been treated with 3,4-benzopyrene from the smoke condensate of untreated cigarettes through the stomach, died somewhat earlier, namely between the 28th and 53rd day after the start of the experiment. Uremia was found in 8 animals in this group. Seven of the dead mice showed a stomach tear at the site of the tumor. The stomach tumor was clearly visible in all animals.
In the animals of groups C and D, the formation of malignant tumors was not found either during the duration of the experiment or afterwards. Furthermore, no malignant symptoms could be detected after the treatment. The Idler mice comparative group F, which had only been treated with the solvent, showed no tumor formation in the treatment area at the end of the test.
The in vivo investigations described above are clear evidence that the cardnogenic properties of tobacco smoke were considerably reduced by the tobacco processing method of the invention. In fact, the test animals treated with the normally highly carcinogenic material from the condensate of tobacco processed according to the invention showed no signs of cancer formation.
When comparing the cigarettes made from tobacco processed according to the invention with the comparison cigarettes using the customary test methods for taste and aroma, no disadvantageous differences whatsoever were found.
This shows that the processing described has in no way worsened or adversely affected the cigarettes with regard to the assessment by consumers of the smoking agent.
PATENT CLAIMS 1. Tobacco processing method, characterized in that the tobacco is provided with an agent which contains an acid and chemically bound deuterium in order to reduce the effects of the 3,4-benzpyrene produced when tobacco is burned.
II. Tobacco processed according to the method according to patent claim I, characterized in that it is provided with an agent which contains an acid and conjugated deuterium.
III. Means for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it contains an acid and chemically bound deuterium.
IV. Application of the method according to claim I for the production of cigarettes from the treated tobacco.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that the agent contains citric acid as the acid.
2. The method according to claim I, characterized in that the agent contains deuterium oxide as chemically bound deuterium.
3. The method according to the dependent claims 1 and 2, characterized in that the agent is an aqueous solution.
4. The method according to dependent claim 3, characterized in that the aqueous solution has a pH of 4-6, preferably of about 5.
5. Tobacco according to claim II, characterized in that it contains a mixture of citric acid and deuterium oxide in an amount which is sufficient to reduce the 3, 4-benzopyrene content of the smoke resulting from the separation of the tobacco.
6. Agent according to claim III, characterized in that it is an aqueous solution of citric acid and deuterium oxide.
7. Agent according to dependent claim 6, characterized in that it has a pH of 46, preferably of about 5.
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