CH625945A5

CH625945A5 -

Info

Publication number: CH625945A5
Application number: CH1040776A
Authority: CH
Inventors: Norman B Rainer; Charles B Hoelzel; William C Hopkins
Original assignee: Philip Morris Inc
Priority date: 1975-08-15
Filing date: 1976-08-16
Publication date: 1981-10-30
Also published as: AU1689176A; DE2636597A1; US4143666A; AU505262B2; SU728689A3; DE2636597B2; US4034764A; GB1513977A

Description

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung bei der subjektiv wahrgenommenen Rauchqualität gewisser natürlich vorkommender Stoffe, die als Tabakersatz verwendet werden. Insbesondere bezweckt sie ein Verfahren zur Herstellung von Rauchmaterial aus einem filmbildenden Kohlehydratmaterial, insbesondere einem Polysaccharid, zu schaffen, um dessen Raucheigenschaften zu verbessern. Das erfindungsgemässe Verfahren ist im Patentanspruch 1 definiert. Das erfindungs-gemäss hergestellte Rauchermaterial kann als Füllstoff oder als Umhüllung in Raucherartikeln verwendet werden und man hat festgestellt, dass es annehmbare Raucheigenschaften aufweist.

Das erfindungsgemäss ozonbehandelte Kohlehydratmaterial kann zu Zigaretten, Zigarren, Zigarillos, Pfeifentabak und anderen Raucherprodukten zugegeben werden, und zwar als einziger Rauchstoff anstelle von Tabak oder als Teilersatz für diesen. Das ozonbehandelte Kohlehydratmaterial kann auch als Umhüllung für Raucherartikel verwendet werden, im allgemeinen hat man aber festgestellt, dass es als Füllstoff in Raucherartikeln besonders geeignet ist in Form von kleinen Teilchen oder zerfetzten Folien.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens besteht aus den folgenden Stufen: (1) Das filmbildende Kohlehydrat wird unter gelenkten Bedingungen mit Ozongas behandelt; (2) das ozonbehandelte Kohlehydrat wird mit einer Giessflüssigkeit vereinigt; (3) die erhaltene Mischung wird in Form einer dünnen Schicht auf eine Trocknungsoberfläche gegossen; (4) die vorgenannte Schicht wird zu einer festen Folie getrocknet und (5) die Folie wird zerschnitten oder zerkleinert für die Verwendung als Tabakersatzmaterial.

Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird in Stufe (1) aus dem Kohlehydratmaterial eine Folie gebildet und in Stufe (2) anschliessend die Folie als solche oder in zerfetzter und zerkleinerter Form unter gelenkten Bedingungen mit Ozongas behandelt.

Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung wird ein filmbildendes Kohlehydratmaterial zuerst mit Ozon, im allgemeinen als Bestandteil einer gasförmigen Mischung, in Berührung gebracht. Dann wird das ozonbehandelte Kohlehydrat in einer Giessflüssigkeit gelöst oder dispergiert, vorzugsweise in einer wässrigen Flüssigkeit. Die flüssige Dispersion oder Lösung des ozonbehandelten Kohlehydrats kann dann in üblicher Weise als dünne Schicht auf eine Trocknungsoberfläche gegossen werden. Die Schicht wird anschliessend erwärmt und unter Ausbildung einer festen Folie getrocknet, die dann zerschnitten oder zerkleinert wird zu einer Form, die als Ersatz in einem Tabak-Rauchprodukt geeignet ist.

Zu den filmbildenden Kohlehydraten, die gemäss der Erfindung verwendet werden können, gehören Kohlehydrate, insbesondere Polysaccharide, die in der Lage sind, Filme zu bilden und Kohlehydrate, insbesondere Polysaccharide, die als Komponenten in natürlich vorkommenden Stoffen zur Filmbildung geeignet sind.

Polysaccharide, die gemäss der Erfindung verwendet werden können, können durch die Formel

C^H.O)^

beschrieben werden, worin x einen Wert von wenigstens 19 und im allgemeinen von 600 bis 12 000 hat und vorzugsweise einen Wert von 1200 bis 6000.

Bevorzugte Polysaccharide haben die Formel:

(C6H10O5)n,

worin n einen Wert von 100 bis 2000 haben kann.

Andere verwendbare Kohlehydratmaterialien können durch die folgenden Formeln bezeichnet werden:

(I) (C6H806)n, Polygalacturonsäure

(II) (C7H10O5)n, Pectin (als Methylester),

worin n einen Wert von 100 bis 2000 haben kann.

Die verwendbaren Kohlehydrate können durch Hydrolyse zu Molekühlen aus Monosacchariden zersetzt werden. Polysaccharide, die besonders gemäss der vorligenden Erfindung geeignet sind, sind natürlich vorkommende Polymere, die als Abkömmlinge von Monosaccharidaldose oder -ketoseeinhei-ten durch Kondensationspolymerisation aufgefasst werden können. Die Aldose- und Ketoseeinheiten werden zusammengehalten durch Glycosid-Sauerstoff-Bindungen, welche bei der Hydrolyse Monosaccharide ergeben, welche dann bei der weiteren Hydrolyse Hydroxyaldehyde oder Hydroxyketone ergeben. Unterschiedliche Polysaccharide können sich unterscheiden hinsichtlich der Art der Monosaccharideinheiten, der Länge der Polymerketten, der Kettenlinearität oder -Verzweigung und hinsichtlich anderer Eigenschaften. Zu der bevorzugten Art der Polysaccharide gehören solche mit verhältnismässig hohen Molekulargewicht, welche man als Polymere auffassen kann, die aus wiederkehrenden Gluco- oder Fructopyranose-ringeinheiten oder Mischungen davon bestehen. Bevorzugte Arten sind auch solche, welche ein zur Bildung von Filmen mit einer ausreichenden Festigkeit beim Giessen aus einer Giessflüssigkeit ausreichend hohes Molekulargewicht haben. Weiterhin soll die bevorzugte Art der Polysaccharide entweder in Wasser löslich oder dispergierbar sein oder es soll ein Material sein, das in Wasser nach der Ozonbehandlung gemäss der Erfindung löslich oder dispergierbar ist.

Als geeignetes Polysaccharide, die gemäss der Erfindung verwendet werden können, kommen beispielsweise in Frage Amylose, Amylopectin, Polyuronsäure und deren Salze, Algi-ne, Stärken, Glycogen, Xylan, Dextrine, Agar, Araban, Mannan und Harze pflanzlichen Ursprungs, wie Gummiarabikum, Tragacanth, Karaya, aus Johannisfrucht und Guar. Andere Klassen geeigneter Polysaccharide schliesst ein Inulin (welches eine ß-Fructo-Pyranose-Ringstruktur hat), Cellulose und Celluloseester, Hemicellulosen, wie Mannan, Agar-Agar, Xylan, Pectine und Chitin. Darüber hinaus sind viele elementare Derivate natürlich vorkommender Polysaccharide für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignet. Zu diesen Derivaten gehören auch solche, bei denen ein Teil der Alkoholgruppen des Polysaccharids in Äther-, Acetal- oder Estergruppen umgewandelt worden sind oder zu Ketonen, Aldehyden oder Carbonsäuren oxidiert worden sind. Dazu gehören auch Derivate, die gebildet wurden durch Neutralisation von Carboxylgruppen, durch Verseifen von Ester- oder Äthergruppen oder durch Aufbrechen der Ketten durch hydrolytischen Abbau. Obwohl solche Derivate von Polysacchariden nicht mehr die vorher angegebenen empirischen Formeln haben, weisen die bevorzugten Species doch noch Glucopyranose-ringe, die untereinander verbunden sind durch Glycosid-Sauerstoff-Bindungen, auf.

Darüberhinaus können die gemäss der Erfindung verwendbaren Polysaccharide entweder in reiner Form vorliegen oder vermischt mit Polysaccharid enthaltenden Verbindungen. Beispiele für geeignete Stoffe natürlichen Ursprungs, die ausreichende Mengen an geeigneten Polysaccharidmaterial enthalten, sind Citrusfrüchterinden, wie Zitronenschalen, Apfelkerne, Seegras, Tomatenmark und zahlreiche Stärke enthaltende Stoffe.

Die filmbildenden Kohlehydratstoffe können auch aus einem filmbildenden Material aus natürlichen Polyuronid, beispielsweise einem Pectin oder einem Algin oder Mischungen davon oder einem filmformenden Material aus natürlichem Galactomannan, beispielsweise aus Johannisfruchtharz oder Guar gum, bestehen. Zu weiteren anderen natürlichen Polysac-

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chariden, welche befriedigende Filme bilden, gehören Karaya gum, Akazienharz, British gum, Agar, Stärke «Carib gum», Carrageenin und Xanthan. Für einige Anwendungen kann der filmformende Bestandteil auch ein pectinhaltiges Material oder ein Guar gum oder eine Mischung dieser Stoffe sein. Einige dieser filmbildenden Stoffe aus natürlichen Polysacchariden, die gemäss der Erfindung verwendet werden können, beispielsweise um Umhüllungsbestandteile zu bilden, sind hydro-lysiertes Guar gum, das Harz von Johannisbaumfrüchten und Alginate, welche, obwohl sie etwas weniger bevorzugt sind als Pectin oder Guar gum, dennoch einen verhältnismässig geringen Anteil an Pyrolysegeschmack beitragen. Das Polysaccha-ridmaterial, beispielsweise das pectinhaltige Material und/oder Guar gum kann als alleiniger filmbildender Bestandteil oder in Kombination mit anderen filmbildenden Bestandteilen verwendet werden, wie nachfolgend noch beschrieben wird. Diese Stoffe eignen sich hervorragend für die Ziele der vorliegenden Erfindung und geben beim Verbrennen nur eine sehr niedrige Menge an Geruch an den Rauch ab. Diese Stoffe können aus üblichen Quellen des Handels erhalten werden oder durch bekannte Methoden hergestellt werden. Die Pectine können Fruchtpectine oder Gemüsepectine sein und man kann sie als handelsübliche Pectinextrakte aus Früchten und Gemüsen oder als pectinenthaltende Fruchtkomponenten, wie Zitronenschalen, verwenden. Auch Pectine mit einem verschiedenen Grad der Methylierung können verwendet werden.

Verschiedene andere natürliche filmbildende Bestandteile aus Polysacchariden, die nur in geringen Mengen Duftstoffe bei der Pyrolyse abgeben, können verwendet werden. Die natürlichen filmbildenden Stoffe auf Basis von Polyuroniden, einschliesslich Pectine und Algine, und die natürlichen filmbildenden Materialien auf das Basis von Galactomannan, einschliesslich Johannisbaumfrüchteharz und Guar gum, sind aus Wasserlösungen oder -suspensionen vergiessbar und die meisten sind wasserlöslich.

Da die meisten der filmbildenden Kohlehydratmaterialien, die gemäss der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, als Polysaccharide einzuordnen sind, wird der Einfachheit halber der Ausdruck «Polysaccharide» bei der weiteren Beschreibung hier verwendet. Dabei ist aber zu beachten, dass andere filmbildende Kohlehydrate, die man nicht als Polysaccharide bezeichnen kann, auch gemäss der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, vorausgesetzt, dass sie die in der Beschreibung angegebenen Eigenschaften aufweisen.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht in der Behandlung solcher filmbildenden Stoffe, ob diese Stoffe als Rauchmaterialien bekannt sind oder nicht, mit Ozon, um ein verbessertes Material zur Verwendung in Raucherartikeln, wie Zigaretten, als Füllstoff und/oder Umhüllungsmaterial zur Verfügung zu stellen.

Nach dem Sammeln des Polysaccharids oder des Polysaccharid enthaltenden Stoffes kann dieses dann für die Behandlung mit Ozon zubereitet werden. Das Polysaccharid, das selbstverständlich aus einem einzelnen Polysaccharid oder einer Mischung aus mehr als einem Polysaccharid bestehen kann, wird vorzugsweise in fester Form behandelt und in besonders bevorzugter Weise in einer fein zerteilten oder porösen Form, um eine möglichst grosse Oberfläche in Kontakt mit Ozon zu bringen.

Nachdem das Polysaccharid zerkleinert worden ist, kann es in einen Behälter oder Reaktor gelegt werden. Der Feuchtigkeitsgehalt des Polysaccharids soll bei einem Niveau von etwa 5 Gew.-% bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Feuchtigkeit enthaltenden Polysaccharids, liegen und beträgt vorzugsweise etwa 10 bis 35 Gew.-%. Nötigenfalls kann der Feuchtigkeitsgehalt des Polysaccharids auf das gewünschte Niveau eingestellt werden. Liegt der Ausgangsfeuchtigkeitsgehalt des Polysaccharids oberhalb oder unterhalb des bevorzugten Bereiches, so ist es erforderlich, dass man beispielsweise durch Erhitzen trocknet oder durch eine Dampfbehandlung oder Sprühbehandlung anfeuchtet. Eine solche Feuchtigkeitseinstellung kann innerhalb einiger Sekunden bis zu 24 Stunden geschehen, wobei Temperaturen und Druckbedingungen angewendet werden, wie sie für den Verarbeiter geeignet sind, jedoch reichen die gewöhnliche Umgebungstemperatur und Atmosphärendruck aus. Man lässt z.B. das Polysaccharid in dem Behälter sich auf ein Gleichgewicht einstellen, um den Feuchtigkeitsgehalt des Materials in dem gesamten Behälter gleichmässig innerhalb des bevorzugten Bereiches einzustellen. Dieses Insgleichgewichtbringen hängt von den Arbeitsbedingungen und den bevorzugten Parametern der Feuchtigkeitsbehandlung ab, d.h. dem Anfangsfeuchtigkeitsgehalt des Polysaccharids, der genauen Menge der notwendigen Feuchtigkeit, um den Endfeuchtigkeitsgehalt auf das gewünschte Niveau zu bringen und der Art der angewendeten Arbeitsweisen, nämlich erhitzen, Dämpfen oder Versprühen und auch ob die Verarbeitung kontinuierlich oder ansatzweise erfolgt.

Als Behälter, in den das Polysaccharid für die Feuchtigkeitsverarbeitung eingebracht werden kann, und möglichst auch für die nachfolgenden Stufen gemäss den Behandlungsmethoden der Erfindung, kommt vorzugsweise ein fester Turm in Frage. Der Behälter kann jedoch auch jede andere Form und Beweglichkeit haben, solange man einen vollständigen Kontakt des festen Materials mit der gasförmigen Mischung bewirken kann. Das zu behandelnde Polysaccharid kann sich beispielsweise innerhalb einer drehbaren Trommel oder eines Rohres befinden, durch welches das Ozon enthaltende Gas geleitet wird.

Das Polysaccharid wird vorzugsweise in den Behälter so gleichmässig und so locker wie möglich gepackt. Durch das gleichmässige und lockere Packen in dem Behälter wird ein komplexes Netzwerk von miteinander verbundenen Fliessräumen gebildet, durch welche die einströmenden Gasmischungen sich dann hindurchwinden können. Durch ein gleichmässiges Packen wird der Kontakt zwischen dem Polysaccharid und dem Ozon maximiert und eine unerwünschte Kanalbildung innerhalb des Polysaccharids und der Gasmischung weitgehend vermindert. Eine solche Kanalbildung durch die gasförmige Mischung würde Taschen von unbehandeltem Polysaccharid zurücklassen. Beim gleichmässigen Füllen des Behälters sollte ein zerkleinertes Material gleicher oder ähnlicher Grösse vorzugsweise verwendet werden. Dadurch wird eine durch die Schwerkraft hervorgerufene Sedimentation und das Auftreten von Kanälen vermieden. Das lockere Packen des Behälters in Verbindung mit dem gleichmässigen Packen und dem Zerkleinern des Polysaccharids wirkt zusammen, weil dadurch die grösste Menge an Oberfläche zu dem Kontakt mit dem einströmenden gasförmigen Gemisch freiliegt.

Falls das Polysaccharid zu ungleichmässig oder zu dicht gepackt worden ist, kann es mit mechanischen Mitteln aufgeplustert werden oder durch einen Luftstrom, falls es zu feucht ist, oder durch einen feuchten Strom, falls es zu trocken ist. Man kann es auch in einem Fliessbett halten, wobei man Luft oder andere Gase als Fluid verwendet.

Nachdem das Polysaccharid in den Behälter eingebracht worden ist, kann ein Gas, welches Ozon enthält, in den Behälter geleitet werden. Das Gas kann beispielsweise am Boden einer Säule oder eines ähnlichen Behälters eingeleitet werden, und fliesst dann aufwärts durch das Polysaccharid. Man kann das Gas auch am Kopf des Behälters einspritzen und es dann hinunter durch das Polysaccharid leiten. Man kann das Gas auch in einen Behälter, der rotiert oder umläuft, leiten oder in irgendeinen anderen Behälter, der so gebaut ist, dass ein vollständiger Kontakt des Gases mit der zerkleinerten Oberfläche stattfindet. Unabhängig davon, welche Behälteranordnung man auswählt, sollten Vorrichtungen vorzugsweise vorhanden s

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sein, um die verbrauchte Gasmischung zirkulieren zu lassen, indem man sie nach der Behandlung sammelt, wiederauffrischt und zurück für eine weitere Verwendung in das Behandlungssystem leitet. Ein geschlossenes Kreislaufsystem ist besonders wünschenswert bei einem kontinuierlichen Behandlungsverfahren, kann jedoch auch eingesetzt werden bei einem diskontinuierlichen Behandlungsverfahren, indem man Nebenleitungen vorsieht, in welchen das Gas umlaufen kann ausserhalb des Behandlungsbehälters, während der nächste Ansatz zubereitet wird. Die Vorteile bei solchen geschlossenen, umlaufenden Systemen liegen darin, dass das Erhöhen der Ozonkonzentration in dem gasförmigen Gemisch auf das für die Behandlung des Polysaccharids erforderliche Niveau weitgehend vermieden werden kann.

Das für die Behandlung des Polysaccharids verwendete Ozon ist in der angewendeten Gasmischung, die mit dem Polysaccharid in Berührung kommt, im allgemeinen in einer Menge von etwa 2 bis 10 Vol.-% enthalten und solche Gasmischungen können durch im Handel erhältiche Korona-Entladungsvorrichtungen erzeugt werden. Der andere Hauptbestandteil der Gasmischung ist im allgemeinen Sauerstoff oder Luft, aber es können auch andere Gase vorhanden sein, beispielsweise wenn man eine gleichzeitige Behandlung des Polysaccharids durch diese Gase erwünscht. Möchte man beispielsweise ein Anfärben, Bleichen oder Räuchern der Polysaccharide bewirken, so können Gase, welche diese Ziele verwirklichen, zusammen mit den Ozon enthaltenden Gasmischungen gemäss der Erfindung verwendet werden. Die gewünschte Ozonmenge, die für die Erfindung verwendet wird, kann man erhalten durch übliche Korona-Entladevorrichtungen, die mit einem durchfliessenden Strom von Luft oder Sauerstoff arbeiten. Solche Vorrichtungen werden beschrieben in der Encyclopedia of Chemical Technology von Kirk-Othmer, 2. Auflage, Band 14, Seite 410 bis 432.

Im allgemeinen beträgt die Temperatur der Ozonbehandlung der Polysaccharide 0 bis 90 °C und vorzugsweise liegt die Temperatur bei 10 bis 40 °C. Ist die Temperatur niedriger als etwa 0 °C, so wird die Geschwindigkeit der Reaktion des Ozons mit dem Polysaccharid zu langsam und darum unannehmbar. Liegt die Temperatur höher als etwa 90 °C, so würde die Feuchtigkeitskonzentration abnehmen und Staub und feine Teilchen würden zunehmen und es könnten auch andere Arten des Abbaus des Polysaccharids eintreten.

Die Kontaktdauer zwischen dem Polysaccharid und dem behandelnden Ozon hängt ab von dem jeweiligen zu behandelnden Polysaccharid, von dessen Feuchtigkeitsgehalt, von der Einleitungsrate der Gasmischung, der Konzentration an Ozon, dem Ausmass der beabsichtigten chemischen Umwandlung und von anderen Parametern, die sich aus den Materialien und dem Behandlungssystem ergeben. Eine Prüfung,

durch welche man diese Zeitdauer entscheiden kann, besteht in dem Messen der notwendigen Zeitdauer, bis ein gewisser Gehalt an Carboxylgruppen gebildet worden ist in dem mit Ozon behandelten Polysaccharid. Nach diesem Kriterium ist die erforderliche Zeitdauer für den Kontakt zwischen dem Polysaccharid und dem Ozon ausreichend lang, wenn wenigstens 0,2 Milliäquivalente an Carboxylgruppen pro Gramm des ozonbehandelten Polysaccharids gebildet wurden, jedoch werden bessere Ergebnisse erzielt, wenn der Gehalt an Carboxylgruppen zwischen etwa 0,5 Milliäquivalenten pro Gramm und 1,8 Milliäquivalenten pro Gramm oder sogar bis zu 1,0 Milliäquivalente pro Gramm beträgt. Die Menge an gebildeten Carboxylgruppen kann durch die Titrationsmethode von Unruh und Kenyon bestimmt werden [J. Am. Chem. Soc., 64, 127 (1942)], bei welcher eine Probe mit einer Lösung von Calciumacetat behandelt und darauf anschliessend die freigesetzte Essigsäure titriert wird.

Die Kontaktdauer zwischen dem Ozon und dem Polysaccharid kann auch bestimmt werden, indem man die Viscosität von Flüssigkeiten, die Proben des behandelten Polysaccharids enthalten, misst. Nach dieser Methode reicht die Reaktionsdauer mit dem Ozon aus, wenn eine Verminderung des Molekulargewichts in einem solchen Ausmass stattgefunden hat,

dass eine wässrige Lösung des Polysaccharids nach der Ozonbehandlung eine Viscosität hat, die wenigstens 30% geringer ist als die Viscosität einer Lösung, welche eine gleiche Konzentration unbehandelten Polysaccharids enthält. Die Viscosität kann hierbei bestimmt werden unter Verwendung eines Brookfield-Viscometers, bei dem man die Viscositäten in Cen-tipoise erhält (Synchron-Lectric Viscosimeter der Brookfield Engineering Laboratories, Stoughton, Mass.). Falls das Polysaccharid anfangs unlöslich in Wasser ist, auf Grund seines hohen Molekulargewichts, kann eine alternative Zeit bestimmt werden, wenn das Ausmass der Ozonbehandlung zu ausreichend ist, dass das Material wasserlöslich geworden ist. Durch allgemeine Erfahrungen hinsichtlich der Paramter für die vorliegende Erfindung weiss man jedoch, dass günstige Ergebnisse erzielt werden, wenn die Kontaktdauer zwischen 20 Minuten und 3 Stunden liegt.

Nachdem das Polysaccharid mit Ozon behandelt worden ist, kann es aus dem Behandlungsbehälter entnommen werden und gründlich mit einer wässrigen Flüssigkeit vermischt werden. Die erhaltene Zusammensetzung, die eine Lösung oder Dispersion sein kann, soll beispielsweise einen Gesamtfeststoffgehalt zwischen 2 bis 40 Gew.-% und vorzugsweise zwischen 5 bis 20 Gew.-% haben. Die wässrige Flüssigkeit, welche das Ozon behandelte Polysaccharid enthält, kann verschiedene zusätzliche Stoffe enthalten, die zum Verbessern der physikalischen Eigenschaften der Folie oder des Verhaltens des daraus erhaltenen Rauchmaterials nützlich sind. Sie kann beispielsweise eine Erdalkaliverbindung oder -salz, vorzugsweise in Form von Magnesium- oder Calciumcarbonat enthalten, aber sie kann auch eine anorganische Verbindung sein, wie ein Oxid, Hydroxid, Chlorid oder Phosphat von Calcium und/oder Magnesium, beispielsweise wasserlösliche Mineralien, wie Calcium- und/oder Magnesiumorthophosphate, -pyro-phosphate, -polyphosphate, -hydroxyapatite u.dgl. Ein vorteilhafter Mineralbestandteil, um kontrollierte Mengen an Calcium zuzugeben, ist ausgefälltes Tricalciumphosphat (NF-Grad). Die Erdalkaliverbindung kann auch ein Salz einer organischen Säure sein, wie Calcium- oder Magnesiumeitrat, -lactat, -maleat u.dgl. Natrium- oder Kaliumsalze dieser organischen Säuren können auch verwendet werden als Verbrennungshilfen zusätzlich zu den Erdalkalisalzen solcher Säuren. Die Erdalkaliverbindung, entweder als einzelne Verbindung oder als Mischung solcher Verbindungen, kann in Mengen verwendet werden, die von 0 bis 60 Gew.-Teilen pro 100 Teile des natürlichen Polysaccharids ausmachen und werden vorzugsweise angewendet in Mengen entsprechend 8 bis 40 Gew.-Teilen pro 100 Teile des Polysaccharids.

Die wässrige Flüssigkeit kann auch einen Weichmacher enthalten, um die gewünschten Verarbeitungseigenschaften für die gesamten Mischungen zu ergeben und dessen Verwendung hängt von den jeweilig verwendeten filmbildenden Bestandteilen ab. Geeignete Weichmacher schliessen gewisse Tabakextrakte ein, die man beim Auslaugen von Tabakteilen mit Lösungsmitteln, wie Wasser, gewinnt. Andere weichmachende Stoffe sind die einbasischen, zweibasischen und dreibasischen Säuren, beispielsweise Milchsäure, Apfelsäure, Weinsäure, und Zitronensäure. Weitere Weichmacher schliessen ein Butylen-glykole, Sorbit, Sorbitan, Zucker, Oligosaccharide, Triglycerid-fette und -öle, langkettige Alkohole, lineare Paraffine, Normalparaffine, Paraffinwachse, Bienenwachs, Candelillawachs, Carnaubawachs und Zuckerrohrwachs. Man hat durch subjektive Bewertung festgestellt, dass bei der Verwendung eines dieser Materialien oder einer Kombination dieser Materialien

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der Geschmack und das Aroma des Rauches, der durch das Einbringen dieser Stoffe sich ergibt, günstig beeinflusst wird. Wird ein Weichmacher verwendet, wird er im allgemeinen in Mengen angewendet, die von minimalsten Mengen bis zu etwa 5 Gew.-% pro 100 Teile der filmbildenden Bestandteile ausmachen. Befeuchtungsmittel, wie Glycerin, Monoacetylglyce-rin, Triäthylenglykol, Propylenglykol, Invertzucker und Maissirup werden vorzugsweise bei diesen Zusammensetzungen in Mengen von 2 bis 40 Teilen pro 100 Teile des filmbildenden Bestandteils verwendet. Die gesamte Menge an verwendetem Weichmacher und/oder Befeuchtungsmittel soll aber nicht 50 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile des filmbildenden natürlichen Polysaccharids übersteigen.

Andere Stoffe die man mitverwenden kann, sind Extrakte von Tabakblättern und andere Geschmacksstoffe, die die Eigenschaft haben, den Rauch günstig zu beeinflussen. Zu diesen Geschmacksstoffen gehören beispielsweise Lakritze, «Hirschzunge», die Hauptöle von Rum, Schokolade, Fruchtessenzen u.dgl.

Nachdem man das Polysaccharid in die wässrige Flüssigkeit gelegt hat, kann die Lösung oder Dispersion dann als dünne Schicht auf eine übliche Trocknungsoberfläche gebracht werden.

Die Schicht kann dann erwärmt werden, um das Wasser zu verdampfen, wobei dann eine gleichmässige, biegsame feste Folie zurückbleibt. Um die weitere Verarbeitung auszuhalten, soll die Folie vorzugsweise eine Reiss- oder Bruchfestigkeit haben zwischen etwa 0,2 kg pro 2,54 cm und 1,0 kg pro 2,54 cm, gemessen auf einen «Instron»-Reissfestigkeits-Prüf-gerät unter Anwendung eines Folienstreifens einer Breite von 2,54 cm. Die Anwendung einer gegossenen Folie als Ausgangsprodukt für die vorliegende Erfindung stellt eine bevorzugte Arbeitsweise dar, weil eine solche Folie leichter verarbeitbar ist und darum auch leichter in ein Produkt umgewandelt werden kann, das am meisten einem natürlichen Tabakblattprodukt ähnelt. Der vorliegende Tabakersatz kann jedoch auch nach anderen Verfahren erhalten werden, einschliesslich Extrudieren in fasriger oder in Blattform oder in anderen Formen, die alle geschnitten oder zerkleinert werden können auf die gewünschte Grösse, um sie als Tabakersatz verwendbar zu machen.

Nach der Bildung der Folie kann diese in Form von länglichen, bandähnlichen Stücken als Füllstoff geschnitten werden. Falls die Reissfestigkeit der Stücke unterhalb 0,1 kg pro 2,54 cm ist, findet ein zu starkes Zerbrechen beim Verarbeitungsverfahren statt. Liegt die Reissfestigkeit oberhalb etwa 2,0 kg pro 2,54 cm, so kann das Material nicht auf den üblichen Tabakverarbeitungsmaschinen verarbeitet werden. Man kann die Folie auch zerschneiden zur Bildung von dünnen, papierähnlichen Umhüllungen für Tabakprodukte, wie Zigaretten, Zigarren, Zigarillos und anderen Tabakartikeln.

Vorstehend wurde die Behandlung eines Polysaccharids ' mit Ozon beschrieben, bei welcher es anfangs in einer fein-teiligen festen Form vorlag. Das Polysaccharid kann aber auch mit Ozon behandelt werden, während es anfangs aufgelöst oder dispergiert in einer Flüssigkeit, wie Wasser, vorliegt. Bei einem solchen Verfahren wird das Polysaccharid ausgewählt, zerkleinert, in eine Lösung oder Dispersion gebracht mit einem Gesamtfeststoffgehalt, der zwischen 4 und 15 Gew.-% liegt, es wird dann mit der gasförmigen Mischung, welche 2 bis 10 Gew.-% Ozon enthält, durch Durchperlenlasspn der gasförmigen Mischung durch die Flüssigkeit in Berührung gebracht oder durch andere Mittel, mit denen man die Polysac-charidteilchen mit Ozon in Berührung bringen kann, und zwar bei einer Temperatur zwischen 0 und 50 °C 'und Kontaktzeiten, die ausreichen, um wenigstens 0,2 Milliäquivalente Carboxylgruppen pro Gramm des ozonbehandelten Polysaccharids zu erzeugen.

Nach der Verarbeitung zu einer festen Folie und nach dem Zerschneiden oder Zerkleinern für die Verwendung in einem Rauchmaterial kann das Polysaccharid auch mit Ozon unter Bedingungen behandelt werden, die ähnlich den vorgenannten sind. Unter solchen Bedingungen ist eine längere Einwirkungsdauer des Ozons erforderlich, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.

Vorstehend wurde hauptsächlich die Ozonbehandlung des Polysaccharids diskutiert, gewünschtenfalls können jedoch zusätzliche Behandlungen bei dem Verfahren zur Herstellung eines befriedigenden Tabakersatzes eingeschlossen werden. Beispielsweise kann man das Polysaccharid vor oder im Anschluss an die Ozonbehandlung mit Ammoniak behandeln. Ammoniak wird vorzugsweise in Gasform bei der Behandlung des festen Polysaccharids eingesetzt, man kann ihn aber auch in Form einer wässrigen Ammoniumhydroxidlösung verwenden bei der Herstellung der Giessmischung zur Bildung der Blattstruktur. Die Gegenwart von Ammoniak verbessert die Wasserlöslichkeit des ozonbehandelten Polysaccharids und verbessert auch die subjektiv wahrnehmbaren Raucheigenschaften.

Zerkleinerte Polysaccharide können im Anschluss an die Ozonbehandlung auch bei einer Temperatur von 40 bis 110 °C während eines Zeitraums zwischen 10 Minuten bis 5 Stunden wärmebehandelt werden. Die Wärmebehandlung beschleunigt oxidative und hydrolytische Reaktionen, die durch die Ozonbehandlung eingeleitet wurden und erzeugt eine weitere Verminderung des Molekulargewichtes des behandelten Polysaccharids, wodurch zusätzlich die Löslichkeit und eine Verbesserung der Rauchqualität bewirkt wird.

Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen beschrieben.

Beispiel 1

Granuliertes Zitronenschalenmaterial, das von der Sunkist Growers, Inc., Ontario, Californien, erhalten worden war,

wird in diesem Beispiel verwendet. Das Zitronenschalenmaterial, welches Pectin als Polysaccharidmaterial, das für die vorliegende Erfindung geeignet ist, enthielt, wurde gewonnen aus den Schalen von Zitronen, bei denen man die äussere Haut entfernt hatte und das restliche Material zur Entfernung von oleophilen Ölen einem Lösungsmittel-Extraktionsverfahren unterworfen hatte.

In einen Glaszylinder mit einem inneren Durchmesser von 50,8 mm, dessen Boden aus einer porösen Glasscheibe bestand, wurden 50 g des vorgenannten Zitronenschalenmaterials gegeben, so dass eine Säule von 33 cm sich in dem Zylinder bildete. Ozon wurde hergestellt unter Verwendung eines W. R. Grace Ozone-Generators, Modell LG-2-L1, der mit einer Sauerstoffzufuhr von 0,28 m3 pro Stunde betrieben wurde. Das Ozon floss durch die Säule aus Zitronenschalenmaterial bei Zimmertemperatur von etwa 24 °C und unter Umgebungsdruck während eines Zeitraums von 30 Minuten. Während dieser Zeitdauer kamen annähernd 145 Liter des Gases mit einem Ozongehalt von 6 Vol.-% in Berührung mit dem Zitronenschalenmaterial. Die Säule wurde dann weitere 30 Minuten lang zur Entfernung von jeglichen Spuren von Ozon mit Sauerstoff gespült. 10 g des ozonbehandelten Zitronenschalenmaterials und 1,6 g Zitronensäure wurden in 200 cm3 heissen Wassers eingerührt und mit konzentrierter Salzsäure auf den pH-Wert 1,5 gebracht. Die Mischung wurde erwärmt und 15 Minuten lang bei 90 °C gerührt. Dann wurde die Mischung abgekühlt und mit konzentriertem Ammoniumhydroxid neutralisiert und unter ständigem Rühren wurden die folgenden Bestandteile zugegeben:

3,0 g wiederausgefälltes Calciumcarbonat

3,0 g Maissirup

1,2 g Glycerin

0,8 g Kaliumeitrat

0,2 g Kaliumsorbat

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Die Viscosität der Mischung wurde bei einer Konzentration von 5,2Gew.-% Feststoffen bei Zimmertemperatur und unter Umgebungsdruck mit 5300 Centipoise unter Verwendung eines Brookfield-Viscometers, beispielsweise Modell RVT, gemessen. Die vergleichbare Viscosität einer in gleicher Weise hergestellten Kontrollprobe, bei welcher jedoch das Zitronenmaterial keiner Ozonbehandlung unterworfen worden war, betrug 9500 Centipoise.

Die Lösungen des ozonbehandelten und unbehandelten Zitronenschalenmaterials wurde dann auf rostfreie Stahlplatten unter Verwendung einer Rakel mit einer Vertiefung von 0,0635 cm und unter Ausbildung einer Folie getrocknet. Die Folie aus dem ozonbehandelten Zitronenschalenmaterial zeigte eine Reissfestigkeit von 0,25 kg pro 2,54 cm, während die Kontrollfolie eine Reissfestigkeit von 0,50 kg pro 2,54 cm hatte. Die beiden Folien wurden dann unter Verwendung einer «Jet 1232 Shredmaster»-Vorrichtung zerfetzt unter Ausbildung von kleinen Teilchen, die durchschnittlich 12,7 bis 25,4 mm lang, 0,85 mm breit und 0,08 bis 0,12 mm dick waren. Von Hand gemachte Zigaretten wurden hergestellt und die Art des Rauches von dem ozonbehandelten Zitronenschalenmaterial wurde verglichen mit dem einer unbehandelten Kontrollprobe. Der Rauch aus Zigeretten aus dem ozonbehandelten Material wurde von einem Gremium von Raucherspezialisten als angenehmer und befriedigender als der Rauch aus Zigaretten aus dem unbehandelten Material beurteilt.

Beispiel 2

Zur Herstellung einer Aufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 14,4 Gew.-% wurden die folgenden Stoffe mit Wasser vermischt:

33,0 Gew.-Teile Calciumcarbonat 22,0 Gew.-Teile H-CMC (7HS FA-Hercules),

welches eine Carboxymethylcellulose in saurer Form ist, mit einem Substitutionsgrad von 0,7 und einem Molekulargewicht derart, dass eine 1 Gew.-%ige Lösung des Natriumsalzes eine Viscosität zwischen 1300 und 2000 cP ergibt 13,0 Gew.-Teile Magnesiumhydroxid 11,0 Gew.-Teile Hopfenrückstände,

die mit Hexan und Äthanol serienextrahiert worden sind und 12 Gew.-% Pectin und 21 Gew.-% Hemicellulose enthalten 5,5 Gew.-Teile Koka (cocoa)

5,5 Gew.-Teile Glycerin 3,3 Gew.-Teile a-Cellulose 3,3 Gew.-Teile Kaliumhydroxid 2,2 Gew.-Teile Harnstoff 1,2 Gew.-Teile Bixinfarbstoff

Die Viscosität der Aufschlämmung bei 25 °C wurde mit 38 000 Centipoise gemessen. Die Aufschlämmung wurde in ein zylindrisches Gefäss einer Höhe von 61 cm und einem inneren Durchmesser von 7,6 cm gegeben und mit Ozon behandelt, indem man eine Mischung aus 8 Vol.-% Ozon und 92 Vol.-% Sauerstoff durch die Aufschlämmung 5 Stunden lang bei 60 °C perlen liess. Während dieser Zeitdauer kamen etwa 1,4 m3 der Ozonmischung in Berührung mit der Aufschlämmung. Nach Beendigung dieser Behandlung betrug die Viscosität der Aufschlämmung 16 000 Centipoise.

Die so behandelte Aufschlämmung wurde für die Herstellung eines Folienmaterials verwendet, indem man es ähnlich wie in Beispiel 1 beschrieben aufarbeitete. Die Folie hatte eine Dicke von 0,102 mm und eine Reissfestigkeit von 0,4 kg pro 2,54 cm. Die Folie wurde zerkleinert und mit einer gleichen Menge normalen Tabaks gemischt und die Mischung wurde zur Herstellung von Zigaretten verwendet. Die Rauchqualität dieser Zigaretten wurde von einem Gremium von Raucherexperten verglichen mit solchen Zigaretten, die in gleicher Weise hergestellt worden waren, aber mit einem unbehandelten Material. Es war die allgemeine Auffassung dieses Gremiums,

dass die ozonbehandelte Probe einen milderen und angenehmeren Rauch hatte.

Beispiel 3

100 g Amylose, ein Maisstärkederivat, das von der American Maize Products Co., New York verkauft wird, wurde mit Wasser aufgeschlämmt und die Aufschlämmung wurde nach dem Verfahren gemäss Beispiel 1 zu einer Folie verarbeitet. Die Folié hatte eine Dicke von 0,08 mm und eine Reissfestigkeit von 0,3 kg pro 2,54 cm. Die Folie wurde in kleine Teilchen mit einer durchschnittlichen Länge von 25,4 mm und einer Breite von 2,54 mm zerkleinert.

Etwa 50 g der zerkleinerten Folie wurden in eine auf 30 °C gehaltene ummantelte Säule gegeben und mit einem Ozon enthaltenden Gas behandelt, das durch Durchleiten durch Wasser von 35 °C angefeuchtet worden war. Das Gas enthielt 3,5 Vol.-% Ozon. Die Ozonbehandlung wurde 5 Stunden lang fortgeführt, wobei man dann feststellte durch Titration, dass die Teilchen 0,7 Milliäquivalente Carboxylgruppen pro Gramm des getrockneten Materials enthielten. Angenähert 1,4 m3 der Ozonmischung waren während der 5stündigen Behandlungszeit in Kontakt mit der Folie gekommen. Das entstandene Material wurde mit einer gleichen Menge Tabak vermischt. Die Mischung wurde zur Herstellung von Zigaretten verwendet, die dann von einem Gremium von Raucherexperten geraucht und mit solchen Zigaretten verglichen wurden, die in gleicher Weise hergestellt worden sind, aber mit einem unbehandelten Material. Das Gremium beurteilte, dass das ozonbehandelte Material einen milderen, angenehmeren Rauch ergab.

Beispiel 4

50 g Amylopectin («Ramalin», ein Produkt von Stein, Hall & Co) wurde mit Wasser von 15 °C unter Ausbildung einer Aufschlämmung vermischt und ein Ozon enthaltendes Gas (3,5 Vol.-% Ozon) wurde 6 Stunden lang durch die Aufschlämmung geperlt. Annähernd 1,7 m3 der Ozonmischung kamen beim Durchleiten durch die Aufschlämmung bei einer Temperatur von 35 °C mit dieser in Berührung. Bei der behandelten Stärke wurden 0,8 Milliäquivalente an Carboxylgruppen pro Gramm getrockneter Stärke festgestellt. Die behandelte Aufschlämmung wurde dann zu einem Folienmaterial nach dem Verfahren gemäss Beispiel 1 verarbeitet, wobei man eine Folie einer Dicke von 0,114 mm und einer Reissfestigkeit von 0,5 kg pro 2,54 cm erhielt. Das zerkleinerte Material wurde mit einem regulären zerkleinerten Tabak im Gewichtsverhältnis 40:60 gemischt und die Mischung zur Herstellung von Zigaretten verwendet. Die Rauchqualität dieser Zigaretten wurde von einem Gremium von Raucherexperten mit solchen Zigaretten verglichen, die in gleicher Weise hergestellt worden waren, aber mit einem unbehandelten Material. Es war die überwiegende Meinung des Gremiums, dass die mit Ozon behandelte Probe einen milderen, angenehmeren Rauch ergab.

Beispiel 5

Eine Probe aus 50 g Zitronenschalenrückständen, die ähnlich der in Beispiel 1 verwendeten war, und einen Feuchtigkeitsgehalt von 10,4 Gew.-% hatte, wurde in einem Plastikbeutel mit 39,5 g Wasser vermischt und 24 Stunden lang zum Einstellen des Gleichgewichtes darin belassen. Dabei stellte man einen Feuchtigkeitsgehalt von 50 Gew.-% fest, bezogen auf das Gesamtgewicht der feuchtigkeitsenthaltenden Zitronenschalenrückstände. Das Material wurde dann in eine Säule mit einem inneren Durchmesser von 42 mm und einem unteren Teil, der aus einer Glasscheibe bestand, gegeben. Die Probe hatte in der Säule eine Höhe von 190 mm. Eine 8 Vol.-% Ozon enthaltende Mischung aus Ozon und Sauerstoff, die in einem Korona-Entladungs-Ozongenerator hergestellt worden war, wurde mit einer Fliessgeschwindigkeit von 0,28 m3 min zunächst durch eine Wasserwaschflasche und dann

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durch die Probe geleitet. Dabei fand eine exotherme Reaktion statt, bei welcher gleichzeitig eine Bleichung eintrat und die langsam bis zum Kopf der Kolonne anstieg. Nach einer Stunde wurde der Ozonerzeuger abgestellt. Während dieser Zeit waren etwa 17 m3 der Ozonmischung durch die Säule geleitet 5 worden. Anschliessend wurde trockene Luft 3 Stunden lang durch die Säule geleitet.

Die so erhaltene Probe wurde zu einer zum Vergiessen geeigneten Aufschlämmung in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben verarbeitet. Die Aufschlämmung hatte eine Visco- 10 sität von 1500 Centipoise bei einer Feststoffkonzentration von 6,7 Gew.-%.

Eine aus einer Kontrollprobe hergestellte Aufschlämmung, bei welcher ein nicht behandeltes Material verwendet wurde, zeigte eine Viscosität von 11 400 Centipoise bei der gleichen 15 Feststoffkonzentration. Sowohl das ozonbehandelte wie auch die Kontrollprobe wurden zerkleinert und für die Herstellung von Zigaretten verwendet. Raucherexperten stellten fest, dass das ozonbehandelte Material einen milderen Rauch als die Kontrollprobe ergaben.

Das Produkt gemäss der Erfindung stellt, wie die vorstehenden Beispiele zeigen, eine bedeutende Verbesserung im Hinblick auf den Ersatz für Rauchermaterial dar. Das Produkt kann als Umhüllung für Raucherartikel verwendet werden. Es kann als Füller allein in Rauchartikeln verwendet werden oder es kann vereinigt werden mit beliebigen Anteilen an Tabak, und zwar entweder natürlichem oder rekonstituiertem oder mit einem oder mehreren anderen Tabakaustauschstoffen. Das Material ist besonders geeignet für die Anwendung ohne die Zugabe von anderen Substanzen, weil es in einer solchen Weise hergestellt werden kann, dass es einige der wünschenswerten Eigenschaften von natürlichem Tabak aufweist.

Das Verfahren gemäss der Erfindung wie es in den Beispielen gezeigt wird, stellt auch eine beachtliche Verbesserung bei Verfahren dar, für die Herstellung von Raucherersatzstoffen. Durch das Verfahren wird eine wirksame, einfache und wirtschaftliche Methode zur Herstellung von Tabakersatz, der sowohl angenehm und befriedigend ist, zur Verfügung gestellt.

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung von Rauchmaterial aus einem filmbildenden Kohlehydratmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass man ein filmbildendes Kohlehydratmaterial so mit Ozon behandelt, dass in dem behandelten Kohlehydratmaterial mindestens 0,2 Milliäquivalente Carboxylgruppen pro Gramm Kohlehydratmaterial gebildet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das filmbildende Kohlehydratmaterial mit Ozon in Berührung bringt, das ozonbehandelte Kohlehydratmaterial dann in einer wässrigen Giessflüssigkeit dispergiert, die wäss-rige Dispersion zu einer Schicht giesst, die Schicht unter Bildung einer Folie erhitzt und trocknet und die erhaltene Folie zu einem als Tabakersatz geeigneten Material zerkleinert.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als filmbildendes Kohlehydratmaterial ein Polysaccharid, vorzugsweise ein Pectin, verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als filmbildendes Kohlehydratmaterial Zitronenschalenrückstände gasförmigem Ozon bei Zimmertemperatur und Umgebungsdruck aussetzt und die ozonbehandelten Zitronenschalenrückstände dann in der wässrigen Giessflüssigkeit zusammen mit Geschmacksstoffen, Verbrennungshilfsmitteln und Befeuchtungsmitteln dispergiert.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Ozon in einem gasförmigen Strom durch ein Bett des Kohlehydratmaterials in feinverteilter Form hindurchleitet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der gasförmige Strom 2—10 Vol.-% Ozon und 90-98 Vol.-% Luft oder Sauerstoff enthält.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man durch die Ozonbehandlung das Molekulargewicht des Kohlehydratmaterials in solchem Ausmass herabsetzt, dass eine wässrige Lösung des Materials nach der Ozonbehandlung eine um mindestens 30% geringere Viskosität aufweist als eine Lösung gleicher Konzentration vor der Ozonbehandlung.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Kohlehydratmaterial zu einer festen Folie ver-giesst und diese danach der Ozonbehandlung aussetzt.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die Ozonbehandlung bei einer Temperatur von 0—90 °C ausführt.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass man das Kohlehydratmaterial zu einem papierartigen Blatt einer Reissfestigkeit von 0,1—2,0 kg pro 2,54 cm verarbeitet.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man das Blatt zerkleinert.
12. Nach dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestelltes Rauchmaterial.
13. Verwendung von Rauchmaterial nach Anspruch 12 zur Herstellung von Raucherartikeln.
14. Verwendung gemäss Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man das Rauchmaterial mit Tabak, rekonstituiertem Tabak, Tabakersatz oder einer Mischung solcher Substanzen vermischt.

Auf dem Gebiet der Raucherartikel ist es ein Ziel, Tabakersatz zur Verfügung zu stellen, der die Eigenschaften aufweist, die am meisten bei Tabak erwünscht sind und der die Eigenschaften nicht hat, die am wenigsten bei Tabak erwünscht sind.

Zahlreiche Stoffe sind, bei den Versuchen befriedigende und angenehme Tabakersatzstoffe zu entdecken oder zu entwickeln, untersucht worden, um sie möglicherweise als Ersatz für allen oder ein Teil des üblicherweise in Rauchwaren verwendeten Tabaks zu verwenden. Zu den untersuchten Stoffen gehört beispielsweise Papierbrei gemäss US-PS 3 125 098,

Brei aus Rübenabfall wie in US-PS 3 703 177 beschrieben, Kohle- oder Graphitfasern, -matten oder -tücher wie in US-PS 3 738 374 beschrieben und Kaffeebohnenhülsen gemäss US-PS 3 796 222. Zeit und Erfahrung haben jedoch gezeigt, dass die Entdeckung und Entwicklung eines voll befriedigenden und wirtschaftlich möglichen Tabakersatzes ein Ziel ist, das bisher noch nicht erreicht worden ist. Die besonderen Feinheiten beim Rauchen und die schwierige Art, ein Produkt zu erzeugen, das den kritischen Raucher hinsichtlich des Geschmacks, des Geruchs, des Aromas und der anderen Aspekte, die beim Tabak erwünscht sind, befriedigt, machen die Entdeckung und Entwicklung von befriedigenden Tabakersatzstoffen ausserordentlich schwierig. Deshalb haben die zahlreichen Versuche, Tabakersatzstoffe herzustellen, einschliesslich der Versuche, die in Kriegszeiten und Zeiten der Inflation vorgenommen wurden, wenn Tabak schwierig und nur sehr teuer zu erhalten war, nicht zu der Entdeckung oder Entwicklung eines voll befriedigenden Produktes geführt.

Zu den zahlreichen, als Tabakersatz untersuchten Stoffen gehören Kohlehydrate natürlichen Ursprungs, wie Zucker, Stärke und Cellulose, die wegen ihrer leichten Zugängigkeit, ihrer guten Brenneigenschaften und ihrer niedrigen Kosten versucht wurden. Solche Stoffe wurden beispielsweise in den US-Patentschriften 3 125 098, 3 529 602 und 3 738 374 beschrieben. Bei den in Rauchartikeln geprüften Kohlehydraten wurde jedoch allgemein gefunden, dass diese einen Rauch verursachen, der nicht so angenehm wie der des Tabaks ist und der einen Geschmack hat, der schärfer und beissender als der der meisten Tabaksorten ist. Diese unerwünschten Merkmale treten besonders mit dem Nebenrauch auf, der zwischen den Zügen aus dem Rauchartikel sich entwickelt. Bei zahlreichen Kohlehydratstoffen hat man auch gefunden, dass es schwierig oder unmöglich ist, sie als Tabakersatz zu verwenden oder als Einfüllmaterial, und zwar auf Grund ihrer Uneignung beim während des Fabrikationsverfahrens erforderlichen Handhabens und Verformens nicht zerstört zu werden. Um als Umhüllung bei einem Rauchmaterial verwendet zu werden, ist es im allgemeinen für ein Rauchmaterial erforderlich, fähig zu sein zu einem einheitlichen papierähnlichen Blatt verarbeitet zu werden, ohne dass irgendwelche harte, spitze Flächen vorliegen und dass eine ausreichende Elastizität und Festigkeit für eine knitterfreie Anwendung in einem Raucherartikel vorliegt, so dass während einer heftigen Handhabung mit dem Finger oder mit dem Mund kein Zerreissen auftritt. Damit solche Stoffe als Füllstoffe in Raucherartikeln verwendet werden können, ist es im allgemeinen notwendig, dass sie zu länglichen Streifen oder kleinen Teilchen verformt werden können, welche eine ausreichende Festigkeit haben, dass sie bei der Handhabung nicht zu ganz feinen Teilchen oder Staub zerbrechen.

Man hat auch schon versucht, Kohlehydratstoffe der vorher beschriebenen Art in eine wünschenswerte Form umzuwandeln. So hat man beispielsweise ein Tabakersatzmaterial hergestellt, indem man Holz in Abwensenheit von Luft erhitzte, um das Holz in Holzkohle umzuwandeln, welche dann mit Geschmacksstoffen versehen wurde, um ein Rauchprodukt zu erzeugen, gemäss US-PS 2 907 686. Bei einem anderen Verfahren wurde ein Tabakersatzstoff hergestellt durch katalyti-schen Abbau von Kohlehydratstoffen bei Temperaturen zwischen 100 und 250 °C, entsprechend US-PS 3 545 448. Bei einem weiteren Verfahren wurde ein Rauchmaterial gebildet, indem man ein Cellulosematerial in Form von fasrigen Kohlenhydraten thermisch bei einer Temperatur von 275 bis 375 °C in einer nichtoxidierenden Atmosphäre reagiert, wie dies in US-PS 3 861 401 beschrieben ist. Schliesslich wird ein

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weiteres Verfahren zur Herstellung eines Rauchproduktes in US-PS 3 447 539 beschrieben, bei dem man Cellulose oxidiert und gewisse mineralische Zusatzstoffe hinzufügt. Keines der beschriebenen Verfahren hat jedoch zu einem voll befriedigenden Produkt geführt.