CH627630A5 - Smoking tobacco mixture and use thereof - Google Patents
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Description
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rauchtabakmischung zur Verfügung zu stellen, die Zusatzstoffe enthält, die den Gehalt an polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen im Tabakrauch vermindern, ohne den Geschmack und den Geruch des Rauchs zu beeinträchtigen. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. The object of the invention is to provide a smoking tobacco mixture which contains additives which reduce the content of polycyclic aromatic hydrocarbons in tobacco smoke without impairing the taste and smell of the smoke. This object is achieved by the invention.
Die Erfindung betrifft somit den in den Ansprüchen gekennzeichneten Gegenstand. The invention thus relates to the subject matter characterized in the claims.
Nach der vorliegenden Erfindung wird die Konzentration der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe im Tabakrauch durch den Zusatz von metallischem Palladium oder einem Palladiumsalz und eines Nitrats von Metallen der Gruppe IIa oder IIb des Periodensystems stark vermindert, ohne dass eine nachteilige organoleptische Wirkung auf den Tabakrauch auftritt. Im Gegensatz zu Nitraten von Metallen der Gruppe Ia beschleunigen die Nitrate von Metallen der Gruppe IIa und IIb die Verbrennung des Tabaks nicht. Ausserdem bilden sie unter den in der Zigarette bestehenden Bedingungen pro Mol mehr Stickstoffoxid und bewirken folglich eine wirksamere Verminderung der Konzentration an polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen im Rauchkondensat. According to the present invention, the concentration of the polycyclic aromatic hydrocarbons in tobacco smoke is greatly reduced by the addition of metallic palladium or a palladium salt and a nitrate of metals of the group IIa or IIb of the periodic table, without an adverse organoleptic effect on the tobacco smoke. In contrast to group Ia metal nitrates, group IIa and IIb metal nitrates do not accelerate tobacco combustion. In addition, under the conditions existing in the cigarette, they form more nitrogen oxide per mole and consequently bring about a more effective reduction in the concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons in the smoke condensate.
Durch die zusätzliche Verwendung von Calcium-, Magnesium- oder Zinknitrat wird die Konzentration der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe stärker reduziert als bei Verwendung von Palladiumoxid allein. Diese Wirkung tritt bereits ein bei Nitratkonzentrationen, die so niedrig sind, dass sie die organoleptischen Eigenschaften des Tabakrauchs nicht beeinträchtigen. Besonders bei Verwendung einer Nitratmenge von unter 0,8 % Nitratstickstoff, bezogen auf das Gewicht des The additional use of calcium, magnesium or zinc nitrate reduces the concentration of the polycyclic aromatic hydrocarbons more than when using palladium oxide alone. This effect already occurs at nitrate concentrations that are so low that they do not impair the organoleptic properties of tobacco smoke. Especially when using a nitrate amount of less than 0.8% nitrate nitrogen, based on the weight of the
Rauchtabaks, wird die Konzentration der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe stark herabgesetzt. Smoking tobacco, the concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons is greatly reduced.
Das Palladium kann der Rauchtabakmischung in feinverteilter, metallischer Form, z.B. als Palladiummohr, und/oder in Form eines Salzes zugesetzt werden, das in situ, vorzugsweise unter Hitzeeinwirkung, zu metallischem Palladium zersetzt werden kann. Wasserlösliche Palladiumsalze sind bevorzugt, weil sie leichter in die Rauchtabakmischung eingearbeitet und gleichmässig in ihr verteilt werden können. Beispiele für geeignete Palladiumsalze sind einfache Salze, wie Palladiumnitrat, Palladiumhalogenide, wie Palladiumchlorid, Diammin-komplexe, wie Diammin-palladium(II)chlorid (Pd(NH3)2Cl2), und Palladate, insbesondere Ammoniumpalladate, wie Am-moniumtetrachlorpalladat und Ammoniumhexachlorpalladat. Besonders bevorzugt ist die Anwendung von Palladium in Form von Ammoniumhexachlorpalladat, (NH4)2PdCl6 (Hersteller: Research Organic-Inorganic Chemicals Corp.; Reinheit: 99,5%). The palladium can be added to the smoking tobacco mixture in finely divided, metallic form, e.g. as palladium black, and / or in the form of a salt which can be decomposed into metallic palladium in situ, preferably under the action of heat. Water-soluble palladium salts are preferred because they can be more easily incorporated into the smoking tobacco mixture and distributed evenly therein. Examples of suitable palladium salts are simple salts, such as palladium nitrate, palladium halides, such as palladium chloride, diammine complexes, such as diammine-palladium (II) chloride (Pd (NH3) 2Cl2), and palladates, especially ammonium palladates, such as ammonium tetrachloropalladate and ammonium hexachloropalladate. The use of palladium in the form of ammonium hexachloropalladate, (NH4) 2PdCl6 (manufacturer: Research Organic-Inorganic Chemicals Corp .; purity: 99.5%) is particularly preferred.
Die Menge des in der Rauchtabakmischung eingesetzten Palladiums beträgt 0,001 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Tabakgewicht. Bei Verwendung solcher Mengen wird die Bildung der durch die Pyrolyse entstehenden polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe vermindert. Die besten Ergebnisse werden erhalten, wenn das Palladium vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,01 bis 0,1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Tabaks, verwendet wird. The amount of palladium used in the smoking tobacco mixture is 0.001 to 1 percent by weight, based on the tobacco weight. When such amounts are used, the formation of the polycyclic aromatic hydrocarbons resulting from the pyrolysis is reduced. The best results are obtained when the palladium is preferably used in an amount of about 0.01 to 0.1 percent by weight based on the weight of the tobacco.
Die erfindungsgemäss eingesetzten Nitrate sind Calcium-, Magnesium- und Zinknitrat. Ein Nitrat, das für die erfin-dungsgemässe Rauchtabakmischung besonders wirksam ist, ist Mg(N03)2 • 6H20 von A.C.S.-Qualität, das weniger als etwa 0,0005 Gewichtsprozent Chloridionen, 0,005 Gewichtsprozent Sulfationen und 0,0004 Gewichtsprozent Schwermetalle, berechnet als Blei, enthält. The nitrates used according to the invention are calcium, magnesium and zinc nitrate. A nitrate that is particularly effective for the smoking tobacco blend of the invention is ACS grade Mg (N03) 2 • 6H20 which is less than about 0.0005 weight percent chloride ions, 0.005 weight percent sulfate ions and 0.0004 weight percent heavy metals, calculated as lead , contains.
Der Anteil des in der erfindungsgemässen Rauchtabakmischung eingesetzten Nitrates beträgt weniger als 0,8%, nämlich 0,25 bis 0,75 %, berechnet als Nitratstickstoff. Eine stärkere Verminderung der Bildung von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen kann zwar durch Erhöhung der Nitratmenge erreicht werden, jedoch werden Geschmack und Aroma des Rauchs dann in zunehmendem Masse unangenehm. In Verbindung mit Palladium wird Nitratstickstoff vorzugsweise in einer Menge von 0,25 bis 0,60% verwendet. The proportion of the nitrate used in the smoking tobacco mixture according to the invention is less than 0.8%, namely 0.25 to 0.75%, calculated as nitrate nitrogen. A greater reduction in the formation of polycyclic aromatic hydrocarbons can be achieved by increasing the amount of nitrate, but the taste and aroma of the smoke then become increasingly unpleasant. In connection with palladium, nitrate nitrogen is preferably used in an amount of 0.25 to 0.60%.
Die Zusatzstoffe müssen im Rauchtabak gut verteilt sein, so dass eine gleichmässige Wirkung während des gesamten Rauchvorgangs gewährleistet ist. Darüber hinaus ist es wichtig, dafür zu sorgen, dass die Dispersion wirksam mit einem Maximalvolumen an Rauch in Berührung kommt, der vom Raucher inhaliert wird. Da die katalytische Aktivität des Palladiums vermutlich auf eine Oberflächenreaktion zurückzuführen ist, besteht die grösste Wahrscheinlichkeit für einen maximalen Kontakt zwischen dem vom Raucher inhalierten Rauch und dem Zinkoxid dann, wenn das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen der Zinkoxidteilchen möglichst gross ist. Aus diesem Grund hat das Palladium, wenn es in Form von metallischem Palladiummohr verwendet wird, eine Teilchengrösse von vorzugsweise weniger als etwa 0,15 mm. Wasserlösliche Palladiumsalze, wie Hexachlorpalladate, Tetrachlorpalladate, Nitrate, Chloride oder Diamminkomplexe haben den Vorteil, dass sie als verdünnte Lösungen angewendet werden können, was die Erzielung einer guten bzw. gleichmässigen Verteilung über die gesamte Rauchtabakmischung erleichtert. The additives must be well distributed in the smoking tobacco, so that a uniform effect is guaranteed during the entire smoking process. It is also important to ensure that the dispersion effectively comes into contact with a maximum volume of smoke inhaled by the smoker. Since the catalytic activity of the palladium is presumably due to a surface reaction, the greatest likelihood of maximum contact between the smoke inhaled by the smoker and the zinc oxide is when the surface area to volume ratio of the zinc oxide particles is as large as possible. For this reason, the palladium, when used in the form of metallic palladium black, has a particle size of preferably less than about 0.15 mm. Water-soluble palladium salts, such as hexachloropalladates, tetrachloropalladates, nitrates, chlorides or diamine complexes, have the advantage that they can be used as dilute solutions, which makes it easier to achieve a good or uniform distribution over the entire smoking tobacco mixture.
Die Calcium-, Magnesium- und Zinknitrate sind in Wasser gut löslich und können als relativ konzentrierte Lösung eingesetzt werden. Dies verhindert ein übermässiges Anfeuchten des Rauchtabaks und stellt trotzdem eine gleichmässige Verteilung im Rauchtabak sicher. The calcium, magnesium and zinc nitrates are readily soluble in water and can be used as a relatively concentrated solution. This prevents excessive moistening of the smoking tobacco and still ensures an even distribution in the smoking tobacco.
Das Aufbringen des Palladiums und der Nitratverbindung auf den Tabak erfolgt am wirksamsten mit einer herkömmli5 The most effective way of applying the palladium and the nitrate compound to the tobacco is with a conventional method
10 10th
15 15
20 20th
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627 630 627 630
4 4th
chen Casing-Lösung aus Glycerin und Propylenglykol, die mit einer Hexachlorpalladatlösung versetzt wird, und in der durch Zugabe einer ausreichenden Menge Wasser die erforderliche Menge an Nitratverbindung gelöst wird. Eine solche Lösung kann in geeigneter Weise mit einer herkömmlichen Casing-Vorrichtung auf noch ungeschnittene Tabakstreifen gesprüht werden. Chen Casing solution of glycerol and propylene glycol, which is mixed with a hexachloropalladate solution, and in which the required amount of nitrate compound is dissolved by adding a sufficient amount of water. Such a solution can be suitably sprayed onto tobacco strips which have not yet been cut using a conventional casing device.
Bei Verwendung von Palladiummohr besteht eine andere Möglichkeit des Aufbringens der Zusätze auf den Rauchtabak darin, das Palladiummohr, den gemahlenen Tabak, ein fasriges Material und ein Bindemittel trocken miteinander zu vermischen. Durch das trockene Vermischen, z.B. in einem herkömmlichen Doppelkonus-Mischer, findet eine wirksame Verteilung des Palladiums über die Oberfläche des Tabaks bis in die Poren statt, die gross genug sind, um die Palladiumteilchen aufzunehmen. When using palladium black, another way of applying the additives to the smoking tobacco is to dry mix the palladium black, the ground tobacco, a fibrous material and a binder. By dry mixing, e.g. in a conventional double cone mixer, there is an effective distribution of the palladium over the surface of the tobacco into the pores, which are large enough to accommodate the palladium particles.
Falls erforderlich, folgt auf das trockene Vermischen ein nasses Vermischen mit Wasser und Casing-Substanzen in Mengen, die ausreichen, dass das Gemisch eine für herkömmliche Verfahren zur Herstellung von rekonstituierten Tabakplatten geeignete Konsistenz erhält. Die Platten werden anschliessend in Streifen geschnitten. Auf die Streifen wird eine Lösung der Nitratverbindung in Wasser aufgebracht. Wenn die Tabakfeuchtigkeit korrigiert werden muss, folgt eine Trocknung. Die Platten werden in dieser Form in der Zigarettenfabrikation entweder direkt oder vermischt mit gewöhnlichem Tabak verwendet. If necessary, the dry blending is followed by a wet blending with water and casing substances in amounts sufficient to provide the blend with a consistency suitable for conventional methods of making reconstituted tobacco slabs. The plates are then cut into strips. A solution of the nitrate compound in water is applied to the strips. If the tobacco moisture needs to be corrected, drying follows. The plates are used in this form in cigarette manufacturing either directly or mixed with ordinary tobacco.
Bei dem fasrigen Material, das einen Bestandteil des trok-kenen Gemisches darstellt, kann es sich beispielsweise um a-Cellulose oder um fasriges Material von Tabakstengeln handeln. Der Bindemittelanteil in dem trockenen Gemisch kann z.B. Natriumcarboxymethylcellulose oder ein natürlicher Pflanzengummi, z.B. Guargummi, sein. Bei den während des nassen Vermischens verwendeten Casing-Substanzen handelt es sich im allgemeinen um Glycerin und/oder Propylenglykol. Selbstverständlich können auch andere bekannte Faserstoffe, Bindemittel oder Hilfsstoffe, deren Verwendung in Kombination mit Tabakmischungen sinnvoll ist, zusätzlich zu den oder anstelle der vorgenannten Stoffe verwendet werden. The fibrous material which is a constituent of the dry mixture can be, for example, a-cellulose or fibrous material of tobacco stems. The proportion of binder in the dry mixture can e.g. Sodium carboxymethyl cellulose or a natural vegetable gum e.g. Guar gum. The casing substances used during wet mixing are generally glycerol and / or propylene glycol. Of course, other known fibrous materials, binders or auxiliaries, the use of which in combination with tobacco mixtures makes sense, can also be used in addition to or instead of the aforementioned substances.
Die Mengen der vorgenannten Zusatzstoffe bzw. Hilfsstoffe zur Verwendung in rekonstituierten Tabakplatten liegen im allgemeinen innerhalb der nachfolgend angegebenen Gewichtsbereiche. Die angegebenen Mengen liegen innerhalb der üblichen Mengen, die erforderlich sind, um brauchbare Tabakprodukte zu erhalten. The amounts of the aforementioned additives or auxiliaries for use in reconstituted tobacco plates are generally within the weight ranges given below. The amounts indicated are within the usual amounts required to obtain useful tobacco products.
Tabelle I Table I
Material Gewichtsprozent Material weight percent
Fasriges Material 4-8 Fibrous material 4-8
Bindemittel 1-20 Casing-Substanzen etwa 3-9 enthaltend Containing binders 1-20 casing substances about 3-9
(a) Glycerin 4-6 (a) Glycerin 4-6
(b) Propylenglykol 0,5-2 Tabak Rest zu 100% (b) Propylene glycol 0.5-2 tobacco balance 100%
Die Tabakmischungen können zu jeder gewünschten Form verarbeitet oder konfektioniert werden. Beispiele für geeignete Konfektionierungsarten sind Zigarren, Zigaretten oder Pfeifentabak. The tobacco blends can be processed or packaged to any desired shape. Examples of suitable types of packaging are cigars, cigarettes or pipe tobacco.
Die Beispiele erläutern die Erfindung. The examples illustrate the invention.
Beispiel 1 example 1
0,35 kg Ammoniumhexachloipalladat werden in möglichst wenig Wasser gelöst und zu einem Gemisch aus einer Glyce-rin-Propylenglykol-Casinglösung und Wasser gegeben. 8,59 kg Magnesiumnitrathexahydrat werden in diesem Gemisch gelöst und in einer üblichen Casing-Auftragsvorrichtung auf 100,69 kg einer ungeschnittenen Tabakmischung gesprüht. Der behandelte Tabak wird mit 28,58 kg rekonstituierten Tabakplatten und 6,80 kg Tabakstengeln gemischt. Die erhaltene Tabakmischung wird mit 32 Schnitten pro 25,4 mm geschnitten (Probe 1). Tabakmischungen, die nur das Palladium (Probe 2) oder nur das Magnesiumnitrat (Probe 3) und eine Kontrollmischung, die keinen der Zusatzstoffe enthält, werden in gleicher Weise hergestellt. 0.35 kg of ammonium hexachloipalladate are dissolved in as little water as possible and added to a mixture of a glycerine propylene glycol casing solution and water. 8.59 kg of magnesium nitrate hexahydrate are dissolved in this mixture and sprayed onto 100.69 kg of an uncut tobacco mixture in a conventional casing applicator. The treated tobacco is mixed with 28.58 kg reconstituted tobacco slabs and 6.80 kg tobacco stems. The tobacco mixture obtained is cut with 32 cuts per 25.4 mm (sample 1). Tobacco blends that contain only the palladium (Sample 2) or only the magnesium nitrate (Sample 3) and a control blend that does not contain any of the additives are made in the same way.
Alle vier Proben werden in einem Pyrolysereaktor pyroly-siert, der aus einem Stahlzylinder mit einem Durchmesser von 10 cm und einer Länge von 12,7 cm mit einem ringförmigen Zwischenraum besteht, der mit einem korrosionsbeständigen Stahlsieb bedeckt ist. Der geschnittene Tabak wird ähnlich dicht gepackt wie bei Zigaretten in diesen Reaktor eingefüllt und am Umfang angezündet. Der brennende Tabak erzeugt selbst die zur Pyrolyse notwendige Wärme, und der Reaktor kommt den in einer brennenden Zigarette herrschenden Bedingungen sehr nahe. Die Verbrennungs- und Pyrolyseprodukte werden durch ein kleines Rohr, das konzentrisch zum Zylinder angebracht ist, abgesaugt und die trockenen Feststoffe im Rauch werden auf ihren Gehalt an polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen analysiert. Die Konzentration der im Testtabak enthaltenen polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe ist in Tabelle II in Prozent der im Kontrolltabak enthaltenen PCAH-Konzentrationen angegeben. All four samples are pyrolyzed in a pyrolysis reactor, which consists of a steel cylinder with a diameter of 10 cm and a length of 12.7 cm with an annular space, which is covered with a corrosion-resistant steel sieve. The cut tobacco is packed into this reactor in a similar manner to that of cigarettes and lit on the circumference. The burning tobacco itself generates the heat necessary for pyrolysis, and the reactor comes very close to the conditions in a burning cigarette. The combustion and pyrolysis products are sucked off through a small pipe, which is attached concentrically to the cylinder, and the dry solids in the smoke are analyzed for their content of polycyclic aromatic hydrocarbons. The concentration of the polycyclic aromatic hydrocarbons contained in the test tobacco is given in Table II as a percentage of the PCAH concentrations contained in the control tobacco.
Tabelle II Table II
Probe sample
Zusatzstoff, Gew.-% Additive,% by weight
PCAH-Konzentration, PCAH concentration,
(NH4)PdCI6* Mg(N03)2** (NH4) PdCI6 * Mg (N03) 2 **
bezogen auf die PCAH- related to the PCAH
Konzentration im Concentration in
Kontrolltabak Control tobacco
Gewichts Weight
IR- IR
basis Base
Analyse*** Analysis***
1 1
0,06 0,55 0.06 0.55
50 50
50 50
2 2nd
0,06 0.06
60 60
59 59
3 3rd
0,55 0.55
78 78
78 78
Kontroll Control
probe sample
- -
100 100
100 100
* als Palladium ** als Nitratstickstoff *** berechnet aus der Absorption im Bereich der aromatischen C-H-Bindungsschwingungen (11,9 bis 14,0 ß). * as palladium ** as nitrate nitrogen *** calculated from the absorption in the range of aromatic C-H bond vibrations (11.9 to 14.0 ß).
Beispiel 2 Example 2
0,64 g Ammoniumtetrachlorpalladat werden in 100 ml Wasser gelöst und zu 56,6 g einer Glycerin-Propylenglykol-Casinglösung gegeben. In der Casinglösung werden 27,5 g Magnesiumnitrathexahydrat gelöst und das Gemisch wird auf 400 g einer geschnittenen Tabakmischung (32 Schnitte pro 25,4 mm) gesprüht (Probe 4). Eine Tabakmischung, die nur das (NH4)2PdCl4 enthält, wird auf die gleiche Weise hergestellt (Probe 5). Die Proben werden wie in Beispiel 1 getestet; zu Vergleichszwecken sind die Werte für die Probe 3 und die Kontrollprobe aus Beispiel 1 ebenfalls angegeben. 0.64 g of ammonium tetrachloropalladate are dissolved in 100 ml of water and added to 56.6 g of a glycerol-propylene glycol casing solution. 27.5 g of magnesium nitrate hexahydrate are dissolved in the casing solution and the mixture is sprayed onto 400 g of a cut tobacco mixture (32 cuts per 25.4 mm) (sample 4). A tobacco blend containing only the (NH4) 2PdCl4 is made in the same way (Sample 5). The samples are tested as in Example 1; for comparison purposes, the values for sample 3 and the control sample from example 1 are also given.
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
5 5
Tabelle III Table III
627 630 627 630
Probe Zusatzstoff, Gew.-% PCAH-Konzentration, Sample additive, wt .-% PCAH concentration,
(NH4)PdCl4* Mg(N03)2** bezogen auf die PCAH- (NH4) PdCl4 * Mg (N03) 2 ** based on the PCAH
Konzentration im Kontrolltabak Gewichts- IR-basis Analyse*** Concentration in control tobacco Weight-IR-based analysis ***
4 0,06 4 0.06
0,55 0.55
57 57
59 59
5 0,06 5 0.06
— -
80 80
78 78
3 3rd
0,55 0.55
78 78
78 78
Kontroll Control
probe — sample -
- -
100 100
100 100
* als Palladium ** als Nitratstickstoff * as palladium ** as nitrate nitrogen
*** berechnet aus der Absorption im Bereich der aromatischen C—H-Bindungsschwingungen (11,9 bis 14,0 ß). *** calculated from the absorption in the range of the aromatic C — H bond vibrations (11.9 to 14.0 ß).
Bei Probe (4) ist die Konzentration der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe wesentlich geringer als bei Verwendung von Palladium oder Magnesiumnitrat allein. Aus dem Vergleich der Werte für die Proben (1) und (4) ergibt sich, dass die Konzentration der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe bei Verwendung von Ammoniumhexachlorpalladat geringer ist als bei Verwendung des entsprechen-25 den Tetrachlorpalladats. In sample (4) the concentration of the polycyclic aromatic hydrocarbons is significantly lower than when using palladium or magnesium nitrate alone. Comparison of the values for samples (1) and (4) shows that the concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons is lower when using ammonium hexachloropalladate than when using the corresponding tetrachloropalladate.
s s
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PUE | Assignment |
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|
PL | Patent ceased |