CH640112A5

CH640112A5 - Rauchbare produkte.

Info

Publication number: CH640112A5
Application number: CH705678A
Authority: CH
Inventors: Theobald Eicher; Friedemann Mueller
Original assignee: Bayer Ag
Priority date: 1977-07-01
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1983-12-30
Also published as: CA1097901A; US4296762A; DE2729759C2; FR2395715B1; SE7807372L; JPS5414598A; NL7807037A; BE868608A; DK299378A; FI64047C; FR2395715A1; GB2000427A; GB2000427B; FI782088A; IT7850094A0; IT1105374B; FI64047B; JPS6048155B2; DE2729759A1

Description

Die Erfindung betrifft verbesserte rauchbare Produkte auf Basis von Cellulose und Verbrennungsmodifizierenden Substanzen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

In der GB-PS 909 699 werden wasserabsorbierende Substanzen, insbesondere aktiviertes Aluminiumhydroxid, aktivierter Bauxit oder Aluminiumhydroxid beschrieben, die in Form von Pulvern in Mengen von mindestens 20 Gew.-% Schnittabak oder rekonstituiertem Tabak zugesetzt, in rekonstituierte Tabakfolien eingearbeitet oder in Mengen von 5-10 Gew.-% in zur Herstellung von Zigarettenpapier bestimmte Papiermassen eingearbeitet oder zum Beschichten von Zigarettenpapier verwendet werden. Diese wasserabsorbierenden Substanzen dienen dazu, in der Verbrennungszone Wasser freizusetzen und dadurch die Brenntemperatur des Rauchproduktes zu senken. Sie verbessern jedoch die organoleptischen Eigenschaften des Rauchproduktes nicht und tragen auch nicht zur Erhöhung des Füllvolumens des Tabaks bei. Nachteilig ist, dass durch den Zusatz der beschriebenen feinteiligen wasserabsorbierenden Substanzen die Verarbeitbarkeit der Tabakmischungen auf üblichen Zigarettenmaschinen erheblich erschwert wird, da die erforderlichen Gleiteigenschaften des vorgeformten Tabakstranges an Metallflächen und anderen verschlechtert werden.

Aus der DE-OS 2 262 829 sind rauchbare Produkte bekannt, die ein brennbares Material auf Cellulosebasis und Erdalkali- und/oder Mangan-(II)-MetalI-(III)-Chelatverbin-dungen, Ammoniak abspaltende Verbindungen, Oxidations-mittel, Füllstoffe, Binder, Tabakinhaltsstoffe und/oder weitere übliche Zusätze enthalten.

Die Rauchanalysen der in dieser DE-OS beschriebenen rauchbaren Produkte zeigen eine gegenüber Tabak deutliche Reduzierung physiologisch schädlicher Substanzen im Rauch bei einem teilweise befriedigenden Geschmacksein-druck ohne cellulosische Schärfe und ohne unerwünschte Überlagerung der tabakspezifischen Aromakomponenten bei Abmischung mit verschiedenen Tabaken.

Als nachteilig hat sich jedoch erwiesen, dass bei diesen rauchbaren Produkten in Abmischungen mit Tabak ohne deutliche Verschlechterung der organoleptischen Eigenschaften keine Absenkung des Schadstoffgehaltes im Rauch erhalten werden kann, die die aufgrund des Mischungsverhältnisses und der Werte der Einzelkomponenten zu erwartende Absenkung deutlich übersteigt. Weiter hat sich gezeigt, dass die Verträglichkeit dieser rauchbaren Produkte, insbesondere in Mischungen mit kondensat- und nikotinarmen Tabaken, die zunehmend an Bedeutung gewinnen, eingeschränkt ist.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass die Nachteile der beschriebenen rauchbaren Produkte vermieden werden, wenn man auf die rauchbaren Produkte auf Basis von Cellulose und verbrennungsmodifizierenden Substanzen fein verteilte Feststoffe so aufbringt, dass eine über den Querschnitt des rauchbaren Produktes heterogene Verteilung mit einer Anreicherung in bzw. an den Oberflächen erzielt wird.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

640112

Die erfindungsgemässen rauchbaren Produkte auf Cellulosebasis zeichnen sich insbesondere durch einen verminderten Schadstoffgehalt im Rauch und/oder verbesserte organoleptische Eigenschaften und dadurch aus, dass sie in Abmischungen mit verschiedenen Tabaken das Abbrandver-halten der Gesamtmischung in vorteilhafter Weise dahingehend beeinflussen, dass eine erheblich höhere, überproportionale Absenkung der Schadstoffkomponenten im Rauch als aufgrund der Einzelwerte für die Mischungskomponenten erwartet werden kann, erreicht wird. Darüber hinaus besitzen die erfindungsgemässen rauchbaren Produkte eine verbesserte Nassfestigkeit, erhöhte mechanische Festigkeit, die zur Bildung geringerer Staubanteile bei der Verarbeitung führt, und ein erhöhtes Füllvolumen unter Verarbeitungsbedingungen in feuchtem Zustand.

Die Erfindung betrifft daher rauchbare Produkte auf Basis von Cellulose und verbrennungsmodifizierenden Substanzen; die Produkte sind dadurch gekennzeichnet, dass sie a) 0,1-10 Gew.~%, bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes, fein verteilte Feststoffe, deren mittlerer Teilchendurchmesser kleiner als 2 (i ist, in einer über den Querschnitt des rauchbaren Produktes heterogenen Verteilung mit einer Anreicherung in beziehungsweise an den Oberflächen und b) 0,5-25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes, Salze ein- oder mehrbasischer Carbonsäuren enthalten.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung dieser rauchbaren Produkte, auf Basis von Cellulose und verbrennungsmodifizierenden Substanzen; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man das als rauchbares Produkt verwendbare, brennbare, vorgefertigte Material auf Cellulosebasis, das gegebenenfalls Füllstoffe enthält, mit einer Dispersion von Feststoffen, deren mittlerer Teilchendurchmesser kleiner als 2 (i ist, in einer Lösung von Salzen ein- oder mehrbasischer Carbonsäuren tränkt, besprüht oder bestreicht.

In den bekannten rauchbaren Produkten sind die Füllstoffe gleichmässig verteilt. Diese gleichmässige Verteilung wird dadurch erreicht, dass man die Füllstoffe bereits bei der Herstellung des brennbaren Trägermaterials zusetzt.

Im Gegensatz dazu sind die feinteiligen Feststoffe in den erfindungsgemässen rauchbaren Produkten über den Querschnitt der Produkte ungleichmässig verteilt und an beziehungsweise in den Oberflächen angereichert. Diese heterogene Verteilung wird dadurch erreicht, dass man die Feststoffe nicht bei der Herstellung des brennbaren Trägermaterials zusetzt, sondern erst den vorgefertigten Träger aus brennbarem Material mit Dispersionen der Feststoffe in Salzlösungen tränkt, besprüht oder bestreicht.

Zur Herstellung der erfindungsgemäss zu verwendenden Dispersionen feinteiliger Feststoffe in wässrigen Salzlösungen können an sich bekannte Füllstoffe, Pigmente und Adsorptionsmittel verwendet werden, indem man durch Dispersion oder Kondensation die erforderliche Partikelgrösse erzeugt und durch Ausbildung von elektrischer Aufladung, Solvatation oder fest haftenden Filmen eine Rückverwand-lung in die Ausgangszustände verhindert wird (vergleiche Ulimanns Encyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, Band 10, Seite 604ff, Urban & Schwarzenberg, München-Berlin, 1958). Die Dispersionen werden nach bekannten Verfahren zum Beispiel dadurch erhalten, dass man Feststoffe, gegebenenfalls unter gleichzeitiger mechanischer Zerkleinerung, mit geeigneten Dispergiergeräten, Kolloidmühlen oder Ultraschall dispergiert. Wesentlich ist, dass Dispersionen erhalten werden, die unter Verarbeitungsbedingungen stabil sind. Bevorzugt werden elektrostatisch stabilisierte Feststoffdispersionen eingesetzt, die aus einer äusseren wässrigen

Phase und einer inneren Feststoffphase bestehen und deren mittlerer Teilchendurchmesser kleiner als 2 n ist und vorzugsweise 1,5-0,01 n beträgt.

Vorzugsweise werden die erfindungsgemäss zu verwendenden Dispersionen durch Peptisation der Primärteilchen aus Sekundäragglomeraten, zum Beispiel aus durch Fällung oder Hydrolyse erhaltenen Niederschlägen, hergestellt, indem man durch Zusatz von Peptisatoren (Elektrolyt) oder durch Auswaschen von als Fällungsmittel wirkendem Elek-trolytüberschuss Sole erzeugt. Bei der Herstellung der Dispersionen kann der Zusatz von Schutzkolloiden, zum Beispiel Gelatine, Gummi arabicum, Polyolen, Carboxymethyl-cellulose oder Netzmitteln, in manchen Fällen vorteilhaft sein.

Als Feststoffe haben sich vor allem Kohlenstoff und/ oder anorganische Sauerstoffverbindungen mehrwertiger Elemente, wie der Erdalkalimetalle, Aluminium, Eisen, Mangan, Zink, Titan und Silicium bewährt. Als anorganische Sauerstoffverbindungen mehrwertiger Elemente werden bevorzugt Oxide, Hydroxide und Oxidhydrate von Aluminium, Eisen, Mangan, Zink, Titan und Silicium oder deren Gemische verwendet.

Als Feststoffe seien beispielsweise genannt: die kristallinen Oxide, Hydroxide oder Oxidhydrate von Aluminium, Eisen, Mangan, Titan, Zink oder Silicium, Diatomeenerde, Tonmineralien, Aktivkohle, Vermiculit. Auf diese Stoffe können unlösliche Sauerstoffverbindungen mehrwertiger Elemente, wie Aluminiumphosphat, Aluminiumhydroxid oder Eisenhydroxid aufgefallt worden sein. Bevorzugte Feststoffe zur Herstellung der erfindungsgemäss zu verwendenden wässrigen Dispersionen sind jedoch solche amorphen oder teilkristallinen Oxidhydrate und/oder Hydroxide von Aluminium, Eisen, Mangan, Zink, Titan oder Silicium, die durch Fällung aus Salzlösungen und durch Auswaschen des überschüssigen Elektrolyts erhalten wurden.

Beispielsweise werden geeignete Aluminiumoxidhydrate der Formel Al203-nH20 durch Kristallisation aus Alumi-natlauge nach dem Bayer-Verfahren (vergleiche Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Bd. 6, S. 305ff, Verlag Chemie, Weinheim, 1974), durch Fällen mit Säuren aus Aluminatlösungen oder durch Fällung mit Basen, insbesondere mit Ammoniak, aus wässrigen Lösungen von Aluminiumsalzen und anschliessendem Auswaschen erhalten. Eisenoxydhydrate der Formel Fe203nH20 werden nach an sich bekannten Verfahren, zum Beispiel nach dem Penniman-Verfahren (vergleiche Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, Bd. 13, S. 737ff, Urban & Schwarzenberg, München-Berlin, 1962), oder durch Hydrolyse oder Fällen von löslichen Eisensalzen, zum Beispiel FeCl3-6H20, erhalten.

Die erfindungsgemässen rauchbaren Produkte enthalten die fein verteilten Feststoffe in Mengen von 0,1-10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes, vorzugsweise in Mengen von 0,5-7,5 Gew.-%, besonders bevorzugt in Mengen von 1,0-5,0 Gew.-%. Die Konzentration der Feststoffe in den erfindungsgemäss zu verwendenden Dispersionen sollte 0,1-10 Gew.-% betragen.

Die erfindungsgemäss zum Dispergieren der feinteiligen Feststoffe zu verwendenden wässrigen Salzlösungen sind vorzugsweise Lösungen wasserlöslicher, nichttoxischer Salze, ein- oder mehrbasischer Carbonsäuren. Bevorzugt werden solche wasserlöslichen Salze eingesetzt, die eine elektrostatische Stabilisierung der Feststoffdispersion bewirken, das Glimm- und Abbrandverhalten der gemäss der Erfindung hergestellten rauchbaren Produkte in vorteilhafter Weise steuern und/oder unter Rauchbedingungen Ammoniak abspalten. Solche Salze sind zum Beispiel die Salze ein- und mehrbasischer Carbonsäuren mit Kationen wie Ammonium,

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

640112

Alkalimetall-, Erdalkalimetall-, Eisen-, Aluminium-, Mangan- oder Zinkionen. Als Carbonsäuren haben sich vor allem Oxal-, Glykol-, Wein-, Citronen- und Milchsäure bewährt. Bei diesen Salzen kann es sich um einfache Salze, zum Beispiel Ammoniumoxalat, Eisencitrat, Zinktartrat oder vorzugsweise, um Komplexsalze wie Ammonium-Eisen-(Ill)-oxalat, Ammonium-Eisen-(III)-citrat, Ammonium-Aluminiumcitrat handeln. Besonders bevorzugt werden Komplexsalze mit Chelatstruktur der Formel

KJMeJlJ I

verwendet, in der

K Magnesium, Calcium oder Mangan-(II),

Me Eisen-(III) oder Aluminium und

R den Rest einer chelatbildenden Carbonsäure bedeuten und x für 1 oder 2 und y für 1,2 oder 3 stehen und z die Zahl der zweiwertigen Kationen K angibt, die zur Neutralisation des anionischen Chelatkomplexes erforderlich sind.

Als brennbares Material auf Cellulosebasis werden in den erfindungsgemässen rauchbaren Produkten üblicherweise cellulosehaltiges Pflanzenmaterial sowie Cellulose beziehungsweise Zellstoffe oder Cellulosederivate allein oder in Mischung untereinander eingesetzt. Besonders gute Ergebnisse werden erhalten bei der Verwendung von papierähnlichen Bahnen aus Tabak, Tabakabfallprodukten oder Cellulose beziehungsweise Zellstoffen. Die erfindungsgemässen rauchbaren Produkte enthalten 0,5-15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes an verbrennungsmodifizierenden Mitteln. Bewährt haben sich Salze ein- oder mehrbasischer Carbonsäuren, zum Beispiel die Ammonium-, Alkali-, Erdalkali-, Eisen-, Aluminium-, Mangan- und Zinksalze von Oxal-, Wein-, Citronen-, Milch- und Glykolsäure. Diese Salze können einfache Salze oder Komplexsalze wie Ammonium-Eisen-(III)-oxalat, Ammonium-Eisen-(III)-citrat, Ammonium-Aluminium-citrat sein.

Bevorzugte verbrennungsmodifizierende Mittel sind die vorstehend beschriebenen Komplexsalze mit Chelatstruktur der Formel I.

Im weiteren kann das zur Herstellung der erfindungsgemässen rauchbaren Produkte Verwendung findende Basismaterial übliche Füllstoffe enthalten. Die Füllstoffe werden zweckmässigerweise in Mengen von etwa 1-70 Gew.-%, vorzugsweise 2-60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes, eingesetzt.

Die erfindungsgemässen rauchbaren Produkte können übliche, unter Rauchbedingungen ammoniakabspaltende Verbindungen enthalten. Als unter Rauchbedingungen ammoniakabspaltende Verbindungen finden insbesondere Ammoniumsalze anorganischer und organischer Säuren sowie Salze von Aminosäuren und Säureamide Anwendung. Die ammoniakabspaltenden Verbindungen werden zum Beispiel in Mengen von etwa 1-25 Gew.-% eingesetzt, so dass sich im Hauptstromrauch ein pH-Wert von etwa 5-8 einstellt.

Weiter können die erfindungsgemässen rauchbaren Produkte, bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes, 0,01-7, vorzugsweise 1-5 Gew.-%, eines Oxidations-mittels enthalten. Unter Oxidationsmitteln sind Substanzen zu verstehen, welche das Glimmverhalten der rauchbaren Produkte verbessern, zum Beispiel Kaliumnitrat oder Natriumnitrat.

Weiter können die erfindungsgemässen rauchbaren Produkte etwa 0,01-10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1-5 Gew.-%, bezogen auf das rauchbare Produkt Ammoniumsalze von Polygalakturonsäuren wie Pektin, Alginsäure oder Gummi arabicum und/oder Ammoniumsalze von Carboxymethyl-cellulose enthalten.

Vorteilhaft für die organoleptischen Eigenschaften der erfindungsgemässen rauchbaren Produkte kann ferner auch ein Zusatz sein von 0,01-5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,1-3 Gew.-%, bezogen auf das rauchbare Produkt, schwefelarmer Eiweissstoffe, wie Zein, Hordein oder Gliadin sowie die durch fraktionierte Extraktion mit Alkohol, zum Beispiel durch Extraktion mit Äthanol, aus diesen Eiweissstoffen gewonnene Extrakte. Weiter können die erfindungsgemässen rauchbaren Produkte etwa 0,1-50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes, an Tabakinhalt-stoffen enthalten.

Die vorstehend genannten in Rauchprodukten üblicherweise verwendeten Zusätze können bereits bei der Herstellung des erfindungsgemäss zu behandelnden Ausgangsmaterials oder auch erst bei der erfindungsgemässen Behandlung dieses Ausgangsmaterials mit den in den Salzlösungen di-spergierten Feststoffen zugesetzt werden.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die erfindungsgemässen Produkte in Form von papierähnlichen Bahnen mit einem Flächengewicht von 10-150 g/m2, bevorzugt 30-80 g/m2, und mit Blattdicken, die im allgemeinen im Bereich von etwa 10-120 \i, bevorzugt etwa 30-90 n, besonders bevorzugt etwa 55-70 |x liegen, herzustellen.

Die Herstellung der erfindungsgemässen rauchbaren Produkte erfolgt in der Weise, dass das als rauchbares Produkt verwendbare, brennbare, vorgefertigte, das heisst in Form beispielsweise einer papierähnlichen Bahn, eines Vlieses, einer Folie, eines Fadens oder Stranges, geschnitten oder ungeschnitten vorliegende, gegebenenfalls übliche Füllstoffe enthaltende Material auf Cellulosebasis mit den erfindungsgemäss zu verwendenden Dispersionen der Feststoffe in Lösungen von Salzen ein- oder mehrbasischer Carbonsäuren tränkt, besprüht oder bestreicht. Das Tränken kann zum Beispiel in der Weise erfolgen, dass man das brennbare Material in die Dispersion der Feststoffe taucht und anschliessend trocknet. Das Trocknen wird im allgemeinen bei Temperaturen von 50-120 °C vorgenommen.

Für die Herstellung der erfindungsgemässen rauchbaren Produkte finden als brennbare vorgefertigte Materialien bevorzugt papierähnliche Bahnen oder Vliese Verwendung.

In allen Aüsführungsformen lassen sich weiterhin in gleichen oder in getrennten Verfahrensschritten die bei der Tabakverarbeitung üblichen Zusätze, zum Beispiel Feuchthaltemittel sowie «Flavor» und Nikotin zusätzlich einbringen.

Die erfindungsgemässen rauchbaren Produkte zeigen gegenüber dem zu ihrer Herstellung verwendeten brennbaren Material, dem bekannte verbrennungsmodifizierende Substanzen zugemischt wurden, beim Abrauchen organoleptisch verbesserte Eigenschaften, insbesondere verringerte Schärfe, einen angenehm milden Geschmack und eine verbesserte Verträglichkeit mit verschiedenen, vorzugsweise nikotin-und kondensatarmen Tabaken. Weiter bewirken die erfindungsgemässen rauchbaren Produkte in Abmischungen mit Tabak eine erhebliche Absenkung des Schadstoffgehaltes im Rauch, die für die Herstellung von Rauchprodukten mit geringerem gesundheitlichem Risiko von zunehmendem Interesse ist. So wird beispielsweise mit einem gemäss DE-OS 2 262 829 hergestellten rauchbaren Produkt, das 35 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der rauchbaren Produkte an in der DE-OS 2 262 829 beschriebenenen verbrennungsmodifizierenden Mitteln enthält und befriedigende organoleptische Eigenschaften besitzt, in Abmischungen aus 75 Gew.-Teilen Tabak und 25 Gew.-Teilen rauchbarem Produkt eine relative Absenkung des Kondensatwertes auf 65-70%, des Nikotingehaltes auf etwa 85% erreicht, während die Kohlenmonoxidmenge auf 110-115% ansteigt (be4

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

640112

zogen auf Tabak = 100%). Eine Verringerung der Menge an verbrennungsmodifizierenden Mitteln in den beschriebenen rauchbaren Produkten über den bevorzugten Bereich hinaus führt zwar zu einer weiteren Erniedrigung der Schadstoffkonzentrationen im Rauch, verschlechtert jedoch gleichzeitig die organoleptischen Eigenschaften der Produkte, so dass der charakteristische Cellulosegeschmack verbunden mit einer scharfen, irritierenden Komponente deutlich hervortritt und die Verträglichkeit mit Tabaken und Tabakmischungen eingeschränkt wird (vergleiche Tabelle 1).

Rauchbare Produkte gemäss der vorliegenden Erfindung, die zum Beispiel zusätzlich mit 5 Gew.-% fein verteiltem (peptisiertem) Eisenoxidhydrat der Formel Fe203-nH20 in heterogener Verteilung beaufschlagt wurden, besitzen ausgezeichnete organoleptische Eigenschaften ohne jede cellulosische Schärfe, sind mit Tabaksorten verschiedener Provenienz, insbesondere mit nikotin- und kondensatarmen Tabakmischungen, voll verträglich, ohne die spezifischen Geschmacks- und Aromakomponenten solcher Tabake zu beeinträchtigen. Die erfindungsgemässen rauchbaren Produkte lassen vielmehr in Abmischungen mit Tabaken den für die verschiedenen Tabaksorten charakteristischen Geschmackseindruck ausgeprägt hervortreten.

Darüber hinaus beeinflussen diese rauchbaren Produkte in Abmischungen mit Tabak das Abbrandverhalten der Gesamtmischung in vorteilhafter Weise und bewirken eine erhebliche überproportionale Absenkung der Schadstoffkon-s zentrationen im Rauch, die aufgrund der Einzelwerte der Mischungskomponenten nicht erwartet werden kann.

So werden beispielsweise für Abmischungen aus 25 Gew.-Teilen der erfindungsgemässen rauchbaren Produkte und 75 Gew.-Teilen Tabak Kondensatwerte von 45-60%, io Werte für Nikotin von 55-65% und eine Kohlenmonoxid-menge von 80-90% gefunden (bezogen auf Tabak =

100%).

Die erwünschten vorteilhaften Effekte, nämlich die Verbesserung der organoleptischen Eigenschaften, die Erls höhung der Verträglichkeit mit geschmacks-, kondensat-und nikotinärmeren Tabaken und die überproportionale Absenkung der Schadstoffwerte, lassen sich nicht oder nur in geringerem Umfang erzielen, wenn das gefällte Eisenoxidhydrat in den rauchbaren Produkten gleichmässig verteilt, 20 etwa zusammen mit dem Füllstoff bei der Herstellung des papierähnlichen Ausgangsmaterials eingearbeitet wird (siehe Beispiel C, Tabelle 1).

Tabelle 1

Typische Analysenwerte von Vergleichsprodukten und erfindungsgemässen rauchbaren Produkten

Änderung der Kondensatmenge 'errechnet gefunden

Rauchanalytik Änderung der Nikotinmenge * errechnet gefunden

Änderung der CO-Menge * errechnet gefunden

Organoleptische Beurteilung Schärfe Rauchgeschmack

Rauchbare Produkte mit 35 etwa 85 65-70 75 etwa 75 etwa 110 110-115 ( ) ( )

Gewichts-%

verbrennungsmodifizierenden Mitteln (Beispiel A)

Rauchbare Produkte mit 2 etwa 80 55-60 75 etwa 70 etwa 100 90-98 (+) (+)

Gewichts-%

verbrennungsmodifizierenden Mitteln (Beispiel B)

Rauchbare Produkte mit 2 etwa 80 55-60 75 etwa 70 etwa 100 90-98 (+) (+)

Gewichts-%

verbrennungsmodifizierenden Mitteln und 5 Gewichts-%

homogen verteiltem Fe203-nH20 (Beispiel C)

Erfindungsgemässe rauchbare etwa 80 45-60 75 Produkte mit heterogen verteilten, dispergierten Feststoffen (Beispiele 1-3)

* bezogen auf Tabak = 100%

Typische Analysenwerte, wie sie mit Tabak, Vergleichsprodukten und den erfindungsgemässen rauchbaren Produkten erhalten werden, die entsprechenden relativen Absenkungen und die organoleptische Beurteilung sind für Filterzigaretten aus 75 Gew.-% Tabak und 25 Gew.-% der rauchbaren Produkte in Tabelle 2 zusammengestellt.

Die erfindungsgemässen rauchbaren Produkte können für sich allein oder, vorzugsweise, als Mischungskomponente in Zigarettentabak, Zigarrentabak und Pfeifentabak verwendet werden. Ausserdem lassen sie sich als Zigarrendeck-oder -umblatt oder als Zigarettenpapier einsetzen.

Erläuterungen zu den nachfolgenden Beispielen:

Die rauchbaren Produkte, deren Herstellung in den

55-65 etwa 100 80-90 ( ) ( )

nachfolgenden Beispielen beschrieben wird, wurden im Gemisch mit 75 Gew.-% einer handelsüblichen Tabakmischung von heller Note (Geschmackstyp american blend) zu Filterzigaretten mit Celluloseacetatfilter verarbeitet. Die Filterzigaretten hatten eine Länge von 82 mm, einen Durchmesser von 8 mm und eine Stranglänge von 67 mm. Die Zigaretten wurden auf eine mittlere Stummellänge von 23 mm abgeraucht.

Zur Charakterisierung der Füllungsdichte der Cigaretten wurde der Zugwiderstand angegeben. Der Zugwiderstand wurde mit einem Zugwiderstandsmessgerät für Einzelzigaretten der Firma Filtrona, London, welches den Druckabfall in «mm H20» angibt, bestimmt. Für die analytische und or-

60

640112

ganoleptische Prüfung wurden aus den rauchbaren Produkten hergestellte Filterzigaretten mit Zugwiderständen zwischen 50 und 75 mm H20 eingesetzt.

Die in den Beispielen angegebenen Kondensatmengen sind Trockenkondensat in mg/Zigarette. Das Kondensat wurde nach Coresta-Standard Nr. 10 bestimmt. Dabei wurden die Testzigaretten mit einem Zugvolumen von 35 ml, einer Zugdauer von 2 sec, und einer Zugfrequenz von 60 sec abgeraucht. Das gebildete Kondensat wurde auf einen Cambridge-Filter niedergeschlagen und ausgewogen. Der Wassergehalt wurde nach der Karl-Fischer-Methode titrime-trisch bestimmt und vom Gesamtkondensat subtrahiert. Die Bestimmung des Nikotingehaltes im Hauptstromrauch erfolgte nach Wasserdampfdestillation spektralphotometrisch durch Messung bei Wellenlängen von 236 nm, 259 nm und 282 nm entsprechend dem in K. Rothwell, C. A. Grant, Standard Methods for the Analysis of Tobacco Smoke, Tobacco Research Council, Research Paper No. 11, London, 1974, angegebenen Verfahren. Dabei wurden sowohl die berauchten Zigarettenfilter von je 10 Zigaretten wie das auf den Cambridge-Filtern der Rauchmaschine niedergeschlagene Kondensat für die Bestimmung eingesetzt und der Nikotingehalt als mg Nikotin pro Zigarette angegeben.

Zur Ermittlung des beim Abrauchen unter Standardbedingungen entstehenden Kohlenmonoxids wurde die Gasphase des Hauptstromrauches nach Filtration durch ein Cambridge-Filter über mit Kohlenmonoxid gesättigtem Wasser aufgefangen, der Kohlenmonoxid-Gehalt in der gesammelten Gasphase mit einem CO-Tester der Firma Hartmann & Braun AG, Frankfurt, bestimmt und die Werte als ml/Zigarette angegeben.

Vergleichszigaretten aus einer handelsüblichen Zigarettentabakmischung (Basistabak) ohne Zusatz der erfindungsgemässen rauchbaren Produkte waren durch folgende analytischen Werte charakterisiert:

Zugwiderstand: 66 mm H20

Kondensat: 14,2 mg

Nikotin: 1,80 mg

Kohlenmonoxid: 11,4 ml

Die organoleptischen Eigenschaften der rauchbaren Produkte, deren Herstellung in den nachfolgenden Beispielen beschrieben ist, wurden wie folgt abgestuft beurteilt:

a) Schärfe:

(+ +) übliche Celluloseschärfe (+) leichte Schärfe, vor allem beim Anrauchen (—) fast keine Schärfe, entsprechend Tabakmaterial ( ) völlig ohne Schärfe b) Rauchgeschmack:

( + + ) starker, üblicher Cellulosegeschmack, Papierbrand, stark adstringierend

(+) leichter Cellulosegeschmack, nicht adstringierend (—) kein Cellulosegeschmack, geringe Geschmacksbeeinträchtigung

( ) mild, keine Geschmacksbeeinträchtigung.

Vergleichsbeispiel A (Rauchbares Produkt gemäss DE-OS 2 262 829)

Eine papierähnliche Bahn aus gebleichtem Sulfatzellstoff mit einem Gehalt von 50 Gew.-% Calciumcarbonat als Füllstoff, einem Flächengewicht von 50 g/m2 und einer Dicke von etwa 60 |i wurde in einem Leimbad mit einer wässrigen Lösung aus

100 g/1 Magnesium-eisen-(III)-citrat, 30 g/I Mangan-eisen-(III)-citrat, 30 g/1 Ammonium-eisen-(III)-citrat, 60 g/1 Ammoniumeitrat,

50 g/1 Harnstoff getränkt, zwischen Walzen abgepresst und getrocknet. Die

Gewichtszunahme des getrockneten Produktes betrug 35%, bezogen auf das Gesamtgewicht.

• Die Folie wurde zu Streifen von etwa 0,9 mm Breite und unterschiedlicher Länge geschnitten, mit dem Basistabak im Gewichtsverhältnis 25 Teile rauchbares Produkt : 75 Teile Tabak gemischt und unter Verwendung von handelsüblichen Zigarettenpapierhülsen mit Celluloseacetatfiltern zu Zigaretten verarbeitet.

Rauchanalytik und organoleptische Beurteilung siehe Tabelle 2.

Vergleichsbeispiel B (Rauchbares Produkt gemäss DE-OS 2 262 829)

Es wurde wie in Vergleichsbeispiel A beschrieben verfahren, mit dem einzigen Unterschied, dass der Salzgehalt der Tauchlösung nur V20 des Salzgehaltes der in Vergleichsbeispiel A verwendeten Tauchlösung betrug. Die Gewichtszunahme des getrockneten Produktes betrug 2%, bezogen auf das Gesamtgewicht.

Rauchanalytik und organoleptische Beurteilung siehe Tabelle 2.

Vergleichsbeispiel C (Rauchbares Produkt gemäss DE-OS 2 262 829)

Es wurde wie in Vergleichsbeispiel B beschrieben verfahren, mit dem einzigen Unterschied, dass die verwendete papierähnliche Bahn aus gebleichtem Sulfatzellstoff zusätzlich zu den 50 Gew.-% Calciumcarbonat noch 5 Gew.-% Eisen-(Ill)-oxidhydrat [berechnet als Fe(OH)3] in homogener Verteilung enthielt. Die Gewichtszunahme der getrockneten Bahn betrug 2,5%.

Rauchanalytik und organoleptische Beurteilung siehe Tabelle 2.

Beispiel 1

Eine papierähnliche Bahn aus gebleichtem Sulfatzellstoff mit einem Gehalt an 50 Gew.-% Calciumcarbonat als Füllstoff wurde mit einer Dispersion, die im Liter 50,0 g Fe203xnH20 [berechnet als Fe(OH)3] 5,0 g Magnesium-eisen-(III)-citrat 1,5 g Mangan-eisen-(III)-citrat 1,5 g Ammonium-eisen-(III)-citrat 3,0 g Ammoniumeitrat 2,5 g Harnstoff enthielt, getränkt, zwischen Walzen abgepresst und getrocknet. Die Gewichtszunahme des getrockneten Produktes betrug 8%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Bahn.

Zum Dispergieren des Eisenoxidhydrates in der Salzlösung wurde das Dispergiergerät Ultraturrax der Firma Janke und Kunkel verwendet. Dispergierzeit: 10 min. Aus der erhaltenen Dispersion war auch nach 1 stündigem Stehen kein Eisenoxidhydrat ausgeflockt.

Das zur Herstellung der Dispersion verwendete Eisenoxidhydrat war wie folgt bereitet worden:

Aus einer Lösung von 3 Mol FeCl3-6H20 in 21 Wasser wurde das Eisenhydroxid unter Rühren bei 70 °C durch Zugabe von 750 ml 25%iger wässriger Ammoniaklösung gefällt. Der Niederschlag wurde auf einer Nutsche mit entsalztem Wasser ausgewaschen, bis sein Gehalt an Chloridionen unter 5%, bezogen auf das Gewicht des Hydroxidniederschlages gesunken war.

Das erhaltene Rauchprodukt wurde wie im Vergleichsbeispiel A beschrieben mit Tabak zu Filterzigaretten verarbeitet.

Beispiel 2

Es wurde wie in Beispiel 1 beschrieben verfahren, mit dem einzigen Unterschied, dass die verwendete papierähnli6

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

7

640112

che Bahn aus gebleichtem Sulfatzellstoff zusätzlich zu den 50 Gew.-% Calciumcarbonat noch 5 Gew.-% homogen verteiltes Eisen-(III)-oxidhydrat [berechnet als Fe(OH)3] enthielt.

Die Gewichtszunahme der getrockneten Papierbahn betrug 7,5%, bezogen auf das Gesamtgewicht. Das erhaltene Rauchprodukt wurde wie im Vergleichsbeispiel A beschrieben mit Tabak zu Filterzigaretten verarbeitet.

Rauchanalytik und organoleptische Beurteilung siehe Tabelle 2.

Beispiel 3

Aus gebleichtem Sulfatzellstoff wurde auf einem Blattbildner eine papierähnliche Folie mit einem Füllstoffgehalt, bezogen auf das Foliengewicht, von 43 Gew.-% Calciumcarbonat und 5 Gew.-% Eisen-(III)-oxydhydrat [berechnet als Fe(OH)3], mit einem Flächengewicht von etwa 55 g/m2 und einer Dicke von etwa 70 |i hergestellt. Diese Folie wurde nach dem Trocknen in eine wässrige Dispersion getaucht, die im Liter 100 g stabil dispergiertes Al203nH20 [berechnet als Al(OH)3] das wie in Beispiel 1 für Eisen-(III)-oxyd-hydrat beschrieben hergestellt und dispergiert wurde, ferner 5,5 g Magnesium-eisen-III-citrat, 1,0 g Mangan-eisen-III-citrat, 2,5 g Ammonium-eisen-III-citrat,

2,0 g Ammoniumeitrat und 2,5 g Harnstoff enthielt.

Nach dem Abpressen und Trocknen betrug die Gewichtszunahme der Folie 14,5%, bezogen auf das Gesamtgewicht.

Rauchanalytik und organoleptische Beurteilung siehe s Tabelle 2.

Beispiel 4

Es wurde in der in Beispiel 1 für Herstellung der Eisen-(III)-oxidhydrat-Dispersion beschriebenen Weise eine Dispersion von Aluminiumoxidhydrat hergestellt, die im Liter io 3 Gew.-% chloridionenfrei gewaschenes, aus Aluminiumchlorid hergestelltes Al203-nH20 [berechnet als Al(OH)3] und 2,5 Gew.-% Magnesium-Aluminium-citrat enthielt.

Diese Dispersion wurde in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise auf die ebenfalls in Beispiel 1 beschriebene papier-15 ähnliche Bahn aufgebracht.

Die Gewichtszunahme des getrockneten Materials betrug 6,5%, bezogen auf das Gesamtgewicht. Das rauchbare Produkt wurde wie im Vergleichsbeispiel A beschrieben mit Tabak zu Filterzigaretten verarbeitet.

Rauchanalytik und organoleptische Beurteilung:

20

25

Zugwiderstand: Rauchanalytik: Kondensat: Nikotin:

Kohlenmonoxid:

68 nm H20

7,3 mg 1,05 mg 9.8 ml

Organoleptische Beurteilung:

Schärfe: ( )

Rauchgeschmack: ( )

Tabelle 2

Rauchanalytik und organoleptische Beurteilung von Tabak, Vergleichsprodukten und erfindungsgemässen rauchbaren Produkten

Zugwiderstand

Rauchanalytik

Organoleptische Beurteilung

mm H20

Kondensat

Nikotin

Kohlenmonoxid

Schärfe

Rauchg

mg/Zig.

% rei.

mg/Zig.

% rei.

ml/Cig.

% rei.

Tabak

66

14,2

100

1,80

100

11,4

100

(--)

Beispiel A

51

9,4

66,2

1,35

75,0

12,8

112

(--)

(-")

Beispiel B

59

8,3

58,5

1,22

67,8

10,9

96,0

(+)

Beispiel C

66

8,1

57,0

1,19

66,1

10,6

93,4

(+)

Beispiel 1

63

7,3

51,5

1,06

59,0

9,4

82,5

(- -)

(--)

Beispiel 2

58

7,0

49,3

1,04

57,6

9,7

85,3

(-")

Beispiel 3

65

7,5

52,8

1,10

61,2

9,4

83,2

(--)

Beispiel 5

Der Dispersion von 100 g handelsüblichem Titandioxid vom Rutiltyp in 1,81 Wasser wurde 8,95 g FeCl3-6H20 zugesetzt. Die Mischung wurde tropfenweise unter kräftigem Rühren innerhalb von 15 min mit der Lösung von 12,6 g Na3P04-12H20 in 50 ml H20 versetzt. Der Niederschlag wurde abgetrennt und mit reinem Wasser durch Zentrifugie-ren ausgewaschen.

Die erhaltenen feinteiligen Partikel aus Titandioxid mit einer Auflage von 5 Gew.-% aufgefälltem Eisenphosphat wurden in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise in einer Lösung von Ammonium-Eisen-(III)-oxalat dispergiert, so dass eine Dispersion, die 8 Gew.-% dispergierten Feststoff und 1,5 Gew.-% gelöstes Ammonium-Eisen-(III)-oxalat enthielt, erhalten wurde. Mit dieser Dispersion wurde die in Beispiel 1 beschriebene papierähnliche Bahn bestrichen. Die Gewichtszunahme betrug 12,4%, bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes.

Das rauchbare Produkt wurde wie in Vergleichsbei-55 spiel A beschrieben mit Tabak zu Filterzigaretten verarbeitet.

Rauchanalytische und organoleptische Beurteilung:

Zugwiderstand: 60 nm H20 60 Rauchanalytik:

Kondensat: 7,5 mg

Nikotin: 1,06 mg

Kohlenmonoxid: 9,5 ml Organoleptische Beurteilung:

65 Schärfe: ( )

Rauchgeschmack: (+)

Claims

640112

1. Rauchbare Produkte auf Basis von Cellulose und ver-brennungsmodifizierenden Substanzen, dadurch gekennzeichnet, dass sie a) 0,1-10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes, fein verteilte Feststoffe, deren mittlerer Teilchendurchmesser kleiner als 0,0002 cm ist, in einer über den Querschnitt des rauchbaren Produktes heterogenen Verteilung mit einer Anreicherung in beziehungsweise an den Oberflächen und b) 0,5-25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes, Salze ein- oder mehrbasischer Carbonsäuren enthalten.

2. Rauchbares Produkt gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Feststoffen um Kohlenstoff und/oder anorganische Sauerstoffverbindungen mehrwertiger Elemente, bei den Salzen um Ammonium-, Alkalimetalle Erdalkalimetall-, Eisen-, Aluminium-, Manganoder Zinksalze von Oxal-, Glykol-, Wein-, Citronen- oder Milchsäure oder deren Mischungen handelt.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Rauchbares Produkt gemäss einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt 0,01-10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1-5 Gew.-%, bezogen auf das rauchbare Produkt, Ammoniumsalze von Polygalakturon-säuren wie Pektin, Alginsäure oder Gummi arabicum und/ oder Ammoniumsalze von Carboxymethylcellulose enthält.

4. Verfahren zur Herstellung rauchbarer Produkte gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das als rauchbares Produkt verwendbare, brennbare, vorgefertigte Material auf Cellulosebasis mit einer Dispersion von Feststoffen, deren mittlerer Teilchendurchmesser kleiner als 0,0002 cm ist, in einer Lösung von Salzen ein- oder mehrbasischer Carbonsäuren tränkt, besprüht oder bestreicht.

5. Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Teilchendurchmesser der Feststoffe 0,00015-0,000001 cm beträgt.

6. Verfahren gemäss Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Salze ein- oder mehrbasischer Carbonsäuren die Ammonium-, Alkalimetall-, Erdalkalimetall-, Aluminium-, Eisen-, Mangan- oder Zinksalze von Oxal-, Glykol-, Wein-, Citronen- oder Milchsäure oder deren Mischungen verwendet.

7. Verfahren gemäss Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Salze Komplexsalze mit Chelatstruk-tur der Formel

Kz[MexRy]

oder deren Gemische verwendet werden, in der K Magnesium, Calcium oder Mangan-(II), Me Eisen-(III) oder Aluminium und R den Rest einer chelatbildenden Carbonsäure bedeuten und x für 1 oder 2 y für 1,2 oder 3 stehen und z die Zahl der 2wertigen Kationen angibt, die zur Neutralisation des anionischen Chelat-Komplexes erforderlich sind.

8. Verfahren gemäss Ansprüchen 4-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Salze oder deren Mischungen in den Salzlösungen 0,5-15 Gew.-% beträgt.

9. Verfahren gemäss Ansprüchen 4-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Salze oder deren Mischungen in den Salzlösungen 1-5 Gew.-% beträgt.

10. Verfahren gemäss Ansprüchen 4-9, dadurch gekennzeichnet, dass man als Feststoffe Kohlenstoff und/oder anorganische Sauerstoffverbindungen mehrwertiger Elemente oder deren Mischungen verwendet.

11. Verfahren gemäss Ansprüchen 4-10, dadurch gekennzeichnet, dass man als anorganische Sauerstoffverbin-düngen mehrwertiger Elemente, Oxide, Hydroxide und/oder Oxidhydrate von Aluminium, Eisen, Mangan, Zink, Titan oder Silicium, beziehungsweise deren Gemische verwendet.

12. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgefertigte Material auf Cellulosebasis Füllstoffe enthält.