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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tabakersatz, die Verwendung desselben sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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Neben dem in Tabakwaren aller Art üblicherweise verwendeten "echten" Tabak sind seit einiger Zeit auch alternative Tabakersatzsysteme bekannt, mit deren Hilfe Aromastoffe und/oder Wirkstoffe in Form von Aerosolen, d.h. Rauch oder Dampf konsumiert werden können. Dazu zählen unter anderem auch nikotinfreie Kräuter, aber auch weitere insbesondere mineralische Trägermaterialien, wie beispielsweise Dampfsteine, welche mit aromatisiertem Fluid, z. B. Aromasirup oder sog. Molasse bzw. Melasse, belegt sind. Diese Trägermaterialien sind portionierbar und dazu geeignet, die aromatisierte Flüssigkeit in eine inhalierbare Darbietungsform zu bringen. Solche Trägermaterialien werden unter anderem in Wasserpfeifen (Shishas), herkömmlichen Tabakspfeifen und elektrischen Zigaretten, sogenannten E-Zigaretten, eingesetzt.
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Werden diese Tabakersatzsysteme auf eine Temperatur erhitzt, bei der weder das Trägermaterial noch das aromatisierte Fluid verbrennt, entsteht dabei kein Rauch, wie bei echtem Tabak, sondern ein Dampf oder Aerosol, d.h. fein verteilte Flüssigkeitströpfchen. Derartige Systeme haben den Vorteil, dass sie in der Regel kein Nikotin und keinen Teer enthalten, sodass sie als weniger gesundheitsschädlich angesehen werden als Tabak.
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Es sind unterschiedliche Tabakersatzsysteme bekannt. Die
WO 2011/120518 offenbart als Trägermaterial ein porenaufweisendes Gestein, das mindestens 65 % Klinoptilolith enthält und mit einem Fluid beladen wird, das in der Wasserpfeife ein Aerosol bildet.
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Die
DE 10 2007 033 083 offenbart einen Tabakersatzstoff, der als Trägermaterialien unter anderem Fasermaterialien, Schaumstoffe und Schüttmaterialien wie Montmorillonit, Dolomit oder Kieselgur aufweist.
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Es hat sich gezeigt, dass bei vielen dieser Systeme ein bereits optisch erkennbar dünnerer Rauch bzw. Dampf entsteht als bei echtem Tabak, wodurch im Vergleich zu dem klassischen Konsum von echtem Tabak ein deutlich anderes Rauchempfinden hervorgerufen wird.
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Beschreibung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund bestand ein Bedarf nach einem Tabakersatzsystem, das im Vergleich zu bekannten Systemen einen dichteren Dampf bzw. dichteres Aerosol bildet.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Tabakersatz, insbesondere zur Verwendung in einer Wasserpfeife (Shisha), Tabakspfeife oder elektrischen Zigarette, der ein flüssiges Fluid und ein Trägermaterial für das Fluid umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial Tricalciumphosphat umfasst.
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Es hat sich gezeigt, dass mit einem derartigen System eine beträchtliche Menge eines Fluids adsorbiert bzw. absorbiert werden kann. Es wird angenommen, dass basierend darauf ein mit dem klassischen Konsum von Tabak vergleichbares Raucherlebnis über einen längeren Zeitraum bereitgestellt werden kann. Zudem hat sich gezeigt, dass Tricalciumphosphat für die Aufnahme unterschiedlichster Fluide geeignet ist.
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Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Tricalciumphosphat als Trägermaterial oder Bestandteil des Trägermaterials besteht darin, dass es unter bei Rauchanwendungen üblicherweise verwendeten Temperaturen im Bereich von 100 bis 350° C unverändert bleibt und damit nicht in das gebildete Aerosol bzw. den gebildeten Dampf übergeht. Aus diesem Grund besteht auch die Möglichkeit, Tricalciumphosphat als Trägermaterial nach einer Verwendung erneut mit Fluid zu beladen, so dass das Trägermaterial wiederverwendbar ist.
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Der Begriff „Fluid“ bzw. „flüssiges Fluid“ oder „im Wesentlichen flüssiges Fluid“ bezeichnet im Sinne dieser Erfindung Fluide, die bei Raumtemperatur (18° C) und Normaldruck (1,01325 bar) in flüssigem Aggregatzustand vorliegen.
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In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Fluid Wasser, einen oder mehrere Polyole, einen oder mehrere Zucker, einen oder mehrere Farbstoffe, einen oder mehrere Aromastoffe und/oder Wirkstoffe. Beispiele für efindungsgemäß geeignete Polyole umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Glycerin, Propylenglycol und Gemische davon. Als Zucker kann in bestimmten Ausführungsformen Glukose verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Fluid einen oder meherere Wirkstoffe und/oder Aromastoffe. Derartige Wirkstoffe und Aromastoffe umfassen extrahierte und/oder synthetische Pflanzeninhaltsstoffe, einschließlich solche aus Früchten, Kräutern, Fruchtprodukten sowie Pflanzenprodukten und Gemische davon, beispielsweise auch Koffein und Nikotin. Wirkstoffe und Aromastoffe können beispielsweise in der Form von Estern, Ethern, Ölen, einwertigen Alkoholen oder Gemischen davon vorliegen.
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Erfindungsgemäß einsetzbare und geeignete Fluide sind auch handelsüblich zur Verwendung mit Dampfsteinen erhältlich und werden auch als Aromasirupe, Molasse oder Melasse bezeichnet.
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Der Begriff „Aerosol“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf in einem Gas feinst verteilte feste und/oder flüssige Teilchen. Handelt es sich ausschließlich um flüssige Teilchen, wird das Aerosol auch Dampf genannt. Handelt es sich im Wesentlichen um feste Teilchen, wird das Aerosol auch Rauch genannt.
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Der Begriff „Tricalciumphosphat“, wie er hier verwendet wird, bezeichnet dreibasisch abgesättigte Calciumphosphate, insbesondere Apatite, wie Hydroxylapatit (Ca5(PO4)3OH), Fluorapatit (Ca5(PO4)3F), Chlorapatit (Ca5(PO4)3Cl), karbonathaltige Apatite sowie weitere natürlich vorkommende und/oder synthetisch hergestellte Apatite. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Tricalciumphosphat Hydroxylapatit. Dreibasisch abgesättigte Calciumphosphate im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnen solche, in denen die Metallkationen ausschließlich Ca2+-Ionen sind. Sie umfassen aber auch solche, die als Metallkationen wenigstens Ca2+-Ionen enthalten, in denen ein Teil der Absättigung durch andere Metallkationen als Ca2+-Ionen erfolgt, beispielsweise durch andere Alkali- und/oder Erdalkalimetallionen.
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In einer Ausführungsform weist das Trägermaterial einen Tricalciumphosphatanteil von 70 Gew.-% bis 100 Gew.-%, bevorzugt 80 Gew.-% bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt 90 Gew.-% bis 100 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des unbeladenen Trägermaterials, auf. Es hat sich gezeigt, dass Tricalciumphosphat im Wesentlichen als ausschließliches Trägermaterial eingesetzt werden kann und geschmacklich und bei der Entstehung des Aerosols inert ist.
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Das Trägermaterial weist optional Hilfsstoffe auf. Derartige Hilfsstoffe umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Stearate, insbesondere Magnesiumstearat, Polyethylenglykole, Polyethylenoxide und Talkum. Die Hilfsstoffe können mit Vorteil als Tablettierungshilfen eingesetzt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform weist das Tricalciumphosphat eine spezifische Oberfläche von mehr als 60 m2/g auf, vorzugsweise mehr als 70 m2/g, gemessen nach dem BET-Verfahren gemäß DIN-ISO 9277 2003-05. In einer Ausführungsform hat das Tricalciumphosphat eine spezifische Oberfläche von bis zu 250 m2/g.
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Bevorzugt beträgt der Anteil von Fluid auf dem Trägermaterial 2 Gew.-% bis 55 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Trägermaterials mit Fluid. Es hat sich gezeigt, dass bei diesem Gewichtsverhältnis eine besonders gute und lang andauernde Aerosolentwicklung erreicht wird.
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Vorzugsweise liegt das Trägermaterial in Form einer gepressten Tablette vor. Der Begriff „Tablette“ bezieht sich dabei auf einen gepressten Formling, der unter Druck in dafür dem Fachmann bekannten Tablettenpressen oder anderen Presswerkzeugen hergestellt wird. Der vorzugsweise für die Herstellung solcher Tabletten eingesetzte Pressdruck liegt mit Vorteil im Bereich von 60 MPa bis 300 MPa mit einem optionalen Vorpressdruck von 20 MPa bis 100 MPa.
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Zweckmäßigerweise weist die Tablette eine zylindrische oder bikonvexe Form auf mit einem Durchmesser im Bereich von 2 mm bis 2 cm. Der Begriff „bikonvexe Form“ bezieht sich dabei im Allgemeinen auf eine in einer Draufsicht von unten oder oben im Wesentlichen runde Form, die nach oben und unten gewölbt ist. Eine im Wesentlichen runde Form kann eine kreisrunde Form aber auch leichte Abweichungen davon, einschließlich regelmäßigen Vielecken (Dreiecke, Vierecke, Fünfecke, Sechsecke, Siebenecke, Achtecke, etc.) sowie ovale Formen umfassen. Das gleiche trifft für eine Tablette mit zylindrischer Form zu, deren Grund- und Deckflächen eine wie oben beschriebene im Wesentlichen runde Form haben.
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In alternativen Ausführungsformen liegt der Tabakersatz in einer durch Extrusion, Kompaktierung, 3-D-Druck oder Spritzguss erhaltenen Form vor. Durch diese Verfahren wird eine größere Formvariabilität bereitgestellt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Fluid einen Wassergehalt im Bereich von 0 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Fluids, vorzugsweise weist es einen Wassergehalt von 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-% auf.
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Die Erfindung umfasst weiterhin die Verwendung von Tricalciumphosphat in einem Trägermaterial für ein Fluid in einem Tabakersatz mit den hierin beschriebenen Eigenschaften und Merkmalen.
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Die Erfindung umfasst weiterhin die Verwendung des hierin beschriebenen Tabakersatzes in einer Tabakspfeife oder Wasserpfeife (Shisha).
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Schließlich umfasst die Erfindung weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Tabakersatzes, bei dem man ein Tricalciumphosphat umfassendes oder aus Tricalciumphosphat bestehendes Trägermaterial mit einem Fluid belädt, wobei man
in einem ersten Schritt das Tricalciumphosphat und optional Hilfsstoffe in einem Mischer unter Rühren vorlegt,
in einem zweiten Schritt das Fluid unter fortgesetztem Rühren hinzugibt und mit dem vorgelegten Tricalciumphosphat und optional Hilfsstoffen vermengt und
die entstehende Masse in einem dritten Schritt formt oder zu Tabletten presst.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dem ersten Schritt weiter ein Vakuum angelegt, das in dem zweiten Schritt aufrechterhalten wird. Durch das Vakuum wird das Fluid in den Mischer gezogen. Das Formen im dritten Schritt kann durch Extrusion, Kompaktierung oder Spritzguss erfolgen.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Tabletten mit einem Durchmesser im Bereich von 2 mm bis 2 cm hergestellt, wobei ein Pressdruck von 60 MPa bis 300 MPa eingesetzt wird und optional ein Vorpressdruck von 20 bis 100 MPa.
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Beispiele
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Beispiel 1 – Aerosolentwicklung und Aroma
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In diesem Beispiel wurde die Aerosolentwicklung unterschiedlicher Tabake bzw. Tabakersatzmaterialien miteinander verglichen.
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Dazu wurde ein Hydroxylapatit mit einer spezifischen Oberfläche von 80 m2/g (CAS-Nr. 1306-06-5; erhältlich von Chemische Fabrik Budenheim KG, Budenheim, Deutschland) mit einem handelsüblichen Aromafluid, das Glycerin, Glukose, Wasser, natürliche Aromen und Lebensmittelfarbstoff enthielt (Himbeeraromafluid, erhältlich von Aladin Shisha, Wiesbaden, Deutschland, Webseite: www.bigg-steam.com) beladen. Das mit dem Aromafluid beladene Tricalciumphosphat wurde als zu Tabletten (Probe b)) gepresste Masse eingesetzt. In einem weiteren Ansatz wurde eine bereits verwendete Tablette gemäß Probe b) erneut mit Aromafluid beladen (Probe d)).
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In Probe b) erfolgte vor dem Tablettieren eine Beladung des Tricalciumphosphates mit 25 Gew.-% Aromafluid, bezogen auf das Gesamtgewicht von Tricalciumphosphat und Aromafluid. Die in Probe d) verwendeten Tabletten wurden wie für Probe b) hergestellt und nach einer unten beschriebenen Verwendung in einer Wasserpfeife erneut in Aromafluid eingelegt, wobei ein deutlicher Überschuss Aromafluid eingesetzt wurde.
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Nach Vermengen der Bestandteile für Probe b) bzw. Probe d) vor der ersten Verwendung wurde die Masse in einer Tablettenpresse mit einem Pressdruck von 210 MPa zu Tabletten gepresst.
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Als Vergleichsproben wurden Dampfsteine (Shiazo Steam Stones Raspberry, Shiazo / ASA GmbH) in Probe a) und Wasserpfeifentabak (Al Ajamy Kirsch Aroma) in Probe c) eingesetzt.
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Für den Versuch wurde ein Wasserpfeifenkopf mit den in Tabelle 1 angegebenen Materialien befüllt, mit einer perforierten Aluminiumfolie bedeckt und eine Dampf- bzw. Aerosolentwicklung durch Auflegen von glühender Kohle initiiert.
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Die Ermittlung der Aerosoldichte erfolgte durch optischen Vergleich, und das entwickelte Aroma wurde von vier Testpersonen subjektiv bewertet. Die Bewertung erfolgte innerhalb einer 30 minütigen Zeitspanne nach dem Entzünden der Wasserpfeife.
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Die Bewertung erfolgte durch Angabe von besser (+), gleich (0) und schlechter (–) gegenüber Probe b) als Referenz. Die Ergebnisse des Versuchs sind in Tabelle 1 aufgeführt, wobei die letzte Spalte die jeweiligen Bewertungen der vier Testpersonen angibt. Tabelle 1
| Probe | Material | Aerosoldichte | Aroma/ Geschmack |
| a) | Dampfstein in Aromafluid | sehr dünn | –/–/0/+ |
| b) | Tabletten, 25 % Aromafluid | sehr dicht | 0/0/0/0 (Referenz) |
| c) | aromatisierter Wasserpfeifentabak | sehr dicht | 0/0/+/+ |
| d) | Tabletten, wiederverwendet | sehr dicht | 0/+/0/0 |
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Die Testpersonen bewerteten den als Probe b) verwendeten erfindungsgemäßen Tabakersatz hinsichtlich Aroma/Geschmack sowie Aerosolbildung ähnlich wie den herkömmlich verwendeten aromatisierten Wasserpfeifentabak, konnten diesem zumindest aber keine deutlichen Vorteile gegenüber dem Tabakersatz Probe b) zuordnen.
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Ein in dem Versuch ebenfalls eingesetzter herkömmlicher handelsüblicher Tabakersatz (Probe a)) wurde sowohl hinsichtlich Aerosolentwicklung als auch Aroma/Geschmack schlechter bewertet als ein erfindungsgemäßer Tabakersatz.
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Zudem wurde auch der wiederverwendete Tabakersatz Probe d) ähnlich positiv bewertet wie Probe b).
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Zusätzlich zu den in Tabelle 1 angebenenen Ergebnissen wurde festgestellt, dass bereits verwendete erfindungsgemäße Tabletten bis zu zwei Stunden in Aromafluid verbleiben können, ohne zu zerfallen. Dies bestätigt, dass die erfindungsgemäßen Tabletten nach Gebrauch erneut mit Fluid beladen und eingesetzt werden können.
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Beispiel 2 – Langzeitverwendung von mit Aromafluid beladenen Tricalciumphosphattabletten
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In diesem Experiment wurde getestet, ob ein Tricalciumphosphat umfassendes Trägermaterial in der Lage ist, während eines für den Konsum einer Wasserpfeife üblichen Zeitraums ein tabakähnliches Raucherlebnis zu vermitteln.
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Die für diesen Versuch verwendeten und mit Aromafluid beladenen Tabletten hatten folgende Zusammensetzung:
75 Gew.-% Hydroxylapatatit (mit einer spezifischen Oberfläche von 80 m2/g, Chemische Fabrik Budenheim KG)
25 Gew.-% Aromafluid (Himbeeraromafluid, www.bigg-steam.com)
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Für die Herstellung der Tabletten wurde das Tricalciumphosphat mit Hilfe eines Stephan-Mischers mit dem Aromafluid beladen. Das Tricalciumphosphat wurde im Mischer vorgelegt. Anschließend wurde das Aromafluid über einen Trichter zugegeben. Das Fluid wurde durch das Mischen gleichmäßig in dem zu beladenden Tricalciumphosphat verteilt. Der Beladungsvorgang dauerte 5 Minuten. Im Anschluss wurde die Apparatur geöffnet und kleine Reste am Deckel in die Mischung zurückgeführt. Es erfolgte eine 1-minütige Nachmischphase.
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Die Tablettierung erfolgte in einer Tablettenpresse (Fette 102i, Fette Compacting GmbH, Schwarzenbek, Deutschland) mit einem Pressdruck von 105 MPa. Die fertiggestellten Tabletten wiesen durchschnittlich eine Masse von 396,1 mg und eine Bruchkraft von 106 N auf (gemessen mit einem Tablettentester der ERWEKA GmbH, Heusenstamm, Deutschland).
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Bei dem Versuch wurde ein Wasserpfeifenkopf mit Wasserpfeifentabak (Probe aa)), Tabletten (Probe bb)) oder im Handel erhältlichen Dampfsteinen (Probe cc), Aladin Shisha, Wiesbaden, Deutschland, Webseite: www.shiazo.com) befüllt, mit einer perforierten Alufolie bedeckt und die Dampfentwicklung durch Auflegen von glühender Kohle gestartet. Alle Proben wurden mit der üblichen Dauer von 45–60 min konsumiert.
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Die Bewertung erfolgte wie oben für Beispiel 1 beschrieben, wobei der Pfeifentabak als Referenz diente. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben: Tabelle 2
| Probe | Material | Aerosoldichte | Bemerkungen |
| aa) | Wasserpfeifentabak mit Himbeeraroma | dicht | Dichter Dampf. Nach 55 Minu ten immer noch ein angeneh mer Geschmack, kein Kratzen im Hals. |
| bb) | Tabletten, 25 % Aromafluid | dicht | Gleich zu Beginn dichte Dampfentwicklung (30 sec), nach 45 Minuten wurde das Aroma schwächer und der Dampf weniger dicht. |
| cc) | Dampfsteine mit Himbeeraroma | dünn | In den ersten 2 Minuten sehr dünner Dampf, kein Aroma. Nach 5 Minuten wurde der Dampf dichter allerdings we niger stark als beim Tabak. Nach 45 Minuten wurde das Aroma schwächer und die Dampfdichte nahm ab. |
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Wie in Beispiel 1, Probe b) konnte bei Verwendung von Probe bb) ein dichtes, dem herkömmlichen Tabak (Probe aa)) subjektiv vergleichbares Aerosol bereitgestellt werden. Die Dauer der möglichen Verwendung ist mit 45 Minuten annähernd so lange wie bei herkömmlichem Wasserpfeifentabak, der in der Regel ca. 60 Minuten lang verwendbar ist. Bei herkömmlichen Dampfsteinen war die Dampfdichte weniger hoch. Zudem konnte bei Probe bb) unmittelbar eine dichte Dampfentwicklung beobachtet werden, während Probe cc) erst nach 5 Minuten eine merkliche Dampfentwicklung zeigte.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2011/120518 [0004]
- DE 102007033083 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN-ISO 9277 2003-05 [0018]