DE1517254C3 - Verfahren zur Herstellung eines Filtermaterials für Tabakrauch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen von Filtern für Tabakrauch.

Die bekannten Filter für Tabakrauch, die lediglich aus faser- oder blattförmigem Material hergestellt sind, sondern aus dem Rauch mechanisch wahllos kleinste Rauchteilchen aus. Dadurch beeinflussen sie den Geschmack des gefilterten Rauches ungünstig. Viele unerwünschte Bestandteile des Tabakrauches treten — zumindest teilweise — in Dampfform auf. Sie lassen sich daher nicht mit Hilfe mechanischer Mittel, sondern nur mit Hilfe der Absorption oder Adsorption bzw. mit Hilfe chemischer Reaktionen aus dem Rauch entfernen. Insbesondere die flüchtigen säurebildenden Verbindungen im Tabakrauch werden als besonders unangenehm empfunden.

Aus der US-PS 29 40 456 ist es bereits bekannt, zur Neutralisation gasförmiger Säuren, insbesondere der Essigsäure, die sich im Tabakrauch befinden, ein Filter zu verwenden, auf dem in feinverteilter Form Phosphate und Karbonate von Magnesium und Kalzium, unter anderem auch Kalziumtriphosphat aufgebracht waren. Derartige Filter befriedigten jedoch nicht hinsichtlich des Ausmaßes der selektiven Entfernung saurer Bestandteile aus dem Tabakrauch. Darüber hinaus hielten derartige Filter noch zuviel Nikotin in unerwünschter Weise zurück.

Beispiel 1

1 g tertiäres Natriumphosphat wird in 47 ml Wasser aufgelöst. 4 ml dieser Lösung werden auf einem Streifen grobmaschig gekräuselten Filterpapiers von 90 mm Breite und einem Gewicht von etwa 0,8 g aufgesprüht. Es ergibt sich so eine Belegung mit etwa 10 Gewichtsprozent Phosphat. Das so behandelte Papier wird über Nacht bei 20 bis 50° C Raumtemperatur getrocknet. Anschließend wird es von Hand zu einem Stab von 90 mm Länge und mit einem Durchmesser entsprechend dem Durchmesser einer Zigarette gerollt. Von diesem Stab werden dann Stücke von je 15 mm Länge als Filter an Zigaretten angebracht. Diese Zigaretten werden dann in einer Rauchmaschine mit einer Einstellung von einem Zug pro Minute abgeraucht. Dabei dauert jeder Zug 2 Sekunden und hat ein Volumen von 35 ml.

Der auf diese Weise erhaltene Zigarettenrauch wird anschließend analysiert und mit dem Rauch von normalen nicht in der beschriebenen Weise behandelten Filterzigaretten verglichen. Dabei werden die unbehandelten Filter in genau der gleichen Weise wie die erfindungsgemäß behandelten Filter hergestellt, mit der einzigen Ausnahme, daß die nichtbehandelten Filter mit Wasser statt mit einer Lösung von Natriumphosphat besprüht werden.

Die Rauchanalysen hatten folgendes Ergebnis:

°/o NasPC>4 Druckgefälle Vom Filter zurückgehaltene Rauchbestandteile in °/o

auf Papier entlang 15 mm Säure- Teer Nicotin Phenol

Filter bildner

0	2,1	39	29	29	37
10	2,7	58	30	28	40

Beispiel 2

Wie im Beispiel 1 beschrieben, werden Filter mit 8 ml tertiärem Natriumphosphat besprüht. Die Konzentration des Filters beträgt damit etwa 20 Gewichtsprozent Phosphat. Anschließend wird weiter wie im Beispiel 1 beschrieben verfahren und der Rauch von Zigaretten mit dem behandelten Filter mit dem von Zigaretten mit unbehandelten Filtern verglichen. Die Rauchanalyse ergab, daß das erfindungsgemäß vorbehandelte Filter 60 % der säurebildenden Stoffe zurückhält.

Beispiel 3

Ein zusammenhängender Streifen von 24,75 mm Breite von grobmaschig gekräuseltem Filterpapier wird unter einer Schwammrolle durchgezogen. Dieser Streifen wird dabei mit einer Lösung von 20 kg tertiärem Natriumphosphat in 20 1 Wasser bestrichen. Die Geschwindigkeit des Streifentransportes wird so eingestellt, daß letztlich auf dem Streifen eine Phosphatkonzentration von 18 Gewichtsprozent erreicht wird. Anschließend wird der Streifen in Heißluft getrocknet und in üblicher Weise zu einem geraden

Filterstab ausgeformt. Dieser Stab wird in Stücke von jeweils 15 mm Länge geschnitten und an Zigaretten angebracht. Anschließend wird die Rauchanalyse genau wie im Beispiel 1 beschrieben dem Vergleich mit Zigaretten mit unbehandeltem Filter durchgeführt.

Die Rauchanalysen hatten folgendes Ergebnis:

Vo Na₃PO₄
auf Papier

Druckgefälle Vom Filter zurückgehaltene Rauchbestandteile in °/o

entlang 15 mm Säure- Teer Nicotin Phenol

Filter bildner

O
18

4,6
5,3

54
68

46
35

48
24

56
41

Beispiel 4

Ein Bausch von Celluloseacetat mit einem Gesamtfeinheitsgrad von 90 000 Denier und einer Faserfeinheit von 5 Denier pro Einzelfaser wird ausgebreitet und mit einer Lösung von tertiärem Natriumphosphat derart besprüht, daß sich am Ende eine Phosphatkonzentration von etwa 10 Gewichtsprozent ergibt. Anschließend wird aus diesem Material eine Filterstange hergestellt, von der jeweils Stücke von 15 mm Länge an Zigaretten angebracht werden. Anschließend wird eine Rauchanalyse im Vergleich mit unbehandelten Filtern gemäß Beispiel 1 durchgeführt.

Der Vergleich der Analysenwerte ergab, daß das erfindungsgemäß vorbehandelte Filter 57 % der säurebildenden Bestandteile zurückhält, während das unbehandelte Filter nur 33 % dieser Bestandteile absorbiert.

Die vorstehenden Vergleichsversuche zeigen eindeutig, daß das erfindungsgemäße Filter ohne ungünstige Beeinflussung des Tabakrauches bzw. bei etwa gleichem Filtrationseffekt hinsichtlich Nicotin und anderen Bestandteilen selektiv die Adsorption von flüchtigen säurebildenden Bestandteilen erheblich verbessert. Dieser Effekt wird erreicht, ohne daß der Geschmack des gefilterten Tabakrauches nachteilig beeinflußt wird bzw. darunter leidet.

Im Laboratorium wurden zwei Reihen von identischen Filtern aus einem Celluloseacetat hergestellt, welche mit etwa gleichen Mengen an Phosphaten einmal mit Trikalziumphosphat, einmal mit Trinatriumphosphat belegt waren. Die eine Reihe enthielt Kalziumphosphat und 14 °/o Triazetin, die andere Reihe enthielt lediglich Trinatriumphosphat.

Es wurden zwei Bereiche an Zusätzen verwendet. Der eine lag bei etwa 10 % Tri-Natriumphosphat, was hinsichtlich des Phosphatgehaltes etwa 8°/o Kalziumphosphat entspricht, der andere lag bei etwa 20 °/o Trinatriumphosphat, was wiederum etwa 16 %> Kalziumphosphat entspricht. Die Längenbereiche von 10 und 2O°/o sind etwa vergleichbar mit denjenigen gemäß den vorgenannten Beispielen 1 und 2.

13 mm lange Filter wurden an Zigaretten aus dem gleichen Tabak angebracht und dann die Filterwirksamkeiten unter standardisierten Bedingungen bestimmt. Dabei wurde bis zu einer Länge von 8 mm vor das Filter hin abgeraucht. Der Rauch wurde mittels eines »Cambridge-Filters« (das ist ein absoluter Filter) gesammelt. Dann wurden Zigaretten ohne Filter, jedoch aus dem gleichen Tabak auf dieselbe Weise abgeraucht und die Filterwirksamkeit entsprechend der folgenden Formel berechnet:

Darin bedeutet S₁ die Ausbeute an Rauchbestandteilen aus der Zigarette ohne Filter und S₂ die Ausbeute aus der mit Filter versehenen Zigarette. Der pH-Wert des Tabakrauches wurde durch Messung des wässerigen Extraktes aus der Cambridge-Filterpatrone bestimmt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle I aufgeführt:

Tabelle I

Belegung Druck- pH des Filterwirksamkeiten

mit Zusatz abfall (cm- Rauches in°/o

Wasser- gesamte gesamte

säule) »Partikel- Nicotin-

Phase« Alkaloide

Kalziumphosphat-[Ca3(PO₄)₂-]Filter

8 Vo 5,1 5,8 44 34

16 »/0 5,1 5,8 49 36

Tri-Natriumphosphat-(Na3PO₄-)Filter

lOo/o 4,8 6,6 46 24

20 »/0 4,9 6,7 47 25

Filterwirksamkeit °/o =

^-•100.

Aus dieser Tabelle I geht hervor, daß die Filterwirksamkeiten gegenüber der gesamten »Partikel-Phase« weitgehend identisch sind, daß die Filterwirksamkeiten gegenüber den gesamten Nikotin-Alkaloiden jedoch bei denjenigen Filtern, welche Tri-Natriumphosphat enthalten, niedriger sind. Der pH-Wert des Rauches ist bei den Tri-Natriumphosphatfiltern merklich höher, das bedeutet, daß die Acidität niedriger ist. Dies wiederum zeigt an, daß in diesem Falle von dem Nicotin, welches sich mit der Partikel-Phase auf dem Filter abgesetzt hatte, mehr wieder zurück in den Raum abgegeben wurde. Dies ist ein deutlicher Vorteil des Tri-Natriumphosphatzusatzes gegenüber demjenigen aus Kalziumphosphat.

Die Filterwirksamkeit gegenüber den gesamten flüchtigen Säuren wurde für auf identische Weise präparierte Filter bestimmt. Das erfindungsgemäße Filter, welches 20% Tri-Natriumphosphat enthielt, entfernte 52 % der Säuren, während das Filter, welches 16 % Kalziumphosphat enthielt, lediglich 47 % entfernte. Diese Filterwirkung wurde berechnet aus der bestimmten Abgabemenge von Säure, ausgedrückt in mg pro Zigarette an Essigsäure, da diese Säure den Hauptanteil bildete. Die Abgabemengen betrugen im einzelnen:

Tabelle II

Zigarette ohne Filter 1,92

Filterzigarette [16»/o Ca₃(P₄),,] 1,02

Filterzigarette (20 % Na₃PO₄) 0,93

Diese Ergebnisse zeigen, daß das erfindungsgemäße Filter eine um 10 % bessere Retention von Säuren erreichte.

Beim sogenannten »Triangeltest« ergab sich, daß diejenigen Zigaretten, welche das Trinatriumphosphatfilter enthielten, ein höheres Maß an »Strenge« (weniger mild) als diejenigen mit dem Kalziumphosphatfilter aufwiesen. Die Zigaretten, die zu diesen Versuchen verwendet wurden, bestanden aus »ofengetrockneten« Tabaken, und einige Raucher bemerkten eine Änderung des Rauchcharakters in Richtung des bevorzugten luftgetrockneten Tabaks bei den Zigaretten mit dem Trinatriumphosphatfilter. Bei zwei verschiedenen Rauchversuchen wurden die erfindungsgemäßen Filter mit einem Überzeugungsgrad von 95 bzw. 99,9 % gefunden.

Das erfindungsgemäße Tabakrauchfiltermaterial ist, soweit die damit versehenen Tabakwaren nicht zur Lieferung außerhalb des Geltungsbereiches des Lebensmittelgesetzes bestimmt sind, zur Zeit auf Grund der »Verordnung über Tabak und Tabakerzeugnisse (Tabakverordnung)« vom 10.2. 1972 (BGBl., 1972, Teil I, S. 178 bis 183) nicht zugelassen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung eines Filtermaterials für Tabakrauch, wobei auf übliches Tabakfiltermaterial 10 bis 20 Gewichtsprozent Tri-Metallsalze der Orthophosphorsäure aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Tri-Metallsalz der Orthophosphorsäure Natriumtriphosphat ist und das Aufbringen durch Versprühen oder Verstreichen einer Lösung des Phosphatsalzes auf das Filtermaterial erfolgt.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch einfache und wirkungsvolle Mittel die selektive Absorption säurebildender Bestandteile aus dem Tabakrauch möglichst ohne anderweitige nachteilige Beeinflussung des Rauchgeschmackes weiterhin zu verbessern.

   Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem üblichen Tabakfiltermaterial, das 10 bis 20 Gewichtsprozent Trimetallsalze der Orthophosphorsäure enthält, dadurch gelöst, daß als Trimetallsalz der Orthophosphorsäure Natriumtriphosphat verwendet wird und das Aufbringen durch Versprühen oder Verstreichen einer Lösung des Phosphatsalzes auf das Filtermaterial erfolgt.

   t5 Die nachfolgenden Beispiele sollen das Wesen der Erfindung verdeutlichen, ohne sie jedoc'h darauf zu beschränken.