DE1517305B2 - Verfahren zur herstellung von tabakfolien - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tabakfolien aus Tabakpflanzenteilen durch Freisetzen der Pektine aus Tabakpflanzenteilen, Verformen einer Mischung aus Tabakteilchen und Pektinen zu einer Folie und Trocknen der erhaltenen Mischung.

Bei der Herstellung und Verarbeitung von Tabakprodukten, zum Beispiel beim Altern, Mischen, bei der Blattbildung, dem Schneiden, dem Trocknen, dem Kühlen, dem Auslesen, bei der Formgebung und dem Verpacken werden beträchtliche Mengen an Tabakfeinteilen und Tabakstaub gebildet. Es ist bekannt, diese Tabakfeinteile und diesen Tabakstaub durch Zusatz eines Bindemittels zu einem zusammenhängenden Blatt zu verarbeiten, das Blattabak ähnelt und gewöhnlich als Tabakfolie bezeichnet wird. Ein Verfahren zur Herstellung von Tabakfolien dieser allgemeinen Art ist in der US-PS 27 34 510 beschrieben und besteht darin, Tabakfeinteile und -staub auf ein Bindemittel aufzubringen, das aus Carboxymethylcellulose, Carboxymethylhydroxyäthylcellulose oder einem geeigneten Salz davon hergestellt ist. In diesen Mischungen macht das Bindemittel etwa 5 bis 50% des Gewichts des eingesetzten Tabaks aus.

In der US-PS 27 08 175 ist ein Bindemittel für Tabakfolien angegeben, das aus einem Pflanzengummi, hauptsächlich aus Galactomannan, besteht.

In der US-PS 25 92 554 sind verschiedene wasserlösliche Polysaccharide, wie Algin- und Pektinsäuren und ihre Natrium- und Kaliumsalze, die aus anderen Pflanzen als Tabak stammen, als Bindemittel für Tabakfolien genannt. Ähnliche Bindemittel für Tabakfolien, darunter Pektine, sind auch in der DT-PS 8 52 361 beschrieben.

Allen diesen bekannten Verfahren ist gemeinsam, daß tabakfremde Stoffe als Bindemittel verwendet werden, die das Tabakaroma verfälschen und bei der Verbrennung oder der trockenen Destillation unerwünschte Produkte liefern können.

Es wurde daher bereits versucht, Tabakfolien ohne Zusatz eines fremden Bindemittels zu erzeugen. So sind aus der Dissertation von K. J. H ö g e r, Karlsruhe (1959), Versuche bekannt, aus Tabakpflanzenteilen die darin enthaltenen Pektinstoffe zu isolieren und als Bindemittel für Tabakfolien zu verwenden. Es geht aus dieser Dissertation jedoch eindeutig hervor, daß es nicht gelingt, aus den Tabakteilchen eine so große Menge Tabakpektin freizusetzen, daß damit eine zusammenhängende, haltbare Folie hergestellt werden kann, so daß der Autor empfiehlt, für die Herstellung der Tabakfolie entweder Fremdpektine zuzusetzen oder die Tabakpektine von dem extrahierten Tabak zu trennen und den letzteren in einem geringeren Anteil den Pektinen wieder zuzusetzen oder schließlich zur Herstellung der Tabakfolien ganz andere Wege zu beschreiten.

Wenngleich es in der Beilage zur Süddeutschen Tabakzeitung »Tabakforschung« vom 778. September (1950), rechte Spalte, bereits bekannt war, daß Tabak größere Mengen Pektin enthält, hat es sich erwiesen, daß die Gewinnung von Pektinen aus Tabak viel schwieriger ist als die Gewinnung von Pektinen aus anderen Pflanzen. Daher ist es bislang nicht gelungen, aus Tabakpflanzenteilen ohne die zusätzliche Verwendung von Fremdpektin oder von aus Pektin isoliertem Pektin brauchbare Tabakfolien zu erzeugen.

Auch die Veröffentlichung von Hottenroth, »Die Pektine und ihre Verwendung«, Verlag R. Oldenbourg, München (1951), Seiten 61 bis 92, die zeigt, daß Pektine aus verschiedenen Rohstoffen mit Polyphosphaten gewonnen werden können, führt nicht zu einer Lösung des Problems, Tabakfolien ohne Zusatz von Fremdpektin und ohne das Tabakpektin zu isolieren, zu bereiten, zumal nach dieser Veröffentlichung die Pektine schließlich isoliert, das heißt von den behandelten Rohstoffen abgetrennt werden.

Es ist schließlich auch noch vorgeschlagen worden, ein Bindemittel zur Erzeugung von Tabakfolien durch Erhitzen einer wäßrigen Tabaksuspension unter Überdruck herzustellen.

Es wurde nun von der Anmelderin gefunden, daß man bei der Anwendung eines aus der großen Vielzahl von möglichen und bekannten Reagenzien zur Freisetzung von Pektinen aus Naturprodukten ausgewählten besonderen Reagens in unerwarteter Weise eine wesentlich größere Menge von Tabakpektinen aus Tabakteilen freisetzen kann, welche Pektinmenge dazu ausreicht, direkt und ohne Zusatz von Fremdpektinen und ohne die sonst notwendige Isolierung der Tabakpektine eine Tabakfolie in situ zu bilden.

Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung von Tabakfolien aus Tabakpflanzenteilen durch Freisetzen der Pektine aus Tabakpflanzenteilen, Verformen der Mischung aus Tabakteilchen und Pektinen zu einer Folie und Trocknen der erhaltenen Mischung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Tabakpflanzenteile mit einer Behandlungslösung, die Diammoniummonohydrogenorthophosphat als aktives Reagens enthält, vermischt werden und das aufgeschlossene Gemisch direkt zur Folie verformt wird.

Dieses Verfahren ist wesentlich einfacher und wirksamer als die bisher bekannten Verfahren. So erfordert es keine Reinigung des Bindemittels und läßt sich daher einfacher und wirksamer anwenden als andere Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln und von Tabakfolien. Die erfindungsgemäß erhaltenen Tabakfolien oder künstlichen Tabakprodukte brauchen keine zusätzliche Cellulose, Proteine oder andere Stoffe zu enthalten, die nicht aus dem Tabak stammen, da das aus dem Tabak gebildete Bindemittel keine anderen Stoffe enthält als solche, die natürlich im Tabak vorkommen. Die erfindungsgemäß hergestellte Tabakfolie kann demnach so zubereitet werden, daß sie hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften und ihrer chemischen Zusammensetzung mit natürlichem Tabak nahezu identisch ist. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß das erfindungsgemäß verwendete Diammoniummonohydrogenorthophosphat in wäßriger Lösung einen pH-Wert von etwa 7 hat, wodurch man in einem physiologisch günstigen pH-Bereich arbeiten kann und

wodurch es offenbar gelingt, einen wesentlich größeren Anteil der Pektine aus den Tabakteilen freizusetzen, insbesondere als hierbei keine wasserlösliche Pektinsäure gebildet werden kann.

Erfindungsgemäß werden Tabakteile durch Tabakpektine miteinander verbunden, die erfindungsgemäß in der Weise gebildet werden, daß sie in einer Form vorliegen, in der sie als Bindemittel verwendet werden können. Zunächst werden die Tabakpflanzenteile, vorzugsweise in einer Form, in der sie eine große Oberfläche bieten, mit einer wäßrigen Lösung des Diammoniummonohydrogenorthophosphats umgesetzt, das mit den Calcium- und Magnesiumvernetzungen in den natürlich im Tabak vorkommenden pektinartigen Stoffen zu reagieren und diese Vernetzungen zu zerstören vermag. Durch die Zerstörung der Calcium- und Magnesiumvernetzungen werden die Tabakpektine freigesetzt und stehen als Bindemittel zur Verfügung. Die Tabakpektine werden dann gelöst oder in Lösung verteilt oder wenigstens so weitgehend aus den Hohlräumen der Tabakmasse extrahiert, daß sie auf ihrer Oberfläche eine Beschichtung bilden. Auf diese Weise können die Tabakteile aneinander gebunden werden, ohne daß irgendwelche Stoffe, die nicht aus Tabak stammen, eingeführt werden und ohne daß eine Reinigung der Tabakpektine durchgeführt werden muß, da alle etwa vorhandenen Verunreinigungen auch normalerweise im Tabak vorliegen und daher dem Tabak keine unerwünschten Eigenschaften verleihen.

Zu den erfindungsgemäß verwendbaren Tabakteilen gehören unter anderem Tabakblätter, -stiele und -stamme oder ein Gemisch daraus, gleichgültig, ob sie in Blatt-, Flocken- oder zerkleinerter Form vorliegen. Vorzugsweise sind die Teile gemahlen, geschnitten oder auf andere Weise in eine Form gebracht worden, in der sie eine große Oberfläche besitzen. Die Teile der Pflanzen, die die Stiele oder Mittelrippen ausmachen und häufig als Tabakblattstiele bezeichnet werden, sind die bevorzugten Ausgangsstoffe. Die Tabakstämme enthalten geringere Mengen an pektinartigen Stoffen, können jedoch gleichfalls verwendet werden.

Im Anfangsabschnitt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Tabakpektine aus in dem Tabak vorhandenen Pektinstoffen freigesetzt, indem diese mit einer Diammoniummonohydrogenorthophosphat als reaktives Reagens enthaltenden Behandlungslösung umgesetzt werden, wodurch eine Verbindung mit einer geringeren Calciumionenkonzentration bzw. Magnesiumionenkonzentration als des natürlich vorkommenden Calcium- oder Magnesium-Pektats gebildet wird. Unter Konzentration ist die in Glass tone, »Textbook of Physical Chemistry«, 2. Auflage, Seite 954, DV. Nostrand Company Inc., dargelegte Konzentration oder Aktivität zu verstehen.

Eine im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt angewandte Vorstufe besteht im Waschen der Tabakpflanzenteile, die vorzugsweise auf eine verhältnismäßig geringe Größe gemahlen oder geschnitten sind, mit kaltem Wasser. Diese Wasserwäsche dient zur Entfernung von Verunreinigungen, die u. U. die nachfolgenden erfindungsgemäßen Behandlungen stören könnten. Im allgemeinen soll während einer derartigen Wasserwäsche so viel Wasser verwendet werden, daß die gesamten eingesetzten Tabakpflanzenteile bedeckt sind. Die Temperatur des Wassers kann zwischen 0 und 100⁰C liegen, beträgt vorzugsweise jedoch etwa 20⁰C, und die Wasserwäsche soll im allgemeinen etwa V2 bis 2'/2 Stunden dauern. Rühren oder Schütteln während der Wasserwäsche ist zweckmäßig, jedoch nicht nötig. Nach der Wäsche kann das Wasser durch Filtrieren, Abdekantieren oder andere geeignete Maßnahmen von den Tabakteilen entfernt werden.

Der Ausdruck »Tabakpektine«, wie er hierin gebraucht wird, umfaßt Pektine, die nicht in der Tabakstruktur gebunden sind, im Gegensatz zu den unlöslichen, in der Natur vorkommenden Protopektinen, die in einer Pflanzenstruktur gebunden sind. Der Ausdruck umfaßt die freie pektinige Säure oder Pektinsäure sowie lösliche Salze, wie die Natrium-, Kalium- und Ammoniumpektate und -pektinate, und unlösliche Salze, wie die Calcium- und Magnesiumpektäte und -pektinate, je nach dem Verfahren, das angewandt wird, um sie aus den natürlich vorkommenden unlöslichen Protopektinen freizusetzen und zu erhalten.
Das erfindungsgemäß in situ erzeugte Gemisch aus Tabak und freigesetzten Tabakpektinen kann als das einzige Bindemittel für Tabakfolien verwendet werden. Es kann versprüht, extrudiert oder gegossen werden, wodurch die Anwendung auf ein mit Tabakstaub beladenes Förderband erleichtert wird. Unter geeigneten Bedingungen der Zubereitung und Verarbeitung weisen die erfindungsgemäß erzeugten Tabakfolien ausgezeichnete physikalische und aromatische Eigenschaften auf. Die Endzugfestigkeit und die Naßfestigkeit der Tabakfolien sind gut. Falls erwünscht, kann das Pektinbindemittel mit Glycerin oder anderen Feuchthalte- oder Befeuchtungsmitteln plastifiziert werden, um zu Folien mit guten Dehnungswerten zu gelangen. Tabakfolien mit hohen Anteilen an Pektinbindemittel zeigen nur eine sehr geringe Tendenz, bei erhöhten Temperaturen zu zerreißen. Die Gelfestigkeit der Tabakpektine kann durch partielle Fällung zur Steuerung von Theologischen Eigenschaften, wie Viskosität, Fließverhalten oder Elastizität, eingestellt werden. Die Tabakpektine können mit wasserlöslichen Gummen oder mit wasserdispergierbaren Gummen kombiniert werden, wie sie üblicherweise als Bindemittel für Tabakfolien eingesetzt werden. Die Zugabe dieser üblichen Gummen ist in manchen Fällen zweckmäßig, um die rheologischen Eigenschaften der Pektinstoffe so nachzustellen, daß übliche Folienerzeugungsanlagen (d.h. Anlagen zum Extrudern, Gießen oder Sprühen) ohne wesentliche Abänderung eingesetzt werden können.

Bei der Herstellung von Tabakfolien nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es in manchen Fällen zweckmäßig, geeignete Zusätze mit der Tabakmasse zu vermischen. Die Zusätze schwanken mit den jeweiligen Umständen und dem jeweils erwünschten Tabakprodukt. Zumindest in den meisten Fällen enthalten die Zusätze Stoffe, die gewöhnliche Bestandteile von Rauchtabak darstellen. Sie können organische Säuren und Konservierungsmittel einschließen, die ihrerseits selbst aus Tabak stammen. Weichmacher, wie Glykole und Polyglykole, und Befeuchtungsmittel, wie Glycerin, können, tails erwünscht, zugesetzt werden. Wie obenerwähnt, können geringe Mengen anderer Klebstoffe damit vermischt werden. Diese können Stoffe, wie Methylcellulose, Natriumcarboxymethylcellulose, Guaran, Carubin oder Alginate sein. Andere Zusätze oder Dispergiermittel können in kleinen Mengen zur Regulierung der Aufschlämmungseigenschaften zugesetzt werden, vorausgesetzt jedoch, daß diese Substanzen nicht in so großen Mengen zugesetzt werden, daß

der Geruch oder das Aroma des fertigen Produkts nachteilig beeinflußt wird.

Das nach den erfindungsgemäßen Arbeitsweisen bei der Behandlung der Tabakpflanzenteile erhaltene Produkt kann direkt gegossen und getrocknet und zu ■> zerkleinertem Material geschnitten werden, das in seiner physikalischen Form gewöhnlichem Rauchtabak entspricht, und so verwendet werden, vorzugsweise in Mischung mit auf übliche Weise geschnittenem oder geschnitzeltem Tabakblatt. Das Produkt kann in ι ο Folienform, in Blöcken oder als Fäden oder zu anderen Formen, je nach Wunsch, gegossen werden. Eine wichtige Verwendung der hergestellten Aufschlämmung oder leicht formbaren isolierten Pektinstoffmasse besteht jedoch in der als Bindemittel für gemahlenen Tabak und zur Herstellung von entsprechenden Tabakprodukten für Rauchzwecke. Es können Folien mit in weitem Maße variierenden Eigenschaften durch entsprechende Abwandlungen bei der Art der Formgebung hergestellt werden. Ein Verfahren besteht darin, die Aufschlämmung auf ein Förderband auffließen zu lassen und eine Schicht von trocknem, gemahlenem oder zerkleinertem Tabak auf die feuchte klebende Oberfläche aufzubringen. Falls erwünscht, kann zuerst eine Schicht des Tabaks auf das Band und dann eine Schicht des Bindemittels und schließlich eine Deckschicht aus Tabak aufgebracht werden. Der gemahlene Tabak kann verschiedenartige Zusätze, wie aromagebende Stoffe, Weichmacher und aromatische Substanzen enthalten. Das Vlies wird schließlich getrocknet, in jo geeigneter Weise befeuchtet und aufgerollt. Solche Verfahren zur Herstellung von fortlaufenden Folien sind allgemein bekannt, weshalb nicht näher darauf eingegangen werden braucht. Beispielhaft hierfür ist die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der US-Patentschrift 27 34 513.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Kunsttabakprodukts unter Verwendung der Aufschlämmung aus behandeltem Tabak und freigesetzten Tabakpektinen als Bindemittel besteht im gründlichen Vermischen des gemahlenen Tabaks mit dieser Aufschlämmung zu einer Masse von teigartiger Konsistenz und anschließendem Gießen der Masse zur Folienform auf der Oberfläche eines Förderbands, worauf in

Tabelle

bekannter Weise getrocknet und wieder angefeuchtet wird. Beispielhaft hierfür sind Vorrichtungen und Verfahren gemäß den US-Patentschriften 27 08 175 und 27 69 734. Selbstverständlich können die Tabakfolien auch durch Druckverformung oder andere geeignete Maßnahmen ausgebildet werden.

Durch die folgenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert.

Beispiel 1

100 g Burley-Tabakstengel wurden mit destilliertem Wasser bedeckt, 30 Minuten ausgelaugt und dann abtropfen gelassen. Die gewaschenen Stengel wurden mit einer Lösung von 10 g Diammoniummonohydrogenorthophosphat in 600 ml Wasser vermischt. Die gebildete Aufschlämmung wurde 1 Stunde auf eine Temperatur von 90 bis 100⁰C erwärmt. Der pH-Wert des Reaktionsgemisches betrug nach dem Ende der Umsetzung etwa 7. Das gesamte Reaktionsgemisch wurde in einem Waring-Mischer homogenisiert. Der Feststoffgehalt wurde zu 5 Gew.-% ermittelt.

1 g Glycerin als Befeuchtungsmittel wurden mit 200 g des oben beschriebenen Reaktionsgemisches vermischt. Aus diesem Gemisch wurde ein Film mit einer Naßstärke von 1,27 mm gegossen. Es zeigte sich, daß der extrudierte Film die Eigenschaft besaß, daß er selbst in frisch gegossenem Zustand von einer Oberfläche heruntergleiten konnte. Nach teilweisem Trocknen konnte der Film von Hand von einer Platte abgezogen und in diesem noch teilweise feuchten Zustand aufgehängt und wie feuchtes Tuch getrocknet werden. Diese Eigenschaft stellt bei der Herstellung von Tabakprodukten einen deutlichen Vorteil dar.

Mit dem so hergestellten getrockneten Film wurden physikalische Prüfungen durchgeführt, wobei gleichzeitig ein Kontrollfilm geprüft wurde, der unter Verwendung von in üblicher Weise zu Brei verarbeiteten Tabakpflanzenteilen und Natriumcarboxymethylcellulose als Bindemittel hergestellt worden war. Ein gemäß diesem Beispiel hergestellter Bindemittelfilm wurde verbrannt, und es zeigte sich, daß er einen angenehm aromatischen Rauch ergab. Die Prüfwerte sind in der Tabelle wiedergegeben.

Bindemittel

Grundgewicht, g/m²
Feuchtigkeit, %
Zugkoeffizient²)
Instrom-Zugfestigkeit³), kg/cm²
Dehnung, %
Verarbeitungskoeffizient⁴), g/cm

Bezogen auf Gesamtlösung
kg/g Grundgewicht
kg/2,5 cm für einen 10-cm-Prüf streif en
DerVerarbeitungskoeffizient ist dem Produkt aus Zugfestigkeit und Dehnung proportional

Prüfbindemittelfilm	Kontrollbinde
	mittelfilm
in situ gebildetes	CMC+ Faserbrei
Tabakpektingel
171	41
14,3	14,0
0,13	0,87
0,14	0,23
15,1	4,1
4,8	7,9

Beispiel 2

Die bei dem folgenden Versuch verwendete Vorrichtung war eine zum Arbeiten in technischem Maßstab geeignete Anlage und bestand aus einem oben offenen Behälter aus korrosionsbeständigem Stahl mit konischem Boden und einem Fassungsvermögen von 757 1, der mit einem Cowless-Mischer mit hoher Scherwirkung ausgestattet war.
In den Behälter wurden 560 1 Wasser eingebracht und

auf 97° C erwärmt. Dann wurden 58 kg heller Tabakstiele, die so gemahlen waren, daß sie durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 3,36 mm hindurchgingen, zugegeben, während der Cowless-Mischer mit niedriger Geschwindigkeit betrieben wurde. Nahezu unmittelbar nach der Zugabe des Tabaks wurden 4,1 kg Diammoniummonohydrogenorthophosphat (technisch rein) zu dem Gemisch gegeben. Ammoniak mit einem NH3-Gehalt von 28 Gew.-% wurde zur Einstellung des pH-Werts auf 7,1 zugesetzt. Die Mischgeschwindigkeit wurde auf 1700 Umdrehungen/Minute erhöht. Nach 3 Minuten betrug die Temperatur des Gemisches 90⁰C. Der größte Teil der Teilchen in dem Gemisch war weich genug, um sich von Hand verschmieren zu lassen, und das Gemisch hatte eine geleeartige Konsistenz. Das Mischen wurde noch 1 Stunde fortgesetzt, um den größtmöglichen Zerfall zu erreichen, obgleich eine Dauer von 15 Minuten als für diesen Zweck ausreichend erschien.

Die Viskosität des Gemisches wurde zu 10 400 cP und sein Feststoffgehalt zu 8,05 Gew.-% festgestellt.

Dieses Gemisch wurde dann als Bindemittel verwendet, indem man es durch ein Filter zu Lagerbehältern pumpte und anschließend, wie in der US-Patentschrift 27 34 513 angegeben, auf Tabak aufgesprüht. Es wurde mit einer Geschwindigkeit von 32,3 g/m² unter Bildung einer Tabakfolie mit folgenden physikalischen Eigenschaften aufgebracht:

Grundgewicht, g/m²') 110

Feuchtigkeitsgehalt, Gew.-% 13,0

Zug, kg/2,5 cm 0,82

Falzzug, kg/2,5 cm 0,82

Arbeit-bis-Bruch, g/cm²) 6,5

') Gewicht der gesamten Bestandteile einschließlich des

Tabakbreis, praktisch feuchtigkeitsfrei
²) Mit Hilfe eines an dem Instrom-Zugprüfgerät angebrachten Integrators berechnet

709 552/4

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von Tabakfolien aus Tabakpflanzenteilen durch Freisetzen der Pektine aus Tabakpflanzenteilen, Verformen einer Mischung aus Tabakteilchen und Pektinen zu einer Folie und Trocknen der erhaltenen Mischung, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabakpflanzenteile mit einer Behandlungslösung, die Diammoniummo- to nohydrogenorthophosphat als reaktives Reagens enthält, vermischt werden und das aufgeschlossene Gemisch direkt zur Folie verformt wird.