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Verfahren und Einrichtung zur Verr-ingerg des Nikotin-
und Teergehaltes von Tabak
Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen
zum Verringern des Gehaltes von Rauchtabak-; wie Zigaretten, Zigarren, Pfeffentabak,
an N=kotin und anderen schädlichen Bestandteilen, zrB. Kohlenwaaserstoffverbindungen,
d.e gewb'hnlieh im Tabak enthalten sind und als Teer in Erscheinung treten. Insbesondere
betrifft die Erfindung auch Einrichtungen in -Form von Behältern-für-Rauchwaren,
z.B. Zigarettenetuis, Zigarettenpackungen und dgl.
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Die schädlichen Wirkungen von :Nikotin .und anderen Bestandteilen
des Rauchtabaks.snd allgemein bekannt und es hat nicht an-Versuchen gefehlt, den
Gehalt des Tattakes an solchen schädlichen Bestandteilen zu verringern. Üblich
ist
beispielsweise die Verwendung von Zigarettenspit=zen mit Filtereinsatz oder von
Filtermundstücken, die integral mit der Zigarette vereinigt sind. Beide Maßnahmen
sind nicht voll zufriedenstellend, da die Benutzung einer-Zigarettenspitze nicht
jedermanns Sache ist, hinderlich sein kann und ein häufiges Auswechseln der Filterpatrone
erfordert, was eine lästige und schmutzige Arbeit. darstellt. Die Verwendung von
Filtermundstücken erhöht die Herstellungskosten der Zigarette und beeinflußt außerdem
den Geschmack.
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-. Es ist außerdem bekannt, den Nikotingehalt von Rauchtabak dadurch
zu verringern, daß der Tabak während der Verarbeitung, zum Verdampfen des Nikotins
erhitzt wird. Hierdurch.leiden jedoch Duft und Aroma des Tabaks.erheblich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gehalt von Rauchtabak
an Nikotin und teerbildenden Substanzen herabzusetzen, ohne die Nachteile der hierfür
bisher bekannten Maßnahmen in-Kauf nehmen zu müssen.
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Gemäß der Erfindung wird dies durch eine Bestrahlung-des Tabaks mit
einer radioaktiven Strahlung, insbesondere einer schwachen radioaktiven Strahlung
bewirkt.
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Die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendate schwache radioaktive
Strahlung. kann von einer natürlichen oder künstlichen radioaktiven Substanz stammen,
z.B. Uran- oder Thoriumerz bzw. Uranyl-Acetat oder -Nitrat. Bei der Durchführung
des Verfahrens gemäß der.Erfindung werden
solche radioaktiven Substanzen
in Form einer Emulsion, Suspension oder Lösung auf ein Trägermaterial, z.B. Papier,
Stoff, Kunststoffolien und dgl. aufgebracht und das dabei erhaltene radioaktive
Blatt wird in Stücke geschritten, die groß genug sind um eine gewisse Menge Tabak
oder eine Anzahl von Rauchwaren gleichzeitig zu bestrahlen, bei denen öder um die
das mit der radoaktven Substanz behandelte Blatt angeordnet wird. Der Raucher braucht-sich
also nicht mit irgendeinem komplizierten Bestrahlungsgerät abzugeben,_ sondern er
erreicht die Ziele der Erfindung ganz einfach dadurch, daß er die Rauchwaren zusammen
mit einem Bestrahlungselement der beschriebenen Art aufbewahrt.
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Da die Bestrahlungselemente gemäß der Erfindung entsprechend der Halbwertszeit
der verwendeten radioaktiven Substanzen eine große Lebensdauer haben., können sie
praktisch beliebig lange verwendet werden, solange der Träger nicht zerstört wird.
Die Verfahren und Einrichtungen. gemäß der Erfindung sind also auch sehr wirtschaftlich.
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Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von blattförmigen Bestrahlungselementen
oder von Tabakwaren= behältern aus oder mit solchen Elementen beschränkt, das Verfahren
gemäß der Erfindung kann vielmehr auch in der verschiedensten Weise während praktisch
beliebiger Stufen des Herstellungspxrzesses Anwendung:finden. Durch die Erfindung
ist es also sowohl dem Tabakwarenhersteller als auch dem
Verbraucher
möglich, den Gehalt des Tabaks an schädlichen Bestandteilen beträchtlich zu verringern,
ohne daß die einzelnen Zigaretten oder Tabakwaren verändert-werden müssen. Ein weiterer
Vorteil besteht darin; daß die Erfindung zusätzlich zu den üblichen Filtermundstücken
und/oder Zi-. garettensptzen mit Filtereinsatz Anwendung finden kann, so daß Nikotin
und Teer in besonders hohem Maße verringert -werden können. Es verdient außerdem
erwähnt zu werden, daß - Duft und Aroma des Tabaks durch die Verfahren und Einrichtungen
gemäß der Erfindung nicht beeinflußt werden, sondern erhalten bleiben, wobei gleichzeitig
eine gewisse Miidheit erreicht wird. Im Vergleich zu unbehandelten Tabaken ergibt
sieh nämlich bei Anwendung der Erfindung eine Wesentliche Verringerung der Reizung
der Schleimhäute.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eineDraufsieht auf ein geöffnetes.Zigarettenetuidas ein. erstes Ausführungsbeispiel
eines Tabak warenbehälters gemäß der Erfindung darstellt; Fig. 2 eine Schnittansicht
in einer Ebene X-X der Fig:. 1 Fig. 3 eine perspektivische, etwas vergrößerte und
teilweise weggebrochene Ansicht eines Bestrahlungselementes, das: bei dem-in Fig.
1 und 2 dargestellten Zigarettenetui Verwendung findet;
Fig. 4 eine
perspektivische Ansicht eines Zigarettenbehälters gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung; Fig. 5 eine Längsschnittansicht in einer Ebene Y-Y der Fig. 4,# Fig.
6 eine perspektivische, teilweise weggebrochene Ansicht eines Bestrahlungselementes
für den in Fig.
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4 und 5 dargestellten Zigarettenbehälter un Fig. 7 und 8 schematische
Darstellungen von Meßapparaturen; wie sie zur Untersuchung des Nikotin- und Teergehaltes
von Zigaretten und anderen Tabakwaren verwendet werden können.
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In Fig. 1 und 2 ist ein Zigarettenetui dargestellt, in dem gemäß der
Erfindung ein blattförmiges Strahlerelement 1 angeordnet ist. Die im Etui enthaltenen
Zigaretten werden durch einen Bügel 4 gehalten und liegen nebeneinander auf dem
Strahlerelement 1. Das in Fig. 3 genauer dargestellte Strahlerelement enthält eine
radioaktive Substanz, die auf der Vorder- oder Rückseite eines Trägers 2 aufgebracht
sind. Die radioaktive Substanz kann aus feinteiligen Uranerzen, wie Pechblende oder
Pegmatit oder Thoriumerzen, wie Monazitsand, bestehen. Das feinpulverige Material
ist vorzugsweise homogen in einem als Streckmittel dienenden Kleber 6 dispergiert,
der auf die Oberfläche des Trägers 2 -aufgebracht und ausgehärtet wurde. Man kann
andererseits auch auf den Träger
eine Lösung einer radioaktiven
Substanz, z.B. von Uranylacetat oder -Nitrat in Wasser, aufbringen und den Träger
dann trocknen.
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Bei dem in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird Erz in Form eines feinen Pulvers 5 verwendet, das in einem als Streckmittel
dienenden Kleber 6 dispergiert und auf die Rückseite eines als-Träger 2 dienenden
Metallbleches aufgebracht-wurde. Falls erforderlich, kann das Metallblech eine Vielzahl
kleiner Löcher 8 aufweisen, durch die die Strahlung von der Rückseite des Bleches
durchtreten kann. Die Löcher 8 können: - entfallen; wenn die radioaktive Substanz
auf der Vorder-oder Rückseite eines aus einem. porösen Material; wie Papier oder
Stoff bestehenden Trägers 2 aufgebracht wird: Als Kleber 6 können Kunstharzkleber
verwendet werden; z.B. Polyvinylalkohol, Harnstoffharze, Epoxyharze, Polyesterharze,
sowie natürliche Klebstoffe, wie Leim, Kasein, Stärke usw. Der Kleber wird gelöst
oder emulgiert und mit feinteiligem radioaktivem Material gut durchmischt.Die so
erhaltene Mischung wird dann auf die Oberfläche des Trägers aufgetragen. Der Kleber
6 hat im vorliegenden Falle den doppelten Zweck, sowohl das feinteilige radioaktive
Material-5 auf dem Träger 2 zu befestigen und das den Träger 2 enthaltende Strahlerelement
in dem Zigarettenetui oder einem anderen Behälter zu- befestigen.
Wieviel
radioaktives Material verwendet wird, hängt von der Artdes Materials ab und bei
übliehenErzen haben sieh Mengen zwischen 0,05 und 0,07 g/em2 als völlig ausreichend
erwiesen. Die sich dabei ergebende Strahlungsstärke liegt zwischen etwa 50 und 70
Zählimpulsen pro Minute und em2. Die Strahlungsstärke eines Strahlerelementes 1,
.das ganz mit radioaktivem Material überzogen ist und ungefähr die gleichen Abmessungen
wie eine Zigarettenpackung hat, also beispielsweise 60 bis 65 cm2,beträgt
etwa 3000 bis 4550 Impulse pro Minute: Die Strahlungsstärke nimmt ungefähr mit dem
Quadrat des Abstandes von der Oberfläche ab und die Zigeratten 3 und. im Falle,
daß die.radioaktive Substanz.auf der Rückseite des Trägers aufgebracht ist; auch
der Träger 2 verringern die-Strahlungsstärke weiter, so daB. die Zigaretten so nahe
@Wie möglich am Strahlerelement 1 angeordnet werden. Be: der dargestellten Anordnung,
bei der sich die radioaktive Substanz auf-der BUckse±B des Strahler, elementes 1
befindet,-tritt die Strahlung durch die feinen Löcher 8 oder den #fräger-2 hindurch
und bestrahlt-die auf dem Strahlerelement 7. liegenden Zigaretten 3. Diese Strahlung
ist für den menschlichen Körper praktisch unschädlich, auch wenn dieser ihr direkt
ausgesetzt wirdf sie wird außerdem bei geschlossenem Deckel 7 des Etuis praktisch
völlig abge. schirmt.
Untersuchungen, auf die noch näher eingegangen
wird, haben ergeben, daß der Nikotingehalt der Zigaretten erheblich verringert wird,
wenn die Zigaretten einige Stunden-in dem Etui gemäß Fig. 1 und 2 aufbewahrt worden
sind, Die Verringerung des Nikotingehaltes kann schon nach einer Aufbewahrungszeit
von einigen zehn Minuten wahrgenommen werden, 2.B. mit der-Zungenspitze" da die
dem Nikotin typische Reizung der Nasen- und Rachenschleimhäute und der Zunge wesentlich
verringert werden. Trotz dieser erwünschten Effekte tritt praktisch keine Änderung
des Duftes und Aromas des Tabaks ein.
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In den Fig. 4 bis 6 ist ein Zigarettenbehälter gemäß der Erfindung
dargestellt. Der Zigarettenbehälter kann Zigaretten mit oder ohne Packung aufnehmen.
Der Behälter besteht aus einem Unterteil 9 und einem Oberteil 13, aus Kunststoff,
Pappe oder dgl. Im Unterteil 9 ist ein flä= chiges.Strahlerelement 10 angeordnet,
das wie das der Fig. 3 beschaffen sein kann. Hier wird jedoch das in Fig. 6 dargestellte
Strahlerelement-verwendet,_das einen Träger 12 aus einem Kunstharz enthält, auf
den eine Schicht 11 aus einer 3 -bis 5%igen Lösung aus Uranylacetat oder Uranylnitrat
aufgebracht wurde. Dieses Strahlerelement 10 wird in dem Behälter 9 so befestigt,
daß die mit der radioaktiven Substanz behandelte Oberfläche, die durch einen Lack
oder `eine-,-dünne --Folie abgedeckt sein kann,- dem Zigaretten 3 enthaltenden Inneren
des Behälters zugewandt ist, so daß die Zigaretten der Strahlung ausgesetzt werden.
Gewünschtenfalls
kann das Oberteil 13 des Behälters als Strahlungsabschirmung
ausgebildet sein.
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Beide oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung enthalten
ein einfaches strahlendes Blatt, das in einem Tabakwarenbehälter angeordnet ist.
Die Erfindung kann also mit sehr einfachen Anordnungen und sehr preiswert realisiert
werden, da auch sehr preiswerte radioaktive Substanzen Verwendung finden können.
Wegen der langen Halbwertszeiten der verfügbaren radioaktiven Substanzen verbraucht
sich das Strahlerelement praktisch nicht, so daß die.Strahlerelemente lange verwendet
werden können. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebenen
beiden Ausführungsbeispiele beschränkt, die in der verschiedensten Weise abgewandelt
werden können, ohne-den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Anstelle der oben erwähnten
radioaktiven Substanzen können beispielsweise Eisen-Uran-Legierungen und Uranglas
verwendet werden. Die Verwendung der beschriebenen Strahlerelemente ist nicht auf
Tabakwarenbehälter beschränkt, sie können vielmehr auch in einer beliebigen Stufe
der Herstellung der Zigaretten-oder dgl. bei diesen angeordnet werden. Anstelle
eines einzigen, flachen Strahlerelementes können auch mehrere Strahlerelemente oder
gebogene oder geknickte Strahlerelemente verwendet werden, die beispielsweise die
Tabakwaren umgeben. Die beschriebenen Maßnahmen und Verfahren sind austauschbar,
soweit sie sich nicht aus.-schließen.
Die durch die Erfindung bewirkte
Herabsetzung des Alkaloid- und Teergehaltes von Tabakwaren wurde durch die im Folgenden
beschriebenen Versuche belegt:
Nikotintest
Beispiel 1:
Fig. 7 zeigt
eine Meßeinrichtung zur Bestimmung des Nikotingehaltes von Zigarettenrauch. Die
-zu untersuchende Zigeratte C ist an ein Mundstück eines Rohres B angeschlossen,
das eine Ansaugzunge F (aspiral blade) aus Glas enthält und in einer Vorlage Si
endet. Der Vorlage S1 sind zwei weitere Vorlagen S2, S3 in Reihe geschaltet. Die
Vorlagen enthielten insgesamt 50 em3 Äthylalkohol Z,.der gleichmäßig auf die Vorlagen-aufgeteilt
war. Die Vorlagen sind mit Verbindungsröhren G verbunden und die letzte Vorlage.
ist über ein Strömungsmeßgerät E an eine Pumpe D angeschlossen. Zur Untersuchung
wurde die Zigarette C angezündet und ihr Rauch durch die beschriebene Apparatur
gesaugt. Dabei wurde der größere Teil des im Rauch enthaltenen Nikotins im Alkohol
L gelöst, ein Teil des Nikotins schlug sich jedoch auf der spiralförmigen Rippe
des Ansaugblattes F im Rohr Bund an den Innenwänden des Rohres B und der Vorlagen
nieder. Zur Untersuchung wurden.die Innenwände der Apparatur mit Ausnahme des die
Anordnung F enthaltenden Teiles des Rohres B mit weiteren 50 cm3 Alkohol abgewaschen
und die Waschflüssigke-it-wurde zusammen mit der in den Vorlagen enthaltenen Flüssigkeit
zur Nikotinbestimmung herange @~-I7en. Di+n_der
folgenden Tabelle
1 enthaltenen Daten wurden aus jeweils zehn Zigaretten gewonnen; die Abbrandgeschwndigkeit
betrug 5 cm pro 3 Minuten und die Zigaretten wurden ersetzt, wenn 5 cm abgebrannt
waren: Es wurden Zigaretten verwendet, wie sie von der Japanischen Monopolgesellschaft
vertrieben werden.
| Tabelle 1 |
| Probe 1 2 3 |
| Nikotin pro 100 cm3 Äthylalko- |
| hol (mg)- _ 116,8 110,9 85,1 |
| Abnahme des Nikotingehaltes@(%) 0 9x7 27 |
Probe 1 enthielt unbehandelte Zigaretten; Probe 2 Zigaretten, -die gemäß der Erfindung
ungefähr 2 Stunden einer Strahlung von ungefähr 1000 Impulsen pro Minute ausgesetzt
waren und Probe 3 enthielt Zigaretten, die etwa 2 Stunden einer Strahlung von etwa
3000 Impulsen pro Minute ausgesetzt waren.
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Die in der obigen Tabelle aufgeführten Werte .zeigen deutlich, däß
der Gehalt an Nikotinalkaloid durch die Bestrahlung erheblich verringert wurde.
Die sehr sehwache Strahlung von nur etwa 1000 Impulsen pro Minute ergab zwar noch
keinen sehr ausgeprägten Effekt, die stärkere Strahlung von 3000 Impulsen pro Minute
verringerte den Nikotingehalt
jedoch in beachtlicher Weise um 27%.
Der Nikotingehalt läßt sich selbstverständlich.durch eine Verlängerung der Behandlung
noch weiter verringern. Angenommen, ein Raucher sei 16 Stunden pro Tag wach und
rauche während dieser Zeit 16 Zigaretten. Wenn ein Zigarettenbehälter gemäß der
Erfin. dung-morgens mit 16 Zigaretten gefüllt wird und jede Stunde eine Zigarette
geraucht wird, ist jede Zigarette der Strahlung im Mittel 3,4 Stunden ausgesetzt.
Die mittlere Einwirkungsdauer der Strahlung ist also erheblich länger als bei der
obigen Tabelle. Man kann also mit Sicherheit annehmen, daß bei Verwendung eines
Zigarettenbehälters gemäß der Erfindung und einer Strahlungsstärke von 3000 Impulsen
pro Minute eine 27ö erheblich übersteigende Verringerung des Nikotingehalte .gewährleistet
ist.
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Die in Tabelle 1 angegebenen Nikotinmengen sind tatsächlich etwas
größer, da der die-Anordnung F enthaltende. Teil des Rohres B nicht ausgespült wurde.
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Beispiel 2:
Bei diesem Beispiel wurde für die Bestimmung des
Nikotingehaltes die in Fig. 8 dargestellte Apparatur verwendet. Diese Apparatur
enthält ein- Rohr A, in das die zu untersuchenden Zigaretten C gesteckt- werden.
An das: Rohr A sind 6 in Reihe geschaltete Pottaschevorlagen Hl bis H6 angeschlossen.
Die Pottaschevorlagen enthalten jeweils 5 cm-3 0,1 normaler H.S04, also insgesamt
30 cm-3. Die Pottasche
vorlagen sind' durch Verbindungsrohre G
verbunden. Der Auslaß der letzten Vorlage H6 ist über ein mit Silicagel gefülltes
Rohr J, ein Strömungsmeßgerät K und einen Hahn M mit einer Pumpe D verbunden. Zur
Druckregelung dient ein weiterer Hahn N. Die Messung verlief wie bei Beispiel 1,
zum Abspülen der Innenwände der Vorlagen wurden 70 cm-3 0,1 normaler H2 S04 verwendet
und die Gesamtmenge von 100 cm-3 wurde zur Nikotinbestimmung herangezogen. Die in
der folgenden Tabelle 2 aufgeführten Daten wurden aus jeweils 20 Zigaretten gewonnen;
die Abbrandgeschwindigkeit betrug 1 cm pro Minute und die Zigaretten wurden ausgewechselt,
wenn sie 5 cm angebrann.t waren. Während des Auswechselns einer abgebrannten Zigarette
durch eine neue wurde der Hahn N geschlossen. Für diese Untersuchung wurde eine
andere Zigarettenmarke verwendet, die ebenfalls von -der Japanischen Monopolgesellschaft
vertrieben wird. Zur Besthmung des Nikotins wurde ein Kationenaustauschpapier nach
Prof. H. Witkowski verwendet. Die Ergebnisse dieses Tests sind in der folgenden
Tabelle zusammengestellt:
| Tabelle 2: |
| Probe 4 5 |
| Nikotingehalt pro Zigarette (mg) 25,1 21,6 |
| Prozentuale Verringerung des Nikotin- |
| gehaltes 0 14 |
Die Probe 4 enthielt unbehandelte Zigaretten, während die Probe
5 Zigaretten enthielt, die 2 Stunden einer Strahlung von etwa 2000 Impulsen pro
Minute ausgesetzt waren, Die beiden obigen Beispiele zeigen also, daß der Nikotinalkaloidgehalt
des Tabakrauches durch die schwache Strahlung ganz wesentlich verringert wird. Dabei
ist noch zu berücksichtigen, daß diese Tests für den Fall gelten, daß die Zigaretten
nach der verhältnismäßig kurzen Bestrahlungszeit unmittelbar nacheinander verbraucht
wurden Gewöhnlich verstreicht jedoch zwischen dem Rauchen der einzelnen Zigaretten
eine gewisse Zeit, so-daß die Bestrahlungsdauer im Mittel wesentlich größer ist
als bei den obigen Tests und die prozentuale Herabsetzung des Nikotingehaltes in
der Praxis dementsprechend höhere Werte haben wird, als in den obigen Beispielen
angegeben sind. -
Beispiel 3:
Zur Überprüfung der Herabsetzung des Teergehaltes
durch das Verfahren gemäß der Erfindung wurde die Extinetion der zur Absorption
der--Verbrennungsprodukte verwendeten Flüssigkeit des Beispiels 2 gemessen. Die
Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 aufgeführt, nämlich die prozentuale Durchlässigkeit
der die absorbierten Verbrennungsprodukte enthaltenden Flüssigkeit für verschiedene-Wellenlängen;
einer kleinen Durchlässigkeit entspricht
dabei also einer starken
Trübung bzw. einem hohen Teergehalt.
| Tabelle: 3: |
| Wellenlänge /um Probe 4 Probe 5 |
| 4-30 72:8 .76.92 |
| .470 17,0 19,4 |
| 506 38,0 42,3 |
| 530 51,4 . 55,9 |
| 550 9396 94,3 |
| 570 ' 7598 78,8 |
| 61o ;.8-3,1- 85 @ 2 |
| 66o 89,2 9 |
Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, daß der Teergehalt im Rauch der gemäß der Erfindung
behandelten Zigaretten kleiner ist als der Teergehalt des Rauches Gier unbehandelten
Zigaretten. Hinsichtlich des Zusammenhanges zwischen der Stärke der Strahlung und
der Bestrahlungsdauer wurde folgendes gefunden: Der für das Verfahren. gemäß der
Erfindung am besten geeignete Bereich für die Strahlungsstärke beträgt 2000 bis
5000 Impulse pro Minute. Selbstverständlich-st auch noch eine schwächere Strahlung
wirksam, die für die angestrebte Wirkung erforderliche Bestrahlungsdauer wird dann
jedoch verhältnismäßig groß. Andererseits: hat sich gezeigt, daß bei zu starker
Bestrahlung, beispielsweise bei zweistündiger Einwirkung einer Strahlung von 7000
Impulsen. pro Minute, das Aroma .des Tabaks leiden kann. Die Probe 2 des Beispiels
zeigt, daß der@Nikotingehalt noch durch eine Strahlung von nur
1000 Impulsen
pro Minute herabgesetzt werden kann. Die '
Verwendung einer noch
schwächeren Strahlung ist jedoch nicht zweckmäßig. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung
wird also eine Strahlung entsprechend 1000 bis 6000 Impulsen pro Minute, vorzugsweise
2000 bis 6000 Impulsen pro Minute angewendet und hierdurch ist gleichzeitig gewährleistet,
daß keinerlei Strahlenschäden im menschlichen Körper auftreten können.