DE1692932A1 - Tabakersatz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tabakeraatz sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben. Insbesondere bezieht sieh di· Erfindung auf ein Rauchmaterial, das in Zigaretten« Pfeifentabak sowie andere Rauchwaren eingemengt werden kann, und swar entweder als alleiniger Rauohbestandtell oder zum teilweisen Ersatz des Tabaks, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Materials. Es liegt in der Natur der Raueherprodukte, daß die Herstellung eines Tabakersatzes ein äuflerat schwieriges Verfahren darstellt. Die mit dem Rauchen und der Herstellung eines Produktes, das den Raucher sowohl hinsichtlich des Geschmacks als auch des Aromas sowie hinsichtlich anderer Qualitäten, die ein Raucher von einem Tabak erwartet, verbundenen Feinheiten

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gestalten eine Synthese eines derartigen Produktes schwierig. Obwohl viele Versuche* insbesondere während des Krieges* wo es schwierig war* Tabak zu erhalten* zur Herstellung -von Tabakeraats unternommen wurden, hat keiner der Versuche zur Entwicklung eines zufriedenstellenden Tabakersatzes geführt·

Die biologischen Voraussetzungen, die für das Wachstum einer Tabakpflanze erforderlich sind, unterscheiden sioh vOlllg von den chemischen und physikalischen Erfordernissen für die Erzeugung eines Rauches, der von dem Raucher als angenehm empfunden wird. Oft liegen im Tabak Bestandteile vor, welche dl· Bildung eines vom Standpunkt des Rauchers weniger erwünschten Rauches zur Folge haben, und die dazu neigen* den Charakter des Rauches von Tabakprodukten in nachteiliger Welse zu beeinflussen. So enthält Tabak, welcher ein Naturprodukt darstellt, einig· Bestandteile, die* kennte der Verbraucher des Tabaks seine Wahl treffen, besser aus dem Tabak weggelassen würden. Weiterhin variiert Tabak von Ernte zu Ernte und sogar von Blatt su Blatt, und zwar sowohl hinsichtlich seiner chemischen Zusammensetzung als auch seiner physikalischen Struktur. Es wäre natürlich am vorteilhaftesten* wenn es möglich wäre, ein Raucherprodukt derart zusammenzusetzen* daß nur alle erwünschten und keine dar unerwünschten Eigenschaften des Tabaks zur Geltung können. Ein der* artiges synthetisches Produkt oder Tabakersats würde es möglich maohen, aus den Formulierungen diejenigen Bestandteil· wegzulassen*

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die eine nachteilige Wirkung ausüben, und zwar entweder biologisch oder organoleptIaoh, und In das RauoherprodUkt diejenigen Bestandteile einzubringen, die im Hauch erwünscht sind.

Es wurden Versuche unternommen, synthetische Produkte herzustellen« welche als Tabakeraatz dienen können. Allerdings konnte vor der vorliegenden Erfindung kein vollständig zufriedenstellendes Produkt entwickelt werden. Es wt.r tatsächlich nicht möglich, ein synthetisches Produkt herzustellen, das auch im entferntesten % an die erwünschten Qualitäten eines Rauchertabaks herankommt.

Erfindungsgemäß wurde ein Tabakersatz entwickelt, der hinaichtüioh des Rauohergenusses einem natürlichen Tabak gleichkommt und glc lohzeitig nicht die unerwünschten Eigenschaften besitzt* die oft einem natürlichen Tabak anhaften. Weiterhin ermöglicht die vorliegende Erfindung die Schaffung eines Raucherproduktes« da· vollkommen gleichmäßig ist und unter kontrollierten Bedingungen hergestellt werden kann. Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein neues Verfahren zur Herstellung eines derartigen Rauoherprcduktes zur Verfügung.

Erfindungsgemäß wird ein Raucher produkt, das einen Tabakeraatz darstellt, auf neue Welse aus sorgfältig ausgewählten Bestandteilen hergestellt.

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Die wesentlichen Bestandteile, d:.e erfindungsgemäß verwendet werden, sind: 1) ein filmbildender Bestandteil und 2) ein mineralischer Beetandteil. Auf diese zwei Bestandteile wird nachstehend näher eingegangen.

l) Ein filmbildender Beetandteil. Der filmbildende Bestandteil ist vorzugsweise ein pektinhaltiges Material, das im folgenden näher erläutert wird. Dieses Material kann Jedoch auch Algin oder dergleichen enthalten. Der !'Umbildende Bestandteil kann aus einem sauren Gum mit einer SUurezahl oberhalb j50 mg KOH pro g Gum bestehen. Eine Klasse ^on Substanzen, und zwar die Calcium-Magnesium-Kalium-Natrium-Salze der Polyuronsäuren, stellen ungefähr ein Drittel des strukturellen Kohlehydrats von Tabakblättern dar und liefern in kombinierter Form die für das Glimmen erforderlichen Materialien. Repräsentative Beispiele für diese Klasse sind saure Pektine und Pektate, die aus Tabak zur Verfügung stehen, Pektin aus Zitrusfruchten, Alginsäure, Polyuroneäuren, Salze dieser Säuren, synthetische Ester von Alginsäure, Ester von Pektinsöuren oder andere Pektin*!, die Filme bilden und als Filmbildner verwendet werden können. Pektine aller Methylierungsgrade können eingesetzt werden. Sogair Mischungen aus Pektinmaterialien mit hohen und niederen Moleküler~ gewichten können erfindungSßemäJÖ verwendet werden. Am bevorzugt-3ten wird ein Pektinmaterial eines so.ohen Typus verwendet, dae aus Tabakpflanzenteilen gewonnen wiril,- die Pektine mit ErdalkaliEiet.--.il·-"

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Vernetzungen enthalten* wobei das Material wie folgt gewonnen wird:

1) Die TabakpfXanaenteile werlen mit einer Behänd lungs lösung kontaktisrt* welche ein Reagens snthält, das die ErdalkaliraetallverneöKungen zez^stört, worauf

2) wenigstens teilweise die erhaltenen Tabakpektine aus den 2wischenräuraen der behandelten T. ibakpf lanzen freigesetzt werden und

3) die Tabakpektine abgetrennt werden.

Sin derartiges Material stellt e.Lnsa besonders geeigneten filmbildenden Bestandteil dar. Nachstehend werden einige Methoden zur Herstellung derartiger Tabak-Pektine beschrieben. In der nach« folgenden Bssofrrelbung sollen ivar-er dem Begriff "Pektinsubetttnzm" (der Sinfachheit vjegen wird, sofern nicht anderf3 angegeben, Der Auedruck "Pektine" in der Bedeutung von "Pektiasubätanzen" verwendet) solche; Substanzen verstanden wer«iea, die in vielen Pflanzenprodukten gefunden werden. Sie best ihen im Wesentlichen aija teiiueise me thy liert en GalakturonsEu:'en, die in langen Ketten miteinander verknüpft; .sini.

Die in Tabakpflansen gefundenen »ektine enthalten Acety!gruppen und unterscheiden sich von im Ea iti.il erhältlichen Pektinen, die in anderen Pflfcnwen gefunden wer«lon, beispielsweise von den

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Pektinen, die In Zuckerrüben* ZitrusfrUohten und anderen Früchten vorkommen. Tabakprotopektlne sied in heißem Wasser völlig unlöslich. In vielen Fällen sind die PektirJcetten in alkallsohen Lösungen im Vergleioh zu Protopektlnen« die aus anderen Quellen stammen« besonders stabil. Sie setzen sich hauptsächlich aus wasserunlöslichen Pektinen (Protopektinen) zusammen« die aus äen Calaium- und Magnesiunsalzen teilweise veresterter und leloht aoetyllerter Polymerer von Galakturonsäure bestehen. Die zweilfertigen Caloium- und/oder Magnesiumatome wirken als Vernetzungen zwischen den Säureketten« so daß die Polymeren wasserunlöslich werden* Zur Veranschaulichung kann die nachstehend angegebene Strukturformel des Calciumsalzes eines Polymeren aus GalakturonsSure dienen: Vernetzung
CH_xCOO

O-C-H

Υ-?⁷ Y

Obwohl Pektine seit langem als Bastandteile des Pflanzengewebeß bekannt sind« hat es sich herausgestellt, daß es äußerst schiFle.^ig ist, Pektine von den restlichen ?flanzenbestandtallen abzutrennen und sie als homogene Zusammensetzungen zu gewinnen. Die Abtrennung von Pektinen von Tabak ist sogar noch schwieriger als die Ab-

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trennung von Pektinen von anderen Pflanzen.

Von den Tabakteilen, die erfindungsgemäß verwendet werden können, selen Blätter» Stengel und Stiele oder Mischungen dieser Bestandteile, die in Folien·» oder Flookeraform oder in Form einzelner Teilchen vorliegen können, erwähne. Vorzugswelse werden die Teile ζ er mahlen, zerschnitten oder anderweitig in eine Form gebracht, die eine große Oberfläche besitzt. Die Pflanzenteile, welohe von den Stengeln oder Mittelrippe:i gebildet werden und oft als Tabakblattstiele bezeichnet werden, sind die bevorzugten Ausgangsmaterialien. Tabakstiele, die geringere Mengen an pektinhaltigen Materlallen enthalten, kennen ebenfalls eingesetzt werden.

In der ersten Stufe des Verfahrenii werden Tabakpektine aus pektinhaltigen Materialien im Tabak dadurch freigesetzt, daß die pektinhaltigen Materialien mit einem Reagens zur Umsetzung gebracht werden, welches mit dem Calcium (nnd/oder Magnesium), das in den Materialien enthalten ist, unter Bildung einer Verbindung oder eines Produktes mit einer geringeren Calciumionenkonzentration und im Falle von Magnesium mit einer geringeren Magnesiumionenkonzentration in der Behandlungslösung als das natürlich vorkommende Calcium- (oder Magnesium-)-Pektat zn reagieren vermag. Unter eiern Begriff "Konzentration" soll die n5.ttlere Konzentration oder Aktivität verstanden werden, wie üie in "Glasstone, Textbook of Physical Chemistry", S. Auflage, i^eite 9^-5 (B.V. Nostrand Company, Inc.) erläutert wird.

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Die Umsetzung icann allgemein- durch die Gleichung I wiedergegeben werden, welche die Reaktion eines Typus von Tabakprotopektin (eines Calciumsalzes einesPolyneren von Galakturonsäure), in welchem Calciumvernetzungen zugegen sind, mit dem erfindungsgemäSen Reagens zeigt. In der Gleichung kann R für Wasserstoff stehen, wobei in diesem Falle df.s Produkt aus Pektinsäure besteht. R kann ferner ein einwertiges anorganisches Kation, wie beispielsweise Natrium, Kalium oder Ammonium, sein.

Die Gleichung I ist wie folgt:

Gleichung; I Vernetzung

COOCa
C- 0

OH \C

-0-C-H
\

C 0 Cr —C

\ H H

H-C--O—C-H H-C-O- \

Z-R

OH OH COOCH₇ Calciumpek^.at

er f indungs raäiaäß e Behandlungslösung

COOR

C3! COO

O-C-H H-C- Ό—ß»

Z-Ca-

OK

OH

COOCH,

Pektinsäure ede·⁴ ?.ö3-liohes Pektat

Produkt mit geringerer Kationer konzentration als das Calcium- = pektat in aer handlungs iti

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Gemäö einer AusfÜbrungsform des Verfahrens wirkt das Reagens* das in Lösung vorliegen kann und vorzugsweise in Lösimg vorliegt,. duroh Bildung eines Niederschiass mit dem Calcium oder Magnesium. Es kann ein in Wasser lösliches einwertiges Metallsalz der Formel M_nX sein, worin M ein einwertigssi anorganisches Kation, η eine ganze Zahl mit einem Wert von I₅ 2 oder 3 und X ein Anion, das ein- und mehrwertig sein kann., bedeuten, so daß das Calciurasala der Formel ^Ca _D ^x _a* worin ρ und q ganze Zahlen entsprechend der Funktionalität von X sind, im wesentlichen in der Behanälungslöaung unlöslich ist. Wirksame sinwertige Kationen sind beispielsweise die Alkalimetalle, s.b. Natrium, Kalium und Lithium sowie Aninioiiiura- und substituierte Ammoniumionen der Formel (NR₂P⁺J, woiTin R für Aryl oder Alkyl steht. Der Anionenfcei! des

P- "3- 2-Molt&ÜLs kann aus CO,"" , PO^ , RFO₂^ , ^H2^P04 ^ode** dergleichen bestehen. Beispielsweise kann die Verbindung M_nX aus Natrium-

da Nä,t2»ium ein einwertiges anorgani-

Kation :.et und Calciumcar jonat im wesentlichen in Wasser ich ist. Weitere repräsentative Beispiele für AusfSllungsffilttel sind die Orthop hoöph&te, Metaphosphate und Carbonate von Natrium, Kalium, Lithium und Am nonium. ImFaIIe der Orthophoephate kann der Anlonentell des MolekÜLs entweder aus PO^ , HPOj^ oder H₀PO."' beatehen. Wird beispielsweise Ammoniumorthophosphat verwendot, dann besteht der Niederschlag aus Calcium- und/oder iuraaHrnQniumphosphat. Der pH dieser Reaktion sollte zwischen hp 5,8 und 10 liegen, wählend die Temperatur vorzugsweise

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zwischen ungefähr 25°C und ungefähr 135°C betragen sollte» wobei eine Reaktionsdauer von ungefähr einer Minute bis ungefähr 2k Stunden eingehalten wird. Spezifische Beispiele für Amafällungsmittel, die verwendet werden können, sind Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Lithiumcarbonat, Amraoniumorthophosphat, saures Aramoniumphosphat und Natriumortnophosphat,

Gemäß einer zweiten Ausführungs:forra des Verfahrens wirkt das Reagens durch Maskierung (sequestering) des Calciums oder Magnesiums, wobei die Calcium- öde:? Magnesiumatome duroh Bildung einea löslichen Komplexes mit dam Reagens entfernt werden· Geeignete Reagentien dieses Typus sind alle beliebigen Masleierungsmittel (sequestering agents), die mit dem Calcium oder Magnesium einen Komplex oder ein Chelat bilden, wobei diese Elemente entfernt werden und einer erneuten Vernetzung Esit dem Pektin entzogen werden. BeispteLe für derartige Maskierusgsmittel sind Ethylendiamintetraessigsäure sowie Sbnliene Äainosäuren, A Ikalipolymetaphosphate ₅ wie beispielsweise Tetraiaetaphoßphate, He::ametaphosphate uni Trimetaphosphate, F^ophosphate und Tripolyphosphate, wie beispielsweise Natriumiiexaisetapbosphatj, Tetranatriumpyrophosphat und Pe itanatriumtr-ipolyphospiat. Der Mechanismus^ der bei Verwendung eines Maskiarungsssittels abläuft, kann derart BsIn₉ daß entweder 3in Komplex oder eia Chelat gebildet v/ir el. In jeden Falle stehen Gallium- und Magnesliieiloaen nioht ißnger für eine Vereinigung mit den Pektaticaen is der LHeung zur

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Verfügung. Ylele natiirllGli vorkommenden Amine und Peptide sind ebenfalls als Maskieruiigsiaittel für Calcium und/oder Magnesium wirksam. Repräsentative Beispiele sind Alanin« Asparaginsäure, Glycin, Glyöylglyein, Glutötnlnsaiire, Serin, Tyrosin und Dijod-1-tyrosin. Ton Aminosäuren, die als lös lieh rsaehende Mittel über eine Chellerung wirksam slnsi, selen ß-Alanin-N,N-diessigsäure>

diessigsäure, ß-Aniinoäthylpliosp:ionsäure-ii_J,N-äiessigsäure, ß-Amino« äthylsulfon3äure-N,N-diessI^iäu:^e und Äthylendiamin-tetraessigs- ™

säuTfi erwähnt. Der pH-Wert dies jr Reaktion sollte sswisohen ungefShr 4 und ungeflüir 10 liegen, wSlirend die Temperatur vorzugsweise auf einon Wert zwischen uigefHhr 0⁰C und ungefähr 145°C während einer Zeitspanne von. ungefähr einer Minute bis ungefähr 24 Stunden eingestellt werden sollte.

Es können ferner Reagentien irer^feiidet werden, die teilweise als Ausfallungsmi^tel gemäß der ers ;en Ausführungsform der Erfindung und teilweise Eis Maslcierungsml stel gemäß der zweiten Ausführungs- ι form der SrfineUfig wirken. Ein lerartiges Reagens ist beispielsweise DAP (se'anrlSres Diaünnonluaorthophosphat) .

GesnlLR einer dritten Ausfiihrungs^o^ra des Verfahrens besteht das Eeaß;;r.s aus e..r35· SEiE'e. welche die freigesetzte, jedoch unlösliche i: 3ii Psktinsilure sowie ISsliehs Caloium- und Magnesiumsalze bildet.

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Von geeigneten Säuren seien anorganische Säuren, wie beispielsweise Salzsäure, Phosphorsäure und Schwefelsäure sowie ähnliche Säuren, die unter den nachstehend angegebenen Bedingungen Calcium- und Magnesiumsalze bilden, erwähnt. Die Säure kann in Form von 0,25 n- bis 5, On-Lösungen verwendet werden, sie wird jedoch vorzugsweise in Form vor: 0,5 a- bis 1,0 n-LÖsungen eingesetzt. Die genaue Verdünnung ur.d die zu verwendende Menge schwankt mit der jeweils verwerteten Säure. Es ist nur erforderlich, daß eine ausreichende Säuremenge vorliegt, um das in dem zu behandelnden Tabak vorhandene Calcium und Magnesium in die Calcium- und Magnesiumse.lse der Säure umzuwandeln. Die Säurebehandlung wird vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen ungefähr -1 und ungefähr 55°C durchgeführt. Die Säurebehandlung besteht darin, daß die Tabaktelle solange mit der Säure behandelt werden, bis dia erhaltene Miscfcurtg einen pH von ungefähr 1*0 bis ungefähr 2,5 besitzt. Vorzfgswelse wird der pH auf ungefähr 1,0 bis ungefähr 1*7 eingestellt, wobei der zweckmäßigste pH-Bereich zwischen 1,15 und .1,53 liegt. Diese Behandlung wird ungefähr 10 Minuten bis 24 Stucieß lang durchgeführt, wobei die Behandlung zeit, teilweise von der Größe der Tabiltteilohen abhängt«

Vorzugsweise wird die erhaltene Mischung anschließend mit Wasser gewaschen. Dießes Waschen mit Wasser wird vorzugsweise bei eir.sr Temperatur zwlesohen ungefähr l£ und ungefähr *5°C durchgeführt, wobei, vorzugsweise destilliertes Wasser verwendet wird« Wird diese

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Waschstufe angewendet, dann sollte eine ausreichende Menge Wasser eingesetzt werden« um die Calcium- und Magne3iuni3alze der Säuren» die bei der vorstehend beschriebenen Behandlung gebildet werden* ' zu entfernen. Es sollten daher tfenigstens S Voluröina Wasser pro Volumen der bei der Säurebehandlung anfallenden Mischung verwendet werden* Das Waschwasser vird von dem Tabak nach irgendwelchen geeigneten Methoden abgetrennt, beispielsweise daduroh, daß die Waschung in einer Zentrifuge, Filterpresse, in einem Buchaer-ffiehter öder in irgeftd einer ände5?öa Apparatur dusch· * geführt wird, in welcher Flüssifkeifcea its wesentlichen v©a festen Materialien entfernt werden

Die bei der Säurebehandlung anfillende Mischung und vorzugsweise die x.'aeh der -/orntehend besohi'i absnen Waschung erhaltene Mischung wird öann dur-dh Zugabe einer al calischen Substanz auf einen pH von i.tngefä'hr g»f Öls ungef^r 1),5 gebracht. Von geeigneten alkalischen Materialien seien Alk iliraetallhydroxyde UiId Ammoniurohydrr>xyd sowie Alkallsalze, vrie balspielswsise Natriumbicai^bonat,

Satriumphöspha 3 xmä. ghnliöhe Sälsse erwöhnt^ weldie fektinsäure in ©ine lös Höhe form überssufuhren verraögen* iiikaiisöhe Material kaim iriend eine wasserlösliche Verbindung sein., die ein einwertiges anorg urlaches Kation enthält und in der Lege ist* beim Aufläsen in 'feassr %dl?o3cydiöneü zu erzeugen* Weitere Beispiele für derartige "Vsrbindungen sind AnjiaoniUinhydroiQrd,

und iiithitiBihydröxyd* Vöraugeweis· ·

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wird die alkalis ο he Behandlung solange durchgeführt, bis der pH der erhaltenen Mischung einen Wart von ungefähr 4,5 bis ungefähr 5*5 besitzt« Die ies^erafcur dieser Stufe kann ungefähr -I⁰C bis ungefähr 45⁰G betragen« sie wird jedoch vorzugsweise auf ungefähr 15 bis ungefähr 35⁰C eingestellt* Das alkalische Material wird vorsug^wsalss© la Fora fester Teilchen oder in Form von i*Ösuageil mit Konzentratioaen von ungefähr 5 bis ungefähr 50 % verwendet.

ist festsustel.tan, aa.3 in der ersteh Stuf« der ersten Äusführüagäförss des Verfahrens, d.h. gemäS der ersten AusführunsaforEi in Besug auf ciis Bntfernung von Caloiunj- und Magnealuim? er net zungen von ien Tabak.^Pektinen, das Behandlunge- ' mittel Z^R dio Galciuffi- und/udgi' MagiießiuaivernefcZungen de« . ' fabak«l*röföpektiöS aa&eitk UM einesi Niödersöhlag bildet, der ein- SaIs Von C&luium und/oder Mignesluia ist« go dai auf diese Weise die Caloimsj- und/oder Maga-.isiuar/ornetaungen von dem Tabak-

und veä der fttteu&e. sttfefertit werdsh* In der ersten . ■ der ^w®it©n Ausftto-ua^ifo.iSi-wii¹«! als SthaadlungsBiittel-t+R' ein MaskierimgSßiifctal verwend,!t > das einen Komplex oder ein Chelat mit dem nagttselün usid/oier Gftlaiuni (Its fäbak^trötopektins bildet« so ütiB auf diese W@is@< das CaIo Ium und/ödet⁹ Magnesium nicht mehr für eist, evfieute V«a«eixtieUQ|i iol&. deis Fektinsa zur Verfügung

i. Zn um* et>ftt»ea Stufe d@r i*»itten Äusftitouttgeföria wird als

Z^Ti eine Smvi verwendet« welche did Caloiunl·· und/oder MögB6SiMB#©i^©t25Ung0n am Tabak-Protopektii^i angreift

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und lösliche Calcium- und/oder Kagnesiunssalze bildet, die anschließend zur Beseitigung des Kontaktes mit den Pektinen weggewaschen werden.

In*der ersten Stufe Jeder der ersten zwei Ausführungsformen des Verfahrens liegt das anfallende Pektin in einem Zustand vor, der für eine Freisetzung aus der Tabakzellenstruktür geeignet ist. R in der Gleichung I ist ein einwertiges anorganisches Kation, beispielsweise Natrium. In der ersten Stufe der dritten Ausführungsforra muß di.e bei der Säurebehandlung anfallende unlösliche PekWnsäure mit einem alkalischen Material vor der Freisetzung aus ά&ν Tabakzellenrtruktur timgesetzfc werden.

Sind die Tabak«! alctine aus -Scm .Tabak in Freiheit gesezt, und zwar durch die Entl-emung. der Calcium- und Magnesiumvernetzungen, dann sollten sie am d<m Zwischenraum an des Tabaks herausgeholt werden, d.h. tfle sollen de?.¹ Lös uns oclei* «Buspension verfügbar gemacht oder :lr. lieiifeiajiRtßii i?£i:.cii^: mr auf der Oberfläche der Tabakteilchen &t^;es.jhisd©ri weiden* GamS3 den Ausführungsformen 1 und 2 kann diese Freisetzurg glei-ihseitig-=mlt der ersten Stufe durch die Umsetzm.s njit der Xt:sxaig des Behaniiltingsmittels durchgeführt werden. aeBGS£ d«? Äu.sfUhri-ngsform 3 soll ijedoch, wie vorstehend bereits

dia bai der BijMäßiiiilg anfallende unlösliche Pektinalt sitteßi Älkfe-liöchen Material unigesetzt werden, bevor sie freig^aetst weidsr. kenii. In eine» derartigen Falle kann: die Frei·= 3efc3ü£-s gleichseitig mit der Zugfbe des alkalischen Materials

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während eines Wasehvorgangs durchgeführt werden, in Jedem Falle kann eine zusätzliche Behandlungsfliissigkeit oder Wasser verwen« det werden, um die Freisetzung Oureh ein Waschen der behandelten Tabakteilchen zu bewirken.

In der nächsten Stufe 4es erfindungsgemäßen Verfahrens können die in Freiheit gesetzten und abgetrennten Tabakpektine an« schließend aus der Behandlungslösung ausgefällt werden, beispielsweise dadurch, daß eine Umwandlung in die unlösliche Pektinsäure oder in ein unlösliches Salz der Pektinsäure erfolgt. Die Ausfällung kann auch durch die Wirkung eines mit Wasser mischbaren Lösungsmittels;, wie beispielsweise Aceton oder Äthylalkohol, erfolgen, und zwar derart, daß ein wasaerlösliches Salz der Pektinsäure aus der Lösung gedrängt wird.

Im Felle von TabakpektlrilÖsuDgen, v/ie beispielsweise Lösungen von Natrium- ν,ηΐ Kaliumpektinaton und/oder Pektaten kann dies dadurch erfolge.1, daß die Lösung εο lange angesäuert wird, bis die Pektine ausfallen. Man kann avch ein Gelierungsmittel, wie beispielsweise 3ine alkohölischi- Lösung, die vorzugsweise einen pH von ungefähr 1 - 9 und vorzufjs-weise von ungefähr 1-5 besitzt, zugeben. Der pH der alkoholischer', Lösung kann durch Zugabe einer Mineralsäure, beispielsweise HC."., zu dem Alkohol einreguliert werden. Obwohl als bevorzugtes C-elierungsmittel Äthanol verwendet wird, kenn auch irgendein mit V'asser mischbares organisches

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BAD QFMÜINAL

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Lösungsmittel mit bis zu ungefiihr 10 Kohlenatoffatomen eingesetzt werden, beispielsweise ein Keto»« wie beispielsweise Aceton, oder ein Diäther, wie beispielsweise Dioxan, Mit Wasser nicht roisehfeare lösungsmittel* wiebeispielsweise ein Äther, a,B. Äthyläther, können eingesetzt werden, wenn ele mit eine» mit Wasser mischbaren Lösungsmittel, wie beispielsweise Aoeton, kombiniert werden»

Die Tabakpektine können durch Konaentrierung der Löemig Oder Suspension, in der sie zugegen sind, bie zur Ausfüllung gewonnen werden. Dieser Niederschlag kann ebenfalls ftla aohwer au haodhabende Masse charakterisiert werden« da die Pektinlöeung naoh der Konzentrierung im allgemeinen annehmend viskoser wird, bi* sie 3chließllch trocknet, wobei ein Rückstand in eine« glaaartigen festen Zustand zurüokblelbt.

Sine erfindungsgemäa bevorzugte einleitende Stufe besteht darin, die Tabakpflansenteile, die voi-zugsweise auf eine relativ kleine Größe vermählen oder zerschnitten werden* mit kaltem Waaaer su vjaschen. Diese Waschung mit Wasser dient dazu, Verunreinigunfen, welche die anschließenden erfirdungsgemäßen Behandlungen in nachteiliger Weise beeinflussen körnten, zu entfernen· Es iet dann besonders zweckmäßig, eine derartige Wasohatufe mit kaltem Vaa»er einzuschalten, wenn Alkalioarbanate in der ersten Stufe als Reafentien eingesetzt werden« Im allgemeinen sollte während stmv der-

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artigen Waschung mit Wasser eise derart auareioaedde Meng* Wasser verwendet werden« d*J »11« vorhandenen Tab*icpilanaenteil« bedeokt sind. Sie $e«peratur des *ia*ie*e teas®swisehen -X⁰C uad XOO⁰O liegen« wird j edGQh vorsttgsweiss Auf ungefKh* SO⁰C dS&gtateilt. Die Wasaarwäaali© «ollt« sich la allgeawiaen *uf «in· Seitspanna von ussgefIßsr l/Z bis £ 1/3 Stunden «ratröeken* Bin Hünren wSnrend der WKsene ist streoleaKlic« jtdoöh nicht notwendi«. Nach Beendigung der Waisenrl^@he tesm &*M Haeser von den Tfcbftkteilen dureh FiltratiQSi_# £ek«iiktiere@ eder aittele under«? ft-· eigneten Methoden entfernt werde»· . ^:,. .

Unter dem Begriff *Tabe&p#ktifc«" eollen *in rreibeit seeetst* Tabakpektiaa⁹ iow£# Pektine vomt&ziam weiNlen« die von T*b*k befreit oder aus Tabek freigesttst w^den eiM und deshalb nioht nn die TabalestruSttur gebuMen werden* Di··· Pektine unterioheiden sich ¥on dtn usil^lichesi« mtürliofe vorlcoiaesiden Protopektintn, die in der Pfl«nsenzellenetruktur gebundetl und· Unter de» genannten Begriff fallen ferner freies Felctln (peetinio aoid) oder PekUmmm (pmUQ mM) sowie au imwtmn Salse* beispiels* weise die Mtfinte-t K&li\m~ \wä' Asji^nluasptktst* und -pektinate, und uiilSsIicha Salsa* bei®pi#lsw#iee die Gallium- und Kagneeiue- und «pejctiaiti·« uM swar ^e n»«lideii/welont Methode aur und Sminmm dieser f*b*kpeiciiiae aus den natürlich unll&llthm fxGt&pektlimn angewendet wird.

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2) Ein mineralischer Bestandteil. Dieser Bestandteil, der dazu verwendet wird, dem Rauchermaterial hinsichtlich Glimimrermögen und Asche günstiger Eigenschaften zu verleihen, kann aus einem Alkali- oder Erdalkallsalz, beispielsweise einem Calcium·*, Natrium- , Kalium- oder Magnesiumsälz, oder aus einem Ton bestehen* -■; ""-: ■ . ;.'

Wie aus den vorstehenden Ausführungen hinsichtlich der film-■ bildenden Bestandteile zu ersehen ist, enthalten viele der als filmbildenden Bestandteile verwendeten Materialien in Kombination die Siebente Natrium, Kalium* Calcium oder Magnesium, so daß sie einen ausreichenden Gehalt an "mineralischen Bestandteilen¹* für die Zwecke der vorliegenden Erfindung besitzen. Dieses kombinierte Mineral, beispielsweise eine Mischung aus Calciumpektat und Ksliiunpektat, lraan. in einen Tabakersatz eingebracht werden* um diesem zufriedenstellende Brenneigenschaften zu verleihen. In den meisten FiMan wii-d jedoch d±3 filmbildende- Komponente mit anderen Minerals ccffen vermlscbt» In vielen FgIlen ist es awecic- i müßig und vorzp.zleheriy wasseruc 13sliehe Mineralien- zuzusetzen^ wie teispiel3VToi.3e CaIc iurc» und/oder MagneaiuKorthophosphate, Pyroahosphat, Polyphosphate und dargl. Ein besonders vortei.lhafter mineralischer Baatandteil ist aus3e.fSlltaB TriöalciumphosphHt (NF-Grad), ca3 drei Stunden lang bei 1000⁰C calciniert wird. Diese Phosphatn besitzen, den besonderen Vorteil, daß sie dazu in dei* Lage sind, kleine Mengen an Calcium- und Magnesiumionen

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in Freiheit zu Setzen. Diese Freisetzung ist erforderlioh/ um die Zusaramensetzuagen mit.der genauen Textur, welche die Pormulierung heim Auf gießen auf ein -Stahlband odes? dergl. besitzen muß, strangzupressen» Dieses Merkml ist dann besonders wichtig» wenn die Zusammensetzungen keine Faser enthalten, welche normalerweise eine derartige Punktion erfüllt. Beispiele für geeignete Alkali- und Eräalkalisalze, die sich erfinduhgsgeiaäß einsetzen lassen, sind: Kaliumchlorid, Kaliumsulfat, Kaliumphosphat, Kaliumnitrat, Natriumchlorid, Natriumsuliat, Natriumphosphat, Kaliumnitrat j, Calciumchlorid* CaIsiumsulfat, Calciumphosphat* Calciumnitrat, Magnesiumchlorid, Magnesiumsulfat, Magnesiumphosphat, Magnesiumnitrat, Lithiumchloridj Lithiumsulfat, Lithium- = nltrat oder dergl. Es gibt ferner viele Tone., die sich als mineralische Füllstoffe verwenden lasaen. !Tone sind Mischungen aus hydrierten Silioaten von Aluminium Calcium, Magnesium und Zink, gewöhnlich mit wechselnden Mengen ε.η Elsen, Mangan, Kobalt oder anderen Schwermetallen, die den Tonen oft eine starke Färbung ver» leihen« Trivialnamen für einige geeignete Tone sind Kaolin, Montmorlllonit, Bentonit, Altapul;5it, Allophan, Illit und dergl. Gewöhnlich ist es zweckmäßige einan stark gefärbten oder weißen Ton zu verwenden. Manchmal hat es eich als vorteilhaft herausge« stellt, gebrannte und erneut vermtüiiene Tone einzusetzen, da eine derartige Behandlung die mehrwertigen Kationen in weitgehenderem Maße einer allgemeinen Verfügbarkeit entziehen* so daß damit

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in geringerem MaBe die Wahrscheinlichkeit besteht, daß diese Kationen mit dem Polyuronßäure-Bestandteil der erfindungagemHBen Zusammensetzungen in Wechselwirkung tritt*

Ein nikotinliefernder Bestandteil 1st nicht wesentlich, wird ein derartiger Bestandteil vorzugsweise zugesetzt* Das Nikotin kann auf bekannte Weise durch Einmengung vöa Nikotin in den Tabak zugeführt werden. Beisplelaweiee kann es als solches dem Tabakersatz zügemiseht werden oder kann in Form «ines Materials zugefügt werden« das Nikotin beim Brennen des Tßbakersßtzes in Freiheit setzt« Die zuletfct genannte Methode wird In der ÜS-Patentschrift 3 109 4^6, welche die Zugabe eines Nikotin-Ionenaustauscherharzes zu Tabak zum Inhalt hat» besöhrleben. Das Nikotin kann ferner In andere Teile des Tabakproduktes, beispielsweise das Filter oder das Zigarettenpapier, eingemengt werden* wobei das gleiche Ergebnis erzielt wird.

EIn nicht wesentlicher, jedoch bevorzugter Beetandteil ist ein Weichmacher» Der Weichmacher wird dazu verwendet« um der Gesamfczus&amensetzung die gewünschten Verarbeitungseigensohaften su verleihen. Von geeigneten Weichmachern selen bestimmte Tabakextrakte, die durch Auslaugen von Tabakteilen mit Wasser oder mit Mischungen von Lösungsmitteln, wie beispielsweise Aceton* Methanol oder Tsopropanol, mit Wasser oder durch Auslaugen von ■ Tabakteilehen mit nicht wHßrigen Lösungsmitteln, wie beispielsweise

f /IiIl BAD OHQlNAL

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He*an# fetraQhior&thyien* Kthylitfeer oder dergl.* erhalten werden, erwHhht« Beispiele für andere Waiühmacher sind die βία-, aweiun4 dreibasisohen SÄuren* beispielsweise Milchsäure, Apfelsäure» Weinsäure od^r 21tiO»0neaure. Fei?nöp köimen ala Welohmaoh«r Glycerin* Ti?iati^l^i3glylcol_# So^iii, liwertauafcarj, Rohrauoker» OXigö$aoeha*34e_f friglyeeipiöfette ua4 ·81β, langtoettlge Fett« alkohole» geradkettigs Paraffine» n»Parftffine_f Paraffinwaclose,

Mlt Zitratö oiier Stärkesirup νc?i wendet werden.

geeignete Weiefcmae&e? alnä IHbriurnuibnit uaa Kaliumoitrat. Wird eines dieser Materialien oder eis® Kombiaation aue diesen Materialien ?<§3wes3d0t« dann ergibt %mm subjektive Bestimmung des Geschmacks und des hrornm am RAx.ov^ä,, der aus den Produkten erhalten vttPäi Ü&&B 4i@ liniMHgung der erwähnten Materialien

> Folge Hat.

Ändere Materlallen« welch® in den Tstbakei^Ätz eingemengt werden können» aim! ^ispielew^.tge nlk&tlnentlmltende Bjctrakte aus

Btmie ani@r@ Oesahffias^at^ffe« die dem Rauch einen 0eB©hWuk verlellitn, ?oö derartigen Gesehmackstoffen seien beis^ialaw^iee Ltfelige, faisca© ¥anlile, die hauptsÄolv* ' -Höhen Öl© od@i» Hum. S^imkolade« Fraöhtessesisen oder dergl« erwähnt, . ·

Dis Mtfigtn Um? yfööentlich^ii Bestandteile 'der

BAD OFSGINAL

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Formulierung werden von den als mineralisches Substrat und als Weichmaöher verwendeten Materialien bestimmt. Beispielsweise kann der Folyuronsäuregehalt von ungefähr 20 - 70 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischling, schwanken. Wird ein hygroskopisches organisches Salz als Weichmacher verwendet« dann liegt die bevorzugte Menge an Polyuronsäure bei ungefähr 50 %. Im allgemeinen sollte der filtribildende Bestandteil 5 « 90 Gew.-^ der Zusammensetzung ausmachen.

Die Mineralien in den Tabakblättern« welche die gesamte Asche in dem pyrolisierten Produkt ergaben, liegen zwis^tas 18 und 23 %, bezogen auf das Gesamtgewicht» Biese Mineralien h®iät®h®m haupt«* sächlich aus Caleium-M&gnesiuni«Kal£'urB-S&l&si&_# wobei die Caleiura-Magnesiura-Salze in irergchiedesi©!! Molverhältsaissen vorherrschen. Ein repräsentatives diarchsehaltfcliofegs MolverhältMs liegt bei 1 Mol Calcium und Magnesium pro 1 Mol Kalium. Für einige Blätter und Stengel wurden Caleium s Kaliuffl-Verhältnisse bis au 2,5 : und bis herab zu 0,7 : 1 \m& sogar bis au 0,45 ' 1$ bezogen auf das Gewicht, festgestellt, Es existieren keine starren Grenzen innerhalb des angegebenen Bereichs für das MgiCasK-Verhältnis, die besonders zweckmäßig sind, da die Zusammensetzung sich insofern erheblich verändern kann, als natürlicher Tabak eine erheblich schwankende Zusammensetzung besitzt. Im allgemeinen sollte jedoch der mineralische Bestandteil 5 - 90 % und vorzugsweise ungefähr 15 * 30 %, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzungen, ausmachen.

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Der bevorzugte Bereich für den Weichmacher liegt bei ungefähr 25 Gew. -$tI obwohl eine weichmachende Wirkung in dem Bereich von 15 - 40 % festgestellt wird* Wie Jedoch vorstehend erwShnt, ist ein Weichmaoher lediglich ein stark bevorzugter Bestandteil, der jedoch auch aus der Zusammensetzung weggelassen werden kann.

Nikotin, ein ebenfalls bevorzugter Bestandteil, kann ungefähr Q,3 bis ungefähr 3 Gew.-# der Zusammensetzung ausmachen.

Die Reihenfolge, ii| welcher die Bestandteile zugegeben werden, 1st insofern von Bedeutung, als Galciumsalze, sofern solche verwendet werden, dem filmbildenden Bestandteil zu einen Zeitpunkt zugesetzt werden sollten, wenn der pB«Wert der Mischung wenigstens 5,0 betrügt* damit die Calciumsalze daran gehindert werden, vorzeitig solubilislert zu werden. Der pH-Wert der Mischung sollte auf ungefähr oberhalb 5#0 gehalten werden, da bei einem geringeren pH-Wert das Calcium sehr löslich ist und eine Gelierung verursacht. Ein bevorzugter pH-Bereich liegt zwischen 5,6 und 8,0.

Soll die Mischung vergossen werden, dann kann sie in ein Bindemittel mit einem Feststoff gehalt von 5*0 - 2^,0* !^eingebracht werden. Ein bevorzugter Peststoff bereich liegt zwischen 9 und 15 %. Soll die Mischung stranggepreßt werden, dann kann ein höherer Feststoff gehalt eingehalten werden, beispielsweise in der Größen-» Ordnung von 8o %. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es zweckmäßig,

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den Festsfcoffgehalt hoch zu halben, Uta ein Eindampfen großer Wasöertaengen pro Gewichtseinheit des Produktes zu vermeiden.

Aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann auf einem Stahl band oder dergl. naoh herkömmlichen Gießverfahren ein Film gegössen werden, wobei ein Material gebildet wird, d.as anschließend zu eineto Zigarettenfüllmatsrial 2er3chnitzelt wird, Di© erfindungagemäßen Zusammensetzungen können wahlweise au verschiedenen Formen stranggepreßt oder zur Bildung eines Films mittels heißer Walzen stranggepreßt

Die Bildung eines vergossenen Films aus den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen gestattet eina bevorzugte erfindungsgemäße Verarböitüngsmethode, da der Film in einfacherer Weiße verarbeitet Uüü daher leichter in ein Produkt umgewandelt werden kann, welches einem natürlichen Tabakblätterprodukt Sehr nahe kommt. Allerdings kann dar erfiidungsgemäße Tabakersatz auch nach anderen Methoden hergestellt werden, von denen das Strangpressen zu einer faserartigen Form öder Folienform öder zu anderen Formen erwähnt sei. AlId diese formen können zu Stücken der gewünschten Größe öder zur Einmen^ung in einen Tabakersatz zerschnitten werden.

Das durch Veränderungen der vorstehend angegebenen Bereiche und durch Vergießen mit einem Festatoffgehalt von 9 - 13% auf

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einem SfcahifctlM hergestellte Flillßmterlal läßt sich gut auf einer Zlgarettenherstellungisnaaohlne verarbeiten. Sein PÜllvermögen ähnelt demjenigen riatürlioiief Blätter, Seine Brennqualitäten und seine Akiohefestigkelt sind gut« Eine subjektive Beetirajnung der aus dem erfindungegfetaMSen Füllmaterial hergestellten Zigaretten zeigt, daS diese einen keim Reizwirkung verursachenden Hauoh erzeugen, ddt* dem Müoh von Tabakblättern β ehr nahe kommt.

Der erf indungsgeraH&e Tabskeraatz kann allein zur Einmengung in sin Hautih^rprodukt, b*i0p£#lBiMtia in Zigaretten^ Zigarren, Zigarillos* lUniehtirtftfeak oder dergl·*' ver-weadet werden oder in . irgend slneta Meagenverhältiiis mit Tatoak, und zwar entweder Tabak a«s natürlichen Blättern odör kfi^tliöb susacamengesetatöia Tabak, kombiniert werden, £er T&bsksrsata 1st jedoch besondere geeignet 2ur Ver-weaduns dkm* daü Zt teat κ ii«g@isdiii^e£t f&bakd« da eic derart htrgeeteilt Wöv^dsri kaDS, SiI er lsi wesentlieaen alle erwünschten Sigesischafbs?! elnss Tabakö bpiogt, woliei los wesentlichen alle un-

eines TäbeJiS

die Erfindung, ohne die au

Aue den Mittölrippsfe einen B'^ley-Tfebaks wird duroh Behandlung mit DiassaaoKltitapii^pbat (DAP), uad awiir in «ifitz* Mengt von 20 ^ auf ä» TSOokengewisiit φ$ρ Mittelrippen, Pektin extrahiert

AD ORiQtNAL

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Der pH wird zu Beginn der Behandlung auf 7 eingestellt» worauf die Mischung eine Stunde lang auf 90⁰C erhitzt wird. Nach Beendigung dieser Zeitspanne wird der Saft aus der Mischung ausgepreßt und zur Gewinnung eines Gels in angesäuertes Aceton eingegossen. Das Gel wird mittels eines Käsetuches abfiltriert« verpreßt, getrocknet und gewogen. Dabei wird in einer Ausbeute von ungefähr 15Ji das Pektin gewonnen. Das Material ist körnig und besitzt die Eigenschaften einer PektinsSure.

9,1 gdes extrahierten. Pektins werden in Kombination salt 0,3 g Kallumhydroxyd, 0,5 @ Ammoniak iß Lösung* um den pH auf 5,0 einzustellen, und 1*4 g e&leiurapyrophosplmt aIq Fllnblidiier verwendet. Das Calcium und Kalium werden.einge&efcs&j "üb dem Film gute Brenneigenschaf tefi zu verleihsn« Da® -Calölöifisala wird zuletzt zugegeben, um das Pektin an einer S©li©s?ung asu Mndern, bevor der Film gebildet wird, Die Mischung wird auf ein endloses Band stranggepreflt, worauf d©r erhaltene Film dampf getrocknet wird. Der Film besitzt eine Dicke von ungefähr 127,Q ja (5 mils), ist undurchsichtig und zeigt eine gute Plastizität. Nach dem Anzünden brennt der Film gut und vermag das Feuer gut zu halten, wobei eine kompakte weiße Asche gebildet wird. Der Film wird zur Herstellung eines ZigarettenfUllmaterials, das in Zigaretten eingemengt wird, zersohnltzelt. Die Zigaretten werden geraucht, wobei ihre Brenneigensohaften beobachtet werden. Die Brenneigenschaften sind gut* Der Hauch besitzt einen sehr milden Geschmack.

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Beispiel 2 ". " - ';■■ ...."■' ■ \ - : -..

197*5 g Kaliumhydroxyd und193,5 S Magnesluinhydroxyd werden , zu l8,6 kg Wasser zugegeben und in einer Cowles-Auf lJSsungsvprrlohtung disperglert.

0 g Alginsäure (Kelaoid, hergestellt von der Kelco Company) werden der Dispersion zugefügt, worauf die Mischung welter ge« rührt wird. Dann werden weitere 18,6 kg Wasser sowie die naohstehend angegebenen Bestandteile in die Auflösungsvorriohtung elneeftillti

0 TriBthylenglykol (TAG)
45,0 Nikotin

57j0 heller Tabakextrakt (in Äthylendichlorid lösliehe Bestandteile) mit Hexan als Träger.

Der pH-Wert der Mischung beträgt 4«7» Der Feststoffgehalt wird zu 6,35 %.-ermittelt·

Das Material wird auf ein endloses Band stranggepreßt, teilweise nit Infrarotwärme getrocknet und anschließend von dem Band entfernt. Dann werden Streifen mit einer Länge von 20,3 - 25,4 cm (8 - 10 inch) aus dem Film ausgeschnitten und zur Vervollständigung des Trooknungsverfahrens ausgelegt. Die Streifen werden dann zu einem Zigarettenfüllmaterial zerschnitten. Das Material läßt sich auf einer Zigarettenherstellungsmaschine gut verarbeiten.

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■168283.2

Beispiel 3

Bin© Reih© von Forraulierunleh wird 'berge«teilt:* um ate Magnesium·* oder CalciuraiKalium-Verhliltnisse zu ermittiani welche die wirk- eamten Brenneigenschaften eines Films sur Folge haben# der als Ersatz für ein Ea&akfttlimaterial in einer Zigeupiefcte feestiwafc isib. Das aws jeder der Foriauiierimsen hergeä^eXlte lijaderoitljei wird dadurch gewonnen, daß Pektinsäure und Calcium- oder Magnesiumhydro3cyd ±& lieiiem I»eifcüiigswasi3er diöpereiierfc wird, worauf Kaliumhydroxyd zu? Einstellung eines pH von 5,6 zugegeben wird. Die Misehitns wird auf eineei Daipfbad erhitzt, woföei sieb ein

von 6> 5

Das Material wird nach herkömmlichen Gießverfahren vergossen und entweder wasserdarapf- oder luftgetrooknet* Der erhaltene Film wird zu einem Zigarettenfüllmaterial zerschnitzelt, worauf Zigaretten hergestellt werden. Die Formulierungen und Brenneigenschaften sind nachstehend angegeben;

a) 51*5 g 3?ektinsSure
7_#1 g Kaliuwhydrosyd

3*7 g

Der gebildete Film vermag das Feuer gut «u halten. Dit Kohle und Asche bllEhen sioh niehfe ^Uf (d#h* m erfolgt kein Aufpuff en)« Außerdem wird eine kompakte Wel0e Äsche gebildet«

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' b) Werden fy,J g Caloiumhydroxyd anstelle, des Magnesiumhydroxid In der obigen Forawlierung verwendet, dann werden die gleichen Brenneigensohaften beobachtet.

o) ^1*5 g

Der am dieser Forsjulleruiis hergestellte Film vermag nicht das Feuer sü halten.

d) 01*5 S

aus di@«dr F«m.mUeruߣ hergestellte FiIo vermag das Feuer gut fealtesi«, Die Kofcl® uod Ascho sohSumsn auf (d.h. es erfolgt ein Aufpuffers), ftufardeüft bildet sich eina dunkle Asche.

anstelle des Calciumhydroxyda

in .uwf vorsti&tnitü Forpaiisruiit ύ} v«rw®pö@t, dann wtrden die

becbac-htst.

Ztt*917/TCr.7l ^BAD

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Beispiel 4

268 g Apfelsäure werden in 20 1 Leitungswasser in einer Cowles-Auflösungsvorriohtung dispefgiert. Die Dispersion wird mit 272 g einer Ammohiumhydroxydlösung neutralisiert. Dann werden 1000 g Natriumpolypektat (Produkt 6024, Sunkist Growers), in die Cpwles-Auflösungsvorrichtung gegeben« worauf die Mischung gründlich gerührt wird. Anschließend werden 20 g Nikotin, 50 g Tabakextrakt (Extrakt, der mit Ä'thylendichlorid aus hellen Tabak» blättern extrahierbar ist) und 208 g Tricaleiumphosphat in der genannten Reihenfolge zugegeben. Dann wird ein Farbmaterial zugesetzt* um die Farbe behandelter Tabakblätter zu simulieren. Die verwendeten Farben waren. F-, D- und C-Farbstoffe_a Nr. 1 blau, Nr. β gelb, Nr. 2 rot und Nr. 5 gelb. Das erhaltene Bindematerial besitzt einen Gleichgewichts-pH-Wert von 6,8v Das Bindemittel wird in einer Schicht mit einer Dicke von ungefähr 1524 u (60 mils) auf ein endloses Band stranggepreßt, unter Anwendung von Infrarotwärme getrocknet und anschließend mittels eines Abstreichmessers von dem Band abgehoben. Der Film ist lederartig, flexibel und besitzt eine faltige Oberfläche, die in ihrem Griff und Aussehen vollkommen einem Tabakblatt ähnelt.

Der Film wird in Folien mit einer Abmessung von 20,5 x 50,5 em (8 χ 12 inches) zerschnitten und auf einen Feuchtigkeitsgehalt von

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12 % kommen gelassen. Die Folien werden dann zu einem Zigarettenfüllmaterial ,verschnitten, indem etwa 9 Schnitte pro cm (25 cuts/inch) durchgeführt werden. Auf einer Hauni-Zigaretteriherstellungsmaschine wird das Füllmaterial zu Zigaretten ohne Filter verarbeitet. Im Vergleich zu einem normalen Zigarettenfüllmaterial aus Tabak läßt sich das Füllmaterial gut verarbeiten.

Die Zigaretten werden auf ihren Zugwiderstand getestet. Der Zugwiderstand wird als Druckabfall längs einer Zigarette angegeben, und zwar in mm Wasser, wenn Luft durch die Zigarette mit einer Geschwindigkeit von 1050 ml/Minute strömt. Zur Bestimmung dieser Druckdifferenz wird ein Ende der Zigarette in ein speziell ausgelegtes Rohr eingesetzt, durch welches Luft gezogen wird. Die Druckdifferenz zwischen dem offenen und geschlossenen Ende der Zigarette wird gemessen. Dabei stellt man fest, daß eine in den Handel gebrachte Zigarette im Vergleich zu einer aus Tabak hergestellten Zigarette einen um 25 % niedrigeren Zugwiderstand besitzt, der jedoch nicht so niedrig ist, daß die Zigarette nicht allen Anforderungen in ausreichendem Maße entspricht»

Die Testzigaretten werden auf einer Analysenwaage in Gruppen von 40 Zigaretten gewogen, wobei die Gewichte der einzelnen Zigaretten berechnet und mit dem Gewicht von VergleichsZigaretten verglichen werden. Die untersuchten Zigaretten besitzen ein etwas geringeres Gewicht als die Verglaichszigaretten.

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Die getesteten Zigaretten sowie die Vergieichszigaretten
mittels einer mit konstantem Volumen arbeitendem Rauchmaschine, die in 60 Sekunden einen 55 ml-»Zug während einer Zeitdauer von Ö Sekunden nimmt, geraucht* Der Rauch wird auf einen Cambridge-Fllterkörper. geleitet, der Teilchen mit einer Groß© über 0,3 ρ zurückhält» Her filterkörper wird vor und nach dem Rauehen von jeweils 4 Zigarettentypen gewogen, um die Gesamtmenge an gesammelten, in Teilcheniorm vorliegenden Substanzen zu bestimmen» Die gesamten, in feilehenform vorliegenden Substanzen der ge« " testeten Zigarette betragen 12,5 mg/Zigarette* Dies entspricht ungefähr der Hüfte der Vergleichszigarette»

Zur Bestimmung des Gesamtalkaloidgehaltes der getesteten Zigaretten und der Vergleichszigaretten wird das Füllmaterial zur Entfernung von mit-Wasserdampf flüchtigen Aikalöiden einer Wasserdampfdestillation unterzogen« Ms Destillat wird dann für eine
spektrophotometrisehe Bestimmung; verwendet. Das UV-Absorptionsspektrum des Destillats wird mit entsprechenden Standards ver* glichen. Unter Zugrundelegung dieses Vergleichs wird eine quantitative Bestimmung der gesamten Alkaloide durchgeführt. Der Gesamtaikäloidgehalt der getesteten Zigarette ist im Vergleich mit
demjenigen der Vergleichszigarette günstig*

Die Zugzahl für die getesteten Zigaretten und die Vergleichs«
zigaretten werden bestimmt, indem 4 Zigaretten geraucht werden, wobei die Anzahl der Züge gezählt wird, die erforderlich ist, bis

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die Verbrennunglinie die 30 mm«Marke der Zigaretten erreicht. Ber ßurehschnittswert der Anzahl der Züge wird für die einzelnen Zigaretten angegeben« Die Zugsahl, welche für die Testzigarette ermittelt wird* beträgt 13,2· Die 2ugjsahl für die Vergleichs« zigarette wird ssu 8,0 ermittelt.

Xn der vorstehend beschriebenen Weise werden mittels einer Rauchmaachinö 4ö getestete Zigaretten geraucht, wobei die aus festen Teilchen bestehende Phase mittels Cambridge-Filterkörpern gesammelt wird« Die Filterkörper werden dann mit Methanol extrahiert, worauf dag Material dazu verwendet wird, die Menge an Benzo (a)pyren in dem Rauch im Vergleich zu der Benzo(a)pyrämiönge zu bestimmen, die mit einer mit einem ganz hellen Tabak gefüllten Zigarstts, weIchs als Vergleichszigarette dient, erhalten wird« '.

Der Methan©!extrakt wird -auf einem Bampfbad auf 3 - 4 ml eingedampft, würatäf g©nüg@M Kieselg®! (3 - 4 g) sur Absorption der Lösung zugegeben wird. Das Kiasalgei wird in.einem Stickstoffstrom von Methanol befreit und oben auf eine vorher präparierte s/l 6OO.tnm-däule,"die 40 g Eieselgel, gepackt; als eine Auf--

ßRiag"in Bexati, enthllt, aufgegeben» Die ganze Kolonne wird zuerst mit 400 ml Hexan zur Entfernung von Wachsen eluiert„ AmehlieieM wird sie mit Bensol ©luiert. Die ersten 130 ml des Sluat;^ welche den Boden der Kolonne nach der Bensolfront erreichen* werden gesammelt«

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BAD OBteiMÄL

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SV

Das Benzoleluat wird zur Trockne eingedampft, worauf der Rückstand, der in wenigen Tropf en Benzol aufgenommen wird, auf acetyliertes Papier in Form eines 25 mm (1 inch)-Fleckens aufgegeben wird. Das Papier wird 16 Stunden lang aufsteigend mit Methylcellosolve entwickelt. Nach der Entwicklung erscheint die Benzo(a)pyrenzone bei Bestrahlung mit einer UV-Lampe gegenüber einem bläulich-weißen Hintergrund als purpur-fluoreszierender Flecken, dessen R_f-Wert O₅j5 beträgt, der Flecken wird ausge~ schnitten und in kleine Stücke verschnitten, die in ein kleines Flaschehen gelegt und mit 5,0 ml Benzol-Methanol (4 : 1) bedeeki werden. Nach 1 Stunde wird das Lösungsmittel abdekantiert, worauf sein Fluoreszenzemissionsspektrura mittels eines Aminco-Keirs-Spektrophosphorimeters unter Verwendung einer Anregungswellenlänge von 385 mu gemessen wird. Die Menge an Benzo(a)pyren wird durch Vergleich der Höhe dar 405 mp Emissionsbande mit einer Eichkurve, die aus Standardbenzo(a)pyrenlösungen erhalten wird,, bestimmt. Die Freisetzung von Benzo(a)pyren aus der Zigarette mit der ganz hellen Tabakfülluns beträgt 0,8 ppm. Die Freisetzung aus der getesteten Zigarette beträgt 0,45 Ppm, so daß die freigesetzte Menge praktisch um die Hälfte vermindert ist.

Die Zigarette wird von einer Gruppe von Experten geraucht und im Vergleich au im Handel erhältlichen Standardzigaretten bewertet. Dabei stellt sich heraus, daß der Rauch der getesteten Zigarette in nennenswerter Weise keine rauhen Geschmacksnoten aufweist.

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Die' Testzigarette wird von den Raucherexperten besser als angenehm eingestuft, da viele der testenden Personen diese Zigarette gegenüber der Vergleichszigarette, einer Standardzigarette, bevorzugen.

Beispiel 5

750 g Natriumpolypektat, die mit 250 g Polygalakturonsa'ure (Sunkist-Produkt) verstärkt sind, werden in 19 1 (5 gallons) . Leitungswasser durch Rühren der Mischung in einer Cowles-Auflösungsvorrichtung dispergiert. Dieser Dispersion werden folgende Materialien zugesetzt:

111 g Calciumpyrophosphat

21,00 g Nikotin

53*00 g Tabakextrakt (in Kthylendichlorid lösliche Bestandteile) , 200,00 g Triäthylenglykol (TAG)

^3,00 g konzentriertes Ammoniak.

Die Materialien werden in einer bestimmten Reihenfolge zugegeten. Das Calciumpyrophosphat wird zuerst zugesetzt, worauf sich di* Zugabe des Tabakextraktes anschließt, der in das TAG gegeben wild. Bei einem pH-Wert von 3,5 - 4,0 wird der Mischung Nikotin zugesetzt. Schließlich erhöht das konzentrierte Ammoniak den pH~Wcrt

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auf 5,0 - 5,5· Bei Einhaltung dieser leihenfolge der Zugabe wird * ein Binäemittelprodukt mit einem Feststoff gehalt von 6,3 % erzeugt« Zur Simulierung der Tabakfarbe wird nach der in Beispiel 4 beschriebenen Methode ein Farbmaterial zugesetzt·

Das Material wird auf ein endloses Band in einer Schicht von ungefähr 1524 ρ (60 mils) stranggepreßt. Der Film wird teilweise mittels Infrarotwärme getrocknet, von dem Band entfernt.und

in die Luft zum Trocknen gelegt« Der getrocknete Film besitzt eine Dicke von ungefähr 152,4 ρ (6 mils), iac* ist biegsam und weist eine matte Oberfläche auf. Der Film wird zu Folien verschnitten und auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 12 % kommen ge» lassen« Die Folien werden dann zu einem Zigarettenfüllmaterial zerschnitzelt* sie lassen sich ohne Bildung unerwünschter Staub» mengen zerkleinern. Auf einer Hau.ni-Ztgarettenherstellungsraaschine werden Zigaretten hergestellt.

Werden die Zigaretten auf ihren Zugwiderstand getestet und nach { der ±n Beispiel 1 beschriebenen Weise gewogen, dann stellt sidi heraus, daß der Zugwiderstand IT - 25 mm (0,7 - 0,9 inches) Wasser und das durchschnittliche Gewiöht 1,1 $ beträgt.

Die Testzigaretten und eine als Vergleiohszigärette verwendete handelsübliche Zigarette werden mittels einer Rauöhmaschine mit konstantem Volumen geraucht, wobei der Bauch filtriert und

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der Gehalt an teilchenförmigen Substanzen nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode bestimmt wird. Der Gehalt an teilchenförmigen Substanzen der Testzigarette beträgt ungefähr 50 % der Menge der Vergleichszigarette.

Die Zugzahl für die Testzigarette und die Vergleichszigarette wird nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode bestimmt. Die Zahl ist etwas höher als die für die Vergleichszigarette ermittelte } Zahl.

Der Benzo (a)pyrengehalt des Rauchs der getesteten Zigarette wird naoh der in Beispiel 1 beschriebenen Welse bestimmt und mit der entsprechenden Menge einer Vergleichszigarette verglichen, die aus einem ganz hellen Tabak hergestellt wird.

Die Testzigarette besitzt einen. Benzo(a)pyrengehalt, der gegenüber demjenigen der Vergleichszigarette erheblich herabgesetzt ist.

Die Mitglieder einer Gruppe von Raucherexperten, welche die Zigarette subjektiv beurteilen, stellen fest, daß der Rauch mild und angenehm let.

Beispiel 6 ....

TOO g Natriumpolypektat werden nach der in Beispiel 1 beschriebenen Weise diaper giert. Die nachstehend angegebenen Bestandteile werden wie in Beispiel 2 zugesetzt!

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350,0 g Rohrzucker

157$ 5 β Calciumpyr©phosphat

210,0 g Triäthylenglykol

14,0 g Nikotin

35,0 g Tabakextrakt (in Ä'thylendiohlorid lösliche Substanzen) 14 1 Leitungewasser

Der Gleichgewichts-pH beträgt 6,8.

Diese Mischung wird auf ein endloses Band gegossen und mittels Infrarotwärme teilweise getrocknet* Der Film wird von dem Band mittels eines Abstreichmessers entfernt und durch Lufttrocknung weiter getrocknet. Der Film wird dann zu Folien verschnitten und auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 12 % kommen gelassen.

Die Folien werden zu einem Zigarettenfüllmaterial zerschnitzelt und zur Herstellung von Zigaretten verwendet.

Der Zugwiderstand der Zigaretten, welcher nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode bestimmt wird, beträgt 23 - 25 mm (0,9 bis 1,0 inches) Wasser. Das Gewicht der Zigaretten wird zu ungefähr 75 % des Gewichtes von Standardzigaretten, die zum Vergleich untersucht werden, ermittelt.

Der Gehalt an in Partikelform vorliegenden Substanzen, welcher gemKß Beispiel 1 bestimmt wird, beträgt 31,1 mg/Zigarette. Dieser Gehalt ist höher als derjenige der Vergleichszigarette, welcher

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21,8 mg/Zigarette beträgt.

Die für die untersuchte Zigarette nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode ermittelte Zugzahl beträgt 11,3. HIr die Vergleichszigarette wird eine Zugzahl von 8 ermittelt.

Die Freisetzung von Benzo(a)pyren der untersuchten Zigaretten und der Vergleichs zigaretten (die aus einem ganz hellen Tabak hergestellt werden) wird nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode chromatographisch ermittelt. Sie beträgt 0,35 PP® *>zw. 0,8 ppm.

Die untersuchten Zigaretten und Vergleichszigaretten werden von einer Gruppe von Personen getestet. Der Rauch der getesteten Zigarette wird als mild und angenehm beurteilt. Er besitzt einen leicht süßen Geschmack und ein Aroma, welches an karamelisierten Zucker erinnert. „

Ohne sich an eine bestimmte Theorie binden zu wollen, nimmt man an, daß das erfindungsgemäß verwendete folienbildende Material wegen der einzigartigen chemischen und stereochemischen Eigenschaften der natürlichen Pektinsubstanzen, Algine oder dergl. ein erwünschtes Produkt ergibt.

Die Pektine und Algine sind infolge der an das fünfte Kohlenstoffatom ihrer Monomerene inhe it en gebundenen Carboxylgruppen

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Säuren, wohingegen Zellulose oder Hemicellulose an dieser Stelle ' primäre Alkoholgruppen, Methylgruppen oder Wasserstoff enthält. Die Carboxylgruppe wird bei einer bei tiefer Temperatur durchgeführten Pyrolyse leichter angegriffen als die entsprechenden Gruppen der Zellulose und Hemicellulose« Die Carboxylgruppe bietet ferner die Möglichkeit, sich mit Asche-produzierenden Kationen und Kohlehydratmaterialien zu einem einzigen Molekül zu verbinden.

Die üblichen synthetischen Oxyzellulosen besitzen eine teilweise " ' ' Ergänzung der Carboxylgruppen an dem 5. Kohlenstoffatom, behalten Jedoch einige unveränderte Zelluloseeinheiten bei. Sie besitzen ferner andere Zelluloseeinheiten in verschiedenen Oxydationsstufen, die willkürlich mit Stickoxyden verestert sind. Daher unterscheiden sich die Pektine konstitutionell von konkurrieren» ,: den raucherzeugenden Kohlehydratmaterialien. Sie sind ferner gegenüber einigen spezifischen stereochemischen Konfigurationen* von denen bekannt 1st, daß sie hinsichtlich der Pyrolyse erhebliche Unterschiede aufweisen, einzigartig und unterschiedlich. Die Pektine (im allgemeinen zusammen mit Stärke) besitzen an dem

1-Kohlenstoffatom eine cs-Struktur, wahrend Zellulose, Hemizellulose oder Oxyzellulose an dem !-.Kohlenstoffatom eine ß-Struktur aufweisen* Daß dieser Unterschied ira Hinblick auf die Pyrolyse sehr groß ist, ergibt ein Vergleich von Stärke und Zellulose bei der Pyrolyse. Stärke bildet bei einer Tiefteaperaturpyrolyse produkte, d.h. thermische Stärkedextrine, die Gegenstand einer

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eigenen Stärketechnologie sind. Demgegenüber zersetzt sich Zellulose bei viel höheren Temperaturen ohne Bildung ähnlicher Materialien.

Die Pektine sind ebenfalls von Stärke oder Zellulosematerialien aufgrund der unterschiedlichen stellungsmäßigen Anordnung an dem ^--Kohlenstoffatom, das den Pektinpolymeren eine "trans"-anstelle der "eis"-Konfiguration, die in der Stärke gefunden wird, verleiht, verschieden« Während die α-Konfiguration einzig und allein zu einem "eis"-Stärkepolymerisat führt, führt die gleiche Konfiguration zu einer "trans"-Struktur des Polymeren im Falle von Pektinen· Andere Zusammenhänge gehen aus den folgenden Formeln hervor, welche die strukturellen Beziehungen der entsprechenden Monomereneinheiten und Polymeren zeigen:

CH₂OH CH₂OH OH

| f

H OH OH

ct-D-Glukose ß-D-Glukose

(Stärke) (Zellulose, Xylan, oxydierte

Zellulose, bei Welcher aus der Gruppe CH₂OH eine COOH-Gruppe wird)

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CH₂OH

CH₂OH

I I 1

OH

(Pektine« in welchen aus der CH₂OH-Cb¹UpPe eine COOH-Gruppe wird)

a-D-Galaktose

bedeutet unterhalb der Papierebene

bedeutet oberhalb der Papierebene.

S-D-Galaktose

¹Xl

COOH

v C

COOH

COOH

OOH

COOH

COOH

COOH

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CH₂OH CH₂OH CH₂OH CH₂OH

Ό'

I β Pektinsäure (Polygalakturonsäure) (α-Konfiguration, Galaktose)

II * Polyglukuronsäure» Xylan COOH « Η (ß-Konfiguration, Glukose)

Zellulose COOH=CHgOH

III = Stärke {α-Konfiguration, Glukose).

Wie zu ersehen, besitzen die Alglne an dem C₁-AtOm ß-Konfiguration. Wegen der Konfigurationen der Mannuronsäure- und Glukuronsäureeinheiten weisen sie jeioch eine "trans"-Polymerisatstruktur auf.

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Claims (4)

582-509 A ^* 12. JiOfU 196? Patentansprüche

1. Tabakersatz, dadurch gekennzeichnet, daß er aus 5 bis

95 Gew.-% eines filmbildenden Bestandteils, der sich aus einem sauren Gum mit einer Säurezahl oberhalb 30 mg KOH pro g des _Λ Gums zusammensetzt*und 5 bis 90 Gew.-^ eines mineralischen Bestandteils besteht*

2. Zusammensetzung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der filmbildende Beetandteil ein pektinhaltiges Material ist.

3* Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der filmbildende Bestandteil ein pektinhaltiges Material ist, das aus folgenden Bestandteilen besteht:

l) einem Tabakprodukt« das durch Umsetzung von Tabakpflanzenteilen, die Pektine mit Erdalkalivernetzungen enthalten, nach folgenden Stufen hergestellt worden ist:

a) Kontaktierung der Tabakpflanzenteile mit einer Behandlungslösung, die ein Reagens zur Zerstörung der Erdalkalivernetzungen enthält,

«. 45 _.
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^2-509 A ¹^

b) wenigstens teilweise Freisetzung der erhaltenen Tabak-Pektine aus den Zwischenräumen der behandelten Tabakpflanzentelle*

o) Ablagerung der Tabakpektine auf den behandelten Pflanzenteilen, und d) Gewinnung der erhaltenen Mischung.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fUmbildende Bestandteil ein Algin enthaltendes Material ist.

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